기계설계기사 기출문제 2회 (2016.05.08)

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기계설계기사 기출문제 2016년 2회 (2016.05.08)

1. 자격요약

□자격명 :: 기계설계기사
□영문명 :: Engineer Machinery Design
□관련부처 :: 고용노동부
□시행기관 :: 한국산업인력공단
□응시자격 :: 제한있음
□자격분류 :: 국가기술자격증
□홈페이지 :: www.q-net.or.kr
□자격증 관계도: 기계설계산업기사, 기계설계기사

2. 자격정보

□ 기계설계기사 기출문제

○ 응시자격을 갖추고 한국산업인력공단에서 시행하는 기계설계기사 시험에 합격하여 그 자격을 취득한 자를 말함.

○ 기계설계분야에 필요한 전문고급 기술인력(컴퓨터에 의한 설계(CAD) 및 생산(CAM)시스템이 광범위 하게 이용되면서 산업체 자체의 생산제품에 적합한 패키지의 설계, 수정, 보완 및 제품해석을 담당)을 양성하고자 제정됨.

○ 기존의 검정형 시험방법 외에 과정평가형으로도 자격 취득이 가능.

□ 주요특징

○ 고객의 요구사항을 분석하여 요구사항에 적합 기계 시스템 및 관련 부품을 설계하고 시작품을 제작하여 검증하고 설계 도서를 작성하여 승인을 받아 제작용 도면을 CAD 소프트웨어를 이용하여 KS관련 규격에 맞게 부품도를 작성, 제작을 위한 치수, 공차, 노트 등을 기입하여 수정, 출도.

○ 또한 3차원 조립도, 분해도 등을 이용하여 사용설명서 작성, 생산관리, 원가 관리 등의 관리업무 등도 수행.

□ 진로 및 전망

○ 취업

- 모든 산업의 기초를 이루는 기계공학분야는 폭넓은 영역으로 진출이 가능.

- 주로 기계분야, 조선분야, 항공분야, 전기분야, 전자분야, 건설분야, 환경분야, 플랜트, 엔지니어링분야 등으로 취업 가능.

- 기계, 조선, 항공, 전기, 전자, 건설, 환경, 플랜트 엔지니어링 분야 등의 컴퓨터응용 설계부서 등에 취업 가능.

- 자동차, 선박, 반도체, 화학, 항공, 건설, 의공학 산업 등에서 부품 개발 및 품질관리직으로 진출 가능.

- CAD/CAM시스템 컨설팅 회사, 자동차 관련 용품 설계 업체, 금형설계 및 제조업체 기타 산업기계설계 생산업체 등으로 진출 가능.

- 기업체 뿐만 아니라 국가 및 지방자치단체 기술직 공무원 등으로 진출하거나 공기업에 취업 가능.

- 정부출연연구소, 전문직(변리사, 전문 컨설턴트) 등으로도 진출 가능.

- 좀 더 전문화된 영역에서 공부하기 위해 대학원에 진학할 수 있는데, 연구직으로 병역특례 혜택도 받을 수 있음.

○ 우대

- 기계제조업체 등에서 채용 시 기계설계 자격취득자는 우대받을 수 있음.

- 국가기술자격법에 의해 공공기관 및 일반기업 채용 시 그리고 보수, 승진, 전보, 신분보장 등에 있어서 우대받을 수 있음.

○ 가산점

- 6급 이하 및 기술직공무원 채용시험 시 가산점.

- 공업직렬의 일반기계, 농업기계, 운전, 항공우주 직류에서 채용계급이 8·9급, 기능직 기능8급 이하일 경우와 6·7급, 기능직 기능7급 이상일 경우 모두 5%의 가산점.

- 다만, 가산 특전은 매 과목 4할 이상 득점자에게만, 필기시험 시행 전일까지 취득한 자격증에 한함.

○ 자격부여

- 석유 및 석유대체연료 사업법에 의하면, 품질검사기관으로 지정받기 위해서는 화학, 화학공학, 고분자공학, 물리학, 기계공학, 환경공학 관련 분야에서 산업기사 이상의 자격을 취득한 후 시험, 분석업무에 3년 이상 근무한 경험이 있는 검사인력을 필요로 함.

- 소음·진동규제법에 의해, 총 동력 합계 5,000마력 이상인 사업장에는 환경기술인을 두어야 함. 이때 환경기술인의 자격기준은 소음, 진동기사 2급 이상의 기술자격자 또는 기계분야기사, 전기분야기사 각 2급 이상의 자격소지자로 환경분야에서 2년 이상 종사한 자.

3. 시험정보

□ 시험일정 ( 원서접수 첫날 10:00부터 마지막 날 18:00까지 )

구분	필기원서접수 (인터넷)	필기시험	필기합격 (예정자)발표	실기원서접수	실기시험	최종합격자 발표일
2024년 기사 1회	2024.01.23 ~ 2024.01.26	2024.02.15 ~ 2024.03.07	2024.03.13	2024.03.26 ~ 2024.03.29	2024.04.27 ~ 2024.05.12	2024.06.18
2024년 기사 2회	2024.04.16 ~ 2024.04.19	2024.05.09 ~ 2024.05.28	2024.06.05	2024.06.25 ~ 2024.06.28	2024.07.28 ~ 2024.08.14	2024.09.10
2024년 기사 3회	2024.06.18 ~ 2024.06.21	2024.07.05 ~ 2024.07.27	2024.08.07	2024.09.10 ~ 2024.09.13	2024.10.19 ~ 2024.11.08	2024.12.11

□ 수수료

○필기 : 19,400원
○실기 : 37,100원

□ 출제경향

○ 필기 : 출제기준을 참조

○ 실기 : 작업형으로 시행되며 출제기준을 참조

- 작업형 : CAD시스템을 활용하여 설계 및 해석

1) 2차원, 3차원 설계제도작업 CAD S/W를 사용하여 제시된 2차원 조립도를 가지고 각 부품들에 대한 3차원 모델링을 수행하고, 2차원 부품도를 작성하여 본인이 출력하여 제출 작업

2) 기계설계검증작업 산업사회에서 활용되는 기계설계검증용 S/W를 활용하여 제시된 조립도에서 지정한 기계요소의 설계(사용) 조건 (전달동력, 수명시간, 위험속도, 강도(굽힘, 전단, 압축, 피로강도 등)등 기타 요구조건에 적합한지를 검증하여 적합, 부적합 관련사항 등의 설계 검증에 적용한 각 세부항목별 적용기준, 사용한 계산식, 결과 이용, 판정 등 검증 보고서(답안지)에 작성하고 수정 보완된 부품을 2차원 제작 부품도면을 CAD S/W을 이용하여 설계제도, 출력하여 제출

- 2012년 부터 CAD작업시 제도용 데이터북은 지참, 열람할 수 없으며 실기시험시 제공됨

□ 출제기준

○ 기계설계기사 출제기준(2011.1.1~2018.6.30).hwp 다운로드

○ 기계설계기사 출제기준(2018.7.1~2020.12.31).hwp 다운로드

○ 기계설계기사 출제기준(2021.1.1~2023.12.31).hwp 다운로드

□ 취득방법

○ 응시자격

- 관련학과 : 전문대학 및 대학의 기계설계공학, 기계공학, 메카트로닉스공학 자동차공학 등 기계관련학과

- 기술자격 소지자 : 동일(유사)분야 다른 종목 기사 / 산업기사 + 실무경력 1년 / 기능사 + 실무경력 3년

- 순수경력자 : 실무경력 4년(동일, 유사 분야)

- 동일직무분야 : 경영·회계·사무 중 생산관리, 건설, 재료, 화학, 전기·전자, 정보통신 중 방송무선, 통신, 안전관리, 환경·에너지

○ 시험과목

- 필기

1) 재료역학
2) 기계제작법
3) 기계설계 및 기계재료
4) 기구학 및 CAD

- 실기

1) 기계설계실무

○ 검정방법

- 필기 : 객관식 4지 택일형 과목당 20문항(과목당 30분)

- 실기 : 작업형(7시간 정도)

○ 합격기준

- 필기 : 100점을 만점으로 하여 과목당 40점 이상, 전 과목 평균 60점 이상

- 실기 : 100점을 만점으로 하여 60점 이상

○ 제한시간

- 필기 : 120분

- 실기 : 420분

1 과목 : 재료역학

1. 그림과 같이 하중을 받는 보에서 전단력의 최대값은 약 몇 kN 인가?

①	11 kN
②	25 kN
③	27 kN
④	35 kN

2. 지름이 동일한 봉에 위 그림과 같이 하중이 작용할 때 단면에 발생하는 축 하중 선도는 아래 그림과 같다. 단면 C에 작용하는 하중(F)는 얼마인가?

①	150
②	250
③	350
④	450

3. 길이가 L이고 지름이 d₀인 원통형의 나사를 끼워 넣을 때 나사의 단위 길이 당 t₀의 토크가 필요하다. 나사 재질의 전단탄성계수가 G일 때 나사 끝단 간의 비틀림 회전량(rad)은 얼마인가?

①
②
③
④

4. 지름이 d인 짧은 환봉의 축 중심으로부터 a만큼 떨어진 지점에 편심압축하중이 P가 작용할 때 단면상에서 인장응력이 일어나지 않는 a 범위는?
5. 그림과 같이 단붙이 원형축(Stepped Circular Shaft)의 풀리에 토크가 작용하여 평형상태에 있다. 이 축에 발생하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?
6. 그림과 같이 순수 전단을 받는 요소에서 발생하는 전단응력 τ=70MPa, 재료의 세로탄성계수는 200GPa, 포아송의 비는 0.25 일 때 전단 변형률은 약 몇 rad 인가?
7. 전단력 10kN이 작용하는 지름 10cm인 원형단면의 보에서 그 중립축 위에 발생하는 최대 전단응력은 약 몇 MPa 인가?
8. 두께 1.0mm의 강판에 한 변의 길이가 25mm 인 정사각형 구멍을 펀칭하려고 한다. 이 강판의 전단 파괴응력이 250 MPa 일 때 필요한 압축력은 몇 kN 인가?
9. 지름 35cm의 차축이 0.2°만큼 비틀렸다. 이때 최대 전단응력이 49MPa이고, 재료의 전단 탄성계수가 80 GPa 이라고 하면 이 차축의 길이는 약 몇 m 인가?
10. 정육면체 형상의 짧은 기둥에 그림과 같이 측면에 홈이 파여져 있다. 도심에 작용하는 하중 P로 인하여 단면 m-n 에 발생하는 최대 압축응력은 홈이 없을 때 압축응력의 몇 배 인가?
11. 그림과 같은 단순 지지보의 중앙에 집중하중 P가 작용할 때 단면이 (가)일 경우의 처짐 y₁은 단면이 (나)일 경우의 처짐 y₂의 몇 배인가? (단, 보의 전체 길이 및 보의 굽힘 강성은 일정하며 자중은 무시한다.)
12. 그림과 같은 일단 고정 타단 롤러로 지지된 등분포하중을 받는 부정정보의 B단에서 반력은 얼마인가?
13. 그림과 같이 벽돌을 쌓아 올릴 때 최하단 벽돌의 안전계수를 20으로 하면 벽돌의 높이 h를 얼마만큼 높이 쌓을 수 있는가? (단, 벽돌의 비중량은 16kN/m³, 파괴 압축응력을 11 MPa 로 한다.)
14. 그림의 구조물이 수직하중 2P를 받을 때 구조물 속에 저장되는 탄성변형에너지는? (단, 단면적 A, 탄성계수 E는 모두 같다.)
15. 그림과 같이 균일분포 하중 w를 받는 보에서 굽힘 모멘트 선도는?
16. 바깥지름 30cm, 안지름 10cm인 중공 원형 단면의 단면계수는 약 몇 cm³ 인가?
17. 일단 고정 타단 롤러 지지된 부정정보의 중앙에 집중하중 P를 받고 있을 때, 롤러 지지점의 반력은 얼마인가?
18. 평면 응력상태에서 σ_x와 σ_y만이 작용하는 2축 응력에서 모어원의 반지름이 되는 것은? (단, σ_x＞ σ_y이다.)
19. 강재의 인장시험 후 얻어진 응력-변형률 선도로부터 구할 수 없는 것은?
20. 지름 100mm의 양단 지지보의 중앙에 2kN의 집중하중이 작용할 때 보 속의 최대굽힘응력이 16MPa 일 경우 보의 길이는 약 몇 m 인가?

2 과목 : 기계제작법

21. 플라즈마 젯 가공의 특징으로 틀린 것은?
22. 주물의 결함 중 기공(blow hole)의 방지대책으로 가장 거리가 먼 것은?
23. 선반가공에서 구성인선(built-up edge)의 방지대책으로 적절하지 않은 것은?
24. 프레스가공에서 딥 드로잉(deep drawing)으로 제품(용기)의 높이가 40mm, 용기 밑부분의 지름이 30mm인 제품을 가공하려고 할 때 필요한 소재의 지름은 약 몇 mm 이어야 하는가? (단, 제품과 소재의 두께는 고려하지 않는다.)
25. 바이트의 전방 여유각에 대한 설명으로 옳은 것은?
26. 래핑(lapping)가공의 특징으로 틀린 것은?
27. 길이가 긴 게이지 블록에서 굽힘이 발생할 경우에도 양 단면이 항상 평행을 유지하기 위한 지지점인 에어리 점(Airy Point)의 위치는? (단, L은 게이지 블록의 길이이다.)
28. 밀링가공에서 플레인 커터를 고정시키기 위해 사용하는 공구는?
29. 다음 중 슈퍼 피니싱 유닛을 설치하여 사용하기 가장 적합한 공작기계는?
30. 절삭가공에서 공구를 교환하기 위한 공구수명의 판정기준과 가장 거리가 먼 것은?
31. 전기저항용접과 관계되는 법칙은?
32. 프레스기계에서 두께 5mm인 연강판에 지름을 30mm로 펀칭하려고 한다. 슬라이드 평균속도를 5m/min, 기계효율을 72%라 한다면 소요 동력은 약 몇 kW인가? (단, 판의 전단 저항은 245 N/mm² 이다.)
33. 머시닝센터(Machining Center)에서 이송기능(F)과 함께 사용하는 준비기능으로 옳은 것은?
34. 주형에 용탕을 주입할 때 걸리는 시간인 주입시간에 대한 실험식으로 옳은 것은? (단, T는 주입시간(s), W는 주물의 중량(kg), S는 주물의 살두께에 따른 상수이다.)
35. 방전가공(Electro Discharge Machining)에서 전극재료의 구비조건으로 적절하지 않은 것은?
36. 연삭 작업에서 연삭숫돌의 파괴원인으로 볼 수 없는 것은?
37. 표면경화법인 액체 침탄법에서 액체 침탄질화제의 주성분은?
38. 드릴(drill) 가공 후 구멍의 정확한 진원가공과 구멍내면의 표면 거칠기를 우수하게 하기 위한 가공은?
39. 각도측정기인 사인바에 대한 설명 중 틀린 것은?
40. 열처리에서 심냉 처리(sub-zero treatment)에 관한 설명으로 옳은 것은?

3 과목 : 기계설계 및 기계재료

41. 19.6kN의 하중을 나사잭으로 들어올리기 위하여 나사잭을 작동시키기 위한 토크를 구하고자 한다. 나사의 유효지름은 41mm, 피치는 8mm, 나사 접촉부의 유효마찰계수(effective coefficient of friction)는 0.13 이라고 할 때 필요한 토크는 약 몇 N·m 인가? (단, 와셔 접촉면 마찰의 영향은 무시한다.)
42. 그림과 같은 블록 브레이크가 제동할 수 있는 토크는 약 몇 N·m 인가? (단, a는 500mm, b는 100mm, D는 200mm 이며, 레버를 누르는 힘(P)는 250N, 접촉부 마찰계수는 0.2 이다.)
43. 평행한 두 축 사이의 거리가 약간 떨어진 경우 사용되는 커플링으로 두 축 사이에 중간 원판을 끼워서 동력전달을 하게 되며, 윤활문제와 원심력 때문에 고속회전에는 부적당한 커플링은?
44. 표준 인벌류트 기어에서 물림률(contact ratio)이란?
45. 온도변화에 따른 관의 열응력 발생이 우려될 때는 이를 흡수하기 위한 신축 관이음을 사용하게 되는데 다음 중 신축 관이음에 속하지 않는 것은?
46. 강판의 두께 16mm, 리벳 구멍의 지름 18mm, 리벳의 피치 68mm인 1줄 리벳 겹치기 이음에서 1 피치마다 16kN의 하중에 작용할 때, 판의 효율은 약 얼마인가?
47. 지름 70mm, 길이 85mm의 저널 베어링을 400rpm으로 회전하는 전동축에 사용했을 때 약 몇 kN의 베어링 하중을 지지할 수 있는가? (단, 압력속도계수 pv = 1 N/mm²·m/s 이다.)
48. 홈 마찰자에서 홈의 각도가 2α이고 접촉부 마찰계수가 μ일 때 등가마찰계수(혹은 상당마찰계수)를 나타내는 식은?
49. 지름이 d인 전동축에 묻힘키를 사용하여 키의 전단 저항으로 토크를 전달하고자 할 때 키의 폭 b는? (단, 키와 축에서 발생한 전단응력은 같다고 하고 키의 길이는 축 지름의 1.5배로 한다.)
50. 공기 스프링에 대한 일반적인 특징 설명으로 옳지 않은 것은?
51. 강의 열처리 방법 중 표면경화법에 해당하는 것은?
52. C와 Si의 함량에 따른 주철의 조직을 나타낸 조직 분포도는?
53. 고 망간강에 관한 설명으로 틀린 것은?
54. 서브제로(sub-Zero)처리 관한 설명으로 틀린 것은?
55. 강의 5대 원소만을 나열한 것은?
56. 다음 중 비중이 가장 큰 금속은?
57. 과공석강의 탄소함유량(%)으로 옳은 것은?
58. 두랄루민의 합금 조성으로 옳은 것은?
59. 고속도공구강(SKH2)의 표준조성에 해당되지 않는 것은?
60. 대표적인 주조경질 합금으로 코발트를 주성분으로 한 Co-Cr-W-C계 합금은?

4 과목 : 기구학 및 CAD

61. 임의의 2차원 좌표점을 30° 시계방향으로 회전 후 x축으로 2만큼, y축으로 3만큼 평행이동하기 위한 식이 [P] = [P][T]일 때, 동차 변환행렬 [T]는?
62. 곡면 모델링 시스템에 의해 만들어진 곡면을 불러들여 기존 모델의 평면을 바꾸기도 하는데 이러한 모델링 기능을 무엇이라 하는가?
63. 다음 중 CAD 입력장치가 아닌 것은?
64. 은선 혹은 은면 제거를 위한 방법이 아닌 것은?
65. 제품 설계에서 CAD 시스템을 이용하는 데 대한 장점으로 거리가 먼 것은?
66. 원점이 중심이고 장축이 x축이고 그 길이가 a, 단축이 y축이고 그 길이가 b인 타원을 표현하는 매개변수식은?
67. 형상모델링에서 기본입체(primitive)의 조합을 이용하여 복잡한 형상을 표현하는 기능과 관계있는 기능은?
68. 그림과 같이 4개의 경계곡선(C1~C4)을 선형 보간하여 얻어지는 곡면을 무엇이라 하는가?
69. 다음 설명 중 비다양체(nonmanifold) 상황에 해당하지 않는 것은?
70. 컴퓨터그래픽에서 적용되는 전형적인 두 가지 투영방식인 원근투영방식과 평행투영방식에 관한 설명 중 틀린 것은?
71. 다음 전동장치 중 가장 정확한 속도비를 얻을 수 있는 것은?
72. 베벨기어의 종류 중 두 축이 90°로 만나면서 두 기어의 크기와 속도가 서로 같은 것은?
73. 그림과 같이 작동하는 피스톤-크랭크 기구에서 피스톤의 가장 오른쪽 끝(C₁)으로부터 이동거리 x를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 크랭크의 반지름은 r이며, 식에서 λ는 λ = 크랭크반지름/커넥팅로드 길이 이다.)
74. 그림과 같이 4링크 회전 기구에서 순간 중심의 수는 몇 개인가?
75. 그림과 같은 운동기에서 B요소가 AB위를 직선운동할 때 P점의 운동에 관한 설명으로 옳은 것은?
76. 캠과 종동절이 그리는 접촉면의 궤적에 따라 평면캠과 입체캠으로 구분하는데 다음 중 입체캠의 종류가 아닌 것은?
77. 평기어 장치에 비해 웜기어 장치의 특징이 아닌 것은?
78. 지름이 3cm 인 회전체가 2000rpm 으로 회전할 때 원주 속도는 약 몇 m/s 인가?
79. 다음 중 간헐운동기구가 아닌 것은?
80. 그림과 같은 크랭크 기구에서 크랭크의 길이가 100mm이고, 300rpm 으로 회전하고 있다. 크랭크의 위치가 수평위치로부터 60°의 위치에 왔을 때 슬라이더(4번 부품)의 선속도는 약 몇 m/s 인가?

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