금속재료산업기사 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

금속재료산업기사 2015-03-08 필기 기출문제 해설

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금속재료산업기사
(2015-03-08 기출문제)

목록

1과목: 금속재료

1. 섬유강화 금속을 나타내는 것으로 옳은 것은?

  1. FRP
  2. FRM
  3. CVD
  4. CRB
(정답률: 88%)
  • 섬유 강화 금속은 영어로 Fiber Reinforced Metals라고 하며, 그 약칭인 FRM을 사용합니다.
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2. 리드 프레임(Iead frame) 재료로 요구되는 성능을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 고집적화에 따라 열방산이 좋아야 한다.
  2. 보다 작고 엷게 하기 위하여 강도가 커야 한다.
  3. 본딩(bondihg)을 위한 우수한 도금성 을 가져야 한다.
  4. 재료의 치수청 일도가 높고 잔류응력이 커야 한다.
(정답률: 78%)
  • 리드 프레임은 정밀한 치수 안정성이 필요하며, 잔류응력이 크면 제품의 변형이나 균열, 파손의 원인이 되므로 잔류응력은 낮아야 합니다.
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3. 다음 중 열전대용 합금 재료가 아닌 것은?

  1. 구리-콘스 탄탄
  2. 크로 멜-알루멜
  3. 실루민-알펙스
  4. 백금-백금·로듐
(정답률: 78%)
  • 열전대는 서로 다른 두 금속의 접합점에서 발생하는 제베크 효과를 이용하며, 대표적으로 크로멜-알루멜, 구리-콘스탄탄, 백금-백금·로듐 합금 등이 사용됩니다. 실루민-알펙스는 알루미늄 합금의 종류로 열전대 재료가 아닙니다.
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4. 분말야금법의 특징을 설 명 한 것 중 틀린 것은?

  1. 절삭공정을 생략할 수 있다.
  2. 정확한 치수를 얻을 수 있으므로, 가공비가 절감된다.
  3. 융해법으로 만들 수 없는 합금을 만들 수 있다.
  4. 제조과정에서 모든 재료를 용융점까지 온도를 올려야 한다.
(정답률: 83%)
  • 분말야금법은 금속 분말을 압축하고 소결하는 공정으로, 재료를 완전히 녹이지 않고 용융점 이하의 온도에서 가열하여 결합시키므로 모든 재료를 용융점까지 올릴 필요가 없습니다.

    오답 노트
    절삭공정 생략 가능: 정밀 치수 성형으로 후가공 최소화
    가공비 절감: 재료 손실이 적고 정밀도가 높음
    특수 합금 제조: 서로 섞이지 않는 금속의 합금화 가능
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5. 열팽창계수가 상온부근에서 매우 작아 샤도우마스크, IC 기판 등에 사용되는 Ni계 합금은?

  1. 하스텔로이(Hastelloy)
  2. 인바(Invar)
  3. 알루멜(Alumel)
  4. 인코넬(Inconell)
(정답률: 81%)
  • 인바(Invar)는 니켈(Ni)계 합금으로, 상온 부근에서 열팽창계수가 매우 작아 정밀한 치수 유지가 필요한 샤도우마스크나 IC 기판 등에 주로 사용되는 특수 합금입니다.
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6. 알루미늄의 특성에 대한 설 명으로 옳은 것은?

  1. 알루미늄은 불순불의 함유량이 많을수록 내식성이 우수 하다.
  2. 해수에 부식이 강하며 특히 염산, 황산, 알칼리 등에 부식되지 않는다.
  3. 알루미늄의 방식법에는 수산법, 황산법, 크롬산법 등이 있다.
  4. 대기 중에 산화 생성물인 알루미나는 불안정하기 때문에 산화를 방지해 주지 못한다.
(정답률: 68%)
  • 알루미늄의 부식을 방지하기 위한 표면 처리 방식(방식법)으로는 수산법, 황산법, 크롬산법 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    해수에 대한 내식성은 강하지만 염산, 황산, 알칼리에는 부식되기 쉽습니다.
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7. 한국산업 표준(KS)의 재료 중 함금 공구강 강재로 분류되지 않는 강은?

  1. STD61
  2. STS3
  3. STF6
  4. STC105
(정답률: 59%)
  • 합금 공구강은 탄소 외에 다른 합금 원소를 첨가한 강재를 말합니다. STC105는 탄소공구강 계열에 해당하므로 합금 공구강으로 분류되지 않습니다.
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8. 소성가공의 효과를 설명 한 것 중 옳은 것은?

  1. 가공경화가 발생한다.
  2. 편석과 개재물을 집중시킨 다.
  3. 결정립자가 조대화된다.
  4. 기공(Void), 다공성(porosity)을 증가시킨다.
(정답률: 73%)
  • 소성가공을 하면 금속 내부의 전위 밀도가 증가하여 재료가 더 단단해지는 가공경화 현상이 발생합니다.

    오답 노트
    편석/개재물: 소성가공을 통해 분산 및 미세화시켜 제거하거나 개선함
    결정립: 가공을 통해 결정립이 미세화됨
    기공/다공성: 압착 효과로 인해 기공과 다공성이 감소함
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9. 마그네슘 합금의 특징을 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 감쇠능이 주철보다 커서 소음방지 구조재로서 우수하다.
  2. 주조용 합금에는 Mg-Mn 및 Mg-Al-Zn 등이 있다.
  3. 가공용 합금으로 엘렉트론 합금이 있다.
  4. 소성가공성이 높아 상온변형이 쉽다.
(정답률: 66%)
  • 마그네슘 합금은 진동을 흡수하는 능력인 감쇠능이 매우 뛰어나 주철보다도 우수하며, 이를 통해 소음 방지 구조재로 널리 활용됩니다.

    오답 노트
    가공용 합금: 엘렉트론 합금은 대표적인 주조용 합금임
    소성가공성: 상온에서는 변형이 어렵고 고온 가공이 필요함
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10. 탄소강에서 Si첨가로 감소하는 것은?

  1. 경도
  2. 충격값
  3. 인장강도
  4. 탄성한계
(정답률: 56%)
  • 탄소강에 Si(규소)를 첨가하면 강도와 경도는 증가하지만, 재료가 취약해지기 때문에 충격값은 감소하게 됩니다.
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11. Mn 함량을 12% 정도 함유한 것으로 오스테나이트 조직이며, 인성이 높고 내마멸성도 높아 분쇄기나 롤 등에 사용되는 강은?

  1. 듀콜강
  2. 고속도강
  3. 마레이징강
  4. 해드필드강
(정답률: 81%)
  • 해드필드강은 Mn을 약 $12\%$ 함유한 오스테나이트계 강으로, 매우 높은 인성과 내마멸성을 가지고 있어 분쇄기, 롤, 궤도 등의 내마모 부품에 사용됩니다.
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12. 황동 가공재를 상온에서 방치하거나 또는 저온 풀림 경화로 얻은 스프링재는 사용 중 시간의 경과에 따라 경도 등 성질이 악화되는 이려한 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 경년변화
  2. 자연균열
  3. 탈아연 현상
  4. 저온 풀림 경화
(정답률: 69%)
  • 황동 가공재나 스프링재를 상온에서 방치했을 때, 시간의 경과에 따라 내부 응력의 변화로 인해 경도나 강도 등의 기계적 성질이 변하는 현상을 경년변화라고 합니다.
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13. 비정질 합금에 대한 설명으로 툴린 것은?

  1. 결정이방성이 없다.
  2. 가공경화가 심하여 경도를 상승시킨다.
  3. 구조적으로 장거리의 규칙성이 없다.
  4. 열에 약하며, 고온에서는 결정화하여 전혀 다른 재료가 된다.
(정답률: 51%)
  • 비정질 합금은 원자 배열의 장거리 규칙성이 없는 구조적 특징 덕분에 연성이 좋으며, 일반적인 결정질 금속과 달리 가공 경화를 일으키지 않습니다.

    오답 노트
    결정이방성이 없다: 결정 구조가 없으므로 방향에 따른 성질 차이가 없음
    구조적으로 장거리의 규칙성이 없다: 비정질의 정의임
    열에 약하며, 고온에서는 결정화하여 전혀 다른 재료가 된다: 열역학적으로 불안정하여 고온에서 결정화됨
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14. 다음 중 약 250˚C 이하의 융점을 가지는 저용융점 합금으로 사용되는 것은?

  1. Sn
  2. Cu
  3. Fe
  4. Co
(정답률: 75%)
  • 주석(Sn)은 융점이 약 $232^{\circ}C$로, 제시된 보기 중 유일하게 $250^{\circ}C$이하의 융점을 가지는 저용융점 금속입니다.
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15. 침 탄용강으로 가장 적합한 것은?

  1. 저탄소강
  2. 중탄소강
  3. 고탄소강
  4. 고속도강
(정답률: 69%)
  • 침탄처리는 표면의 경도를 높이면서 내부의 인성을 유지하기 위해 수행하며, 이를 위해 탄소 함량이 낮은 저탄소강을 재료로 사용하는 것이 가장 적합합니다.
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16. 내식성이 우수하고 오스테나이트 조직을 얻을 수 있는 스테인리스강의 성분은?

  1. 30%Cr - 10%Co 스테인리스강
  2. 3%Cr - 10%Nb 스테인리스강
  3. 18%Cr - 8%Ni 스테인리스강
  4. 8%Cu - 18%Fe 스테인리스강
(정답률: 88%)
  • 18%Cr - 8%Ni 스테인리스강은 크롬(Cr)과 니켈(Ni)을 첨가하여 내식성을 높이고, 상온에서도 안정적인 오스테나이트 조직을 유지하는 대표적인 스테인리스강입니다.
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17. 다음 중 비중이 가장 작은 것은?

  1. Fe
  2. Na
  3. Cu
  4. Al
(정답률: 68%)
  • 금속의 비중은 물질의 밀도를 물의 밀도로 나눈 값으로, 제시된 금속 중 나트륨(Na)의 비중이 $0.97$로 가장 작습니다.

    오답 노트
    Al: $2.70$
    Fe: $7.87$
    Cu: $8.96$
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18. Fe-C 상태도에서 강과 주철을 분류하는 탄소의 함유량은 약 몇 % 정도인가?

  1. 0.025
  2. 0.8
  3. 2.0
  4. 4.3
(정답률: 78%)
  • Fe-C 상태도에서 탄소 함유량에 따라 강과 주철을 구분하며, 그 기준점은 약 $2.0\%$입니다. 탄소 함유량이 $2.0\%$ 미만이면 강, 그 이상이면 주철로 분류합니다.
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19. 반자성체 금속에 해당되는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. Cr
  2. Fe
  3. Sb
  4. Al
(정답률: 61%)
  • 반자성체는 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 자화되는 물질로, 대표적으로 금, 은, 구리, 안티몬(Sb) 등이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    Fe: 강자성체
    Al: 상자성체
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20. 다이캐스팅용 Zn함금에서 강도, 경도, 유동성을 증가시키는 원소는?

  1. Pb
  2. Mg
  3. Cd
  4. Al
(정답률: 63%)
  • 알루미늄(Al)은 아연 합금에 첨가되어 강도와 경도를 높이고 내식성을 향상시키며, 유동성을 증가시켜 다이캐스팅 성형성을 개선하는 원소입니다.
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2과목: 금속조직

21. 마텐 자이트 (Martensite)는 조직변태에서 나타나는 결정구조로 탄소량이 많아지면 고용된 탄소원자 때문에 세로로 눌어난 격자구조를 갖는다. 이를 무엇이라 하는가?

  1. HCP
  2. FCC
  3. BCT
  4. SCC
(정답률: 64%)
  • 마텐자이트는 탄소 함량이 증가함에 따라 격자가 한쪽 방향으로 늘어난 체심 정방 격자 구조인 BCT(Body-Centered Tetragonal) 구조를 갖게 됩니다.
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22. Al-4%Cu 석출강화형 합금에서 석출강화에 영향을 주는 상은?

  1. α상
  2. β상
  3. θ상
  4. γ상
(정답률: 66%)
  • Al-Cu 합금의 석출강화 과정에서 강도를 높이는 핵심 역할을 하는 석출상은 $\theta$상($\text{CuAl}_2$)입니다.
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23. 다음 금속 중 전기전도도가 가장 좋은 것은?

  1. Al
  2. Ag
  3. Au
  4. Mg
(정답률: 72%)
  • 금속의 전기전도도는 은(Ag)이 가장 높으며, 일반적인 순서는 은(Ag) > 구리(Cu) > 금(Au) > 알루미늄(Al) > 마그네슘(Mg) 순입니다.
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24. 다음 중 자기 변태를 갖지 않는 금속은?

  1. Ni
  2. Co
  3. Fe
  4. Sn
(정답률: 67%)
  • 자기 변태는 온도 변화에 따라 강자성에서 상자성으로 변하는 현상을 말합니다. 철($Fe$), 니켈($Ni$), 코발트($Co$)는 대표적인 강자성체로 자기 변태를 갖지만, 주석($Sn$)은 반자성체이므로 자기 변태를 갖지 않습니다.
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25. A, B 양금속으로 된 합금의 경우 일반적인 규칙격자를 만드는 조성이 아닌 것은?

  1. AB형
  2. A2B형
  3. A3B형
  4. AB3형
(정답률: 64%)
  • 일반적인 규칙격자(Ordered Lattice)는 원자 간의 결합 비율이 단순하고 대칭적인 구조를 가집니다. $AB$형, $A_{3}B$형, $AB_{3}$형은 전형적인 규칙 구조를 형성하지만, $A_{2}B$형은 일반적인 규칙격자 조성에 해당하지 않습니다.
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26. 다음 3원계 상태도에서 0 합금 중 S 합금의 양은?

  1. (OS / PS) × 100
  2. (OP / PS) × 100
  3. (SR / QS) × 100
  4. (QS / SR) × 100
(정답률: 63%)
  • 3원계 상태도에서 특정 성분의 함량은 지렛대 원리를 이용하여 계산합니다. 에서 $O$ 합금 중 $S$ 합금의 분율은 전체 선분 $PS$에 대한 $OP$의 길이 비율로 결정됩니다.
    $$\text{S 합금의 양} = \frac{OP}{PS} \times 100$$
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27. 커켄덜(Kirkendall) 실험결과는 확산현상이 어떠한 기구에 의해 진행됨을 나타내는가?

  1. 체적결함 기구
  2. 적층결함 기구
  3. 공공 기구
  4. 결정립 경계 기구
(정답률: 52%)
  • 커켄덜 실험은 서로 다른 두 금속의 확산 속도가 다르기 때문에 발생하는 현상을 통해, 원자의 이동이 격자 내의 빈자리인 공공 기구에 의해 진행됨을 증명한 실험입니다.
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28. 아연 원소를 강표면에 확산 침투시켜 표면경화 처리하는 것은?

  1. 보로나이징
  2. 실로코나이징
  3. 세라다이징
  4. 칼로라이징
(정답률: 74%)
  • 강표면에 아연($Zn$)을 확산 침투시켜 표면을 경화시키는 처리를 세라다이징이라고 합니다.

    오답 노트
    보로나이징: 붕소($B$) 침투
    실리코나이징: 규소($Si$) 침투
    칼로라이징: 알루미늄($Al$) 침투
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29. 2원계 합금상태도에서 일어나는 포정반응식은?

  1. 액상(L1) ⇆ α 고용체 + 액상(L2)
  2. α 고용체 + β 고용체 ⇆ γ고용체
  3. α 고용체 + 액상(L) ⇆ β 고용체
  4. β 고용체 ⇆ 액상(L) + α 고용체
(정답률: 65%)
  • 포정반응은 액상과 하나의 고체상이 반응하여 새로운 고체상이 생성되는 반응입니다.

    오답 노트
    공석반응: 고체 $\rightarrow$ 고체 + 고체
    공정반응: 액체 $\rightarrow$ 고체 + 고체
    편정반응: 액체 $\rightarrow$ 액체 + 고체
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30. FCC 결정구조를 갖는 구리 금속의 단위격자의 격자상수가 0.361nm 일 때 면간거리 d210은 얼마인가?

  1. 0.16nm
  2. 0.18nm
  3. 1.10nm
  4. 1.20nm
(정답률: 45%)
  • 입방 결정 구조에서 면간거리 $d$는 격자상수 $a$와 밀러 지수 $h, k, l$을 이용하여 계산합니다.
    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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31. 치환형 고용체 영역을 헝성하는 인자에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정격자헝이 서로 다를 것
  2. 용질의 원자가가 용매의 원자가보다 클 것
  3. 용질원자와 용매원자의 전기음성도 차가 작을 것
  4. 용질과 용매원자의 직경 차가 용매원자 직경의 15%이내 일 것
(정답률: 48%)
  • 치환형 고용체가 형성되기 위해서는 용질 원자가 용매 원자의 자리를 대신해야 하므로, 두 원소의 결정격자형이 서로 같아야 합니다.

    오답 노트
    용질의 원자가가 용매와 비슷할 것, 전기음성도 차이가 작을 것, 원자 직경 차이가 15% 이내일 것 등이 고용체 형성 조건입니다.
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32. 마텐자이트(matensite) 조직의 결정형상에 해당되지 않는 것은?

  1. 렌즈상(lens phase)
  2. 입상(granular phase)
  3. 래스상(lath phase)
  4. 박판상(thin plate phase)
(정답률: 64%)
  • 마텐자이트 조직은 급랭 시 확산 없이 변태하며, 그 형상은 탄소 함량에 따라 렌즈상, 래스상, 박판상으로 나타납니다. 입상 조직은 마텐자이트의 전형적인 결정 형상에 해당하지 않습니다.
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33. 석출 강화에서 기지와 석출물의 특성을 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 석출물은 침상보다는 구상이어야 한다.
  2. 석출물은 입자의 크기가 미세하고 수가 많아야 한다.
  3. 기지상은 연성이 크고, 석출물은 단단한 성질을 가져야 한다.
  4. 석출물은 연속적으로 존재해야만 하는 반면 기지상은 불연속적이어야만 한다.
(정답률: 70%)
  • 석출 강화 효과를 극대화하기 위해서는 연성이 있는 기지상(Matrix)이 연속적으로 분포하고, 그 내부에 단단한 석출물이 미세하고 불연속적으로 분산되어 전위의 이동을 방해해야 합니다.

    오답 노트
    석출물 연속/기지상 불연속: 기지상이 연속적이고 석출물이 불연속적이어야 하므로 설명이 반대로 되어 있습니다.
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34. 면심입방격자 결정구조를 갖는 Ag의 슬립면과 슬립 방향은?

  1. {0001}, < >
  2. {111}, < 110 >
  3. {110}, < 111 >
  4. {123}, < 111 >
(정답률: 75%)
  • 면심입방격자(FCC) 구조를 갖는 금속의 슬립계는 가장 조밀하게 채워진 면인 $\{111\}$ 면과 가장 조밀한 방향인 $\langle 110 \rangle$ 방향의 조합으로 이루어집니다.

    오답 노트
    $\{110\}, \langle 111 \rangle$: 체심입방격자(BCC)의 슬립계입니다.
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35. 회복(Recovery)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 풀림에 의하여 결정립의 모양과 방향에 변화를 일으키지 않고 물리적, 기계적 성질만 변화하는 과정이다.
  2. 회복이란 변형된 결정체의 내부에너지와 항복강도가 전위의 재배열 및 소멸에 의해 증가되는 과정이다.
  3. 회복의 과정 중 전기저항은 급격히 증가한다.
  4. 회복의 과정 중 경도는 급격히 감소한다.
(정답률: 75%)
  • 회복은 냉간 가공된 금속을 가열할 때, 결정립의 모양이나 방향은 변하지 않으면서 내부 응력이 제거되어 물리적, 기계적 성질만 변화하는 초기 단계의 재결정 과정입니다.

    오답 노트
    내부에너지와 항복강도: 전위의 재배열 및 소멸로 인해 감소합니다.
    전기저항: 회복 과정에서 점차 감소합니다.
    경도: 회복 단계에서는 완만하게 감소하며, 급격한 감소는 재결정 단계에서 일어납니다.
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36. 금속의 변형방법 중 소성변형이 아닌 것은?

  1. 슬립변형
  2. 탄성변형
  3. 쌍정변형
  4. 킹크변형
(정답률: 67%)
  • 소성변형은 하중을 제거해도 원래 상태로 돌아가지 않는 영구 변형을 의미하며, 슬립, 쌍정, 킹크 변형이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    탄성변형: 하중 제거 시 원래 상태로 복원되는 가역적 변형이므로 소성변형이 아닙니다.
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37. 다음 중 Fick 의 제1법칙으로 옳은 것은? (단, D : 확산계수, J : 농도구배, C : 농도, x : 봉의 길이 방향축 이다.)

  1. J = D · (dC / dx)
  2. J = -D · (dC / dx)
  3. J = D · (dx / dC)
  4. J = -D · (dx / dC)
(정답률: 71%)
  • Fick의 제1법칙은 확산 유속이 농도 구배에 비례하며, 물질은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다는 원리입니다. 따라서 농도 변화량에 마이너스($-$) 부호를 붙여 방향성을 표시합니다.
    $$J = -D \frac{dC}{dx}$$
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38. 전위 (dislocation)는 어떤 결함에 해당되는가?

  1. 면결함
  2. 점결함
  3. 선결함
  4. 쌍정결함
(정답률: 73%)
  • 전위(dislocation)는 결정 격자 내에서 원자 배열이 어긋나 선(line)의 형태로 나타나는 결함이므로 선결함에 해당합니다.

    오답 노트
    점결함: 공공, 침입형 원자 등 0차원 결함
    면결함: 결정립계, 쌍정계면 등 2차원 결함
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39. 장범위 규칙도(degree of long order)가 1인 합금은?

  1. 완전규칙 고용체이다.
  2. 완전불규칙 고용체이다.
  3. 불완전규칙 고용체이다.
  4. 불완전불규칙 고용체이다.
(정답률: 63%)
  • 장범위 규칙도(Long-range order parameter) $S$는 원자들이 규칙적으로 배열된 정도를 나타내며, $S=1$인 경우는 모든 원자가 정해진 격자 위치에 완벽하게 배치된 완전규칙 고용체 상태를 의미합니다.
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40. 다음에 표시한 면지수는 무엇인가?

  1. (100)
  2. (110)
  3. (111)
  4. (123)
(정답률: 70%)
  • 제시된 이미지 의 면은 $x$축과 $z$축을 포함하며 $y$축에 수직인 평면이 아니라, $x$축과 $z$축의 절단면을 지나는 대각선 방향의 면입니다. 결정학적 면지수 산출법에 따라 $x$축 절편이 $1$, $y$축 절편이 $1$, $z$축 절편이 $\infty$ (평행)인 면이므로 $(110)$ 면에 해당합니다.
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3과목: 금속열처리

41. 일반주철에서 잔류응력을 제거하기 위한 풀림 열처리 방법은?

  1. 430 ~ 600°C 에서 수 시간 가열한 후 노냉한다.
  2. 700 ~ 760℃ 에서 가열한 후 서냉한다.
  3. 780 ~ 850˚C 에서 가열한 후 유냉한다.
  4. 1050 ~ 1200℃ 로 가열한 후 유냉한다.
(정답률: 50%)
  • 일반주철의 잔류응력을 제거하기 위한 풀림(Annealing) 처리는 $430 \sim 600^{\circ}C$의 온도 범위에서 수 시간 동안 가열한 후, 로(furnace) 안에서 천천히 식히는 노냉 방식을 사용하여 내부 응력을 완화시킵니다.
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42. 담금질된 강에 잔류 오스테나이트의 생성에 미치는 영향으로 틀린 것은?

  1. 탄소함유량이 높을수록 잔류 오스테나이트량이 증가한다.
  2. Ms점 의 온도가 낮을수록 잔류 오스테나이트는 증가한다.
  3. 공석 강보다 과공석강에서는 오스테나이트화 온도가 높아짐에 따라 잔류 오스테나이트량이 증가한다.
  4. 담금질 냉각 속도, 담금질 온도와 잔류 오스테나이트량과는 관련이 없다.
(정답률: 72%)
  • 잔류 오스테나이트의 양은 담금질 온도와 냉각 속도에 직접적인 영향을 받습니다. 가열 온도가 높거나 냉각 속도가 부적절할 경우 변태되지 못한 오스테나이트가 남게 되어 잔류 오스테나이트량이 변하게 됩니다.
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43. S곡선에 대한 설 명으로 틀린 것은?

  1. 응력이 존재하면 Ms선의 온도는 상승한다.
  2. C, Mn 등이 많을수록 S곡선은 좌측으로 이동한다.
  3. 응력이 존재하면 S곡선의 변태개시선이 좌측으로 이동한다.
  4. 가열온도가 높을수록 S곡선의 코부분이 우측으로 이동한다.
(정답률: 63%)
  • C(탄소), Mn(망간) 등의 합금 원소가 증가하면 마르텐사이트 변태 시작 온도($M_s$)와 종료 온도($M_f$)가 모두 낮아집니다. 따라서 S곡선은 좌측이 아니라 우측으로 이동하게 됩니다.
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44. 침탄품의 박리현상의 원인과 대책을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 반복침탄을 했을 때
  2. 과잉침탄으로 C%가 너무 많을 때
  3. 소지재료의 강도가 낮은 것으로 한다.
  4. 과잉 침탄에 대해서는 침탄 완화제를 사용하고 침탄을 한 후 확산처리한다.
(정답률: 61%)
  • 침탄품의 박리현상은 표면의 탄소 농도가 너무 높거나 반복 침탄으로 인해 발생합니다. 소지재료의 강도가 낮은 것은 박리의 직접적인 원인이 아니며, 오히려 적절한 재료 선정과 과잉 침탄 방지를 위한 침탄 완화제 사용 및 확산처리가 필요합니다.
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45. 진공 중에서 가열하는 진공열처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 무공해로 작업 환경이 양호하다.
  2. 가열이 복사에 의해 이루어지므로 가열 속도가 빠르다.
  3. 정확한 온도 및 가열분위기에 의해 고품질의 열처리가 가능하다.
  4. 로벽으로부터의 방열, 로벽에 의한 손실 열량이 적기 때문에 에너지 절감 효과가 크다.
(정답률: 63%)
  • 진공열처리는 진공 상태에서 복사 가열 방식을 사용합니다. 복사 가열은 전도나 대류에 비해 열전달 효율이 낮아 가열 속도가 상대적으로 느린 것이 특징입니다.
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46. 강의 프레스 뜨임 작업 시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 300˚C 온도 부근에서 발생 하는 취성에 주의하여 야 한다.
  2. 뜨임을 연속적으로 작업하다 퇴근 시간이 되는 경우 다음날로 연기하여 실시하여야 한다.
  3. 뜨임 온도의 정확성은 뜨임색으로 측정하면 착오가 생길 경우가 있음을 주의하여야 한다.
  4. 담금질할 때의 강은 완전히 냉각되기 전, 즉 100℃ 이하의 온도에서 강재가 냉각되었을 때 냉각액에서 즉시 꺼내어 뜨임을 해야 한다.
(정답률: 80%)
  • 뜨임 작업은 담금질 후 내부 응력을 제거하고 인성을 부여하는 필수 공정으로, 냉각 후 즉시 실시해야 합니다. 뜨임을 연속적으로 작업하다 중단하여 다음날로 연기하면, 그 사이 강재에 균열이 발생하거나 성질이 변할 수 있으므로 반드시 중단 없이 완료해야 합니다.
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47. 강의 표면경화법을 화학적과 물리적 방법으로 구분할 때 물리적 방법에 의한 열처리법이 아닌 것은?

  1. 방전경화
  2. 침탄경화
  3. 화염경화
  4. 고주파경화
(정답률: 60%)
  • 물리적 표면경화법은 외부에서 열을 가해 경화시키는 방법인 반면, 화학적 표면경화법은 표면에 특정 원소를 확산시켜 성분을 변화시키는 방법입니다.

    오답 노트
    침탄경화: 탄소를 표면에 침투시키는 화학적 방법
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48. 담금질한 후 뜨임을 하는 가장 큰 목적은?

  1. 마모화
  2. 산화
  3. 강인화
  4. 취성화
(정답률: 79%)
  • 담금질(Quenching) 후의 강은 경도는 높지만 매우 취약(Brittle)한 상태입니다. 이를 개선하기 위해 뜨임(Tempering)을 실시하여 내부 응력을 제거하고 인성을 부여함으로써 재료를 강인하게 만드는 것이 가장 큰 목적입니다.
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49. 금속을 열처리하는 목적에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조직을 안정화시키기 위하여 실시한다.
  2. 내식성을 개선하기 위하여 실시한다.
  3. 조직을 조대화시키고 방향성을 크게 하기 위하여 실시한다.
  4. 경도의 증가 및 인성을 부여하기 위하여 실시한다.
(정답률: 79%)
  • 열처리는 일반적으로 조직을 미세화하고 균질화하여 기계적 성질을 향상시키는 것이 목적입니다. 조직을 조대화하거나 방향성을 크게 만드는 것은 재료의 성질을 불균일하게 만들어 강도를 저하시키므로 열처리 목적에 부합하지 않습니다.
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50. 심냉처리에 의한 균열 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 승온을 수중에서 행한다.
  2. 심냉처리 전 100 ~ 300℃ 에서 템퍼링 한다.
  3. 담금질하기 전에 탈탄층을 제거한다.
  4. 표면에 인장응력을 증가시켜 균열을 방지한다.
(정답률: 52%)
  • 응력을 증가시키면 재료 내부의 변형이 심해져 균열이 발생할 확률이 높아집니다. 따라서 표면에 인장응력을 증가시키는 것은 균열 방지대책이 아니라 오히려 균열을 유발하는 행위입니다.
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51. 열처리 작업의 온도측정에 사용되는 온도계 중 물체로부터의 복사선 가운데 가시광선만을 이용하는 온도계로 700˚C 이상에서 사용되며, 특히 1063℃ 이상에서는 측정이 대단히 정확한 온도계는?

  1. 복사온도계
  2. 광전온도계
  3. 팽창온도계
  4. 광고온계
(정답률: 63%)
  • 광고온계는 물체에서 방출되는 복사선 중 가시광선 영역을 이용하여 온도를 측정하는 장치로, 특히 $1063^{\circ}C$이상의 고온 영역에서 매우 정확한 측정이 가능합니다.
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52. 담금질 변형에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 축이 긴 제품은 수평으로 냉각하여 변형을 방지한다.
  2. 변형을 미리 예측하고 반대 방향으로 변형시켜 놓는다.
  3. 변형 방지흘 위하여 담금질 온도 이상으로 높여 담금질한다.
  4. 기름 담금질 → 물 담금질 → 공기 담금질 순서로 변형이 적어진다.
(정답률: 64%)
  • 담금질 변형을 줄이기 위해서는 변형을 미리 예측하여 반대 방향으로 변형시켜 놓는 예방 조치가 효과적입니다.

    오답 노트
    축이 긴 제품: 수직으로 냉각해야 변형이 적음
    담금질 온도: 적정 온도를 유지해야 하며 과도하게 높이면 결정립 조대화로 위험함
    냉각제 순서: 공기 $\rightarrow$ 기름 $\rightarrow$ 물 순으로 변형이 적어짐
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53. 담금질 균열을 방지할 목적으로 Ms점 직상에서 열욕하여 재료의 내·외부가 동일한 온도가 될 때까지 항온 유지한 다음 공냉하여 Ar" 변태를 일으키는 방법으로 담금질하면 균열이나 변형을 일으키기 쉬운 강종에 적합한 것은?

  1. 오스탬퍼링(austempering)
  2. 마템퍼링(martempering)
  3. 마퀜칭(marquenching)
  4. 항온풀림(ausannealing)
(정답률: 56%)
  • 마퀜칭(marquenching)은 $M_s$점 직상에서 항온 유지하여 내외부 온도차를 없앤 후 공냉함으로써, 변형이나 균열이 발생하기 쉬운 강종의 변형을 최소화하는 열처리 방법입니다.
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54. 강을 가열하여 냉각제 속에 넣었을 때 냉각 속도가 최대인 단계는?

  1. 비등 단계
  2. 대류 단계
  3. 제 3 단계
  4. 증기막 단계
(정답률: 73%)
  • 강을 냉각제로 급냉할 때 냉각 과정은 증기막 단계 $\rightarrow$ 비등 단계 $\rightarrow$ 대류 단계 순으로 진행됩니다. 이 중 비등 단계에서 기포가 격렬하게 발생하며 열전달이 가장 활발하여 냉각 속도가 최대가 됩니다.
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55. 강의 담금질성을 판단하는 방법이 아닌 것은?

  1. 강박시험을 통한 방법
  2. 임계지름에 의한 방법
  3. 조미니시험을 통한 방법
  4. 임계냉각속도를 이용하는 방법
(정답률: 68%)
  • 강의 담금질성을 평가하는 대표적인 방법으로는 조미니 시험, 임계지름 측정, 임계냉각속도 분석 등이 있습니다. 강박시험은 담금질성 판단과 무관한 방법입니다.
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56. 고주파 유도 가열 경화법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 생산공정에 열처리 공정의 편입이 가능하다.
  2. 피가열물의 스트레인(strain)을 최소한으로 억제할 수 있다.
  3. 표면부분에 에너지가 집중하므로 가열시간을 단축시킬 수 있다.
  4. 전류가 표면에 집중되어 표피효과(skin effect)가 작다.
(정답률: 65%)
  • 고주파 유도 가열 경화법은 전류가 도체의 표면에 집중되어 흐르는 표피효과(skin effect)가 매우 크기 때문에 표면만 빠르게 가열할 수 있는 원리를 이용합니다.
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57. 구상흑연 주철의 담금질처리에 가장 적합한 온도 범위는?

  1. 600 ~ 730℃
  2. 730 ~ 830℃
  3. 850 ~ 930℃
  4. 950 ~ 1050℃
(정답률: 52%)
  • 구상흑연 주철의 담금질 처리를 위해 가장 적합한 가열 온도 범위는 $850 \sim 930^{\circ}C$입니다.
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58. 강을 담금질 했을 때 체적변화가 가장 큰 조직은?

  1. 오스테나이트
  2. 펄라이트
  3. 트루스타이트
  4. 마텐자이트
(정답률: 75%)
  • 마텐자이트는 탄소가 확산되지 않고 급랭되어 형성되는 무확산변태 조직이므로, 다른 조직에 비해 체적 변화가 가장 크게 나타납니다.
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59. 황동제품의 내부응력을 제거하고 시기균열을 방지하기 위한 어닐링처리시 가장 적당한 방법은?

  1. 300˚C로 1시간 어닐링한다.
  2. 500˚C로 1시간 어닐링한다.
  3. 600℃로 1시간 어닐링한다.
  4. 700˚C로 1시간 어닐링한다.
(정답률: 70%)
  • 황동의 내부 응력을 제거하여 시기균열을 방지하기 위해서는 공석점 이하의 낮은 온도에서 처리하는 응력제거풀림이 필요하며, $300^{\circ}C$에서 1시간 동안 어닐링하는 것이 가장 적당합니다.
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60. 염욕열처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 염욕의 열전도도가 낮고, 가열속도가 느리다.
  2. 소량 다품종 부품의 열처리에 적합하다.
  3. 냉각속도가 빨라 급랭이 가능하다.
  4. 항온열처리에 적합하다.
(정답률: 62%)
  • 염욕열처리는 액체 상태의 염(Salt)을 사용하므로 공기보다 열전도도가 매우 높고 가열 속도가 매우 빠른 것이 특징입니다.
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4과목: 재료시험

61. 설퍼 프린트법에서 황편석의 분류 중 중심부 편석의 기호는?

  1. Sw
  2. Sc
  3. SI
  4. SD
(정답률: 74%)
  • 설퍼 프린트법에서 황편석의 분류 기호는 편석의 형태에 따라 구분합니다.

    오답 노트
    $S_{c}$: 중심 편석(Center)
    $S_{I}$: 역 편석(Inverse)
    $S_{D}$: 점 편석(Dot)
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62. 재료시험기의 구비조건이 아닌 것은?

  1. 취급이 간편할 것
  2. 내구성이 작을 것
  3. 정밀도 및 감도가 우수할 것
  4. 간단하고 정밀한 검사가 가능할 것
(정답률: 83%)
  • 재료시험기는 반복적인 측정과 가혹한 환경에서도 정확한 값을 유지해야 하므로, 내구성이 충분히 커야 합니다.
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63. 일정한 높이에서 시험편에 낙하시킨 해머가 반발한 높이를 가지고 경도를 측정하는 경도계는?

  1. 긁힘경도계
  2. 쇼어 경도계
  3. 비커즈 경도계
  4. 에코팁 경도계
(정답률: 82%)
  • 쇼어 경도계는 다이아몬드 해머를 일정 높이에서 낙하시켜 시험편에서 반발되는 높이를 측정하여 재료의 경도를 결정하는 반발 경도계입니다.
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64. 경도의 설명 중 틀린 것은?

  1. 브리넬 경도값의 단위는 N/mm3 이다.
  2. 로크웰 경도기의 기준하중은 10kgf이다.
  3. 비커스 경도계의 대면각은 136° 이다.
  4. 스크래치 경도의 대표적인 것은 모스(Mohs) 경도이다.
(정답률: 63%)
  • 브리넬 경도는 압입 하중을 압입 자국의 표면적으로 나눈 값으로, 단위는 면적당 힘인 $N/mm^{2}$를 사용합니다.

    오답 노트
    로크웰 경도기의 기준하중은 $10kgf$이며, 비커스 경도계의 다이아몬드 압입자 대면각은 $136^{\circ}$이고, 모스 경도는 대표적인 긁힘(스크래치) 경도 측정법입니다.
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65. 피로시험에서 응력집중(stress concentration)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 응력 집중계수(α)는 노치 형상과 관계가 없다.
  2. 노치계수(β)는 응력 집중계수(α)보다 크다.
  3. 노치민감계츠(η)의 식은 η=(α-1) / (β-1)로 표현된다.
  4. 노치에 민감한 재료일수록 노치민감계수(η)는 1에 접근한다.
(정답률: 54%)
  • 노치민감계수 $\eta$는 재료가 노치 형상에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내며, 재료가 노치에 민감할수록 $\eta$ 값은 1에 가까워집니다.

    오답 노트
    응력 집중계수($\alpha$)는 노치 형상과 관계가 없다: 노치 형상에 따라 결정됨
    노치계수($\beta$)는 응력 집중계수($\alpha$)보다 크다: 일반적으로 $\alpha$가 $\beta$보다 큼
    노치민감계수($\eta$)의 식은 $\eta=(\alpha-1) / (\beta-1)$: $\eta = \frac{\beta - 1}{\alpha - 1}$로 표현됨
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66. 산업안전보건법에서 안전·보건표지의 분류 및 색채에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 금지표지 : 바탕은 흰색, 기본모형은 빨간색, 관련 부호 및 그림은 검은색
  2. 경고표지 : 바탕은 흰색, 기본모형은 노란색, 관련 부호 및 그림은 빨간색
  3. 지시표지 : 바탕은 녹색, 기본모형은 파란색, 관련 부호 및 그림은 빨간색
  4. 안내표지 : 바탕은 녹색, 기본모형은 빨간색, 관련 부호 및 그림은 빨간색
(정답률: 71%)
  • 산업안전보건법상 금지표지는 바탕은 흰색, 기본모형은 빨간색, 관련 부호 및 그림은 검은색으로 규정되어 있습니다.

    오답 노트
    경고표지: 바탕은 노란색, 기본모형은 노란색, 관련 부호 및 그림은 검은색
    지시표지: 바탕은 파란색, 관련 부호 및 그림은 흰색
    안내표지: 바탕은 녹색, 관련 부호 및 그림은 흰색
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67. 기어나 베어링 등에 많이 발생하며 상대운동을 하는 표면에서 반복하중이 가해지면 마찰표면층에서 파괴가 일어나 그 결과 마모입자가 발생하는 것은?

  1. 응착마모
  2. 연삭마모
  3. 피로마모
  4. 부식마모
(정답률: 56%)
  • 기어나 베어링처럼 상대 운동을 하는 표면에 반복적인 하중이 가해져 마찰 표면층에서 피로 파괴가 일어나고 마모 입자가 발생하는 현상은 피로마모에 해당합니다.
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68. 고온에서 사용 가능성을 알기 위해서 응력과 온도를 일정하게 하면서 시간의 경과에 따라 변형를이 증가하는 시험은?

  1. 피로시험
  2. 인성시험
  3. 크리프시험
  4. 에릭션 시험
(정답률: 74%)
  • 고온 환경에서 일정한 응력과 온도를 가했을 때, 시간이 경과함에 따라 재료의 변형률이 지속적으로 증가하는 현상을 측정하는 시험은 크리프시험입니다.
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69. 초음파탐상검사에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 탐촉자를 사용한다.
  2. 펄스 반사법이 있다.
  3. 표면검사에 효과적이며, 시험체 두께 제한을 많이 받는다.
  4. 금속의 결정립이 조대할 때 결함을 검출하지 못할 수 있다.
(정답률: 70%)
  • 초음파탐상검사는 내부 결함 검출에 매우 효과적이며, 시험체의 두께 제한을 거의 받지 않는다는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    표면검사에 효과적이며, 시험체 두께 제한을 많이 받는다: 내부검사에 효과적이며 두께 영향이 적음
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70. 평행부 직경이 14mm인 시험편을 인장시험 한 결과 항복점이 5620kgf 이고, 최대 하중은 7850kgf 일 때 인장강도는 약 얼마인가?

  1. 36.5 kgf/mm2
  2. 51.0 kgf/mm2
  3. 127.8 kgf/mm2
  4. 178.6 kgf/mm2
(정답률: 57%)
  • 인장강도는 시험편의 최대 하중을 시험편의 초기 단면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A} = \frac{P}{\pi r^{2}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{7850}{3.14 \times 7^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 51.0$
    따라서 인장강도는 $51.0\text{ kgf/mm}^{2}$ 입니다.
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71. 철강재료의 시험편 부식액으로 사용 적합한 것은?

  1. 왕수
  2. 염화제2철용액
  3. 수산화나트륨
  4. 질산, 피크린산
(정답률: 64%)
  • 철강재료의 조직을 관찰하기 위해 표면을 부식시킬 때는 질산이나 피크린산이 포함된 부식액을 사용하는 것이 적합합니다.
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72. 전자현미경실에서 기기의 상태를 좋은 상태로 유지하기 위한 조치로 틀린 것은?

  1. 항온 유지
  2. 항습 유지
  3. 분진 방지
  4. 소음과 진동 유지
(정답률: 78%)
  • 전자현미경은 매우 정밀한 장비이므로 외부 환경의 영향을 최소화해야 합니다. 따라서 항온, 항습, 분진 방지가 필수적이며, 소음과 진동은 기기의 정밀도를 떨어뜨리므로 철저히 제거하거나 차단해야 합니다.
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73. 마모시험 방법 중 틀린 것은?

  1. 연마석에 접촉시켜 불꽃을 보고 측정한다.
  2. 회전하는 원판에 시험편을 접촉시켜 측정한다.
  3. 왕복운동하는 평면에 시험편을 접촉시켜 측정한다.
  4. 같은 지름의 원추상 시험편을 끝면에서 접촉시키면서 회전시켜 측정한다.
(정답률: 62%)
  • 마모시험은 재료의 마멸 저항성을 측정하는 시험입니다. 연마석에 접촉시켜 불꽃을 보고 측정하는 방법은 재료의 성분을 분석하는 불꽃시험법에 해당하므로 마모시험 방법이 아닙니다.
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74. 금속재료의 변태점을 알기 위한 방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 화학반응 측정
  2. 열팽창 측정
  3. 자기반응 측정
  4. 전기저항 측정
(정답률: 47%)
  • 금속재료의 변태점은 변태 시 발생하는 물리적 성질의 변화를 이용해 측정합니다. 열팽창, 자기반응, 전기저항의 변화를 측정하는 방법이 사용되며, 화학반응 측정은 변태점 측정 방법으로 사용되지 않습니다.
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75. 비틀림 시험 에서 측정할 수 없는 것은?

  1. 비틀림 강도
  2. 강성계수
  3. 포아송비
  4. 전단탄성계수
(정답률: 69%)
  • 비틀림 시험을 통해 전단탄성계수, 강성계수, 비틀림 강도 등을 측정할 수 있습니다. 포아송비는 인장 시험 등을 통해 가로 방향 변형률과 세로 방향 변형률의 비로 측정하는 값입니다.
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76. 침투 탐상검사법의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 시험편 내부의 결함을 검출하는데 적용한다.
  2. 결함의 깊이 및 내부의 모양 및 크기의 관찰은 할 수 없다.
  3. 금속, 비금속에 관계없이 거의 모든 재료에 적용할 수 있다.
  4. 불연속부에 의한 확대율이 높기 때문에 아주 미세한 결함도 쉽게 검출한다.
(정답률: 58%)
  • 침투 탐상검사는 모세관 현상을 이용하여 시험편 표면에 열려 있는 결함을 검출하는 방법입니다. 따라서 시험편 내부의 결함을 검출한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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77. 정량 조직검사 중 결정립도 측정법에 해당하지 않는 것은?

  1. 헤인법
  2. 제프리즈법
  3. 브로즌법
  4. ASTM 결정립 측정법
(정답률: 60%)
  • 결정립도 측정법에는 헤인법, 제프리즈법, ASTM 결정립 측정법 등이 사용됩니다. 브로즌법은 결정립도 측정과 관련이 없는 방법입니다.
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78. 한국산업표준에서 정한 강의 비금속 개재물 중 그룹 B형 개재물과 관련이 깊은 것은?

  1. 황화물
  2. 규산염
  3. 구형 산화물
  4. 알루민산염
(정답률: 69%)
  • 강의 비금속 개재물 분류 기준에 따라 황화물계는 A형, 알루민산염(알루미늄 산화물)은 B형, 그리고 그 외의 각종 비금속 개재물은 C형으로 구분합니다.
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79. 다음 중 방사선투과검사에서 사용되는 방사성동위원소의 반감기가 가장 짧은 것은?

  1. Tm-170
  2. Ir-192
  3. Cs-137
  4. C0-60
(정답률: 63%)
  • 방사성동위원소의 반감기를 비교하면 Ir-192가 약 75일로 제시된 보기 중 가장 짧습니다.

    오답 노트
    Tm-170: 약 129일
    Co-60: 약 5.3년
    Cs-137: 약 30년
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80. 재질이 같고 기하학적으로 유사한 인장시험편은 인장 시험시 같은 연신율을 갖는다는 법 칙은 무엇인가?

  1. 후크의 법칙
  2. 탄성의 법칙
  3. 상사의 법칙
  4. 포아송의 법칙
(정답률: 55%)
  • 재질이 동일하고 기하학적으로 유사한 형상을 가진 시험편은 인장 시험 시 동일한 연신율을 나타낸다는 원리를 상사의 법칙이라고 합니다.
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