9급국가직공무원 2014-04-19 기계설계 17번 문제 해설

요약: 보일러 내부 압력 0.9 N/mm2를 견디기 위해 안지름 3m, 안전계수 5, 이음효율 50%, 부식여유 1.0mm를 고려한 동체 두께를 계산한다.

정답 근거:
- 계산식:
\[
필요한 인장강도 = (내압력 × 안전계수 × 지름/2 × 두께 × 이음효율) + 부식여유
\]
\[
두께 = (인장강도/내압력 × 안전계수 / (2 × 지름 × 이음효율) + 부식여유)
\]
\[
두께 ≈ (500/0.9 × 5 / (2 × 3000 × 0.5) + 1.0) ≈ 28 mm
\]

오답 포인트:
- 1번 (26): 계산 시 이음효율과 내부 압력의 조합이 과소평가되었을 수 있음.
- 3번 (30), 4번 (32): 인장강도와 안전계수의 곱을 과도하게 적용하거나, 부식여유와 이음효율을 충분히 고려하지 않음.

핵심 개념:
- 안전계수와 이음효율: 설계 안전성 확보에 필수적.
- 부식여유: 구조적 내구성 확보를 위한 필수 요소.

마무리 요약: 보일러 동체 두께는 압력 저항과 재료 강도, 설계 요인을 종합적으로 고려하여 28 mm로 결정됨.