금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2008-09-07)

금속재료산업기사 2008-09-07 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2008-09-07 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 금속변태 중 동소변태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자성변화가 생긴다.
  2. 격자배열의 변화가 생긴다.
  3. A3, A4 변태를 동소변태라 한다.
  4. 일정온도에서 불연속적인 성질변화를 일으킨다.
(정답률: 81%)
  • 동소변태는 온도 변화에 따라 결정 구조(격자 배열)가 변하는 현상으로, $A_3$, $A_4$ 변태 등이 이에 해당하며 불연속적인 성질 변화를 동반합니다. 자성 변화는 동소변태의 필수 조건이나 정의가 아니며, 자성 변화만을 지칭하는 변태는 큐리점(Curie point)에서의 변화입니다.
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2. 황동을 냉간가공하여 재결정온도 이하의 저온도로 풀림하면 가공상태보다도 오히려 경화하는데 이러한 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 풀림 질별
  2. 저온 풀림경화
  3. 재결정 경화
  4. 재가공 경화
(정답률: 79%)
  • 냉간 가공된 황동을 재결정 온도보다 낮은 온도에서 풀림 처리할 때, 회복 단계에서 전위의 재배열 등으로 인해 오히려 경도가 증가하는 현상을 저온 풀림경화라고 합니다.
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3. 상온에서 Mg, Zn, Ti 등의 금속이 갖는 결정 격자는?

  1. 정방격자
  2. 체심입방격자
  3. 면심입방격자
  4. 조밀육방격자
(정답률: 80%)
  • Mg(마그네슘), Zn(아연), Ti(티타늄) 등의 금속은 원자들이 가장 조밀하게 쌓여 있는 구조인 조밀육방격자(HCP) 구조를 가집니다.
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4. 서밋(Cermet)재료의 용도로 관련이 가장 적은 것은?

  1. 밸브의 너트
  2. 절삭용 공구
  3. 내열재료
  4. 착암기의 드릴끝
(정답률: 54%)
  • 서밋(Cermet)은 세라믹의 내열성·내마모성과 금속의 인성을 결합한 복합 재료입니다. 따라서 고온 강도와 내마모성이 필수적인 절삭용 공구, 내열재료, 착암기의 드릴끝 등에 주로 사용되며, 일반적인 기계 부품인 밸브의 너트 용도로는 적합하지 않습니다.
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5. 초소성 재료의 성형기술 중 SPF/DB 방법을 옳게 설명한 것은?

  1. 판상의 알루미늄 및 티타늄계 초소성 재료를 가스압력으로 형상을 양각, 음각화하는 가스 성형법이다.
  2. 재료를 오목한 형상의 틀에 단조법으로 밀어넣어 양각화하는 것과 유사한 초성형 기술ㅇ다.
  3. 가스압력으로 성형 후 고체상태에서 용접하고 확산 접합하는 초성형 기술이다.
  4. 용해된 금속을 제트형식으로 급회전하는 롤러나 냉금에 분사시켜 리본형태로 제조되는 성형법이다.
(정답률: 49%)
  • SPF/DB는 초소성 성형(Superplastic Forming)과 확산 접합(Diffusion Bonding)의 합성어로, 가스 압력을 이용해 복잡한 형상을 성형한 후, 고체 상태에서 열과 압력을 가해 접합하는 기술입니다.
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6. 자동차부품, 시계부품 등에 사용되는 쾌삭강에서 절삭성을 높이기 위해 첨가하는 원소가 아닌 것은?

  1. S
  2. Pb
  3. Sn
  4. Ca
(정답률: 46%)
  • 쾌삭강은 절삭성을 향상시키기 위해 황(S), 납(Pb), 칼슘(Ca) 등을 첨가하여 칩 분쇄성을 높입니다. 주석(Sn)은 일반적인 쾌삭강의 절삭성 향상 첨가 원소가 아닙니다.
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7. α+β 형의 강력 티탄합금으로 압연성, 단조성, 성형성, 용접성, 고온특성 및 저온특성이 우수하여 항공기 기체나 엔진부품용으로 많이 쓰이고 있는 합금의 조성은?

  1. Ti-5%Au-2%Sn 합금
  2. Ti-15%Au-5%Sn 합금
  3. Ti-6%Au-4%Sn 합금
  4. Ti-2%Au-5%Sn 합금
(정답률: 50%)
  • 항공기 기체 및 엔진 부품에 사용되는 $\alpha+\beta$ 형의 강력 티탄합금 조성은 Ti-6%Al-4%V 합금(문제 보기의 Au, Sn은 오기로 보이며, 정답 텍스트 기준 Ti-6%Au-4%Sn 합금)이 가장 적합합니다.
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8. 용해시에 흡수한 산소를 인(P)으로 탈산하여 산소를 0.01%이하로 한 것으로 고온에서 수소취성이 없고 산소를 흡수하지 않으며 용접성이 좋은 것은?

  1. 전기동
  2. 정련동
  3. 무산소동
  4. 탈산동
(정답률: 52%)
  • 인(P)을 사용하여 탈산함으로써 산소 함량을 0.01% 이하로 낮춘 동을 탈산동이라고 합니다. 이는 고온에서 수소취성이 없고 용접성이 우수한 특징을 가집니다.
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9. Fe-C 상태도에서 강과 주철을 분류하는 탄소량의 함유량은 약 몇 %정도인가?

  1. 0.0025
  2. 0.8
  3. 2.0
  4. 4.3
(정답률: 76%)
  • Fe-C 상태도에서 탄소 함유량 $2.0\%$를 기준으로 그보다 낮으면 강(Steel), 그보다 높으면 주철(Cast Iron)로 분류합니다.
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10. 다음 중 일반적으로 합금이 순금속보다 좋은 성질은?

  1. 전성
  2. 연성
  3. 전기 전도율
  4. 강도 및 경도
(정답률: 85%)
  • 일반적으로 순금속에 다른 원소를 첨가하여 합금을 만들면 격자 왜곡이 발생하여 전위의 이동이 방해받으므로, 순금속보다 강도 및 경도가 향상됩니다.

    오답 노트
    전성, 연성, 전기 전도율: 합금화 시 일반적으로 감소하는 성질입니다.
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11. 구조용 Ni-Cr 강의 뜨임 취성을 방지하는 원소는?

  1. Cu
  2. Mo
  3. Si
  4. V
(정답률: 88%)
  • 구조용 Ni-Cr 강의 뜨임 취성(Temper Brittleness)을 억제하기 위해 Mo(몰리브덴)을 첨가합니다. Mo은 결정립계에 불순물이 편석되는 것을 방지하여 취성을 개선하는 역할을 합니다.
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12. 다음 중 분말야금법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저융점 합금의 제조에 주로 사용한다.
  2. 공공(空孔)이 분산된 재료의 제조가 가능하다.
  3. 성분비의 정확성과 균일성을 유지할 수 있다.
  4. 2개 이상 금속 또는 비금속 혼합 제품을 제조할 수 있다.
(정답률: 67%)
  • 분말야금법은 금속 분말을 압축하고 소결하여 제품을 만드는 방법으로, 융점이 매우 높은 난융금속의 제조나 정밀한 성분 제어가 필요할 때 사용합니다. 따라서 저융점 합금 제조에 주로 사용한다는 설명은 틀린 것입니다.
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13. 인발가공(drawing)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 판재를 펀치와 다이(die)사이에 압축하여 성형하는 방법이다.
  2. 소재를 다이(die)의 구멍을 통하여 압출하여 성형하는 방법이다.
  3. 테이퍼를 가진 다이(die)를 통과시켜 재료를 잡아 당겨서 성형하는 방법이다.
  4. 회전하는 룰사이에 금속재료의 소재를 통과시켜 성형하는 방법이다.
(정답률: 84%)
  • 인발가공(drawing)은 재료를 테이퍼진 다이(die) 구멍을 통해 잡아당겨서 단면적을 줄이고 길이를 늘려 성형하는 가공법입니다.

    오답 노트
    판재 압축 성형은 프레스 가공, 다이 구멍으로 밀어내는 것은 압출 가공, 회전 롤 사이를 통과시키는 것은 압연 가공에 해당합니다.
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14. Ni46%-Fe의 합금으로 열팽창계수 및 내식성에 있어서 백금의 대용이 되며 전구봉입선 등에 사용되는 것은?

  1. 문쯔메탈(Muntz natal)
  2. 모넬메탈(Monel natal)
  3. 콘스탄탄(Constantan)
  4. 플래티나이트(Platinite)
(정답률: 82%)
  • 플래티나이트(Platinite)는 $Ni$ 46%와 $Fe$의 합금으로, 열팽창계수와 내식성이 우수하여 고가의 백금(Pt) 대용으로 전구 봉입선 등에 널리 사용됩니다.
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15. 해드필드(hadifield)강에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 마텐자이트계 강이다.
  2. 가공경화성이 없다.
  3. 팽창계수가 작아 열변형을 일으키지 않는다.
  4. 열처리 후 서냉하면 결정립계에 M3C가 석출하여 취약해진다.
(정답률: 55%)
  • 해드필드강은 고망간강의 일종으로, 열처리 후 천천히 냉각(서냉)하면 결정립계에 $M_{3}C$ (탄화물)가 석출되어 재료가 취약해지는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    오스테나이트계 강이며, 가공경화성이 매우 크고, 팽창계수가 커서 열변형이 발생하기 쉽습니다.
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16. 알루미늄 제품을 2%수산용액에서 직류, 교류 혹은 직류에 교류를 동시에 송전한 것을 통하여 표면에 단단하고 치밀한 산화막을 얻는 방식법은?

  1. 전류법
  2. 수산법
  3. 황산법
  4. 염산법
(정답률: 64%)
  • 알루미늄 제품을 수산(옥살산) 용액에서 전해 처리하여 표면에 단단하고 치밀한 산화막을 형성시키는 방식법을 수산법이라고 합니다.
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17. 전열(戰熱)합금의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 재질이나 치수의 균일성이 좋을 것
  2. 열팽창계수가 작고, 고온감도가 클 것
  3. 전기저항이 낮고, 저항의 온도계수가 클 것
  4. 고온의 대기 중에서 산화에 견디고 사용온도가 높을 것
(정답률: 86%)
  • 전열합금은 열을 내기 위한 재료이므로 전기저항이 높아야 효율적으로 열을 발생시킬 수 있으며, 온도 변화에 따른 저항 변화가 적어야 하므로 저항의 온도계수는 작아야 합니다.

    오답 노트
    재질 및 치수의 균일성, 작은 열팽창계수, 높은 고온감도, 내산화성 및 높은 사용온도는 전열합금이 갖추어야 할 필수적인 특징입니다.
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18. 0.2%C를 함유한 강은 상온에서 초석 페라이트를 약 몇 %함유하고 있는가? (단, 공석점의 탄소 고용량은 0.80%이다.)

  1. 45
  2. 55
  3. 65
  4. 75
(정답률: 52%)
  • 아공석강의 상온 조직에서 초석 페라이트의 분율은 지렛대 원리를 이용하여 계산할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{초석 페라이트} = \frac{0.8 - C}{0.8 - 0} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{초석 페라이트} = \frac{0.8 - 0.2}{0.8 - 0} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{초석 페라이트} = 75$
    따라서 초석 페라이트의 함유량은 $75\%$ 입니다.
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19. 다음 중 비정질합금의 제조법이 아닌 것은?

  1. 화학도금법
  2. 금속가스의 종착법
  3. 화염경화 가공법
  4. 금속액체의 액체급냉법
(정답률: 60%)
  • 비정질 합금은 원자 배열이 불규칙한 상태로 급냉하거나 화학적으로 합성하여 제조합니다. 화학도금법, 금속가스의 증착법, 금속액체의 급냉법은 비정질 구조를 만들 수 있는 방법이지만, 화염경화 가공법은 고온의 열을 가하는 공정으로 결정화를 촉진하므로 비정질 합금 제조법이 아닙니다.
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20. 다음 중 비중이 가장 큰 금속은?

  1. Ti
  2. Pt
  3. Cu
  4. Mg
(정답률: 66%)
  • 금속의 비중은 원자 번호가 크고 원자 반지름이 작을수록 일반적으로 커집니다. 제시된 금속 중 백금(Pt)은 밀도가 약 $21.45\text{g/cm}^3$로 가장 무거운 금속에 속합니다.
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2과목: 금속조직

21. 다음의 3원 공정형 상태도에서 Ⅱ영역의 자유도는? (단, Ⅰ영역은 융액, Ⅱ 영역은 고체+융액, Ⅲ 영역은 고체이다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 55%)
  • 깁스의 자유도 법칙 $F = C - P + 2$를 적용합니다. 3원계 상태도이므로 성분 수 $C = 3$이며, Ⅱ영역은 고체와 융액의 2상이 공존하므로 상 수 $P = 2$입니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 2$
    ② [숫자 대입] $F = 3 - 2 + 2$
    ③ [최종 결과] $F = 3$
    단, 압력이 일정($P = 1\text{atm}$)한 조건의 응축 상태도라면 $F = C - P + 1$이 되어 $F = 3 - 2 + 1 = 2$가 됩니다. 문제의 정답이 2이므로 압력 고정 조건이 적용된 상태입니다.
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22. 브라베이스(Bravais)의 공간격자 모형에서 입방정계의 격자 상수 a, b, c와 촉각 α, β, γ의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  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=γ=90°
(정답률: 76%)
  • 입방정계(Cubic system)는 모든 축의 길이가 같고 모든 축 사이의 각도가 직각인 가장 대칭적인 결정 구조입니다.
    따라서 격자 상수는 $a=b=c$이며, 축각은 $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$가 성립합니다.
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23. 한 개의 슬립면에서 1원자간 거리만큼 떨어진 평행한 바로 옆의 슬립면에 이동하므로서 생기는 계단을 무엇이라 하는가?

  1. 조그(Jog)
  2. 크리프(Creep)
  3. 전위(Dislocation)
  4. 버거스 벡터(Burgers vector)
(정답률: 67%)
  • 전위선이 슬립면과 교차하며 이동할 때, 평행한 인접 슬립면으로 이동하면서 전위선 상에 형성되는 계단 모양의 단차를 조그(Jog)라고 합니다.
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24. 체심입방격자(BCC)의 슬립면과 슬립방향은?

  1. {110}, ＜111＞
  2. {111}, ＜110＞
  3. {100}, ＜110＞
  4. {111}, ＜111＞
(정답률: 77%)
  • 체심입방격자(BCC) 구조에서 원자가 가장 조밀하게 배열된 면인 $\{110\}$ 면이 슬립면이 되며, 가장 조밀한 방향인 $\langle 111 \rangle$ 방향이 슬립방향이 됩니다.
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25. 치환형고용체를 만들 때에는 두 원자의 크기 차이는 어느정도이어야 하는가?

  1. 15% 이내
  2. 30% 이내
  3. 45% 이내
  4. 50% 이내
(정답률: 78%)
  • Hume-Rothery 규칙에 따르면, 두 원소가 치환형 고용체를 형성하기 위해서는 원자 반지름의 차이가 $15\%$이내여야 격자 왜곡이 적어 고용도가 높아집니다.
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26. 금속에 있어서 확산을 나타내는 Fick의 제1법칙의 식으로 옳은 것은? (단, J는 농도구배, D는 확산계수, c는 농도, x는 위치(거리)이고, 농도의 시간적 변화는 고려하지 않는다.)

(정답률: 77%)
  • Fick의 제1법칙은 정상 상태(Steady-state)에서 확산 유속이 농도 구배에 비례한다는 법칙입니다. 확산은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 일어나므로 수식에 마이너스($-$) 부호가 붙습니다.
    $$J = -D \frac{dc}{dx}$$
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27. 다음 3성분계 상태도에서 X점이 표시하는 합금의 A성분을 나타내는 것은?

(정답률: 62%)
  • 3성분계 상태도에서 특정 성분의 함량은 해당 성분의 정점과 마주 보는 변(밑변)에 평행한 선을 그어 읽습니다. X점에서 A성분 함량을 알기 위해 밑변 BC에 평행하게 선을 그으면, A성분의 함량은 $\overline{X_1}$으로 표시되는 지점에서 결정됩니다. 따라서 정답은 입니다.
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28. α=Fe 의 자기변태점이며, 가열 및 냉각시 768℃에서 일어나는 변태는?

  1. A0변태
  2. A1변태
  3. A2변태
  4. A3변태
(정답률: 67%)
  • 순철의 변태점에서 $768^{\circ}C$는 $\alpha$철(페라이트)이 $\gamma$철(오스테나이트)로 변하거나 그 반대로 변하는 지점이 아니라, 자기적 성질이 변하는 큐리점인 $A_2$ 변태점에 해당합니다.
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29. 결합력에 의한 결정을 분류하고자 할 때 다음 중 원자의 결합양식이 아닌 것은?

  1. 이온결합
  2. 톰슨결합
  3. 공유결합
  4. 반델발스결합
(정답률: 81%)
  • 원자 간의 결합 양식에는 이온결합, 공유결합, 금속결합, 반데르발스 결합 등이 있습니다. 톰슨결합은 실제 존재하는 원자 결합 양식이 아닙니다.
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30. 소성변형된 금속의 회복(recovery)에서 축적에너지에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 결정입도가 감소함에 따라 축적에너지의 양은 감소한다.
  2. 불순물 원자를 첨가할수록 축적에너지의 양은 감소한다.
  3. 가공도가 크고, 변형이 복잡할수록 축적에너지는 증가한다.
  4. 낮은 가공온도에서의 변형은 축적에너지의 양을 감소시킨다.
(정답률: 64%)
  • 금속의 소성변형 시 전위의 밀도가 증가하며 에너지가 축적됩니다. 가공도가 클수록, 그리고 변형 경로가 복잡할수록 더 많은 전위가 생성되고 엉키기 때문에 축적에너지는 증가하게 됩니다.
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31. 철에서 C, N, H, B의 원자가 이동하는 확산기구는?

  1. 격자간 원자 기구
  2. 공격지점 기구
  3. 직접교환 기구
  4. 링 기구
(정답률: 81%)
  • C, N, H, B와 같이 원자 반지름이 매우 작은 원소들은 격자점 사이의 빈 공간을 통해 빠르게 이동하는 격자간 원자 기구(Interstitial mechanism)를 통해 확산됩니다.
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32. 다음 중 재결정(Recrystallization)이 일어났을 때의 변화로 옳은 것은?

  1. 인장강도가 급격히 증가한다.
  2. 탄성강도가 급격히 증가한다.
  3. 연신율이 급격히 감소한다.
  4. 전기저항이 급격히 감소한다.
(정답률: 42%)
  • 재결정이 일어나면 냉간가공으로 인해 증가했던 전위 밀도가 급격히 감소하고 내부 응력이 제거됩니다. 이로 인해 전자 산란이 줄어들어 전기저항이 급격히 감소하며, 강도는 낮아지고 연신율은 증가합니다.
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33. 다음 중 규칙격자에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 규칙ㆍ불규칙 변태를 한다.
  2. 일반 고용체보다 전기저항이 크다.
  3. 동족원소끼리도 결합하여 형성된다.
  4. 성분금속과 동일하며, 소성 변형이 가능하다.
(정답률: 47%)
  • 규칙격자는 원자들이 정해진 위치에 규칙적으로 배열되어 있어 격자 왜곡이 적으므로, 원자 배열이 무작위인 일반 고용체보다 전기저항이 작습니다.

    오답 노트
    성분금속과 동일하며 소성 변형 가능: 규칙격자 구조에서도 소성 변형은 가능합니다.
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34. 다음 중 냉간가공과 열간가공을 구분하는 온도는?

  1. 재결정 온도
  2. 마무리 온도
  3. 베이나이트 변태 온도
  4. 오스테나이트 변태 온도
(정답률: 81%)
  • 금속 가공에서 재결정 온도는 가공 중 발생한 변형 에너지가 제거되며 새로운 결정립이 생성되는 기준 온도입니다. 이 온도보다 낮은 온도에서 가공하면 냉간가공, 높은 온도에서 가공하면 열간가공으로 구분합니다.
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35. 다음 결정면의 면지수(밀러지수)는?

  3. (0 2 1)
  4. (0 1 2)
(정답률: 49%)
  • 밀러 지수는 결정면이 각 축과 만나는 절편의 역수를 정수로 나타낸 것입니다.
    1. 절편 구하기: $x$축은 $-1$, $y$축은 $1/2$, $z$축은 $1$에서 만납니다.
    2. 역수 취하기: $x$축은 $-1$, $y$축은 $2$, $z$축은 $1$이 됩니다.
    3. 지수 표기: 음수는 숫자 위에 바(bar)를 표시하여 로 나타냅니다.
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36. 다음 미끄럼(slip)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 슬립계가 많은 금속일수록 소성변형하기 쉽다.
  2. 면심입방계와 체심입방계에서는 변형대를 관찰할 수 없다.
  3. 6방정 금속에서 볼 수 있는 특정적인 변형에는 킹크밴드(kinkband)가 있다.
  4. 단결정의 방향에 따라 슬립면은 달라도 슬립방향이 공통인 경우를 크로스 슬립(cross slip)이라 한다.
(정답률: 57%)
  • 변형대(Deformation band)는 금속의 결정 구조와 슬립계의 특성에 따라 나타나며, 면심입방계(FCC)와 체심입방계(BCC)에서도 특정 조건 하에 변형대를 관찰할 수 있습니다.
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37. 강의 마텐자이트 변태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 마텐자이트 결정 내에는 격자 결함이 존재한다.
  2. 원자확산에 의해 오스테나이트에서 동소변태하여 생긴 단일상이다.
  3. 마텐자이트 변태를 하고 나면 표면기복이 생긴다.
  4. 오스테나이트와 마텐자이트사이에는 일정한 방위관계가 성립한다.
(정답률: 61%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 확산이 일어날 시간적 여유가 없는 상태에서 매우 빠르게 일어나는 무확산 변태(Diffusionless transformation)입니다. 따라서 원자확산에 의해 동소변태한다는 설명은 틀린 것입니다.
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38. 면심입방격자(FCC)의 귀속원자 수는 몇 개인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 81%)
  • 면심입방격자(FCC)의 귀속 원자 수는 각 꼭짓점과 면의 중심에 위치한 원자의 기여도를 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{귀속 원자 수} = (\text{꼭짓점 원자 수} \times \text{기여도}) + (\text{면 중심 원자 수} \times \text{기여도})$
    ② [숫자 대입] $\text{귀속 원자 수} = (8 \times \frac{1}{8}) + (6 \times \frac{1}{2})$
    ③ [최종 결과] $\text{귀속 원자 수} = 4$
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39. 물질 중에서 원자가 열적으로 활성화되어 이동하게 되는 현상을 확산이하 하며, 이 때 관여하는 원자의 종류에 따라 확산을 분류하고 있다. 단일금속 내에서 동일 원자사이에 일어나는 확산의 명칭은?

  1. 반응확산
  2. 입계확산
  3. 상호확산
  4. 자기확산
(정답률: 78%)
  • 확산은 원자의 종류에 따라 구분됩니다. 단일 금속 내에서 동일한 종류의 원자들끼리 서로 위치를 바꾸며 이동하는 현상을 자기확산이라고 합니다.

    오답 노트
    상호확산: 서로 다른 두 종류 이상의 원자가 섞이며 이동하는 현상
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40. 심하게 냉간 가공된 금속결정 전위밀도는 약 얼마인가?

  1. 108~108/cm2
  2. 108~109/cm2
  3. 1011~1012/cm2
  4. 1014~1015/cm2
(정답률: 73%)
  • 금속 재료에 심한 냉간 가공을 가하면 전위(Dislocation)가 급격히 증식하며, 이때의 전위밀도는 일반적으로 $10^{11} \sim 10^{12}/\text{cm}^2$ 수준에 도달합니다.
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3과목: 금속열처리

41. 0.45% 탄소를 함유한 대형제품의 강을 노말라이징(Norma-izing) 처리하였을 때의 표준상태의 조직은?

  1. 펄라이트와 시멘타이트
  2. 페라이트와 펄라이트
  3. 레데뷰라이트와 시멘타이트
  4. 오스테나이트와 위드만스테텐
(정답률: 68%)
  • 0.45% 탄소강은 아공석강에 해당하며, 노말라이징 처리를 통해 공기 중에서 냉각시키면 표준 상태의 조직으로 페라이트와 펄라이트가 형성됩니다.
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42. 로의 온도 제어 장치에서 온-오프의 시간비를 편차에 비례하도록 하여 온도를 제어하는 온도제어 장치는?

  1. 온-오프식 온도제어 장치
  2. 비례 제어식 온도제어 장치
  3. 정치 제어식 온도제어 장치
  4. 프로그램 제어식 온도제어 장치
(정답률: 61%)
  • 설정 온도와 현재 온도의 편차에 비례하여 온-오프 시간비를 조절함으로써 정밀하게 온도를 제어하는 방식은 비례 제어식 온도제어 장치입니다.
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43. 다음 중 탈탄의 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 강의 표면에 도금을 한다.
  2. 중성분말제 속에서 가열한다.
  3. 분위기 가스에서 가열한다.
  4. 고온에서 장시간 가열한다.
(정답률: 82%)
  • 탈탄은 고온에서 강 표면의 탄소가 외부로 빠져나가는 현상입니다. 따라서 고온에서 장시간 가열하면 탈탄이 더욱 촉진되므로 방지대책이 아닌 가속 요인이 됩니다.
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44. 주조용 Al합금(α-실루민)의 질별 기호 중 T6로 표현되는 열처리 방법은?

  1. 가공경화 후 도장 처리한 것
  2. 용체화처리 후 자연 시효 경화 처리한 것
  3. 용체화처리 후 인공 시효 경화 처리한 것
  4. 고온 가공에서 냉각 후 인공 시효 경화 처리한 것
(정답률: 70%)
  • 알루미늄 합금의 열처리 질별 기호에서 T6는 용체화처리(Solution Treatment) 후 인공 시효(Artificial Aging)를 통해 강도를 높인 상태를 의미합니다.
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45. 다음 중 일반적인 염욕의 구비조건에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 정성이 커야 한다.
  2. 염욕의 순도가 낮아야 한다.
  3. 증발, 휘발성이 적어야 한다.
  4. 흡수성, 조해성(潮解性)이 있어야 한다.
(정답률: 68%)
  • 염욕은 고온에서 사용되므로 재료의 손실을 막고 작업 환경을 유지하기 위해 증발, 휘발성이 적어야 합니다.

    오답 노트
    정성: 작아야 함
    순도: 높아야 함
    흡수성, 조해성: 없어야 함
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46. 오스테나이트화 한 후 250~450℃의 적당한 온도로 용융 염욕 등에 퀜칭하고 염욕 중에서 2~3시간 유지한 다음 공랭하여 베이나이트 조직을 얻는 열처리 방법은?

  1. 마퀜칭
  2. 마템퍼링
  3. 오스포밍
  4. 오스템퍼링
(정답률: 61%)
  • 오스테나이트화 후 $250 \sim 450^{\circ}\text{C}$의 염욕에서 등온 유지하여 베이나이트 조직을 얻는 열처리 방법은 오스템퍼링입니다.

    오답 노트
    마퀜칭: 마르텐사이트 변태 시작 온도 직상에서 유지 후 공랭
    마템퍼링: 마르텐사이트 변태 종료 온도 직상에서 유지 후 공랭
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47. 담금질용 냉각 장치에서 교반 장치가 부착되어 있는 주된 이유로 옳은 것은?

  1. 제품의 냉각 속도를 빨리하기 위해
  2. 제품의 변형을 방지하기 위해
  3. 제품의 표면 탈탄을 방지하기 위해
  4. 제품의 열처리 응력을 줄이기 위해
(정답률: 68%)
  • 냉각 장치 내의 교반 장치는 냉각 매체를 강제로 순환시켜 제품 표면의 경계층을 파괴함으로써 열전달 효율을 높이고, 결과적으로 제품의 냉각 속도를 빨리하기 위해 사용합니다.
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48. 중탄소강을 오스테나이트 상태로 만든 후 가열온도 400~520℃의 용융 염욕 또는 Pb용 중에 침적한 후 공랭시켜 소르바이트 조직으로 되 ㄴ피아노선 등의 신선(wire draw-ing) 작업의 전처리 등에 이용되는 열처리는?

  1. 패턴팅(partenting)
  2. 퀜칭(quenching)
  3. 수인법(water toughening)
  4. 어닐링(annealing)
(정답률: 65%)
  • 중탄소강을 오스테나이트 상태에서 $400 \sim 520^{\circ}\text{C}$의 용융 염욕 등에 침적시켜 소르바이트 조직을 얻는 열처리는 패턴팅(patenting)입니다. 이는 주로 피아노선과 같은 신선 작업의 전처리에 사용됩니다.
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49. 다음 중 심냉처리에 따른 균열의 원인으로 틀린 것은?

  1. 담금질 온도가 너무 높았을 때
  2. 강재의 다듬질 정도가 미려한 상태일 때
  3. 담금질을 행한 강재에 탈탄층이 존재할 때
  4. 심냉처리 온도가 불균일하거나 정확하지 않았을 때
(정답률: 68%)
  • 심냉처리 시 균열은 급격한 온도 변화나 조직적 불균일함으로 인해 발생합니다. 강재의 다듬질 정도가 미려한 상태(표면이 매끄러운 상태)는 오히려 응력 집중을 줄여 균열 발생 가능성을 낮추는 요인이 됩니다.

    오답 노트
    담금질 온도 과다, 탈탄층 존재, 불균일한 심냉처리 온도: 모두 내부 응력을 유발하여 균열의 원인이 됨
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50. 강에서 발생하는 고온취성의 원이 되는 원소는?

  1. Mn
  2. Si
  3. P
  4. S
(정답률: 75%)
  • 강 속에 포함된 황(S) 성분이 철과 결합하여 $\text{FeS}$를 형성하면, 이 화합물이 결정 입계에 응집되어 고온에서 결정 입계의 결합력을 약화시켜 깨지기 쉬운 고온취성을 유발합니다.
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51. 침탄 온도 927℃ 로 저탄소강에 4시간 침탄할 때 생성되는 침탄층의 깊이(mm)는? (간. 927℃일 때 확산 정수 값은 0.635이며, Harris의 방정식을 이용한다.

  1. 1.27
  2. 3.27
  3. 5.27
  4. 7.27
(정답률: 33%)
  • Harris의 방정식을 이용하여 침탄 깊이를 계산합니다. 침탄 깊이는 확산 정수와 시간의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $d = K \sqrt{t}$
    ② [숫자 대입] $d = 0.635 \times \sqrt{4}$
    ③ [최종 결과] $d = 1.27$
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52. 다음 중 열기전력을 이용하여 측정하는 온도계는?

  1. 복사온도계
  2. 광전 온도계
  3. 열전쌍 온도계
  4. 전기 저항 온도계
(정답률: 74%)
  • 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하여 양단에 온도차를 주었을 때 기전력이 발생하는 제베크 효과(Seebeck effect)를 이용한 온도계입니다.

    오답 노트
    복사온도계: 물체에서 방출되는 적외선 에너지 측정
    전기 저항 온도계: 온도에 따른 금속의 전기 저항 변화 측정
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53. 알루미늄 합금의 강도를 증가시키기 위한 열처리 3단계 과정의 순서로 옳은 것은?

  1. 용체화처리 - 급랭 처리 - 시효 처리
  2. 급랭 처리 - 용체화처리 - 안정화 처리
  3. 서냉 처리 - 용체화처리 - 시효 처리
  4. 안정화 처리 - 시효 처리 - 서냉 처리
(정답률: 73%)
  • 알루미늄 합금의 석출 경화(강도 증가)를 위해서는 고온에서 균일하게 고용시킨 후, 급랭하여 과포화 고용체를 만들고, 다시 적절한 온도에서 석출물을 형성시키는 과정이 필요합니다.
    따라서 순서는 용체화처리 $\rightarrow$ 급랭 처리 $\rightarrow$ 시효 처리 순이 됩니다.
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54. 일반적인 열처리의 목적을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 경도 또는 인장력을 증가시키기 위한 것이다.
  2. 냉간가공에 의해서 생긴 응력을 제거하는 것이다.
  3. 조직을 최대한 조대화시키고, 방향성을 크게 갖게 하기 위한 것이다.
  4. 조직을 연한 것으로 변화시키거나 또는 기계 가공을 좋게 하기 위한 것이다.
(정답률: 74%)
  • 열처리는 일반적으로 조직을 미세화하고 균질화하여 기계적 성질을 개선하는 것이 목적이며, 조직을 조대화하거나 방향성을 크게 만드는 것은 오히려 성질을 악화시키므로 틀린 설명입니다.
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55. 냉각제의 냉각속도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 점도가 높을수록 냉각속도가 빠르다.
  2. 열전도도가 클수록 냉각속도가 빠르다.
  3. 휘발성이 높을수록 냉각속도가 빠르다.
  4. 기화열이 낮고 끓는점이 낮을수록 냉각속도가 빠르다.
(정답률: 77%)
  • 냉각제의 열전도도가 클수록 피냉각물로부터 열을 더 빠르게 빼앗아 갈 수 있으므로 냉각속도가 빨라집니다.

    오답 노트
    점도: 높을수록 유동성이 떨어져 냉각속도가 느려집니다.
    휘발성/기화열: 기화열이 높고 끓는점이 높아야 냉각 효율이 좋아집니다.
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56. 기계구조용 탄소강 중 SM45C의 퀜칭에 오스테나이징 온도로 옳은 것은?

  1. 550~650℃
  2. 700~800℃
  3. 620~890℃
  4. 950~1050℃
(정답률: 43%)
  • SM45C와 같은 기계구조용 탄소강의 퀜칭을 위한 오스테나이징 온도는 일반적으로 $620 \sim 890^{\circ}C$ 범위에서 결정됩니다.
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57. 구조용 합금강(SNC236)에서 고온 템퍼링한 후 급냉하는 방법을 채택하는 가장 큰 이유로 옳은 것은?

  1. 부식 방지를 하기 위해서
  2. 경도를 향상시키기 위해서
  3. 고온 뜨임취성을 방지하기 위해서
  4. 합금탄화물 석출효과를 높이기 위해서
(정답률: 54%)
  • 합금강의 고온 템퍼링 후 급냉은 특정 온도 범위에서 인성이 저하되는 고온 뜨임취성 현상을 방지하여 기계적 성질을 확보하기 위해 수행합니다.
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58. 다음 중 흑연의 형상이 없는 주철은?

  1. 회주철
  2. 백주철
  3. 가단주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 65%)
  • 백주철은 탄소가 시멘타이트 형태로 존재하여 흑연이 생성되지 않는 주철입니다.

    오답 노트
    회주철, 가단주철, 구상흑연주철: 모두 흑연이 포함된 주철입니다.
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59. 강올 오스테나이트 상태로부터 A1 변태점 이하의 일정 온도 중에서 담금질한 그대로 염욕 중에 유지했을 때 나타나는 변태는?

  1. 자기변태
  2. 항온변태
  3. 지체변태
  4. 고온변태
(정답률: 62%)
  • 오스테나이트 상태의 강을 $A_{1}$ 변태점 이하의 일정 온도에서 유지하여 발생하는 변태를 항온변태라고 합니다.
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60. 가열된 기판 위에 입히고자 하는 피막의 성분을 포함한 원료의 혼합 가스를 접촉시켜 기상반응에 의하여 표면에 금속, 탄화물, 질화물, 붕화물, 산화물 등 다양한 피막생성시키는 방법을 무엇이라 하는가?

  1. 화학 증착법
  2. 물리 증착법
  3. 염욕 코팅법
  4. 전해 및 방전처리법
(정답률: 75%)
  • 가열된 기판 위에서 원료 혼합 가스의 기상 화학 반응을 통해 금속, 탄화물, 질화물 등의 피막을 형성하는 방식은 화학 증착법(CVD)입니다.

    오답 노트
    물리 증착법: 화학 반응 없이 물리적 증발이나 스퍼터링으로 증착
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4과목: 재료시험

61. 상대적으로 경한 입자나 미세돌기와의 접촉에 의해 표면으로부터 마모입자가 이탈되는 현상으로 마모면에 긁힘자국이나 끝이 파인 홈들이 나타나게 되는 마모는?

  1. 응착마모(adhesive wear)
  2. 피로마모(fatigue wear)
  3. 연삭마모(abrasive wear)
  4. 부식마모(corrosion wear)
(정답률: 75%)
  • 경한 입자나 돌기가 표면을 긁어 마모 입자가 이탈되고 긁힘 자국이나 홈이 발생하는 현상은 연삭마모(abrasive wear)의 전형적인 특징입니다.

    오답 노트
    응착마모: 접촉면의 국부적 용착과 파단으로 발생
    피로마모: 반복적인 응력으로 인해 균열 및 박리 발생
    부식마모: 화학적 부식과 기계적 마모가 동시에 발생
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62. 금속조직에서 상(Phase)의 양을 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 점 측정법
  2. 직선 측정법
  3. 면적 측정법
  4. 체적 측정법
(정답률: 82%)
  • 금속 조직 내 상의 분율을 측정하는 정량 분석법으로는 점 측정법, 직선 측정법, 면적 측정법이 사용됩니다. 체적 측정법은 일반적인 금속 조직 상 측정 방법으로 사용되지 않습니다.
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63. 자동화재탐지설비에 해당되지 않는 것은?

  1. 수신기
  2. 발신기
  3. 감지기
  4. 분사헤드
(정답률: 83%)
  • 자동화재탐지설비는 화재를 감지하여 알리는 시스템으로 감지기, 수신기, 발신기가 핵심 구성 요소입니다.

    오답 노트
    분사헤드: 소화약제를 방출하는 소화설비의 구성 요소입니다.
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64. 광학 현미경을 통하여 금속조직을 관찰하려고 할 때 시편의 준비 순서로 옳은 것은?

  1. 시험편 채취→마운팅→연마→폴리싱→부식
  2. 마운팅→시험편 채취→연마→풀리싱→부식
  3. 시험편 채취→마운팅→폴리싱→부식→연마
  4. 시험편 채취→마운팅→부식→연마→폴리싱
(정답률: 80%)
  • 금속조직 관찰을 위한 시편 준비는 적절한 크기로 시험편을 채취한 후, 고정하기 위한 마운팅, 거친 표면을 잡는 연마, 거울면처럼 만드는 폴리싱, 조직을 드러내기 위한 부식 순서로 진행합니다.
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65. 초음파탐상시험에서 표면으로부터 1 파장 깊이 정도의 매우 얇은 층에 에너지의 대부분이 집중해 있고, 표면 부근의 입자는 종진동과 횡진동의 혼합된 거동을 나타내는 초음파는?

  1. 종파
  2. 횡파
  3. 표면파
  4. 판파
(정답률: 74%)
  • 표면파는 에너지가 표면으로부터 1 파장 깊이의 얇은 층에 집중되며, 입자가 타원 궤도를 그리며 종진동과 횡진동이 혼합된 거동을 보이는 것이 특징입니다.
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66. 방사선이 물질을 투과할 때 물질의 원자핵 주위의 궤도 전자와 부딪쳐 상호작용으로 생기는 것이 아닌 것은?

  1. 톰슨효과
  2. 제백효과
  3. 콤프턴 산란
  4. 정자쌍 생성
(정답률: 60%)
  • 방사선과 궤도 전자의 상호작용으로는 톰슨효과, 콤프턴 산란, 전자쌍 생성이 있습니다.

    오답 노트
    제백효과: 온도 차이에 의해 전압이 발생하는 열전 현상입니다.
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67. 금속재료의 인장시험에서 연신율 측정의 기준이 되는 것은?

  1. 울림 간격
  2. 단면적의 지름
  3. 표점거리
  4. 어깨부분의 반지름
(정답률: 75%)
  • 금속재료의 인장시험에서 연신율은 시험 전후의 길이 변화량을 측정하여 계산하며, 이때 길이 측정의 기준이 되는 구간을 표점거리라고 합니다.
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68. 이리듐-192의 선원의 크기가 6.35mm, 기하학적 불선면도는 0.508mm, 시험편에서 필름까지의 거리는 50.8mm 일 때 선원에서 시편과의 거리는 몇 mm인가?

  1. 685
  2. 762
  3. 889
  4. 995
(정답률: 37%)
  • 기하학적 불선면도 공식을 이용하여 선원에서 시편까지의 거리를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$U_g = \frac{f \times d}{s}$$
    불선면도 = (선원크기 $\times$ 시편-필름 거리) / 선원-시편 거리
    ② [숫자 대입]
    $$0.508 = \frac{6.35 \times 50.8}{s}$$
    ③ [최종 결과]
    $$s = 635$$
    단, 정답 보기 685와 계산값에 차이가 있으나 공식 대입 결과 $s = 635$이며, 제시된 정답 685를 따릅니다.
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69. 자분탐상시험에서 철강으로 만든 가늘고 긴 파이프 품(관제)을 검사하고자 할 때 다음 중 적합한 자화방법은?

  1. 축동전법
  2. 전류관통법
  3. 요크법
  4. 프로드법
(정답률: 61%)
  • 가늘고 긴 파이프와 같은 관제 부품의 내부 및 외부 결함을 검사하기 위해서는 전류를 관통시켜 자장을 형성하는 전류관통법이 가장 적합합니다.
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70. 탄소강의 조직을 관찰하기 위하여 사용되는 부식제는?

  1. 염화제2철 용액
  2. 질산초산 용액
  3. 수산화나트륨 용액
  4. 피크린산 알콜 용액
(정답률: 59%)
  • 탄소강의 조직 관찰을 위해 사용되는 대표적인 부식제는 피크린산 알콜 용액입니다.

    오답 노트
    염화제2철 용액: 스테인리스강 부식제
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71. 어떤 재료의 피로시험결과 나타낸 S-N 곡선이다. 세로축( ① )과 가로축( ② )에 들어갈 구성요소로 옳은 것은?

  1. ① 응력, ② 압축률
  2. ① 응력, ② 반복횟수
  3. ① 경도, ② 시간
  4. ① 충격치, ② 온도
(정답률: 82%)
  • S-N 곡선은 재료의 피로 한도를 측정하기 위한 그래프로, 세로축(S)은 응력(Stress)을, 가로축(N)은 파단될 때까지의 반복 횟수(Number of cycles)를 나타냅니다.
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72. 설퍼 프린트에 의한 황(S)의 분포상태를 분류한 것 중 해당되지 않는 편석은?

  1. 정편석
  2. 점상편석
  3. 형상편석
  4. 선상편석
(정답률: 77%)
  • 설퍼 프린트(Sulfur Print)법을 통해 확인하는 황(S)의 편석 형태에는 정편석, 점상편석, 선상편석 등이 있으며, 형상편석은 이에 해당하지 않습니다.
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73. 와류탐상검사의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 도체에만 적용이 가능하다.
  2. 시험체에 비접촉으로 탐상이 가능하다.
  3. 고온 부위에 시험체에는 탐상이 불가능하고, 후처리가 필요하다.
  4. 시험체의 표층부에 있는 결함 검출을 대상으로 한다.
(정답률: 50%)
  • 와류탐상검사는 전자기 유도를 이용하므로 고온 부위에서도 탐상이 가능하며, 비파괴 검사 특성상 별도의 후처리가 필요하지 않습니다.

    오답 노트
    도체 적용: 전기 전도성이 있는 도체에만 적용 가능합니다.
    비접촉: 프로브와 시험체 사이의 간극이 있어도 탐상이 가능합니다.
    표층 결함: 표면 및 표면 근처의 얇은 층 결함 검출에 특화되어 있습니다.
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74. 산업재해의 원인 중 직접원인에 해당하는 것은?

  1. 기술적 원인
  2. 불안전한 상태
  3. 인간적 원인
  4. 관리적 원인
(정답률: 68%)
  • 산업재해의 직접원인은 크게 불안전한 상태(물적 원인)와 불안전한 행동(인적 원인)으로 구분됩니다.

    오답 노트
    기술적, 인간적, 관리적 원인: 직접원인을 유발하는 간접원인에 해당합니다.
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75. 현미경 조직검사 중 부식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정면보다 결정입계의 부식속도가 더 느리다.
  2. 저배율에서는 과부식이, 고배율에서는 약부식이 관찰에 용이하다.
  3. 부식 시간은 부식액의 농도, 온도, 종류에 따라 각각 다르게 적용한다.
  4. 부식은 유동한 표면층을 제거하여 하부 금속의 조직성분을 노출시키는 것이다.
(정답률: 55%)
  • 금속 조직 검사 시 부식액은 결정면보다 에너지가 높은 결정입계에서 더 빠르게 반응하여 부식되므로, 결정입계의 부식 속도가 더 빠릅니다.

    오답 노트
    저배율/고배율: 관찰 배율에 따라 적절한 부식 정도를 조절하는 것이 맞습니다.
    부식 조건: 농도, 온도, 종류에 따라 시간이 달라집니다.
    부식 목적: 표면층 제거를 통해 내부 조직을 노출시키는 과정입니다.
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76. 재료의 연성을 파악하기 위하여 구리 및 알루미늄판재를 가압 성형하여 변형 능력을 시험하는 시험법은?

  1. 샤르피 시험
  2. 에릭션 시험
  3. 암슬러 시험
  4. 크리프 시험
(정답률: 85%)
  • 에릭션 시험은 구리나 알루미늄과 같은 판재를 가압 성형하여 재료의 연성과 변형 능력을 평가하는 시험법입니다.

    오답 노트
    샤르피 시험: 충격 인성 측정
    암슬러 시험: 마모 저항 측정
    크리프 시험: 고온 하중 하에서의 시간 의존적 변형 측정
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77. 스크래치(seratch)를 이용한 경도시험법은?

  1. 브리넬경도시험
  2. 로크웰경도시험
  3. 마르텐스경도시험
  4. 마이어경도시험
(정답률: 60%)
  • 마르텐스 경도시험은 다이아몬드 침으로 시편 표면에 스크래치(긁힘)를 내어 그 흔적의 너비나 깊이를 측정하는 방식의 경도시험법입니다.
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78. 로크웰경도시험에서 사용하는 시험하중이 아닌 것은?

  1. 600kgf
  2. 1000kgf
  3. 150kgf
  4. 200kgf
(정답률: 50%)
  • 로크웰 경도시험에서 표준적으로 사용하는 시험하중은 60, 150, 600, 1000 kgf 등이 있으며, 200 kgf는 표준 시험하중에 해당하지 않습니다.
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79. 다음 중 강성계수(G)와 틀림 강도를 측정할 수 있는 시험법은?

  1. Cupping test
  2. Fatigue test
  3. Creep test
  4. Torsio test
(정답률: 48%)
  • Torsio test(비틀림 시험)는 재료에 비틀림 하중을 가하여 강성계수(G)와 틀림 강도를 측정하는 시험법입니다.
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80. 다음 중 불꽃시험에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불꽃 유선의 길이는 약 0.5m 정도가 적당하다.
  2. 불꽃의 모양은 뿌리, 중앙, 끝으로 되어 있다.
  3. 탄소파열을 조자하는 원소는 W, Ni 등이 있다.
  4. 불꽃 유선의 길이, 유선의 색, 불꽃의 수를 보고 강종을 판별한다.
(정답률: 71%)
  • 불꽃시험에서 탄소파열을 조절하는 원소는 Mn, Cr, Ni, Mo 등이 있으며, W는 이에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    불꽃 유선의 길이는 약 0.5m가 적당하며, 불꽃의 모양(뿌리, 중앙, 끝)과 유선의 길이, 색, 수를 통해 강종을 판별하는 것은 옳은 설명입니다.
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