9급지방직공무원 2009-05-23 기계설계 9번 문제 해설

문제 요약:
지름 100 cm 원통관 내부 압력 10 kgf/cm2 하에서 강판 최소 두께를 구하시오. 허용응력 5,000 kgf/cm2, 안전율 5, 부식 여유 2 mm 고려.

정답 근거:
- 공식 적용: t ≥q (p × D/2 × \sigmaₐllow) × SF + Corrosion Allowance}
- t : 강판 두께 (cm)
- p : 압력 (10 kgf/cm2)
- D : 내경 (100 cm)
- \sigmaₐllow} : 허용응력 (5,000 kgf/cm2)
- SF : 안전율 (5)
- 부식 여유: 2 mm (0.2 cm)

\[
t ≥q (10 × 100/2 × 5000 × 5 + 0.2) ≈ (1000/50000 + 0.2) ≈ (1000/50000.2) ≈ 0.1999 cm × 6 ≈ 0.7 cm
\]

오답 포인트:
- 선택지 1 (0.5 cm): 안전율과 부식 여유를 고려하지 않음.
- 선택지 2 (0.6 cm): 계산 시 압력 및 허용응력 비율을 과소평가.
- 선택지 4 (0.8 cm): 계산 결과보다 과도한 두께로 안전 마진 부족.

핵심 개념:
- 안전율과 부식 여유: 실제 두께 결정 시 필수 고려사항.
- 공식 적용: 압력 용기 설계 시 기본 수식 활용.

마무리 요약:
강판 두께는 압력, 허용응력, 안전율, 그리고 부식 여유를 모두 고려한 계산 결과로 0.7 cm가 최소 요구값임을 확인하였습니다.