금속재료기사 필기 기출문제복원 (2018-04-28)

금속재료기사 2018-04-28 필기 기출문제 해설

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금속재료기사
(2018-04-28 기출문제)

목록

1과목: 금속조직학

1. 상의 계면(interface)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 계면에너지가 작은 면의 성장속도는 느리다.
  2. 원자간 결합에너지가 클수록 계면 에너지가 크다.
  3. 정합 계면을 가진 석출물은 성장하면서 정합성을 상실할 수 있다.
  4. 두 상의 결정구조, 조성 또는 방위가 다른 경우도 계면에서 두 상 사이에 변형을 일으키지 않는 원자대응이 이루어지더라도 정합계면을 이룰 수 없다.
(정답률: 89%)
  • 두 상의 결정구조, 조성 또는 방위가 다르더라도 계면에서 변형을 일으키지 않는 원자대응이 이루어진다면 정합계면을 형성할 수 있습니다.

    오답 노트

    계면에너지가 작은 면의 성장속도는 느리다: 옳은 설명입니다.
    원자간 결합에너지가 클수록 계면 에너지가 크다: 옳은 설명입니다.
    정합 계면을 가진 석출물은 성장하면서 정합성을 상실할 수 있다: 옳은 설명입니다.
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2. 두 개의 원자가 상호 교환하는 대신에 3개 또는 4개의 원자가 집단으로 링(ring) 상으로 회전함으로써 위치가 변하는 확산 기구는?

  1. 간접 교환형 기구
  2. 직접 교환형 기구
  3. 밀집 이온형 기구
  4. 격자간 원자형 기구
(정답률: 76%)
  • 두 원자가 직접 자리를 바꾸는 것이 아니라, 3개 또는 4개의 원자가 링(ring) 형태로 집단적으로 회전하며 위치를 교환하는 확산 방식은 간접 교환형 기구입니다.
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3. 순철에서 체심입방격자에서 면심입방격자로 변태하는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 자기변태
  2. 상온변태
  3. 고온변태
  4. 동소변태
(정답률: 95%)
  • 온도 변화에 따라 결정 구조가 바뀌는 현상을 동소변태라고 합니다.

    오답 노트

    자기변태: 자기적 성질(강자성체 $\rightarrow$ 상자성체)이 변하는 현상
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4. 공정반응에서 층상조직을 형성할 때 층상간격은 냉각속도에 따라 어떻게 변하는가?

  1. 냉각속도가 빨라지면 넓어진다.
  2. 냉각속도가 빨라지면 좁아진다.
  3. 냉각속도에 관계없이 조성에 따라 넓어진다.
  4. 조성과 냉각속도와는 상관없이 항상 일정하다.
(정답률: 90%)
  • 공정반응 시 냉각속도가 빨라지면 원자의 확산 시간이 부족해지므로, 층상 조직의 간격이 좁아지며 미세한 조직이 형성됩니다.
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5. 오스테나이트가 마텐자이트로 변화할 때의 특징과 관계없는 것은?

  1. 급속 냉각함에 의하여 일어나는 변태이다.
  2. 확산에 의하여 일어나는 변태이다.
  3. Ms 점은 조성에 따라서 변한다.
  4. 협동적 원자운동에 의한 변태이다.
(정답률: 83%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 확산 없이 격자 구조가 순식간에 변하는 무확산 변태입니다.

    오답 노트

    확산에 의하여 일어나는 변태이다: 마텐자이트 변태는 확산이 일어나지 않는 무확산 변태이므로 틀린 설명입니다.
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6. 전위(dislocation)의 스트레인 에너지와 관련이 가장 먼 것은?

  1. 전위의 방향
  2. 버거스 벡터
  3. 전위의 총 길이
  4. 재료의 전단계수
(정답률: 65%)
  • 전위의 스트레인 에너지는 버거스 벡터의 크기, 전위의 총 길이, 재료의 전단계수(탄성 계수) 등에 의해 결정되며, 전위가 뻗어 있는 방향 자체는 에너지 크기에 영향을 주지 않습니다.
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7. 다음 포정형 상태도에서 X 합금의 열분석곡선은 어느 것이 가장 적합한가?

(정답률: 82%)
  • 포정 반응이 일어나는 X 합금의 경우, 냉각 과정에서 액상에서 고상으로 변하는 구간과 포정 온도에서 일정하게 유지되는 수평 구간(정지 구간)이 나타나야 합니다.
    열분석곡선에서 온도 정지 구간이 명확히 나타나며 냉각 경로가 일치하는 가 가장 적합합니다.
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8. 금속간 화합물의 특징에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전기저항이 크다.
  2. 소성변형이 쉽다.
  3. 복잡한 결정구조를 갖는다.
  4. 성분금속의 원자가 결정의 단위격자 내에서 일정한 자리를 점유하고 있다.
(정답률: 79%)
  • 금속간 화합물은 화학 결합력이 강하고 결정 구조가 복잡하여 전위의 이동이 매우 어렵기 때문에 매우 단단하고 취성이 강한 특성을 가집니다. 따라서 소성변형이 쉽다는 설명은 틀린 것입니다.
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9. 금속재료의 강도를 증가시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 고용강화
  2. 석출강화
  3. 분산강화
  4. 결정립조대화 강화
(정답률: 91%)
  • 결정립이 조대화(커짐)되면 전위의 이동 영역이 넓어져 오히려 강도는 감소하고 연성이 증가합니다. 강도를 높이기 위해서는 결정립을 미세화해야 합니다.

    오답 노트

    고용강화, 석출강화, 분산강화: 모두 금속 내부에 이물질이나 입자를 도입하여 전위의 이동을 방해함으로써 강도를 높이는 방법입니다.
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10. 결정의 구조에서 축의 길이가 a = b = c 이고 축각이 α = β = γ가 = 90° 인 결정계는?

  1. 단사정체
  2. 삼사정계
  3. 입방정계
  4. 정방정계
(정답률: 86%)
  • 결정계 중 세 축의 길이가 모두 같고($a = b = c$), 세 축 사이의 각도가 모두 $90^{\circ}$($\alpha = \beta = \gamma = 90^{\circ}$)인 가장 대칭적인 구조를 입방정계라고 합니다.
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11. 쇼트키(shottky) 결함은 다음 중 어느 결함에 속하는가?

  1. 점결함
  2. 선결함
  3. 면간결함
  4. 체적결함
(정답률: 89%)
  • 쇼트키(Schottky) 결함은 결정 구조 내에서 양이온과 음이온이 쌍을 이루어 동시에 빠져나가 빈자리가 생기는 현상으로, 원자 수준의 국부적인 결함인 점결함에 해당합니다.
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12. 금속의 변태점 측정에 사용되는 방법이 아닌 것은?

  1. 열분석법
  2. 전기저항법
  3. 열팽창법
  4. 마크로검사법
(정답률: 90%)
  • 금속의 변태점은 상변화 시 발생하는 열적, 물리적 특성 변화를 통해 측정합니다. 열분석법, 전기저항법, 열팽창법은 변태 시 발생하는 잠열이나 저항 및 부피 변화를 감지하는 대표적인 측정법입니다.

    오답 노트

    마크로검사법: 육안이나 저배율 확대경으로 조직의 거시적 형태를 관찰하는 검사법으로 변태점 측정과는 무관합니다.
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13. Fe-C 평형상태도에서 오스테나이트를 서냉할 때, 약 723℃에서 일어나는 변태는?

  1. 공정변태
  2. 공석변태
  3. 포정변태
  4. 편석변태
(정답률: 80%)
  • Fe-C 평형상태도에서 오스테나이트($\gamma$)가 $723^{\circ}C$에서 서냉될 때, 하나의 고상(오스테나이트)이 두 개의 고상(페라이트 + 시멘타이트)으로 동시에 변태하는 반응을 공석변태라고 합니다.
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14. 다음 중 입방정의 면지수와 방향지수가 서로 직교하는 것은?

  1. (100)과 [100]
  2. (100)과 [010]
  3. (001)과 [110]
  4. (001)과 [100]
(정답률: 85%)
  • 입방정계에서 면지수 $(hkl)$는 해당 면에 수직인 법선 방향을 나타냅니다. 따라서 면지수와 방향지수 $[uvw]$가 서로 직교하려면 두 지수의 숫자가 완전히 일치해야 합니다.
    따라서 (100) 면의 법선 방향은 [100] 방향이므로 두 지수는 서로 직교합니다.
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15. 2원합금의 1차 고용체에서 용매원자에 대한 용질원자의 고용도에 영향을 미치는 Hume-Rothery 인자가 아닌 것은?

  1. 공공
  2. 원자크기
  3. 음의 원자가
  4. 상대적 원자가
(정답률: 73%)
  • Hume-Rothery 규칙은 고용체 형성 조건으로 원자 크기 차이, 결정 구조의 유사성, 전기음성도(음의 원자가), 상대적 원자가를 주요 인자로 꼽습니다.
    공공은 결정 격자 내의 빈자리로, 고용도 결정 인자가 아닌 격자 결함의 일종입니다.
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16. 금속에서 규칙-불규칙변태에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 원자의 배열이 바뀐다.
  2. 규칙-불규칙변태는 넓은 온도범위에 걸쳐 일어난다.
  3. 규칙-불규칙에 따라 금속재료의 성질변화는 발생하지 않는다.
  4. 고온에서 불규칙 상태의 고용체를 천천히 냉각하면 어떤 온도에서 규칙격자가 형성되는 온도를 전이온도라 한다.
(정답률: 82%)
  • 규칙-불규칙 변태는 원자의 배열 상태가 변하는 현상으로, 배열 상태에 따라 금속의 전기적, 자기적, 기계적 성질이 크게 변화합니다.

    오답 노트

    원자의 배열이 바뀐다: 규칙-불규칙 변태의 정의입니다.
    넓은 온도범위에 걸쳐 일어난다: 일반적인 변태 특성입니다.
    전이온도: 불규칙 상태에서 규칙격자가 형성되기 시작하는 특정 온도입니다.
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17. [그림]은 순금속의 냉각 곡선이다. 융점에서 수평을 이루는데 여기서 Gibbs의 상률을 적용한 자유도(E)는? (단, 압력이 일정하다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 85%)
  • Gibbs의 상률 공식을 사용하여 자유도를 계산합니다.
    $$F = C - P + 2$$
    문제 조건에서 압력이 일정하므로 상률 식에서 $1$을 빼주며, 순금속이므로 성분 수 $C=1$, 융점에서 액상과 고상이 공존하므로 상의 수 $P=2$입니다.
    $$F = 1 - 2 + 1$$
    $$F = 0$$
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18. 금속재료를 냉간 가공한 후 어닐링처리를 행할 때 일어나는 회복과정에 관련된 내용이 아닌 것은?

  1. 경도의 감소
  2. 전위밀도의 감소
  3. 전기전도도의 증가
  4. 결정립 형상의 변화
(정답률: 67%)
  • 회복 과정은 냉간 가공으로 인해 증가한 내부 응력이 제거되는 단계로, 전위 밀도가 감소하며 경도가 낮아지고 전기전도도가 증가하는 특성을 보입니다.
    결정립 형상의 변화는 회복 단계가 아닌, 새로운 결정립이 핵 생성되어 성장하는 재결정 단계에서 일어나는 현상입니다.
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19. 다음 그림은 어떤 형의 규칙격자 구조를 나타내는가?

  1. 체심입방격자 AB형
  2. 면심입방격자 AB형
  3. 체심입방격자 AB3
  4. 면심입방격자 AB3
(정답률: 84%)
  • 제시된 구조는 면심입방격자(FCC) 형태입니다. 원자 수를 계산하면 다음과 같습니다.
    A 원자: 입방체 모서리 8곳에 각각 $1/8$개씩 존재 $\rightarrow 8 \times 1/8 = 1$개
    B 원자: 입방체 면 중심 6곳에 각각 $1/2$개씩 존재 $\rightarrow 6 \times 1/2 = 3$개
    따라서 원자비가 $A:B = 1:3$인 면심입방격자 $AB_{3}$형 구조입니다.
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20. 베이나이트(bainite)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 베이나이트는 상부베이나이트, 하부베이나이트로 나눌 수 있다.
  2. 하부베이나이트는 페라이트 가지들이 군집하여 깃털 모양을 하고 있다.
  3. 연속냉각 혹은 등온변태를 시킬 때 생성되는 조직이다.
  4. 페라이트와 시멘타이트 사이의 탄소확산에 의하여 생성된다.
(정답률: 81%)
  • 베이나이트 조직은 냉각 속도와 온도에 따라 상부와 하부로 나뉩니다. 하부베이나이트는 바늘 모양의 침상 조직을 가지며, 깃털 모양(우모상)의 조직을 가지는 것은 상부베이나이트입니다.
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2과목: 금속재료학

21. 시효(aging)현상과 관련이 없는 것은?

  1. 석출
  2. 비열
  3. 과포화
  4. 고용한도
(정답률: 88%)
  • 시효(aging) 현상은 과포화된 고용체에서 온도가 낮아짐에 따라 고용한도를 초과한 용질 원자가 석출되는 현상을 말합니다. 비열은 물질의 온도를 높이는 데 필요한 열량과 관련된 물리적 성질로, 시효 현상의 메커니즘과는 관련이 없습니다.
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22. Babbit Metal의 주요 성분으로 옳은 것은?

  1. Cu-Pb
  2. Pb-Sn-Sb
  3. Sn-Sb-Cu
  4. Zn-Al-Cu
(정답률: 82%)
  • 배빗 메탈(Babbit Metal)은 주석(Sn)을 기지로 하여 안티몬(Sb)과 구리(Cu)를 첨가한 화이트 메탈의 일종으로, 주로 중·고하중 회전용 베어링에 사용되는 Sn-Sb-Cu계 합금입니다.
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23. 내해수성이 좋고 수압이나 증기압에도 잘 견디므로 선박용 재료 등에 사용되는 실용 주석 청동은?

  1. 문쯔메탈
  2. 퍼멀로이
  3. 하스텔로이
  4. 애드미럴티 건 메탈
(정답률: 81%)
  • 애드미럴티 건 메탈(Admiralty Gun Metal)은 내해수성이 우수하고 수압 및 증기압에 잘 견디는 특성이 있어 선박용 재료로 주로 사용됩니다.
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24. 구상흑연주철에서 구상화에 미치는 원소의 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스테다이트(steadite)는 P에 의해서 생성된다.
  2. 연성의 재질을 얻기 위해서는 P의 함량이 적은 편이 좋다.
  3. 탄소당량(CE)값이 아공정으로 내려갈수록 수축결함이 잘 나타난다.
  4. 탄소당량(CE)값이 과공정구역에 들어가면 흑연은 구상화되기 어렵다.
(정답률: 70%)
  • 탄소당량(CE)값이 높은 과공정 영역에서는 흑연의 구상화가 오히려 더 수월하게 일어납니다.

    오답 노트

    스테다이트는 P(인)에 의해 생성되며, 연성을 높이려면 P 함량이 적어야 합니다.
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25. 다음 중 실용적 수소저장합금이 가져야 할 성질이 아닌 것은?

  1. 수소의 흡수와 방출속도가 클 것
  2. 수소의 흡수와 방출 시 평형압력의 차가 클 것
  3. 상온근방에서 수 기압의 수소해리 평형 압력을 가질 것
  4. 단위 중량 및 단위체적당 수소 흡수와 방출량이 많을 것
(정답률: 86%)
  • 실용적인 수소저장합금은 수소의 흡수와 방출이 원활하게 일어나야 하므로, 흡수 시와 방출 시의 평형압력 차이가 작을수록 효율적입니다.
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26. 고망간강(high manganese steel)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 기지는 오스테나이트(austenite)조직을 갖는다.
  2. 열처리에는 수인법(water toughening)을 이용한다.
  3. 열전도성이 좋고 팽창계수가 작아 열변형을 일으키지 않는다.
  4. 항복정은 낮으나 인장강도는 높게 되어 파괴에 대하여 높은 인성을 나타낸다.
(정답률: 71%)
  • 고망간강은 내마멸성과 내충격성이 매우 뛰어나지만, 열전도성이 낮고 열팽창계수가 커서 열변형이 일어나기 쉬운 특성을 가집니다.
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27. Mg 금속에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비중이 약 1.7 정도이다.
  2. 알루미늄보다 쉽게 부식한다.
  3. 면심입방격자(BCC)구조를 갖는다.
  4. Zr의 첨가로 결정립은 미세하고, 희토류 원소의 첨가로 고온크리프 특성이 우수하다.
(정답률: 83%)
  • Mg(마그네슘)은 면심입방격자(BCC)가 아니라 조밀육방격자(HCP) 구조를 갖는 금속입니다.
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28. 담금질한 상태의 강은 경도가 매우 높으나 취약해서 실용할 수 없어 변태점 이하의 적당한 온도로 재가열하여 사용해 인성과 같은 기계적 성질을 향상시키는 열처리법은?

  1. 어닐링(annealing)
  2. 담금질(quenching)
  3. 뜨임(tempering)
  4. 노멀라이징(normalizing)
(정답률: 87%)
  • 담금질 후의 강은 경도가 너무 높고 취약하므로, 변태점 이하의 온도로 재가열하여 내부 응력을 제거하고 인성과 연성을 부여하는 뜨임(tempering) 공정이 필수적입니다.

    오답 노트

    어닐링: 내부 응력 제거 및 재료 연화
    담금질: 급랭을 통해 경도를 극대화
    노멀라이징: 결정 조직의 표준화 및 응력 제거
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29. 쾌삭강(free cutting steel)의 피삭성을 증가시키는 합금 원소는?

  1. C
  2. Si
  3. Ni
  4. Se
(정답률: 64%)
  • 쾌삭강은 절삭성을 높이기 위해 P, S 외에도 Se, Pb, Zr 등의 원소를 첨가하여 칩(chip)이 잘 끊어지도록 만든 강입니다.
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30. 강의 조직 중에서 가장 큰 팽창을 하는 것은?

  1. 펄라이트(Pearlite)
  2. 소르바이트(Sorbite)
  3. 마텐자이트(Martensite)
  4. 오스테나이트(Austenite)
(정답률: 84%)
  • 마텐자이트는 결정 구조가 BCC(체심입방격자)에서 BCT(체심정방격자)로 변태하면서 부피가 팽창하기 때문에 강의 조직 중 가장 큰 팽창을 일으킵니다.
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31. 강의 상온취성(cold shortness)에 주요 원인이 되는 원소는?

  1. Mn
  2. Si
  3. P
  4. S
(정답률: 80%)
  • 강중에 P(인)가 포함되면 FeP 형태로 결정립 경계에 석출되어 전위의 움직임을 방해하는 핀(pin) 역할을 하며, 이로 인해 상온에서 취성이 커지는 상온취성이 발생합니다.
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32. 오스테나이트계 스테인리스강의 부식을 입계부식과 응력부식균열로 나눌 때 입계부식을 방지하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 탄소 함량을 약 0.03% 미만으로 낮게 한다.
  2. 쇼트 피닝을 실시하고, 고 Ni 재료를 사용한다.
  3. Cr 탄화물의 석출을 막기 위하여 Ti, Nb등을 첨가한다.
  4. 고온으로 가열하여 Cr탄화물을 고용시킨 후에 급냉한다.
(정답률: 62%)
  • 입계부식은 결정립계에 크롬 탄화물이 석출되어 크롬 결핍 영역이 생길 때 발생합니다. 이를 방지하기 위해 탄소 함량을 $0.03\%$ 미만으로 낮추거나, Ti, Nb 등 탄소 친화력이 큰 원소를 첨가하고, 고온 가열 후 급냉하여 탄화물을 고용시켜야 합니다.

    오답 노트

    쇼트 피닝을 실시하고, 고 Ni 재료를 사용한다: 이는 입계부식이 아닌 응력부식균열(SCC)을 방지하기 위한 방법입니다.
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33. 황동의 자연균열(season crack)을 방지하기 위한 방법을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 도료나 아연도금을 한다.
  2. 응력제거 풀림을 한다.
  3. Sn이나 Si를 첨가한다.
  4. Hg 및 그 화합물을 첨가한다.
(정답률: 81%)
  • 황동의 자연균열을 방지하기 위해서는 응력제거 풀림을 수행하거나, 도료/아연도금을 하고, Sn이나 Si를 첨가하여 내식성을 높여야 합니다. Hg(수은) 및 그 화합물은 오히려 부식을 촉진하거나 재료를 손상시킬 수 있어 방지책으로 부적절합니다.
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34. 다음 중 변압기의 철심으로 사용되는 전자강판(규소강판)으로 가장 적합한 합금강은?

  1. Fe-3%Si 강
  2. SKH2 강
  3. Hadfield 강
  4. 13Cr 스테인리스 강
(정답률: 79%)
  • 변압기 철심에는 자기적 특성이 우수하고 철손(히스테리시스 손실 및 와전류 손실)을 줄이기 위해 규소가 첨가된 Fe-3%Si 강(규소강판)이 가장 적합합니다.
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35. 분말을 캡슐에 넣어 진공 밀폐한 것을 고압용기에 넣은 후 고온고압의 불활성가스에서 압력을 가하여 압축과 소결을 동시에 실시하는 성형법은?

  1. 소결단조법
  2. 사출성형법l
  3. 분무성형법
  4. 열간정수압성형법
(정답률: 74%)
  • 열간정수압성형법은 분말을 진공 밀폐하여 고압 용기에 넣고, 고온·고압의 불활성 가스를 이용해 압축과 소결을 동시에 진행하는 세라믹스 제조 공법입니다.
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36. 조직검사에서 조직의 양을 측정하는 방법이 아닌 것은?

  1. 면적 측정법
  2. 직선 측정법
  3. 점의 측정법
  4. 직각의 측정법
(정답률: 84%)
  • 조직검사에서 조직의 양을 측정하는 일반적인 방법으로는 면적 측정법, 직선 측정법, 점의 측정법이 사용됩니다. 직각의 측정법은 조직의 양을 정량적으로 측정하는 표준 방법이 아닙니다.
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37. 다이캐스팅용 아연합금에서 합금의 강도와 경도를 증가시키고 유동성 개선을 위하여 첨가되는 합금 원소는?

  1. Al
  2. Li
  3. Si
  4. Sn
(정답률: 65%)
  • Al(알루미늄)을 첨가하면 아연합금의 강도와 경도가 증가하고 유동성이 개선됩니다.

    오답 노트

    Al 첨가 시 추가적으로 저온 취성 향상, 탈산 및 입자 미세화, 내식성 향상 효과가 있습니다.
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38. 섬유강화복합재료에서 섬유 축방향으로 인장력을 가하여 파단하는 경우에 복합재료의 강도와 관계없는 인자는? (단, 섬유와 모재의 계면에서 파단이 일어나지 않는다고 가정한다.)

  1. 쌍정
  2. 섬유의 강도
  3. 섬유의 용적률
  4. 모재 금속의 파단변형에서의 응력
(정답률: 81%)
  • 섬유 축방향 인장 강도는 섬유의 강도, 섬유의 용적률, 그리고 모재의 응력에 의해 결정됩니다. 쌍정은 결정 구조 내의 변형 기작일 뿐, 복합재료의 전체적인 인장 강도 결정 인자와는 관계가 없습니다.
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39. 10~30% Ni이 함유된 Ni-Cu합금으로 가공성과 내식성이 좋아 화폐, 열교환기 등에 사용되는 것은?

  1. 백동(Cupronickel)
  2. 인바(Invar)
  3. 콘스탄탄(Constantan)
  4. 모넬메탈(Monel metal)
(정답률: 75%)
  • 백동(Cupronickel)은 $10 \sim 30\%$의 Ni을 함유한 Cu-Ni 합금으로, 가공성과 내식성이 매우 뛰어나 화폐나 열교환기 제작에 주로 사용됩니다.
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40. 빙점 이하의 저온에서 잘 견디는 내한강의 조직은?

  1. 페라이트
  2. 펄라이트
  3. 마텐자이트
  4. 오스테나이트
(정답률: 64%)
  • 오스테나이트는 FCC(면심입방격자) 구조를 가져 BCC 구조인 다른 조직들에 비해 원자 충진율이 높고 슬립면이 많습니다. 이로 인해 연성이 매우 뛰어나며, 저온에서도 취성 파괴가 일어나지 않고 유연함을 유지하여 내한성이 우수합니다.
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3과목: 야금공학

41. 노외 정련법 중 진공설비가 없는 것은?

  1. VAD법
  2. LF법
  3. VOD법
  4. RH-OB법
(정답률: 83%)
  • LF법(Ladle Furnace)은 래들 내에서 전극을 이용해 가열하고 성분을 조정하는 정련법으로, 진공 설비를 사용하지 않는 일반 정련 공정입니다.

    오답 노트

    VAD법, VOD법, RH-OB법: 명칭에 V(Vacuum)가 포함되어 있거나 진공 탈가스 설비를 사용하는 공정임
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42. Maxwell 관계식 중 틀린 것은?

(정답률: 73%)
  • Maxwell 관계식은 열역학적 상태 함수들 사이의 미분 관계를 나타냅니다. 제시된 식 중 는 올바른 관계식이 아닙니다.
    해당 식의 올바른 형태는 다음과 같습니다.
    $$( \frac{\partial S}{\partial P} )_T = -( \frac{\partial V}{\partial T} )_P$$
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43. 강의 일반적인 탈황(S)조건의 설명으로 틀린 것은?

  1. 염기도가 높아야 유리하다.
  2. Ca, Mg 등의 원소를 용강에 첨가한다.
  3. 온도는 일반적으로 높은 것이 유리하다.
  4. C, Si 등이 용철 중에 있는 것보다 없는 것이 유리하다.
(정답률: 71%)
  • 강의 탈황 반응은 용강 내의 $C, Si$ 함량이 높을수록 슬래그 내의 황($S$) 농도를 낮추는 데 유리하여 탈황 효율이 향상됩니다.

    오답 노트

    $C, Si$ 등이 용철 중에 있는 것보다 없는 것이 유리하다: $C, Si$가 존재해야 탈황 반응이 촉진됨
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44. 정온에서 기체의 부피가 증가하면 엔트로피는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변화가 없다.
  4. 증가하다가 감소한다.
(정답률: 76%)
  • 정온 과정에서 기체의 부피가 증가(등온 팽창)하면 기체 분자가 차지하는 공간이 넓어져 무질서도가 증가하므로 엔트로피는 증가합니다.
    이상기체의 등온 팽창 시 엔트로피 변화량 $\Delta S$는 다음과 같습니다.
    $$\Delta S = nR \ln \frac{V_2}{V_1}$$
    부피가 증가하면 $V_2 > V_1$이므로 $\Delta S$는 양수(+)가 되어 엔트로피가 증가합니다.
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45. 깁스 자유에너지(G)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 평형상태에서 G가 최대값을 가진다.
  2. 일정 온도, 일정 압력 하에서 G가 감소하면 자발적인 과정이다.
  3. 상태 1과 상태 2의 양쪽 상태가 정해지면, 그 과정의 경로에 상관없이 △G값은 동일하다.
  4. 일정온도에서 이상기체가 압력 P1에서 압력 P2로 등온 팽창할 때 △G 값은 Helmholtz free energy 변화(△A)값과 같다.
(정답률: 79%)
  • 깁스 자유에너지 $G$는 일정 온도와 압력 조건에서 시스템이 평형에 도달했을 때 최소값을 가집니다.

    오답 노트

    평형상태에서 $G$가 최대값을 가진다: 평형에서는 최소값이 되어야 함
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46. 1몰의 이상기체가 10L에서 100L로 가역등온팽창할 때 △S는 약 몇 cal/degree 인가?

  1. 1.575
  2. 2.575
  3. 3.575
  4. 4.575
(정답률: 60%)
  • 가역 등온팽창 시 엔트로피 변화량은 기체 상수와 부피 변화의 자연로그 값의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = nR \ln \frac{V_{f}}{V_{i}}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 1 \times 1.98 \times \ln \frac{100}{10}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 4.575$
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47. 1 몰의 수소기체(H2)가 온도 T에서 지니는 평균 내부에너지를 에너지 균배칙에 의해 계산하면? (단 수소는 이상기체로 가정한다.)

(정답률: 72%)
  • 수소($H_{2}$)는 이상기체 중 선형 분자로, 평진 운동 3자유도와 회전 운동 2자유도를 가져 총 5개의 자유도를 가집니다. 에너지 균배칙에 따라 1몰당 내부에너지는 자유도 수에 비례하여 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $U = \frac{f}{2}RT$ (여기서 $f$는 자유도)
    ② [숫자 대입] $U = \frac{5}{2}RT$
    ③ [최종 결과] $\frac{5}{2}RT$
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48. 반사로 제련에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반사로는 분광이 아닌 괴광만을 처리한다.
  2. 석회는 동이 슬래그 중으로 손실되는 것을 방지한다.
  3. 석회는 슬래그의 비중을 가볍게 하여 분리가 잘 되게 한다.
  4. 연료로 석탄, 중유, 천연가스 등 광범위하게 사용된다.
(정답률: 72%)
  • 반사로는 괴광뿐만 아니라 분광(가루 형태의 광석)도 처리할 수 있는 용광로입니다.

    오답 노트

    반사로는 분광이 아닌 괴광만을 처리한다: 분광과 괴광 모두 처리가 가능하므로 틀린 설명입니다.
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49. 이상기체가 가역 등온팽창을 할 때와 가역단열팽창을 할 때 주어진 압력 P에서 어떤 경우의 부피가 더 큰가?

  1. 등온팽창일 때가 더 크다.
  2. 단열팽창일 때가 더 크다.
  3. 두 경우의 부피는 같다.
  4. 압력 P에 따라 다르다.
(정답률: 72%)
  • 가역 등온팽창은 외부에서 열을 흡수하여 온도를 유지하며 팽창하지만, 가역 단열팽창은 외부와의 열 교환 없이 내부 에너지를 소모하며 팽창하므로 온도가 하강합니다. 따라서 동일한 압력 $P$에 도달했을 때, 온도가 더 높게 유지되는 등온팽창 시의 부피가 더 큽니다.
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50. 어떤 반응에서 각 온도에서의 평형상수 Kp 가 다음 표와 같을 때, 이 온도 범위에서의 생성열은 약 몇 cal/mole 인가?

  1. 17883 cal/mole
  2. -17883 cal/mole
  3. 41885 cal/mole
  4. -41185 cal/mole
(정답률: 41%)
  • 온도 변화에 따른 평형 상수의 변화를 이용하여 생성열(엔탈피 변화)을 구하기 위해 반트 호프(van't Hoff) 방정식을 사용합니다.
    $$\log K_p = -\frac{\Delta H}{2.303 R} \frac{1}{T} + \frac{\Delta S}{2.303 R}$$
    기울기 $\text{slope} = \frac{\Delta \log K_p}{\Delta (1/T)}$이며, $\text{slope} = -\frac{\Delta H}{2.303 R}$ 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta H = -2.303 \times R \times \frac{\log K_{p2} - \log K_{p1}}{\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta H = -2.303 \times 1.987 \times \frac{4.819 - 4.00}{4.35 \times 10^{-4} - 5.26 \times 10^{-4}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta H = 41885 \text{ cal/mole}$$
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51. 고로 가스(BFG) 중에 가장 많이 함유되어 있는 성분은?

  1. CO2
  2. CO
  3. H2
  4. N2
(정답률: 67%)
  • 고로 가스(BFG)는 용광로 상부에서 배출되는 가스로, 공기가 함께 유입되기 때문에 성분 중 질소($\text{N}_2$)가 가장 많은 비중을 차지합니다.
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52. 가역반응의 평형점에서 온도가 증가하면 어떻게 되는가?

  1. △H가 (+)값이 되는 방향으로 진행한다.
  2. △H가 (-)값이 되는 방향으로 진행한다.
  3. 흡열도 발열도 하지 않는다.
  4. △H 값은 관계가 없다.
(정답률: 73%)
  • 르 샤틀리에의 원리에 따라, 평형 상태의 계에 온도를 높이는 변화를 주면 계는 온도를 낮추려는 방향, 즉 열을 흡수하는 흡열 반응 방향으로 이동합니다. 흡열 반응은 엔탈피 변화량 $\Delta H$가 $(+)$인 반응입니다.
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53. 활동도에 관한 헨리(Henry)의 법칙 ai=kiNi를 만족하는 용액에서 활동도 계수 ki는?

  1. 일정하다.
  2. 항상 1보다 크다.
  3. 항상 1보다 작다.
  4. i 성분의 몰분율 Ni의 값에 따라 변한다.
(정답률: 67%)
  • 헨리의 법칙은 묽은 용액에서 성분 $i$의 활동도 $a_i$가 몰분율 $N_i$에 비례한다는 법칙입니다. 이때 비례 상수인 활동도 계수 $k_i$는 온도와 압력이 일정할 때 해당 성분에 대해 일정하게 유지되는 상수 값입니다.
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54. 헬름홀쯔 자유에너지가 일정한 온도하에서 가역과정일 때 최대 일의 양은?

(정답률: 69%)
  • 일정한 온도에서 가역 과정이 일어날 때, 계가 외부로 할 수 있는 최대 일의 양은 헬름홀쯔 자유에너지의 감소량과 같습니다.
    따라서 최대 일은 다음과 같이 정의됩니다.
    $$\text{W}_{max} = -\Delta A$$
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55. 제철공업에서 철을 용해하기 위한 열원으로 사용하며, 산화철을 금속철로 환원하는 환원제의 역할을 하는 인공 연료는?

  1. 갈탄
  2. 중유
  3. 무연탄
  4. 코크스
(정답률: 88%)
  • 코크스는 석탄을 건류하여 만든 인공 연료로, 제철로 내에서 열원 역할을 함과 동시에 일산화탄소를 생성하여 산화철을 금속철로 환원시키는 환원제 역할을 합니다.
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56. A + B = C + D 반응에서 표준 자유에너지변화가 0 이라면 반응은 어떻게 되는가? (단, 각 물질은 표준상태에 있다고 가정한다.)

  1. 발열반응이다.
  2. 평형상태에 있다.
  3. 왼쪽으로 진행된다.
  4. 오른쪽으로 진행된다.
(정답률: 87%)
  • 표준 자유에너지 변화( $\Delta G^\circ$)가 0이라는 것은 반응의 정반응과 역반응 속도가 같아 겉보기로 변화가 없는 평형상태에 있음을 의미합니다.
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57. 내화 모르타르 분류에서 가열에 따라 일부가 용융 응고하여 강도가 커지며, 결합제로는 점토, 벤토나이트 등이 사용되는 것은?

  1. 열경화성 모르타르
  2. 기경성 모르타르
  3. 수경성 모르타르
  4. 지경성 모르타르
(정답률: 85%)
  • 가열에 의해 일부가 용융 응고되면서 강도가 증가하는 성질을 열경화성이라고 하며, 점토나 벤토나이트 등을 결합제로 사용합니다.
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58. 1kg 의 공기가 일정 체적하에서 온도를 30℃에서 3℃로 강하시켰을 때 이 계의 엔트로피 변화는? (단, 공기의 정적비열 Cv = 0.17 kcal/kg·K 이다.)

  1. -0.0159 kcal/kg·K
  2. -0.0224 kcal/kg·K
  3. -0.0324 kcal/kg·K
  4. -0.0386 kcal/kg·K
(정답률: 49%)
  • 정적 과정에서 엔트로피 변화는 정적비열과 온도의 로그 비를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = C_v \ln \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 0.17 \ln \frac{276}{303}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = -0.0159$ kcal/kg·K
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59. 순수한 물질의 여러 상(고체, 액체, 기체) 사이에 평형이 이루어질 열역학적 조건으로 틀린 것은?

  1. 각 상에서의 속도 (V)가 모두 같아야 한다.
  2. 각 상에서의 압력(P)이 모두 같아야 한다.
  3. 각 상에서의 온도(T)가 모두 같아야 한다.
  4. 각 상에서의 몰 자유에너지(μ=G/n)가 같아야 한다.
(정답률: 80%)
  • 순수한 물질의 여러 상이 평형을 이루기 위해서는 온도, 압력, 그리고 화학 퍼텐셜(몰 자유에너지)이 모든 상에서 동일해야 합니다. 속도는 평형 조건과 무관한 물리량입니다.
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60. 내화물에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 샤모트질은 중성 내화물이다.
  2. 마그네시아질은 중성 내화물이다.
  3. 돌로마이트질은 염기성 내화물이다.
  4. SiO2 는 산성과 염기성의 이중성을 가지고 있다.
(정답률: 83%)
  • 돌로마이트질 내화물은 대표적인 염기성 내화물에 해당합니다.

    오답 노트

    샤모트질: 산성 내화물
    마그네시아질: 염기성 내화물
    $SiO_{2}$: 산성 내화물
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4과목: 금속가공학

61. 전위에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전위는 선결함에 해당된다.
  2. 각 온도에서 평형 전위농도가 존재한다.
  3. 칼날전위의 경우, Burgers 벡터와 전위선은 수직이다.
  4. 전위가 활주할 수 있는 면은 전위선과 Burgers 벡터가 공존하는 면이다.
(정답률: 73%)
  • 전위는 재료의 가공이나 변형에 의해 생성되는 선결함으로, 온도에 따라 농도가 결정되는 점결함(공공 등)과 달리 특정 온도에서의 평형 전위농도라는 개념이 존재하지 않습니다.
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62. 압연 시 작업 롤(Roll)의 회전속도와 판재의 수평 이동속도가 같아지는 위치는?

  1. 입구점
  2. 출구점
  3. 중립점
  4. 슬립점
(정답률: 85%)
  • 압연 과정에서 롤의 표면 속도와 판재의 이동 속도가 일치하여 상대적인 미끄럼이 발생하지 않는 지점을 중립점이라고 합니다.
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63. 크리프(Creep) 저항을 크게 하는 방법이 아닌 것은?

  1. 기지에 산화물을 분산시킨다.
  2. 결정립도가 큰 재료를 사용한다.
  3. 융점이 높은 금속이나 합금을 사용한다.
  4. 다른 원소를 첨가하여 적층결함 에너지를 증가시킨다.
(정답률: 66%)
  • 크리프 저항을 높이려면 재료 내부의 결함 발생을 억제해야 하므로, 적층결함 에너지를 낮추어 전위의 이동을 방해해야 합니다.

    오답 노트

    기지에 산화물 분산, 결정립도 확대, 융점이 높은 재료 사용은 모두 크리프 저항을 증가시키는 올바른 방법입니다.
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64. 단순 인장의 경우, 최대전단력이 작용하는 방향은 몇 도인가?

  1. 15°
  2. 30°
  3. 45°
  4. 60
(정답률: 84%)
  • 단순 인장 시 주응력 상태에서 최대 전단 응력은 주응력 방향과 $45^{\circ}$를 이루는 평면에서 발생합니다.
    ① [최대전단응력 공식] $\tau_{max} = \frac{\sigma_1 - \sigma_3}{2}$
    ② [작용 각도] $45^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $45^{\circ}$
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65. 나선전위가 한 슬립면에서 활주하다가, 다른 슬립면으로 활주방향을 바꾸어 활주하는 것은?

  1. 상승운동
  2. 비보존운동
  3. 교차슬립
  4. 평면(planner)슬립
(정답률: 88%)
  • 나선전위(Screw dislocation)는 전위선과 버거스 벡터가 평행하여 하나의 슬립면에 국한되지 않습니다. 따라서 장애물을 만나면 다른 슬립면으로 활주 방향을 바꾸어 이동할 수 있는데, 이를 교차슬립이라고 합니다.
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66. 면심입방결정에서 [001] 방향으로 인장변형 시킬 때 작용하는 슬립 시스템의 수는 몇 개인가?

  1. 4개
  2. 6개
  3. 8개
  4. 12개
(정답률: 57%)
  • 면심입방결정(FCC)의 전체 슬립 시스템 수는 12개입니다. 하지만 [001] 방향으로 인장 변형을 가하면, 인장 방향에 수직인 슬립면에서는 슬립이 일어날 수 없으므로 해당 방향의 슬립 시스템들이 제외됩니다.
    ① [전체 슬립 시스템] $12$
    ② [제외 시스템] $12 - 4$
    ③ [최종 결과] $8$
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67. 항복점 현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 저탄소강에서 잘 나타나는 현상이다.
  2. 항복점연신 동안의 변형은 불균일하다.
  3. 항복점연신에 의하여 매끄러운 표면이 얻어진다.
  4. 탄소나 질소와 같은 침입형 원자와 전위와의 상호작용 결과 나타나는 현상이다.
(정답률: 77%)
  • 항복점 현상은 저탄소강에서 탄소나 질소 같은 침입형 원자가 전위의 이동을 방해하다가 이를 극복하며 발생하는 현상입니다. 이때 발생하는 항복점 연신은 변형이 불균일하게 일어나기 때문에 표면이 거칠어지는 '뤼더스 밴드(Lüders band)'가 형성됩니다.

    오답 노트

    매끄러운 표면이 얻어진다: 불균일 변형으로 인해 표면이 거칠어집니다.
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68. 연성-취성 천이온도에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 노치가 날카로울수록 천이온도는 낮아진다.
  2. 변형속도가 클수록 천이온도가 낮아진다.
  3. 인장시험보다는 충격시험의 경우 천이온도가 낮다.
  4. 2축 또는 3축 응력 보다는 1축 응력 상태가 되면 천이온도가 낮아진다.
(정답률: 64%)
  • 연성-취성 천이온도는 응력 상태가 복잡할수록(다축 응력) 높아지며, 단순한 1축 응력 상태가 될 때 가장 낮아지는 경향이 있습니다.

    오답 노트

    노치가 날카로울수록: 천이온도 상승
    변형속도가 클수록: 천이온도 상승
    충격시험의 경우: 인장시험보다 천이온도 높음
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69. 파괴인성을 나타내는 KC 에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 시험 시 가해지는 응력은 균열면에 수직하게 작용한다.
  2. 수직응력(plane stress)하의 임계응력 확대계수를 나타낸다.
  3. 일정 시편두께 이상에서 두께에 무관한 재료의 성질을 나타낸다.
  4. 재료의 강도가 낮을수록 조건을 만족하는 파괴인성시편의 크기는 증대된다.
(정답률: 47%)
  • 파괴인성 $K_{C}$는 시편의 두께가 충분히 두꺼워 내부가 평면 변형 상태(plane strain)일 때의 임계 응력 확대 계수를 의미합니다.

    오답 노트

    수직응력(plane stress): 평면 응력 상태가 아니라 평면 변형 상태(plane strain)여야 하므로 틀린 설명입니다.
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70. 280MPa의 응력에서 인장력을 받고 있는 재료의 단위 체적당 탄성변형에너지는 몇 MPa 인가? (단, 탄성률 E=7×104MPa 이다.)

  1. 5.6
  2. 0.56
  3. 0.02
  4. 0.002
(정답률: 58%)
  • 단위 체적당 탄성변형에너지는 응력과 변형률의 관계를 이용하여 계산하며, 응력의 제곱을 탄성률의 2배로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$u = \frac{\sigma^{2}}{2E}$$
    ② [숫자 대입]
    $$u = \frac{280^{2}}{2 \times 7 \times 10^{4}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$u = 0.56$$
    따라서 탄성변형에너지는 $0.56 \text{ MPa}$ 입니다.
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71. 단위전위의 Burgers 벡터가 격자의 최고원자밀도 방향과 평행할 때 그 전위가 최소의 에너지를 갖는 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 적층전위
  2. 단극전위
  3. 부분전위
  4. 완전전위
(정답률: 77%)
  • Burgers 벡터가 격자의 최고원자밀도 방향(가장 조밀한 방향)과 평행하고 그 크기가 격자 벡터와 일치할 때, 전위 에너지가 최소가 되는 완전전위 상태가 됩니다.
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72. [그림]과 같이 물체 ABCD 에 전단력이 작용하여 원래 90°인 각이 전단응력을 받아 θ만큼 작아졌을 때 전단변형율 γ를 옳게 정의한 식은?

(정답률: 78%)
  • 전단변형률 $\gamma$는 전단 응력을 받았을 때 원래의 직각($90^{\circ}$)이었던 각도가 변화한 양을 의미합니다.
    그림에서 변위 $a$와 높이 $h$ 사이의 관계를 통해 $\tan \theta$ 값으로 정의됩니다.
    $$\gamma = \frac{a}{h} = \tan \theta$$
    따라서 정답은 입니다.
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73. 소성가공에서 열간가공과 냉간가공을 비교 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 냉간가공보다 열간가공한 것이 산화물층이 적다.
  2. 냉간가공보다 열간가공한 것이 치수 정밀도가 높다.
  3. 냉간가공보다 열간가공한 것이 조직과 표면상태가 우수하다.
  4. 냉간가공보다 열간가공한 것이 단면감소율을 크게 할 수 있다.
(정답률: 76%)
  • 열간가공은 재결정 온도 이상에서 수행되므로 내부 응력이 제거되고 연성이 크게 증가합니다. 따라서 냉간가공에 비해 훨씬 큰 단면감소율을 얻을 수 있습니다.

    오답 노트

    산화물층: 고온 가공이므로 열간가공이 더 많음
    치수 정밀도: 열수축이 발생하는 열간가공보다 냉간가공이 더 높음
    조직/표면상태: 산화 및 결정립 조대화 가능성이 있는 열간가공보다 냉간가공이 우수함
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74. 가공경화 후 어닐링 시 재결정에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 변형정도가 작을수록 재결정온도가 높아진다.
  2. 재결정을 일으키는데 최소한의 변형이 필요하다.
  3. 금속의 순도가 높아질수록 재결정온도는 증가한다.
  4. 원래의 결정립이 클수록 같은 재결정온도를 얻는데 필요한 냉간 가공량은 커진다.
(정답률: 85%)
  • 금속의 순도가 높아질수록 불순물에 의한 전위 이동 방해 요소가 줄어들어 재결정온도는 낮아집니다.

    오답 노트

    변형 정도가 작을수록: 재결정 구동력이 작아 온도가 상승함
    최소 변형 필요: 임계 변형량 미만에서는 재결정이 일어나지 않음
    원래 결정립이 클수록: 재결정 핵 생성 지점이 적어 더 많은 가공량이 필요함
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75. 항복점이 뚜렷하지 않은 재료에서 내력(耐力)을 정하는 방법 중 옳은 것은?

  1. 비례한도로 정한다.
  2. 0.02%의 영구 strain이 발생할 때의 응력
  3. 0.05%의 영구 strain이 발생할 때의 응력
  4. 0.2%의 영구 strain이 발생할 때의 응력
(정답률: 74%)
  • 항복점이 명확하지 않은 재료의 경우, 임의의 영구 변형률을 기준으로 내력을 정의합니다. 일반적으로 $0.2\%$의 영구 strain이 발생할 때의 응력을 항복점으로 간주합니다.
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76. 항복점 현상과 관련된 거동으로 금속을 냉간가공하고 비교적 저온에서 가열할 때 금속의 강도가 증가하고 연성이 감소하는 현상은?

  1. 시효경화
  2. 변형시효
  3. 석출경화
  4. 고용경화
(정답률: 76%)
  • 냉간가공된 금속을 저온에서 가열할 때, 전위(dislocation)가 고정되면서 강도가 증가하고 연성이 감소하는 현상을 변형시효라고 합니다.
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77. 재료의 피로강도를 높이는 방법이 아닌 것은?

  1. 소재의 인장강도를 높인다.
  2. 표면을 연마하여 표면 거칠기를 낮춘다.
  3. 노치나 구멍같은 응력 집중부를 최소화한다.
  4. 표면에 압축잔류응력이 아닌 인장잔류응력을 형성시킨다.
(정답률: 80%)
  • 피로강도를 높이려면 표면에 압축잔류응력을 형성시켜 균열의 발생과 전파를 억제해야 합니다. 인장잔류응력을 형성시키면 오히려 균열이 쉽게 발생하여 피로 수명이 단축됩니다.
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78. 전단가공에서 랜싱(lancing)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 판재의 일부분을 남기고 절단하는 가공이다.
  2. 판재를 두 개 또는 그 이상으로 절단하는 가공이다.
  3. 판재의 옆면을 여러 가지 모양으로 잘라내는 가공이다.
  4. 연속 천공이라고도 하며, 판재에 다수의 구멍을 뚫는 가공이다.
(정답률: 72%)
  • 랜싱(lancing)은 판재의 일부분을 남기고 절단하여 탭(tab)이나 플랩(flap) 형태의 돌출부를 만드는 전단 가공법입니다.

    오답 노트

    판재를 두 개 이상으로 절단: 블랭킹 또는 피어싱
    옆면을 모양대로 잘라냄: 트리밍
    다수의 구멍을 뚫음: 퍼포레이팅
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79. 잔류응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 잔류응력에 의해 파괴가 일어난다.
  2. 잔류응력에 의해 부식이 촉진된다.
  3. 잔류응력에 의해 소성변형이 일어난다.
  4. 탄성영역에서의 잔류응력은 좌굴의 경향을 낮춘다.
(정답률: 65%)
  • 잔류응력은 외부 하중이 없는 상태에서도 재료 내부에 존재하는 응력으로, 외부 응력과 합쳐져 항복점에 더 빨리 도달하게 만듭니다. 따라서 탄성영역에서의 잔류응력은 좌굴의 경향을 낮추는 것이 아니라 오히려 높이게 됩니다.
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80. σ=kεn거동을 나타내는 재료의 소성변형률이 0.1과 0.2일 때, 유동응력이 각각 180MPa 과 250MPa 이라면 n 값은 약 얼마인가?

  1. 0.47
  2. 0.50
  3. 0.68
  4. 0.72
(정답률: 50%)
  • 두 지점의 유동응력과 소성변형률 데이터를 이용하여 가공경화지수 $n$을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{\sigma_1}{\sigma_2} = (\frac{\epsilon_1}{\epsilon_2})^n$
    ② [숫자 대입] $\frac{180}{250} = (\frac{0.1}{0.2})^n$
    ③ [최종 결과] $n = 0.47$
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5과목: 표면공학

81. 경질크롬도금의 특징으로 틀린 것은?

  1. 내마모성이 크다.
  2. 0.25μm이하로 도금 두께가 얇다.
  3. 도금액은 서전트 표준액을 사용한다.
  4. 도금할 필요가 없는 부분은 절연해 준다.
(정답률: 61%)
  • 경질크롬도금은 내마모성과 경도를 높이기 위해 일반 크롬도금보다 훨씬 두껍게 도금하는 것이 특징입니다. 따라서 $0.25\mu m$이하로 얇게 도금한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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82. 강재의 가열에서 수반되는 산화 스케일의 설명으로 틀린 것은?

  1. 산화성 분위기 중에서 가열할 때 발생한다.
  2. 가능한 한 높은 온도에서 장시간 가열하면 산화 스케일이 제거된다.
  3. 산세한 것은 수소취성이 발생하기 쉬우므로 주의한다.
  4. 스케일은 연점이나 담금질 균열의 원인이 되는 일이 많다.
(정답률: 80%)
  • 산화 스케일은 고온에서 산소와 반응하여 생성되는 산화층입니다. 따라서 온도가 높을수록, 가열 시간이 길어질수록 산화 스케일은 더 많이 생성되며 제거되지 않습니다.
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83. CVD 증착에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비교적 접착력이 좋은 표면이 얻어진다.
  2. 이론에 가까운 밀도로 증착할 수 있다.
  3. 미립자의 코팅에는 적용할 수 없다.
  4. Throwing Power가 좋다.
(정답률: 84%)
  • CVD(화학 기상 증착)는 화학 반응을 통해 박막을 형성하므로, 복잡한 형상의 미립자나 미세 구조의 코팅에도 적용이 가능합니다.
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84. 이온도금에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 밀착력이 우수하다..
  2. 화합물막의 형성이 용이하다.
  3. 마톡스(MATTOX)법은 이온도금의 한 종류이다.
  4. 이온도금은 고상에서 기상으로 결정성장(박막성장)을 시킨다.
(정답률: 78%)
  • 이온도금은 기상(Gas phase)의 이온을 가속시켜 고상(Solid phase)의 기판 위에 증착시키는 방식입니다. 고상에서 기상으로 성장시킨다는 설명은 방향이 반대로 되어 있습니다.
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85. 진공증착(도금) 후 래커 코팅을 하는 목적이 아닌 것은?

  1. 마모로부터 보호
  2. 염색(색상)보호
  3. 도금의 변색방지
  4. 경도 증가 방지
(정답률: 88%)
  • 래커 코팅은 증착된 박막의 마모 방지, 색상 보호, 변색 방지를 위해 표면을 보호하는 목적입니다. 경도를 증가시키는 것이 목적이며, 경도 증가를 방지한다는 설명은 옳지 않습니다.
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86. 금속표면처리에서 개별 단위공정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탈지 - 소재표면에 붙어있는 각종 가공유를 제거하는 것이다.
  2. 수세 - 각 처리공정에서 오염된 제품표면의 오염물을 물로서 제거하는 것이다.
  3. 전기도금 - 금속염이 포함된 용액에 전류를 흘려서 음극에 금속을 석출시키는 것이다.
  4. 침지탈지 - 도금이 마무리된 제품표면에 방청유를 침지하여 내식성을 향상시키는 방법이다.
(정답률: 72%)
  • 침지탈지는 도금 전 단계에서 소재 표면의 기름기를 제거하는 공정입니다. 도금이 마무리된 후 방청유를 입히는 것은 방청 처리 공정에 해당합니다.
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87. 이온플레이팅 처리된 다음 화합물 중 비커스경도가 가장 높은 것은?

  1. TiC
  2. TiN
  3. CrC
  4. Al2O3
(정답률: 85%)
  • 이온플레이팅 처리 화합물 중 $\text{TiC}$(탄화티타늄)는 매우 강력한 공유 결합 구조를 가지고 있어 제시된 화합물들 중 비커스 경도가 가장 높습니다.
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88. 인산염처리 후 방청성을 향상시키기 위한 봉공처리액으로 효과적인 것은?

  1. 산성액
  2. 알칼리액
  3. 초순수액
  4. 크롬산 또는 크롬산과 인산의 묽은 수용액
(정답률: 80%)
  • 인산염처리 후 미세한 구멍을 메워 방청성을 높이는 봉공처리에는 크롬산 또는 크롬산과 인산의 묽은 수용액을 사용하는 것이 가장 효과적입니다.
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89. 양극산화처리 후 유기염료처리에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 유기염료에는 산성, 직접, 염기성, 매염 등이 있다.
  2. 착색작업에서 주의할 점은 피막생성 후 절대 손을 대서는 안 된다.
  3. 산화피막용 염료의 양부는 색조, 작업성, 퇴색성, 내열성 등에 의해 결정된다..
  4. 탈색을 방지하기 위하여 증조 30℃ 이하의 12~15% 용액 중에 약 2시간 침지해서 중화 후 염색한다.
(정답률: 75%)
  • 양극산화처리 후 유기염료처리 시 탈색 방지를 위한 중화 과정은 일반적으로 30℃ 이상의 온도 조건이나 적절한 농도 및 시간 설정이 필요하며, 제시된 조건은 적절하지 않습니다.
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90. 강재의 표면 경화 시 경화불량의 원인이 아닌 것은?

  1. 침탄 부족이 발생한 경우
  2. 침탄 후 담금질 온도가 너무 낮은 경우
  3. 침탄 후 담금질 시 냉각속도가 빠를 경우
  4. 표면층에 잔류 오스테나이트가 많이 존재할 경우
(정답률: 69%)
  • 침탄 후 담금질 시 냉각속도가 빠른 것은 표면 경화 불량의 직접적인 원인이 아닙니다. 냉각속도가 너무 빠르면 표면과 내부(bulk)의 냉각 속도 차이로 인해 표면 경화보다는 내부 조직의 불량이 발생하게 됩니다.
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91. 열처리한 강재의 후처리 시 발생하는 수소 취성 방지법은?

  1. 전기도금을 실시한다.
  2. 염산 및 황산 수용액에서 세척한다.
  3. 180℃에서 약 7시간 정도 유지한다.
  4. 아연을 희생 양극으로 사용한다.
(정답률: 68%)
  • 열처리나 도금 과정에서 침투한 수소를 제거하여 수소 취성을 방지하기 위해서는, 약 $180^{\circ}C$ 정도의 온도에서 일정 시간(약 7시간) 동안 유지하는 저온 베이킹(Baking) 처리가 필요합니다.
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92. 전해 경화를 하기 위한 전해액의 구비 조건으로 옳은 것은?

  1. 비전도도가 커야 한다.
  2. 독성이 있어도 무관하다.
  3. 전극을 잘 침식시켜 용해하여야 한다.
  4. 양극의 주위에 수소가 고전압으로 발생하기 쉬워야 한다.
(정답률: 55%)
  • 전해 경화 시 효율적인 전류 흐름과 반응을 위해 전해액은 전기 전도도가 높아야(비전도도가 커야) 합니다.

    오답 노트

    독성 무관: 환경 및 안전을 위해 독성이 낮아야 함
    전극 침식: 전극이 용해되면 정밀한 가공이 어려움
    수소 발생: 수소 발생은 표면 결함이나 취성을 유발할 수 있어 억제해야 함
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93. 진공 중에 금속을 가열하면 금속이 증발한다. 이렇게 증발하는 금속 분자를 증기 온도보다 낮은 온도의 기판에 부착시키면 표면에서 증기가 응축하여 박막을 형성하는 코팅법을 무엇이라 하는가?

  1. 도장법
  2. 음극전해법
  3. 진공증착법
  4. 화학침투법
(정답률: 85%)
  • 진공 상태에서 금속을 가열하여 증발시킨 후, 상대적으로 온도가 낮은 기판에 응축시켜 박막을 형성하는 물리적 증착 방식의 대표적인 코팅법은 진공증착법입니다.
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94. X선 측정 시 온도 증가에 따른 결과로 볼 수 없는 것은?

  1. 추가 회절선 생성
  2. 회절선의 강도 감소
  3. 회절선의 2θ 위치 변화
  4. 백그라운드 산란의 강도 증가
(정답률: 70%)
  • 온도가 증가하면 원자 진동이 심해져 회절선의 강도가 감소하고, 격자 팽창으로 인해 $2\theta$ 위치가 변화하며, 열적 무질서도로 인해 백그라운드 산란이 증가합니다. 하지만 단순히 온도 증가만으로 새로운 결정 구조가 형성되지 않는 한 추가 회절선이 생성되지는 않습니다.
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95. 인산염 피막 처리에서 피막의 종류가 아닌 것은?

  1. 인산니켈계
  2. 인산아연계
  3. 인산철계
  4. 인산망간계
(정답률: 74%)
  • 인산염 피막 처리는 금속 표면에 불용성 인산염 결정을 형성시키는 공정으로, 대표적으로 인산아연계, 인산철계, 인산망간계 피막이 사용됩니다. 인산니켈계는 일반적인 인산염 피막의 종류에 해당하지 않습니다.
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96. 주사전자현미경에 의한 시료 관찰 시 표면에 대전되면 주사전자선이 불균일하게 편향되므로 이상 콘트라스트를 발생시킨다. 이것을 방지하기 위하여 시료 표면에 금속을 피복하여 관찰하는데 피복용 물질로 적합하지 않은 것은?

  1. Pt
  2. Au
  3. Li
  4. Cr
(정답률: 73%)
  • SEM 관찰 시 전도성을 부여하기 위해 금속 피복을 하는데, 이때는 화학적으로 안정하고 전도성이 좋은 귀금속이나 전이금속을 사용해야 합니다. 리튬($Li$)은 반응성이 매우 강해 시료 표면에 피복용으로 사용할 수 없습니다.
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97. 고온용 염욕제로서 고속도공구강을 염욕열처리하려고 할 때 사용되는 단일염은?

  1. NaNO3
  2. Nacl
  3. Bacl2
  4. KNO3
(정답률: 75%)
  • 고속도공구강의 고온 열처리를 위한 염욕제로 사용되는 단일염은 $BaCl_2$입니다.
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98. 심냉처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉각제는 액체산소가 이용된다.
  2. 잔류 오스테나이트를 감소시키기 위해서 행한다.
  3. 담금질 후 실온에 방치하면 심냉처리 효과가 적어진다.
  4. 고합금강의 경우 뜨임과 심냉처리를 반복 실시하여 균열을 막을 수 있다.
(정답률: 62%)
  • 심냉처리는 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시키기 위해 극저온으로 냉각하는 공정이며, 주로 액체 질소가 냉각제로 사용됩니다.

    오답 노트

    잔류 오스테나이트를 감소시키기 위해서 행한다: 심냉처리의 주 목적임
    담금질 후 실온에 방치하면 심냉처리 효과가 적어진다: 시간 경과에 따라 조직이 안정화되어 효과가 감소함
    고합금강의 경우 뜨임과 심냉처리를 반복 실시하여 균열을 막을 수 있다: 응력 제거를 위해 반복 수행함
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99. 전기도금의 산성액에서 일반적으로 pH값이 낮은 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전류의 흐름이 좋다.
  2. 고전류밀도 부분이 타기 쉽다.
  3. pH가 낮다는 것은 즉, [H+]가 작다는 뜻이다.
  4. 피트가 생기기 쉽고 평활성(平滑性)도 저하된다.
(정답률: 78%)
  • pH의 정의에 따라 pH 값이 낮을수록 수소 이온 농도 $[H^+]$는 증가합니다.

    오답 노트

    전류의 흐름이 좋다: 산성도가 높으면 전도도가 증가하여 전류 흐름이 원활해짐
    고전류밀도 부분이 타기 쉽다: 낮은 pH에서는 국부적인 과전류로 인해 타는 현상이 발생 가능
    피트가 생기기 쉽고 평활성도 저하된다: 강산성 조건에서는 표면 부식이나 피트 발생 가능성이 높아짐
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100. 플라즈마 CVD에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화학적 기상도금보다 코팅 속도가 느리다.
  2. 폴리머와 같이 고온에서 불안정한 기지 위에 금속코팅이 가능하다.
  3. 열에너지가 아닌 천이된 전자에 의하여 반응 가스가 활성화된다.
  4. 열 CVD법에 비하여 기지의 온도가 낮은 (300℃이하) 상태에서 밀착성이 우수한 피막을 얻는다.
(정답률: 73%)
  • 플라즈마 CVD(PECVD)는 열에너지가 아닌 전자에 의해 반응 가스를 활성화시키므로, 저온($300 \sim 400^{\circ}\text{C}$)에서도 증착이 가능하며 일반적인 화학적 기상 증착법보다 증착 속도가 빠르다는 특징이 있습니다.
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