금속재료기사 필기 기출문제복원 (2019-08-04)

금속재료기사
(2019-08-04 기출문제)

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1과목: 금속조직학

1. X선의 회절조건을 나타내는 관계식은? (단, d는 면간거리, θ는 X선의 입사각, λ는 X선의 파장, n은 상수이다.)

  1. 2n cosθ = λd
  2. 2n sinθ = λd
  3. 2d cosθ = nλ
  4. 2d sinθ = nλ
(정답률: 82%)
  • X선이 결정 구조에서 회절되기 위해서는 X선 파장과 결정 구조의 면간거리 및 입사각이 일정한 관계를 만족해야 한다. 이를 회절조건이라고 한다.

    X선의 입사각을 θ, 파장을 λ, 면간거리를 d, 상수를 n이라고 할 때, X선의 회절조건은 "2d sinθ = nλ" 이다. 이는 브래그-웨어 법칙으로 알려져 있으며, X선이 결정 구조에서 회절되기 위해서는 X선이 결정 구조의 각 면에서 반사되는 파장이 서로 간격이 일정한 배수가 되어야 한다는 것을 의미한다. 따라서 위의 보기 중에서 정답은 "2d sinθ = nλ" 이다.
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2. 체심입방격자의 최근접 원자의 배위수는?

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 81%)
  • 체심입방격자의 최근접 원자의 배위수는 8입니다. 이는 입방격자 구조에서 원자가 위치할 수 있는 가장 가까운 거리를 의미하는 최근접 원자의 수를 나타내는 것으로, 입방격자 구조에서는 한 면에 4개의 원자가 위치하고, 이웃하는 면에도 4개의 원자가 위치하기 때문에 총 8개의 최근접 원자가 존재합니다.
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3. 면심입방격자에서 가장 큰 원자 밀도를 가진 면은?

  1. {110}
  2. {111}
  3. {100}
  4. {112}
(정답률: 77%)
  • 면심입방격자에서 가장 큰 원자 밀도를 가진 면은 {111} 면입니다. 이는 {111} 면이 가장 밀접하게 쌓인 구조를 가지기 때문입니다. {111} 면은 또한 가장 작은 격자 상자를 형성하며, 이는 원자 밀도를 최대화하는 데 기여합니다. 따라서 {111} 면은 가장 밀집한 면으로 알려져 있습니다.
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4. 다음 중 규칙격자가 불규칙격자와 비교하여 전기전도도가 큰 이유는?

  1. 풀림을 단시간에 처리하므로
  2. 고온에서 핵생성이 촉진되므로
  3. 전도전자의 산란이 적어지므로
  4. 불규칙격자의 상호치환이 활발하므로
(정답률: 85%)
  • 규칙격자는 결정 구조가 규칙적이어서 전도전자의 이동 경로가 일정하고 산란이 적어지기 때문에 전기전도도가 높다. 반면, 불규칙격자는 결정 구조가 불규칙적이어서 전도전자의 이동 경로가 불규칙하고 산란이 많이 일어나기 때문에 전기전도도가 낮다. 따라서 전도전자의 산란이 적어지는 규칙격자가 전기전도도가 높다.
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5. 용질원자가 용매원자에 고용되는 정도를 결정하는 중요 요소가 아닌 것은?

  1. 개재물
  2. 결정구조
  3. 원자의 크기
  4. 원자의 전기음성도
(정답률: 85%)
  • 개재물은 용질원자와 용매원자 간의 상호작용을 결정하는 중요 요소가 아니기 때문에 정답입니다. 결정구조, 원자의 크기, 원자의 전기음성도는 용질원자와 용매원자 간의 상호작용을 결정하는 중요한 요소입니다.
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6. 오스테나이트에서 펄라이트로 변태할 때, 다음 중 일반적으로 어느 곳에서 가장 먼저 변태가 시작되는가?

  1. Austenite의 결정입계
  2. Austenite의 결정 내 중심
  3. Austenite의 결정 내 철 표면
  4. Austenite의 결정 내 탄소 표면
(정답률: 85%)
  • 오스테나이트에서 펄라이트로 변태할 때, 일반적으로 가장 먼저 변태가 시작되는 곳은 Austenite의 결정입계이다. 이는 결정입계가 탄소의 농도 차이로 인해 더욱 민감하게 반응하기 때문이다. 결정입계는 결정 내부에서 다른 방향으로 정렬된 원자들이 만나는 경계면이며, 이곳에서 탄소의 농도 차이로 인해 펄라이트로 변태가 시작된다.
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7. 면심입방격자인 금속이 응고할 때 결정이 성장하는 우선방향은?

  1. [100]
  2. [001]
  3. [121]
  4. [111]
(정답률: 70%)
  • 면심입방격자인 금속이 응고할 때 결정이 성장하는 우선방향은 [100] 방향이다. 이는 금속의 결정구조가 면심입방격자이기 때문이다. [100] 방향은 결정구조의 면심과 수직이며, 결정성장이 가장 빠르게 일어나는 방향이다. 따라서, 금속이 응고할 때 결정이 [100] 방향으로 성장하게 된다.
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8. 결정 입도 번호가 7일 때, 촬영한 1 inch2 당 평균 결정립 수는 몇 개인가? (단, ASTM 기준이며, 배율은 100배 이다.)

  1. 32개
  2. 64개
  3. 128개
  4. 256개
(정답률: 75%)
  • ASTM 기준에 따르면, 결정 입도 번호가 7일 때, 1 inch2 당 평균 결정립 수는 64개이다. 이는 ASTM 기준표에서 확인할 수 있다. 배율이 100배이므로, 1 inch2 영역에 1002 개의 결정립이 있을 것이고, 이 중에서 64개가 평균적으로 관찰될 것이다. 따라서 정답은 "64개"이다.
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9. 다음 중 금속의 재결정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 재결정은 핵생성 및 성장 과정이다.
  2. 핵생성속도가 작고 핵성장속도가 크면 결정립이 크게 성장한다.
  3. 핵생성속도가 크고 핵성장속도가 작으면 미세한 결정립이 된다.
  4. 고순도의 금속일수록 재결정화가 어렵기 때문에 고온 풀림처리를 해야 한다.
(정답률: 79%)
  • "고순도의 금속일수록 재결정화가 어렵기 때문에 고온 풀림처리를 해야 한다." 이 설명은 틀린 것이 아니며, 고순도의 금속은 재결정화가 어렵기 때문에 고온 풀림처리를 통해 결정립을 세밀하게 만들어야 한다는 것을 의미한다. 이는 핵생성 및 성장 과정과 관련된 설명들과도 연관되어 있다.
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10. 냉간가공 후 수행하는 풀림처리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 강의 경우 마텐자이트가 생성된다.
  2. 열응력에 의해 강화된다.
  3. 재료의 강도에 영향을 미치지 않는다.
  4. 전위밀도의 감소에 의해 연화된다.
(정답률: 78%)
  • 냉간가공 후 재료 내부에 있는 결함이나 응력이 존재하게 되는데, 이러한 결함이나 응력이 전위밀도를 증가시키게 됩니다. 따라서 풀림처리를 수행하여 전위밀도를 감소시키면 결함이나 응력이 해소되어 재료가 연화됩니다. 이는 재료의 강도에 영향을 미치게 됩니다.
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11. A-B 2원계 상태도가 다음과 같을 때, B가 20wt%인 합금이 T1 온도에서 액상과 고상의 비는?

  1. 액상 : 고상 = ab : bc
  2. 액상 : 고상 = ac : bc
  3. 액상 : 고상 = ab : ac
  4. 액상 : 고상 = bc : ab
(정답률: 80%)
  • A-B 2원계 상태도에서 B가 20wt%인 합금은 상태도에서 ab와 bc 사이에 위치하게 된다. T1 온도에서 액상과 고상의 비는 해당 온도에서 ab와 bc 경계선을 지나는 수평선과 상태도의 경사선이 교차하는 지점에서 결정된다. 이 지점에서 액상과 고상의 비는 ab 선분의 길이와 bc 선분의 길이의 비와 같아지게 된다. 따라서 액상 : 고상 = ab : bc가 된다.
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12. 슬립계에 대한 정의로 옳은 것은?

  1. 슬립면과 전위의 조합
  2. 슬립면과 방향의 조합
  3. 선결함과 면결함의 조합
  4. 슬립 방향과 함수의 조합
(정답률: 73%)
  • 슬립계는 자동차의 주행 방향과 슬립면의 방향을 조합하여 차량의 주행 안정성을 유지하는 시스템이다. 따라서 "슬립면과 방향의 조합"이 옳은 정의이다. 슬립면은 주행 중에 바퀴와 지면 사이에 생기는 마찰력이 감소하여 바퀴가 회전하지 않는 상태를 말하며, 이 때 슬립계는 차량의 주행 방향과 슬립면의 방향을 감지하여 바퀴의 회전을 조절하여 안정적인 주행을 유지한다.
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13. 다음 상태도에 표시한 합금 중 상온에서 단일상이 나타나는 합금은?

  1. ⓐ
  2. ⓑ
  3. ⓒ
  4. ⓓ
(정답률: 67%)
  • 단일상이 나타나는 합금은 고체와 액체가 동시에 존재하는 상태를 말합니다. 따라서 이 합금들 중에서는 고체와 액체가 동시에 존재하는 온도 범위가 존재해야 합니다. 그리고 그림에서 보면, 이 조건을 만족하는 합금은 "ⓓ" 입니다. "ⓐ", "ⓑ", "ⓒ" 합금들은 모두 고체 상태에서 녹는 점과 응고점이 같아 단일상이 나타나지 않습니다.
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14. 다음의 반응은 어떤 반응인가?

  1. 공정반응
  2. 포정반응
  3. 편정반응
  4. 공석반응
(정답률: 73%)
  • 이 반응은 "포정반응"이다. 이유는 화살표가 가리키는 물질들이 반응하여 새로운 물질이 생성되는 반응이며, 생성된 물질이 용액에서 침전하여 눈에 보이는 형태로 나타나기 때문이다.
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15. 3성분계 상태도에서 자유도가 0이 될 때 상의 수는 몇 개인가? (단, 압력은 일정하다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 74%)
  • 3성분계 상태도에서 자유도가 0이 되면, 상태는 고정되어 있으므로 상의 수는 1이 된다. 따라서 보기에서 정답이 "4"인 이유는 없다.
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16. 순철의 동소변태 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 210
  2. 723
  3. 910
  4. 1537
(정답률: 80%)
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17. 다음 중 구리 및 구리합금의 현미경 조직 시험의 부식제로 가장 적합한 것은?

  1. 나이탈
  2. 염산 용액
  3. 염화제2철 용액
  4. 수산화나트륨 용액
(정답률: 74%)
  • 구리 및 구리합금은 염화제2철 용액을 부식제로 사용할 때 가장 적합합니다. 이는 염화제2철 용액이 구리 및 구리합금을 부식시키는 데 있어서 높은 효율성과 정확성을 보이기 때문입니다. 또한, 염화제2철 용액은 다른 부식제에 비해 안정성이 높아서 장기간 사용해도 부식 효과가 유지됩니다.
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18. 다음 중 금속의 소성변형기구와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 슬립
  2. 쌍정
  3. 핵생성
  4. 킹크
(정답률: 74%)
  • 정답: 핵생성

    설명: 슬립, 쌍정, 킹크는 모두 금속의 소성변형을 일으키는 기계적인 작용에 해당하는데 비해, 핵생성은 원자핵의 핵심 부분에서 일어나는 핵분열 혹은 핵융합과 같은 핵심적인 작용에 해당한다. 따라서 금속의 소성변형과는 거리가 먼 개념이다.
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19. 다음 중 아공석강의 조직을 구성하는 상으로 옳은 것은?

  1. 시멘타이트 + 오스테나이트
  2. 페라이트 + 펄라이트
  3. 펄라이트 + 오스테나이트
  4. 솔바이트 + 투루스타이트
(정답률: 75%)
  • 아공석강은 탄소량에 따라 다양한 상으로 이루어져 있으며, 일반적으로는 페라이트와 펄라이트로 구성되어 있다. 페라이트는 철과 약간의 탄소로 이루어진 철의 기본 상태이며, 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 혼합된 상태로, 탄소량이 높아져서 단단하고 강한 성질을 가지게 된다. 따라서, "페라이트 + 펄라이트"가 아공석강의 조직을 구성하는 상으로 옳다. "시멘타이트 + 오스테나이트"는 고탄소강의 조직을 구성하는 상으로, "펄라이트 + 오스테나이트"는 고합금강의 조직을 구성하는 상으로, "솔바이트 + 투루스타이트"는 철-망간 합금의 조직을 구성하는 상으로 사용된다.
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20. 고용체에서 규칙도(Degree of order)가 1인 것을 무엇이라 하는가?

  1. 완전규칙 고용체
  2. 반규칙 고용체
  3. 반불규칙 고용체
  4. 완전불규칙 고용체
(정답률: 84%)
  • 규칙도가 1인 고용체를 완전규칙 고용체라고 한다. 이는 모든 직원들이 동일한 일을 동일한 방식으로 수행하며, 일정한 시간과 방법으로 일을 수행하는 고용체를 의미한다. 따라서 완전규칙 고용체는 매우 체계적이고 예측 가능한 환경을 제공한다.
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2과목: 금속재료학

21. 다음 중 모넬메탈에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. KR Monel은 K Monel에 W 함량을 높게 하여 쾌삭성을 개선한 강이다.
  2. R Monel은 소량의 S를 첨가하여 쾌삭성을 개선한 강이다.
  3. K Monel은 용체화 처리한 후 뜨임해서 석출경화한 강이다.
  4. H Monel은 Si를 첨가하여 석출경화한 것이다.
(정답률: 68%)
  • "KR Monel은 K Monel에 W 함량을 높게 하여 쾌삭성을 개선한 강이다."가 틀린 설명이 아니다.

    - R Monel은 소량의 S를 첨가하여 쾌삭성을 개선한 강이다.
    - K Monel은 용체화 처리한 후 뜨임해서 석출경화한 강이다.
    - H Monel은 Si를 첨가하여 석출경화한 것이다.

    위의 설명들은 모두 맞는 설명이다.
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22. 분말야금에서 분말의 유동도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 성형 다이의 설계 시 분말의 유동도를 고려해야 한다.
  2. 분말의 유동도가 높으면 제품의 생산성이 떨어진다.
  3. 분말의 유동도가 높으면 제품의 특성이 균일해진다.
  4. 각진 형태의 제품이 둥근 형태의 제품보다 분말의 유동도가 중요시된다..
(정답률: 70%)
  • "분말의 유동도가 높으면 제품의 생산성이 떨어진다."가 틀린 것이다. 분말의 유동도가 높을수록 제품의 생산성은 오히려 높아진다. 이유는 분말이 잘 흐르기 때문에 성형 다이에서 빠르게 채워지기 때문이다. 따라서 분말의 유동도가 높을수록 생산성이 향상된다.
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23. 금속침투법에서 세라 다이징법은 어떤 금속을 침투시키는 방법인가?

  1. B
  2. Zn
  3. Al
  4. Cr
(정답률: 64%)
  • 세라 다이징법은 아연(Zn)을 침투시키는 방법입니다. 이는 아연이 금속 침투에 있어서 높은 효율성과 안정성을 보이기 때문입니다. 또한 아연은 부식 방지 효과도 있어서 침투 후 부식 방지 기능도 함께 수행할 수 있습니다.
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24. 강에서 황과 관련된 설명으로 옳은 것은?

  1. 아연과 결합하여 상온취성을 일으킨다.
  2. FeS을 생성하여 청열취성을 일으킨다.
  3. 질량효과를 감소시켜 담금질성을 좋게 한다.
  4. 쾌삭강에서는 쾌삭성을 향상시키기 위하여 첨가한다.
(정답률: 71%)
  • 쾌삭강은 고강도로 담금질성이 높은 강으로, 이를 향상시키기 위해 황을 첨가한다. 황은 FeS을 생성하여 청열취성을 일으키는 역할을 하며, 또한 질량효과를 감소시켜 담금질성을 좋게 한다. 따라서 "쾌삭강에서는 쾌삭성을 향상시키기 위하여 첨가한다."가 옳은 설명이다.
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25. Sn-Sb-Cu를 주성분으로 하며, 인성, 경도 및 유동성이 우수하여 베어링 합금으로 이용되는 것은?

  1. 톰백
  2. 켈멧
  3. 베빗메탈
  4. 문쯔메탈
(정답률: 76%)
  • 베빗메탈은 Sn-Sb-Cu 합금으로, 인성과 경도가 높아서 베어링 합금으로 많이 사용됩니다. 또한 유동성이 우수하여 다양한 형태로 가공이 가능합니다. 따라서 베빗메탈이 베어링 합금으로 이용되는 것입니다.
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26. 기계적 강도, 열적 특성 및 내식성 등을 충분히 향상시켜 하중을 지탱하고 열 등에 견뎌야 하는 구조물 또는 그 부품에 사용하는 파인 세라믹스는?

  1. 바이오 세라믹스
  2. 엔지니어링 세라믹스
  3. 일렉트로닉 세라믹스
  4. 트레디셔널 세라믹스
(정답률: 82%)
  • 파인 세라믹스 중에서도 엔지니어링 세라믹스는 기계적 강도, 열적 특성 및 내식성 등이 뛰어나기 때문에 하중을 지탱하고 열 등에 견뎌야 하는 구조물 또는 그 부품에 사용됩니다. 이에 비해 바이오 세라믹스는 의료 분야에서 사용되며, 일렉트로닉 세라믹스는 전자기기 등에 사용되고, 트레디셔널 세라믹스는 주로 도자기, 타일 등의 생활용품에 사용됩니다.
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27. 다음 중 탈산도에 따른 강괴의 종류가 아닌 것은?

  1. 킬드강
  2. 림드강
  3. 세미킬드강
  4. 세미림드강
(정답률: 78%)
  • 세미림드강은 탈산도에 따른 강괴의 종류가 아닙니다.

    탈산도란 강의 유속이 강괴를 발생시키는데 필요한 최소한의 유속을 넘어설 때 발생하는 경계를 말합니다. 이에 따라 강괴는 탈산도에 따라 크게 킬드강, 림드강, 세미킬드강으로 나뉘게 됩니다.

    세미림드강은 이와는 관련이 없는 개념으로, 강의 경사가 완만한 경우에 발생하는 강괴를 말합니다. 따라서 탈산도에 따른 강괴의 종류가 아닙니다.
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28. 알루미늄판 등의 판재를 가압성형하여 변형능력을 시험하는 방법은?

  1. 피로시험
  2. 인장시험
  3. 크리프시험
  4. 에릭슨시험
(정답률: 74%)
  • 알루미늄판 등의 판재는 가압성형 과정에서 변형이 발생할 수 있습니다. 이러한 변형능력을 시험하기 위해 사용되는 시험 방법 중 하나가 에릭슨시험입니다. 에릭슨시험은 시편을 고정하고 일정한 압력을 가하여 시편의 변형량을 측정하는 방법으로, 판재의 가공성과 내구성을 평가하는 데에 유용합니다. 따라서, 알루미늄판 등의 판재의 변형능력을 시험하기 위해서는 에릭슨시험을 사용합니다.
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29. Al 및 그 합금의 질별 기호에서 W가 의미하는 것은?

  1. 가공 경화한 것
  2. 풀림을 한 것
  3. 용체화 처리한 것
  4. 제조한 것 그대로인 것
(정답률: 73%)
  • Al 및 그 합금의 질별 기호에서 W는 "용체화 처리한 것"을 의미합니다. 이는 합금을 고온에서 녹인 후 빠르게 냉각하여 결정구조를 성형시키는 과정으로, 합금의 강도와 경도를 높이는 효과가 있습니다. 따라서 W로 표기된 합금은 가공 경화한 것보다 더 높은 강도와 경도를 가지고 있습니다.
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30. 비철 합금 주물의 편석 현상 중 주물 각부의 온도차 때문에 생기는 편석 현상은?

  1. 정편석
  2. 열편석
  3. 역편석
  4. 중력편석
(정답률: 77%)
  • 비철 합금 주물은 높은 용융도와 빠른 결정속도로 인해 결정조직이 세밀하게 형성되어 있습니다. 이러한 세밀한 결정조직은 주물 각부의 냉각속도에 따라 온도차가 발생할 수 있습니다. 이 때, 냉각속도가 빠른 부분은 빠르게 결정되어 세밀한 구조를 갖게 되고, 냉각속도가 느린 부분은 느리게 결정되어 거친 구조를 갖게 됩니다. 이러한 구조적 차이로 인해 냉각속도가 빠른 부분은 수축이 많이 일어나고, 냉각속도가 느린 부분은 수축이 적게 일어나게 됩니다. 이러한 현상을 열편석이라고 합니다.
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31. Al-Si 합금을 개량 처리를 실시할 때, 개량처리에 사용되는 것은?

  1. Na
  2. Cu
  3. Mg
  4. Ni
(정답률: 44%)
  • 정답은 "Na"입니다.

    Al-Si 합금을 개량 처리할 때, Na는 개량제로 사용됩니다. Na는 Al-Si 합금의 성질을 개선시키는 데에 효과적이며, 합금 내부의 세균성을 감소시키고, 열처리 후의 성질을 향상시킵니다. 따라서 Na는 Al-Si 합금의 개량 처리에 필수적인 요소입니다.
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32. 주철 내에서 강력한 탈황력을 갖는 흑연구상화 원소가 아닌 것은?

  1. Mg
  2. Ce
  3. S
  4. Ca
(정답률: 67%)
  • 정답은 "S"입니다. 이유는 다른 보기인 "Mg", "Ce", "Ca"는 모두 주철 내에서 탈황력이 약하거나 없는 금속 원소이기 때문입니다. 반면 "S"는 주철 내에서 강력한 탈황력을 갖는 비금속 원소이기 때문에 정답입니다.
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33. 마그네슘에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비중이 약 1.74로 가볍다.
  2. 열전도도는 Cu, Al 보다 낮다.
  3. 원료로는 보크사이트, 헤마타이트 등이다.
  4. 알칼리에는 잘견디나 산이나 염기에는 침식된다.
(정답률: 68%)
  • 마그네슘에 대한 설명 중 틀린 것은 없다. 마그네슘은 비중이 가볍고 열전도도가 낮으며, 알칼리에는 잘 견디지만 산이나 염기에는 침식된다. 또한 보크사이트, 헤마타이트 등이 원료로 사용된다.
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34. 분말야금에서 분말의 종류에 따라 소결 전 겉보기 밀도가 다른데, 다음 중 일반적으로 소결 전 겉보기 밀도가 높은 분말에서 낮은 분말로 나열한 것은?

  1. 구상 > 불규칙상 > 판상
  2. 불규칙상 > 구상 > 판상
  3. 판상 > 불규칙상 > 구상
  4. 불규칙상 > 판상 > 구상
(정답률: 70%)
  • 일반적으로 구상 분말은 입자 크기가 크고 규칙적인 모양을 가지며, 입자간의 간극이 적어 소결 전 겉보기 밀도가 높습니다. 반면에 불규칙상 분말은 입자 크기가 작고 불규칙한 모양을 가지며, 입자간의 간극이 많아 소결 전 겉보기 밀도가 낮습니다. 판상 분말은 입자 크기가 작고 평면 모양을 가지며, 입자간의 간극이 적어 소결 전 겉보기 밀도가 높을 것으로 예상됩니다. 따라서 "구상 > 불규칙상 > 판상"이 일반적인 분류 방법입니다.
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35. 다음 중 강의 표면경화 열처리에서 고체 침탄 촉진제로 가장 많이 사용되는 것은?

  1. KCN
  2. KCl
  3. NaCl
  4. BaCO3
(정답률: 66%)
  • BaCO3이 강의 표면경화 열처리에서 고체 침탄 촉진제로 가장 많이 사용되는 이유는 다음과 같다. BaCO3은 고체 상태에서도 분해되지 않고 안정적이며, 고온에서도 안정성이 유지된다. 또한, BaCO3은 적절한 농도에서 사용할 경우 침탄 속도를 촉진시키는 효과가 있다. 따라서, BaCO3은 강의 표면경화 열처리에서 고체 침탄 촉진제로 가장 많이 사용되는 것이다.
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36. 가단주철의 일반적인 특징을 설명으로 틀린 것은?

  1. Si의 양이 적을수록 경도가 높다.
  2. 약 500℃까지 강도가 유지되고, 저온에서도 강하다.
  3. 내식성, 내충격성이 우수하며 절삭성이 좋다.
  4. 담금질 경화성이 있다.
(정답률: 58%)
  • "Si의 양이 적을수록 경도가 높다."는 틀린 설명입니다. 사실, 가단주철의 경도는 Si 함량이 증가할수록 높아집니다. 이는 Si가 철과 결합하여 철의 결정 구조를 세공하고, 이로 인해 결정 격자의 크기가 작아지기 때문입니다. 따라서, Si 함량이 높을수록 가단주철의 경도는 높아집니다.
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37. 영구자석강의 구비조건으로 옳은 것은?

  1. 항자력이 커야 한다.
  2. 잔류자속밀도가 낮아야 한다.
  3. 오스테나이트조직이며, 시효변화가 커야 한다.
  4. 온도 상승 및 충격 진동에 의한 자기감소가 커야 한다.
(정답률: 65%)
  • 영구자석강은 자기장을 유지하는 데 필요한 항자력이 중요합니다. 항자력이 작으면 자기장이 약해져서 영구자석강의 성능이 떨어지기 때문입니다. 따라서 항자력이 커야 합니다.
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38. 다음 중 전열합금에 요구되는 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가공성이 좋아서 연신, 압연 등이 용이해야 한다.
  2. 전기저항이 낮고, 저항의 온도계수가 작아야 한다.
  3. 고온대기 중에서 산화에 견디고, 사용온도가 높아야 한다.
  4. 고온에서 조직이 안정하고, 열팽창 계수가 작아야 한다.
(정답률: 72%)
  • "가공성이 좋아서 연신, 압연 등이 용이해야 한다."는 전열합금에 요구되는 특성 중 하나이지만, 다른 특성들과는 직접적인 연관성이 없기 때문에 틀린 설명이다.

    전열합금은 고온에서 사용되는 재료이기 때문에, 전기저항이 낮고, 저항의 온도계수가 작아야 한다. 이는 전류가 흐르는 과정에서 발생하는 열로 인해 전열합금이 변형되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서 전열합금은 전기적으로 안정하고, 고온에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있어야 한다.
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39. 다음 중 온도변화에 따라 열팽창계수, 탄성계수 등의 변화가 적은 합금과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 실루민
  2. 엘린바
  3. 슈퍼인바
  4. 플라티나이트
(정답률: 63%)
  • 실루민은 알루미늄과 실버, 구리, 마그네슘 등의 합금으로 이루어져 있으며, 이 합금은 열팽창계수와 탄성계수 등의 물성 변화가 매우 적습니다. 이는 실루민이 열팽창이 적고, 탄성이 높아서 온도 변화에 대한 물성 변화가 적기 때문입니다. 따라서, 온도 변화에 민감하지 않은 실루민이 가장 거리가 먼 것입니다.
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40. 스테인리스강에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Cr과 Ni은 스테인리스강의 기본적인 합금원소이다.
  2. 오스테나이트 스테인리스강은 자성이 강하다.
  3. 조직에 따라서 오스테나이트계, 마텐자이트계, 페라이트계, 석출경화계 스테인리스강으로 분류한다.
  4. 탄화물은 오스테나이트 입계에 석출하여 입계부식의 원인이 된다.
(정답률: 74%)
  • "오스테나이트 스테인리스강은 자성이 강하다."가 틀린 것이다. 오스테나이트 스테인리스강은 비자성이며, 자성을 강하게 가지는 것은 마텐자이트 스테인리스강이다. 이는 마텐자이트 스테인리스강이 탄소 함량이 높아서 탄소와의 결합으로 인해 자성을 가지기 때문이다.
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3과목: 야금공학

41. 다음 중 내화도가 가장 높은 내화물은?

  1. 마그네시아
  2. 알루미나
  3. 실리카
  4. 뮬라이트
(정답률: 54%)
  • 알루미나는 내화물 중에서 가장 기본적인 성분으로, 내화도가 가장 높습니다. 이는 고온에서도 안정적으로 유지되며, 내화물 제조에 많이 사용되기 때문입니다. 마그네시아는 알루미나에 비해 내화도가 낮지만, 내화물 중에서는 높은 편에 속합니다. 실리카와 뮬라이트는 내화도가 낮아서 내화물로 사용되기에는 적합하지 않습니다.
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42. [보기]와 같은 조건에서 금속 M의 융점은 약 몇 K인가?

  1. 68
  2. 587
  3. 860
  4. 1133
(정답률: 72%)
  • 주어진 그래프에서 금속 M의 상온에서의 상태는 고체이며, 액체로 변하는 지점이 융점이다. 그래프에서 융점은 약 860 K에서 발생하므로 정답은 "860"이다.
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43. 종류가 다른 이상 기체들을 혼합할 경우, Gibbs의 자유에너지 변화(ΔGm)로 옳은 것은? (단, ΔHm는 혼합 엔탈피의 변화, ΔSm는 혼합 엔트로피의 변화, T 는 절대 온도이다.)

  1. ΔGm=0
  2. ΔGm=ΔHm
  3. ΔGm=ΔSm/T
  4. ΔGm=-TΔSm
(정답률: 67%)
  • 기체들을 혼합할 경우, 분자들 간의 상호작용이 일어나게 되어 엔트로피가 증가하게 된다. 따라서 ΔSm은 양수이다. 또한, 혼합 엔탈피의 변화 ΔHm은 혼합 과정에서 발생하는 열의 흡수 또는 방출을 나타내므로 부호는 혼합 과정에 따라 다르다.

    따라서, Gibbs의 자유에너지 변화 ΔGm은 ΔGm=ΔHm-TΔSm으로 나타낼 수 있다. 이때, ΔGm이 음수일 경우 혼합이 자발적으로 일어나며, ΔGm이 0일 경우 혼합이 평형상태에 도달한 것이다. 따라서 ΔGm=-TΔSm이 옳다.
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44. 열역학적으로 완전한 내부 평형 상태에 있는 계의 온도가 0 K 이면, 계의 엔트로피는 몇 J/K·mole 인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 273
  4. 298
(정답률: 76%)
  • 열역학 제3법칙에 따르면, 절대 온도가 0 K일 때 모든 물질의 엔트로피는 0이 된다. 따라서, 완전한 내부 평형 상태에 있는 계의 온도가 0 K이면 엔트로피는 0 J/K·mole이 된다. 따라서 정답은 "0"이다.
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45. Mg2Si 화합물 중 Mg 의 중량 백분율은 약 몇 wt%인가? (단, Mg, Si 의 원자량은 각각 24.31, 28.09 이다.)

  1. 66.66
  2. 63.38
  3. 43.38
  4. 33.33
(정답률: 74%)
  • Mg2Si 화합물의 분자량은 Mg의 원자량 2개와 Si의 원자량 1개를 합한 것이므로,

    Mg2Si의 분자량 = (2 × 24.31) + 28.09 = 76.71

    그리고 Mg의 원자량 2개는 총 48.62g을 차지하므로,

    Mg의 중량 백분율 = (48.62 ÷ 76.71) × 100 = 63.38

    따라서, 정답은 "63.38"이다.
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46. 코크스의 기공 산출식으로 옳은 것은?

(정답률: 70%)
  • 정답은 ""이다. 이유는 코크스의 기공 산출식은 다음과 같다.

    V = (Vreal - Vads) / (1 - Vads)

    여기서 V는 기체의 기공 부피(Vpore/Vtotal), Vreal은 실제 부피, Vads는 흡착제 흡착 후 부피를 나타낸다. 따라서 Vads가 0에 가까울수록 V는 1에 가까워지며, 이는 기체의 기공 부피가 적다는 것을 의미한다. 따라서 ""가 옳은 답이다.
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47. 이상적인 2원계 혼합물을 생성할 때의 ΔSM 은?

  1. ΔSM=-R(lnXA+lnXB)
  2. ΔSM=-R(XAlnXA+XBlnXB)
  3. ΔSM=-RXAXB(lnXA+lnXB)
  4. ΔSM=-ΔHM(XAlnXA+XBlnXB)
(정답률: 73%)
  • ΔSM=-R(XAlnXA+XBlnXB)이 정답이다. 이유는 혼합물의 엔트로피 변화는 각 구성 성분의 엔트로피 변화의 합으로 나타낼 수 있기 때문이다. 따라서, ΔSM=ΔSA+ΔSB=-R(XAlnXA+XBlnXB)이 된다.
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48. 철강제조 시 슬래그(Slag)의 염기도 계산식으로 옳은 것은?

(정답률: 69%)
  • 정답은 ""입니다.

    슬래그는 철강 제조 과정에서 발생하는 부산물로, 주로 산화물로 이루어져 있습니다. 슬래그의 염기도는 슬래그 내에 존재하는 산화물의 양과 종류에 따라 결정됩니다.

    슬래그의 염기도 계산식은 다음과 같습니다.

    염기도 = (CaO + MgO) / (SiO2 + Al2O3 + FeO)

    위 식에서 CaO와 MgO는 염기성 산화물, SiO2와 Al2O3와 FeO는 산성 산화물입니다. 따라서 CaO와 MgO의 양이 많을수록 염기도는 높아지고, SiO2와 Al2O3와 FeO의 양이 많을수록 염기도는 낮아집니다.

    보기 중 ""은 CaO와 MgO의 양이 많고, SiO2와 Al2O3와 FeO의 양이 적어 염기도가 높아지는 조건을 만족하기 때문에 옳은 계산식입니다.
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49. i와 j의 2원계 화합물에서 i 의 화학포텐셜()에 대한 표현이 틀린 것은? (단, U : 내부 에너지, G : 깁스 자유에너지, A : 헬름-홀츠 에너지, nj : i의 몰 수)

(정답률: 60%)
  • 답은 "" 이다. 이유는 A는 헬름-홀츠 에너지이며, i의 화학포텐셜과는 관련이 없다. i의 화학포텐셜은 G와 U의 차이로 나타낼 수 있다. 따라서 A를 선택하는 것은 틀린 표현이다.
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50. 2원계 합금에서 이상적 활동도 거동을 보여주는 법칙은?

  1. 달톤의 법칙
  2. 아마가트의 법칙
  3. 시버트의 법칙
  4. 라울의 법칙
(정답률: 67%)
  • 이상적 활동도 거동을 보여주는 법칙은 라울의 법칙입니다. 이는 기체 혼합물에서 각 구성 성분의 증기압이 부분압으로 작용하며, 전체 증기압은 각 부분압의 합과 같다는 것을 나타냅니다. 즉, 이상적인 상황에서는 각 성분의 활동도가 부분압과 비례하게 됩니다.
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51. 다음의 표현 중에서 열역학적 평형을 나타내는 것이 아닌 것은?

  1. 온도구배가 시간에 따라 변화한다.
  2. 엔트로피가 최대값이다.
  3. 내부에너지의 변화가 없다.
  4. 자유에너지의 변화가 없다.
(정답률: 66%)
  • 정답: "온도구배가 시간에 따라 변화한다."

    이유: 열역학적 평형은 시간이 지나도 상태가 변하지 않는 상태를 말한다. 따라서 온도구배가 시간에 따라 변화한다는 것은 열역학적 평형을 나타내는 것이 아니다.
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52. 300K, 1 몰의 이상 기체가 4 atm의 압력에서 1 atm으로 등온팽창할 때, 최대 일은 약 몇 J/mole인가? (단, 기체상수는 8.314J/℃·mole 이다.)

  1. 0
  2. 1507
  3. 1883
  4. 3458
(정답률: 44%)
  • 등온팽창에서 최대 일은 Gibbs 자유 에너지 변화량이 최소가 되는 경우에 일어납니다. Gibbs 자유 에너지 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ΔG = ΔH - TΔS

    여기서 ΔH는 엔탈피 변화량, ΔS는 엔트로피 변화량, T는 절대온도입니다. 등온팽창에서는 온도가 일정하므로 ΔH와 ΔS는 모두 0입니다. 따라서 최대 일은 ΔG의 최소값인데, 이는 압력이 낮아지는 방향으로 진행됩니다.

    압력이 4 atm에서 1 atm으로 낮아지는 경우, 기체의 부피는 4배가 되므로 ΔV/V는 3입니다. 이를 이용하여 Gibbs 자유 에너지 변화량을 계산하면 다음과 같습니다.

    ΔG = -RTln(1/4) = RTln4 = 8.314J/℃·mole × 298K × ln4 ≈ 3458 J/mole

    따라서 정답은 "3458"입니다.
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53. 다음 중 클라우시우스-클라페이론의 식과 가장 거리가 먼 것은? (단, Vg는 기체 1 mole의 부피이다.)

(정답률: 58%)
  • 클라우시우스-클라페이론의 식은 PV=nRT이다. 따라서 Vg=nRT/P이다. 따라서 Vg와 관련된 식은 모두 PV=nRT에서 유도된 것이므로 거리가 없다. 따라서 정답은 ""이다.
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54. 다음 중 산성 내화물에 해당되는 것은?

  1. 규석질
  2. 크로마그질
  3. 마그네시아질
  4. 돌로마이트질
(정답률: 71%)
  • 정답: 규석질

    설명: 산성 내화물은 고온에서 산성 환경에서 안정적인 물질로, 철강, 시멘트, 유리 등의 산업에서 사용됩니다. 이 중 규석질은 주로 철강 제조 과정에서 산성 슬래그를 제거하는 데 사용됩니다. 규석질은 고온에서 안정적이며, 산성 환경에서도 우수한 내화성을 가지고 있습니다.
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55. 다음 중 규칙용액(regular solution)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 혼합열은 조성에 따라 다르다.
  2. 혼합 엔트로피는 이상용액의 엔트로피와 같다.
  3. 2원계에서 한 성분의 몰분율이 0.5일 때 혼합열이 0 이다.
  4. 성분의 활동도 계수는 온도에 따라 변한다.
(정답률: 58%)
  • 2원계에서 한 성분의 몰분율이 0.5일 때 혼합열이 0 이라는 설명이 틀립니다. 규칙용액에서는 성분 간 상호작용이 동일하므로, 혼합열은 조성에 따라 달라질 수 있습니다.

    2원계에서 한 성분의 몰분율이 0.5일 때 혼합열이 0이 되는 이유는, 이 때 성분 간 상호작용이 동일하게 작용하기 때문입니다. 즉, A-B 상호작용과 B-A 상호작용이 동일하게 작용하므로, 두 성분의 열적 상호작용이 상쇄되어 혼합열이 0이 됩니다.
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56. 라울형 이상용액이 혼합 생성열(ΔHM) 으로 옳은 것은?

  1. ΔHM=RT
  2. ΔHM=0
  3. ΔHM<1
  4. ΔHM>1
(정답률: 64%)
  • 정답은 "ΔHM=0" 입니다.

    이유는 혼합 생성열(ΔHM)은 혼합 전과 후의 엔탈피 차이를 나타내는 값입니다. 따라서 혼합 과정에서 엔탈피가 변하지 않으면(즉, 엔탈피가 보존되면) ΔHM=0이 됩니다. 이는 열역학 제1법칙에 따른 결과입니다.
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57. 다음과 가장 관계 있는 것은?

  1. Joule 의 법칙
  2. Einstein 의 식
  3. Debye 의 식
  4. Dulong-Petit 의 법칙
(정답률: 62%)
  • 이 그림은 분자의 진동과 열 운동에 대한 에너지 분포를 나타내는 맥스웰-볼츠만 분포를 보여줍니다. 이 분포는 온도와 분자의 질량, 그리고 분자의 운동에 대한 정보를 제공합니다. 이와 관련하여, Debye의 식은 고체의 열용량을 계산하는 데 사용되는 식으로, 분자의 진동과 열 운동에 대한 에너지 분포를 고려합니다. 따라서 이 그림과 가장 관련이 있는 것은 Debye의 식입니다.
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58. 다음 중 고로에서 열 정산 시 출열 항목이 아닌 것은?

  1. 산화철 환원열
  2. 코크스 연소열
  3. 노정가스 현열
  4. 석회석 분해열
(정답률: 47%)
  • 코크스 연소열은 고로에서 열을 발생시키는 출열 항목 중 하나이지만, 다른 항목들은 고로 내부에서 화학 반응이 일어나면서 열이 발생하는 것이므로 출열 항목으로 분류됩니다. 즉, 코크스 연소열은 고로 외부에서 발생하는 열로 출열 항목이 아닙니다.
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59. 다음 중 조연의 전해 정련법은?

  1. Parks 법
  2. Betts 법
  3. Moebius 법
  4. Harris 법
(정답률: 48%)
  • 조연의 전해 정련법은 Betts 법입니다. 이는 전해 정련법 중 하나로, 전해 용액에 전류를 흘려 전해하면서 금속 이온을 전극으로 이동시켜 정련하는 방법입니다. Betts 법은 전해 용액으로 염화암모늄을 사용하며, 이는 전해 용액의 전기화학적 안정성을 높여 전해 과정에서의 안정성을 보장합니다. 또한, Betts 법은 전해 용액의 pH를 조절하여 정련 효율을 높일 수 있습니다.
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60. 부두아 곡선에서 나타나는 Carbon Solution 반응에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반응식은 ‘CO2 + C → 2CO’이다.
  2. 저온보다는 고온부에서 반응이 잘 일어난다.
  3. 저압 조건보다 고압 조건에서 잘 일어난다.
  4. Carbon Loss 반응이라고도 한다.
(정답률: 58%)
  • 저압 조건보다 고압 조건에서 잘 일어난다는 설명이 틀립니다. 실제로는 고압 조건보다는 저압 조건에서 반응이 더 잘 일어납니다. 이는 CO와 CO2의 균형상수가 낮은 압력에서 더 크기 때문입니다. 따라서 저압 조건에서 반응을 진행시키면 더 많은 CO가 생성되어 Carbon Solution의 효율을 높일 수 있습니다.
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4과목: 금속가공학

61. 다음 중 BCC 결정의 {110}의 면간 거리는? (단, a 는 격자 상수이다.)

(정답률: 67%)
  • BCC 구조에서 {110} 면은 두 개의 {111} 면이 만나서 생기는 면이다. 따라서 {110} 면간 거리는 {111} 면간 거리와 같다. {111} 면간 거리는 a√2 이므로, {110} 면간 거리도 a√2 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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62. 접촉하고 있는 두 개의 표면이 상대적으로 반복운동을 받을 때, 표면이 손상되는 현상은?

  1. 열피로
  2. 코엑싱
  3. 쇼트피닝
  4. 프레팅
(정답률: 54%)
  • 접촉하고 있는 두 개의 표면이 반복운동을 받으면서 생기는 마찰력으로 인해 표면에 마이크로크랙이 생기고, 이로 인해 표면이 손상되는 현상을 프레팅이라고 합니다. 다른 보기들은 접촉하고 있는 두 개의 표면이 반복운동을 받을 때 생기는 다른 문제들을 나타내고 있습니다.
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63. 다음 중 샤르피 충격시험기에서 충격에너지(E)를 구하는 식으로 옳은 것은?

  1. E=WR(cosβ-cosα)
  2. E=WR(cosα+cosβ)
  3. E=2WR(cosβ-cosα)
  4. E=WR/2(cosα-cosβ)
(정답률: 75%)
  • 정답은 "E=WR(cosβ-cosα)"이다.

    이 식에서 W는 충격체의 무게, R은 충격체의 높이, α는 충격체가 충격판에 닿기 전의 각도, β는 충격체가 충격판에 닿은 후의 각도를 나타낸다.

    이 식은 충격체가 충격판에 닿기 전과 후의 위치를 고려하여, 충격에너지를 구하는 것이다. 충격체가 충격판에 닿기 전과 후의 위치가 다르기 때문에, 이를 고려하지 않으면 정확한 충격에너지를 구할 수 없다.

    따라서, 충격체의 무게와 높이, 그리고 충격체가 충격판에 닿기 전과 후의 각도를 고려하여, E=WR(cosβ-cosα)의 식으로 충격에너지를 구할 수 있다.
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64. 압연할 때 롤과 재료와의 접촉면에서 롤의 곡률반경이 증가하는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 롤 굽힘
  2. 롤 열팽창
  3. 롤 편평화
  4. 롤 크라운
(정답률: 65%)
  • 정답은 "롤 편평화"이다.

    롤 편평화는 압연 시 롤과 재료와의 접촉면에서 롤의 곡률반경이 증가하는 현상을 말한다. 이는 롤과 재료 사이의 마찰력으로 인해 발생하며, 롤의 곡률반경이 증가하면 재료의 두께가 균일해지고 표면 품질이 향상된다. 따라서 압연 공정에서 롤 편평화는 매우 중요한 역할을 한다.
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65. 공칭 스트레인(ε0)과 진 스트레인(ε)의 관계를 옳게 나타낸 것은?

  1. ε0 = 1/ε
  2. ε = ln(1-ε0)
  3. ε0 = ln(1+ε)
  4. ε= ln(1+ε0)
(정답률: 69%)
  • 정답은 "ε= ln(1+ε0)" 입니다.

    공칭 스트레인(ε0)은 변형 전의 길이와 변형 후의 길이의 차이를 원래 길이로 나눈 값입니다. 즉, ε0 = ΔL/L0 입니다.

    진 스트레인(ε)은 변형 후의 길이와 원래 길이의 차이를 원래 길이로 나눈 값입니다. 즉, ε = ΔL/L0 입니다.

    이때, ε와 ε0의 관계는 ε = ln(1+ε0) 입니다. 이는 변형 전의 길이를 L0로 두고, 변형 후의 길이를 L로 두었을 때, L = L0(1+ε0) 이므로, ε = ln(L/L0) = ln(1+ε0)이 됩니다.
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66. 금속기지 속에 미세하게 분산된 불용성 제2상으로 인하여 생기는 강화는?

  1. 마텐자이트강화
  2. 변형강화
  3. 분산강화
  4. 소각입계강화
(정답률: 75%)
  • 금속기지 속에 미세하게 분산된 불용성 제2상은 금속 결정의 경계면을 방해하여 원자들이 이동하는 것을 방해합니다. 이로 인해 결정의 구조가 불규칙해지고, 이를 통해 금속의 강도와 경도가 증가하는 것을 분산강화라고 합니다.
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67. 다음 중 크리프 강도가 높은 재료가 갖추어야 할 조건과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 조대한 결정립
  2. 높은 융점
  3. 높은 격자저항
  4. 높은 확산계수
(정답률: 55%)
  • 정답은 "높은 융점"입니다. 크리프 강도란 재료가 고온에서 오랜 시간 동안 노출되었을 때 생기는 변형에 대한 저항력을 의미합니다. 따라서 크리프 강도가 높은 재료는 고온에서도 변형이 적게 일어나는 재료여야 합니다. 이를 위해서는 조대한 결정립과 높은 격자저항이 필요합니다. 또한, 크리프 강도가 높은 재료는 고온에서 물질이 확산되는 속도가 빠른 높은 확산계수를 갖추어야 합니다.
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68. 다음 중 열간가공의 장점이 아닌 것은?

  1. 기공이 적어진다.
  2. 가공 시 필요 에너지가 감소된다.
  3. 조대한 주상정조직이 파괴된다.
  4. 주조상태보다 연성과 인성이 감소한다.
(정답률: 68%)
  • 정답: "주조상태보다 연성과 인성이 감소한다."

    설명: 열간가공은 금속재료를 고온에서 가공하는 방법으로, 기공이 적어지고 조직이 세공되어 강도와 경도가 증가하며, 또한 가공 시 필요한 에너지가 감소하여 경제적이다. 따라서 "주조상태보다 연성과 인성이 감소한다."는 장점이 아니라 단점이다. 주조상태는 금속재료가 고온에서 녹아 흐르는 상태를 말하며, 이 상태에서는 연성과 인성이 높아 가공이 용이하다.
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69. 결정입자 미세화 강화에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 결정입계는 전위의 운동을 활성화시키고 슬립하는 전위와 상호작용운동을 한다.
  2. 결정입계는 전위의 운동을 방해하는 장애물로서 결정입자가 미세할수록 강도가 커진다.
  3. ?결정입계는 전위의 운동과는 아무런 상관없이 결정입자가 미세할수록 강도가 커진다.
  4. 결정입계는 전위운동에 장애물로서 결정입자가 미세화강화에 아무런 관계가 없다.
(정답률: 79%)
  • 결정입계는 전위운동을 방해하는 장애물로서 결정입자가 미세할수록 강도가 커진다. 이는 결정입계가 전위운동을 방해하여 결정입자들이 더 강하게 상호작용하게 되기 때문이다. 결정입자가 더 미세해지면 결정입계의 수가 더 많아지고, 이는 결정입자들이 더 강하게 상호작용하게 되어 강도가 더욱 커지게 된다.
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70. 후크의 법칙을 옳게 나타낸 식은? (단, σ는 응력이고, E는 탄성계수이고, ε는 스트레인이다.)

(정답률: 75%)
  • 정답은 ""이다. 후크의 법칙은 응력과 스트레인의 비례 관계를 나타내는 식으로, σ = Eε로 표현된다. 이 식에서 E는 탄성계수로, 응력과 스트레인의 관계를 나타내는 상수이다. 따라서 후크의 법칙은 응력과 스트레인이 비례한다는 것을 나타내는데, 이는 ""와 같은 형태로 표현된다.
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71. 다음 중 압연재가 롤 사이를 통과할 수 있는 조건으로 옳은 것은? (단, μ = 마찰계수, α = 접촉각)

  1. μ ≤ tanα
  2. μ ≥ tanα
  3. μ = cosα
  4. μ ≥ sinα
(정답률: 63%)
  • 압연재가 롤 사이를 통과하기 위해서는 롤과 압연재 사이에 마찰력이 작용하여 압연재가 롤을 따라 움직여야 한다. 이때 마찰력은 μN으로 나타낼 수 있는데, N은 롤과 압연재 사이의 접촉력이다. 따라서 압연재가 롤 사이를 통과할 수 있는 조건은 μN ≥ 압연재의 중력이다.

    압연재의 중력은 mg로 나타낼 수 있으며, 롤과 압연재 사이의 접촉면과 수직인 방향으로 작용한다. 이때 롤과 압연재 사이의 접촉면과 수평인 방향으로 작용하는 접촉력은 Ncosα로 나타낼 수 있다. 따라서 압연재가 롤 사이를 통과할 수 있는 조건은 μN ≥ mg, 즉 μN ≥ mgsinα이다.

    여기서 μ ≥ tanα를 만족하면, μN ≥ mgsinα이 성립하게 된다. 따라서 압연재가 롤 사이를 통과할 수 있는 조건은 μ ≥ tanα이다.
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72. 칼날전위의 전위선과 버거스 벡터가 이루는 각은?

  1. 0°
  2. 45°
  3. 90°
  4. 180°
(정답률: 76%)
  • 칼날전위의 전위선과 버거스 벡터는 서로 수직이기 때문에 90° 각을 이룹니다. 이는 전기장과 전류의 방향이 서로 수직이기 때문에 발생하는 현상으로, 맥스웰 방정식에서 유도됩니다.
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73. 다음 중 취성파괴의 특징과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 균열의 전파속도가 빠르다.
  2. 이온결정의 벽개파괴와 유사하다.
  3. 미소 소성변형이 거의 없는 빠른 균열전파에 의한 파괴이다.
  4. 균열전파 전에 상당량의 소성변형을 초래한다.
(정답률: 70%)
  • "미소 소성변형이 거의 없는 빠른 균열전파에 의한 파괴이다."가 가장 거리가 먼 것이다.

    취성파괴는 재료 내부에서 균열이 발생하고 이 균열이 빠르게 전파되어 파괴가 일어나는 현상이다. 이 때 균열의 전파속도가 매우 빠르기 때문에 균열전파 전에 상당량의 소성변형이 초래된다. 이는 이온결정의 벽개파괴와 유사한 현상으로, 재료 내부에서 균열이 발생하면서 소성변형이 일어나고, 이후 균열전파에 의해 파괴가 일어나는 것이다. 따라서 "균열전파 전에 상당량의 소성변형을 초래한다."가 취성파괴의 특징 중 하나이다.
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74. 다음 중 고용강화에서 전위와 용질원자 사이의 상호작용기구가 아닌 것은?

  1. 원자크기 차이에 의한 탄성적 상호작용
  2. 탄성계수 차이에 의한 상호작용
  3. 결정입자 조대화에 의한 입계와 상호작용
  4. 단범위 규칙도 배열에 의한 상호작용
(정답률: 47%)
  • 정답은 "결정입자 조대화에 의한 입계와 상호작용"입니다.

    결정입자 조대화는 결정 구조에서 입계에 위치한 원자들이 서로 균형을 이루기 위해 상호작용하는 것을 말합니다. 이 과정에서는 전위와 용질원자 사이의 상호작용기구가 아닌 다른 요소들도 작용합니다.

    하지만 "원자크기 차이에 의한 탄성적 상호작용", "탄성계수 차이에 의한 상호작용", "단범위 규칙도 배열에 의한 상호작용"은 모두 전위와 용질원자 사이의 상호작용기구와 관련된 요소들입니다.

    따라서, "결정입자 조대화에 의한 입계와 상호작용"은 다른 요소들과는 다른 상호작용 기구를 가지고 있기 때문에 정답입니다.
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75. 길이가 1m 인 알루미늄 봉의 길이를 2m 로 늘렸을 때, 진변형률은?

  1. 0.5
  2. 0.69
  3. 1.5
  4. 1.69
(정답률: 62%)
  • 알루미늄의 선형팽창계수는 약 0.000023/℃ 이다. 따라서 길이가 1m 인 알루미늄 봉이 2m 로 늘어났으므로, 온도가 얼마나 상승했는지를 계산할 수 있다.

    2m - 1m = 1m 이므로, 봉의 길이가 1m 증가했다. 이는 선형팽창계수의 정의에 따라, 온도가 1m/1m * (1/0.000023) = 43478.26 ℃ 상승했다는 것을 의미한다.

    따라서, 진변형률은 (2m - 1m)/1m = 1 이지만, 이는 온도가 43478.26 ℃ 상승한 경우에 해당하는 값이므로, 실제로는 이보다 작을 것이다.

    진변형률은 변형 전 길이와 변형 후 길이의 차이를 변형 전 길이로 나눈 값이다. 따라서, 진변형률은 (2m - 1m)/1m = 1 이다.

    하지만, 이는 온도가 43478.26 ℃ 상승한 경우에 해당하는 값이므로, 실제로는 이보다 작을 것이다. 이를 고려하여 계산하면, 진변형률은 약 0.69 이 된다.
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76. 다음 중 재료의 고온강도를 높이는 가장 적절한 방법은?

  1. 분산강화
  2. 가공경화
  3. 결정립 미세화
  4. 마텐자이트강화
(정답률: 54%)
  • 재료의 고온강도를 높이는 가장 적절한 방법은 "분산강화"입니다. 이는 재료 내에 작은 입자를 분산시켜 강도를 높이는 방법으로, 입자와 행렬 사이의 경계면에서 발생하는 장력으로 인해 재료의 강도가 증가합니다. 이 방법은 다른 방법들과 달리 고온에서도 안정적인 강도를 유지할 수 있어서 고온에서 사용되는 재료에 많이 적용됩니다.
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77. 압연작업에서 압하량을 크게 하는 조건을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 지름이 큰 롤을 사용한다.
  2. 압연재의 온도를 높여준다.
  3. 압연재를 뒤에서 밀어준다.
  4. 롤의 회전속도를 높인다.
(정답률: 73%)
  • 롤의 회전속도를 높이는 것은 압하량을 크게 하는 조건이 아니라, 압연작업에서 생산성을 높이기 위한 조건이다. 롤의 회전속도를 높이면 단위 시간당 압연재의 양을 더 많이 처리할 수 있기 때문에 생산성이 향상된다. 따라서, 정답은 "롤의 회전속도를 높인다." 이다.
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78. 금속의 슬립에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. fcc 금속에서 슬립면은 {111}, 슬립방향은 <110>이다.
  2. bcc 금속에서 슬립면은 {110}, 슬립방향은 <111>이다.
  3. bcc 금속에서 슬립계의 수는 3 개이다.
  4. fcc 금속에서 슬립계의 수는 12 개이다.
(정답률: 72%)
  • 정답은 "bcc 금속에서 슬립계의 수는 3 개이다." 이다. 이는 틀린 설명이다. bcc 금속에서 슬립계의 수는 12개이다. 슬립면은 {110}이고, 슬립방향은 <111>이다.
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79. 다음 중 재료를 가공할 때 변형 저항을 높이는 요인과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 전위밀도
  2. 용매원자
  3. 용질원자
  4. 결정립계
(정답률: 69%)
  • 용매원자는 재료 내부에서 이온화되어 전기적으로 활동하며, 이로 인해 전위밀도가 증가하여 재료의 변형 저항을 높이는 요인 중 하나입니다. 반면에 결정립계는 재료 내부의 결정 구조를 나타내는 것으로, 가공 시 변형 저항을 높이는 요인과는 거리가 먼 개념입니다. 따라서 정답은 "용매원자"입니다.
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80. Nabbarro Herring 크리프는 다음 중 어떤 크리프와 관련 있는가?

  1. 확산 크리프
  2. 전위 크리프
  3. 결정립계 미끄럼 크리프
  4. 멱수-법칙 크리프
(정답률: 65%)
  • Nabbarro Herring 크리프는 "확산 크리프"와 관련이 있습니다. 이는 결정 구조의 변화가 확산에 의해 일어나는 크리프로, 결정 구조 내부의 원자나 이온이 확산하여 결정 구조의 형태가 변화하는 것을 의미합니다.
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5과목: 표면공학

81. Faraday 법칙에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기도금 시에 석출량은 원자량에 비례한다.
  2. 전기도금 시에 석출량은 원자가에 반비례한다.
  3. 전기도금 시에 석출량은 시간에 반비례한다.
  4. 화학 당량을 페러데이(Faraday)로 나눈 값을 전기화학당량이라 한다.
(정답률: 68%)
  • "전기도금 시에 석출량은 시간에 반비례한다."라는 설명이 틀린 것이다. 전기도금 시에는 전류의 크기와 시간에 따라 석출량이 결정된다. 전류가 강할수록 석출량이 많아지고, 시간이 길수록 석출량이 많아진다. 따라서 전기도금 시에 석출량은 전류와 시간에 비례한다.
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82. 강재의 열처리 결함에서 탈탄의 방지 대책이 아닌 것은?

  1. 탈탄방지제를 도포한다.
  2. 강의 표면에 도금을 한다.
  3. 고온에서 장시간 가열을 한다.
  4. 분위기 가스에서 가열하거나 진공가열을 한다.
(정답률: 79%)
  • 고온에서 장시간 가열을 한다는 것은 강재의 열처리를 더 오래하거나 높은 온도에서 하겠다는 것인데, 이는 오히려 탈탄을 유발할 수 있기 때문에 탈탄 방지 대책이 아니다. 따라서 정답은 "고온에서 장시간 가열을 한다."이다.
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83. 화성피막처리에 구리이온, 질산염 등을 첨가하여 처리시간을 5~ 10분으로 단축시킨 피막 처리법은?

  1. 본데라이징법
  2. 옥살산염처리법
  3. 인산염피막처리법
  4. 크로메이트처리법
(정답률: 64%)
  • 본데라이징법은 구리이온, 질산염 등을 첨가하여 처리시간을 단축시키는 화성피막 처리법이다. 따라서 이 문제에서 정답은 본데라이징법이다. 옥살산염처리법은 옥살산염을 이용하여 화성피막을 처리하는 방법이고, 인산염피막처리법은 인산염을 이용하여 화성피막을 처리하는 방법이다. 크로메이트처리법은 크로메이트를 이용하여 화성피막을 처리하는 방법이다.
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84. 화학적 기상도금(CVD)법의 특징으로 틀린 것은?

  1. 처리온도가 1000℃ 정도로 높다.
  2. 파이프의 내면 미립자에는 피복이 불가능하다.
  3. 두꺼운 피복도 가능하며, 여러 성분의 피복도 가능하다.
  4. 형성된 피막은 모재와 확산 또는 반응을 일으켜 밀착성이 매우 좋다.
(정답률: 73%)
  • 정답은 "파이프의 내면 미립자에는 피복이 불가능하다." 이다. CVD법은 고온에서 기체나 액체 상태의 성분을 화학 반응시켜 고체 상태의 피막을 형성하는 기술이다. 처리온도가 높기 때문에 내부 공간에 피막을 형성하는 것은 어렵다. 따라서 파이프의 내면 미립자에는 피복이 불가능하다.
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85. 다음 중 아노다이징 처리의 목적과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 표면착색
  2. 내식성 향상
  3. Al2O3 피막형성
  4. 인장강도 향상
(정답률: 68%)
  • "표면착색", "내식성 향상", "Al2O3 피막형성"은 모두 아노다이징 처리의 목적 중 하나인 부식방지와 관련이 있습니다. 하지만 "인장강도 향상"은 부식방지와는 직접적인 연관성이 없습니다. 아노다이징 처리는 알루미늄 합금의 미세구조를 안정화시켜 인장강도를 향상시키는 목적으로도 사용됩니다. 이는 알루미늄 합금의 기계적 성질을 개선시키기 위한 것입니다.
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86. 공업적으로 쓰이고 있는 양극산화 방법이 아닌 것은?

  1. 황산법
  2. 수산법
  3. 크롬산법
  4. 염화칼륨법
(정답률: 57%)
  • 염화칼륨법은 공업적으로 쓰이고 있는 양극산화 방법이 아닙니다. 이유는 염화칼륨법은 화학적으로 안정성이 떨어지고, 안전성이 낮아서 쓰이지 않기 때문입니다. 대신에 황산법, 수산법, 크롬산법이 널리 사용되고 있습니다.
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87. 전자현미경에 프로브의 크기는 전자선의 회절효과와 렌즈의 수차에 따라서 결정되는데, 다음 중 전자광학계의 결함에 의해서 발생되는 렌즈 수차가 아닌 것은?

  1. 색수차
  2. 초점수차
  3. 구면수차
  4. 비점수차
(정답률: 51%)
  • 정답: 초점수차

    설명: 전자현미경에서 사용되는 렌즈는 전자를 집중시켜서 샘플을 관찰하는 역할을 합니다. 이때 렌즈의 수차는 렌즈가 전자를 집중시키는 능력에 영향을 미치는데, 이는 렌즈의 곡률과 두께의 차이로 인해 발생합니다. 따라서 구면수차, 비점수차, 색수차는 모두 전자광학계의 결함에 의해서 발생되는 렌즈 수차입니다. 반면에 초점수차는 렌즈의 초점 위치가 일정하지 않아서 발생하는 수차로, 전자광학계의 결함과는 관련이 없습니다.
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88. 다음 중 화학적 기상도금(CVD)의 종류로 옳은 것은?

  1. 배기 CVD
  2. 가압 CVD
  3. 물리적 CVD
  4. 플라즈마 CVD
(정답률: 70%)
  • 화학적 기상도금(CVD)의 종류로는 "배기 CVD", "가압 CVD", "물리적 CVD", "플라즈마 CVD"가 있습니다.

    그 중에서도 플라즈마 CVD는 가스를 플라즈마 상태로 만들어 반응을 일으키는 방식으로 도금을 하는 것입니다. 이 방식은 반응 속도가 빠르고, 고온, 고압에서도 가능하며, 다양한 종류의 산화물, 탄화물, 질화물 등을 도금할 수 있습니다. 또한, 도금된 층의 밀도가 높고, 결합력이 강하며, 균일한 두께를 유지할 수 있어서 산업적으로 많이 사용되는 방식 중 하나입니다.
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89. 착염욕에 대한 특징을 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 단순염욕에 비하여 균일전착성이 우수하다.
  2. 착염욕은 레벨링이 좋은 전착물을 얻기는 힘들다.
  3. 단순염욕에서 가능했던 합금도금이 착염욕에서는 불가능하다.
  4. 단순염욕보다 높은 과전압하에서 이루어지기 때문에 석출물이 미립자이며, 밀도가 높다.
(정답률: 59%)
  • 단순염욕에서 가능했던 합금도금이 착염욕에서는 불가능한 이유는, 착염욕에서는 금속 이온들이 물질 표면에 흡착되어 전자를 받아들이고 결정화되는 반면, 합금도금은 두 개 이상의 금속 이온들이 동시에 전자를 받아 결합하여 형성되기 때문입니다. 따라서 착염욕에서는 단일 금속 이온만을 사용하여 도금을 하기 때문에 합금도금이 불가능합니다.
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90. 다음 중 열처리에서 뜨임 처리의 목적으로 가장 적절한 것은?

  1. 경도 부여
  2. 인성 부여
  3. 조직 경화
  4. 재료 표준화
(정답률: 73%)
  • 열처리에서 뜨임 처리의 목적은 "인성 부여"입니다. 이는 재료의 인성(내구성, 강도, 경도 등)을 향상시키기 위한 것으로, 열처리를 통해 재료의 구조를 변화시켜 더 강하고 내구성이 높은 재료로 만들기 위한 것입니다.
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91. 염욕 열처리하기 전에 실시하는 강박 시험의 목적은?

  1. 염욕 중의 잔류 산소량 추정
  2. 염욕 중의 잔류 질소량 추정
  3. 염욕 중의 잔류 탄소량 추정
  4. 염욕 중의 잔류 수소량 추정
(정답률: 60%)
  • 강박 시험은 염욕 중의 잔류 탄소량을 추정하기 위해 실시됩니다. 이는 염욕 중에 탄소가 남아있을 경우 염욕 처리가 제대로 이루어지지 않았다는 것을 나타내며, 이는 제품의 품질을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 강박 시험은 제품의 안전성과 품질을 보장하기 위해 중요한 과정입니다.
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92. PVD법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코팅층의 표면이 균일하다.
  2. PVD법에는 진공증착, 음극스패터링, 이온플레이팅 등이 있다.
  3. 고순도의 코팅층을 얻을 수 있다.
  4. 헬륨 가스가 가압된 상태에서 주입되어야하기 때문에 가스 비용이 많이 든다.
(정답률: 62%)
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93. 고속도 공구강의 표면에 증착처리 방법으로 TiN과 TiC를 적층피복하려고 할 때, 다음 중 가장 적절한 방법은?

  1. 물리적 증착
  2. 크로마이징 증착
  3. 증기 세라다이징 증착
  4. 무전해 니켈 복합 증착
(정답률: 55%)
  • 가장 적절한 방법은 "물리적 증착"이다. 이는 고속도 공구강의 표면에 직접 TiN과 TiC를 증착시키는 방법으로, 이 과정에서 이온화된 금속 원자들이 직접 표면에 충돌하여 증착되는 방식이다. 이 방법은 고온과 진공 상태에서 이루어지며, 증착된 TiN과 TiC는 매우 밀도가 높고 경도가 높은 층으로 형성되어 내마모성과 내식성이 뛰어나다.
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94. 다음 중 강의 경화능에 영향을 미치는 인자와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 탄소량
  2. 잔류응력
  3. 합금원소량
  4. 오스테나이트의 결정입도
(정답률: 59%)
  • 잔류응력은 강의 경화능에 영향을 미치는 인자 중에서 가장 거리가 먼 것이다. 이는 강재가 열처리 과정에서 냉각되면서 발생하는 내부 응력으로, 강재의 경도와 강도를 높이는 역할을 하지만, 경화능에 직접적인 영향을 미치지는 않는다. 탄소량, 합금원소량, 오스테나이트의 결정입도는 모두 강의 경화능에 영향을 미치는 중요한 인자들이다.
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95. 다음 중 질화처리법에서 질화제로 주로 사용되는 가스는?

  1. 헬륨
  2. 아르곤
  3. 암모니아
  4. 천연가스
(정답률: 67%)
  • 암모니아는 질소와 수소로 이루어진 화학물질로, 질화처리법에서 주로 사용되는 가스입니다. 이는 질소와 수소가 질소산화물과 반응하여 질소와 물로 분해되는데, 이 과정에서 암모니아가 생성되기 때문입니다. 따라서 암모니아는 질화처리법에서 필수적인 원료로 사용됩니다.
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96. ABS소재에 금속도금을 하여 장식성과 내식성을 부여하고자 할 때, 소재 에칭(Etching) 공정에 사용되는 주요 약품 성분은?

  1. 크롬산-황산
  2. 염화주석-염산
  3. 과산화수소-황산
  4. 염화주석-염화팔라듐
(정답률: 66%)
  • 크롬산-황산은 ABS소재를 부식시키는 성질이 있어서, 부식된 부분을 제거하여 장식성을 부여할 수 있습니다. 또한 금속도금에 필요한 표면처리를 할 수 있어 내식성을 높일 수 있습니다. 따라서 ABS소재에 금속도금을 하기 위해서는 크롬산-황산이 필요합니다.
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97. 다음 중 전자빔이 시편에 조사될 때 상호작용으로 시편이 방출시키는 신호들 중 1차 전자가 에너지의 변화없이 방향을 바꾸어 방출되는 것으로 주사전자현미경에서 시편의 조성에 따른 명암차를 나타내는 역할을 수행하는 것은?

  1. 후방산란 전자
  2. 2차 전자
  3. Auger 전자
  4. 특성 X선
(정답률: 67%)
  • 전자빔이 시편에 조사될 때, 시편 내부의 원자들과 상호작용하면서 전자들이 방출됩니다. 이때, 후방산란 전자는 1차 전자가 시편 내부에서 상호작용하면서 방향을 바꾸어 방출되는 전자입니다. 이 전자는 에너지의 변화가 없기 때문에 주사전자현미경에서 시편의 조성에 따른 명암차를 나타내는 역할을 수행합니다. 따라서 정답은 "후방산란 전자"입니다.
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98. 다음 중 경도가 높은 피막은?

  1. TiC
  2. TiN
  3. SiO2
  4. Al2O3
(정답률: 77%)
  • 정답은 "TiC"입니다. 이유는 탄화티타늄(TiC)는 고온에서 매우 경도가 높은 세라믹스로, 고온에서도 안정성이 뛰어나기 때문입니다. 반면, 질화티타늄(TiN)은 경도가 높지만 고온에서는 안정성이 떨어지는 단점이 있습니다. SiO2와 Al2O3는 세라믹스 중에서도 경도가 높은 편이지만, TiC보다는 낮은 경도를 가지고 있습니다.
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99. 화성처리에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 금속의 방청 및 도장하지처리로 사용된다.
  2. 주로 철강, 아연, 알루미늄을 대상으로 실시한다.
  3. 화학적인 방법으로 무기염의 얇은 피막을 입히는 방법이다.
  4. 화성처리의 화합물 층은 기지와 같은 금속의 화합물이 아니다.
(정답률: 64%)
  • 화성처리의 화합물 층은 기지와 같은 금속의 화합물이 아니다. 이는 화성처리가 금속의 표면에 화학적인 방법으로 무기염의 얇은 피막을 입히는 방법이기 때문이다. 따라서, 화성처리는 방청 및 도장하지처리로 사용되며, 주로 철강, 아연, 알루미늄을 대상으로 실시된다.
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100. 담금질 균열의 방지 대책으로 틀린 것은?

  1. 시간담금질을 채용한다.
  2. Ms-Mf 구역은 가능한 한 서냉한다.
  3. 살두께 차이 및 급변을 가급적 줄인다.
  4. 얇은 부분의 냉각 속도를 두꺼운 부분보다 빠르게 한다.
(정답률: 69%)
  • 얇은 부분의 냉각 속도를 두꺼운 부분보다 빠르게 한다는 것은 오히려 균열이 발생할 가능성을 높일 수 있습니다. 이는 냉각 속도가 빠를수록 재료 내부의 응력이 증가하기 때문입니다. 따라서 올바른 대책은 얇은 부분과 두꺼운 부분의 냉각 속도를 가능한 한 균일하게 유지하는 것입니다.
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