기계설계기사(2017. 5. 7.) 시험일자 : 2017년 5월 7일
1과목 : 재료역학
1. 공칭응력(nominal stress : σ)과 진응력(true stress : σ) 사이의 관계식으로 옳은 것은? (단, ε은 공칭변형율(nominal strain), ε는 진변형율(true strain)이다.)
- ① σ = σ (1+ε)
- ② σ = σ (1+ε)
- ③ σ = ln(1+σ)g
- ④ σ = ln(σ+ε)
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2. 그림과 같은 일단고정 타단지지보의 중앙에 P=4800N의 하중이 작용하면 지지점의 반력(R)은 약 몇 kN인가?
- ① 3.2
- ② 2.6
- ③ 1.5
- ④ 1.2
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3. 그림과 같은 직사각형 단면을 갖는 단순지지보에 3kN/m의 균일 분포하중과 축방향으로 50kN의 인장력이 작용할 때 단면에 발생하는 최대 인장 응력은 약 몇 MPa인가?
- ① 0.67
- ② 3.33
- ③ 4
- ④ 7.33
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4. 두께가 1㎝, 지름 25㎝의 원통형 보일러에 내압이 작용하고 있을 때, 면내 최대 전단응력이 -62.5MPa이었다면 내압 P는 몇 MPa인가?
- ① 5
- ② 10
- ③ 15
- ④ 20
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5. 그림과 같은 부정정보의 전 길이에 균일 분포하중이 작용할 때 전단력이 0이 되고 최대굽힘모멘트가 작용하는 단면은 B단에서 얼마나 떨어져 있는가?
- ①
- ②
- ③
- ④
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6. 그림과 같은 단순보에서 전단력이 0이 되는 위치는 A지점에서 몇 m 거리에 있는가?
- ① 4.8
- ② 5.8
- ③ 6.8
- ④ 7.8
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7. 다음 막대의 z방향으로 80kN의 인장력이 작용할 때 x 방향의 변형량은 몇 ㎛인가? (단, 탄성계수 E=200 GPa, 포아송 비 v=0.32, 막대크기 x=100㎜, y=50㎜, z=1.5m 이다.)
- ① 2.56
- ② 25.6
- ③ -2.56
- ④ -25.6
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8. 그림과 같은 단순보(단면 8㎝ x 6㎝)에 작용하는 최대 전단응력은 몇 kPa인가?
- ① 315
- ② 630
- ③ 945
- ④ 1260
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9. 길이 15m, 봉의 지름 10㎜인 강봉에 P=8kN을 작용시킬 때 이 봉의 길이방향 변형량은 약 몇 ㎝인가? (단, 이 재료의 세로탄성계수는 210GPa이다.)
- ① 0.52
- ② 0.64
- ③ 0.73
- ④ 0.85
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10. 그림과 같이 강선이 천정에 매달려 100kN의 무게를 지탱하고 있을 때, AC 강선이 받고 있는 힘은 약 몇 kN 인가?
- ① 30
- ② 40
- ③ 50
- ④ 60
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11. 직경 d, 길이 ℓ인 봉의 양단을 고정하고 단면 m-n 의 위치에 비틀림모멘트 T를 작용시킬 때 봉의 A부분에 작용하는 비틀림모멘트는?
- ①
- ②
- ③
- ④
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12. 그림과 같은 직사각형 단면의 보에 P=4kN의 하중이 10° 경사진 방향으로 작용한다. A점에서의 길이 방향의 수직응력을 구하면 약 몇 MPa인가?
- ① 3.89
- ② 5.67
- ③ 0.79
- ④ 7.46
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13. 그림과 같이 단순화한 길이 1m의 차축 중심에 집중하중 100kN이 작용하고, 100rpm으로 400㎾의 동력을 전달할 때 필요한 차축의 지름은 최소 몇 ㎝인가? (단, 축의 허용 굽힘응력은 85MPa로 한다.)
- ① 4.1
- ② 8.1
- ③ 12.3
- ④ 16.3
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14. 그림과 같이 한변의 길이가 d인 정사각형 단면의 Z-Z 축에 관한 단면계수는?
- ①
- ②
- ③
- ④
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15. 오일러의 좌굴 응력에 대한 설명으로 틀린 것은?
- ① 단면의 회전반경의 제곱에 비례한다.
- ② 길이의 제곱에 반비례한다.
- ③ 세장비의 제곱에 비례한다.
- ④ 탄성계수에 비례한다.
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16. 동일한 전단력이 작용할 때 원형 단면 보의 지름을 d에서 3d로 하면 최대 전단응력의 크기는? (단, τmax는 지름이 d일 때의 최대전단응력이다.)
- ① 9τmax
- ② 3τmax
- ③
- ④
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17. 세로탄성계수가 210GPa인 재료에 200MPa의 인장응력을 가했을 때 재료 내부에 저장되는 단위 체적당 탄성변형에너지는 약 몇 Nㆍｍ/m3인가?
- ① 95.238
- ② 95238
- ③ 18.538
- ④ 185380
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18. 그림과 같이 전체 길이가 3Ｌ인 외팔보에 하중 P가 B점과 C점에 작용할 때 자유단 B에서의 처짐량은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하고, 자중은 무시한다.)
- ①
- ②
- ③
- ④
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19. 정사각형의 단면을 가진 기둥에 P= 80kN의 압축하중이 작용할 때 6MPa의 압축응력이 발생하였다면 단면의 한 변의 길이는 몇 ㎝인가?
- ① 11.5
- ② 15.4
- ③ 20.1
- ④ 23.1
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20. J를 극단면 2차 모멘트, G를 전단탄성계수, ℓ을 축의 길이, T를 비틀림모멘트라 할 때 비틀림각을 나타내는 식은?
- ① ℓ/GT
- ② TJ/Gℓ
- ③ Jℓ/GT
- ④ Tℓ/GJ
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2과목 : 기계제작법
21. 일반적으로 화학적 가공공정 순서가 가장 적절한 것은?
- ① 청정 - 마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 - 수세
- ② 청정 - 수세 - 마스킹(masking) - 피막제거 - 에칭(etching)
- ③ 마스킹(masking) - 에칭(etching) - 피막제거 -청정 - 수세
- ④ 에칭(etching) - 마스킹(masking) - 청정 - 피막제거 - 수세
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22. 다음 중 각도 측정 게이지가 아닌 것은?
- ① 하이트 게이지
- ② 오토 콜리메이터
- ③ 수준기
- ④ 사인바
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23. 다음 중 목형제작 시 주형이 손상되지 않고 목형을 주형으로부터 뽑아내기 위한 것은?
- ① 코어 상자
- ② 다웰 핀
- ③ 목형 구배
- ④ 코어
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24. 연삭숫돌에서 눈메움(loading)의 발생 원인으로 가장 거리가 먼 것은?
- ① 연삭숫돌 입도가 너무 적거나 연삭 깊이가 클 경우
- ② 숫돌의 조직이 너무 치밀한 경우
- ③ 연한 금속을 연삭할 경우
- ④ 숫돌의 원주 속도가 너무 클 경우
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25. 다음 중 심냉 처리의 목적으로 가장 적절한 것은?
- ① 잔류 오스테나이트를 마르텐자이트화 시키는 것
- ② 잔류 마르텐자이트를 오스테나이트화 시키는 것
- ③ 잔류 펄라이트를 오스테나이트화 시키는 것
- ④ 잔류 솔바이트를 마르텐자이트화 시키는 것
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26. 절삭공구로 공작물을 가공 시 유동형 칩이 발생하는 조건으로 틀린 것은?
- ① 절삭깊이가 클 때
- ② 연성재료를 가공할 때
- ③ 경사각이 클 때
- ④ 절삭속도가 빠를 때
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27. 주물을 제작할 때 생사형 주형의 경우, 주물중량 500kg, 주물의 두께에 따른 계수를 2.2라 할 때 주입시간은 약 몇 초인가?
- ① 33.8
- ② 49.2
- ③ 52.8
- ④ 56.4
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28. 공작기계의 회전 속도열에서 다음 중 가장 많이 사용되는 것은?
- ① 등차급수 속도열
- ② 등비급수 속도열
- ③ 대수급수 속도열
- ④ 조화급수 속도열
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29. 주철을 저속으로 절삭할 때 나타나는 것으로 순간적인 균열이 발생하여 생기는 칩의 형태는?
- ① 유동형(flow type)
- ② 전단형(shear type)
- ③ 열단형(tear type)
- ④ 균열형(crack type)
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30. 다음 연삭숫돌의 표시방식에서 V가 나타내는 것은?
- ① 무기질 입도
- ② 무기질 결합제
- ③ 유기질 입도
- ④ 유기질 결합제
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31. 두께 2mm의 연강판에 지름 20mm의 구멍을 뚫을 때 필요한 전단력의 크기는 약 몇 kN인가? (단, 판의 전단저항은 250N/mm2)
- ① 18.24
- ② 26.87
- ③ 31.42
- ④ 42.55
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32. 가공의 영향으로 생긴 스트레인이나 내부 응력을 제거하고 미세한 표준조직으로 기계적 성질을 향상 시키는 열처리법은?
- ① 소프트닝
- ② 보로나이징
- ③ 하드 페이싱
- ④ 노멀라이징
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33. 다음 중 연삭입자를 사용하지 않는 가공법은?
- ① 버핑
- ② 호닝
- ③ 버니싱
- ④ 래핑
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34. 테르밋 용접(thermit welding)에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 피복 아크 용접법 중의 한가지 방법이다.
- ② 산화철과 알루미늄의 반응열을 이용한 방법이다.
- ③ 원자수소의 발열을 이용한 방법이다.
- ④ 액체산소를 사용한 가스용접법의 일종이다.
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35. 다음 중 고속회전 및 정밀한 이송기구를 갖추고 있으며, 다이아몬드 또는 초경합금의 절삭공구로 가공하는 보링 머신으로 정밀도가 높고 표면거칠기가 우수한 내연기관 실린더나 베어링 면을 가공하기에 가장 적합한 것은?
- ① 보통 보링 머신
- ② 코어 보링 머신
- ③ 정밀 보링 머신
- ④ 드릴 보링 머신
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36. 진공 중에서 용접하는 방법으로 일반 금속의 접합뿐만 아니라 내화성 금속, 매우 산화되기 쉬운 금속에 적합한 용접법은?
- ① 레이저용접
- ② 전자빔용접
- ③ 초음파용접
- ④ TIG용접
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37. 다음 중 보석, 유리, 자기 등을 정밀 가공하는데 가장 적합한 가공 방법은?
- ① 전해 연삭
- ② 방전 가공
- ③ 전해 연마
- ④ 초음파 가공
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38. 일반적으로 봉재의 지름이나 판재의 두께를 측정하는 게이지는?
- ① 와이어 게이지
- ② 틈새게이지
- ③ 반지름 게이지
- ④ 센터 게이지
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39. 숏피닝(shot peening)에 대한 설명으로 틀린 것은?
- ① 숏피닝은 얇은 공작물일수록 효과가 크다.
- ② 가공물 표면에 작은 헤머와 같은 작용을 하는 형태로 일종의 열간 가공법이다.
- ③ 가공물 표면에 가공경화 된 잔류압축응력측이 형성된다.
- ④ 반복하중에 대한 피로파괴에 큰 저항을 갖고 있기 때문에 각종 스프링에 널리 이용된다.
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40. 다음 중 냉간 가공의 특징이 아닌 것은?
- ① 결정 조직의 미세화 효과가 있다.
- ② 정밀한 가공으로 치수가 정확하다.
- ③ 가공면이 깨끗하고 아름답다.
- ④ 강도증가와 같은 기계적 성질을 개선할 수 있다.
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3과목 : 기계설계 및 기계재료
41. 허용전단응력 20.60MPa인 축에 회전수 200rpm으로 7.36kW의 동력을 전달한다. 이 축의 지름은 약 몇 mm 이상이어야 하는가?
- ① 39.5
- ② 44.3
- ③ 48.7
- ④ 55.6
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42. 표준 스퍼 기어에서 모듈을 m이라고 하면 지름피치 P 를 구하는 식으로 옳은 것은?
- ①
- ② Pd=25.4m
- ③
- ④ Pd=πm
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43. 전달동력 2kW, 회전수 250rpm, 축 지름 30mm, 보스의 길이(=키의 길이) 40mm, 키의 허용전단응력 19.6N/mm2 일 때 키의 폭 b는 약 몇 mm 이상으로 설계해야 하는가?
- ① 3.5
- ② 4.5
- ③ 5.5
- ④ 6.5
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44. 베어링 번호 6310의 단열 깊은 홈 볼 베어링에 30000시간의 수명을 주려고 한다. 한계 속도지수(dN)=200000[mm ㆍ rpm]이라면, 이 베어링의 최고사용 회전수에 있어서의 베어링 하중은 약 몇 N인가? (단, 이 베어링의 기본 동정격하중은 48kN이다.)
- ① 1328.32
- ② 1814.20
- ③ 2485.79
- ④ 3342.27
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45. 2개의 키를 조합하여 축의 키 홈에 때려 박을 수 있도록 그 단면을 직사각형으로 만든키로서 면압력만을 받기 때문에 일반적으로 묻힘키보다 큰 토크를 전달할 수 있는 키(key)는?
- ① 반달키
- ② 납작키
- ③ 안장키
- ④ 접선키
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46. 지름 8mm의 스프링 강으로 코일의 평균 지름 80mm, 스프링상수 10N/mm의 코일 스프링을 만들려고 하면 유효 감김수는 약 얼마인가? (단, 선재의 전단탄성계수 80GPa이다.)
- ① 10
- ② 8
- ③ 6
- ④ 4
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47. 볼트의 허용전단응력이 40MPa이고, 6개의 볼트로 체결된 플랜지 커플링에 2.6kNㆍm의 토크가 작용하고 있다. 볼트 조립부의 피치원 지름은 160mm일 때 볼트 골지름은 약 몇 mm이상이어야 하는가?
- ① 8.4
- ② 10.8
- ③ 13.2
- ④ 16.9
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48. 강판의 두께 12mm, 리벳 구멍의 지름 16mm로 하여 1줄 겹치기 이음으로 할 때 리벳의 전단하중과 판의 인장하중이 같을 경우 피치는 약 몇 mm인가? (단, 강판의 발생하는 인장응력은 40 MPa, 리벳에 발생하는 전단응력은 32 MPa이다. 또한 리벳 지름은 리벳 구멍의 지름과 같다고 본다.)
- ① 24.5
- ② 29.4
- ③ 33.6
- ④ 42.7
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49. 브레이크에서 접촉면압력을 q, 드럼의 원주속도를 v, 마찰계수를 μ라 할 때, 브레이크 용량(brake capacity)을 나타내는 식은?
- ① μqv
- ② μq/v
- ③ qv/μ
- ④ μ/qv
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50. 관의 안지름을 D [㎝], 평균유속을 v [m/s]라 하면 평균유량 Q [m3/s]은?
- ① D2v
- ② πD2v
- ③ πD2v/400
- ④ πD2v/40000
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51. 피아노선재의 조직으로 가장 적당한 것은?
- ① 페라이트(ferrite)
- ② 소르바이트(sorbite)
- ③ 오스테나이트(austenite)
- ④ 마텐자이트(martensite)
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52. 마텐자이트(martensite) 변태의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
- ① 마텐자이트는 고용체의 단일상이다.
- ② 마텐자이트 변태는 확산 변태이다.
- ③ 마텐자이트 변태는 협동적 원자운동에 의한 변태이다.
- ④ 마텐자이트의 결정 내에는 격자결함이 존재한다.
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53. 빗금으로 표시한 입방격자면의 밀러지수는?
- ① (100)
- ② (010)
- ③ (110)
- ④ (111)
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54. 6:4황동에 Pb을 약 1.5 ~ 3.0%를 첨가한 합금으로 정밀가공을 필요로 하는 부품 등에 사용되는 합금은?
- ① 쾌삭황동
- ② 강력황동
- ③ 델타메탈
- ④ 애드미럴티 황동
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55. 순철(α-Fe)의 자기변태 온도는 약 몇℃ 인가?
- ① 210℃
- ② 768℃
- ③ 910℃
- ④ 1410℃
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56. 고속도 공구강재를 나타내는 한국산업표준 기호로 옳은 것은?
- ① SM20C
- ② STC
- ③ STD
- ④ SKH
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57. 스테인리스강을 조직에 따라 분류한 것 중 틀린 것은?
- ① 페라이트계
- ② 마텐자이트계
- ③ 시멘타이트계
- ④ 오스테나이트계
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58. 황동 가공재 특히 관 ㆍ 봉 등에서 잔류응력에 기인하여 균열이 발생하는 현상은?
- ① 자연균열
- ② 시효경화
- ③ 탈아연부식
- ④ 저온풀림경화
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59. 경도가 매우 큰 담금질한 강에 적당한 강인성을 부여할 목적으로 A 변태점 이하의 일정온도로 가열 조작하는 열처리법은?
- ① 퀜칭(quenching)
- ② 템퍼링(tempering)
- ③ 노멀라이징(normalizing)
- ④ 마퀜칭(marquenching)
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60. Fe-C 평형상태도에서 나타나는 철강의 기본조직이 아닌 것은?
- ① 페라이트
- ② 펄라이트
- ③ 시멘타이트
- ④ 마텐자이트
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4과목 : 기구학 및 CAD
61. 좌표계 1에서 (-1, 0, 3)으로 정의되는 점이 좌표계 2로 이동되었을 때의 좌표값은? (단, 좌표계 1의 원점은 좌표계 2에서 (0, -2, 4)로 표시되며 두 좌표계는 평행이동의 관계에 있다.)
- ① (-1, -2, 4)
- ② (4, 0, -1)
- ③ (-2, 2, 4)
- ④ (-1, 2, -1)
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62. 다음 중 숨은선 및 숨은면을 화면상에서 나타나지 않도록 제거하는 방법에 속하지 않는 것은?
- ① 후향면 제거 알고리즘
- ② z-버퍼 방법
- ③ 화가 알고리즘
- ④ 레빈슨 알고리즘
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63. STEP에서 부품의 기하 정보를 나타내는 데이터 항목이 아닌 것은?
- ① 형상 모델 스키마
- ② 구성 모델 스키마
- ③ 위상 스키마
- ④ 기하 스키마
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64. 다음 곡면들 중 곡면 생성 방법이 나머지 세가지와 근본적으로 다른 하나는?
- ① B-스플라인 곡면
- ② Bezier 곡면
- ③ NURBS 곡면
- ④ Coon's 곡면
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65. 서로 다른 컴퓨터 이용 제도시스템에서 생성된 도면 데이터를 교환하는 수단으로서 옳지 않은 것은?
- ① ASCII
- ② IGES
- ③ DXF
- ④ STEP
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66. 와이어프레임(wireframe) 모델링의 일반적인 특징이 아닌 것은?
- ① point와 line으로 형상을 표현한다.
- ② 자료구조가 상대적으로 단순하다.
- ③ 형상의 내/외부 판별이 가능하다.
- ④ 3차원 형상 표현이 명확하지 않을 수 있다.
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67. 3차원 컴퓨터 그래픽에서 모델 좌표계에 정의한 그래픽 요소를 장치 좌표계로 변환하여 그릴 때의 변환 행렬 순서로 옳은 것은?
- ① 시각 변환 → 모델 변환 →투영 변환
- ② 모델 변환 → 시각 변환 → 투영 변환
- ③ 투영 변환 → 시각 변환 → 모델 변환
- ④ 모델 변환 → 투영 변환 → 시각 변환
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68. 다음 B-spline 곡선에 대한 내용 중 ( )안의 알맞은 말로 짝지어진 것은?
- ① A: 같고, B: 비주기적
- ② A: 같고, B: 주기적
- ③ A: 다르고, B: 주기적
- ④ A: 다르고, B: 비주기적
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69. 3차원 모델링 방법 중 3차원 기본 형상(primitives)을 불리언 연산(Boolean operation)에 의해서 형상을 완성시키며 그 과정을 기록하여 모델을 표현하는 기법을 무엇이라고 하는가?
- ① Wire frame model 법
- ② Boundary representation 법
- ③ Constructive solid geometry 법
- ④ Surface model 법
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70. 다음 중 파라메트릭 모델링의 일반적 특징이 아닌 것은?
- ① 도형에 대하여 구속조건의 부여가 가능하다.
- ② 치수 조건 수정만으로 쉽게 형상을 바꿀 수 있다.
- ③ 불리언(Boolean) 작업에 의해서 주로 수행된다.
- ④ 유사한 형상들의 모델링에 유용하다.
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71. 기계요소에 대한 설명 중 옳은 것은?
- ① 1점을 중심으로 일정 각도로 요동운동을 하는 것을 레버(lever)라고 한다.
- ② 1점의 주위를 회전운동 하는 것을 슬라이더(slider)라 한다.
- ③ 2점 주위를 직선운동 하는 것을 크랭크(crank)라 한다.
- ④ 나사 대우(pair)는 회전운동으로만 구성된다.
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72. 그림과 같이 평면 운동하는 5개의 링크로 된 연쇄에서 순간 중심의 수는 몇 개인가?
- ① 5
- ② 10
- ③ 15
- ④ 20
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73. 어떤 물체를 정지 상태로부터 20000rpm까지 상승시키는데 5분이 소요된다고 한다. 일정한 각가속도로 상승한다고 볼 때 각가속도는 약 몇 rad/s 인가?
- ① 31
- ② 23
- ③ 14
- ④ 7
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74. 평벨트 풀리 림의 중앙부를 높게 만들어 주는 가장 큰 이유는?
- ① 벨트가 풀리에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여
- ② 벨트를 걸기에 편리하도록 하기 위하여
- ③ 벨트를 상하지 않게 하기 위하여
- ④ 주조할 때 편리하기 위하여
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75. 평 기어와 비교하여 헬리컬 기어에 발생하는 단점은?
- ① 기어의 물림 길이가 작다.
- ② 소음이 크게 발생된다.
- ③ 동력 전달 효율이 떨어진다.
- ④ 축 방향으로 스러스트가 발생한다.
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76. 그림과 같이 평판 A 위에서 평면 운동을 하는 B 물체의 자유도는?
- ① 1
- ② 2
- ③ 3
- ④ 4
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77. 기계를 구성하고 있는 부분에서 서로 한정된 상대운동을 할 수 있는 기계구성요소의 조합관계를 대우(pair)라고 한다. 다음 중 대우의 예가 아닌 것은?
- ① 볼트와 너트
- ② 핀과 키
- ③ 축과 베어링
- ④ 한 쌍의 기어
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78. 그림과 같이 장축이 2a, 단축이 2b 인 타원형 마찰차 2개가 구름접촉에 의해 회전력을 전달하고 있다. 여기서 A마찰차가 일정한 각속도로 회전한다고 볼 때 B마찰차의 최대 회전비값(B의 최대각속도/A이 평균각속도)은? (단, 회전축간 거리는 2a이다.)
- ①
- ②
- ③
- ④
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79. 기어에서 이의 간섭을 막기 위한 방법으로 틀린 것은?
- ① 이의 높이를 낮게 한다.
- ② 전위기어로 제작한다.
- ③ 잇수비를 크게 한다.
- ④ 압력각을 크게 한다.
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80. 캠(cam)의 종류 중 평면 캠에 속하지 않는 것은?
- ① plate cam
- ② face cam
- ③ translation cam
- ④ spherical cam
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