금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2011-10-02)

금속재료산업기사 2011-10-02 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2011-10-02 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. FRM용 강화섬유 중 인장강도가 가장 큰 것은?

  1. 알루미나
  2. C(PAN)
  3. C(피치)
  4. 보른
(정답률: 69%)
  • FRM용 강화섬유 중에서 보른(Boron) 섬유가 알루미나나 탄소 섬유(PAN, 피치계)보다 인장강도가 가장 큽니다.
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2. 주철의 마우러 조직도에서 가장 큰 영향을 미치는 원소는?

  1. W, Mo
  2. C, Cr
  3. CO, Si
  4. C, Si
(정답률: 77%)
  • 주철의 조직을 결정하는 마우러(Maurer) 조직도에서 가장 지배적인 영향을 미치는 두 가지 핵심 원소는 탄소(C)와 규소(Si)입니다.
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3. 두 금속의 비중 차이가 가장 큰 것은?

  1. Ni - W
  2. Ti - Fe
  3. Li - Ir
  4. Al - Mg
(정답률: 81%)
  • 비중은 물질의 밀도를 나타내며, 제시된 금속 중 가장 가벼운 원소인 리튬(Li)과 가장 무거운 원소 중 하나인 이리듐(Ir)의 조합이 밀도 차이가 가장 큽니다.
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4. 초소성 재료를 얻기 위한 조직의 조건을 설명한 것중 옳은 것은?

  1. 모상임계는 저경각인 편이 좋다.
  2. 결정립의 모양은 비등방성 이어야 한다.
  3. 모상입계가 인장분리하기 쉬어야 한다.
  4. 결정립의 크기는 수 μm 이하이어야 한다.
(정답률: 72%)
  • 초소성(Superplasticity)은 재료가 파괴 없이 매우 큰 변형을 일으키는 현상으로, 결정립계 슬라이딩이 원활하게 일어나기 위해서는 결정립의 크기가 매우 미세해야 합니다.
    따라서 결정립의 크기는 수 $\mu m$이하이어야 한다는 조건이 옳습니다.

    오답 노트
    모상임계: 고경각 입계가 유리함
    결정립 모양: 등축정(Isotropic)이어야 함
    인장분리: 분리되지 않고 안정적이어야 함
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5. 실루민에서 조대한 규소 결정을 미세화시키기 위해 금속 나트륨, 알칼리염류 등을 첨가시켜 처리하는 방법은?

  1. 안정화 처리
  2. 용체화 처리
  3. 개량 처리
  4. 인공시효 처리
(정답률: 65%)
  • 실루민(Al-Si 합금)에서 조대한 규소 결정을 미세하게 만들어 기계적 성질을 향상시키기 위해 나트륨이나 알칼리염 등을 첨가하는 공정을 개량 처리라고 합니다.
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6. 활자금속(Type metal)의 주요 성분은 Pb-Sb-Sn이다. 주요 성분 중 Sn의 주된 역할은?

  1. 융점이 높아진다.
  2. 유동성이 나빠진다.
  3. 인성이 낮아진다.
  4. 주조조직이 미세화 된다.
(정답률: 76%)
  • 활자금속(Pb-Sb-Sn 합금)에서 주석(Sn)은 융점을 낮추고 유동성을 좋게 하며, 특히 주조 조직을 미세화하여 정밀한 주조가 가능하게 하는 역할을 합니다.
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7. 다이캐스팅용으로 쓰이는 아연합금의 원소에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Al은 유동성을 개선한다.
  2. Cu는 임간부식을 억제한다.
  3. Li은 길이변화에 큰 영향을 준다.
  4. Mg을 많이 첨가하면 복잡한 형상주조에 좋다.
(정답률: 77%)
  • 아연합금에 Mg을 첨가하면 충격치와 내구력은 향상되지만, 주조성은 오히려 떨어지기 때문에 복잡한 형상을 주조하는 데는 불리합니다.
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8. 금속에서 결정의 최소단위를 무엇이라 하는가?

  1. 연신율
  2. 단결정
  3. 단위격자
  4. 결정입계
(정답률: 72%)
  • 금속 결정 구조에서 반복되는 가장 작은 기본 단위의 기하학적 형태를 단위격자라고 합니다.
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9. 실리콘(Si), 게르마늄(Ge)과 같은 반도체 대료의 원자 결합은?

  1. 이온결합
  2. 공유결합
  3. 금속결합
  4. 원자결합
(정답률: 69%)
  • 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)은 4족 원소로, 서로 전자를 공유하여 안정적인 결합을 형성하는 공유결합 구조를 가집니다.
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10. 전자기 재료에 사용되고 있는 Ni - Fe계 실용 합금이 아닌 것은?

  1. 인바
  2. 엘린바
  3. 두랄루민
  4. 플래티나이트
(정답률: 79%)
  • 두랄루민은 알루미늄(Al)을 주성분으로 하는 합금이며, Ni-Fe계 합금이 아닙니다.
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11. 철강의 5대 원소에 해당되지 않는 것은?

  1. S
  2. Si
  3. Mn
  4. Mg
(정답률: 89%)
  • 철강의 5대 원소는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S)입니다. 따라서 Mg는 철강의 5대 원소에 해당하지 않습니다.
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12. 잔류자속밀도가 작으며 발전기, 전동기 등의 철심 재료에 가장 적합한 강은?

  1. 규소강(silicon steel)
  2. 자석강(magnetic steel)
  3. 불변강(invariable steel)
  4. 자경강(self hardening steel)
(정답률: 81%)
  • 규소강(silicon steel)은 규소를 첨가하여 전기 저항을 높임으로써 철손(eddy current loss)을 줄이고, 잔류자속밀도가 낮아 발전기나 전동기의 철심 재료로 가장 적합합니다.
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13. 수소 저장용 합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 수소를 흡장할 때 팽창하고, 방출할 때는 수축한다.
  2. 수소 저장용 합금은 수소가스와 반응하여 금속수소화물이 된다.
  3. 수소가 방출된 금속수소화물은 원래의 수소 저장용 합금으로 되돌아간다.
  4. 수소로 인하여 전기저항이 완전히 0(zero)이 되는 합금을 말한다.
(정답률: 67%)
  • 수소 저장용 합금은 수소를 흡수하여 금속수소화물을 형성하고 다시 방출하는 가역적 반응을 이용하는 재료입니다. 전기저항이 0이 되는 현상은 초전도체에 대한 설명입니다.
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14. 스테인리스강에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 탄소강과 저합금강보다 녹이 잘 슬고 얼룩이 심하다.
  2. 페라이트계 스테인리스강은 열처리에 의해 재질을 개선한다.
  3. Cr의 함량이 12% 이하를 함유한 강을 스테인리스강이라 한다.
  4. 스테인리스강은 Cr에 의해 부동태화 하기 때문에 표면을 보호한다.
(정답률: 67%)
  • 스테인리스강은 크롬(Cr)이 산소와 반응하여 표면에 얇고 단단한 부동태 피막을 형성함으로써 내부의 부식을 방지하고 표면을 보호합니다.

    오답 노트
    녹/얼룩: 내식성이 강해 녹이 잘 슬지 않음
    페라이트계: 열처리에 의해 경화되지 않음
    Cr 함량: 일반적으로 $12\%$이상 함유해야 함
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15. 티타늄에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 열 및 도전율이 낮다.
  2. 불순물에 의한 영향이 거의 없다
  3. 300℃근방의 온도구역에서 강도의 저하가 명백히 나타난다.
  4. 활성이 커서 고온산화와 환원 제조시에 취급이 곤란한 원인이 된다.
(정답률: 60%)
  • 티타늄은 반응성이 매우 강한 금속으로, 산소나 질소 같은 불순물에 의해 성질이 크게 변하므로 제조 및 취급 시 불순물 제어가 매우 중요합니다.
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16. 황동의 상태도에서 Zn의 함유량에 따라 α, β, γ, δ, ε, η 의 6상이 존재한다. 이들 조합 중 공업용으로 상용되는 두 가지의 상(phase)은?

  1. α, α + β
  2. β, β + δ
  3. γ, γ + ε
  4. ε, ε + η
(정답률: 73%)
  • 황동은 아연(Zn)의 함유량에 따라 다양한 상이 나타나지만, 기계적 성질과 가공성이 우수한 $\alpha$ 단상과 $\alpha + \beta$ 2상 영역이 공업적으로 가장 널리 사용됩니다.
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17. 비정질합금의 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 구조적으로 장거리의 규칙성이 없다.
  2. 불균질한 재료이고 결정이방성이 존재한다.
  3. 전기저항이 크고 그 온도의 의존성은 작다.
  4. 강도가 높고 연성도 크나 가공경화는 일으키지 않는다.
(정답률: 73%)
  • 비정질합금은 원자 배열에 규칙성이 없는 무질서한 구조이므로, 모든 방향으로 성질이 동일한 등방성 재료이며 균질한 특성을 가집니다.
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18. 주철의 특성을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 주조성이 우수하다.
  2. 인성이 매우 우수하다.
  3. 진동을 흡수하는 특성이 있다.
  4. 파면에 따라 회주철, 백주철, 반주철로 분류한다.
(정답률: 56%)
  • 주철은 탄소 함유량이 많아 경도는 높지만 충격에 약해 인성이 매우 낮습니다.

    오답 노트
    주조성 우수: 융점이 낮아 주조에 유리함
    진동 흡수: 흑연 조직 덕분에 감쇠능이 좋음
    분류: 파면의 색상에 따라 회주철, 백주철 등으로 구분함
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19. 0.035% S(황)을 넣어 강도를 희생시키고 쾌삭성을 개선한 모넬 메탈(Monel metal)은?

  1. R Monel
  2. K Monel
  3. H Monel
  4. KR Monel
(정답률: 60%)
  • 모넬 메탈에 황(S)을 첨가하여 절삭 가공성을 높인 쾌삭성 모넬 메탈의 명칭은 R Monel입니다.
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20. 순철의 변태에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. A3 변태점과 A4 변태점은 동소변태이다.
  2. 탄소함유량이 증가하면 A3 변태점은 낮아진다.
  3. A2 변태점을 시멘타이트의 변태선이라 한다.
  4. A1 변태선을 공석선이라 하며 약 763℃ 이다.
(정답률: 42%)
  • A$_{2}$ 변태점은 페라이트가 오스테나이트로 변하는 변태점이며, 시멘타이트의 변태선과는 무관합니다.

    오답 노트
    A$_{3}$, A$_{4}$ 변태: 결정 구조가 바뀌는 동소변태가 맞음
    탄소 함유량: 증가 시 A$_{3}$ 변태점 온도는 하강함
    A$_{1}$ 변태선: 약 $723\text{℃}$에서 $763\text{℃}$ 부근의 공석선이 맞음
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2과목: 금속조직

21. 3원계 상태도에서 공정점의 자유도는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 69%)
  • 깁스의 자유도 공식 $F = C - P + 2$를 적용합니다. 3원계이므로 성분 수 $C = 3$이고, 공정점은 3개의 상이 평형을 이루는 불변점($P = 3$)이며, 압력이 일정($P = 1$로 간주)한 상태도에서는 $F = 3 - 3 = 0$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P$
    ② [숫자 대입] $F = 3 - 3$
    ③ [최종 결과] $F = 0$
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22. 냉간가공으로 금속이 받는 성질의 변화는 풀림처리에 의하여 가공 전의 상태로 돌아가려는 경향을 가지고 결정립의 모양이나 결정의 방향에 변화를 일으키지 않고 물리적, 기계적 성질만 변화하는 과정은?

  1. 연화
  2. 회복
  3. 재결정
  4. 결정립 성장
(정답률: 84%)
  • 냉간가공 후 가열 시, 결정립의 모양이나 방향의 변화 없이 내부 응력이 제거되어 물리적·기계적 성질만 회복되는 단계는 회복입니다.

    오답 노트
    연화: 가공 경화된 재료가 부드러워지는 전반적인 현상
    재결정: 새로운 결정립이 핵 생성되어 성장하는 과정
    결정립 성장: 재결정 후 결정립이 더욱 커지는 과정
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23. 조밀육방격자에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자충전율은 74%이다.
  2. 축비(c/a)는 약 1.63이다.
  3. 원자배위수는 12개이다.
  4. Ag는 조밀육방격자이다.
(정답률: 69%)
  • Ag(은)는 조밀육방격자(HCP)가 아니라 면심입방격자(FCC) 구조를 가집니다.

    오답 노트
    원자충전율: $74\%$로 맞음
    축비: $c/a \approx 1.63$으로 맞음
    원자배위수: $12$개로 맞음
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24. 면심입방격자의 쌍정면에 해당되는 것은?

  1. {111}
  2. {112}
  3. {110}
  4. {123}
(정답률: 76%)
  • 면심입방격자(FCC)에서 원자들이 가장 조밀하게 배열된 면인 {111} 면이 쌍정면으로 작용합니다.
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25. 마텐자이트가 경도가 큰 이유가 아닌 것은?

  1. 결정의 미세화
  2. 시효경화 효과
  3. 급냉으로 인한 내부응력
  4. 과포화 탄소고용에 의한 격자 강화
(정답률: 42%)
  • 마텐자이트는 급냉으로 인해 탄소가 빠져나가지 못하고 격자 내에 갇힌 과포화 고용체 상태로 형성되어 매우 높은 경도를 가집니다.

    오답 노트
    시효경화 효과: 마텐자이트 형성 후 시간이 지나거나 열처리를 통해 성질이 변하는 별도의 과정임
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26. 석출경화의 기본 원칙에 해당되지 않는 것은?

  1. 석출물의 부피 분율이 커야 한다.
  2. 석출물 입자의 형상이 구형에 가까워야 한다.
  3. 석출물 입자의 크기가 미세하고 그 수가 많아야 한다.
  4. 석출물은 연속적으로 존재해야만 하는 반면에 기지상은 불연속적이어야만 한다.
(정답률: 69%)
  • 석출경화는 기지 조직 내에 미세하고 균일하게 분산된 석출물이 전위의 이동을 방해하여 강도를 높이는 원리입니다. 따라서 석출물은 불연속적으로 분산되어 있어야 하며, 기지상이 연속적인 구조를 가져야 합니다.
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27. 전위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전위의 상승운동은 온도에 무관하다.
  2. 전위 결함은 원자공공, 크라디온(Crowdion)등이 있다.
  3. 칼날전위선은 버거스 벡터(Burgers vector)와 평행하다.
  4. 전위의 존재로 인해 발생되는 에너지를 변형 에너지(strain energy)라 한다.
(정답률: 71%)
  • 전위가 격자 내에 존재하면 주변 원자들의 배열이 왜곡되어 에너지가 높아지는데, 이를 변형 에너지(strain energy)라고 합니다.

    오답 노트
    전위의 상승운동: 온도에 의존하는 확산 과정임
    전위 결함: 원자공공은 점결함이며, 전위는 선결함임
    칼날전위선: 버거스 벡터와 수직함
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28. 어떠한 합금에서 규칙-불규칙 변태가 일어났는가를 조사할 때 가장 적당한 실험은?

  1. 투자율검사
  2. 시차열분석 검사
  3. 전자현미경 조직검사
  4. X - 선 회절검사
(정답률: 76%)
  • 규칙-불규칙 변태가 일어나면 원자의 배열 상태가 변하여 격자 구조의 대칭성이 달라지며, 이는 X-선 회절검사 시 나타나는 회절 패턴(초격자 반사 등)의 변화로 명확하게 확인할 수 있습니다.
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29. FCC 결정구조를 갖는 구리 금속의 단위격자의 격자상수가 0.361nm일 때 면간거리 d210 은 얼마인가?

  1. 0.16nm
  2. 0.18nm
  3. 1.10nm
  4. 1.20nm
(정답률: 49%)
  • 입방 결정 구조에서 면간거리 $d$는 격자상수 $a$와 밀러 지수 $h, k, l$의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $d = \frac{a}{\sqrt{h^2 + k^2 + l^2}}$
    ② [숫자 대입] $d = \frac{0.361}{\sqrt{2^2 + 1^2 + 0^2}}$
    ③ [최종 결과] $d = 0.16$
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30. 재결정을 좌우하는 인자에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 변형량이 증가함에 따라 재결정율은 감소한다.
  2. 변형량이 작을수록 재결정온도는 낮아진다.
  3. 순도가 높은 금속일수록 재결정온도는 낮아진다.
  4. 어닐링 온도 및 시간을 같이하면 초기 입자의 지름이 클수록 재결정을 일으키는데 필요한 변형량은 감소한다.
(정답률: 56%)
  • 금속의 순도가 높을수록 격자 결함이 적고 원자의 이동이 쉬워져 재결정온도가 낮아집니다.

    오답 노트
    변형량이 증가함에 따라: 재결정율은 증가함
    변형량이 작을수록: 재결정온도는 높아짐
    초기 입자의 지름이 클수록: 필요한 변형량은 증가함
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31. 다른 종류의 원자 A, B가 접촉면에서 서로 반대방향으로 이루어지는 확산은?

  1. 반응확산
  2. 전위확산
  3. 자기확산
  4. 상호확산
(정답률: 75%)
  • 서로 다른 종류의 원자 A와 B가 접촉하여 각자의 농도 구배에 따라 서로 반대 방향으로 이동하며 확산되는 현상을 상호확산이라고 합니다.
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32. 응고시 체적 팽창이 발생하는 금속은?

  1. Sn
  2. Sb
  3. Pb
  4. Zn
(정답률: 57%)
  • 대부분의 금속은 응고 시 수축하지만, 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 물(H2O) 등 일부 물질은 응고 시 체적이 팽창하는 특성을 가집니다.
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33. 펄라이트변태를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. Fe3C를 핵으로 발생 성장한다.
  2. 결정립의 크기가 크면 펄라이트 변태가 촉진된다.
  3. 합금 원소에 따라 펄라이트 변태 온도는 증가 또는 감소한다.
  4. 변태초기에는 반드시 Fe3C가 나타나나 후기에는 조성에 따라 특수 탄화물 등으로 변화한다.
(정답률: 52%)
  • 펄라이트 변태는 결정립계나 입계와 같은 불균일한 장소에서 핵 생성과 성장이 일어납니다. 따라서 결정립의 크기가 작을수록(결정립계가 많을수록) 핵 생성 장소가 많아져 변태가 촉진되며, 결정립의 크기가 크면 오히려 변태가 억제됩니다.
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34. 격자간 원자와 원자공공이 한 쌍으로 된 결함은?

  1. 체적 결함
  2. 불순물위자
  3. 쇼트키 결함
  4. 프렌켈 결함
(정답률: 79%)
  • 결정 내의 원자가 원래의 격자 위치를 벗어나 격자 간 자리로 이동하여, 원자와 원자 공공이 한 쌍으로 존재하는 점결함을 프렌켈 결함이라고 합니다.
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35. 다음의 금속강화 방법 중 고온에서 효과가 가장 좋은 방법은?

  1. 급냉하여 강화시켰다.
  2. 압연가공하여 강화시켰다.
  3. 고용체를 석출시켜 강화시켰다.
  4. 고용원소를 고용시켜 강화하였다.
(정답률: 62%)
  • 고용 강화는 합금 원소를 고용시켜 격자 왜곡을 일으킴으로써 전위의 이동을 방해하는 방법으로, 석출 강화나 가공 강화에 비해 고온에서도 안정적인 강화 효과를 유지합니다.
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36. 용매 중에 용질이 녹아들어 있는 상태에서 국부적으로 농도차이가 있을 경우 시간의 경과에 따라 농도의 균일화가 일어나는 현상은?

  1. 반사
  2. 대류
  3. 확산
  4. 복사
(정답률: 73%)
  • 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질이 스스로 이동하여 전체적으로 농도가 균일해지는 현상을 확산이라고 합니다.
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37. 다음 상태도에서 액상선은?

  1. DG선
  2. BF선
  3. EC선
  4. GF선
(정답률: 82%)
  • 상태도에서 액상선(Liquidus line)은 모든 상이 액체 상태로 존재하기 시작하는 경계선을 의미합니다.
    제시된 이미지 에서 상단 영역인 L(융체)과 맞닿아 있는 경계선인 BF선이 액상선에 해당합니다.
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38. 철의 자기변태에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 금속의 결정구조가 변화하는 것을 말한다.
  2. 철의 자기변태 온도는 약 780℃정도 이다.
  3. 자기변태가 일어나는 점을 동소변태점이라 한다.
  4. 일정한 온도에서 급격히 비연속적으로 일어난다.
(정답률: 59%)
  • 철의 자기변태는 강자성체에서 상자성체로 변하는 현상으로, 큐리 온도(Curie temperature)인 약 $780^{\circ}C$에서 발생합니다.

    오답 노트
    결정구조 변화: 이는 동소변태에 대한 설명임
    동소변태점: 자기변태점은 큐리점이라고 함
    변태 특성: 온도 변화에 따라 점진적으로 일어남
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39. 전기 및 열전도도가 우수한 순서대로 나열된 것은?

  1. Au ＞ Cu ＞ Ag ＞ Fe ＞ Al
  2. Cu ＞ Ag ＞ Au ＞ Al ＞ Fe
  3. Ag ＞ Cu ＞ Au ＞ Al ＞ Fe
  4. Ag ＞ Au ＞ Cu ＞ Fe ＞ Al
(정답률: 66%)
  • 금속의 전기 및 열전도도는 자유 전자의 농도와 이동성에 결정되며, 일반적인 순금속의 전도도 순서는 은(Ag)이 가장 높고 철(Fe)이 가장 낮습니다.
    따라서 Ag $\text{ > }$ Cu $\text{ > }$ Au $\text{ > }$ Al $\text{ > }$ Fe 순서가 정답입니다.
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40. 50%의 A-B 합금은 면심입방규칙격자로서 7.5개가 A원자이고, 4.5개가 B원자일 때 A의 단범위 규칙도(σ)는?

  1. -0.125
  2. 0.125
  3. -0.25
  4. 0.25
(정답률: 48%)
  • 단범위 규칙도 $\sigma$는 실제 원자 배열과 무작위 배열의 차이를 나타내며, 다음 공식을 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{N_{AB} - N_{random}}{N_{total}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{4.5 - 7.5}{12}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = -0.25$
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3과목: 금속열처리

41. 염욕이 갖추어야 할 조건에 해당되지 않는 것은?

  1. 염욕의 순도가 높고 유해 불순물이 포함하지 않는 것이 좋다.
  2. 가급적 흡수성이 커야 하고, 염욕의 분해를 촉진해야 한다.
  3. 열처리 후 제품의 표면에 정착한 염의 세정이 좋아야 한다.
  4. 열처리 온도에서 염욕의 점성이 적고, 증발 휘산량이 적어야 한다.
(정답률: 76%)
  • 염욕은 수분을 흡수하면 폭발 위험이 있고 염의 분해는 수명 단축과 오염을 유발하므로, 흡수성이 낮아야 하며 분해가 억제되어야 합니다.

    오답 노트
    순도 유지, 세정 용이성, 낮은 점성 및 휘산량은 염욕의 필수 조건입니다.
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42. 강의 최고 담금질 경도를 좌우하는 요소는?

  1. 강재의 형상
  2. 합금 원소의 무게
  3. 강 중의 탄소함량
  4. 오스테나이트의 결정입도
(정답률: 80%)
  • 강의 담금질 경도는 마르텐사이트 조직의 경도에 의해 결정되며, 이는 강 속에 포함된 탄소 함량이 높을수록 더 증가합니다.
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43. 침탄 경화시 침탄 깊이에 영향을 미치지 않는 것은?

  1. 가열온도
  2. 가열시간
  3. 침탄제
  4. 가열로
(정답률: 76%)
  • 침탄 깊이는 탄소가 강 내부로 확산되는 정도에 결정되며, 이는 온도, 시간, 침탄제의 탄소 농도에 직접적인 영향을 받습니다. 하지만 가열로 자체는 열을 전달하는 수단일 뿐, 침탄 깊이를 결정하는 물리적 변수가 아닙니다.
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44. 공석강을 약 850℃에서 오스테나이트화 한 후 550℃이하의 온도로 항온변태시키면 나타나는 조직은?

  1. 페라이트
  2. 스텔라이트
  3. 베이나이트
  4. 레데뷰라이트
(정답률: 65%)
  • 공석강을 오스테나이트화한 후, 펄라이트 변태 온도보다 낮고 마텐자이트 변태 시작 온도($M_s$)보다 높은 $550^{\circ}\text{C}$이하의 온도에서 항온 변태시키면 베이나이트 조직이 생성됩니다.
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45. TTT선도(diagram)에서 T, T, T 가 의미하는 것은?

  1. 시간, 온도, 변태
  2. 시간, 변태, 융점
  3. 온도, 변태, 조직
  4. 온도, 융점, 조직
(정답률: 83%)
  • TTT 선도는 Time-Temperature-Transformation의 약자로, 각각 시간, 온도, 변태를 의미하며 온도에 따른 변태 시작 시간과 종료 시간을 나타낸 도표입니다.
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46. 열처리 전·후처리에 사용되는 설비 중 6각 또는 8각형의 용기에 공작물과 함께 연마제, 콤파운드를 넣고 회전시켜 표면을 연마시키는 방법은?

  1. 버프 연마
  2. 배럴 연마
  3. 쇼트 피닝
  4. 액체 호닝
(정답률: 77%)
  • 배럴 연마는 6각 또는 8각형의 회전통(배럴)에 공작물과 연마제, 콤파운드를 함께 넣고 회전시켜 마찰을 통해 표면을 매끄럽게 만드는 연마 방법입니다.
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47. 항온 열처리에 해당되지 않는 것은?

  1. 시간담금질
  2. 오스포밍
  3. 마템퍼링
  4. 오스템퍼링
(정답률: 68%)
  • 항온 열처리는 특정 온도에서 일정 시간 유지하여 변태를 완료시키는 방법으로, 오스템퍼링, 마템퍼링, 오스포밍이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    시간담금질: 항온 열처리가 아닌 일반적인 담금질의 변형된 형태입니다.
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48. 다음의 강을 완전 풀림을 하게 되면 나타나는 조직으로 옳은 것은?

  1. 아공석강 → 헤드필드강 + 레데뷰라이트
  2. 과공석강 → 시멘타이트 + 층상펄라이트
  3. 공석강 → 페라이트 + 레데뷰라이트
  4. 과공정 주철 → 페라이트 + 스텔라이트
(정답률: 77%)
  • 완전 풀림은 결정립을 미세화하고 내부 응력을 제거하기 위해 수행하며, 과공석강을 완전 풀림하면 층상 펄라이트와 함께 잔류 시멘타이트가 나타나는 조직이 형성됩니다.
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49. 알루미늄합금 중 압연 및 압축 등의 연신재보다 알루미늄 합금 주물의 경우가 용체화처리 시간이 5~10배 긴 이유로 옳은 것은?

  1. 연신재가 제품이 길고 크기 때문에
  2. 주물제품의 장입 중량이 크기 때문에
  3. 주물제품의 표면이 거칠어 열 흡수가 빠르기 때문에
  4. 주물제품의 조직이 조대하고 석출상의 크기가 크며 편석이 심하기 때문에
(정답률: 75%)
  • 주물제품은 연신재에 비해 응고 과정에서 조직이 조대해지고 석출상의 크기가 크며 성분 편석이 심하게 나타납니다. 따라서 이를 균질화하여 용해시키기 위한 용체화 처리 시간이 훨씬 더 오래 걸립니다.
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50. 알루미늄, 마그네슘 및 그 합금에 질별 기호 중 가공 경화한 것의 기호로 옳은 것은?

  1. F
  2. H
  3. O
  4. W
(정답률: 75%)
  • 알루미늄 및 마그네슘 합금의 질별 기호에서 H는 가공 경화(Strain Hardened)된 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    F: 제조 상태 그대로, O: 풀림 처리, W: 용액화 처리
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51. 침탄 온도 927℃로 저탄소강에 8시간 침탄할 때 생성되는 침탄층의 깊이는 약 몇 mm인가? (단, 927℃ 일 때 확산 정수 값은 0.635 이며 Harris의 방정식을 이용한다.)

  1. 1.80
  2. 2.85
  3. 3.80
  4. 4.85
(정답률: 41%)
  • Harris의 방정식을 이용하여 침탄 깊이를 계산합니다. 침탄 깊이는 확산 정수와 침탄 시간의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $D = K \sqrt{T}$
    ② [숫자 대입] $D = 0.635 \times \sqrt{8}$
    ③ [최종 결과] $D = 1.80$
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52. 전기 저항식 온도계에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 1200℃이상의 고온 측정용에 적합하다.
  2. 측온 저항체에는 백금선, 니켈선, 구리선 등이 있다.
  3. 금속의 전기 저항은 1℃ 상승하면 약 0.3 ~ 0.6% 증가한다.
  4. 온도 상승에 따라 금속의 전기 저항이 증가하는 현상을 이용한 것이다.
(정답률: 57%)
  • 전기 저항식 온도계는 금속의 온도 상승에 따른 저항 증가 특성을 이용하며, 일반적으로 $600 \sim 1000^{\circ}\text{C}$ 정도까지 측정 가능합니다. $1200^{\circ}\text{C}$이상의 초고온 측정에는 적합하지 않습니다.
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53. 강의 마텐자이트조직이 경도가 큰 이유가 될 수 없는 것은?

  1. 결정의 미세화
  2. 급냉으로 인한 내부응력
  3. 탄소원자에 의한 Fe격자의 강화
  4. 확산 변태에 의한 시멘타이트의 분리
(정답률: 60%)
  • 마텐자이트는 탄소 원자가 확산될 시간 없이 격자 내에 갇혀 형성되는 무확산 변태 조직입니다. 따라서 확산 변태에 의한 시멘타이트의 분리는 마텐자이트 형성 원리와 정반대되는 설명입니다.

    오답 노트
    결정의 미세화, 내부응력, 탄소에 의한 격자 왜곡은 모두 경도를 높이는 요인입니다.
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54. 석출 경화형 구리 합금인 Cu-Be합금의 용체화 처리 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 가능한 한 최저온도 이하에서 처리한다.
  2. 가능한 한 최고온도를 초과하여 처리한다.
  3. 가능한 한 가장 늦은 속도로 담금질해야 한다.
  4. 가능한 한 용질 원자 Be이 충분히 용해되도록 한다.
(정답률: 84%)
  • 용체화 처리는 합금 원소를 기질 내에 완전히 고용시켜 균일한 단상 조직을 만드는 과정입니다. 따라서 용질 원자인 Be이 충분히 용해될 수 있도록 적절한 온도에서 가열 후 급냉하는 것이 핵심입니다.
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55. 합금하지 않은 구상흑연 주철의 동력 제거 온도의 범위는 약 몇 ℃정도 인가?

  1. 450~500℃
  2. 510~565℃
  3. 570~620℃
  4. 630~685℃
(정답률: 60%)
  • 합금하지 않은 구상흑연 주철의 동력 제거 온도는 일반적으로 $510 \sim 565^{\circ}\text{C}$ 범위에서 형성됩니다.
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56. 열처리 과정에서 나타나는 조직 중 용적 변화가 가장 큰 것은?

  1. 마텐자이트(Martensite)
  2. 펄라이트(Pearlite)
  3. 소르바이트(Sorbite)
  4. 오스테나이트(Austenite)
(정답률: 82%)
  • 마텐자이트는 FCC 구조의 오스테나이트가 BCT 구조로 급격히 변태하면서 격자 왜곡이 심하게 발생하므로, 열처리 조직 중 용적 변화(팽창)가 가장 큽니다.
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57. 마텐자이트(Martensite)조직을 얻는 방법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 오스테나이트를 급냉한 후 심냉처리를 한다.
  2. 오스테나이트를 정상적으로 평형냉각을 한다.
  3. TTT곡선 Nose 이하 Ms 이상에서 항온 유지시킨다.
  4. TTT곡선 Nose 이상에서 오스테나이트를 항온 유지시킨다.
(정답률: 65%)
  • 마텐자이트 조직은 오스테나이트 상태에서 매우 빠르게 급냉하여 확산 변태를 억제함으로써 얻을 수 있으며, 잔류 오스테나이트를 최소화하기 위해 심냉처리를 병행합니다.

    오답 노트
    평형냉각: 펄라이트 조직 형성
    Nose 이하 Ms 이상 항온 유지: 베이나이트 조직 형성
    Nose 이상 항온 유지: 펄라이트 조직 형성
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58. 구조에 따른 가열로의 분류가 아닌 것은?

  1. 원통로
  2. 연속로
  3. 전기로
  4. 배치로
(정답률: 58%)
  • 가열로는 구조에 따라 원통로, 연속로, 배치로 등으로 분류하며, 전기로는 구조가 아닌 가열 에너지원(열원)에 따른 분류입니다.
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59. 공석강에 존재하는 대부분의 오스테나이트(Austenite)가 실온까지 담금질하는 동안 마텐자이트로 변태하지 않고 남아 있는 것은?

  1. 잔류 오스테나이트
  2. 시멘타이트
  3. 페라이트
  4. 투르스타이트
(정답률: 86%)
  • 담금질 과정에서 마텐자이트로 변태하지 못하고 실온까지 남아 있는 오스테나이트를 잔류 오스테나이트라고 합니다.
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60. 다음의 냉각제 중 550~720℃에서 냉각능력이 가장 큰 냉각제는?

  1. 10% NaCl액
  2. 10& NaOH액
  3. 10% Na2CO3액
  4. 비눗물(2%)
(정답률: 60%)
  • 냉각제 중 $550 \sim 720^{\circ}\text{C}$의 온도 구간(베이나이트 변태 구간)에서 냉각 능력이 가장 뛰어난 것은 $10\%\text{ NaOH}$액입니다.
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4과목: 재료시험

61. 비틀림 시험을 통하여 얻을 수 있는 기계적 성질로 틀린 것은?

  1. 강성계수
  2. 비틀림 강도
  3. 비틀림 파단계수
  4. 비틀림 경도
(정답률: 58%)
  • 비틀림 시험은 재료에 비틀림 모멘트를 가하여 전단 변형에 대한 저항성을 측정하는 시험으로, 강성계수, 비틀림 강도, 비틀림 파단계수 등을 구할 수 있습니다.

    오답 노트
    비틀림 경도: 경도는 재료 표면의 단단함을 측정하는 성질로 비틀림 시험으로 측정하지 않습니다.
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62. 방사선을 취급할 때 외부 피폭을 방호하기 위한 3원칙에 해당하지 않는 것은?

  1. 방사선의 선원이 무거운 질량의 것으로 사용한다.
  2. 방사선체 노출 시간, 즉 사용 시간을 줄인다.
  3. 방사선의 선원과 사람과의 거리를 멀리한다.
  4. 방사선의 선원과 사람사이에 차폐물을 설치한다.
(정답률: 84%)
  • 외부 피폭 방호의 3원칙은 거리(Distance), 시간(Time), 차폐(Shielding)입니다.

    오답 노트
    방사선의 선원이 무거운 질량의 것으로 사용한다: 방호 3원칙과 무관한 내용입니다.
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63. 초음파의 종류 중 몇 파장 정도의 두께를 갖는 금속 내에 존재하며 박판의 결함 검출에 이용되고, 유도 초음파라고 불리는 초음파는?

  1. 판파
  2. 종파
  3. 횡파
  4. 표면파
(정답률: 51%)
  • 금속 판재의 두께가 초음파 파장의 몇 배 정도일 때, 판의 상하 표면 사이에서 반사되며 전파되는 유도 초음파를 판파라고 합니다. 이는 주로 박판의 결함 검출에 활용됩니다.
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64. 다음 중 비파괴시험이 아닌 것은?

  1. 방사선투과시험
  2. 초음파탐상시험
  3. 자분탐상시험
  4. 충격시험
(정답률: 87%)
  • 비파괴시험은 재료를 파괴하지 않고 내부나 표면의 결함을 찾는 시험입니다. 방사선투과, 초음파탐상, 자분탐상시험은 대표적인 비파괴시험이지만, 충격시험은 재료를 파괴하여 충격 에너지를 측정하는 파괴시험입니다.
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65. 마모시험기의 형식이 아닌 것은?

  1. 압축 마모
  2. 회전 마모
  3. 슬라이딩 마모
  4. 왕복 슬라이딩 마모
(정답률: 67%)
  • 마모시험기는 재료의 마찰 특성을 측정하기 위해 회전, 슬라이딩, 왕복 슬라이딩 등의 형식을 사용하며, 압축 마모라는 형식은 존재하지 않습니다.
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66. 탄소강의 불꽃시험에서 강재에 함유된 탄소량이 증가할 때 나타나는 불꽃의 특성으로 틀린 것은?

  1. 유선의 숫자가 증가한다.
  2. 파열의 숫자가 감소한다.
  3. 유선의 길이가 감소한다.
  4. 파열의 꽃잎모양이 복잡해진다.
(정답률: 71%)
  • 탄소강의 불꽃시험에서 탄소 함유량이 증가할수록 불꽃의 파열이 더 많아지고 복잡해지며, 유선의 숫자와 길이도 증가하는 특성을 보입니다.

    오답 노트
    파열의 숫자가 감소한다: 탄소량이 증가하면 파열의 숫자는 오히려 증가합니다.
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67. 압축 시험에 관한 설명으로 틀린 것은?(단, P는 하중, A0 은 초기 단면적이다.)

  1. 압축 응력은 A0 / P (N/mm3)으로 나타낸다.
  2. 압축 시험은 인장 시험과 반대 방향으로 하중이 작용한다.
  3. 압축 시험은 주로 내압(耐壓)에 사용되는 재료에 적용된다.
  4. 압축강도는 취성이 있는 재료를 시험할 때 잘 나타난다.
(정답률: 57%)
  • 응력은 단위 면적당 작용하는 하중으로 정의됩니다.
    압축 응력은 하중을 초기 단면적으로 나눈 값으로 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A_0}$ 압축 응력 = 하중 / 초기 단면적
    ② [숫자 대입] (공식 기반 정의)
    ③ [최종 결과] $\sigma = \frac{P}{A_0}$
    따라서 면적을 하중으로 나눈 $A_0 / P$는 잘못된 식입니다.
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68. 크리프 시험에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용융점이 낮은 금속은 상온에서도 크리프 현상이 발생한다.
  2. 크리프는 일반적으로 온도, 응력 및 시간의 함수로 표시된다.
  3. 어떤 시간 후에 크리프가 정지하는 최대 응력을 크리프 한도가 한다.
  4. 재료가 주기적이고 반복적인 하중을 가하여 파괴되는 현상이다.
(정답률: 66%)
  • 크리프(Creep)는 고온에서 일정한 하중을 지속적으로 가했을 때 시간이 경과함에 따라 변형이 증가하는 현상입니다.
    재료가 주기적이고 반복적인 하중을 가하여 파괴되는 현상은 크리프가 아니라 피로(Fatigue) 파괴에 대한 설명입니다.
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69. 회전 굽힘형 피로시험에서 주의해야 할 사항 중 틀린 것은?

  1. 시험편이 회전하기 전에 굽힘 하중을 가한다.
  2. 회전수 적산계와 전동 모터의 이상 유·무를 점검한다.
  3. 시험편이 부식되거나 표면부에 흠이 생기지 않도록 한다.
  4. 시험편을 정확하게 고정시켜 편심에 의한 진동을 방지한다.
(정답률: 87%)
  • 회전 굽힘 피로시험에서는 시험편의 회전과 굽힘 하중이 동시에 작용하여 응력이 주기적으로 변화해야 하므로, 시험편이 회전하기 전에 하중을 가하는 것이 아니라 회전 중에 하중이 가해지도록 제어해야 합니다.
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70. 표점거리가 50mm, 두께가 2mm, 평행부 나비(폭)가 25mm인 강판을 인장시험 하였을 때 최대하중은 2500kgf이었고 파단 후 늘어난 길이가 60mm였을 때 재료의 인장강도 몇 kgf/mm2인가?

  1. 30
  2. 40
  3. 50
  4. 60
(정답률: 51%)
  • 인장강도는 재료가 파괴될 때까지 견딘 최대하중을 시험편의 초기 단면적으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{P}{A}$ 인장강도 = 최대하중 / 단면적
    ② [숫자 대입] $S = \frac{2500}{25 \times 2}$
    ③ [최종 결과] $S = 50$ 따라서 인장강도는 $50\text{ kgf/mm}^2$ 입니다.
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71. 금속 재료의 부식액 중 부식할 금속과 부식액의 연결이 옳은 것은?

  1. Al 합금 - 왕수
  2. Zn 합금 - 염산 용액
  3. 구리, 황동 - 질산알콜 용액
  4. 철강 - 수산화나트륨 용액
(정답률: 53%)
  • 금속 재료의 부식 시험 시 각 금속의 화학적 특성에 맞는 부식액을 사용해야 하며, 아연(Zn) 합금의 경우 염산 용액을 사용하여 부식 특성을 평가합니다.
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72. 자분탐상검사의 특징을 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 시험체는 모든 재료에 적용이 가능하다.
  2. 시험체의 크기 등에 제한을 많이 받는다.
  3. 사용하는 자분은 시험체 표면의 색과 대비가 잘되는 구별하기 쉬운 색을 선정한다.
  4. 시험체 내부 또는 내부 깊숙한 곳에 존재하는 균열과 같은 결함 검출에 우수하다.
(정답률: 65%)
  • 자분탐상검사는 자성체 표면에 자분을 도포하여 결함을 찾는 방법으로, 결함 부위의 누설자속에 자분이 흡착되어 나타나는 지시 모양을 통해 결함을 확인합니다. 따라서 검출력을 높이기 위해 사용하는 자분은 시험체 표면의 색과 대비가 잘되는 구별하기 쉬운 색을 선정해야 합니다.

    오답 노트
    모든 재료에 적용 가능: 강자성체에만 적용 가능
    크기 제한: 시험체 크기보다는 자화 방법의 제한을 받음
    내부 결함 검출: 표면 및 표면 직하 결함 검출에 특화됨
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73. 로크웰 경도시험을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 다이아몬드 콘의 원추의 꼭지각은 120˚이다.
  2. 연한 재료에는 다이아몬드 콘을 사용한다.
  3. B스케일과 C스케일 등으로 표시한다.
  4. B스케일과 C스케일의 경우 기준 하중은 10kg 이다.
(정답률: 68%)
  • 로크웰 경도시험에서 다이아몬드 콘 압입자는 경도가 높은 경질 재료에 사용하며, 연한 재료에는 강구(Steel Ball) 압입자를 사용해야 합니다.

    오답 노트
    다이아몬드 콘의 꼭지각: $120^{\circ}$가 맞음
    표시 스케일: B스케일, C스케일 등으로 구분함
    기준 하중: B, C스케일 모두 기준 하중 $10\text{kg}$을 적용함
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74. 무색, 무미, 무취로서 연료의 불완전 연소로 인하여 생성되는 것으로 인체에 해로운 가스는?

  1. CO
  2. SO2
  3. NH4
  4. Cl
(정답률: 81%)
  • 연료가 불완전 연소될 때 발생하는 일산화탄소($CO$)는 색깔, 맛, 냄새가 전혀 없으며 혈액 내 헤모글로빈과의 결합력이 강해 인체에 매우 치명적인 독성 가스입니다.
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75. 쇼어 경도 시험할 때의 유의 사항 중 틀린 것은?

  1. 시험은 안정된 위치에서 실시한다.
  2. 다이아몬드선단의 마모여부를 점검한다.
  3. 시험편에 기름 등이 묻지 않도록 해야 한다.
  4. 고무와 같은 탄성률의 차이가 큰 재료를 선택하여 시험한다.
(정답률: 85%)
  • 쇼어 경도 시험은 반발 높이를 측정하는 방식으로, 고무와 같이 탄성률이 너무 크거나 변형이 심한 재료는 정확한 경도 측정이 불가능하므로 시험 대상으로 적합하지 않습니다.
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76. 피로시험으로부터 구한 S-N 곡선에서 S와 N은 각각 무엇을 나타내는가?

  1. 강도와 경도
  2. 변형과 반복횟수
  3. 응력과 피로한계
  4. 응력과 반복횟수
(정답률: 79%)
  • S-N 곡선은 재료의 피로 특성을 나타내는 그래프로, 여기서 $S$는 가해지는 응력(Stress)을, $N$은 파단될 때까지의 반복 횟수(Number of cycles)를 의미합니다.
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77. 금속을 현미경 조직 검사하는 주목적으로 옳은 것은?

  1. 입계면의 강도 조사
  2. 금속 입자의 크기 조사
  3. 원소의 배열상태 조사
  4. 조성, 성분 및 중량 조사
(정답률: 69%)
  • 금속 현미경 조직 검사는 금속의 미세 구조를 관찰하여 결정립의 크기, 모양, 분포 등을 분석함으로써 재료의 기계적 성질을 예측하는 것이 주된 목적입니다.
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78. 전단시험에서 단순한 인장만의 외력을 받고 있는 시험편에서 최대 전단력이 발생하는 각도(θ)는?

  1. 0˚
  2. 45˚
  3. 90˚
  4. 180˚
(정답률: 64%)
  • 단순 인장 하중을 받는 시험편에서 전단 응력은 하중 방향과 $45^{\circ}$ 각도를 이룰 때 최대가 됩니다. 이는 모어 원(Mohr's circle) 분석 시 주응력 축과 $45^{\circ}$ 방향의 평면에서 최대 전단 응력이 발생한다는 재료역학의 기본 원리에 근거합니다.
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79. 강의 현미경 조직사진 100배의 배율에서 1 in2 내에 64개의 결정립이 존재한다면 ASTM에 의한 입도번호(N)는?

  1. 5
  2. 7
  3. 9
  4. 11
(정답률: 57%)
  • ASTM 입도번호는 100배 배율에서 1 $\text{in}^2$ 당 결정립 수($n$)를 이용하여 계산합니다.
    $$N = 2^{N-1}$$
    $$64 = 2^{N-1}$$
    $$N = 7$$
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80. 금속재료의 미세조직을 금속현미경을 사용하여 광학적으로 관찰하고 분석하기 위한 시료 준비의 순서로 옳은 것은?

  1. 마운팅(성형)→연마→부식→시험편 채취
  2. 부식→마운틴(성형)→연마→시험편 채취
  3. 연마→시험편 채취→부식→마운팅(성형)
  4. 시험편 채취→마운틴(성형)→연마→부식
(정답률: 77%)
  • 금속 조직 관찰을 위해서는 먼저 분석할 부위를 떼어내고, 고정시킨 뒤, 표면을 매끄럽게 깎고, 조직이 드러나도록 약품 처리를 하는 순서로 진행합니다.
    따라서 시험편 채취 → 마운팅(성형) → 연마 → 부식 순서가 옳습니다.
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