[9급 지방직 기계일반] 11년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

자기변태에서 원자배열이 변한다는 설명이 옳지 않다.
자기변태는 결정구조(원자배열)는 그대로인 채 자성의 세기만 변하는 변태로, 원자배열이 바뀌는 동소변태와 구별된다.
자기변태가 일어나는 온도를 큐리점(Curie point)이라 부르는 것은 맞다.
철·니켈·코발트 같은 강자성체는 큐리점 이상으로 가열하면 상자성체가 된다.
순철의 자기변태점(A2 변태점)은 768℃이다.

양 끝이 수나사이고 한쪽을 암나사에 박아 두고 반대쪽을 너트로 조이는 볼트는 스터드 볼트(stud bolt)이다.
관통 구멍을 뚫기 어렵거나 자주 분해하는 부품에서 본체 쪽 암나사의 마모를 막기 위해 쓴다.
관통볼트는 두 부품에 구멍을 뚫고 볼트를 통과시켜 반대편에서 너트로 조인다.
탭 볼트는 한쪽 부품에 낸 암나사에 머리 달린 볼트를 직접 돌려 박으며, 너트를 쓰지 않는다.
양 너트 볼트는 양 끝에 너트를 끼워 조이는 방식으로, 한쪽을 반영구적으로 박아 두는 구조가 아니다.

음료수병처럼 입구가 좁고 속이 빈 용기는 블로우성형(blow molding)으로 만든다.
가열된 튜브 모양 소재(패리슨)를 금형 안에 넣고 압축공기를 불어넣어 금형 내면에 밀착시켜 중공체를 얻는다.
압축성형은 금형에 재료를 넣고 눌러 성형하며, 주로 열경화성 수지의 판·두꺼운 부품에 쓴다.
사출성형은 용융 수지를 닫힌 금형에 주입해 속이 찬 복잡 형상 부품을 만든다.
열성형은 가열한 시트를 금형에 밀착시켜 트레이·컵 같은 얇은 개방형 용기를 만든다.

CNC 프로그램에서 G 코드는 준비기능(preparatory function)이다.
G 코드는 직선·원호 보간, 좌표계 설정 등 공구가 어떤 방식으로 움직일지를 미리 지령한다.
순서번호는 N 코드로 블록 번호를 붙인다.
보조기능은 M 코드로 주축 회전·절삭유·프로그램 종료 등 기계의 ON/OFF를 지령한다.
좌표값은 X·Y·Z 등 주소로 지령한다.

하나의 액체에서 일정 온도에 두 종류의 고체가 일정 비율로 동시에 정출되는 반응은 공정반응(eutectic reaction)이다.
액체 하나 → 고체 둘이 핵심이며, 반응식으로 쓰면 $L \rightarrow \alpha + \beta$ 이다.
포정반응은 액체와 고체가 반응해 다른 고체 하나를 만드는 반응이다($L + \alpha \rightarrow \beta$).
편정반응은 액체에서 고체와 다른 조성의 액체가 생기는 반응이다($L_1 \rightarrow \alpha + L_2$).
포석반응은 두 고체가 반응해 다른 고체 하나를 만드는 고상 반응이다($\alpha + \beta \rightarrow \gamma$).

자동차 차동장치처럼 교차하는 두 축 사이에 동력을 전달하는 기어는 베벨기어(bevel gear)이다.
차동기어는 직교하는 축 배치에서 좌우 바퀴의 회전수 차이를 허용하며, 원추면에 이를 낸 베벨기어로 구성된다.
평기어와 헬리컬기어는 평행한 두 축 사이에 쓴다.
웜기어는 교차하지 않고 엇갈린 두 축 사이에서 큰 감속비를 얻는 데 쓴다.

나사의 호칭은 수나사의 바깥지름으로 나타낸다는 설명이 옳다.
예를 들어 M10은 수나사 바깥지름(호칭지름)이 10 mm인 미터나사를 뜻한다.
나사 지름 기호는 수나사를 소문자(d), 암나사를 대문자(D)로 쓰므로 반대로 서술되었다.
나사가 1회전할 때 축 방향으로 이동하는 거리는 피치가 아니라 리드이며, 피치는 이웃한 나사산 사이의 거리이다.
리드는 줄 수와 피치의 곱($l = np$)이므로, 피치가 같아도 다중 나사의 리드가 한 줄 나사보다 크다.

열팽창계수가 매우 작아 측정기 재료로 적합한 것은 Ni-Fe 합금이다.
Ni 약 36%를 함유한 인바(invar) 등 불변강은 온도에 따른 치수 변화가 극히 작아 표준자·게이지·시계 부품에 쓰인다.
Cu-Zn은 황동으로, 가공성·내식성을 살려 일반 기계부품·장식품에 쓴다.
Al-Mg는 내식 알루미늄 합금으로, 경량·내해수성이 장점이다.
Pb-Sn-Sb는 화이트메탈 계열 베어링 합금이나 활자 합금이다.

연삭숫돌 표시에서 L은 결합도를 나타낸다.
결합도는 알파벳으로 표시하며, A쪽이 연하고 Z쪽으로 갈수록 단단하다. 이 표시에서 D는 숫돌입자(다이아몬드), 100은 입도, L은 결합도, 75는 집중도, B는 결합제(레지노이드)에 해당한다.
연삭입자의 종류는 D(다이아몬드)처럼 입자 기호로 표시한다.
결합제의 종류는 B(레지노이드)처럼 끝부분 기호로 표시한다.
입도는 100과 같은 숫자로 표시한다.

비파괴검사와 가장 거리가 먼 것은 광탄성이다.
광탄성법은 투명 모형에 하중을 걸고 편광으로 응력 분포를 관찰하는 실험 응력해석 기법으로, 실제 제품의 결함을 찾는 검사가 아니다.
초음파는 초음파탐상검사(UT)로 내부 결함을 찾는다.
자성은 자분탐상검사(MT)로 강자성체의 표면·표면 직하 결함을 찾는다.
방사선은 방사선투과검사(RT)로 내부 결함을 필름 등에 영상화한다.

노칭(notching)이 전단가공의 한 종류라는 설명이 옳다.
노칭은 판재의 가장자리를 원하는 모양으로 따내는 가공으로, 펀칭·블랭킹·트리밍 등과 함께 전단가공에 속한다.
냉간가공은 재결정온도 이하에서, 열간가공은 재결정온도 이상에서 한다.
가공경화는 소성변형으로 재료가 단단하고 강해지는 현상이다.
압하율이 크면 롤과의 접촉호가 길어져 마찰 영향이 커지므로 최고 압력은 증가한다.

신장량을 2배로 늘리면 변형에너지는 4배가 된다.
선형 탄성범위에서 하중은 신장량에 비례($P = k\delta$)하므로 변형에너지는 다음과 같다.
$U = \dfrac{1}{2}P\delta = \dfrac{1}{2}k\delta^2$
변형에너지는 신장량의 제곱에 비례하므로
$\dfrac{U_2}{U_1} = \left(\dfrac{2\delta}{\delta}\right)^2 = 4$

인장단면감소율이 0%에 가까워질수록 완전 굽힘이 된다는 설명이 옳지 않다.
최소굽힘반지름은 대략 $\dfrac{R}{T} = \dfrac{50}{r} - 1$(r은 인장단면감소율, %)로 나타내며, r이 0에 가까우면 R/T는 오히려 매우 커진다. R/T가 0에 접근해 완전 굽힘이 되는 것은 단면감소율이 50%에 가까울 때이다.
R/T가 작을 때 폭이 좁은 판재는 측면에 균열이 생길 수 있다.
최소굽힘반지름을 2T로 표기하면 균열 없이 굽힐 수 있는 최소 반지름이 판 두께의 2배라는 뜻이다.
굽힘 바깥 면에 균열이 생기기 시작하는 한계 반지름을 최소굽힘반지름이라 한다.

열영향부(HAZ)는 용융점 이하로 가열되었지만 미세조직이 변한 모재 부분이다.
용접열로 녹지는 않았으나 결정립 성장·경화 등 야금학적 변화가 생겨 균열·취화의 원인이 되기 쉽다.
야금학적 변화가 전혀 없는 부분은 열영향을 받지 않은 원모재이다.
경계가 뚜렷하고 화학 조성이 모재와 다른 조직이 생긴 부분은 용융부(용접금속) 쪽에 해당한다.
용가재와 모재가 녹았다가 응고된 부분은 용접금속(용융부)이다.

가스 터빈이 불완전 연소로 유해성분을 많이 배출한다는 설명이 옳지 않다.
가스 터빈은 연속 연소에 공기비가 커서 완전연소에 가깝기 때문에, 간헐 연소하는 왕복동 기관보다 불완전 연소 생성물이 적다.
단위시간당 동작유체 유량이 많아 대출력을 내기 좋다.
회전 기계라 왕복동 기관에 비해 기관중량당 출력이 크다.
연소실에서 연소가 끊기지 않고 연속적으로 일어난다.

주철 속 인(P)은 융점을 낮추어 유동성을 좋게 한다.
그래서 얇고 복잡한 미술 주물 등에서는 인을 다소 높여 쓰기도 하지만, 인은 스테다이트(steadite, Fe–$\mathrm{Fe_3P}$ 공정 조직)를 만들어 주철을 단단하고 여리게 만든다.
스테다이트는 경하고 취약한 조직이므로 주철의 경도를 낮추는 것이 아니라 높인다.
공정온도·공석온도를 높이는 것은 인의 대표적 영향으로 꼽히지 않으며, 인의 핵심 효과는 융점 저하와 유동성 향상이다.

양단이 고정된 봉의 열응력은 압축 120 MPa이므로, 부호를 붙이면 −120 MPa이다.
벽이 늘어남을 완전히 막으므로 자유 열팽창량만큼 압축 변형이 생긴다. 공식은 $\sigma = -E\alpha\Delta T$이다.
대입: $\sigma = -(200\times10^{3}\,\mathrm{MPa})(12\times10^{-6}\,/^{\circ}\mathrm{C})(50\,^{\circ}\mathrm{C})$
결과: $\sigma = -120\,\mathrm{MPa}$
열응력은 길이 L과 지름 d에 무관하며, 120 MPa은 항복응력 500 MPa보다 작아 탄성 범위 계산이 성립한다.
−60 MPa: 계산값 −120 MPa의 절반으로, 온도차나 탄성계수를 절반으로 잘못 대입한 값이다.
−240 MPa: 계산값의 2배로, 온도차나 선팽창계수를 2배로 잘못 적용한 값이다.
−480 MPa: 계산값의 4배로 성립하지 않는다.

유압 펌프가 전기적 에너지를 유압 에너지로 바꾼다는 설명이 옳지 않다.
유압 펌프는 전동기·엔진이 주는 기계적 에너지(회전력)를 유압 에너지로 변환한다.
유압 실린더는 유압 에너지를 직선 운동의 기계적 에너지로 바꾼다.
유압 모터는 유압 에너지를 회전 운동의 기계적 에너지로 바꾼다.
축압기(accumulator)는 압유를 저장했다가 보조 동력원·충격 완화용으로 쓸 수 있다.

테르밋 용접이 용접변형이 크고 용접시간이 많이 걸린다는 설명이 옳지 않다.
테르밋 용접은 설비가 간단하고 전력이 필요 없으며, 용접시간이 짧고 용접변형도 적은 것이 장점이다.
금속 산화물이 알루미늄에 산소를 빼앗기는 환원 반응을 이용한다.
레일·차축·선미 프레임처럼 단면이 큰 부재의 맞대기 용접과 보수 용접에 쓴다.
알루미늄 분말과 산화철 분말의 혼합 반응열로 접합한다.

취성 재료의 분리(파단) 파손을 가장 잘 설명하는 이론은 최대 주응력설(랭킨설)이다.
취성 재료는 소성변형 없이 최대 주응력이 인장강도에 도달하면 분리 파괴되므로, 최대 주응력을 기준으로 판정한다.
최대 전단응력설(트레스카설)은 연성 재료의 항복 판정에 쓴다.
총 변형 에너지설은 전체 변형에너지를 기준으로 하며 실험과의 일치도가 낮다.
전단 변형 에너지설(von Mises설)은 연성 재료의 항복을 가장 잘 설명한다.