문 01. 철강을 순철, 강, 주철로 분류하는 기준은?
① 황(S) 함유량
② 인(P) 함유량
③ 탄소(C) 함유량
④ 규소(Si) 함유량
③
철강을 순철, 강, 주철로 분류하는 기준은 탄소(C) 함유량이다.
<탄소 함유량에 따른 철강의 분류>
- 순철: 0.02% C 이하
- 강: 0.02 ~ 2.11% C
- 주철: 2.11 ~ 6.68% C
문 02. 분해가 어려운 영구적인 고정 방식에 사용되는 결합용 기계요소는?
① 키
② 핀
③ 볼트
④ 리벳
④
<리벳, rivet>
판재 등의 재료를 영구적으로 고정하는 데 사용되는 결합용 기계요소
문 03. 나사를 1회전시켰을 때 축 방향 이동 거리인 리드(lead)가 가장 큰 미터나사는?
① 2줄 M25 × 5
② 2줄 M30 × 4
③ 3줄 M20 × 3
④ 3줄 M25 × 2
①
<나사의 리드>
나사가 1회전 할 때, 축 방향으로 이동한 거리. l = np
① 10mm
② 8mm
③ 9mm
④ 6mm
문 04. 지름이 30 mm, 표점 거리가 100mm인 시편으로 인장시험하여 파단 시 표점 거리가 120 mm가 되었을 때의 연신율[%]은?
① 5
② 10
③ 15
④ 20
④
<연신율>
$연신율=\frac{나중-처음}{처음} \times 100 $
문 05. 5개의 기어로 구성된 복합 기어열이 있고, 기어들의 잇수는 $Z_{A} $(기어 A의 잇수)＝10, $Z_{B} $＝40, $Z_{C} $＝10, $Z_{D} $＝20, $Z_{E} $＝10이다. 기어 A의 회전속도 $N_{A} $＝200 rpm일 때, 기어 E의 회전속도 $N_{E} $[rpm]는?
① 50
② 100
③ 200
④ 400
④
<기어열에서의 개념원리>
공식도 좋지만, ZN = ZN 이용하기
문 06. 측정 오차에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 정기적으로 측정기를 검사하여 사용하므로 측정기는 오차가 없다.
② 온도, 습도, 진동 등 주위 환경 요인에 의하여 오차가 발생될 수 있다.
③ 측정자의 숙련도 부족, 습관, 부주의 등으로 발생될 수 있다.
④ 우연 오차를 줄이는 방법 중 하나는 측정 횟수를 늘려 그 평균값을 측정값으로 하는 것이다.
①
정기적으로 측정기를 검사하더라도 오차가 발생될 수 있다. 발생 안하는건 말이 안됨
문 07. 벨트 전동 장치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 두 축 간의 거리가 먼 경우 벨트를 사용하여 간접적으로 동력을 전달하는 장치이다.
② 평 벨트는 바로 걸기(open belting)와 엇걸기(cross belting)가 가능하다.
③ V 벨트는 바로 걸기만 가능하다.
④ 같은 조건에서 평 벨트는 V 벨트보다 마찰력이 증대되어 전동효율이 더 높다.
④
<V벨트의 특징>
- 운전 중 소음, 진동이 적고, 충격을 완화시킨다.
- 축간거리가 짧아도 되며, 설치면적을 절약할 수 있다.
- 미끄럼이 적어 큰 속도비를 얻을 수 있다.(1:7~10)
- 장력이 작으므로 베어링의 부담하중이 적다.
- 작은 장력으로서 큰 회전력을 얻을 수 있다.
- 고속운전이 가능하고 바로걸기로만 가능하다.
- 길이 조정이 불가능하다. 축간거리를 조정할 수 있도록 설계해야 한다.
- 벨트가 벗겨지는 일이 없고, 접촉각이 작은 경우에 유리하다.
- 끊어졌을 때 접합이 불가능하고 길이 조정이 불가능하다.
- 고속운전이 가능하고 충격완화 및 효율이 95% 이상으로 우수하다.
- 홈 각도는 40도이다.
→ 풀리홈각도는 40도보다 작게 해서 더욱 조여 마찰력을 증대시킨다.
→ 이에 따라 전달할 수 있는 동력이 더 커진다.
- 수명을 고려하여 10 ~ 18m/s의 범위로 운전을 한다.
- M, A, B, C, D, E형이 있다.
→ E형으로 갈수록 인장강도, 단면치수, 허용장력이 커진다.
문 08. 모스 테이퍼(morse taper)로 되어 있는 주축대에 설치하는 선반의 부속 장치가 아닌 것은?
① 면판
② 연동척
③ 방진구
④ 돌림판
③
고정방진구는 베드에, 이동방진구는 왕복대에 설치한다.
문 09. 회전력을 전달하는 축에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 차축은 휨과 비틀림 하중을 동시에 받으며, 일반적인 동력 전달용 축으로 사용된다.
② 전동축은 휨 하중을 받는 축으로, 자동차, 철도용 차량 등의 중량을 차륜에 전달한다.
③ 크랭크축은 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸거나, 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는 데 사용된다.
④ 플렉시블축은 비틀림 하중을 받는 축으로, 한쪽만 지지하고 있는 선반이나 밀링 머신의 주축으로 사용된다.
③
<전동축, transmission shaft>
안전율 범위는 8 ~ 10으로, 주로 비틀림과 굽힘 하중을 동시에 받아 동력을 전달하는 회전축으로 일반 공장에서 사용된다.
<전동축의 종류>
주축: 전동기(모터)로부터 직접 동력을 받는 축
선축: 주축으로부터 동력을 받아 동력을 분배하는 축
중간축: 선축으로부터 동력을 받아 각각의 기계로 동력을 분배하는 축
<차축, axle>
휨 하중을 받는 축으로, 자동차, 철도용 차량 등의 중량을 차륜에 전달한다.
<스핀들축, spindle shaft>
비틀림 하중을 받는 축으로, 한쪽만 지지하고 있는 선반이나 밀링 머신의 주축으로 사용된다.
문 10. 일반적인 합성수지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 열팽창 계수가 작고 내열성이 크다.
② 절연성이 크고 피막 형성 성능이 우수하며 착색이 자유롭다.
③ 가벼워서 운반 및 취급이 용이하고 대기에 의한 부식 현상이 적다.
④ 내산성, 내알칼리성, 내염류성, 내용제성 등의 내약품성이 크다.
①
<합성 수지의 특징>
- 전기절연성과 가공성 및 성형성이 우수하다.
- 색상이 매우 자유로우며 가볍고 튼튼하다.
- 화학약품, 유류, 산, 알칼리에 강하지만 열과 충격에 약하다.
→ 열팽창 계수가 크고 내열성이 작다.
→ 화기에 약하고 연소 시에 유해물질의 발생이 많다.
- 무게에 비해 강도가 비교적 높은 편이다.
- 가공성이 높기 때문에 대량생산에 유리하다.
문 11. 원의 중심에서 반지름이 이상적인 진원으로부터 벗어난 크기를 의미하는 형상 정밀도는?
① 진직도
② 평면도
③ 진원도
④ 윤곽도
③
문 12. 실내 또는 특정 장소의 공기를 사용 목적에 적합하도록 조절하기 위한 공기 조화(air conditioning)의 4대 요소가 아닌 것은?
① 청정도(cleanliness)
② 습도(humidity)
③ 기류(air movement)
④ 압력(pressure)
④
<공기 조화의 4대 요소>
온청기습
톈진조약으로 들어(온) (청)나라를 (기습)
문 13. 공작물이 회전운동하는 경우, 절삭 속도가 600m/min이고 공작물의 지름이 10 cm일 때, 회전수[rpm]는? (단, $ \pi $ ＝3이다)
① 20
② 2,000
③ 4,000
④ 20,000
②
<절삭속도>
v = πDN / 1,000 (m/min)
N = 1,000v / πD (rpm)
N = 1,000 x 600 / 3 x 100
문 14. 다음에서 설명하는 유압 펌프(hydraulic pump)는?
○ 원통 모양의 케이싱 안에 편심 회전자와 판 모양의 깃으로 구성되어 있다.
○ 회전체의 편심량을 조절하여 송출량을 조절할 수도 있다.
○ 구조가 간단하고 취급이 용이하다.
○ 송출 압력의 맥동이 거의 없으므로 원활한 운동이 가능하다.
① 나사 펌프(screw pump)
② 베인 펌프(vane pump)
③ 피스톤 펌프(piston pump)
④ 기어 펌프(gear pump)
②
<베인펌프의 특징>
- 원통 모양 케이싱 안에 편심 회전자와 판 모양 깃으로 구성되어 있다.
- 깃이 마멸되어도 펌프의 토출은 충분히 행해질 수 있다.
- 깃이 원심력이나 스프링의 장력에 의하여 벽에 밀착되면서 회전한다.
- 토출압력의 맥동과 소음이 적어서 원활한 운동이 가능하다.
- 베인의 마모로 인한 압력저하가 작아 수명이 길다.
- 형상치수가 작고 구조가 간단하며 취급이 용이하다.
- 급속시동이 가능하며 호환성이 좋고, 보수가 용이하다.
- 압력저하량과 기동토크가 작다.
- 다른 펌프에 비해 부품의 수가 많으며 작동유의 점도에 제한이 있다.
- 기름의 온도상승을 억제하여 점도를 조정하는 기능이 없다.
- 회전체의 편심량을 조절하여 송출량을 조절할 수도 있다.
- 정량펌프는 구조상 끌어당긴 만큼 반드시 토출구로 나가게 되어 있다.
→ 출구가 밸브를 닫은 상태에서 잘못 운전하면 바로 작살난다.
→ 릴리프 밸브가 절대 필요하다.
문 15. 직육면체 소재를 다음과 같은 형상으로 밀링(milling) 가공하고자 할 때 필요한 절삭 공구가 아닌 것은?
① 맨드릴(mandrel)
② 더브테일 커터(dovetail cutter)
③ 엔드밀(endmill)
④ 정면 커터(face cutter)
①
<맨드릴, mandrel>
심봉이라고도 하며 선반이나 밀링 머신에서 구멍이 뚫린 공작물을 가공할 때 그 구멍에 끼우는 봉, 문제 오류같기도 함.. 선반 부속이라 틀린거
문 16. 펌프에서 흡입구 및 배출구 쪽의 진공계와 압력계의 지침이 흔들리고 송출 유량이 변화하는 현상은?
① 공동 현상(cavitation)
② 맥동 현상(surging)
③ 수격 현상(water hammer)
④ 모세관 현상(capillarity)
②
<캐비테이션, cavitation, 공동 현상>
펌프의 흡입측 배관 내의 물의 정압이 기존의 증기압보다 낮아져서 기포가 발생되는 현상으로, 펌프와 흡수면 사이의 수직거리가 너무 길 때, 관 속을 유동하고 있는 물속의 어느 부분이 고온도일수록 포화증기압에 비례해서 상승할 때 발생한다.
<캐비테이션의 발생>
- 물속 어느 부분의 정압이 그때 물 온도에 해당하는 증기압력 이하일 때
→ 부분적으로 증기가 발생하는 현상이다.
→ 유체의 압력이 국부적으로 매우 낮아질 때 발생한다.
- 펌프에 물이 고속으로 유량이 증가할 때 펌프 입구에서 발생한다.
- 회전하는 프로펠러 끝단 유체의 고속·저압에서 발생한다.
- 캐비테이션수가 임계 캐비테이션수보다 낮을 때 발생한다.
- 유체에 압력파동을 만들어 주면 캐비테이션이 더 일어난다.
- 펌프와 흡수면 사이의 거리가 너무 멀 때
- 흡입양정이 크고, 액체의 온도가 높을 경우
- 날개차의 원주속도가 크고, 날개차의 모양이 적당하지 않을 경우
<캐비테이션의 영향>
- 양정곡선이 저하되며 효율곡선도 하강된다.
- 윤활작용이 감소하고 작동유의 열화가 촉진된다.
→ 소음·진동 발생, 관 부식, 임펠러 손상, 펌프의 성능 저하를 유발한다.
- 기포는 작동유에 비해 압축성이 높으므로 압축성이 증가한다.
→ 유압기기 작동이 불안정하게 된다.
<공동현상의 방지>
- 실양정이 크게 변동해도 토출량이 크게 증가하지 않도록 주의한다.
- 스톱밸브를 지양, 슬루스밸브를 사용하고 펌프의 흡입수두를 작게 한다.
- 유속을 3.5m/s 이하로 유지시키고 펌프의 설치위치를 낮춘다.
- 마찰저항이 작은 흡입관을 사용하여 흡입관 손실을줄인다.
- 펌프의 임펠러속도(회전수)를 작게 한다. 즉, 흡입비교회전도를 낮춘다.
- 펌프의 설치위치를 수원보다 낮게 한다.
- 양흡입펌프를 사용, 즉 펌프의 흡입측을 가압한다.
- 관 내의 물의 정압을 그때의 증기압보다 높게 한다.
- 흡입관의 구경을 크게 하며 배관을 완만하고 짧게 한다.
- 펌프를 2개 이상 설치한다.
- 유압회로에서 기름의 정도는 800ct를 넘지 않아야한다.
- 압축펌프를 사용하고, 회전차를 수중에 완전히 잠기게 한다.
<서징 현상, 맥동 현상, surging>
유체기계를 운전할 때 송출량 및 압력이 주기적으로 변화하는 현상으로 흡·토출관에 주기적인 진동과 소음이 발생한다.
<수격 현상, water hammering>
배관의 하류 부분에 있는 밸브를 급격하게 닫으면 유체의 흐름이 급격하게 감속되어 유체의 운동에너지가 감소된다. 즉, 운동에너지가 압력에너지로 바뀌게 되면서 배관 내에 탄성파가 왕복하면서 배관을 충격하여 파손시키거나 큰 소음을 발생시키는 것이 바로 수격현상(워터해머링)이다. 수격현상을 방지하기 위한 적정 설계 유속은 1.5~2.0m/s 이다. 특히 물의 수격현상이 문제가 되므로 수격현상을 영어로 water hammering이라고 한다.
<수격현상의 방지대책>
- 송출관 내의 유속이 느리도록 관의 지름을 크게 선정한다.
- 펌프에 플라이휠을 설치한다.
- 송출 관로에 공기실을 설치한다.
- 펌프의 급정지를 피한다.
- 밸브 조작을 서서히 한다.
<모세관 현상, capillarity>
모세관 현상은 모세관을 액체 속에 넣었을 때, 관 속의 액면이 관 밖의 액면보다 높아지거나 낮아지는 현상 혹은 분자 사이의 인력과 분자와 가느다란 관의 벽 사이에 작용하는, 서로 간의 인력에 의해 가느다란 관을 채운 액체가 올라가거나 내려가는 현상을 말한다. 액체의 표면 장력이 크다는 것은 액체가 공기와 접하는 표면적을 줄이려는 힘이 크다는 것이다. 그래서 물의 표면 장력이 큰 것은 물 분자 사이의 인력, 즉 응집력이 매우 크기 때문이다. 모세관 현상은 물 분자 사이의 응집력 외에도 물 분자와 물을 담는 용기 사이의 힘인 부착력과 관련되어 있다. 유리관을 따라 올라온 물기둥에 작용하는 중력과 물기둥을 만들어 낸 물의 부착력 및 응집력의 힘이 같아지면 멈추게 된다. 따라서 유리관이 가늘수록 물은 더 높이 올라갈 수 있다.
<모세관 현상의 예시>
- 물에 빠진 개미가 잘 빠져나오지 못하는 것
- 납작한 돌로 물수제비를 뜰 수 있는 것
- 물방울이나 풀잎에 맺힌 이슬은 가장 작은 둥근 표면인 것
- 종이나 수건에 물이 스며들고 높은 나무에 물이 올라가는 것
- 비커에 물을 담고 보면 벽 쪽의 물이 조금 더 올라가 있는 것
문 17. 기어의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 큰 동력을 전달할 수 있다.
② 정확한 회전 비율을 얻을 수 있다.
③ 소음과 진동이 발생하지 않는다.
④ 큰 감속비를 얻을 수 있다.
③
<기어, gear>
마찰차의 원주상에 일정한 간격으로 이를 깎고 이가 맞물려 미끄럼 없이 정확한 동력을 전달할 수 있는 장치이다.
<기어의 특징>
- 정확한 속도비와 높은 효율을 자랑한다.
- 두 축간거리가 짧을 때 즉, 협소한 장소에 설치할 수 있다.
- 미끄럼이 적어 큰 회전력을 전달할 수 있다.
- 물려지는 기어의 잇수를 변화시켜 회전수를 바꿀 수 있다.
- 두 축이 평행하지 않을 때도 동력을 전달할 수 있다.
- 큰 감속비를 얻을 수 있으며, 소음과 진동이 발생한다.
문 18. 알루미늄(Al)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 비중이 약 2.7로 가벼우며, 가공성이 좋고 주조가 용이하다.
ㄴ. 다른 금속과 합금하면 기계적 성질이 현저히 향상되는 특징이 있다.
ㄷ. 보호 피막을 형성하여 대기 및 해수에서 내식성이 우수하다.
ㄹ. 전기, 열의 양도체이며 구리(Cu)보다 전기 전도율이 높다.
① ㄱ, ㄴ
② ㄱ, ㄷ
③ ㄴ, ㄹ
④ ㄷ, ㄹ
①
<알루미늄의 특징>
- 비중:2.7. 용융점: 660℃, 유동성이 작고 수축률이 크다.
- 순도가 높을수록 연하며 변태점이 없다.
- 열과 전기의 양도체로 열과 전기가 잘 흐른다.
- 구리의 60% 수준으로, 열전도도와 전기전도도가 우수하다.
- 전·연성이 우수하여 성형성이 우수하다.
- 대기 중에서 내식성이 우수하지만 바닷물에는 부식된다.
→ 산, 알칼리, 염기성에 약하다.
→ 공기 중에서 산화피막을 발생시켜 내식성이 우수하다.
- 비자성체이며 가볍고 같은 부피면 강보다 가볍다.
- 드로잉 재료, 다이캐스팅 재료, 자동차 구조용 재료로 사용한다.
- 열처리로 석출경화, 시효경화시켜 성질을 개선한다.
- 일반적으로 용접이 쉽지 않지만 접합이 용이하다.
→ 브레이징이나 아르곤 가스 중에서는 저항용접이 용이하다.
- 탈산 및 탈질 작용이 강하며, 결정립을 미세화한다.
문 19. 접합하려는 두 금속 사이에 전기적 저항을 일으켜 용접에 필요한 열을 발생시키고, 그 부분에 압력을 가해 용접하는 방법은?
① 테르밋 용접
② 프로젝션 용접
③ 산소 수소 용접
④ 전기 아크 용접
②
<압접법의 종류: 전기저항용접>
- 겹치기: 점용접, 프로젝션용접, 심용접(점프심)
- 맞대기: 플래시용접, 방전충격용접, 업셋용접(풀방업)
<압접법의 종류: 기타>
- 냉간압접(cold welding), 마찰용접, 가스압접
<압접법의 종류: 단접>
- 열간압접(forge welding), 해머압접, 다이압접, 로울압접
문 20. 내연기관(internal combustion engine)에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 가솔린 기관은 공기만을 높은 압력으로 압축한 후 연료를 분사하여 자연 착화시킨다.
② 4행정 사이클 디젤 기관은 압축 행정⟶배기 행정⟶흡입 행정⟶ 폭발 행정의 순서로 작동된다.
③ 불꽃 점화 기관은 사용하는 연료 및 점화 방법에 따라 가스기관, 소구 기관, 제트 기관 등이 있다.
④ 디젤 기관은 가솔린 기관에 비해 압축비와 압축 압력이 높다.
④
<내연기관에 대한 설명>
- 디젤은 공기만을 높은 압력으로 압축한 후 연료를 분사하여 자연 착화
- 4행정 사이클 디젤 기관은 흡입 → 압축 → 폭발 → 배기의 순서
→ 흡기 밸브와 배기 밸브가 모두 닫혀 있는 행정은 압축, 폭발
- 소구 기관은 소구(hot bulb)를 가열해서 연료를 연소시키는 기관이다.
- 디젤기관은 저속 성능이 좋고 회전력도 우수하다.
- 외연기관 대비 소형화에 유리하다.
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