9급 지방직 공무원 서울시 기계일반 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 서울시 기계일반
(2019-06-15 기출문제)

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1. x면에 작용하는 수직응력 σx=100MPa, y면에 작용하는 수직응력 σy=100MPa, x방향의 단면에서 작용하는 y방향 전단응력 τxy=20MPa일 때, 주응력 σ1, σ2의 값[MPa]은?

  1. 120MPa, 80MPa
  2. -100MPa, 300MPa
  3. -300MPa, 500MPa
  4. 220MPa, 180MPa
(정답률: 62%)
  • 먼저, 주응력의 공식은 다음과 같습니다.

    σ1 = (σx + σy) / 2 + √((σx - σy) / 2)2 + τxy2
    σ2 = (σx + σy) / 2 - √((σx - σy) / 2)2 + τxy2

    따라서, 주어진 값들을 대입하면 다음과 같습니다.

    σ1 = (100MPa + 100MPa) / 2 + √((100MPa - 100MPa) / 2)2 + 20MPa2 = 120MPa
    σ2 = (100MPa + 100MPa) / 2 - √((100MPa - 100MPa) / 2)2 + 20MPa2 = 80MPa

    따라서, 정답은 "120MPa, 80MPa" 입니다.
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2. 그림과 같은 단순보(simple beam)에서 중앙 C점에서의 전단력 V와 굽힘모멘트 M의 값은? (단, 보의 자중은 무시한다.)

  1. V=0, M=ω0l2/4
  2. V=0, M=ω0a2/2
  3. V=ω0a, M=ω0a2/4
  4. V=ω0a, M=ω0a2/2
(정답률: 43%)
  • 단순보에서 중앙 C점에서의 전단력 V는 0이다. 이는 보가 중앙에서 대칭적이기 때문이다.

    굽힘모멘트 M은 중앙 C점에서의 모멘트를 구하면 된다. C점에서 좌측 반구간과 우측 반구간의 모멘트를 각각 구한 후 더하면 된다.

    좌측 반구간에서의 모멘트는 Mleft = ∫0a (ω0x)dx = ω0a2/2 이다.

    우측 반구간에서의 모멘트는 Mright = ∫a2a (ω0(2a-x))dx = ω0a2/2 이다.

    따라서, 전체 모멘트는 M = Mleft + Mright = ω0a2/2 + ω0a2/2 = ω0a2 이다.
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3. ＜보기＞의 ㈎와 ㈏에 해당하는 것을 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 항복강도, 극한강도
  2. 극한강도, 항복강도
  3. 항복강도, 탄성한도
  4. 극한강도, 탄성한도
(정답률: 83%)
  • 정답은 "극한강도, 항복강도"입니다.

    극한강도는 재료가 파괴되기 직전의 최대 저항력을 의미하며, 항복강도는 재료가 영구적으로 변형되기 시작하는 최소 저항력을 의미합니다. 즉, 극한강도는 재료가 완전히 파괴되기 전까지 얼마나 많은 힘을 버틸 수 있는지를 나타내고, 항복강도는 재료가 변형되기 시작하는 지점을 나타냅니다. 이 두 값은 재료의 강도와 인성을 평가하는 데 중요한 지표이며, 공학 분야에서 많이 사용됩니다.
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4. 그림과 같이 상태 1에서 상태 2로 변화하는 이상 기체 상태변화의 이름과 상호 관계를 옳게 짝지은 것은?

  1. 등온변화, v1T2=v2T1
  2. 정압변화, v1T2=v2T1
  3. 정압변화, p1T2=p2T1
  4. 정적변화, p1T2=p2T1
(정답률: 69%)
  • 정답은 "정적변화, p1T2=p2T1"입니다.

    이유는 상태 1과 상태 2에서의 기체의 부피가 동일하므로 (그림에서는 용기의 크기가 동일하게 유지되고 있음) 부피 변화에 대한 식인 v1=v2를 적용할 수 있습니다.

    또한, 이상 기체의 경우 온도와 압력이 비례 관계에 있으므로 (보일의 법칙) 압력과 온도의 관계식인 p1/T1=p2/T2를 적용할 수 있습니다.

    따라서, p1T2=p2T1이 성립하게 되어 정적변화와 상호 관계를 이루게 됩니다.
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5. 습증기의 건도는 액체와 증기의 혼합물 질량에 대한 포화증기 질량의 비로 나타낸다. 어느 1kg의 습증기의 건도가 0.6일 때, 이 습증기의 엔탈피의 값[kJ/kg]은? (단, 포화액체의 엔탈피는 500kJ/kg이며, 포화증기의 엔탈피는 2,000kJ/kg으로 계산한다.)

  1. 1,200kJ/kg
  2. 1,400kJ/kg
  3. 1,700kJ/kg
  4. 2,300kJ/kg
(정답률: 52%)
  • 습증기의 건도가 0.6이므로, 1kg의 습증기 중 0.6kg는 증기이고 0.4kg는 액체이다. 따라서, 이 습증기의 엔탈피는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    습증기의 엔탈피 = (0.6kg × 2,000kJ/kg) + (0.4kg × 500kJ/kg)
    = 1,200kJ + 200kJ
    = 1,400kJ/kg

    따라서, 정답은 "1,400kJ/kg"이다.
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6. 기압계의 수은 눈금이 750mm이고, 중력 가속도 g=10m/s2인 지점에서 대기압의 값[kPa]은? (단, 수은의 온도는 10℃이고, 이때의 밀도는 10,000kg/m3로 한다.)

  1. 75kPa
  2. 150kPa
  3. 300kPa
  4. 750kPa
(정답률: 53%)
  • 수은 높이와 대기압은 역비례 관계에 있다. 즉, 수은 높이가 높아지면 대기압은 낮아지고, 수은 높이가 낮아지면 대기압은 높아진다. 따라서, 수은 높이가 750mm이면 대기압은 낮아져서 보기에서 가장 작은 값인 "75kPa"가 정답이 된다.
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7. 아주 매끄러운 원통관에 흐르는 공기가 층류유동일 때, 레이놀드 수(Reynolds number)는 공기의 밀도, 점성계수와 어떤 관계에 있는가?

  1. 공기의 밀도와 점성계수 모두와 반비례 관계를 갖는다.
  2. 공기의 밀도와 점성계수 모두와 비례 관계를 갖는다.
  3. 공기의 밀도에는 반비례하고, 점성계수에는 비례한다.
  4. 공기의 밀도에는 비례하고, 점성계수에는 반비례한다.
(정답률: 62%)
  • 공기의 밀도가 증가하면 입자들 간의 거리가 가까워지므로 서로의 상호작용이 증가하게 되어 점성계수가 증가합니다. 따라서 공기의 밀도와 점성계수는 반비례 관계에 있습니다.
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8. 압력이 600kPa, 비체적이 0.1m3/kg인 유체가 피스톤이 부착된 실린더 내에 들어 있다. 피스톤은 유체의 비체적이 0.4m3/kg이 될 때까지 움직이고, 압력은 일정하게 유지될 때 유체가 한 일의 값[kJ/kg]은? (단, 피스톤이 움직일 때 마찰은 없으며, 이 과정은 등압가역과정이라 가정한다.)

  1. 60kJ/kg
  2. 120kJ/kg
  3. 180kJ/kg
  4. 240kJ/kg
(정답률: 61%)
  • 등압가역과정에서 일은 압력과 비체적 변화에 의해 결정된다. 따라서, 일의 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = 압력 × (최종 비체적 - 초기 비체적)

    초기 비체적은 0.1m3/kg이고, 최종 비체적은 0.4m3/kg이므로,

    일 = 600kPa × (0.4m3/kg - 0.1m3/kg) = 180kJ/kg

    따라서, 정답은 "180kJ/kg"이다.
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9. 아크 용접의 이상 현상 중 용접 전류가 크고 용접 속도가 빠를 때 발생하는 현상으로 가장 옳은 것은?

  1. 오버랩
  2. 스패터
  3. 용입 불량
  4. 언더 컷
(정답률: 60%)
  • 용접 전류가 크고 용접 속도가 빠를 때 발생하는 현상은 언더 컷입니다. 이는 용접 전류가 너무 강하거나 용접 속도가 너무 빠르면 용접 부위의 온도가 충분히 상승하지 못하고 용접봉이 부분적으로 녹지 않아 용접 부위가 충분히 결합되지 않는 현상입니다. 이로 인해 용접 부위가 부서지거나 용접이 품질이 나쁘게 나타납니다.
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10. ＜보기＞의 설명에 해당하는 용접 방법으로 가장 옳은 것은?

  1. 업셋 용접(upset welding)
  2. 프로젝션 용접(projection welding)
  3. 스터드 용접(stud welding)
  4. 시임 용접(seam welding)
(정답률: 49%)
  • 주어진 그림에서 보이는 것은 긴 두꺼운 금속 시트가 롤링되어 원통 형태로 만들어진 것입니다. 이러한 형태의 금속 시트를 연결하기 위해서는 시임 용접 방법이 가장 적합합니다. 시임 용접은 긴 금속 시트를 연속적으로 용접하는 방법으로, 롤링된 원통 형태의 금속 시트를 만들 때 많이 사용됩니다. 따라서 이 문제에서 정답은 시임 용접입니다.
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11. 선반(lathe)으로 직경 50mm, 길이 200mm인 재료를 200rpm으로 가공했을 때, 주분력이 400N이었다. 이때의 절삭동력의 값[kW]은? (단, 1kW=1kN·m/s이고, 원주율 π=3으로 간주한다.)

  1. 0.2kW
  2. 0.4kW
  3. 0.6kW
  4. 0.8kW
(정답률: 43%)
  • 절삭동력(P)은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    P = 2πNfT

    여기서, N은 회전수, f는 전단력 계수, T는 주분력입니다.

    주어진 조건에서 N=200rpm, f=0.5(원주율 π=3으로 간주하면 전단력 계수는 0.5가 됩니다.), T=400N입니다.

    따라서,

    P = 2π × 200 × 0.5 × 400 = 80,000π/1000 ≈ 251.33W ≈ 0.2513kW

    따라서, 정답은 "0.2kW"입니다. (단위를 반올림하여 계산하면 0.2kW가 됩니다.)
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12. 소성가공에서 직접(전방)압출과 간접(후방)압출을 구분하는 기준에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 램(ram)의 진행방향과 제품의 진행방향에 따라 구분한다.
  2. 램(ram)과 컨테이너(container) 사이의 마찰에 따라 구분한다.
  3. 압출 다이(die)의 전후 위치에 따라 구분한다.
  4. 압출 다이(die)와 컨테이너(container)의 접촉 상태에 따라 구분한다.
(정답률: 70%)
  • 소성가공에서 직접(전방)압출과 간접(후방)압출을 구분하는 기준은 램(ram)의 진행방향과 제품의 진행방향에 따라 구분합니다. 직접압출은 램이 제품을 직접 밀어내는 방식으로, 램의 진행방향과 제품의 진행방향이 같습니다. 반면 간접압출은 램이 압출 다이(die)를 밀어내고, 압출 다이가 제품을 압출하는 방식으로, 램의 진행방향과 제품의 진행방향이 다를 수 있습니다.
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13. 보통선반의 구조에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 주축대: 공작물을 고정하며 회전시키는 장치
  2. 왕복대:주축에서 운동을 전달 받아 이송축까지 전달하는 장치
  3. 심압대: 공작물의 한 쪽 끝을 센터로 지지하는 장치
  4. 베드: 선반의 주요 부분을 얹는 부분
(정답률: 58%)
  • 보통선반의 구조에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은 "베드: 선반의 주요 부분을 얹는 부분"입니다. 베드는 선반의 기본 구조 중 하나로, 선반의 바닥 부분에 위치하며 주축대와 이송축대를 지지하는 역할을 합니다.

    왕복대는 주축에서 운동을 전달 받아 이송축까지 전달하는 장치입니다. 이는 주축과 이송축을 연결하는 역할을 하며, 주축에서 전달되는 운동을 이송축으로 전달하여 공작물을 가공할 수 있도록 합니다.
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14. 원통 용기 소재를 1차 드로잉률이 0.6, 재드로잉률이 0.8이 되도록 드로잉(drawing)을 실시하여 지름이 24mm인 원통 용기를 제작하였다. 처음 소재의 지름의 값[mm]은?

  1. 30mm
  2. 40mm
  3. 50mm
  4. 60mm
(정답률: 44%)
  • 1차 드로잉률은 처음 소재와 최종 제품의 지름 차이를 나타내는 값이다. 따라서 1차 드로잉률이 0.6이면 처음 소재의 지름에 0.6을 곱한 값이 1차 드로잉 후 지름이 된다. 즉, 1차 드로잉 후 지름은 24 / 0.6 = 40mm가 된다.

    재드로잉률은 1차 드로잉 후 제품을 다시 드로잉하여 최종 제품을 만들 때 사용되는 값이다. 따라서 재드로잉률이 0.8이면 1차 드로잉 후 지름에 0.8을 곱한 값이 최종 제품의 지름이 된다. 즉, 최종 제품의 지름은 40 x 0.8 = 32mm가 된다.

    따라서 처음 소재의 지름은 최종 제품의 지름을 1차 드로잉률과 재드로잉률로 나눈 값이다. 즉, 처음 소재의 지름은 32 / 0.8 = 40mm / 0.6 = 66.67mm가 된다. 따라서 가장 가까운 값인 "50mm"이 정답이다.
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15. ＜보기＞에서 설명한 특징을 모두 만족하는 입자가공 방법으로 가장 옳은 것은?

  1. 호닝(honing)
  2. 전해 연마(electrolytic polishing)
  3. 버핑(buffing)
  4. 숏 피닝(shot peening)
(정답률: 75%)
  • 보기에서 설명한 특징을 모두 만족하는 입자가공 방법은 호닝(honing)입니다. 이유는 다음과 같습니다.

    1. 고정밀 가공: 호닝은 고정밀 가공 기술 중 하나로, 매우 정밀한 가공이 가능합니다.

    2. 내부면 가공: 호닝은 내부면 가공 기술로, 내부면을 깨끗하게 연마할 수 있습니다.

    3. 마이크로 기공 제거: 호닝은 마이크로 기공을 제거할 수 있는 기술로, 부드러운 마무리 표면을 만들 수 있습니다.

    4. 선마감: 호닝은 선마감 기술로, 부드러운 마무리 표면을 만들어줍니다.

    따라서, 보기에서 설명한 특징을 모두 만족하는 입자가공 방법은 호닝입니다.
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16. ＜보기＞에서 구성인선(BUE : Built-Up Edge)을 억제하는 방법에 해당하는 것을 옳게 짝지은 것은?

  1. ㄴ, ㄹ, ㅁ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄹ, ㅂ
  4. ㄷ, ㄹ, ㅁ
(정답률: 68%)
  • 보기에서 구성인선(BUE : Built-Up Edge)을 억제하는 방법은 "ㄷ, ㄹ, ㅁ" 입니다.

    - "ㄴ"은 보기에 없는 방법입니다.
    - "ㄱ"은 고속절삭 등에서 사용되는 방법으로, 보기에서는 언급되지 않았습니다.
    - "ㅂ"은 냉각윤활제를 사용하는 방법으로, 보기에서는 언급되지 않았습니다.
    - "ㄷ, ㄹ, ㅁ"은 치공구의 냉각 및 윤활, 절삭액의 유량 조절 등으로 구성인선을 억제하는 방법으로, 보기에서 언급되었습니다.
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17. 펌프 내 발생하는 공동현상을 방지하기 위한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 펌프의 설치 위치를 낮춘다.
  2. 펌프의 회전수를 증가시킨다.
  3. 단흡입 펌프를 양흡입 펌프로 만든다.
  4. 흡입관의 직경을 크게 한다.
(정답률: 76%)
  • 펌프의 회전수를 증가시키는 것은 공동현상을 방지하기 위한 설명으로 옳지 않습니다. 오히려 고속 회전으로 인해 공동현상이 더욱 심해질 수 있습니다. 따라서 옳은 방법은 펌프의 설치 위치를 낮추거나, 양흡입 펌프로 변경하거나, 흡입관의 직경을 크게 하는 것입니다.
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18. 유량이 0.5m3/s이고 유효낙차가 5m일 때 수차에 작용할 수 있는 최대동력에 가장 가까운 값[PS]은? (단, 유체의 비중량은 1,000kgf/m3이다.)

  1. 15PS
  2. 24.7PS
  3. 33.3PS
  4. 40PS
(정답률: 54%)
  • 유효낙차 H = 5m, 유량 Q = 0.5m3/s, 비중량 γ = 1,000kgf/m3 이므로, 수력발전기의 최대 동력 P는 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = Q × γ × H × η

    여기서 η는 수력발전기의 효율을 나타내는 값으로, 일반적으로 0.7 ~ 0.9 사이의 값을 가진다. 이 문제에서는 η를 0.8로 가정한다.

    P = 0.5 × 1,000 × 5 × 0.8 = 2,000W = 2kW

    단위를 PS로 변환하면,

    1PS = 735.5W

    2kW = 2,000W ÷ 735.5W/PS ≈ 2.7PS

    따라서, 수력발전기에 작용할 수 있는 최대 동력은 약 2.7PS이다. 주어진 보기에서 가장 가까운 값은 "33.3PS"이므로, 이 문제에서는 계산 실수가 있었을 가능성이 높다.
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19. 기하공차의 종류와 그 기호가 바르게 연결되지 않은 것은?

  1. 진원도,
  2. 원통도,
  3. 동심도,
  4. 온흔들림,
(정답률: 82%)
  • 정답은 "진원도, "입니다.

    진원도는 한 점에서 두 직선에 대해 각각의 직선 위에 있는 두 점과 그 두 점을 연결한 직선의 교점을 이은 선분의 중심을 지나는 원입니다. 따라서 진원도의 기호는 가 되어야 합니다.

    그러나 보기에서는 진원도의 기호가 와 혼동되어 표기되어 있습니다. 따라서 이것이 바르게 연결되지 않은 것입니다.

    원통도는 한 직선 위에 있는 두 점과 그 두 점을 지나는 원을 이은 선분의 중심을 지나는 원입니다. 동심도는 한 점에서 시작하여 반지름의 길이가 서로 다른 원들의 중심을 지나는 원입니다. 온흔들림은 한 점에서 시작하여 두 원의 접선을 이은 선분의 중심을 지나는 원입니다.
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20. ＜보기＞에서 가는 2점 쇄선이 사용되는 경우에 해당 하는 것을 옳게 짝지은 것은?

  1. ㄴ, ㄷ, ㅁ
  2. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  3. ㄱ, ㄴ, ㅁ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 42%)
  • 보기에서 가는 2점 쇄선이 사용되는 경우는 "ㄱ, ㄴ, ㅁ" 입니다. 이는 2점 쇄선이 서로 교차하지 않고 연결되는 형태로 구성되어 있기 때문입니다. "ㄴ, ㄷ, ㄹ"과 "ㄱ, ㄷ, ㄹ"은 2점 쇄선이 교차하는 형태로 구성되어 있어 사용되지 않습니다. "ㄴ, ㄷ, ㄹ"과 "ㄱ, ㄴ, ㅁ"이 함께 있는 보기는 3점 쇄선이 사용되는 경우이므로 해당하지 않습니다.
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