[9급 지방직 고졸경채 기계일반] 22년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

비중이 가장 낮은 것은 마그네슘(Mg)으로, 실용 금속 중 가장 가벼운 금속이다.
네 금속의 비중 순서는 $\mathrm{Mg}<\mathrm{Al}<\mathrm{Ti}<\mathrm{Cu}$이며, 마그네슘은 경량 구조재로 쓰인다.
알루미늄(Al): 경금속이지만 마그네슘보다 무겁다.
티타늄(Ti): 알루미늄보다 무거운 경금속으로 비강도가 크다.
구리(Cu): 중금속으로 넷 중 가장 무겁다.

두 축의 교차 각이 수시로 변할 때 쓰는 축이음은 유니버설 커플링(universal coupling)이다.
훅 조인트(Hooke's joint)라고도 하며, 십자형 연결부가 회전하면서 교차 각이 변해도 동력을 전달한다.
플랜지 커플링: 일직선상의 두 축 끝 플랜지를 볼트로 체결하는 고정 커플링이다.
슬리브 커플링: 일직선상의 두 축 끝에 원통(슬리브)을 끼워 고정하는 고정 커플링이다.
올덤 커플링: 두 축이 평행하고 중심이 약간 어긋난 경우에 쓴다.

나사산 각도가 60°인 인치계 나사는 유니파이 나사이다.
유니파이 나사는 미국·영국·캐나다가 협정한 인치계 삼각나사로, 산의 각도가 미터 나사와 같은 60°이다.
미터 나사: 산의 각도는 60°이지만 지름·피치를 mm로 나타내는 미터계 나사이다.
톱니 나사: 한쪽 방향으로만 큰 힘을 받는 비대칭 단면의 운동용 나사이다.
관용 나사: 배관 연결용으로 산의 각도가 55°인 나사이다.

절삭 공구 재료는 마찰 계수가 작아야 하므로, 마찰 계수가 클 것은 요구 특성이 아니다.
마찰 계수가 크면 절삭열과 마모가 커져 공구 수명이 짧아진다. 공구는 고온에서도 경도·강도를 유지하는 고온 경도와 내마모성이 필요하다.
고온 강도가 클 것: 절삭열 속에서도 날이 파손되지 않아야 하므로 요구된다.
내마모성이 클 것: 날의 마모를 줄여 공구 수명을 늘리므로 요구된다.
고온 경도가 클 것: 절삭 온도에서도 경도가 떨어지지 않아야 하므로 요구된다.

다이아몬드 피라미드 압입자를 쓰는 것은 비커스(Vickers) 경도이므로, 브리넬 경도에 대한 설명이 옳지 않다.
브리넬 경도는 강구(강철 볼) 압입자를 눌러 생긴 자국의 표면적으로 경도를 구한다.
경도는 외력에 대한 저항의 크기로, 재료의 단단한 정도를 수치화한 것이다.
쇼 경도는 해머를 일정 높이에서 낙하시켜 튀어 오른 높이로 측정한다.
로크웰 경도는 기준 하중과 시험 하중에 의한 압입 깊이 차로 측정한다.

(가)는 피로 강도, (나)는 크리프 강도이다.
반복 하중에도 파단되지 않는 최대 응력이 피로 강도이다. 일정 온도에서 하중이 오래 걸릴 때 변형이 서서히 진행되는 현상이 크리프이며, 규정 시간에 규정 변형을 일으키는 응력이 크리프 강도이다.
항복 강도: 정하중에서 소성 변형이 시작되는 응력으로, 반복 하중과 관계없다.
전단 강도: 전단 하중에 견디는 최대 응력으로, 온도·시간 조건과 관계없다.

축은 가공하지 않고 보스에만 키 홈을 파는 것은 안장 키(새들 키)이므로 옳은 설명이다.
안장 키는 키 아랫면을 축의 곡면에 맞게 오목하게 만들어 마찰력으로 고정하므로 작은 토크 전달에 쓴다.
원주 방향에 여러 개의 키 홈을 가공해 큰 토크를 전달하는 것은 스플라인이며, 반달 키는 반원형 키를 축의 반달 홈에 끼우는 키이다.
축 둘레에 작은 삼각형 키를 많이 만든 것은 세레이션(serration)이다.
축과 보스 모두에 키 홈을 파는 것은 묻힘 키(성크 키)이며, 평 키는 축을 평평하게 깎고 보스에만 키 홈을 판다.

왕복 펌프가 아닌 것은 기어 펌프로, 회전 펌프에 속한다.
왕복 펌프는 피스톤·플런저 등의 왕복 운동으로 액체를 흡입·토출하고, 기어 펌프는 맞물린 기어의 회전으로 액체를 보낸다.
버킷 펌프: 밸브가 달린 피스톤(버킷)이 왕복하는 왕복 펌프이다.
플런저 펌프: 플런저의 왕복 운동으로 고압을 얻는 왕복 펌프이다.
다이어프램 펌프: 막(다이어프램)의 왕복 변형으로 액체를 보내는 왕복 펌프이다.

유압유의 점도는 온도에 따라 변하므로 옳지 않은 설명이다.
온도가 오르면 점도가 낮아지고 내리면 높아져 작동 속도·효율이 달라진다. 이처럼 온도 변화에 민감한 것이 유압 장치의 단점이다.
작동유가 윤활 작용을 겸하므로 윤활성이 좋다.
유량 제어로 속도를 연속적으로 바꿀 수 있어 무단 변속이 가능하다.
높은 압력을 이용하므로 소형 장치로 큰 힘을 낼 수 있다.

표준 스퍼기어의 이끝원 지름은 74 mm이다.
공식: $D_o = m(Z+2)$
대입: $D_o = 2\times(35+2) = 2\times 37$
결과: $D_o = 74\,\mathrm{mm}$
피치원 지름 $mZ = 70\,\mathrm{mm}$에 이끝 높이(모듈)의 2배를 더한 값이다.

회전하며 가공하지 않는 공작기계는 플레이너로, 공작물이 직선 왕복 운동을 한다.
플레이너는 테이블에 고정한 공작물을 왕복시키고 공구는 이송만 하여 평면을 깎는다.
선반: 공작물이 회전하고 공구가 이송한다.
밀링머신: 공구(밀링 커터)가 회전하고 공작물이 이송한다.
드릴링머신: 공구(드릴)가 회전하며 구멍을 뚫는다.

이미 뚫린 구멍을 넓히고 진원도·표면 거칠기를 개선하는 가공은 보링(boring)이다.
보링은 바이트로 기존 구멍의 안쪽을 깎아 구멍을 확대하고 정밀도를 높인다.
태핑: 탭으로 구멍 안에 암나사를 내는 작업이다.
스폿 페이싱: 볼트·너트가 닿는 구멍 둘레 자리를 평평하게 다듬는 작업이다.
카운터 싱킹: 접시머리 나사의 머리가 묻히도록 구멍 입구를 원뿔형으로 넓히는 작업이다.

전기 전도율이 가장 높은 금속은 은(Ag)이다.
전기 전도율 순서는 $\mathrm{Ag}>\mathrm{Cu}>\mathrm{Au}>\mathrm{Al}$이며, 은은 값이 비싸 전선에는 구리를 주로 쓴다.
금(Au): 내식성이 뛰어나 접점 도금에 쓰지만 전도율은 은·구리보다 낮다.
구리(Cu): 은 다음으로 전도율이 높아 전선 재료로 가장 많이 쓴다.
알루미늄(Al): 전도율은 넷 중 가장 낮지만 가벼워 송전선에 쓴다.

공작물의 지름은 40 mm이다.
공식: $V = \dfrac{\pi D N}{1000}$ (V는 m/min, D는 mm)
대입: $D = \dfrac{1000V}{\pi N} = \dfrac{1000\times 314}{3.14\times 2500}$
결과: $D = \dfrac{314000}{7850} = 40\,\mathrm{mm}$
절삭 속도는 m/min, 지름은 mm이므로 1000으로 단위를 환산하는 것에 주의한다.

소재를 회전시키며 다이로 압력을 가해 나사를 만드는 가공은 전조가공이다.
전조는 절삭 없이 소성 변형으로 나사산을 성형하므로 재료 손실이 없고 섬유 조직이 끊기지 않아 강도가 높다.
인발가공: 다이 구멍으로 재료를 잡아당겨 단면을 줄이는 가공이다.
압출가공: 컨테이너 속 재료를 밀어 다이 구멍으로 빼내는 가공이다.
단조가공: 해머나 프레스로 두드리거나 눌러 형상을 만드는 가공이다.

지름이 작은 공작물 고정에 편리하고 슬리브에 끼워 쓰는 척은 콜릿 척이다.
콜릿은 세로 홈이 파인 원통으로, 주축 구멍에 슬리브를 거쳐 끼우고 조이면 작은 지름의 봉재를 정확히 고정한다.
단동 척: 조(jaw)가 각각 따로 움직여 불규칙한 형상의 공작물 고정에 쓴다.
연동 척: 조가 동시에 움직여 원형 공작물을 빠르게 고정한다.
마그네틱 척: 자력으로 얇은 철계 공작물을 고정한다.

외기와 환기를 혼합하고 가열·냉각 코일, 가습 장치를 갖춘 구성요소는 공기 조화기이다.
공기 조화기(AHU)는 공기를 혼합·여과·냉각·가열·가습하여 실내로 보낼 공기의 상태를 만든다.
열원 기기: 보일러·냉동기처럼 온열·냉열을 만드는 장치이다.
열매체 운반 기기: 송풍기·펌프·덕트·배관처럼 공기나 물을 운반하는 장치이다.
자동 제어 기기: 온습도 등을 감지해 장치를 제어하는 장치이다.

상 항복점(B)에서 하 항복점(C)까지는 항복 구간이므로 훅의 법칙이 적용된다는 설명이 옳지 않다.
훅의 법칙(응력이 변형률에 비례)은 원점에서 비례 한도까지의 직선 구간에서만 성립한다. 항복이 시작되면 응력이 거의 늘지 않거나 오히려 떨어지면서 변형만 크게 진행되는 소성 변형 구간이 된다.
A는 탄성 한도이므로 이 점까지는 하중을 제거하면 변형이 사라져 시편이 원래 모양으로 돌아간다.
D는 인장 강도(극한 강도)로, 선도에서 가장 높은 점이며 재료가 외력에 버틸 수 있는 최대 응력이다.
E는 파괴 강도로, 네킹(목 줄어듦) 후 시편이 더 이상 늘어나지 못하고 끊어지는 지점이다.

종동차의 회전수는 800 rpm이다.
축간거리: $C = \dfrac{D_1 + D_2}{2}$
대입: $250 = \dfrac{D_1 + 100}{2}$
결과: $D_1 = 400\,\mathrm{mm}$
속도비: $\dfrac{N_2}{N_1} = \dfrac{D_1}{D_2}$
대입: $N_2 = 200\times\dfrac{400}{100} = 800\,\mathrm{rpm}$
미끄럼이 없으면 두 바퀴의 원주 속도가 같으므로 회전수는 지름에 반비례한다.

용적형이 아닌 것은 터보 압축기로, 회전 날개가 준 속도 에너지를 압력으로 바꾸는 터보형(비용적형)이다.
용적형 압축기는 밀폐된 공간의 부피를 줄여 공기를 압축한다.
베인 압축기: 로터에 끼운 베인 사이 공간이 줄어들며 압축하는 회전식 용적형이다.
스크루 압축기: 맞물린 나사 로터 사이 공간이 줄어들며 압축하는 회전식 용적형이다.
피스톤 압축기: 실린더 안 피스톤의 왕복으로 압축하는 왕복식 용적형이다.