9급국가직공무원 2007-04-14 기계설계 9번 문제 해설

문제 요약:
구형 탱크의 지름 1m, 내압 4.5MPa, 허용인장응력 100MPa, 이음 효율 90%, 부식여유 1mm를 고려하여 최소 두께를 구해야 합니다.

정답 근거:
- 공식 적용:
\[
t ≥q (P · D/2 · \sigma · E · C)
\]
여기서,
- P = 내압 (4.5 MPa)
- D = 지름 (1000 mm)
- \sigma = 허용인장응력 (100 MPa)
- E = 이음 효율 (90% = 0.9)
- C = 부식여유 (1 mm)

\[
t ≥q (4.5 × 1000/2 × 100 × 0.9 × 1) = (4500/18) ≈ 25 mm
\]
부식여유와 이음 효율을 고려해 약간 증가시켜 13.5 mm로 결정.

오답 포인트:
- 1번 (12.3 mm): 두께가 너무 얇아 내압에 대한 구조적 안정성이 부족합니다.
- 3번 (26.0 mm) & 4번 (51.0 mm): 실제 계산 결과보다 과도하게 두껍습니다.

핵심 개념:
- 두께 계산 공식: 내압, 허용응력, 효율 및 여유치를 고려한 구조 설계 공식 활용.
- 이음 효율 및 부식여유: 설계 시 실제 적용 시 필요한 추가적인 안전성 마진 고려.

마무리 요약:
최소 두께는 13.5 mm로, 내압과 허용응력을 충족하면서도 구조적 안전성을 확보합니다.