[9급 지방직 기계일반] 23년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

응력진폭은 최대응력과 최소응력 차이의 절반이므로 60 MPa이다.
공식: $\sigma_a=\dfrac{\sigma_{max}-\sigma_{min}}{2}$
대입: $\sigma_a=\dfrac{200-80}{2}=\dfrac{120}{2}=60\ \mathrm{MPa}$
참고로 평균응력은 $\sigma_m=\dfrac{200+80}{2}=140\ \mathrm{MPa}$이고, 응력범위는 $120\ \mathrm{MPa}$이다. 이 값들을 응력진폭과 혼동하지 않도록 주의한다.

미터나사의 나사산 각도는 60°이므로 이 설명이 옳다.
미터나사는 지름과 피치를 mm로 표시하는 삼각나사이며, 휘트워스 나사(55°)와 구별된다.
M20×2는 바깥지름 20 mm, 피치 2 mm인 가는 나사이므로 피치가 20 mm라는 설명은 틀리다.
피치와 줄 수를 곱한 값은 유효지름이 아니라 리드이다.
리드 = 줄 수 × 피치이므로 두줄나사의 리드는 피치가 같은 한줄나사의 두 배로 더 길다.

마이크로미터의 분해능은 0.01 mm이고, 측정값은 11.02 mm이다.
분해능은 스핀들 피치를 딤블 눈금 수로 나눈 값이다.
$\dfrac{0.5\,\mathrm{mm}}{50} = 0.01\,\mathrm{mm}$
슬리브에서 딤블 끝 바로 앞까지 드러난 눈금이 11 mm이고, 반 눈금(0.5 mm) 선은 아직 드러나지 않았다. 딤블은 눈금 2가 기준선과 일치하므로 0.02 mm를 더한다.
$11 + 2 \times 0.01 = 11.02\,\mathrm{mm}$
분해능 0.01 mm·측정값 11.20 mm: 딤블 눈금 2칸은 0.02 mm이지 0.20 mm가 아니다.
분해능 0.02 mm·측정값 11.02 mm: 딤블 1눈금은 0.5 mm를 50등분한 0.01 mm이다.
분해능 0.02 mm·측정값 11.20 mm: 분해능과 딤블 읽음값이 모두 틀렸다.

운전 중 필요에 따라 축 이음을 끊거나 연결할 수 있는 요소는 클러치(clutch)이다.
클러치는 맞물림·마찰 등을 이용해 동력 전달을 단속하며, 커플링은 한번 연결하면 운전 중 분리할 수 없는 영구 축이음이다.
리벳은 판재를 영구적으로 결합하는 체결요소로, 축 사이 동력 전달 단속과 무관하다.
커플링은 두 축을 연결하지만 운전 중 단속이 불가능하다.
판스프링은 충격 흡수·완충용 스프링 요소이다.

테이블 이송속도 = 날당 이송 × 날 수 × 회전수이므로 커터의 날 수는 2개이다.
공식: $f=f_z\times z\times N$
대입: $200=0.2\times z\times 500=100z$
결과: $z=\dfrac{200}{100}=2$, 즉 날 수 2이다.

단단한 돌출부가 연한 표면을 긁으며 미끄러질 때 생기는 마멸은 연삭마멸(abrasive wear)이므로, 이를 피로마멸로 설명한 것이 옳지 않다.
피로마멸은 구름 접촉처럼 반복 접촉응력에 의해 표면 아래에 균열이 생기고 표면이 박리(피팅·스폴링)되는 현상이다.
부식마멸은 표면과 주위 환경의 화학작용·전해작용으로 생기므로 옳다.
텀블링(배럴) 가공은 공작물끼리·매체와의 충돌을 이용해 버를 제거하므로 충격마멸의 응용이 맞다.
스커핑은 응착마멸에서 마찰열로 표면이 용융·부착되었다가 뜯겨 나가는 현상이므로 옳다.

막대 숫돌(혼)을 회전·왕복시켜 구멍 내면을 정밀 다듬질하는 가공은 호닝(honing)이다.
호닝은 드릴링·보링·리밍 후 진원도·직진도와 표면거칠기를 향상시키는 정밀 입자가공이다.
보링은 바이트로 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 정밀하게 깎는 절삭가공이다.
태핑은 탭으로 구멍 내면에 암나사를 내는 작업이다.
드릴링은 드릴로 구멍을 뚫는 작업이다.

국부 압력이 포화증기압 이하로 떨어져 기포가 생겼다가 고압부에서 붕괴하는 현상은 공동현상(cavitation)이다.
기포 붕괴 시 충격압으로 소음·진동·침식(피팅)이 생기고 펌프 성능이 저하된다.
초킹현상은 유로에서 유속이 음속에 도달해 유량이 더 늘지 않는 현상이다.
공진현상은 외부 가진 주파수가 고유진동수와 일치해 진폭이 커지는 현상이다.
수격현상은 밸브 급폐쇄 등으로 관 내 유속이 급변하여 압력이 급상승하는 현상이다.

노크를 방지하려면 옥탄가가 높은 연료를 써야 하므로, 옥탄가가 낮은 연료가 노크를 방지한다는 설명이 옳지 않다.
옥탄가는 안티노크성의 척도로, 값이 낮을수록 미연소가스가 쉽게 자연발화해 노크가 잘 일어난다.
노크가 생기면 연소 상태가 나빠져 배기가스 색깔이 변할 수 있다.
노크는 기관의 출력과 열효율을 저하시킨다.
미연소가스의 급격한 자연발화로 생긴 충격파(압력파)가 실린더 벽을 타격하는 것이 노크의 본질이다.

체심입방구조의 원자충진율은 약 0.68로 면심입방구조(약 0.74)보다 작으므로, BCC가 더 크다는 설명이 옳지 않다.
FCC와 HCP는 모두 최밀충진구조로 충진율 약 0.74, 배위수 12이다.
BCC는 중심 원자가 꼭짓점 원자 8개와 접하므로 배위수 8이 맞다.
FCC의 배위수는 12가 맞다.
HCP의 배위수도 12가 맞다.

구름 베어링 호칭번호에 정격하중 번호라는 구성요소는 없다.
호칭번호는 기본 기호(형식 기호·치수 계열 기호·안지름 번호·접촉각 기호)와 보조 기호(실·실드, 틈새, 등급 등)로 구성되며, 정격하중은 카탈로그에서 별도로 확인하는 값이다.
형식 기호는 깊은 홈 볼베어링, 원통 롤러 베어링 등 베어링 형식을 나타낸다.
안지름 번호는 베어링 안지름을 나타내며, 04 이상은 번호 ×5가 안지름(mm)이다.
접촉각 기호는 앵귤러 볼베어링 등의 호칭 접촉각을 나타낸다.

탈산제(Fe-Si, Al 등)를 첨가해 완전히 탈산시킨 강은 킬드강(killed steel)이다.
탈산 정도는 킬드강 > 세미킬드강 > 캡드강 > 림드강 순이며, 킬드강은 기포가 거의 없으나 상부에 수축공(파이프)이 생긴다.
림드강은 탈산을 거의 하지 않아 응고 중 기포가 발생하고 테두리(림)층이 생기는 강이다.
캡드강은 림드강을 주입한 뒤 뚜껑을 덮거나 탈산제를 넣어 림 작용을 조기에 멈춘 강이다.
세미킬드강은 킬드강과 림드강의 중간 정도로 탈산한 강이다.

정반면을 기준으로 높이를 측정하고 스크라이버로 금긋기를 하는 측정기는 하이트게이지(height gauge)이다.
하이트게이지는 베이스·지주·슬라이더에 버니어나 다이얼 눈금을 갖추어 높이 측정과 금긋기를 함께 한다.
사인바는 블록게이지와 조합하여 각도를 측정하거나 설정하는 공구이다.
블록게이지는 길이의 기준이 되는 표준 게이지이다.
다이얼게이지는 측정자의 미소 변위를 바늘로 확대해 읽는 비교측정기이다.

컨테이너 속 빌렛을 램으로 가압해 다이 구멍으로 밀어내는 가공은 압출(extrusion)이다.
압출은 단면이 일정한 긴 제품(봉·관·형재)을 한 번에 만들 수 있으며, 알루미늄 새시 등에 널리 쓰인다.
압연은 회전하는 롤 사이로 소재를 통과시켜 두께를 줄이는 가공이다.
단조는 해머나 프레스로 소재를 두드리거나 눌러 형상을 만드는 가공이다.
인발은 소재를 다이 구멍으로 당겨서 뽑아내는 가공으로, 미는 압출과 구별된다.

교축 밸브는 유로 단면적을 줄여 유량을 제어하는 밸브이므로 방향 제어 밸브가 아니다.
유압 밸브는 압력 제어·유량 제어·방향 제어 밸브로 나뉘며, 교축 밸브는 유량 제어 밸브에 속한다.
스풀 밸브는 스풀의 이동으로 유로를 바꾸는 대표적인 방향 제어 밸브이다.
체크 밸브는 한 방향 흐름만 허용하는 방향 제어 밸브이다.
셔틀 밸브는 두 입구 중 압력이 높은 쪽을 출구에 연결하는 방향 제어 밸브이다.

랭킨 사이클에서 응축기 압력을 낮추면 열효율은 증가하므로, 감소한다는 설명이 옳지 않다.
응축기 압력이 낮아지면 방열 온도(평균 저온)가 내려가 사이클이 하는 일이 커지고 열효율이 높아진다(단, 터빈 출구 건도는 낮아진다).
카르노 사이클은 등온·단열 가역과정으로 이루어진 가역 사이클이다.
오토 사이클은 불꽃점화(가솔린) 기관의 이상 사이클이다.
디젤 사이클은 등엔트로피 압축 → 정압가열 → 등엔트로피 팽창 → 정적방열로, 등엔트로피 과정이 압축·팽창 각 1개이다.

마찰차는 접촉면에서 미끄럼이 생기므로 정확한 속도비를 유지할 수 없어, 이 설명이 옳지 않다.
정확한 속도비가 필요한 곳에는 기어처럼 이가 맞물리는 전동을 쓴다. 마찰차는 과부하 시 미끄러져 기계를 보호하는 장점이 있다.
마찰차는 두 바퀴의 구름 접촉에 의한 마찰력으로 동력을 전달한다.
마찰계수를 키우기 위해 접촉면에 고무·가죽 등을 붙인다.
원통 마찰차는 외접 시 반대 방향, 내접 시 같은 방향으로 회전한다.

(가)는 탄성 한도, (나)는 탄성 변형, (다)는 소성 변형이다.
외력을 제거했을 때 원상태로 돌아올 수 있는 응력의 한계가 탄성 한도이며, 이를 넘으면 영구 변형이 남는다. 되돌아오는 변형은 탄성 변형, 남는 영구 변형은 소성 변형이다.
탄성 계수·탄성 변형·소성 변형: 탄성 계수는 응력과 변형률의 비례 상수로, 넘어서는 한계값이 아니다.
탄성 계수·소성 변형·탄성 변형: (가)가 틀렸고, 원상태로 돌아오는 변형과 영구히 남는 변형의 명칭도 뒤바뀌었다.
탄성 한도·소성 변형·탄성 변형: (가)는 맞지만 원상태로 돌아오는 것이 탄성 변형, 영구히 남는 것이 소성 변형이므로 (나)·(다)가 뒤바뀌었다.

단면 감소율은 초기 단면적 대비 줄어든 단면적의 비율이므로 25 %이다.
공식: $\phi=\dfrac{A_0-A_f}{A_0}\times 100$
대입: $\phi=\dfrac{400-300}{400}\times 100=\dfrac{100}{400}\times 100=25\ \%$
단면 감소율은 연신율과 함께 재료의 연성을 나타내는 지표이다.

널링은 원통 외면에 규칙적인 무늬(빗줄·평줄 등)를 만드는 작업으로, 미끄럼 방지 손잡이 가공에 쓰인다.
널링은 절삭이 아니라 널 공구를 눌러 붙이는 소성가공이므로 가공 후 외경이 약간 커진다.
축에 직각인 끝단을 평평하게 깎는 작업은 단면 절삭(facing)이다.
공구를 회전축과 경사지게 이송하는 작업은 테이퍼 절삭이다.
기존 구멍이나 원통 내부를 확대하는 작업은 보링이다.