[9급 국가직 기계일반] 21년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

회전체를 다루는 선반 작업에서는 장갑을 착용하지 않는다는 설명이 옳다.
장갑이 회전하는 공작물·척·칩에 걸리면 손이 그대로 말려 들어가 큰 사고로 이어지므로, 선반·드릴·밀링 같은 회전 공작기계 작업에서는 장갑 착용을 금한다.
연삭 숫돌 점검: 쇠망치로 강하게 치면 숫돌이 깨질 수 있다. 숫돌의 균열은 나무 해머로 가볍게 두드려 울리는 소리로 확인한다(타음 검사).
밀링 주축 회전수 변환: 기어가 맞물려 돌고 있는 이송·회전 중에 바꾸면 기어 손상과 사고 위험이 있으므로 주축을 정지한 뒤 변환한다.
밀폐 공간의 아크 용접: KF94 같은 방진 마스크로는 용접 흄·유해가스와 산소 결핍에 대응할 수 없으므로 환기를 하고 송기 마스크 등 호흡용 보호구를 사용한다.

대칭도에 연결된 두 줄 사선(//)은 평행도 기호이므로 이 연결이 옳지 않다.
대칭도는 가운데 선이 긴 세 개의 수평선(≡ 모양)으로 나타내며, 기준 중심면에 대해 형체가 대칭으로 놓여 있는 정도를 규제한다.
온 흔들림: 두 개의 사선 화살표를 나란히 그린 기호로 옳게 연결되어 있다(화살표 하나는 원주 흔들림).
원통도: 원 양쪽에 평행한 두 사선을 그은 기호로 옳게 연결되어 있다.
동심도: 크기가 다른 두 원을 겹친 이중 원 기호로 옳게 연결되어 있다.

링크·기어·조인트로 인간의 팔과 손목 동작을 구현하는 부분은 머니퓰레이터(manipulator)이다.
머니퓰레이터는 여러 관절과 링크로 이루어진 로봇의 팔 기구로, 끝단을 원하는 위치와 자세로 움직이게 한다.
엔드 이펙터(end effector): 머니퓰레이터 끝(손목)에 붙어 그리퍼·용접 토치처럼 실제 작업을 하는 손에 해당하는 장치이다.
동력원(power source): 전기·유압·공압 등 관절을 움직이는 에너지를 공급한다.
제어시스템(control system): 각 관절의 동작 순서·위치·속도를 지령하고 제어한다.

압전 세라믹이 적용된 부품이 아닌 것은 광섬유이다.
압전 세라믹(PZT 등)은 기계적 압력·변형을 전기 신호로, 전기 신호를 진동으로 바꾸는 압전 효과를 이용한다. 광섬유는 유리(실리카) 섬유 내부의 전반사로 빛을 전송하는 소재로 압전 효과와 관계가 없다.
음향 마이크: 음압에 의한 진동을 압전 소자가 전기 신호로 바꾸는 압전형 마이크가 있다.
스트레인 게이지: 변형을 전기 신호로 바꾸는 감지 소자로, 압전 소자를 이용한 압전형 변형 센서도 쓰인다.
수중 음파 탐지기(소나): 압전 진동자가 초음파를 발신하고 반사파를 수신해 전기 신호로 바꾼다.

내열성과 고온강도가 커서 내연기관의 실린더·피스톤에 쓰이는 것은 Y 합금이다.
Y 합금은 Al에 Cu·Ni·Mg를 첨가한 내열용 알루미늄 합금으로, 고온에서도 강도가 잘 유지되어 피스톤·실린더 헤드 등에 사용된다.
인바: Fe-Ni 합금으로 열팽창계수가 매우 작아 표준자·정밀 계측기 부품에 쓰인다.
6:4 황동: Cu 60%·Zn 40%의 문츠메탈로 강도가 크고 가공성이 좋아 판재·볼트 등 일반 기계부품에 쓰인다.
두랄루민: Al-Cu-Mg-Mn계 고강도 경량 합금으로 항공기·차체 구조재에 쓰이며 내열용 합금은 아니다.

석출경화형 스테인리스강은 고온강도가 저하된다는 설명이 옳지 않다.
석출경화형 스테인리스강은 Cr-Ni에 Al·Cu·Ti 등을 첨가하고 시효 처리로 미세 석출물을 형성해 강화한 강으로, 고강도이면서 고온에서도 강도가 잘 유지되어 항공기·터빈 부품 등에 쓰인다.
크롬계와 크롬-니켈계: 스테인리스강은 크롬계(페라이트·마르텐사이트계)와 크롬-니켈계(오스테나이트계) 등으로 나뉜다.
크롬 첨가와 내식성: Cr이 표면에 치밀한 산화 피막(부동태 피막)을 만들어 내식성이 우수해진다.
용도: 나이프·숟가락 같은 일상용품부터 화학공업용 설비 재료까지 널리 사용된다.

페라이트와 시멘타이트의 혼합 조직은 마르텐사이트가 아니라 펄라이트이다.
공석점에서 오스테나이트가 페라이트와 시멘타이트로 동시에 분해되며 이 층상 혼합 조직을 펄라이트라 한다. 마르텐사이트는 오스테나이트를 급랭해 탄소가 고용된 채 무확산 변태로 생긴 단일 조직이다.
시멘타이트의 탄소 함유량: F$e_{3}$C의 탄소량은 6.67%이다.
공석 반응: 오스테나이트 → 페라이트 + 시멘타이트로 변하는 반응이다.
0.77% 탄소강: 공석 조성의 강을 공석 변태온도($\mathrm{A}_{1}$) 이하로 냉각하면 공석 변태가 일어난다.

표면의 압축 잔류응력은 피로수명과 파괴강도를 저하시키는 것이 아니라 오히려 향상시킨다.
피로 균열은 주로 표면의 인장응력에서 시작·성장하는데, 표면에 압축 잔류응력이 있으면 작용 인장응력을 상쇄해 균열 발생과 전파를 억제한다. 숏피닝(shot peening)·표면 압연이 이를 이용한 피로강도 향상 방법이다.
발생 원인: 소성가공·용접·열처리 등에서 소재가 불균일하게 변형되거나 불균일하게 냉각되면 발생한다.
제거·감소: 풀림(응력제거 열처리)뿐 아니라 인장 교정 같은 추가 소성변형으로도 줄일 수 있다.
분포: 외력이 없는 상태에서 인장과 압축 잔류응력이 서로 균형을 이루어 내력의 정적 평형을 만족한다.

용적식 펌프로 분류되지 않는 것은 터빈 펌프이다.
터빈 펌프는 임펠러의 회전으로 유체에 속도 에너지를 주고 이를 압력으로 바꾸는 비용적식(터보형) 펌프로, 원심 펌프의 일종이다.
기어 펌프: 맞물린 기어 이와 케이싱 사이에 갇힌 유체를 밀어내는 회전식 용적형 펌프이다.
베인 펌프: 로터 홈의 베인과 캠링 사이 공간의 체적 변화로 유체를 이송하는 회전식 용적형 펌프이다.
피스톤 펌프: 실린더 내 피스톤의 왕복 운동으로 체적을 변화시켜 송출하는 왕복식 용적형 펌프이다.

적시 생산방식은 재고를 최소화하는 방식이므로 재고 운반 비용이 늘어난다는 설명은 특징이 아니다.
JIT는 필요한 부품을 필요한 때에 필요한 만큼만 생산·공급해 재고와 그에 따른 보관·운반 비용을 줄인다. 또한 소량 단위로 흐르므로 불량이 즉시 드러나 품질 향상과 검사·재작업 감소가 함께 나타난다.
풀 시스템(pull system): 후공정의 주문(수요)이 있을 때 전공정이 부품과 제품을 생산하는 방식이다.
적용 대상: 무재고 생산을 지향하며 반복적인 대량생산 공정에 효과적이다.
칸반: 생산을 허가하는 생산 칸반(생산카드)과 다른 작업장으로의 운반을 허가하는 인수·이송 칸반(이송카드)을 사용한다.

축의 최소 치수가 구멍의 최대 치수보다 커서 항상 죔새가 생기므로 억지끼워맞춤이다.
축: 최대 $100.15\,\mathrm{mm}$, 최소 $100.10\,\mathrm{mm}$
구멍: 최대 $100.07\,\mathrm{mm}$, 최소 $100.00\,\mathrm{mm}$
최소 죔새 $= 100.10 - 100.07 = 0.03\,\mathrm{mm}$
최대 죔새 $= 100.15 - 100.00 = 0.15\,\mathrm{mm}$
어떤 조합에서도 틈새가 생기지 않으므로 억지끼워맞춤이 된다.
헐거운끼워맞춤: 구멍의 최소 치수가 축의 최대 치수보다 커서 항상 틈새가 생길 때이다.
중간끼워맞춤: 치수에 따라 틈새와 죔새가 모두 생길 수 있을 때이다.
IT끼워맞춤: IT는 공차 등급(기본 공차)을 뜻하며 끼워맞춤의 종류가 아니다.

피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 부품은 크랭크축이다.
피스톤의 직선 왕복 운동은 커넥팅로드를 거쳐 크랭크축의 편심된 크랭크 핀에 전달되어 회전 운동으로 변환된다.
차축: 바퀴를 지지하며 주로 굽힘하중을 받는 축이다.
스핀들: 공작기계의 주축처럼 짧고 정밀한 회전축이다.
플렉시블축: 축 방향이 자유롭게 휘어지면서 회전력을 전달하는 축이다.

연속칩은 취성 재료를 낮은 속도로 깎을 때가 아니라 연성 재료를 높은 절삭속도로 가공할 때 발생한다.
취성이 높은 재료(주철 등)를 낮은 속도로 깎으면 칩이 이어지지 못하고 끊어지는 균열형(불연속) 칩이 생긴다.
표면 거칠기: 연속칩은 절삭이 안정적으로 이루어져 일반적으로 가공면이 매끄럽다(표면 거칠기 값이 작다).
칩 감김: 칩이 길게 이어지므로 공구·공작물에 감겨 작업을 방해할 수 있어 칩 브레이커를 사용한다.
마찰: 공구 경사면과 칩 사이의 마찰이 작을수록 칩이 원활히 흘러 연속칩이 생기기 쉽다.

여유각은 공구와 공작물의 접촉 부위에서 간섭과 마찰에 영향을 준다.
여유각(clearance angle)은 공구의 여유면이 가공면과 닿지 않도록 둔 각으로, 너무 작으면 여유면이 가공면과 비벼 마찰·마모가 커지고, 너무 크면 날끝이 약해진다. 나머지 설명은 모두 경사각(rake angle)의 역할이다.
칩 유동 방향과 공구 끝단 강도 조절: 경사각(측면 경사각 등)이 칩이 흐르는 방향과 날끝 강도를 좌우한다.
양의 각에 의한 절삭력·절삭온도 감소: 양(+)의 경사각이 칩 변형을 줄여 절삭력과 온도를 낮춘다.
공구강도와 절삭력에 영향: 경사각이 클수록 절삭력은 작아지나 날끝 강도가 약해진다.

예비성형은 변형률 속도를 높여 유동응력을 줄이려는 공정이 아니며, 금속은 오히려 변형률 속도가 높을수록 유동응력이 커지는 경향이 있다.
예비성형(블로킹 등)은 마무리 단조 전에 소재를 최종 형상에 가깝게 재료를 적절히 분배해 두는 공정으로, 후속 공정의 변형량과 재료 유동을 줄이는 데 목적이 있다.
금형 마모 감소: 마무리 금형에서의 재료 유동·변형량이 줄어 금형 마모가 감소한다.
단류선: 재료 흐름을 미리 유도해 제품 형상을 따르는 양호한 단류선(grain flow)을 얻는다.
재료 손실 최소화: 재료가 미리 분배되므로 플래시로 빠져나가는 재료가 줄어든다.

핀은 주로 인장하중이 아니라 전단하중을 받아 파괴되므로 전단강도 설계가 중요하다.
핀은 결합된 두 부품의 접합면을 가로질러 끼워지므로 부품이 서로 미끄러지려는 힘을 핀 단면이 받는다. 따라서 전단응력을 기준으로 지름을 정한다.
용도: 키 대신 쓰이기도 하고, 코터의 빠짐 방지와 부품의 위치 결정에 사용된다.
분할핀: 볼트 구멍과 홈붙이 너트에 끼우고 끝을 벌려 너트의 풀림을 방지한다.
종류: 평행핀, 테이퍼핀, 분할핀, 스프링핀 등이 있다.

수평 바로걸기에서는 긴장측을 위쪽이 아니라 아래쪽에 두도록 회전 방향을 정한다.
늘어진 이완측이 위쪽에 오면 자중으로 처지면서 풀리를 더 감싸 접촉각이 커지고, 미끄럼이 줄어 전달동력이 증가한다. 긴장측을 위에 두면 처진 이완측이 아래로 떨어져 접촉각이 오히려 줄어든다.
접촉각과 동력: 작은 풀리의 접촉각이 커지면 마찰로 전달할 수 있는 유효장력이 커져 최대 전달동력이 증가한다.
가죽 평벨트의 속도비: 벨트의 탄성 미끄럼과 미끄러짐 때문에 속도비를 정확히 일정하게 유지하기 어렵다.
플래핑: 축간거리가 길고 고속이면 벨트가 파도치듯 진동하는 플래핑이 생길 수 있다.

성형 온도를 감소시키는 것은 수축결함 방지 대책으로 옳지 않다.
수축결함(싱크마크·보이드)은 냉각 중 수지의 체적 수축을 보충하지 못해 생기므로 사출·보압 압력과 보압 시간을 늘려 수지를 충분히 채워 넣는다. 성형 온도를 낮추면 수지 유동성이 떨어지고 게이트가 일찍 굳어 압력이 전달되지 못하므로 수축 보충이 어려워진다.
게이트: 러너에서 금형 공동으로 들어가는 입구로, 대형·복잡 성형품은 한 공동에 여러 개의 게이트를 둘 수 있다.
사용 수지: 주로 열가소성 수지에 쓰이지만 금형 내 가열 경화 방식으로 열경화성 수지 제품도 생산할 수 있다.
냉각라인: 금형 내부에 냉각수 통로를 두어 고온의 수지를 식혀 고화시킨다.

미끄럼 베어링 재료는 흡입된 작은 이물질이 표면에 박혀 들어갈 수 있는 매입성(embeddability)을 가져야 한다.
이물질이 베어링 표면에 묻혀 들어가면 축 표면을 긁는 손상을 막을 수 있으므로, 베어링 재료는 축보다 연하고 순응성이 좋아야 한다.
유막 형성: 유막 형성을 억제하는 것이 아니라 유막이 잘 형성·유지되도록 하여 마찰을 줄여야 한다.
열전도율: 마찰열을 빨리 방출해 온도 상승과 열응력을 줄이도록 열전도율이 높아야 한다.
탄성계수: 축과의 접촉 불균일에 순응하도록 일반적으로 축 재료보다 탄성계수가 낮은 연한 재료를 쓴다.

스퍼터링을 증착재료를 고온 가열해 기화시키는 방법이라 한 설명이 옳지 않다.
스퍼터링은 진공 중에서 아르곤 등 불활성 가스 이온을 타깃(증착재료)에 충돌시켜 튀어나온 원자를 가공물에 쌓는 물리증착법이다. 재료를 가열해 기화시키는 방식은 진공증착(증발증착)이다.
무전해도금: 외부 전류 없이 환원제의 화학 반응으로 도금하므로 복잡한 형상에도 두께가 균일하다.
아노다이징: 알루미늄을 양극으로 전해해 표면에 산화피막을 형성하여 내식성을 높인다.
딥코팅: 부품을 액상 코팅 물질이 담긴 탱크에 담갔다 꺼내 피막을 입히는 유기코팅법이다.