금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2005-03-06)

금속재료산업기사 2005-03-06 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2005-03-06 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 그림과 같은 A-B 합금계의 평형 상태도에서 70%A - 30%B의 합금이 350℃부터 평형 냉각하여 299.5℃까지 냉각되었다고 한다. 이때 존재하는 두상의 상대적 중량의 크기는?

  1. α=75%, β=25%
  2. α=25%, β=75%
  3. α=10%, β=90%
  4. α=90%, β=10%
(정답률: 65%)
  • 상태도에서 두 상의 상대적 중량 비율은 지렛대 원리(Lever Rule)를 사용하여 계산합니다.
    주어진 조건에서 전체 조성 $C_0 = 30\%$, $\alpha$상의 조성 $C_{\alpha} = 10\%$, $\beta$상의 조성 $C_{\beta} = 90\%$ 입니다.
    $$\alpha = \frac{C_{\beta} - C_0}{C_{\beta} - C_{\alpha}}$$
    $$\alpha = \frac{90 - 30}{90 - 10}$$
    $$\alpha = 0.75$$
    따라서 $\alpha$상은 $75\%$, $\beta$상은 $25\%$가 됩니다.
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2. 금속의 결정 구조에 관한 설명이 옳지 않은 것은?

  1. 실용금속의 결정구조 중에서 일반적으로 볼 수 있는 단위격자에는 체심입방격자, 면심입방격자, 조밀육방 격자의 기본형이 있다.
  2. 체심입방격자구조를 가지는 금속에는 상온에서 Fe 와 W, Mo, V 등이 있다.
  3. 면심입방 격자구조를 가지는 금속에는 Al, Cu, Mo 등으로 전성과 연성이 나쁜 것이 결점이다.
  4. 조밀육방격자에 속하는 금속에는 Zn, Mg, Cd, Co 등이다.
(정답률: 66%)
  • 면심입방 격자구조(FCC)를 가지는 Al, Cu 등은 슬립계가 많아 전성과 연성이 매우 우수한 것이 특징입니다.

    오답 노트
    Mo: 체심입방 격자구조(BCC)에 해당함
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3. 금속이 용해할 때는 시간이 지나도 온도가 올라가지 않는 다.즉 금속 전부가 용해 해야만 온도가 올라가는 현상은?

  1. 열전도
  2. 비열
  3. 용융 잠열
  4. 비중
(정답률: 67%)
  • 물질이 상태 변화(고체→액체)를 일으킬 때, 온도는 변하지 않고 외부로부터 열을 흡수하는 현상을 용융 잠열이라고 합니다.
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4. 금속을 용융상태에서 초고속 급냉에 의해 제조되는 재료로 인장강도와 경도를 크게 개선시킨 합금은?

  1. 수소저장용합금
  2. 비정질합금
  3. 형상기억합금
  4. 섬유강화합금
(정답률: 46%)
  • 금속 용융액을 매우 빠른 속도로 냉각시키면 원자들이 규칙적인 결정 구조를 이룰 시간이 없어 무질서한 상태로 굳어지는데, 이를 비정질합금이라고 합니다. 이 구조적 특성 덕분에 일반 결정질 합금보다 인장강도와 경도가 크게 향상됩니다.
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5. 불변반응의 형태가 잘못된 것은?

  1. 공정반응: 액상→ 고상1+고상2
  2. 포정반응: 고상1+액상→ 고상2
  3. 공석반응: 고상1→ 고상2+액상
  4. 포석반응: 고상1+고상2→ 고상3
(정답률: 60%)
  • 공석반응은 하나의 고상이 두 개의 다른 고상으로 분해되는 반응입니다.

    오답 노트
    공석반응: 고상1 $\rightarrow$ 고상2 + 고상3 이 올바른 반응식임
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6. SM45C를 설명한 것으로 맞지 않는 것은?

  1. SM45C는 기계구조용 탄소강을 말한다.
  2. 45는 인장강도를 말한다.
  3. S는 강을 말한다.
  4. C는 탄소를 말한다.
(정답률: 71%)
  • SM45C에서 숫자 45는 인장강도가 아니라 평균 탄소 함유량 $0.45\%$를 의미합니다.

    오답 노트
    S: Steel(강)
    C: Carbon(탄소)
    SM: 기계구조용 탄소강
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7. 내열용 Al합금으로써 주로 피스톤에 사용되는 것은?

  1. Y 합금
  2. 켈밋
  3. 오일라이트
  4. 러지메탈
(정답률: 71%)
  • Y 합금은 Al-Cu-Ni 합금으로, 내열성이 우수하여 고온 환경에서 작동하는 엔진 피스톤 재료로 주로 사용됩니다.
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8. 니켈-구리의 실용합금이 아닌 것은?

  1. 백동
  2. 콘스탄탄
  3. 모넬메탈
  4. 엘린바
(정답률: 52%)
  • 니켈-구리 합금으로는 백동, 콘스탄탄, 모넬메탈 등이 있습니다.

    오답 노트
    엘린바: $Fe-Ni-Cr$ 계 합금입니다.
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9. 특수강에 첨가되는 원소의 일반적인 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. Ni : 인성 증가
  2. Cr : 내식성 증가
  3. Mo : 뜨임취성 방지
  4. Si : 취성 증가
(정답률: 56%)
  • 특수강 첨가 원소의 특성을 묻는 문제입니다. Ni는 인성을, Cr은 내식성을 높이며, Mo는 뜨임취성을 방지하는 역할을 합니다.

    오답 노트
    Si : 취성 증가가 아니라 내식성 향상 및 강도 증가에 기여합니다.
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10. 927℃이상의 고온에서 강도나 크리프 특성을 개선 시키기 위해 Fe, Ni 합금을 기지로한 고융점계 섬유강화초합금은?

  1. FTM
  2. FRS
  3. FCD
  4. FCC
(정답률: 44%)
  • FRS(Fiber Reinforced Superalloy)는 Fe, Ni 합금을 기지로 하여 고융점계 섬유를 강화재로 사용한 초합금으로, $927^{\circ}\text{C}$이상의 고온에서도 강도와 크리프 특성이 우수합니다.
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11. 500∼600 ℃ 까지 가열해도 뜨임효과에 의해 연화되지 않고 고온에서도 경도의 감소가 적은 것이 특징이며 18%W - 4%Cr - 1%V - 0.8∼0.9%C의 조성으로 된 강은?

  1. 다이스강(dies steel)
  2. 스테인리스강(stainless steel)
  3. 게이지용강(gauge steel)
  4. 고속도강(high speed steel)
(정답률: 59%)
  • 고속도강(high speed steel)은 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V) 등을 합금하여 고온에서도 경도가 잘 유지되는 적열경성을 가지며, 주로 절삭 공구로 사용되는 강입니다.
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12. 금속을 소성가공 할 때에 열간가공과 냉간가공의 기준이 되는 온도는 무엇이라 하는가?

  1. 연속냉각온도
  2. 연성취성천이온도
  3. 변태온도
  4. 재결정온도
(정답률: 73%)
  • 금속의 소성가공 시, 가공 중에 발생한 변형 에너지가 제거되어 새로운 결정립이 생성되는 온도인 재결정온도를 기준으로 열간가공(재결정온도 이상)과 냉간가공(재결정온도 이하)을 구분합니다.
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13. TiC를 주성분으로 하고 Ni또는 Mo상을 결합상으로 제조한 초경합금공구강은?

  1. Cermet
  2. Kelmet
  3. Hastelloy
  4. Permalloy
(정답률: 36%)
  • Cermet은 세라믹(Ceramic)과 금속(Metal)의 합성어로, $\text{TiC}$를 주성분으로 하고 $\text{Ni}$ 또는 $\text{Mo}$를 결합상으로 사용하여 제조한 초경합금공구강을 의미합니다.
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14. 용해시에 흡수한 산소를 인(p)으로 탈산하여 산소를 0.01% 이하로 한 것으로 고온에서 수소취성이 없고 산소를 흡수하지 않으며 용접성이 좋은 동(Cu)은?

  1. 전기동(electrolytic copper)
  2. 정련동(electrolytic touch pitch copper)
  3. 무산소동(oxygen free high conductivity copper)
  4. 탈산동(deoxidized copper)
(정답률: 45%)
  • 탈산동은 용해 시 흡수한 산소를 인(P)으로 탈산하여 산소 함량을 $0.01\%$이하로 낮춘 동입니다. 이로 인해 고온에서 수소취성이 없고 용접성이 매우 뛰어난 특성을 가집니다.
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15. 회주철의 특성이 아닌 것은?

  1. 압축강도가 우수하다.
  2. 진동을 흡수하는 능력이 우수하다.
  3. 주조성이 우수하다.
  4. 인성이 아주 우수하다.
(정답률: 42%)
  • 회주철은 흑연이 편상으로 존재하여 압축강도가 높고, 진동 흡수 능력이 뛰어나며 주조성이 우수한 것이 특징입니다. 하지만 조직의 특성상 충격에 약해 인성은 매우 낮습니다.
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16. 동광석이 아닌 것은?

  1. 방연광
  2. 적동광
  3. 휘동광
  4. 황동광
(정답률: 59%)
  • 동광석에는 적동광, 휘동광, 황동광 등이 포함됩니다.

    오답 노트
    방연광: 납(Pb)의 주요 광석입니다.
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17. 순금속과 합금의 비교설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 일반적으로 합금은 순금속보다 용융점이 낮다.
  2. 순금속이 합금보다 열전도율이 높다.
  3. 강도와 경도는 합금이 크다.
  4. 열처리성은 순금속이 우수하다.
(정답률: 29%)
  • 합금은 순금속에 다른 원소를 첨가하여 성질을 개선한 것으로, 일반적으로 순금속보다 강도와 경도가 높고 용융점이 낮으며 열전도율이 낮습니다. 특히 열처리를 통해 성질을 변화시키는 열처리성은 순금속보다 합금에서 훨씬 우수하게 나타납니다.
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18. 불순물 반도체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 진성반도체에 Fe, Cu, S 등을 다량 첨가하여 만든다.
  2. 첨가되는 불순물을 도너(donor)라고 부른다.
  3. 불순물 반도체에는 N형과 P형이 있다.
  4. N형 반도체는 (-)의 전자에 의해 전기전도가 일어난다.
(정답률: 38%)
  • 불순물 반도체는 진성반도체에 3족(B, Al, Ga 등) 또는 5족(P, As, Sb 등) 원소를 미량 첨가하여 전기 전도도를 조절한 것입니다. Fe, Cu, S 등은 반도체의 특성을 제어하는 일반적인 도핑 불순물이 아닙니다.
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19. 임계 전단응력 τ= (F/A) cosø·cosλ에서 cosøcosλ는?

  1. 버거스 인자
  2. 볼쯔만 인자
  3. 스미드 인자
  4. 프랭크 인자
(정답률: 31%)
  • 임계 전단응력 공식에서 외부 응력과 슬립면 및 슬립 방향 사이의 기하학적 관계를 나타내는 $\cos\phi\cos\lambda$ 항을 스미드 인자(Schmid factor)라고 합니다.
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20. 신소재합금과 대표적인 활용사례를 연결한 것이 잘못 연결된 것은?

  1. 초전도재료 - 자기부상열차
  2. 제진합금 - 잠수함 스크루
  3. 형상기억합금 - 인공위성 안테나
  4. 초소성합금 - 항공기 젯트엔진
(정답률: 40%)
  • 초소성합금은 매우 큰 변형이 가능하여 복잡한 형상의 부품을 성형하는 데 사용되며, 항공기 제트엔진의 고온 내열 부품에는 주로 니켈 기반 초합금(Superalloy)이 사용됩니다.
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2과목: 금속조직

21. 가공도가 클수록 재결정온도는 대체로 저하한다. 결정핵 생성수는 어떻게 되는가?

  1. 가공도가 클수록 결정핵 생성수가 많아진다.
  2. 가공도가 클수록 결정핵 생성수가 감소한다.
  3. 가공도에는 관계없이 금속에따라 고유생성수를 갖는다.
  4. 가공도와는 관계없고 다만 가열 냉각 속도에만 관계한다.
(정답률: 65%)
  • 금속의 냉간 가공도가 증가하면 내부 에너지가 높아져 재결정의 구동력이 커지며, 이에 따라 결정핵이 생성될 수 있는 지점이 많아져 결정핵 생성수가 많아지게 됩니다.
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22. 다음의 상태도상에서 B 의 A 에 대한 최대 용해한도는?

  1. 20%
  2. 40%
  3. 60%
  4. 80%
(정답률: 35%)
  • 상태도에서 A에 대한 B의 최대 용해한도는 $\alpha$ 단상 영역이 차지하는 최대 농도 지점을 읽어 결정합니다.

    제시된 상태도에서 $\alpha$ 영역의 경계선이 가로축과 만나는 최대 지점이 $20\%$임을 확인할 수 있습니다.
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23. 냉간가공으로 전위가 불규칙하게 배열된 것이 풀림에 의해서 전위가 안정한 배열로 되어 슬립면상에 수직으로 배열되는 현상은?

  1. 회복(recovery)
  2. 재결정(recrystallization)
  3. 폴리고니제이션(polygonization)
  4. 쌍정(twin)
(정답률: 43%)
  • 폴리고니제이션(polygonization)은 회복 단계에서 불규칙하게 배열된 전위들이 재배열되어 슬립면에 수직인 소각 결정립계를 형성하며 안정한 배열이 되는 현상입니다.
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24. 브라그 윌리암(Bragg-william)의 장범위 규칙도(S)에서 완전히 규칙적일 때 S는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 60%)
  • 브라그 윌리암의 장범위 규칙도 $S$는 원자 배열의 규칙성을 나타내는 척도로, 완전히 무작위일 때 $S=0$, 완전히 규칙적일 때 $S=1$의 값을 가집니다.
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25. 금속에 있어서의 dc/dt=Dd2c/dx2 식은 무슨 법칙인가? (단, D : 확산계수, t : 시간, x : 봉의 길이 방향, c : 농도)

  1. Fick의 확산 제1법칙
  2. Fick의 확산 제2법칙
  3. Hume Rothery 법칙
  4. 베가드 법칙
(정답률: 57%)
  • 시간에 따른 농도 변화를 나타내는 확산 방정식은 Fick의 확산 제2법칙에 해당합니다.

    오답 노트
    Fick의 확산 제1법칙: 확산 플럭스가 농도 기울이에 비례한다는 정상 상태 확산 법칙임
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26. 철의 변태에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. Fe는 실온에서 강자성체이다.
  2. α철 → γ철로 변태시 구조는 수축 한다.
  3. A2변태는 결정구조의 변화를 수반하는 변태이다.
  4. 자성은 온도상승에 따라 감소하여 큐리점에서 급격히 감소한다.
(정답률: 33%)
  • A2 변태는 자성 변태로, 결정 구조의 변화 없이 강자성체에서 상자성체로 자성만 변화하는 변태입니다.

    오답 노트
    Fe는 실온에서 강자성체임: 옳은 설명
    α철에서 γ철로 변태 시 구조 수축: BCC에서 FCC로 변하며 원자 충진율이 높아져 부피가 감소함
    큐리점에서 자성 급격히 감소: 온도 상승 시 자성이 사라지는 큐리점의 특성임
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27. 단결정체에 탄성한계 이상의 외력을 가할 때 일어나는 슬립(slip)에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 슬립은 원자밀도가 최대인 면에서 최소인 방향으로 일어난다.
  2. 슬립은 원자밀도가 최소인 면에서 최대인 방향으로 일어난다.
  3. 슬립은 원자밀도가 최소인 면에서 최소인 방향으로 일어난다.
  4. 슬립은 원자밀도가 최대인 면에서 최대인 방향으로 일어난다.
(정답률: 25%)
  • 금속의 슬립(slip)은 원자들이 가장 빽빽하게 모여 있어 이동이 쉬운 원자밀도 최대 면(조밀면)과, 원자 간 거리가 가장 짧은 원자밀도 최대 방향(조밀방향)을 따라 일어납니다.
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28. Austenite 구역을 확대시키는 원소는?

  1. Cr
  2. Ni
  3. W
  4. V
(정답률: 45%)
  • Ni(니켈)은 오스테나이트(Austenite) 상을 안정화시켜 그 구역을 확대시키는 대표적인 오스테나이트 생성 원소입니다.
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29. 다음 복평형상태도를 설명한 것중 틀린 것은?

  1. Fe와 흑연을 최종 평형상으로 생각하는 것과 준안정 평형상태로서 Fe와 Fe3C의 평형상을 말한다.
  2. A1점이상 공정온도까지 α, Fe3C, C의 3상이 공존하는 것은 상율과 잘일치된다.
  3. Fe3C는 최종 안정상이고 C의 평형을 고려하지 않는 것이 단평형론이다.
  4. Fe3C는 잘 분해되지 않으므로 실제로 잘 이용 되고 있다.
(정답률: 32%)
  • 상율(Phase Rule)에 따르면 일정 압력 하에서 3상이 공존하기 위해서는 자유도가 0이 되어 특정 온도와 조성에서만 가능합니다. 따라서 $A_{1}$점 이상 공정온도까지 $\alpha$, $Fe_{3}C$, $C$의 3상이 광범위하게 공존한다는 설명은 상율과 일치하지 않습니다.
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30. 면심입방격자(F.C.C)에서 원자밀도가 최대인 격자면은?

  1. (100)
  2. (010)
  3. (001)
  4. (111)
(정답률: 65%)
  • 면심입방격자(FCC) 구조에서 원자들이 가장 조밀하게 배열된 면은 (111)면이며, 따라서 이 면에서 원자밀도가 최대가 됩니다.
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31. 결정계 중 육방정계의 축장과 축각은?

  1. a=b=c, α=β=γ=90°
  2. a≠b≠c, α=β=γ=90°
  3. a≠b≠c, α≠β≠γ=90°
  4. a=b≠c, α=β=90°, γ=120°
(정답률: 59%)
  • 육방정계(Hexagonal system)는 밑면의 두 축의 길이는 같고 높이 축의 길이는 다르며, 밑면의 축각은 $120^{\circ}$이고 높이 축과 밑면이 이루는 각은 $90^{\circ}$인 결정 구조를 가집니다.

    오답 노트
    a=b=c, $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$: 입방정계
    a≠b≠c, $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$: 사방정계
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32. 공정점에서 상률의 자유도는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 60%)
  • 깁스의 상률 공식 $F = C - P + 2$를 적용합니다. 3원계 공정점에서는 성분 수 $C=3$이고, 공정 반응 시 액상 1개와 고상 3개가 공존하여 상의 수 $P=4$가 됩니다. 또한 압력은 일정($P=1$ atm)하다고 가정하므로 상률 식은 $F = C - P + 1$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 1$
    ② [숫자 대입] $F = 3 - 4 + 1$
    ③ [최종 결과] $F = 0$
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33. 규칙-불규칙 변태온도(Tc) 직하에서 변태가 점점 급격하게 진행되는 현상은?

  1. 협동현상
  2. 이력현상
  3. 복원현상
  4. 역위현상
(정답률: 13%)
  • 규칙-불규칙 변태온도($T_c$) 직하에서 원자들이 무작위 배열에서 규칙적인 배열로 변할 때, 주변 원자들의 배열 상태가 서로 영향을 주어 변태가 가속화되며 급격하게 진행되는 현상을 협동현상이라고 합니다.
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34. 냉간가공을 하면 금속결정의 내부에 전위나 공격자점과 같은 결함의 증가로 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 가공하면 경화된다.
  2. 전기저항은 증가한다.
  3. 가공하면 밀도가 증가한다.
  4. 전위의 집적에 의하여 인성은 저하한다.
(정답률: 28%)
  • 냉간가공 시 전위의 밀도가 증가하고 격자 왜곡이 발생하면 강도는 높아지고(가공경화) 전자 산란이 심해져 전기저항이 증가하며, 전위의 집적으로 인해 연성과 인성은 저하됩니다. 하지만 이러한 결정 결함의 증가는 원자 간의 거리나 배열에 영향을 줄 뿐, 물질 전체의 질량이나 부피를 유의미하게 변화시켜 밀도를 증가시키지는 않습니다.
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35. 3원계 상태도에서 와 의 합금조성에 대한 설명이 옳은 것은?

  1. 는 성분 B,C 를 항상 같은 비율로 품고 는 항상 일정량의 성분 A를 품는다.
  2. 는 성분 A 를 항상 같은 비율로 품고 는 항상 일정량의 성분 B,C를 품는다.
  3. 는 항상 일정량의 성분 A를 품고 는 성분 B,C를 항상 일정비율로 품는다.
  4. 는 항상 일정량의 성분 B를 품고 는 성분 A,C를 항상 같은 비율로 품는다.
(정답률: 36%)
  • 3원계 상태도에서 성분 A, B, C가 있을 때, (선분 $\overline{bc}$)는 성분 A가 없는 B-C 이성분계 선을 의미하므로 성분 B와 C의 비율만 변하며 항상 같은 비율(A=0)을 유지합니다. 반면 (선분 $\overline{Aa}$)는 정점 A에서 시작하여 밑변의 한 점 a로 향하는 직선으로, 이 선상의 모든 조성은 성분 A의 함량이 일정하게 유지되는 특성을 가집니다.
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36. 재결정 거동에 영향을 미치는 인자가 아닌 것은?

  1. 온도
  2. 초기입자크기
  3. 조성
  4. 압력
(정답률: 35%)
  • 재결정은 가공 경화된 금속이 가열될 때 새로운 결정립이 생성되는 현상으로, 주로 온도, 재료의 조성, 초기 결정립 크기, 냉간 가공도 등에 의해 결정됩니다. 압력은 일반적인 재결정 거동에 직접적인 영향을 미치는 주요 인자가 아닙니다.
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37. 금속이 응고할 때 균일핵생성에서 핵생성 속도를 증가시키려면?

  1. 계면에너지가 커야 한다.
  2. 임계핵반경(r)이 커야 한다.
  3. 과냉도(△T)가 작아야 한다.
  4. 자유에너지 변화(△G)가 작아야 한다.
(정답률: 30%)
  • 균일핵생성 속도를 높이려면 핵 생성에 필요한 에너지 장벽인 임계 자유에너지 변화 $\Delta G^*$가 작아져야 합니다. $\Delta G^*$가 작을수록 더 많은 핵이 쉽게 생성되어 핵생성 속도가 증가합니다.

    오답 노트
    계면에너지가 커야 한다: 계면에너지가 클수록 $\Delta G^*$가 커져 핵생성이 어려워짐
    임계핵반경이 커야 한다: 임계핵반경이 작을수록 핵생성이 유리함
    과냉도가 작아야 한다: 과냉도가 클수록 구동력이 커져 핵생성 속도가 증가함
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38. 일정온도에서 금속의 산화속도(oxidation rates)는 일반적으로 시간의 함수이다. 철의 경우 산화막두께 X 는 시간 t에 따라 어떻게 변하는가? (단, A는 상수이다)

  1. X = At
  2. X = t / A
  3. X = A(1 / t)
  4. X= Aet
(정답률: 47%)
  • 철의 산화 과정에서 산화막의 두께가 시간에 따라 선형적으로 증가하는 선형 산화(Linear Oxidation) 모델을 적용하면, 산화막 두께 $X$는 시간 $t$에 비례하여 증가합니다.
    $$\text{산화막 두께} = \text{상수} \times \text{시간}$$
    $$X = At$$
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39. 강의 마텐자이트(martensite)변태에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 마텐자이트 구조의 형태는 강의 탄소함량에 의해 결정된다.
  2. 마텐자이트 변태시는 원자의 확산이 일어나지 않는다.
  3. 마텐자이트 변태에 의해서는 변태전상(phase)의 조성변화가 일어나지 않는다.
  4. 탄소함량이 감소함에 따라 마텐자이트의 구조는 판상으로 변한다
(정답률: 43%)
  • 마텐자이트 변태는 확산 없이 일어나는 무확산 변태이며, 탄소 함량이 높을수록 판상(plate) 구조가 나타나고 탄소 함량이 낮을수록 lath 구조가 나타납니다. 따라서 탄소 함량이 감소함에 따라 판상으로 변한다는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    마텐자이트 구조의 형태는 강의 탄소함량에 의해 결정됨: 옳은 설명
    원자의 확산이 일어나지 않음: 옳은 설명
    변태 전상의 조성변화가 일어나지 않음: 옳은 설명
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40. 전율 고용체를 이루는 합금에서 A, B 두 성분의 비율이 얼마일 때 경도가 가장 높은가?

  1. A 성분은 0%, B 성분은 100%일 때 최대점을 갖는다.
  2. A 성분은 100%, B 성분은 0%일 때 최대점을 갖는다.
  3. A 성분 40%, B 성분은 60%일 때 최대점을 갖는다.
  4. A, B 두 성분의 양이 50%의 일 때 최대점을 갖는다.
(정답률: 69%)
  • 전율 고용체 합금에서는 서로 다른 원자 크기를 가진 두 성분이 혼합될 때 격자 왜곡이 발생하며, 두 성분의 비율이 $50\%$ 대 $50\%$로 동일할 때 격자 변형이 최대가 되어 경도가 가장 높게 나타납니다.
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3과목: 금속열처리

41. 철강을 560℃이상의 온도에서 산화시킬 때 철의 외부층에 생기는 산화피막은?

  1. Fe2O3
  2. Fe3P
  3. Fe3O4
  4. Fe
(정답률: 54%)
  • 철강을 $560^{\circ}C$이상의 고온에서 산화시키면 산소와의 반응이 활발해져 외부층에 가장 산화도가 높은 $\text{Fe}_2\text{O}_3$ 피막이 형성됩니다.
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42. 냉간가공에 의한 스프링 성형 후 내부응력을 감소시키고 탄성을 높일 목적으로 행하는 저온 가열 열처리로서 표면을 가열온도에 따라 황색 또는 청색으로 나타내는 열처리 방법은?

  1. Maraging
  2. Patenting
  3. Blueing
  4. Slack quenching
(정답률: 66%)
  • 스프링 성형 후 내부 응력을 제거하고 탄성을 높이기 위해 저온 가열하는 열처리를 Blueing이라고 하며, 가열 온도에 따라 표면 색상이 황색이나 청색으로 변하는 특징이 있습니다.
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43. 고망간강(hadfield steel)의 설명으로 틀린 것은?

  1. 약 12%Mn과 약 1%C를 함유하고 인성과 내마모성이 좋다.
  2. 주방상태 조직으로 탄화물, 흑연, 마텐자이트를 함유한다.
  3. 약1050℃에서 수냉하면 오스테나이트 조직으로 된다.
  4. 광산기계, 준설기, 교차 레일 등에 쓰인다.
(정답률: 34%)
  • 고망간강은 약 $1050^{\circ}C$에서 수냉하면 단상 오스테나이트 조직이 되어 인성과 내마모성이 극대화됩니다. 주방 상태에서 탄화물, 흑연, 마텐자이트를 함유한다는 설명은 고망간강의 특성과 맞지 않습니다.
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44. 고주파경화 처리시 사용되는 담금질방법이다. 이 중 가장 보편적으로 사용되는 냉각방법은?

  1. 자기냉각법
  2. 지체냉각법
  3. 분사냉각법
  4. 낙하투입냉각법
(정답률: 65%)
  • 고주파경화 처리 시 냉각 매체를 강제적으로 분사하여 급냉시키는 분사냉각법이 가장 보편적으로 사용되는 방법입니다.
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45. 가스 침탄을 하려고 한다. 원료가스로서 적합하지 않은 것은?

  1. 프로판(C8H8)
  2. 아르곤(Ar)
  3. 부탄(C4H10)
  4. 도시가스
(정답률: 48%)
  • 가스 침탄은 탄소($C$) 성분을 포함한 가스를 사용하여 표면에 탄소를 침투시키는 공정입니다. 아르곤($Ar$)은 화학적으로 반응하지 않는 불활성 가스이므로 탄소를 공급할 수 없어 침탄 원료가스로 사용할 수 없습니다.
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46. 열처리 전·후 처리에 사용되는 설비가 아닌 것은?

  1. 버프연마기
  2. 쇼트 피닝기
  3. 샌드 블라스트기
  4. 강박시험기
(정답률: 72%)
  • 버프연마기, 쇼트 피닝기, 샌드 블라스트기는 열처리 전후의 표면 정리나 응력 제거를 위해 사용되는 설비이지만, 강박시험기는 재료의 특성을 측정하는 시험 장비입니다.
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47. 염욕 열처리의 장점이 아닌 것은?

  1. 균일한 온도분포를 유지할 수 있다.
  2. 소량 다품종의 열처리 즉 금형 및 공구류의 열처리에는 적합하지 않다.
  3. 담금질 온도가 높은 고속도강의 열처리에 적합하다.
  4. 처리품을 대기중에 꺼냈을 때 염욕제가 부착하여 피막을 형성, 대기와의 차단을 돕고 표면 산화를 막아준다.
(정답률: 77%)
  • 염욕 열처리는 온도 분포가 균일하고 산화 방지 효과가 뛰어나며, 특히 소량 다품종의 금형 및 공구류 열처리에 매우 적합한 방식입니다.
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48. 열간공구강인 STD61종 소재는 담금질하면 오스테나이트가 잔류하는데 이 잔류 오스테나이트를 마텐자이트화 하기 위하여 영하의 온도에서 실시하는 처리는?

  1. 심냉처리
  2. 오스템퍼처리
  3. 파텐팅 처리
  4. 블루잉 처리
(정답률: 87%)
  • 담금질 후 남아있는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 완전히 변태시키기 위해 영하의 온도로 냉각하는 처리를 심냉처리라고 합니다.
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49. 고주파 열처리에서 피가열 물질에 대해서 코일의 가열속도 (능률)가 가장 큰 것은?

  1. 외면가열
  2. 내면가열
  3. 평면가열
  4. 모두 동일하다
(정답률: 53%)
  • 고주파 열처리 시 가열 코일과 피가열물 사이의 간격이 좁을수록 에너지 전달 효율이 높아지며, 표면에서부터 가열되는 외면가열 방식이 가장 가열 속도와 능률이 큽니다.
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50. 고체 침탄제의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 장시간 사용하여도 동일 침탄력을 유지하여야 한다.
  2. 고온에서 침탄력이 강해야 한다.
  3. 침탄시의 용적 변화가 크고 침탄 강재 표면에 고착물이 융착되어야 한다.
  4. 침탄 성분 중 P, S 성분이 적어야 한다.
(정답률: 63%)
  • 고체 침탄제는 침탄 후 제거가 쉬워야 하므로, 용적 변화가 작아야 하며 강재 표면에 고착물이 융착되지 않아야 합니다.

    오답 노트
    P, S 성분: 불순물로 작용하여 품질을 저하시키므로 적어야 함
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51. 구상 흑연 주철을 구상화 처리 후 용탕상태로 방치하면 흑연 구상화의 효과가 없어지는 현상은?

  1. 질량효과(Mass effect)
  2. 페딩(Fading)
  3. 경화능(Hardenability)
  4. 회복(Recovery)
(정답률: 55%)
  • 구상 흑연 주철에서 구상화 처리 후 용탕 상태로 시간이 경과함에 따라 구상화 효과가 점차 사라지는 현상을 페딩(Fading)이라고 합니다.
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52. 슈퍼 두랄루민의 담금질 온도는 약 어느 정도인가?

  1. 120℃
  2. 510℃
  3. 950℃
  4. 1050℃
(정답률: 36%)
  • 슈퍼 두랄루민의 고용화 열처리(담금질) 온도는 약 $510^{\circ}C$ 부근에서 수행됩니다.
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53. 열처리 제품의 산화를 억제하고 광휘열처리를 할 수 있는 로는?

  1. 용광로
  2. 진공로
  3. 용선로
  4. 열풍로
(정답률: 59%)
  • 로 내부를 진공 상태로 만들어 산소와의 접촉을 완전히 차단함으로써, 열처리 중 제품의 산화를 억제하고 표면 광택을 유지하는 광휘열처리가 가능합니다.
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54. 가열로 내의 온도 불균일에 의한 결함을 방지하는 방법 중 옳지 못한 것은?

  1. 부품 크기, 형상을 고려하지 않는다.
  2. 노내 분위기 교반장치를 설치한다.
  3. 지시치와 실측치를 점검한다.
  4. 표준 열전대로 온도를 측정한다.
(정답률: 86%)
  • 가열로 내의 온도 불균일을 방지하기 위해서는 부품의 크기와 형상에 따라 열전달 효율이 다르므로 이를 반드시 고려하여 배치하고 가열 시간을 조절해야 합니다.
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55. 정수에서의 냉각곡선이다. 물의 온도가 상승하면 증기막이 안정되므로 구간이 연장되고 냉각속도가 현저히 지연되는 곳은?

  1. A-B
  2. B-C
  3. C-D
  4. B-D
(정답률: 29%)
  • 정수 냉각 시 초기 단계인 A-B 구간은 액체 표면에 증기막이 형성되는 증기막 단계입니다. 물의 온도가 상승하면 이 증기막이 더 안정적으로 유지되어 막이 깨지는 시점이 늦어지므로, 해당 구간이 연장되고 냉각 속도가 현저히 느려지게 됩니다.
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56. 열처리시 발생하는 문제점 중 선천적 설계불량인 것은?

  1. 탈탄층
  2. 비금속개재물
  3. 재료선택
  4. 편석
(정답률: 50%)
  • 열처리 결함 중 재료선택은 제품의 용도와 특성에 맞지 않는 재질을 처음부터 잘못 지정한 것이므로, 공정상의 실수가 아닌 선천적인 설계 불량에 해당합니다.

    오답 노트
    탈탄층, 비금속개재물, 편석: 재료 자체의 결함이나 가열 공정 중 발생하는 후천적 결함
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57. 높은 전기 전도도, 고내식성, 고탄성 한도의 세가지 요건을 갖춘 Be - 청동의 열처리 내용 중 옳지 못한 것은?

  1. 담금질은 760∼780℃로 가열하여 수냉한다.
  2. 뜨임은 310∼330℃로 2∼2.5시간 처리한다.
  3. 어닐링은 300℃에서 1시간 처리한다.
  4. Be - 청동의 스프링제조는 뜨임처리 전에 성형 가공한다
(정답률: 34%)
  • Be-청동의 어닐링(풀림) 처리는 일반적으로 $700 \sim 800^{\circ}\text{C}$ 정도의 고온에서 수행하여 재료를 연하게 만드는 공정입니다. $300^{\circ}\text{C}$ 수준의 온도는 어닐링 온도로 부적절합니다.
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58. 화염경화처리의 특징이 아닌 것은?

  1. 부품의 크기나 형상에 제한이 없다.
  2. 국부적인 담금질이 어렵다.
  3. 가열온도의 조절이 어렵다.
  4. 담금질 변형이 적다.
(정답률: 44%)
  • 화염경화처리는 가스 토치 등을 이용하여 국부적으로 가열한 후 급냉시키는 방법이므로, 특정 부위만 선택적으로 경화시키는 국부적인 담금질이 매우 용이한 처리 방식입니다.
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59. 흑심가단주철의 열처리에 영향을 미치는 요소가 아닌 것은?

  1. 화학조성
  2. 주물의 두께
  3. 냉각조건
  4. 가열방법
(정답률: 26%)
  • 흑심가단주철의 열처리는 화학조성, 주물의 두께, 냉각조건 등에 의해 조직과 성질이 결정되지만, 가열방법 자체는 결정적인 영향 요소로 보지 않습니다.
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60. 주철의 합금원소를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. Cr은 흑연화 촉진원소이다.
  2. Ni은 흑연화 촉진원소이다.
  3. V은 흑연화 저해원소이다.
  4. Mo은 흑연화 저해원소이다.
(정답률: 45%)
  • 주철에서 Cr(크롬)은 탄화물을 형성하여 흑연화를 방해하는 대표적인 흑연화 저해원소입니다.

    오답 노트
    Ni: 흑연화 촉진원소
    V, Mo: 흑연화 저해원소
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4과목: 재료시험

61. 담금질한 탄소강 표면의 연마균열을 검출할 수 있는 시험방법은?

  1. 방사선투과시험
  2. 초음파탐상시험
  3. 침투탐상시험
  4. 음향방출시험
(정답률: 63%)
  • 침투탐상시험은 액체의 모세관 현상을 이용하여 재료 표면에 열려 있는 미세한 결함이나 연마균열을 검출하는 데 매우 효과적인 비파괴 검사 방법입니다.
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62. 하중을 제거하면 소성변형이 되지 않고 원상태로 복귀하는 현상은?

  1. 항복점
  2. 극한강도
  3. 비례한계
  4. 탄성한계
(정답률: 76%)
  • 재료에 가해진 하중을 제거했을 때 영구적인 변형(소성변형) 없이 원래의 상태로 되돌아올 수 있는 최대 응력 지점을 탄성한계라고 합니다.
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63. 충격시험편의 제작 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 시험편은 가공에 의한 연화나 경화의 영향이 가능한 일어나지 않도록 기계가공한다.
  2. 열처리한 재료의 평가를 위한 시험편은 열처리 후에 기계 가공한다.
  3. 시험편의 단면을 제외한 4면은 평활하지 않아도 된다.
  4. 시험편의 기호·번호 등은 시험에 영향을 미치지 않는 부위에 표시한다.
(정답률: 70%)
  • 충격시험편은 시험 결과의 신뢰성을 위해 정밀하게 가공되어야 하며, 단면을 포함한 모든 면이 평활하게 가공되어 응력 집중이나 오차 발생을 방지해야 합니다.

    오답 노트
    기계가공: 가공 경화나 연화가 없도록 주의하여 가공함
    열처리 후 가공: 열처리 상태를 정확히 평가하기 위해 열처리 완료 후 가공함
    표시 위치: 시험 결과에 영향을 주지 않는 부위에 기호나 번호를 표시함
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64. 금속의 마모시험 결과로 다음 중 틀린 것은?

  1. 윤활제를 사용하든가 안하든가 영향을 받지 않는다.
  2. 표면의 조도에 따라 마찰계수의 차이가 생긴다.
  3. 마찰로 생기는 미분의 처리
  4. 상대금속의 성질
(정답률: 68%)
  • 마모는 마찰 계수와 밀접한 관련이 있으며, 윤활제 사용 여부는 마찰 계수를 변화시켜 마모 속도와 양에 결정적인 영향을 미칩니다.

    오답 노트
    표면 조도: 거칠기에 따라 마찰 계수가 달라짐
    마모 분 처리: 마모로 발생한 입자가 마찰면에 남느냐 제거되느냐에 따라 마모 양상이 달라짐
    상대금속 성질: 접촉하는 상대 재료의 경도나 성질에 따라 마모 정도가 결정됨
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65. 금속조직에서 상(Phase)의 양을 측정하는 방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 점의 측정법
  2. 직선의 측정법
  3. 면적의 측정법
  4. 체적의 측정법
(정답률: 48%)
  • 금속 조직 내 상의 양을 정량적으로 측정하는 대표적인 방법으로는 점의 측정법, 직선의 측정법, 면적의 측정법이 사용됩니다. 체적의 측정법은 일반적인 금속 조직 상 측정법에 해당하지 않습니다.
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66. 방사선 보호에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 연속 방사선 노출은 개인에 따라 차이는 있으나, 평균적으로 2mrem/year, 100mrem/Hr, 500mrem/week의 조사량이 안전하다.
  2. 실제 노출구역 및 주요작업장은 규정에 따라 두꺼운 콘크리트나 납으로 차폐되어야 한다.
  3. 방사선으로부터 최상의 보호는 거리로서 방사선 강도는 선원으로부터 거리의 제곱에 비례하여 감소하므로 노출 중 인접구역으로 접근금지이다.
  4. 최대허용선량은 한사람이 평생동안 방사선에 노출되어도 부상을 초래하지 않을 임계선량이다.
(정답률: 33%)
  • 방사선 노출 안전 기준은 엄격하게 관리되며, 제시된 연속 방사선 노출 조사량 수치는 일반적인 안전 기준과 일치하지 않습니다.

    오답 노트
    실제 노출구역 차폐: 납이나 콘크리트 사용으로 방사선을 차단함
    거리의 제곱 역비례: 거리가 멀어질수록 방사선 강도는 거리의 제곱에 반비례하여 급격히 감소함
    최대허용선량: 평생 노출되어도 부상을 초래하지 않는 임계치로 설정함
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67. X-선 발생장치에 의하여 방사선투과시험을 하고자 할 때 X-선 발생장치에서 나오는 X-선 빔의 투과력은 어느 것에 의하여 결정되는가?

  1. 전압 또는 파장
  2. 시간
  3. 전류와 시편무게
  4. 선원 필름간의 거리
(정답률: 43%)
  • X-선 발생장치에서 X-선의 투과력은 가속 전압이 높을수록, 즉 파장이 짧을수록 강해집니다. 따라서 투과력은 전압 또는 파장에 의해 결정됩니다.
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68. 매우 작은 응력을 반복하여 작용시켰을 때 그 재료 전체 혹은 국부적으로 슬립변형이 생기며 이것이 시간과 더불어 점차적으로 발전해 가는 현상을 응력-반복회수로 알아보는 시험은?

  1. 인장시험
  2. 경도시험
  3. 피로시험
  4. 마모시험
(정답률: 54%)
  • 재료에 항복점보다 낮은 작은 응력을 반복적으로 가했을 때, 국부적인 슬립이 누적되어 파괴에 이르는 현상을 분석하고 응력-반복회수 관계를 알아보는 시험은 피로시험입니다.
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69. 설퍼 프린트법에서 황편석의 분류 중 중심부 편석의 기호는?

  1. Sw
  2. SC
  3. SI
  4. SD
(정답률: 68%)
  • 설퍼 프린트법(Sulfur Print Method)에서 황편석의 분류 기호 중 중심부 편석은 SC(Center Segregation)로 표기합니다.
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70. 자분탐상시험을 이용하여 금속재료의 표면에 있는 미세한 균열을 검출하려고 할 때 가장 검출능력이 좋은 전류의 형태는?

  1. 직류
  2. 교류
  3. 충격류
  4. 반자정류교류
(정답률: 61%)
  • 자분탐상시험에서 교류를 사용하면 표피효과(Skin Effect)에 의해 전류가 재료의 표면에 집중적으로 흐르게 됩니다. 따라서 표면에 있는 미세한 균열을 검출하는 능력이 가장 뛰어납니다.
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71. 인체에서 전격(Electric Shock)의 위험성에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 감전의 피해 정도는 통전되는 전류의 량에 따라 결정된다.
  2. 감전의 피해 정도는 통전되는 경로에 따라 결정된다.
  3. 감전의 피해 정도는 통전되는 시간에 따라 결정된다.
  4. 감전의 피해 정도는 교류보다 직류의 경우가 더 크다.
(정답률: 44%)
  • 감전의 피해 정도는 통전 전류의 크기, 통전 경로, 통전 시간에 의해 결정됩니다.
    다만, 일반적으로 동일 전압일 때 교류가 직류보다 인체에 더 위험하며, 이는 교류가 근육의 수축을 유발하여 전선에서 손을 떼기 어렵게 만들기 때문입니다.
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72. 충격시험에서 단위 면적당의 흡수에너지가 의미하는 단위는?

  1. kgf·m/cm2
  2. kgf/m
  3. kgf/mm3
  4. kgf·cosθ-m
(정답률: 68%)
  • 충격시험에서 흡수에너지는 $kgf \cdot m$ 단위이며, 이를 시편의 파단면적($cm^{2}$)으로 나눈 단위 면적당 흡수에너지는 다음과 같습니다.
    $$ \text{단위 면적당 흡수에너지} = \frac{\text{흡수에너지}}{\text{단면적}} $$
    $$ \text{단위} = \frac{kgf \cdot m}{cm^{2}} $$
    $$ \text{결과} = kgf \cdot m/cm^{2} $$
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73. 주철이 응고할 때 냉각속도가 빠르면 얇은 부분에 흰색의 고경도 조직이 얻어진다. 일반적으로 이곳은 취성이 있어 일반주물에는 피하는 것이 좋다. 이 조직은 무엇인가?

  1. 펄라이트 조직
  2. 시멘타이트 조직
  3. 오스테나이트 조직
  4. 페라이트 조직
(정답률: 31%)
  • 주철의 냉각 속도가 매우 빠를 때 탄소가 흑연으로 석출되지 못하고 철과 결합하여 생성되는 흰색의 매우 단단하고 취성이 강한 조직은 시멘타이트 조직입니다.
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74. 그라인더에서 비산하는 연삭분을 유리판상에 삽입해서 그 크기와 색상 및 형상 등을 현미경으로 관찰하여 강재의 종류를 판정하는 시험은?

  1. 분말 불꽃 시험
  2. 매립 시험
  3. 펠릿 시험
  4. 그라인더 불꽃 시험
(정답률: 30%)
  • 그라인더 작업 시 발생하는 연삭분을 유리판 등에 매립하여 현미경으로 그 크기, 색상, 형상을 관찰함으로써 강재의 종류를 판정하는 방법은 매립 시험입니다.
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75. 인장시험시 재료의 변형능을 표시 하는 척도와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 신율 및 단면수축
  2. 피로강도
  3. 크리프강도
  4. 잔류응력
(정답률: 50%)
  • 인장시험에서 재료가 파괴되기 전까지 얼마나 변형될 수 있는지를 나타내는 변형능의 척도는 신율(늘어난 길이의 비율)과 단면수축(단면적이 줄어든 비율)으로 판단합니다.
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76. 일반적으로 철강의 기계적성질은 탄소량이 증가 함에 따라 변화되는데 이때 감소되는 것은?

  1. 강도
  2. 연신율
  3. 항복점
  4. 경도
(정답률: 67%)
  • 철강의 탄소 함유량이 증가하면 강도, 경도, 항복점은 상승하지만, 재료가 늘어나는 성질인 연신율과 충격값은 감소하여 취성이 강해집니다.
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77. 검사해야 할 부분을 용액중에 담그고 이것을 통해 가스가 지나감에 따라 거품을 일으키게 하며 이 압력을 받아 도망가는 가스를 탐지하여 결함 부위를 검출하는 시험은?

  1. 버블법
  2. 스니퍼법
  3. 후드법
  4. 현상법
(정답률: 54%)
  • 검사 부위를 용액에 담가 가스가 누설될 때 발생하는 거품(Bubble)을 통해 결함 부위를 시각적으로 탐지하는 방법은 버블법입니다.
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78. 변태점 측정법에 속하지 않는 것은?

  1. 금속 방식법, 방청법 및 부식법(corrosion)
  2. 열 분석법(thermal analysis)
  3. 비열법(specific heat analysis )
  4. X-선 분석법(X-ray analysis)
(정답률: 29%)
  • 변태점 측정법은 금속의 상변화 시 발생하는 열적, 구조적 변화를 측정하는 방법으로 열 분석법, 비열법, X-선 분석법 등이 활용됩니다. 금속 방식법, 방청법 및 부식법은 부식 방지 및 화학적 성질과 관련된 방법으로 변태점 측정과는 무관합니다.
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79. 인장시편의 초기단면적이 A1 이고 인장시험 후 끊어진 단면적이 A2 이면 단면수축율은?

  1. [(A1 - A2 ) / A1 ] X 100
  2. [(A1 + A2 ) / A1 ] X 100
  3. [(A1 - A2 ) / A2 ] X 100
  4. [(A1 + A2 ) / A2 ] X 100
(정답률: 58%)
  • 단면수축률은 인장 시험 전의 초기 단면적에 대해 시험 후 줄어든 단면적의 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{단면수축률} = \frac{A_1 - A_2}{A_1} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{단면수축률} = \frac{A_1 - A_2}{A_1} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{A_1 - A_2}{A_1} \times 100$$
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80. 충격 시험에서 얻을 수 있는 대표적인 재료의 기계적 성질은?

  1. 경도와 피로한도
  2. 인성과 취성
  3. 인장강도와 경도
  4. 인성과 크리프 성질
(정답률: 61%)
  • 충격 시험은 재료에 갑작스러운 충격을 가해 파괴될 때까지 흡수하는 에너지량을 측정함으로써, 재료의 끈질긴 성질인 인성과 깨지기 쉬운 성질인 취성을 평가하는 시험입니다.
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