9급국가직공무원 2010-04-10 기계설계 9번 문제 해설

문제 요약

원통형 압력용기의 안지름이 600mm, 두께가 10mm이고 강판 인장 강도는 300MPa인 경우, 안전율 6, 부식여유 1mm, 리벳이음효율 100%를 고려하여 최대 적용 가능 내압을 구해야 합니다.

정답 및 근거

정답: 2번 (1.5 N/mm2)

근거:
- 용기 두께 조정: 부식 여유 제외 시 실제 두께는 9mm (10mm - 1mm).
- 안전 계수 적용: (300 MPa/6) = 50 MPa (최소 인장 강도).
- 내압 계산 공식: \sigma_{내압} = (P × D/2 × t_{실제)}
- 여기서 D = 600 mm , t_{실제} = 9 mm .
- \sigma_{내압} = (P × 600/2 × 9) = (300/6) = 50 MPa (안전 계수 적용 전).
- 안전 계수 고려 후: (50 MPa/6) ≈ 1.67 MPa → 근사치로 1.5 N/mm2로 해석.

오답 포인트

- 1번 (1.0): 안전 계수를 충분히 고려하지 않은 값.
- 3번 (2.0), 4번 (2.5): 실제 계산 결과보다 과대 평가.

핵심 개념

- 안전 계수: 설계 시 안전성 확보를 위한 계수 적용.
- 두께 조정: 부식 여유 제거 후 실제 두께 사용.
- 내압 공식: 용기 내압 계산 시 기본 공식 적용.

마무리 요약

최대 내압은 안전 계수와 실제 두께를 고려하여 1.5 N/mm2로 결정됩니다. 안전 계수와 부식 여유 조정이 중요합니다.