문 01. 기계제도의 정투상법에서 사용되는 제3각법과 제1각법의 설명 중 가장 옳은 것은?
① 제3각법에서는 정면도의 오른쪽에 우측면도가 위치한다.
② 제3각법에서는 정면도 기준으로 우측면도와 배면도를 위주로 그린다.
③ 우리나라에서는 대부분의 회사에서 제1각법을 채택하고 있다.
④ 제1각법에서는 평면도가 정면도의 위에 배치된다.
①
② 제3각법에서는 정면도 기준으로 우측면도와 평면도를 위주로 그린다.
③ 우리나라에서는 대부분의 회사에서 제3각법을 채택하고 있다.
④ 제3각법에서는 평면도가 정면도의 위에 배치되고, 제1각법에서는 평면도가 정면도의 아래에 배치된다.
문 02. 체인 전동의 특징에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 속비가 일정하며 미끄럼이 없다.
② 유지 및 수리가 어렵고 체인의 길이조절이 불가능하다.
③ 체인의 탄성에 의해 외부 충격을 어느 정도 흡수할 수 있다.
④ 초기 장력이 필요가 없어 작용 베어링에 예압이 거의 없다.
②
<체인 전동장치의 장점>
- 큰 동력을 전달시킬 수 있고, 전동효율이 높다.(95%이상)
- 여러 개의 축을 동시에 구동할 수 있다.
- 미끄럼이 없어 일정한 속도비를 얻을 수 있다.
- 초기장력이 필요 없다.
- 정지 시, 장력이 작용하지 않아 베어링 반력이 발생하지 않는다.
- 링크 수를 조절하여 축간거리를 조절할 수 있다.
- 체인의 탄성에 의해 충격하중 흡수가 가능하다.
- 유지·보수가 쉽고, 수명이 길다.
<체인 전동장치의 단점>
- 진동과 소음이 심하다.
- 회전각의 전달 정확도가 좋지 않아서 고속 회전에 부적합하다.
- 링크의 피치 단위로 치수를 조절해야 한다.
- 윤활이 필요하다.
문 03. 강구(steel ball)를 일정한 하중으로 시험편 표면에 압입하여 재료의 경도를 시험하는 방법은?
① 쇼어(Shore) 경도 시험
② 비커스(Vikers) 경도 시험
③ 침투탐상법(penetrant inspection)
④ 브리넬(Brinell) 경도 시험
④
<비커스 경도, vickers hardness>
꼭지각이 136°의 정사각뿔인 다이아몬드 압입체를 일정한 시험 하중으로 시료의 시험면에 압입하여 생긴 영구 오목부의 크기로부터 시료의 경도를 측정하는 KS에서는 시험 하중 0.49~490N(5kgf~50kgf)에서의 시험 방법이 규정되어 있다. 또한 시험 하중 9.8N(1kgf) 이하의 시험은 미소 경도 시험으로 구분한다. 하중을 가하는 시간은 캠의 회전 속도로 조절한다.
<브리넬 경도, brinell hardness>
압입자인 강구에 일정량의 하중을 걸어 시험편의 표면에 압입한 후, 압입자국의 표면적 크기와 하중의 비로 경도를 측정한다.
<비커스 경도, vickers hardness>
압입자에 1~120kg의 하중을 걸어 자국의 대각선 길이로 경도를 측정하고, 하중을 가하는 시간은 캠의 회전속도로 조절한다.
<로크웰 경도, rockwell hardness>
압입자에 하중을 걸어 압입 자국(홈)의 깊이를 측정하여 경도를 측정한다.
예비하중: 10kg, 시험하중 B스케일: 100kg 강구, C스케일: 150kg, 120° 다이아몬드콘
<쇼어 경도, shore hardness>
다이아몬드 추를 일정한 높이에서 낙하시켜, 이 추의 반발높이를 측정해서 경도를 측정한다.
문 04. 유압펌프에서 공동현상(cavitation)을 방지하는 방법으로 가장 옳지 않은 것은?
① 펌프 설치 높이를 가능한 한 낮춤
② 두 대 이상의 펌프를 사용
③ 저항을 작게 하여 손실 수두를 줄임
④ 펌프의 회전수를 높임
④
<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.
문 05. 주조에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 목형을 제작할 때 목형의 치수는 주물의 치수보다 커야 한다.
② 주입구(gate)는 탕도에서 직접 쇳물이 흘러들어가는 부분이다.
③ 셀몰드법(shell mold process)은 주로 대형 주조에 유리하다.
④ 다이캐스팅법(die casting process)은 금형이 정밀하고 용융점이 낮은 금속에 적합하다.
③
<셸 몰드법, shell molding>
금속으로 만든 모형을 가열하고 그 모형 위에 규사와 페놀계 수지를 배합한 가루를 뿌려 경화시켜 주형을 만드는 방법이며 주형은 상하 두 개의 얇은 조개 껍데기 모양의 셸로 만들어지므로 셸몰드 주조법이라 부른다. 사형주조법에 비하여 치수정밀도가 좋으며, 표면이 아름답다. 주로 소형 주조에 유리하고 대형 주조에는 적합하지 않으며 자동화가 가능하여 대량생산이 가능하다.
문 06. 2중나사(2줄나사)에서 나사를 25mm 전진시키는 데 2.5회전을 요한다면 이 나사의 피치(pitch)는?
① 5 mm
② 10mm
③ 15mm
④ 20mm
①
<나사의 축 방향 이동거리>
거리 = n p r
- 리드는 r이 1일 때
문 07. 기어의 피치원 지름이 20mm이고 잇수가 10개일 때, 이의 크기를 나타내는 모듈의 값은?
① 0.4
② 0.5
③ 2
④ 4
③
<기어의 피치원지름> <기어의 이끝원지름>
$D=mZ$ (비무장지대) $D=m(Z+2)$
<이의 크기> <이 끝 높이> <이 두께>
$h=2.25m$ $h=m$ $t= \frac{m \pi }{2} $
<원주피치> <법선피치>
$p=m \pi $ $p=m \pi cos \alpha $
문 08. 티타늄(titanium)에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 녹는점이 낮아 고온보다 저온에서 작동하는 기계 구조에만 사용된다.
② 생체 친화도가 높아 치아 임플란트(implant)에 사용된다.
③ 비중에 비해 강도가 높다.
④ 내식성이 우수하여 화학공업용 재료에 사용된다.
①
<티타늄, Ti>
- 흑연화를 촉진, 많으면 흑연화를 방지
- 인장강도에 비하여 피로강도가 크다.
- 바닷물에 강하다.
- 용융점이 대단히 높다. (1,670 ℃)
- 경금속이며 비중이 철과 알루미늄의 중간이다. (4.5)
- 합금은 가스 터빈용, 항공기 구조용으로 다양하게 쓰인다.
- 생체 친화도가 높아 치아 임플란트(implant)에 사용된다.
문 09. CNC공작기계의 서보기구를 제어하는 방식과 그에 대한 설명을 옳게 짝지은 것은?
㈎ 개방회로 제어방식(open loop system)
㈏ 반폐쇄회로 제어방식(semi-closed loop system)
㈐ 폐쇄회로 제어방식(closed loop system)
A. 검출기나 피드백 회로를 가지지 않기 때문에 구성은 간단하지만 구동계의 정밀도에 직접 영향을 받는다.
B. 위치 검출 정보를 축의 회전각으로부터 얻는 것과 같이 물리량을 직접 검출하지 않고 다른 물리량의 관계로부터 검출하는 방식으로 정밀하게 제작된 구동계에서 사용된다.
C. 위치를 직접 검출한 후 위치 편차를 피드백하는 방식으로 특별히 정도를 필요로 하는 정밀공작기계에 사용된다.
①
<CNC 공작기계의 서보기구 종류>
- 개방회로 방식(open loop system)
- 반폐쇄회로 방식(semi-closed loop system)
- 폐쇄회로 방식(closed loop system)
- 복합회로 서보방식(hybrid servo system, 하이브리드 서보방식)
<개방회로 제어방식, open loop system>
- 검출기나 피드백 회로를 가지지 않음
- 구성이 간단하고 오차 검출장치가 없음
- 구동계의 정밀도에 직접 영향을 받음
- 스텝모터 있으면 개회로
<반폐쇄회로 제어방식, semi-closed loop system>
- 모터에 내장된 타코 제너레이터에서 속도를 검출
→ 엔코더에서 위치를 검출하여 피드백 하는 제어방식
- 물리량을 직접 검출하지 않음
- 다른 물리량의 관계로부터 검출하는 방식
- 정밀하게 제작된 구동계에서 사용
<폐쇄회로 제어방식, closed loop system>
- 위치를 직접 검출한 후, 위치 편차를 피드백하는 방식
- 특별히 정도를 필요로 하는 정밀공작기계에 사용
- 밀링 등과 같이 공구 이동에 따라 절삭력 변동이 심한 가공에 적합
<복합회로 서보방식, hybrid servo system>
- 반폐쇄회로 방식과 폐쇄회로 방식을 합하여 사용하는 방식
- 반폐쇄회로 방식의 높은 게인(gain)으로 제어한다.
- 기계의 오차를 스케일에 의한 폐쇄회로 방식으로 보정한다.
→ 정밀도를 향상시킬 수 있다.
- 높은 정밀도가 요구되고 공작기계의 중량이 클 경우
→ 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 이용된다.
문 10. <보기>의 유압기기 기호에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?
① 일부분에 서의 압력(2차측)을 주회로 압력(1차측)보다 낮은 설정값으로 유지할 목적으로 사용하는 밸브
② 미리 설정한 압력으로 유지할 목적으로 사용하는 밸브
③ 여러 액추에이터 사이의 작동순서를 자동으로 제어하는 밸브
④ 유량을 설정한 값으로 제어하는 밸브
②
① 감압 밸브
② 릴리프 밸브
③ 시퀀스 밸브
④ 유량 조정 밸브
문 11. 용접의 종류 중 융접에 해당하지 않는 것은?
① 저항용접
② 가스용접
③ 아크용접
④ 플라즈마용접
①
문 12. 가공 재료의 표면을 다듬는 입자가공에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?
① 래핑(lapping)은 랩(lap)과 가공물 사이에 미세한 분말상태의 랩제를 넣고 이들 사이에 상대운동을 시켜 매끄러운 표면을 얻는 방법이다.
② 호닝(honing)은 주로 원통내면을 대상으로 한 정밀 다듬질 가공으로 공구를 축 방향의 왕복운동과 회전운동을 동시에 시키며 미소량을 연삭하여 치수 정밀도를 얻는 방법이다.
③ 배럴가공(barrel finishing)은 회전 또는 진동하는 다각형의 상자 속에 공작물과 연마제 및 가공액 등을 넣고 서로 충돌시켜 매끈한 가공면을 얻는 방법이다.
④ 숏피닝(shot peening)은 정밀 다듬질된 공작물 위에 미세한 숫돌을 접촉시키고 공작물을 회전시키면서 축 방향으로 진동을 주어 치수 정밀도가 높은 표면을 얻는 방법이다.
④
<슈퍼피니싱의 특징>
- 숫돌 길이는 일감 길이와 같은 것을 일반적으로 사용한다.
- 숫돌의 폭은 일감의 지름보다 약간 작은 것이 일반적으로 쓰인다.
- 원통의 외면, 내면, 평면을 다듬을 수 있다.
→ 많은 기계 부품의 정밀 다듬질에 응용된다.
- 접촉면적이 넓다.
→ 이송선, 숫돌의 떨림으로 인한 흔적을 완전히 없앨 수 없다.
- 숫돌은 연삭숫돌보다 결합도가 약한 것을 사용하며 입도는 미세하다.
- 숫돌을 좌우로 진동시키며, 가공면이 매끄럽고 방향성이 없다.
- 가공에 의한 표면의 변질부가 극히 적다.
- 숫돌의 진폭은 보통 1.5Sfnm 범위에서 작업한다.
- 진동수는 분당 수백 수천회를 갖는다.
- 숫돌입자를 공작물의 표면에 낮은 압력으로 가압하면서 가공한다.
문 13. “응력-변형률 선도”의 비례한도(proportional limit) 내에서는 응력과 변형률 사이에 후크의 법칙(Hooke’s law)이 성립한다. 즉 $ \sigma =E \varepsilon $가 된다. 이때, E에 해당 하는 것으로 가장 옳은 것은?
① 탄성한도
② 공칭응력
③ 종탄성계수
④ 진응력
③
문 14. 길이의 변화를 나사의 회전각과 지름에 의해 확대하고 확대된 길이에 눈금을 붙여 미소의 길이변화를 읽도록한 측정기기는?
① 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)
② 마이크로미터(micrometer)
③ 하이트 게이지(height gauge)
④ 한계 게이지(limit gauge)
②
<하이트게이지, height gauge>
스케일이 부착되어 있는 직각자와 서피스 게이지를 조합한 측정기이다. 정반 표면을 기준으로 금긋기 작업을 하거나 높이를 측정하기 위해 사용하고, 종류는 HT, HB, HM형이 있다. 하이트 게이지는 스크라이버를 이용하여 측정한다. 단, HB형은 금긋기 작업이 불가하다.
문 15. 아래에서 설명하는 것으로 가장 옳은 것은?
담금질에 의해 생긴 단단하고 취약하며 불안정한 조직을 변태 또는 석출을 진행시켜 다소 안정한 조직으로 만들고 동시에 잔류응력을 감소시키며, 적당한 인성을 부여하기 위하여 페라이트와 오스테나이트 및 시멘타이트($Fe_3C$)가 평형상태에 있는 온도 영역 이하의 온도로 가열 후 냉각하는 열처리 방법
① 어닐링(annealing)
② 노멀라이징(normalizing)
③ 템퍼링(tempering)
④ 세라다이징(sheradizing)
③
<담금질, 소입, 퀜칭>
재질을 경화, 마텐자이트 조직을 얻기 위한 열처리
<뜨임, 소려, 템퍼링>
담금질한 강은 경도가 크나, 취성을 가지므로 경도가 다소 저하되더라도 인성을 증가시키기 위해 $A_{1} $변태점(723) 이하에서 재가열하여 냉각시키는 열처리, 강인성 부여
<불림, 소준, 노멀라이징>
$A_{3} $(912), $A_{cm} $보다 30~50 높게 가열 후 공랭하여 미세한 소르바이트 조직을 얻는 열처리로, 결정조직의 표준화와 조직의 미세화 및 내부응력을 제거
<풀림, 소둔, 어닐링>
$A_{1} $ 또는 $A_{3} $변태점 이상으로 가열하여 냉각시키는 열처리로 내부응력을 제거하며 재질의 연화를 목적으로 하는 열처리, 노나 공기 중에서 서랭처리한다.
<각 열처리의 주된 목적>
담금질: 재질의 경화(경도 증가), 급랭(기름, 물)
풀림: 재질의 연화(연성 증가), 균질(일)화, 노랭, 서랭
뜨임: 담금질한 후, 강인성 부여(강한 인성), 인성개선
불림: 조직 미세화, 균질(일)화, 표준화, 공랭
문 16. 연화한 열가소성수지 튜브 내에 압축공기를 불어 넣고 금형의 안쪽에서 팽창시켜 각종 플라스틱용기를 성형하는 공정으로 가장 옳은 것은?
① 압출성형
② 블로우성형
③ 열성형
④ 회전성형
②
<중공 성형, blow molding>
열가소성 수지를 압출하여 금형에 넣은 후, 압축공기를 불어넣어 금형의 내부에서 팽창시켜 음료수병 같은 중공품을 성형하는 방법
<압출성형>
분말이나 점성이 있는 액상수지와 충전제의 혼합물을 가열된 하부금형 위에 올려놓고 상부금형 또는 플러그로 가압하여 성형하는 공정이다.
<열성형>
열가소성 플라스틱 판재나 필름을 금형 위에 얹고 열을 가하면서 압력을 가하여 성형하는 공정이다.
<회전성형>
분말형태의 플라스틱 원료를 금형 안에 넣고 가열시켜 점액상태로 만든 후 회전시켜 금형 내벽에 고르게 바른 후 냉각시켜 제품을 생산하는 방식이다. 사출성형이나 블로우 방식보다 경제적이고 복잡한 디자인도 충분히 소화할 수 있다.
문 17. <보기>와 같이 길이 l인 단순보에 집중하중 P가 보의 중앙에 작용하고 있을 때의 최대 처짐량을 $\delta $라고 하면, 집중하중 P 의 작용점을 $a= \frac{3}{4} l$, $b= \frac{1}{4} l$로 이동하였을 때의 최대 처짐량은 $\delta $의 몇 배가 되는가? (단, 보의 자중은 무시한다.)
① $\frac{3}{4} $
② $\frac{9}{16} $
③ $\frac{4}{3} $
④ $\frac{16}{9} $
②
<단순지지보 처짐량 일반식> <단순지지보 최대처짐량 식>
$ \delta =\frac{Pa^2b^2}{3EIL} $ $ \delta =\frac{PL^3}{48EI} $
<계산과정>
$ \delta _{ab} = \frac{P \times (\frac{3}{4}l)^2 \times (\frac{1}{4}l)^2 }{3EIl}= \frac{Pl^3}{3EI} \times (\frac{3}{4})^2\times (\frac{1}{4})^2 = \frac{Pl^3}{3EI} \times \frac{9}{16 \times 16} =\frac{Pl^3}{48EI} \times \frac{9}{16} $
$\delta = \frac{Pl^3}{48EI}, \delta _{ab} = \delta \times \frac{9}{16} $
문 18. 기어에서 이의 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위한 방법으로 가장 옳지 않은 것은?
① 피니언의 잇수를 최소 치수 이상으로 한다.
② 기어의 잇수를 한계치수 이하로 한다.
③ 압력각을 크게 한다.
④ 기어와 피니언의 잇수비를 매우 크게 한다.
④
<이의 간섭을 방지하기 위한 방법>
- 압력각을 20도 이상으로 크게 함
- 기어의 이 높이를 줄임
- 기어의 잇수를 한계잇수 이하로 감소
- 피니언의 잇수를 최소 잇수 이상으로 증가
- 기어 이끝면을 깎거나 피니언 이뿌리면을 파내어 치형을 수정
- 잇수비를 작게 함
- 스티브 기어를 사용
문 19. 보일러에서 연소가스의 폐열을 이용하여 보일러 급수를 예열시키는 장치는?
① 절탄기( economizer)
② 과열기(super heater)
③ 공기예열기(air preheater)
④ 집진기
①
<과열기, super heater>
연도에 흐르는 연소가스의 열을 이용하여 고온의 과열 증기를 만드는 장치
<공기 예열기, air preheater>
보일러 본체나 과열기를 가열하고 연도에 남아 흐르는 연소 가스의 열을 이용하여 연소실에 들어가는 연소용 공기를 예열하는 장치
<집진기, dust collector>
오염된 기체 속에 부유하고 있는 고체나 액체 미립자를 제거하는 장치
문 20. <보기>와 같이 직육면체 물체(OPQRABCD)에 힘 F가 점 C 에 작용할 때 점 O 와 점 A에서의 모멘트는? (단, F=Fj 이다.)
③
힘의 방향이 y축과 같은 축 상에 있으므로 y방향의 모멘트는 생길 수가 없다. 또한, 엄지손가락을 축 방향으로 놓고, 나머지 네 손가락이 모멘트 방향이므로, 왜 음의 방향인지 곰곰이 생각해보자.
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