금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2013-06-02)

금속재료산업기사 2013-06-02 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2013-06-02 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 결정의 격자상수를 나타내는 Å의 단위는 몇 cm인가?

  1. 10-4cm
  2. 10-6cm
  3. 10-8cm
  4. 10-10cm
(정답률: 83%)
  • 결정의 격자상수 단위인 옹스트롬($\text{Å}$)을 $\text{cm}$ 단위로 환산하는 문제입니다.
    $$\text{1 Å} = 10^{-10} \text{ m}$$
    $$\text{1 Å} = 10^{-10} \times 10^{2} \text{ cm}$$
    $$\text{1 Å} = 10^{-8} \text{ cm}$$
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2. 구상흑연주철에서 페라이트가 석출한 페라이트형 주철의 생성은 어느 경우에 발생되는가?

  1. 냉각속도가 느릴 때
  2. Mn 첨가량이 많을 때
  3. C, Si 중 특히 C가 많을 때
  4. 담금질 및 뜨임을 하였을 때
(정답률: 49%)
  • 구상흑연주철에서 냉각 속도가 느릴수록 탄소의 확산 시간이 충분히 확보되어 흑연화가 촉진되며, 결과적으로 기질 조직에 페라이트가 많이 석출된 페라이트형 주철이 생성됩니다.
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3. 다음의 강 중에 탄소함량은 중탄소이며, 바나듐(V)을 첨가하여 열피로성을 개선한 열간가공용 금형강은?

  1. SKH51
  2. STD11
  3. STS3
  4. STD61
(정답률: 79%)
  • STD61은 중탄소강에 바나듐(V)을 첨가하여 내마모성과 열피로성을 크게 개선한 대표적인 열간가공용 금형강입니다.
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4. 전동기나 변압기의 자심으로 사용되는 고추자율 재료합금이 아닌 것은?

  1. Fe-Si 계
  2. Fe-Al 계
  3. Fe-Ni 계
  4. Cu-Zn 계
(정답률: 80%)
  • 전동기나 변압기의 자심은 자기 저항이 작고 투자율이 높은 강자성체 재료를 사용해야 합니다. Fe-Si(규소강), Fe-Al, Fe-Ni 계열은 대표적인 고투자율 합금이지만, Cu-Zn(황동) 계열은 비자성체에 가까운 구리 합금이므로 자심 재료로 적합하지 않습니다.
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5. 다음의 철광석 중 철분이 가장 많이 함유된 광석은?

  1. 적철광
  2. 자철광
  3. 갈철광
  4. 능철광
(정답률: 85%)
  • 철광석 중 자철광($Fe_3O_4$)이 가장 높은 철 함유량을 가지고 있어 경제성이 가장 뛰어난 광석으로 분류됩니다.
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6. 항복구역까지 변형한 후 변형을 제거하면 원상태로 되돌아가는 합금법은?

  1. 초제진합금
  2. 초탄성합금
  3. 초내열합금
  4. 비정질합금
(정답률: 95%)
  • 초탄성합금은 항복구역까지 큰 변형이 일어난 후에도 하중을 제거하면 원래의 형상으로 되돌아오는 특성을 가진 합금입니다.
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7. Fe-C계 평형 상태도에서 Acm선에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. δ고용체의 액상선이다.
  2. α고용체의 탄소포화점이다.
  3. γ고용체에서 Fe3C가 석출하기 시작하는 선이다.
  4. γ고용체의 액상선이며, 융액에서 γ고용체가 정출하기 시작하는 선이다.
(정답률: 85%)
  • Fe-C 평형 상태도에서 $A_{cm}$선은 오스테나이트($\gamma$ 고용체) 영역에서 탄소 농도가 낮아짐에 따라 시멘타이트($Fe_{3}C$)가 석출되기 시작하는 경계선을 의미합니다.

    오답 노트
    $\delta$고용체의 액상선: $A_{cm}$선과 무관함
    $\alpha$고용체의 탄소포화점: $A_{cm}$선이 아닌 다른 경계선임
    $\gamma$고용체의 액상선: 액상선(Liquidus line)에 해당함
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8. 탄소강에서 상온취성의 원인이 되는 원소는?

  1. 인(P)
  2. 규소(Si)
  3. 아연(Zn)
  4. 망간(Mn)
(정답률: 90%)
  • 탄소강에서 인(P)은 결정립계에 석출되어 상온에서 충격치와 연성을 저하시키는 상온취성의 주원인이 됩니다.
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9. 전열합금에 요구되는 특성으로 옳은 것은?

  1. 전기저항이 클 것
  2. 열팽창계수가 클 것
  3. 고온 강도가 작을 것
  4. 저항의 온도계수가 클 것
(정답률: 80%)
  • 전열합금은 전류를 열에너지로 변환하는 것이 목적이므로, 옴의 법칙($P=I^2 R$)에 따라 전기저항이 커야 효율적으로 열을 발생시킬 수 있습니다.

    오답 노트
    열팽창계수: 열변형 방지를 위해 작아야 함
    고온 강도: 고온에서도 형태를 유지하기 위해 커야 함
    저항의 온도계수: 온도 변화에도 저항값이 일정해야 하므로 작아야 함
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10. Fe3C의 금속간 화합물에서 Fe의 원자비는?

  1. 25%
  2. 50%
  3. 75%
  4. 90%
(정답률: 93%)
  • 화합물 $\text{Fe}_{3}\text{C}$에서 전체 원자 수 대비 $\text{Fe}$ 원자가 차지하는 비율을 계산합니다.
    $$\text{Fe 원자비} = \frac{\text{Fe 원자 수}}{\text{전체 원자 수}} \times 100$$
    $$\text{Fe 원자비} = \frac{3}{3+1} \times 100$$
    $$\text{Fe 원자비} = 75\%$$
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11. 구리의 성질을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 전기 및 열의 전도성이 우수하다.
  2. 전연성이 좋아 가공하기가 쉽다.
  3. 화학 저항력이 커서 부식에 강하다.
  4. Zn, Sn, Ni 등과는 합금이 잘 안된다.
(정답률: 87%)
  • 구리는 $\text{Zn}$, $\text{Sn}$, $\text{Ni}$ 등과 매우 잘 합금되어 황동, 청동, 백동 등을 형성하는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    전기 및 열 전도성 우수, 전연성 좋아 가공 용이, 화학 저항력 커서 부식에 강함: 구리의 대표적인 옳은 성질입니다.
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12. 온도에 따른 열팽창계수, 탄성계수 변화가 작아 고급시계, 정밀 저울 등의 부품에 사용되는 Ni 합금은?

  1. 콘스탄탄(Constanran)
  2. 모넬합금(Monel metal)
  3. 알드레이(Aldrey)
  4. 엘린바(Elinvar)
(정답률: 86%)
  • 엘린바(Elinvar)는 온도 변화에 따른 열팽창계수와 탄성계수의 변화가 매우 작아 정밀도가 요구되는 고급시계나 정밀 저울의 부품에 사용되는 $\text{Ni}$ 합금입니다.
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13. 7:3 황동에 1% 내외의 Sn을 첨가하여 내해수성을 향상시켜 증발기, 열교환기 등에 사용되는 특수 황동은?

  1. 델타 메탈
  2. 니켈 황동
  3. 네이벌 황동
  4. 애드미럴티 황동
(정답률: 90%)
  • 7:3 황동에 $1\%$ 내외의 $\text{Sn}$을 첨가하여 내해수성을 높인 합금으로, 주로 증발기나 열교환기 등에 사용되는 특수 황동은 애드미럴티 황동입니다.
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14. 다음 중 수소저장용 합금의 기능이 아닌 것은?

  1. 수소의 정제
  2. 열에너지 저장
  3. 고온-고압에서의 수소 저장
  4. 암모니아 합성의 촉매 사용
(정답률: 62%)
  • 수소저장용 합금은 수소의 정제, 열에너지 저장, 암모니아 합성 촉매 등으로 활용됩니다. 금속수소화물 형태로 저장하면 고압 가스와 맞먹는 밀도로 저장할 수 있어, 굳이 위험한 고온-고압 상태에서 수소를 저장할 필요가 없다는 것이 핵심입니다.
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15. 금속을 자석에 접근 시킬 때, 금속에 같은 극이 생겨서 반발하는 반자성체는?

  1. Au
  2. Fe
  3. Ni
  4. Co
(정답률: 76%)
  • 반자성체는 외부 자기장을 가했을 때 내부 자기장이 외부 자기장과 반대 방향으로 형성되어 자석을 밀어내는 성질을 가진 물질이며, $\text{Au}$(금)가 대표적인 반자성체입니다.

    오답 노트
    $\text{Fe}$, $\text{Ni}$, $\text{Co}$: 강자성체에 해당함
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16. 부유대역 정제법(Zone Refining)에 의해 고순도화하고, 단결정화하여 반도체로 사용하는 금속은?

  1. Au
  2. Si
  3. Ti
  4. Bi
(정답률: 74%)
  • 부유대역 정제법(Zone Refining)은 불순물이 액상에 더 잘 녹는 성질을 이용하여 국부적으로 용융 영역을 이동시킴으로써 불순물을 한쪽 끝으로 몰아내는 방법이며, 이를 통해 반도체 소자로 사용되는 고순도 단결정 $\text{Si}$를 제조합니다.
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17. 해드필드(hadfield)강에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 페라이트계 강이다.
  2. 항복점은 높으나 인장강도는 낮다.
  3. 1050℃ 부근에서 서냉하여 인성을 높인다.
  4. 높은 인성을 부여하기 위해 수인법을 이용한다.
(정답률: 70%)
  • 해드필드강은 망간강의 일종으로, 고온에서 급냉하는 수인법(Water Quenching)을 통해 오스테나이트 조직을 유지함으로써 매우 높은 인성과 내마모성을 부여합니다.

    오답 노트
    페라이트계 강이다: 오스테나이트계 강임
    항복점은 높으나 인장강도는 낮다: 항복점은 낮고 인장강도는 높음
    1050℃ 부근에서 서냉하여 인성을 높인다: 서냉 시 탄화물이 석출되어 취성이 생기므로 급냉해야 함
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18. 인청동에서 취약한 성질을 나타내는 화합물은?

  1. Cu2N
  2. Cu3P
  3. Fe2S
  4. Fe2N
(정답률: 79%)
  • 인청동에서 인(P) 성분이 과다하거나 편석될 경우, 구리와 인이 결합하여 $\text{Cu}_3\text{P}$ 화합물을 형성하며 이는 재료의 취성을 증가시켜 취약한 성질을 나타내게 합니다.
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19. Cu, Mn, Cr을 함유한 Al-Zn-Mg 계 합금으로 인장강도가 매우 커서 항공기용 신소재로 사용되는 합금은?

  1. ESD
  2. DPP
  3. POM
  4. KSL
(정답률: 83%)
  • ESD(Extra Super Duralumin)는 Al-Zn-Mg-Cu 계 합금에 Mn, Cr 등을 첨가하여 강도를 극대화한 초초두랄루민으로, 매우 높은 인장강도가 요구되는 항공기 구조재로 사용됩니다.
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20. 탄소강에서 규소(Si)의 영향으로 틀린 것은?

  1. 강의 인장강도, 탄성한계, 경도를 크게 한다.
  2. 연신율과 충격값을 증가시킨다.
  3. 결정립을 조대화시킨다.
  4. 용접성을 저하시킨다.
(정답률: 57%)
  • 규소(Si)는 강에서 고용강화 효과를 주어 강도와 경도를 높이지만, 연성과 인성을 저하시키므로 연신율과 충격값은 감소하게 됩니다.
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2과목: 금속조직

21. 고용체에서 용매 원자와 용질 원자의 크기 차에 의해 결정격자의 변형이 발생할 때 금속의 물리적, 기계적 성질의 변화를 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 전도전자가 산란된다.
  2. 전기저항이 감소한다.
  3. 경도가 감소한다.
  4. 강도가 감소한다.
(정답률: 70%)
  • 용매 원자와 용질 원자의 크기 차이로 결정격자가 변형되면 격자 왜곡이 발생하며, 이 왜곡된 영역이 전도전자의 흐름을 방해하여 전도전자가 산란됩니다.

    오답 노트
    전기저항: 산란 증가로 인해 증가함
    경도 및 강도: 격자 변형으로 인해 증가함
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22. 강의 담금질 시효(quench aging)는 무엇 때문에 경화 현상이 일어나는가?

  1. 시효온도가 극히 높아지므로
  2. 다각형화에 의한 전위의 이동성 때문에
  3. 과포화의 C, N 이 탄화물, 질화물로 석출되므로
  4. 코트렐효과에 의하여 산화물을 생성하므로
(정답률: 70%)
  • 강의 담금질 시효는 급랭 후 과포화된 탄소(C)와 질소(N)가 상온 또는 저온에서 미세한 탄화물과 질화물로 석출되면서 전위의 이동을 방해하여 경도가 증가하는 현상입니다.
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23. 그림과 같은 상태도에서 25% B합금이 액상으로부터 냉각되어 공정점에 도달하는 순간의 고상의 양은 약 몇 %인가?

  1. 14.8%
  2. 25.0%
  3. 75.0%
  4. 85.2%
(정답률: 53%)
  • 지렛대 원리를 이용하여 공정점 직전의 고상 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W_{\alpha} = \frac{C_0 - C_L}{C_{\alpha} - C_L} \times 100$
    ② [숫자 대입] $W_{\alpha} = \frac{25 - 12}{100 - 12} \times 100$
    ③ [최종 결과] $W_{\alpha} = 14.8$
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24. 재결정온도가 가장 낮은 금속은?

  1. Al
  2. Zn
  3. Mg
  4. Cu
(정답률: 64%)
  • 재결정 온도는 일반적으로 금속의 융점(녹는점)에 비례합니다. 제시된 금속 중 아연(Zn)의 융점이 가장 낮기 때문에 재결정 온도 또한 가장 낮습니다.
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25. 고용체 조직에 해당하는 것은?

  1. 펄라이트
  2. 오스테나이트
  3. 베이나이트
  4. 레데뷰라이트
(정답률: 62%)
  • 오스테나이트는 탄소가 철에 고용되어 형성된 단상 조직인 고용체입니다.

    오답 노트
    펄라이트, 베이나이트, 레데뷰라이트: 두 가지 이상의 상이 섞여 있는 혼합 조직입니다.
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26. 냉간가공 한 금속을 고온에서 풀림처리하면 회복, 재결정이 일어나는데 이들의 구동력(driving force)이 되는 것은?

  1. 운동에너지(kinetic energy)
  2. 축적에너지(stored energy)
  3. 표면에너지(surface energy)
  4. 용적에너지(volume energy)
(정답률: 76%)
  • 냉간 가공으로 인해 금속 내부의 전위 밀도가 높아지며 에너지가 저장되는데, 이 축적에너지가 풀림 처리 시 회복과 재결정을 일으키는 주된 구동력이 됩니다.
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27. 다음 중 황동에서 발생하는 자연균열의 가장 큰 원인은?

  1. 고온
  2. 수소
  3. 잔류응력
  4. 적층결함
(정답률: 70%)
  • 황동의 자연균열(Season Cracking)은 냉간 가공 시 발생한 잔류응력이 부식 환경과 결합하여 시간이 지남에 따라 서서히 균열이 발생하는 현상입니다.
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28. 다음 상태도에서는 어떤 불변반응이 나타나는가? (단, α, β, γ = 고상이다.)

  1. 포정반응
  2. 공석반응
  3. 포석반응
  4. 편정반응
(정답률: 61%)
  • 제시된 상태도 를 보면, 하나의 고상 $\gamma$가 냉각되면서 두 개의 서로 다른 고상 $\alpha$와 $\beta$로 동시에 분해되는 반응이 나타납니다. 이는 전형적인 공석반응(Eutectoid reaction)의 특징입니다.
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29. 다음 3원계 상태도에서 0 합금 중 P 합금의 양은?

(정답률: 79%)
  • 3원계 상태도에서 특정 점의 성분 함량은 해당 점(O)에서 각 성분 꼭짓점 방향으로 그은 선과 대변의 관계를 통해 구할 수 있습니다. P 합금의 양은 점 O에서 P 방향으로 그은 선분과 대변의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{P 함량} = \frac{OS}{PS} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{P 함량} = \frac{OS}{PS} \times 100$
    ③ [최종 결과]
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30. 금속에서 전기 및 열이 잘 전달되는 주된 이유는?

  1. 반데르발스인력에 의해
  2. 이온결합에 의해
  3. 공유결합에 의해
  4. 자유전자에 의해
(정답률: 82%)
  • 금속 결합의 특징은 원자핵 주위를 자유롭게 이동할 수 있는 자유전자가 존재한다는 점입니다. 이 자유전자가 전하와 열에너지를 빠르게 전달하는 매개체 역할을 하기 때문에 금속은 전기 및 열 전도성이 매우 높습니다.
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31. 금속이 응고할 때 자유에너지의 변화를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 표면에너지는 증가한다.
  2. 체적에너지는 감소한다.
  3. 응고 금속의 자유에너지는 표면에너지 및 체적에너지와 관계있다.
  4. 엠브리오의 임계 크기에서 응고 금속의 자유에너지는 최소가 된다.
(정답률: 70%)
  • 금속 응고 시 전체 자유에너지는 표면에너지(증가)와 체적에너지(감소)의 합으로 결정됩니다. 엠브리오의 임계 크기에서는 자유에너지가 최소가 되는 것이 아니라, 핵이 성장하느냐 사라지느냐를 결정하는 최대 에너지 장벽(임계점)이 형성되는 지점입니다.
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32. 다결정재료의 결정입계에 의한 강화방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정입계가 많을수록 재료의 강도는 증가한다.
  2. 결정의 입도가 작아질수록 재료의 강도는 증가한다.
  3. 결정입계에 의한 강화는 결정립 내의 슬립이 상호 간섭함으로써 발생된다.
  4. Hall-Petch식에 의하면 결정질 재료의 결정립의 크기가 작아질수록 재료의 강도는 감소한다.
(정답률: 81%)
  • Hall-Petch 식에 따르면 결정립의 크기가 작아질수록(결정입계가 많아질수록) 전위의 이동이 방해받아 재료의 강도는 증가합니다.

    오답 노트
    Hall-Petch식에 의하면 결정질 재료의 결정립의 크기가 작아질수록 재료의 강도는 감소한다: 강도는 증가함
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33. 상온에서 순철에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 체심입방격자이다.
  2. 담금질해도 경화되지 않는다.
  3. 귀속원자 수는 2개이다.
  4. A1 변태를 하기 때문에 담금질하면 경화된다.
(정답률: 60%)
  • 순철은 상온에서 체심입방격자(BCC) 구조이며, 탄소 함량이 매우 낮아 담금질을 해도 마르텐사이트 변태가 일어나지 않으므로 경화되지 않습니다.

    오답 노트
    A$_{1}$ 변태를 하기 때문에 담금질하면 경화된다: 순철은 경화되지 않음
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34. 체심입방격자의 단위격자 원자수와 원자 충전율은 얼마인가?

  1. 단위격자 원자수 2개, 원자 충전율 68%
  2. 단위격자 원자수 4개, 원자 충전율 68%
  3. 단위격자 원자수 2개, 원자 충전율 74%
  4. 단위격자 원자수 4개, 원자 충전율 74%
(정답률: 77%)
  • 체심입방격자(BCC)는 각 꼭짓점에 $1/8$개씩 8개, 중심에 $1$개가 위치하여 총 $2$개의 원자를 가지며, 공간 충전율은 약 $68\%$입니다.
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35. 다음 중 고용체 강화합금에서 용매 원자와 용질 원자사이의 원자 크기 차가 가장 크고, 항복강도가 제일 높은 합금은?

  1. Cu-Ni
  2. Cu-Sn
  3. Cu-Be
  4. Cu-Zn
(정답률: 72%)
  • 고용체 강화는 용매 원자와 용질 원자의 크기 차이가 클수록 격자 왜곡이 심해져 전위의 이동을 더 효과적으로 방해하므로 항복강도가 높아집니다. Cu-Be 합금은 제시된 보기 중 구리와 베릴륨의 원자 크기 차이가 가장 커서 강화 효과가 가장 뛰어납니다.
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36. Fick의 확산 제2법칙에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, D는 확산계수이며, 정수이다.)

  1. 으로 표현된다.
  2. 으로 표현된다.
  3. 용질원자의 농도가 시간에 따라 변화하는 관계를 나타낸다.
  4. 확산에서의 물질의 흐름이 시간에 따라 변화하지 않는 상태를 정상상태라 하며 는 0이다.
(정답률: 67%)
  • Fick의 제2법칙은 농도가 시간에 따라 변화하는 비정상 상태 확산을 다루며, 수식으로는 $\frac{\partial C}{\partial t} = D \frac{\partial^2 C}{\partial x^2}$로 표현됩니다.

    오답 노트
    $$\text{J} = -\text{D} \frac{\text{dC}}{\text{dx}}$$: 이는 농도 기울기에 따른 확산 유속을 나타내는 Fick의 제1법칙 식입니다.
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37. 칼날전위(Edge dislocation)에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 부피 결함의 일종이다.
  2. 잉여반면을 가지지 않는다.
  3. 전위선과 버거스 벡터(Burgers vector)가 서로 수직이다.
  4. 전위선이 움직이는 방향은 버거스 벡터에 수직으로 움직인다.
(정답률: 84%)
  • 칼날전위(Edge dislocation)는 전위선과 버거스 벡터(Burgers vector)가 서로 수직인 방향으로 형성되는 선결함의 일종입니다.

    오답 노트
    부피 결함의 일종이다: 선결함입니다.
    잉여반면을 가지지 않는다: 잉여반면을 가집니다.
    전위선이 움직이는 방향은 버거스 벡터에 수직으로 움직인다: 전위선은 버거스 벡터와 평행하게 이동합니다.
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38. 일정한 온도와 압력에서 일어나는 상변태에 있어 깁스의 자유에너지(G) 식으로 옳은 것은? (단, H는 엔탈피, T는 절대온도, S는 엔트로피이다.)

  3. G = H - TS
  4. G = H + TS
(정답률: 66%)
  • 열역학에서 깁스의 자유에너지 $G$는 엔탈피 $H$, 절대온도 $T$, 엔트로피 $S$의 관계식으로 정의됩니다.
    $$\text{G} = \text{H} - \text{TS}$$
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39. 탄소강에서 탄소의 증가에 따른 물리적 성질의 변화로 틀린 것은?

  1. 비열이 증가한다.
  2. 비중이 증가한다.
  3. 자기변태
  4. 규칙-불규칙 변태
(정답률: 52%)
  • 탄소강에서 탄소 함유량이 증가하면 강도, 경도, 비열, 전기저항은 증가하는 반면, 비중, 전기전도도, 열팽창계수는 감소하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    비열이 증가한다: 탄소 증가 시 비열은 증가하므로 옳은 설명입니다.
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40. 규칙화한 합금을 재가열하면 가역적으로 규칙도가 감소하고 불규칙한 상태로 되는 현상은?

  1. 고용체
  2. 동소변태
  3. 자기변태
  4. 규칙-불규칙 변태
(정답률: 83%)
  • 규칙화된 합금을 재가열하여 규칙적인 배열이 무너지고 다시 불규칙한 상태로 돌아가는 가역적인 현상을 규칙-불규칙 변태라고 합니다.
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3과목: 금속열처리

41. 과공석강(1.2%C)을 열처리한 결과 각 단계가 끝난 후에 현미경 조직으로 잘못 연결된 것은?

  1. 물속에 담금질 : 펄라이트
  2. 650℃에 담금질하여 5초간 유지 : 펄라이트
  3. 950℃로 가열하여 1시간 유지 : 오스테나이트
  4. 260℃에 담금질하여 300초 유지 : 미세한 펄라이트 + 침상 베이나이트
(정답률: 66%)
  • 과공석강을 고온 가열 후 물속에 급랭(담금질)하면 오스테나이트가 마텐자이트로 변태합니다.
    따라서 물속에 담금질했을 때 펄라이트가 생성된다는 설명은 잘못된 연결입니다.
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42. 탄소강을 고온에서 열처리 할 때 표면 산화나 탈탄이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 조성하는 로내의 분위기로 틀린 것은?

  1. 환원성 분위기
  2. 진공 분위기
  3. 산화성 분위기
  4. 불활성 가스 분위기
(정답률: 77%)
  • 표면 산화와 탈탄을 방지하려면 산소와의 반응을 차단해야 합니다.

    오답 노트
    산화성 분위기: 산소와 반응하여 표면 산화 및 탈탄을 촉진함
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43. 합금강에 첨가되었을 때 경화능 향상 효과가 가장 큰 원소는?

  1. Si
  2. B
  3. Cu
  4. Ni
(정답률: 75%)
  • 붕소(B)는 매우 적은 양의 첨가만으로도 오스테나이트의 변태를 억제하여 경화능을 비약적으로 향상시키는 원소입니다.
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44. 다음 중 담금질 균열과 변형의 가장 주된 원인은?

  1. 응력 감소
  2. 경도 증가
  3. 균일한 체적변화
  4. 온도 차이로 인한 열응력
(정답률: 75%)
  • 담금질 시 냉각 속도 차이로 인해 부위별 온도 차이가 발생하며, 이로 인한 열응력과 변태 시 발생하는 체적 변화 응력이 복합적으로 작용하여 균열과 변형이 발생합니다.
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45. 강을 냉각할 때 서브제로(심냉)처리를 하면 얻을 수 있는 효과가 아닌 것은?

  1. 조직이 미세화된다.
  2. 강재의 내마모성을 증가시킨다.
  3. 잔류오스테나이트를 마텐자이트로 변태시킨다.
  4. 마텐자이트를 잔류오스테나이트로 분해시킨다.
(정답률: 76%)
  • 서브제로(심냉)처리는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시켜 조직을 안정화하고 내마모성을 높이는 처리입니다.
    따라서 마텐자이트를 잔류오스테나이트로 분해시킨다는 설명은 정반대의 과정이므로 틀린 설명입니다.
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46. 다음 중 수용액에서 퀜칭시 냉각속도가 가장 빠른 단계는?

  1. 복사단계
  2. 비등단계
  3. 대류단계
  4. 증기막 형성단계
(정답률: 81%)
  • 수용액 퀜칭 시 냉각 과정은 증기막 형성단계 $\rightarrow$ 비등단계 $\rightarrow$ 대류단계 순으로 진행됩니다. 이 중 비등단계는 액체가 급격히 기화하며 잠열을 빼앗아 가기 때문에 냉각 속도가 가장 빠릅니다.
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47. 공석강을 오스테나이트화 한 후 로냉하였을 때의 조직은?

  1. 소르바이트
  2. 펄라이트
  3. 마텐자이트
  4. 트루스타이트
(정답률: 48%)
  • 공석강($0.76\% C$)을 오스테나이트 영역까지 가열한 후 로냉(완냉)하면, 오스테나이트가 층상 구조인 페라이트와 시멘타이트의 혼합 조직인 펄라이트로 변태됩니다.
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48. 비례제어식 온도 제어장치에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 전기로의 전기회로를 2회로 분할하여 그 한쪽을 단속시켜서 전력을 제어하는 방법이다.
  2. 전기로의 공급 전력은 조절기의 신호가 온(ON)일 때 100%로 공급하고, 오프(OFF)일 때 60~80%로 낮추는 방법이다.
  3. 단일제어계(ON-OFF제어계)로 전자접촉기, 전자 수은 릴레이 등을 결합시켜서 전기로에 공급되고 있는 전력의 전부를 단속시키는 방법이다.
  4. 열처리 작업에 의한 온도-시간 곡선에 상당하는 캠(CAM)을 만들고 캠축에 고정한 캠의 주위를 따라서 프로그램용 지시를 작동시키는 방법이다.
(정답률: 70%)
  • 비례제어식 온도 제어는 ON-OFF 제어의 급격한 온도 변화를 방지하기 위해, 전력을 완전히 차단하지 않고 일정 비율(약 60~80%)의 전력을 유지하며 조절하여 온도 변동을 최소화하는 방식입니다.

    오답 노트
    전기회로 2회로 분할: 2단 제어 방식
    전력 전부를 단속: ON-OFF 제어 방식
    캠(CAM)을 이용한 지시: 프로그램 제어 방식
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49. 가스침탄에서 Harris의 방정식에 의한 침탄시간을 바르게 표현한 것은? (단, Tc=침탄 소요시간, Tt=침탄시간+확산, C=목표 표면 탄소농도(%), Co=침탄시 탄소농도(%), Ci=소재 자체의 탄소농도(%)이다.)

(정답률: 63%)
  • 가스침탄 시 목표 표면 탄소농도에 도달하기 위한 침탄 소요시간을 계산하는 Harris의 방정식은 다음과 같습니다.
    $$T_{c} = T_{t} ( \frac{C - C_{i}}{C_{o} - C_{i}} )^{2}$$
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50. 기계 구조용 부품에 사용되는 청동의 열처리 방법은?

  1. 연화 어닐링
  2. 항온 어닐링
  3. 침탄 어닐링
  4. 재결정 어닐링
(정답률: 55%)
  • 청동과 같은 비철금속의 경우, 가공 경화된 조직을 제거하고 연성을 회복시키기 위해 재결정 온도 이상으로 가열하는 재결정 어닐링을 주로 사용합니다.
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51. 다음 그림은 가스침탄 공정도이다. 확산이 이루어지는 시간대는 어느 곳인가?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 68%)
  • 가스침탄 공정에서 탄소가 강 내부로 확산되어 침투하는 과정은 고온 유지 단계에서 이루어집니다. 제시된 그래프 에서 $920^{\circ}C$의 고온을 유지하며 탄소를 확산시키는 구간은 C입니다.
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52. 고탄소강, 특수강, 침탄강, 베어링강 등에 적용하는 것으로 오스테나이트 구역에서 Ms점 직상의 염욕에 담금질한 후 공냉하여 Ar"변태를 전행시키는 특수열처리 방법으로 적당한 것은?

  1. 마퀜칭
  2. 마템퍼링
  3. 오스템퍼링
  4. 인상담금질
(정답률: 56%)
  • 마퀜칭은 오스테나이트 상태에서 $M_{s}$점 바로 위의 염욕에 담금질한 후 공냉하여 $A_{r}$ 변태를 일으키는 특수 열처리법으로, 변형과 균열을 줄이면서 경도를 얻기 위해 사용합니다.
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53. 강의 일반적인 냉각방법과 관련이 가장 적은 것은?

  1. 연속 냉각
  2. 2단 냉각
  3. 가열판 냉각
  4. 항온 냉각
(정답률: 79%)
  • 강의 냉각 방법에는 냉각 속도를 조절하는 연속 냉각, 특정 온도에서 유지하는 항온 냉각, 단계적으로 온도를 낮추는 2단 냉각 등이 있습니다. 가열판 냉각은 일반적인 강의 냉각 방법으로 분류되지 않습니다.
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54. 다음 열처리법에서 화학적 표면 경화법은?

  1. 질화(nitriding)
  2. 쇼트피닝(shot peening)
  3. 화염경화법(flame hardening)
  4. 고주파경화법(induction hardening)
(정답률: 75%)
  • 화학적 표면 경화법은 금속 표면에 질소, 탄소 등의 원소를 화학적으로 침투시켜 경도를 높이는 방법입니다. 질화(nitriding)는 질소를 침투시켜 표면을 매우 단단하게 만드는 대표적인 화학적 표면 경화법입니다.

    오답 노트
    쇼트피닝, 화염경화법, 고주파경화법: 물리적 방법이나 열처리를 이용한 표면 경화법입니다.
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55. 탄소강에서 탄소량의 증가에 따라 Ms점과 Mf은 어떻게 되는가?

  1. Ms점 상승, Mf점 저하
  2. Ms점 상승, Mf점 상승
  3. Ms점 저하, Mf점 상승
  4. Ms점 저하, Mf점 저하
(정답률: 61%)
  • 탄소강에서 탄소 함유량이 증가하면 오스테나이트가 마르텐사이트로 변하기 시작하는 온도인 $M_{s}$점과 변태가 완료되는 온도인 $M_{f}$점이 모두 낮아지는 특성을 가집니다.
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56. 펄라이트 가단주철의 제조방법이 아닌 것은?

  1. 합금원소 첨가에 의한 방법
  2. 열처리곡선 변화에 의한 방법
  3. 백주철의 탈탄에 의한 방법
  4. 흑심가단주철의 재가열 처리에 의한 방법
(정답률: 58%)
  • 펄라이트 가단주철은 합금 원소 첨가, 열처리 곡선 조절, 또는 흑심 가단주철의 재가열 처리를 통해 조직을 제어하여 제조합니다. 백주철의 탈탄은 일반적인 가단주철 제조 공정의 기초 단계이지, 펄라이트 조직을 특화하여 만드는 직접적인 방법으로 보지 않습니다.
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57. 진공열처리에 사용되는 냉각용 가스가 아닌 것은?

  1. 헬륨(He)
  2. 질소(N2)
  3. 아르곤(Ar)
  4. 산소(O2)
(정답률: 61%)
  • 진공열처리는 산화를 방지하기 위해 진공 상태에서 진행하며, 냉각 시에는 비활성 가스를 사용하여 급랭시킵니다. 산소($O_{2}$)는 금속과 반응하여 산화를 일으키므로 냉각용 가스로 절대 사용할 수 없습니다.

    오답 노트
    헬륨(He), 질소($N_{2}$), 아르곤(Ar): 화학적으로 안정된 비활성 또는 불활성 가스로 냉각에 사용 가능
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58. 고속도강, 스테인리스강을 염욕처리할 때 사용되는 염욕은?

  1. 저온용 염욕
  2. 중온용 염욕
  3. 고욘용 염욕
  4. 심랭용 염욕
(정답률: 71%)
  • 고속도강이나 스테인리스강은 매우 높은 온도에서 열처리가 필요하므로, 고온에서도 안정적인 액체 상태를 유지하며 가열할 수 있는 고욘용 염욕을 사용합니다.
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59. 강을 열처리할 때 결함이 일어나는 원인이 아닌 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 1, 2, 3번이 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 염욕 및 금속용에서 가열한다.
  2. 중성 분말제 속에서 가열한다.
  3. 표면에 금속 도금, 피복을 한다.
  4. 고온에서 되도록 장시간 가열한다.
(정답률: 83%)
  • 강의 열처리 시 결함을 방지하기 위해서는 적절한 분위기 제어가 필요합니다. 고온에서 장시간 가열하면 결정립 조대화나 산화 등의 결함이 발생할 수 있으나, 염욕 및 금속욕 가열, 중성 분말제 사용, 표면 도금 및 피복은 오히려 산화와 탈탄을 방지하여 결함을 줄이는 방법입니다.
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60. A1 변태점 이하에서 가열하는 열처리는?

  1. 템퍼링
  2. 담금질
  3. 어닐링
  4. 노멀라이징
(정답률: 64%)
  • 템퍼링(뜨임)은 담금질 후 취성을 줄이고 인성을 부여하기 위해 $A_1$ 변태점 이하의 온도로 재가열하는 열처리 공정입니다.

    오답 노트
    어닐링, 노멀라이징: $A_1$ 변태점 이상의 온도로 가열
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4과목: 재료시험

61. 판재의 소성가공성을 평가하는데 가장 적합한 시험은?

  1. 불꽃시험
  2. 굽힘시험
  3. 커핑시험
  4. 조미니시험
(정답률: 61%)
  • 커핑시험은 판재의 성형성을 평가하기 위해 펀치로 눌러 컵 모양으로 만드는 시험으로, 판재의 소성가공성을 평가하는 데 가장 적합합니다.

    오답 노트
    굽힘시험: 굽힘 가공성 평가
    조미니시험: 경화능 평가
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62. 피로시험에서 S-N 곡선의 S와 N은 무엇을 나타내는가?

  1. 응력과 변형
  2. 응력과 반복횟수
  3. 반복횟수와 변형
  4. 반복횟수와 시험시간
(정답률: 86%)
  • S-N 곡선은 재료의 피로 한도를 측정하는 그래프로, 여기서 $S$는 가해지는 응력(Stress)을, $N$은 파단될 때까지의 반복 횟수(Number of cycles)를 의미합니다.
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63. 방사선 투과시험은 내부결함을 2차원의 투영상으로 검출하는 방법이며, 객관성이 우수하여 널리 이용되고 있는데 그 적용대상으로 가장 적합한 것은?

  1. 용접부 내부 검사
  2. 부식 균열 검사
  3. 압연품 표면 검사
  4. 단조품 표면 결함 검사
(정답률: 81%)
  • 방사선 투과시험은 투과력이 강한 X선이나 $\gamma$선을 이용하여 제품 내부의 결함을 필름에 투영하는 방법으로, 용접부 내부의 기공이나 슬래그 혼입 같은 내부 결함을 검출하는 데 가장 적합합니다.
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64. 안전에 대한 관심과 이해가 인식되고 유지됨으로써 얻어지는 장점이 아닌 것은?

  1. 직장의 신뢰도를 높여 준다.
  2. 생산효율을 원활하게 해 준다.
  3. 고유 기술의 축적으로 인하여 품질이 향상된다.
  4. 상하 동료 간에 인간관계가 개선되나 이직률이 증가한다.
(정답률: 89%)
  • 안전 의식이으로 인해 상하 동료 간의 인간관계가 개선되면 직무 만족도가 높아져 이직률은 오히려 감소하게 됩니다.
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65. 주사전자현미경의 관찰용도로 적합하지 않은 것은?

  1. 금속의 피로파단면
  2. 금속의 표면마모상태
  3. 금속재료의 패턴(pattern) 분석
  4. 금속기지 중의 석출물
(정답률: 72%)
  • 주사전자현미경(SEM)은 고배율의 정밀 관찰을 위한 장비이므로, 전반적인 금속재료의 패턴(pattern) 분석에는 부적절합니다.
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66. 재료가 변형시에 외부 응력이나 내부의 변형 과정에서 방출되는 낮은 응력파(stress wave)를 감지하여 공학적으로 응력을 측정하는 법은?

  1. 음향 방출법
  2. 열탄성 응력 해석법
  3. 무아레 응력 측정법
  4. X-ray에 의한 응력 측정법
(정답률: 68%)
  • 재료 변형 시 발생하는 낮은 응력파(stress wave)를 감지하여 응력을 측정하는 방법은 음향 방출법(Acoustic Emission)입니다.
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67. 다음 중 크리프시험에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 제1단계를 정상 크리프라 하며, 일정하게 진행하는 단계이다.
  2. 제2단계를 가속 크리프라 하며, 점차 증가하여 파단에 이르는 단계이다.
  3. 제3단계를 감속 크리프라 하며, 변형률이 감소되는 단계이다.
  4. 재료에 어떤 일정한 하중을 가하고 어떤 온도에서 긴 시간 동안 유지하며 스트레인의 증가를 측정하는 시험이다.
(정답률: 82%)
  • 크리프 시험은 재료에 일정한 하중을 가하고 특정 온도에서 장시간 유지하며 변형률(strain)의 증가를 측정하는 시험입니다.

    오답 노트
    제1단계: 감속 크리프(변형률 감소)
    제2단계: 정상 크리프(일정하게 진행)
    제3단계: 가속 크리프(급격히 증가하여 파단)
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68. 설퍼프린트법에 의한 황 편석 분류에서 역편석의 기호는?

  1. Sc
  2. SI
  3. SN
  4. SD
(정답률: 77%)
  • 설퍼프린트법(Sulfur Print)에서 황 편석의 분류 중 역편석(Inverse Segregation)은 기호로 $S_{I}$로 표기합니다.
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69. 비커스 경도시험에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 기준편은 자기를 띠지 않아야 한다.
  2. 인증용 금속 기준편의 두께는 4mm 이상이어야 한다.
  3. 다이아몬드 피라미드의 중심축과 누르개 부착축 사이의 각도는 0.3°보다 작아야 한다.
  4. 대면각이 136° 인 피라미드 형상의 다이아몬드 추를 압입자로 사용한다.
(정답률: 58%)
  • 비커스 경도 시험의 표준 규격에 따르면, 인증용 금속 기준편의 두께는 $5\text{mm}$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    기준편의 자성: 자성을 띠지 않아야 정확한 측정이 가능함
    중심축 각도: $0.3^{\circ}$이하로 정밀하게 유지되어야 함
    압입자 형상: 대면각 $136^{\circ}$의 정사각뿔 다이아몬드 추를 사용하는 것이 표준임
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70. 상대적으로 경한 입자나 미세돌기와의 접촉에 의해 표면으로부터 마모입자가 이탈되는 현상으로서 긁힘자국이나 끝이 파인 홈들이 나타나는 마모기구는?

  1. 피로마모
  2. 응착마모
  3. 산화마모
  4. 연삭마모
(정답률: 83%)
  • 상대적으로 단단한 입자나 돌기가 표면을 긁으면서 마모 입자가 이탈하고, 그 결과로 긁힘 자국이나 홈이 발생하는 마모 기구는 연삭마모입니다.
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71. 알루미늄과 그 합금의 현미경 조직검사에 사용하는 부식제로 가장 적합한 것은?

  1. 질산 용액
  2. 염화제2철 용액
  3. 수산화나트륨 용액
  4. 피크린산 알콜 용액
(정답률: 70%)
  • 알루미늄 및 그 합금의 조직을 관찰하기 위해 표면을 부식시킬 때, 알루미늄과 반응하여 조직을 드러내기에 가장 적합한 부식제는 수산화나트륨 용액입니다.
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72. 연강, 동합금, 알루미늄합금 및 가단주철 등을 측정할 수 있으며, 1/16인치 강구를 사용하는 로크웰 경도 스케일(scale)은?

  1. B, F, G
  2. A, C, D
  3. A, 30-N, C
  4. 15-N, R, 15-T
(정답률: 74%)
  • 로크웰 경도 시험에서 압입자의 종류에 따라 스케일이 구분됩니다. $1/16$인치 강구를 사용하는 스케일은 B, F, G이며, 원뿔 다이아몬드를 사용하는 스케일은 A, C, D, $1/8$인치 강구를 사용하는 스케일은 E, H, K입니다.
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73. 연신율 산출 공식으로 옳은 것은?

(정답률: 72%)
  • 연신율은 재료가 인장 하중을 받아 늘어난 길이를 원래의 표점 거리로 나눈 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    $$\text{연신율} = \frac{L_{f} - L_{0}}{L_{0}} \times 100$$
    위 공식에 따라 가 정답입니다.
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74. 전도체 내에 유도되는 원형전류(circulating electrical currents)를 와전류라고 일컫는다. 이러한 와전류는 무엇에 의하여 유도되는가?

  1. 감마선
  2. 압전력
  3. 전자유도
  4. 감광속도
(정답률: 77%)
  • 와전류는 전도체 주변에서 자기장의 변화가 일어날 때 전자기 유도 현상에 의해 전도체 내부에 생성되는 소용돌이 형태의 전류입니다.
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75. 금속재료의 파괴원인 중 화학적인 현상에 해당되는 것은?

  1. 충격에 의한 파괴
  2. 마모에 의한 파괴
  3. 피로에 의한 파괴
  4. 부식에 의한 파괴
(정답률: 84%)
  • 부식은 금속이 주변 환경과 화학 반응을 일으켜 소모되거나 성질이 변하는 현상으로, 대표적인 화학적 파괴 원인입니다.

    오답 노트
    충격, 마모, 피로는 모두 물리적/기계적 하중에 의한 파괴입니다.
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76. 초음파 탐상시 사용되는 접촉매질로 사용할 수 없는 것은?

  1. 물
  2. 염산
  3. 기계유
  4. 글리세린
(정답률: 79%)
  • 초음파 탐상 시 접촉매질은 초음파의 전달을 돕는 역할을 해야 하며, 염산과 같은 산성 액체는 시험체 표면을 부식시킬 위험이 있어 사용할 수 없습니다.
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77. 재료의 강성계수를 측정하는 시험법은?

  1. 경도시험
  2. 전단시험
  3. 마모시험
  4. 비틀림시험
(정답률: 71%)
  • 재료에 비틀림 하중을 가하여 변형량을 측정함으로써 재료의 강성계수(전단탄성계수)를 구할 수 있습니다.
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78. 압축시험에서 단면치수에 대한 길이의 비에 따라 파괴현상에 차이가 있다. 가능고 긴 직주(slender column)를 압축하였을 때 굽히면서 파괴되는 현상은?

  1. 좌굴(Buckling)
  2. 연성파괴(Ductile Fracture)
  3. 전단파괴(Shear Fracture)
  4. 취성파괴(Brittle Fracture)
(정답률: 74%)
  • 길이가 길고 단면이 작은 직주(slender column)에 압축 하중을 가했을 때, 축 방향으로 압축되지 않고 옆으로 휘어지며 파괴되는 현상을 좌굴(Buckling)이라고 합니다.
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79. 충격시험편에서 노치(Notch) 반지름의 영향을 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 노치 반지름이 클수록 응력집중이 크다.
  2. 노치 반지름이 클수록 충격값은 낮다.
  3. 노치 반지름이 클수록 흡수에너지가 크다.
  4. 노치 반지름이 클수록 파괴가 잘 일어난다.
(정답률: 63%)
  • 노치 반지름이 클수록 응력 집중 효과가 감소하여 재료가 파괴되기 전까지 더 많은 에너지를 흡수할 수 있으므로 흡수에너지가 커집니다.

    오답 노트
    노치 반지름이 클수록: 응력집중 감소, 충격값 증가, 파괴 억제
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80. 결정립의 지름이 0.12mm 이상인 결정조직 상태나, 가공방향 등을 검사하려면 어떤 시험법이 적합한가?

  1. X선 회절법
  2. 매크로 검사법
  3. 초음파 검사법
  4. 조직량 측정법
(정답률: 64%)
  • 결정립의 지름이 $0.12\text{mm}$이상인 거대 조직이나 가공 방향, 편석 등 육안으로 확인 가능한 거시적 조직을 검사하는 방법은 매크로 검사법입니다.
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