금속재료기사 필기 기출문제복원 (2021-05-15)

금속재료기사
(2021-05-15 기출문제)

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1과목: 금속조직학

1. 다음 철강 조직 중 연성이 가장 좋은 것은?

  1. 마텐자이트
  2. 페라이트
  3. 펄라이트
  4. 베이나이트
(정답률: 80%)
  • 페라이트는 철과 탄소 원자가 규칙적으로 배열되어 있어 연성이 가장 뛰어납니다. 마텐자이트는 경도가 높지만 연성이 낮고, 펄라이트와 베이나이트는 연성이 높지 않습니다. 따라서 연성이 가장 좋은 철강 조직은 페라이트입니다.
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2. 면심입방격자의 배위수는?

  1. 4
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 80%)
  • 면심입방격자는 6개의 면이 있고, 각 면마다 4개의 입방격자가 있다. 따라서 총 입방격자의 수는 6 x 4 = 24개이다. 배위수는 입방격자의 수를 나누는 수로, 24를 나눌 수 있는 수 중에서 가장 작은 자연수는 12이다. 따라서 정답은 "12"이다.
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3. 순금속의 냉각 곡선에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 순금속이 액상에서 단일 고상으로 냉각된다고 가정한다.)

  1. 잠열이 발생하면서 응고가 진행된다.
  2. 수평직선부에는 고체만이 존재한다.
  3. 수평직선부에서 발생되는 열량은 용해 과정에서 흡수된 열량과 관계가 있다.
  4. 액상→액상+고상→고상 순으로 응고가 일어난다.
(정답률: 87%)
  • "수평직선부에는 고체만이 존재한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 이유는 순금속이 액상에서 단일 고상으로 냉각되는 경우, 냉각 곡선은 액상→액상+고상→고상 순으로 응고가 일어나며, 수평직선부에서는 고체와 액체가 함께 존재하게 된다. 따라서 "액상→액상+고상→고상 순으로 응고가 일어난다."가 틀린 것이다.
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4. 금속의 기본 결정구조가 아래 그림과 같을 때, 조성으로 옳은 것은? (단, ●는 A원자이며, ○는 B원자이며 각 면의 중심에 자리하고 있다.)

  1. A 25%, B 75%
  2. A 50%, B 50%
  3. A 75%, B 25%
  4. A 67%, B 33%
(정답률: 80%)
  • 이 구조는 FCC (Face-centered cubic) 구조이며, FCC 구조에서 각 원자는 12개의 이웃 원자를 가지고 있습니다. 이 중 6개는 같은 층에 있고, 3개는 위 아래 층에 있습니다. 이 구조에서 A 원자는 4개의 이웃 원자를 가지고 있고, B 원자는 8개의 이웃 원자를 가지고 있습니다. 따라서, B 원자가 더 많은 이웃 원자를 가지므로, 조성은 "A 25%, B 75%" 입니다.
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5. 고온의 불규칙상태 고용체를 천천히 냉각할 때, 규칙격자가 형성되기 시작하는 온도의 명칭은?

  1. 규칙온도
  2. 천이온도
  3. 변형온도
  4. 불규칙온도
(정답률: 85%)
  • 고온의 불규칙상태 고용체를 천천히 냉각할 때, 분자들이 서로 정렬되어 규칙적인 격자 구조를 형성하기 시작하는 온도를 천이온도(transition temperature)라고 합니다. 이때 분자들이 서로 정렬되어 격자 구조를 형성하면서 물질의 물리적 성질이 크게 변화하게 됩니다.
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6. Fe-Fe3C 상태도에서 ‘δ-Fe+L-Fe→γ-Fe’의 반응은?

  1. 석출경화
  2. 공적반응
  3. 포정반응
  4. 편정반응
(정답률: 84%)
  • ‘δ-Fe+L-Fe→γ-Fe’의 반응은 포정반응이다. 이는 Fe-Fe3C 상태에서 Fe 원자가 Fe3C에서 분리되어 고체상태의 Fe 결정체를 형성하는 반응이다. 이 반응은 Fe 결정체의 크기와 분포를 제어하는 중요한 역할을 한다.
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7. 다음과 같은 A-B-C 3원계 상태도에서 P점의 A성분 농도를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 87%)
  • P점은 A-B-C 3원계에서 A와 B 사이에 위치하고 있으므로, A성분 농도는 B성분 농도보다 높고 C성분 농도보다 낮을 것입니다. 따라서, ""가 옳은 답입니다.
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8. 다음 그림에서 빗금 친 abc 면의 밀러 지수로 옳은 것은? (단, 모든 원의 간격은 동일하다.)

  1. (263)
  2. (236)
  3. (312)
  4. (362)
(정답률: 83%)
  • 밀러 지수는 원의 갯수를 n, 면의 갯수를 m 이라고 할 때, 1-(n-m)/n 으로 구할 수 있다.

    이 문제에서는 원이 4개이고 면이 4개이므로, 밀러 지수는 1-(4-4)/4 = 1 이다.

    따라서 정답은 "(362)" 이다.
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9. 다음 중 철의 상과 조직에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 원자 충진율은 오스테나이트보다 페라이트가 더 크다.
  2. 펄라이트는 페라이트와 레데뷰라이트가 층상형태로 구성하고 있다.
  3. 페라이트는 탄소를 약 0.85% 함유하며, 강도가 좋고, 마모에 강하다.
  4. 오스테나이트는 강자성의 성질을 갖지 않는다.
(정답률: 72%)
  • 오스테나이트는 강자성의 성질을 갖지 않는 이유는 탄소가 용체 상태에서 고체 상태로 변화할 때, 철과 함께 고체 상태로 고정되어 결정이 형성되기 때문입니다. 이로 인해 탄소가 철의 결정 구조에 고정되어 강자성을 발휘하지 못하게 됩니다.
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10. 다음 중 전율고용체의 조건이 아닌 것은?

  1. 두 금속의 결정구조가 같아야 한다.
  2. 두 금속이 액상에서 완전 혼합되어야 한다.
  3. 두 금속은 일정한 화학적 유사성이 있어야 한다.
  4. 두 금속의 격자상수가 최소 15%이상 차이가 있어야 한다.
(정답률: 76%)
  • "두 금속의 결정구조가 같아야 한다.", "두 금속이 액상에서 완전 혼합되어야 한다.", "두 금속은 일정한 화학적 유사성이 있어야 한다."는 전율고용체의 조건이지만, "두 금속의 격자상수가 최소 15%이상 차이가 있어야 한다."는 전율고용체의 조건이 아니다. 이 조건은 전율고용체의 특징 중 하나인 "전기적으로 불균형한 상태를 유지할 수 있는 능력"을 설명하기 위한 것이다. 격자상수가 차이가 있으면 전자의 이동이 쉬워져서 전기적으로 불균형한 상태를 유지할 수 있기 때문이다.
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11. 다음 금속 결함 중 면결함에 속하는 것은?

  1. dislocation
  2. vacancy
  3. twin
  4. creep
(정답률: 84%)
  • 면결함은 결정 구조 내에서 두 개 이상의 결정 방향이 서로 다른 결정 구조가 만나는 경계면에서 발생하는 결함이다. 따라서 "twin"은 면결함에 속한다.
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12. 다음 중 상온에서 결정구조가 다른 하나는?

  1. Co
  2. Fe
  3. Zr
  4. Ti
(정답률: 69%)
  • 정답은 "Zr"입니다.

    이유는 "Co", "Fe", "Ti"는 모두 hexagonal close-packed (HCP) 구조를 가지고 있지만, "Zr"은 body-centered cubic (BCC) 구조를 가지고 있습니다.

    즉, "Zr"은 다른 세 요소와 결정구조가 다르기 때문에 상온에서 결정구조가 다른 하나입니다.
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13. 물의 3중점의 Gibbs 상률은?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 82%)
  • 물은 단일 상태이므로 3중점이 존재하지 않습니다. 따라서 Gibbs 상률은 0입니다.
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14. 다음 중 동소변태가 일어나지 않은 금속은?

  1. Fe
  2. Ti
  3. Co
  4. Ni
(정답률: 60%)
  • Ni는 다른 금속들과 달리 동소변태가 일어나지 않는 비자성 금속입니다. 이는 Ni의 결정구조와 전자 구성에 기인합니다.
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15. 금속의 변태점 측정에 사용되는 방법이 아닌 것은?

  1. 열분석법
  2. 전기저항법
  3. 열팽창법
  4. 매크로검사법
(정답률: 85%)
  • 매크로검사법은 금속의 물리적인 모양과 크기를 검사하는 방법으로, 변태점 측정과는 직접적인 연관성이 없기 때문에 정답이 될 수 없습니다. 반면, 열분석법, 전기저항법, 열팽창법은 모두 금속의 변태점 측정에 사용되는 방법입니다.
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16. 금속의 재결정에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정 입자가 미세할수록 재결정 온도는 낮아진다.
  2. 금속의 순도가 높을수록 재결정 온도는 증가한다.
  3. 가공 시간이 길수록 재결정 온도는 낮아진다.
  4. 변형 정도가 작을수록 재결정을 일으키는데 필요한 온도는 높아진다.
(정답률: 75%)
  • "금속의 순도가 높을수록 재결정 온도는 증가한다."라는 설명이 틀린 것은 아니다.

    금속의 순도가 높을수록 결정 구조가 더 균일해지고 결정 입자의 크기가 작아지기 때문에 재결정 온도가 증가한다. 이는 결정 입자의 크기가 작아지면 재결정을 일으키는데 필요한 열화 에너지가 증가하기 때문이다. 따라서, 금속의 순도가 높을수록 재결정 온도는 증가한다.
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17. 철 합금의 조직에서 복합상으로 구성된 조직이 아닌 것은?

  1. 과공석 조직
  2. 펄라이트 조직
  3. 마텐자이트 조직
  4. 레데뷰라이트 조직
(정답률: 76%)
  • 마텐자이트 조직은 단일상으로 구성된 조직이며, 다른 보기들은 모두 복합상으로 구성된 조직이기 때문에 정답은 마텐자이트 조직입니다.
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18. 다음 중 철강 소재에 침입형 원소로 고용되기 어려운 것은?

  1. C
  2. H
  3. P
  4. N
(정답률: 80%)
  • 정답은 "P"입니다. 이유는 철강 소재에 침입형 원소로 고용되기 위해서는 원소의 전자 구조가 철과 유사해야 합니다. "C"는 철과 전자 구조가 유사하여 침입형 원소로 적합합니다. "H"와 "N"은 전자 구조가 철과 다르기 때문에 침입형 원소로 고용되기 어렵습니다. "P"는 전자 구조가 철과 유사하지만, 철과 결합하는 능력이 약하기 때문에 침입형 원소로 고용되기 어렵습니다.
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19. 오스테나이트 안정화 원소에 해당되는 것은?

  1. Mn
  2. Si
  3. Cr
  4. Nb
(정답률: 81%)
  • 오스테나이트 안정화 원소는 탄소강의 성질을 개선시키기 위해 첨가되는 원소로, 고온에서 오스테나이트 상태를 유지시켜주는 역할을 합니다. 이 중에서도 Mn은 탄소와 함께 합금을 이루어 강도와 경도를 높이는 효과가 있으며, 동시에 오스테나이트 안정화 원소로서의 역할도 수행합니다. 따라서 Mn은 오스테나이트 안정화 원소에 해당됩니다.
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20. 다음 중 격자상수가 a=b≠c 이고, 축각이 α=β=γ=90°인 결정계는?

  1. 입방정계
  2. 정방정계
  3. 사방정계
  4. 삼사정계
(정답률: 79%)
  • 격자상수가 a=b≠c 이므로, 모든 면이 정사각형이고 모든 각도가 90도인 결정계이다. 이러한 결정계를 "정방정계"라고 한다.
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2과목: 금속재료학

21. 다음 중 고속도 공구강 강재인 것은?

  1. STC 95
  2. STD 93
  3. STS 3
  4. SKH 55
(정답률: 70%)
  • SKH 55은 고속도공구강 강재로, 고속도로 회전하는 공구에 사용되는 강재입니다. 다른 보기들은 각각 다른 용도에 사용되는 강재입니다.
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22. 층상 펄라이트의 생성과정 순서로 옳게 나타낸 것은?

  1. ㉠→㉡→㉢→㉣
  2. ㉡→㉠→㉢→㉣
  3. ㉣→㉠→㉢→㉡
  4. ㉢→㉣→㉡→㉠
(정답률: 81%)
  • 층상 펄라이트의 생성과정은 다음과 같다.

    1. 용액에 알루미늄 금속을 넣어 전기를 통해 산화시킨다. (㉠)
    2. 산화된 알루미늄 금속과 수산화 나트륨을 혼합하여 반응시킨다. (㉡)
    3. 반응된 혼합물을 가열하여 알루미늄 옥사이드를 생성한다. (㉢)
    4. 생성된 알루미늄 옥사이드를 다시 가열하여 층상 펄라이트를 생성한다. (㉣)

    따라서, 옳은 순서는 "㉣→㉠→㉢→㉡" 이다.
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23. 분말야금법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절삭공정의 생략이 가능하다.
  2. 다공질의 금속재료를 만들 수 없다.
  3. 용해법으로는 만들 수 없는 합금을 만들 수 있다.
  4. 제조과정에서 용융점까지 온도를 올릴 필요가 없다.
(정답률: 76%)
  • "다공질의 금속재료를 만들 수 없다."가 틀린 것이다. 분말야금법은 고체 상태의 금속 분말을 사용하여 다공질 금속재료를 만들 수 있다. 이 분말은 압축 및 소결 과정을 거쳐 고체로 만들어진다.
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24. 비정질합금의 일반적인 특성에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 열에 강하다.
  2. 결정이방성이 없다.
  3. 전기저항이 크다.
  4. 가공경화를 일으키지 않는다.
(정답률: 49%)
  • 정답: "열에 강하다."

    설명: 비정질합금은 결정이 없기 때문에 열에 강하지 않습니다. 이는 결정이 없기 때문에 결정 경계에서 발생하는 열적인 변화가 없기 때문입니다. 따라서 비정질합금은 일반적으로 유리 상태로 유지되며, 이는 열에 강하지 않다는 것을 의미합니다.
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25. 로크웰 경도 시험에서 시험하중이 가장 큰 스케일은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 67%)
  • 정답은 "C"입니다. 이는 로크웰 경도 시험에서 가장 큰 시험하중을 나타내는 스케일인 "C 스케일"이 있기 때문입니다. C 스케일은 150 kgf의 하중을 가하며, 이는 다른 스케일보다 더 큰 하중을 가할 수 있어서 더 강한 재료의 경도를 측정할 수 있습니다.
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26. 관, 봉 형태의 황동에서 자연균열(season cracking)의 가장 큰 원인은?

  1. 쌍정
  2. 템퍼 인성
  3. 잔류 응력
  4. 결정립의 조대
(정답률: 85%)
  • 황동은 냉각 과정에서 수축하면서 잔류 응력이 발생합니다. 이러한 잔류 응력은 시간이 지나면서 자연적으로 완화되지만, 이 과정에서 황동의 표면에 자연균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 자연균열의 가장 큰 원인은 잔류 응력입니다.
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27. 다음 중 강의 담금질에 따른 용적변화가 가장 큰 조직은?

  1. 마텐자이트
  2. 미세 펄라이트
  3. 오스테나이트
  4. 조대 펄라이트
(정답률: 76%)
  • 마텐자이트는 강의 담금질 후 용적이 크게 감소하는 조직입니다. 이는 담금질 과정에서 강의 구조가 변화하여 결정 구조가 조밀해지기 때문입니다. 따라서 마텐자이트가 가장 큰 용적변화를 보이는 조직입니다.
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28. 탄소강에 존재하는 원소 중 Si가 미치는 영향으로 틀린 것은?

  1. 충격치를 저하시킨다.
  2. 연신율을 증가시킨다.
  3. 탄성한계를 증가시킨다.
  4. 입자의 크기를 증대시킨다.
(정답률: 53%)
  • "입자의 크기를 증대시킨다."가 틀린 것입니다. Si는 탄소강에 첨가되어 입자를 형성하는 역할을 합니다. 이 때, 입자의 크기를 증대시키는 것이 아니라, 입자의 분산을 촉진하여 강도와 연신율을 증가시키는 역할을 합니다.
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29. 다음 중 응고할 때 수축하지 않고 오히려 팽창하는 원소는?

  1. Bi
  2. Sn
  3. Al
  4. Cu
(정답률: 79%)
  • Bi는 응고할 때 수축하지 않고 오히려 팽창하는 원소이다. 이는 Bi의 결정구조가 다른 원소들과는 다르게 응고시에 결정구조가 변화하여 부피가 증가하기 때문이다. 이러한 특성 때문에 Bi는 응고시에 공기주변에서 녹이나 다른 물질을 흡수하는 경향이 있어서, 고순도의 Bi를 얻기 위해서는 공기와 접촉하지 않는 환경에서 응고시켜야 한다.
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30. 다음 중 아연에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조밀육방격자형이다.
  2. 비중은 약 7.1, 용융점은 약 420℃이다.
  3. 산, 알칼리에 강하고 해수에 부식되지 않는다.
  4. 아연도금용, 전기방식용 양극재료에 사용된다.
(정답률: 76%)
  • "산, 알칼리에 강하고 해수에 부식되지 않는다."가 틀린 설명이다. 아연은 산과 알칼리에 약하며, 해수에도 부식될 수 있다. 이는 아연의 부식방식이 물에 의한 화학적 부식인데, 이는 해수와 같은 물질에 노출되면 부식될 수 있다는 것을 의미한다.
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31. 초소성을 얻기 위한 조직 조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정립의 모양은 등축이어야 한다.
  2. 모상의 입계는 저경각이 좋다.
  3. 입도는 미세립이고 결정립의 크기는 수 이하이어야 한다.
  4. 제2상이 존재하는 경우 강도는 모상과 같은 강도를 가지며 균일한 분포를 유지하면 좋다.
(정답률: 76%)
  • "모상의 입계는 저경각이 좋다."가 틀린 것이다. 올바른 설명은 다음과 같다.

    초소성을 얻기 위한 조직 조건은 다음과 같다.

    1. 결정립의 모양은 등축이어야 한다.
    2. 입도는 미세립이고 결정립의 크기는 수 이하이어야 한다.
    3. 제2상이 존재하는 경우 강도는 모상과 같은 강도를 가지며 균일한 분포를 유지하면 좋다.

    초소성을 얻기 위해서는 결정립의 크기와 모양, 입도, 제2상의 존재 여부 등이 중요한 역할을 한다. 결정립의 모양은 등축이어야 하며, 입도는 미세립이어야 한다. 또한 결정립의 크기는 수 이하이어야 하며, 제2상이 존재하는 경우 강도는 모상과 같은 강도를 가지며 균일한 분포를 유지하면 좋다.
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32. 강재의 시험 중 조미니 시험의 목적은?

  1. 경화능 시험
  2. 초단파 시험
  3. 자기이력 시험
  4. 전자유도 시험
(정답률: 82%)
  • 조미니 시험은 강재의 경화능을 측정하는 시험이다. 따라서 "경화능 시험"이 정답이다. 초단파 시험은 강재의 두께를 측정하는 시험이고, 자기이력 시험은 강재의 품질을 측정하는 시험이며, 전자유도 시험은 강재 내부 결함을 검출하는 시험이다.
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33. 강의 표면처리에서 침탄용 강에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고탄소강이어야 한다.
  2. 표면에 결함이 없어야 한다.
  3. Cr, Ni, Mo는 침탄량을 증가시키는 원소이다.
  4. 고온에서 장시간 가열하여도 결정입자가 성장하지 않아야 한다.
(정답률: 69%)
  • "고탄소강이어야 한다."가 틀린 것이 아니라 올바른 설명입니다. 침탄용 강은 일반적으로 고탄소강이 사용됩니다. 이유는 침탄 과정에서 탄소가 표면에 침탄되어 경도를 높이기 때문입니다. 따라서 고탄소강이 침탄용 강으로 적합합니다.
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34. 카트리지 황동(cartridge brass)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 가공용 황동이다.
  2. 70%Cu+30%Zn황동이다.
  3. 판, 봉, 관의 형태로 사용된다.
  4. 금박 대용으로 사용하며, 톰백이라고도 한다.
(정답률: 74%)
  • 정답은 "금박 대용으로 사용하며, 톰백이라고도 한다."이다. 카트리지 황동은 금박 대용으로 사용되는 것은 맞지만, 톰백이라는 이름은 일반적으로 사용되지 않는다.
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35. Sn-Sb-Cu계 합금인 화이트 메탈의 명칭은?

  1. 다우(dow)메탈
  2. 배빗(babbit)메탈
  3. 바이(bi)메탈
  4. 플래티나이트(platinite)
(정답률: 83%)
  • 화이트 메탈은 주로 베어링 등의 부품 제작에 사용되는 합금으로, Sn-Sb-Cu계 합금이 대표적이다. 이 중에서도 Sn이 주성분이며 Sb와 Cu가 첨가된 합금을 배빗(babbit)메탈이라고 한다. 이는 19세기 미국의 발명가인 아이작 배빗(Isaac Babbitt)이 이 합금을 개발하고 사용하여 그의 이름에서 유래한 것이다. 배빗메탈은 내마모성과 내식성이 뛰어나며, 저마찰계수와 높은 내열성을 가지고 있어 베어링 등의 부품 제작에 적합하다.
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36. 백주철을 탈탄 열처리하여 순철에 가까운 페라이트 기지로 만들어 연성을 갖는 주철은?

  1. 펄라이트가단주철
  2. 흑심가단주철
  3. 백심가단주철
  4. 구상흑연주철
(정답률: 79%)
  • 백주철을 탈탄 열처리하여 순철에 가까운 페라이트 기지로 만들어 연성을 갖는 주철은 "백심가단주철"이다. 이는 백주철에서 탄소를 제거하여 순철에 가까운 상태로 만들고, 페라이트 기지를 갖추어 연성을 높인 것을 의미한다.
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37. 탄소강에서 인에 의해 나타나는 취성은? (문제 오류로 가답안 발표시 4번이 답안으로 발표되었으나, 확정답안 발표시 전항 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 4번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 수소취성
  2. 고온취성
  3. 적열취성
  4. 청열취성
(정답률: 85%)
  • 탄소강에서 인에 의해 나타나는 취성은 청열취성입니다. 이는 인이 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하면서, 탄화물이 용해되지 않고 결정화되어 생기는 것입니다. 이 과정에서 탄화물이 결정화되면서 금속 구조가 세공되고, 경도와 내마모성이 향상됩니다.
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38. 다음 중 용융점이 가장 높은 금속은?

  1. Au
  2. Co
  3. Ni
  4. Ti
(정답률: 69%)
  • 용융점은 금속의 결정 구조와 원자 간 결합력에 영향을 받습니다. 이 중에서도 결정 구조가 밀도가 높은 금속일수록 용융점이 높아집니다. 따라서, Ti(티타늄)은 결정 구조가 밀도가 높은 금속 중 하나이며, 이에 따라 용융점이 가장 높은 금속 중 하나입니다.
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39. 해드필드(Hadfield)강에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 베이나이트 조직을 가진 강이다.
  2. 고온에서 서냉하면 결정립계에 탄화물이 석출된다.
  3. 수인법을 통해 인성을 부여한다.
  4. 열전도성이 나쁘고, 팽창계수도 커서 열변형을 일으킨다.
(정답률: 68%)
  • "베이나이트 조직을 가진 강이다."가 틀린 것이다. 해드필드 강은 마르텐사이트-베이나이트 조직을 가진 강으로, 베이나이트 조직만을 가진 것은 아니다. 베이나이트 조직은 주로 탄소 함량이 낮은 강에서 형성되는 조직으로, 해드필드 강은 탄소 함량이 높은 강으로서 마르텐사이트-베이나이트 조직을 가진다.
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40. 동계 베어링합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 켈밋(kelmet)은 Cu-Pb계 합금이다.
  2. Cu-Pb계 합금은 저속저하중용 베어링에 사용된다.
  3. Cu-Pb계 베어링은 내소착성이 좋다.
  4. Cu-Pb계 합금은 Pb가 편석하기 쉽다.
(정답률: 73%)
  • 정답은 "Cu-Pb계 합금은 Pb가 편석하기 쉽다."이다.

    Cu-Pb계 합금은 저속저하중용 베어링에 사용되며, 내소착성이 좋고 마찰계수가 낮아서 윤활유를 사용하지 않아도 된다. 하지만 Pb가 편석하기 쉬워서 오랜 사용 후에는 성능이 저하될 수 있다.
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3과목: 야금공학

41. 다음 중 세기 성질(intensive property)에 해당되는 것은?

  1. 몰당 부피
  2. 엔탈피
  3. 깁스 자유에너지
  4. 엔트로피
(정답률: 71%)
  • 세기 성질은 물질의 양과는 관계없이 일정한 성질을 가지는 것을 말합니다. 따라서 "몰당 부피"가 세기 성질에 해당됩니다. 이는 단위 질량당 부피로 정의되며, 물질의 양이 변하더라도 동일한 값을 가지기 때문입니다. 예를 들어, 1몰의 물과 2몰의 물은 양이 다르지만, 모두 같은 몰당 부피를 가지게 됩니다.
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42. A-B 두 성분으로 구성된 용액의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. XA→1 때 A는 Raoult의 법칙에 따른다.
  2. XB→0 때 B는 Henry의 법칙에 따른다.
  3. 용질 B가 Henry의 법칙에 따르는 농도 영역에서는 용매 A는 Raoult의 법칙에 따른다.
  4. 용액에서 용매는 Raoult의 법칙에 따르고 용질은 Henry의 법칙에 따른다.
(정답률: 58%)
  • 정답은 "용액에서 용매는 Raoult의 법칙에 따르고 용질은 Henry의 법칙에 따른다."이다. 이유는 Raoult의 법칙은 용액의 총 증기압이 각 구성 성분의 증기압의 합과 같다는 것을 나타내며, Henry의 법칙은 용질의 농도가 증가함에 따라 그 용질의 증기압도 비례적으로 증가한다는 것을 나타낸다. 따라서, 용액에서는 각 성분이 서로 다른 법칙에 따라 영향을 받는다.
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43. 다음 기체 연료 중 발열량(kcal/m3)dl 가장 큰 것은?

  1. 고로 가스
  2. 천연 가스
  3. 코크스로 가스
  4. 전로 가스
(정답률: 64%)
  • 천연 가스는 메탄 등의 가스 혼합물로 이루어져 있어 발열량이 가장 큽니다. 따라서, 다른 기체 연료들보다 높은 발열량을 가지고 있습니다.
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44. 1mol의 기체에서 압축 인자(Z=PV/(RT)에 관한 다음 설명 중 틀린 것은? (단, P는 압력, V는 부피, R은 기체상수, T는 절대온도이다.)

  1. 이상기체의 경우 모든 상태에서 Z는 1이 된다.
  2. 압력이 낮고 온도가 높으면 Z는 1에 근접한다.
  3. 압축하기 쉬운 기체는 저온에서 압력이 증가함에 따라 Z값이 일단 감소하였따가 증가한다.
  4. 실제기체에서는 어떤 온도에서도 Z값이 1이 될 수 없다.
(정답률: 55%)
  • "실제기체에서는 어떤 온도에서도 Z값이 1이 될 수 없다."가 틀린 설명이다. 이유는 이상기체의 경우에만 모든 상태에서 Z가 1이 되기 때문이다. 실제기체는 이상기체와는 달리 분자간 상호작용이 존재하므로 Z값이 1보다 크거나 작아질 수 있다. 특히 저온에서는 분자간 상호작용이 더욱 강해져서 압축하기 쉬운 기체일수록 Z값이 감소하다가 일정 압력 이상에서는 다시 증가하는 현상이 나타난다. 이러한 이유로 실제기체에서는 어떤 온도에서도 Z값이 1이 될 수 없다.
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45. 2몰의 단원자 이상기체가 순환과정을 거쳐 100J의 일을 하였다면, 이 순환에서 기체가 흡수한 열은? (단, 순환가정을 통한 내부에너지는 변화는 0이다.)

  1. -100J
  2. -50J
  3. 50J
  4. 100J
(정답률: 65%)
  • 순환과정에서 내부에너지의 변화가 없으므로, 기체가 한 일과 기체가 흡수한 열은 같다. 따라서 기체가 100J의 일을 하였다면, 기체가 흡수한 열도 100J이다. 따라서 정답은 "100J"이다.
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46. 다음 반응식에 대한 298K에서의 엔탈피 변화량(△H0)은 131.335kJ일 때, 398K에서 △H0값은 약 몇 kJ인가?

  1. 115.1
  2. 132.9
  3. 141.4
  4. 1740.3
(정답률: 48%)
  • 이 반응식은 엔탈피 변화량이 양수이므로 엔드로핀 반응이다. 따라서 엔탈피 변화량은 온도가 증가할수록 증가한다. 따라서 398K에서의 엔탈피 변화량은 131.335kJ보다 더 크다. 보기 중에서 132.9이 131.335보다 크고, 141.4과 1740.3은 너무 크므로 답은 132.9이다.
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47. 증기압이 50mmHg인 액체 A와 액체 B를 섞어서 A의 몰분율이 0.4 되는 용액을 만들었을 때, A의 증기압이 30mmHg이었다면 이 용액에서 A성분의 활동도 계수값은?

  1. 0.3
  2. 0.6
  3. 1.0
  4. 1.5
(정답률: 51%)
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48. 탄소 0.5kg를 공기로 연소하여 CO가스가 생성될 때, 탄소 전체를 연소하기 위해 필요한 공기량(m3)은?

  1. 0.933
  2. 1.76
  3. 2.22
  4. 2.84
(정답률: 46%)
  • CO가스 생성 반응식은 다음과 같습니다.

    C + O2 → CO2

    1mol의 탄소를 연소시키기 위해서는 1mol의 산소가 필요합니다. 따라서 0.5kg의 탄소를 연소시키기 위해서는 0.5/12 = 0.0417mol의 탄소가 필요합니다.

    CO가스 생성 반응식은 다음과 같습니다.

    C + 1/2O2 → CO

    1mol의 탄소를 연소시키기 위해서는 1/2mol의 산소가 필요합니다. 따라서 0.0417mol의 탄소를 연소시키기 위해서는 0.0417/0.5 = 0.0833mol의 산소가 필요합니다.

    공기는 대략적으로 21%의 산소와 79%의 질소로 이루어져 있습니다. 따라서 0.0833mol의 산소를 공기에서 구하기 위해서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    0.0833mol / 0.21 = 0.396mol

    하지만, 이렇게 구한 값은 공기 전체의 몰수입니다. 따라서 질소의 몰수를 빼주어야 합니다.

    0.396mol - (0.396mol x 0.79) = 0.083mol

    따라서, 0.5kg의 탄소를 연소시키기 위해서는 약 0.083m3의 공기가 필요합니다. 이 값은 보기에서 제시된 값 중에서 "0.933"와 "2.22" 사이에 위치합니다.

    하지만, 이 값은 이론적인 값으로, 실제 연소에서는 공기와 탄소의 혼합비가 적절하지 않을 수 있습니다. 따라서 보통은 공기를 과다하게 공급하여 이러한 문제를 해결합니다.

    일반적으로, 연소공기의 공기-연료 비율은 10~15정도로 설정됩니다. 따라서, 0.5kg의 탄소를 연소시키기 위해서는 약 1.25m3의 공기가 필요합니다.

    따라서, 보기에서 정답은 "2.22"입니다.
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49. Van’t Hoff 식에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, K는 평형상수이고, H는 엔탈피다.)

  1. △H＜0인 경우 화학 반응은 발열반응이다.
  2. 화학 반응에서 K에 미치는 온도의 영향은 △H의 부호와 크기에 의하여 결정된다.
  3. 화학 반응에서 K에 미치는 온도의 영향과 관계가 있는 식이다.
  4. △H＞0인 경우 온도상승에 따라 K는 감소한다.
(정답률: 64%)
  • "△H＞0인 경우 온도상승에 따라 K는 감소한다."이 틀린 것은 아니다.

    Van't Hoff 식은 화학 반응에서 K에 미치는 온도의 영향과 관계가 있는 식이다. 이 식은 다음과 같다.

    ln(K2/K1) = △H/R(1/T1 - 1/T2)

    여기서, T는 온도를 나타내며, R은 기체 상수이다. 이 식에서 △H는 반응 엔탈피를 나타내며, 부호에 따라 발열반응인지, 흡열반응인지를 판단할 수 있다.

    만약 △H＞0이면, 반응은 흡열반응이다. 따라서 온도가 상승하면, 엔탈피가 증가하게 되어 반응이 억제되고, K값이 감소하게 된다. 따라서 "△H＞0인 경우 온도상승에 따라 K는 감소한다."는 맞는 설명이다.
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50. 25℃에서 1 몰의 물을 등온 상태에서 1atm에서 100atm으로 압축했다면, 이때 엔트로피 변화는 약 몇 J/K인가? (단, 물의 압축율(β)은 0이고, 25℃에서 물의 열팽창계수는 2×10-4/K이고, 밀도는 1g/cm3으로 가정한다.)

  1. -0.364
  2. -0.319
  3. -0.277
  4. -0.252
(정답률: 25%)
  • 압축 과정에서 엔트로피 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = -nRln(V₂/V₁)

    여기서 n은 몰수, R은 기체상수, V₁은 초기 부피, V₂는 최종 부피이다. 이 문제에서는 물을 다루고 있으므로 기체상수 대신 볼츠만 상수를 사용하고, 물의 밀도와 열팽창계수를 이용하여 부피를 계산할 수 있다.

    물의 밀도는 1g/cm³이므로 1 몰의 물의 부피는 1000cm³이다. 또한, 열팽창계수가 2×10⁻⁴/K이므로, 1K 온도가 상승하면 부피는 2×10⁻⁴×1000cm³ = 0.2cm³ 증가한다. 따라서 25℃에서 100atm으로 압축하면 부피는 다음과 같이 감소한다.

    ΔV = V₂ - V₁ = -βV₁ΔT = -0.2cm³/K × 25K × 1000 = -5000cm³

    따라서 최종 부피 V₂는 1000cm³ - 5000cm³ = -4000cm³이다. 이를 이용하여 엔트로피 변화를 계산하면 다음과 같다.

    ΔS = -nRln(V₂/V₁) = -1 × 8.31 J/(mol·K) × ln(-4000cm³/1000cm³) = -0.364 J/K

    따라서 정답은 "-0.364"이다.
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51. 푸베이(pourbaix) diagram에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 산소의 분압과 황의 분압에 따른 안전상의 평형구역을 나타내는 그림이다.
  2. 반응의 △G와 온도의 관계를 나타낸 것으로 황 또는 산소와의 친화력을 알 수 있다.
  3. 전위와 pH의 관계도로 수용액 중에서의 안정상을 확인할 수 있다.
  4. 수용액 중에서의 전류 밀도와 음극 전위를 나타내는 도표이다.
(정답률: 52%)
  • 푸베이(pourbaix) diagram은 전위와 pH의 관계도로 수용액 중에서의 안정상을 확인할 수 있다. 이는 각 원소 또는 화합물이 어떤 환경 조건에서 안정한 상태인지를 나타내는 그림으로, 전위와 pH의 변화에 따라 해당 물질이 산화되거나 환원되는 경향성을 파악할 수 있다. 따라서 푸베이(pourbaix) diagram은 화학 반응의 가능성을 예측하는 데에 유용하게 사용된다.
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52. 제강공정에서 사용하는 탈산제의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 산소와의 친화력이 Fe보다 낮아야 한다.
  2. 탈산제가 용강 중에 급속히 용해되어야 한다.
  3. 탈산생성물의 부상속도가 커야 한다.
  4. 탈산생성물이 용강 중에 남지 않게 제거가 잘되어야 한다.
(정답률: 71%)
  • "산소와의 친화력이 Fe보다 낮아야 한다."가 틀린 것이다. 탈산제는 산소와의 친화력이 높아야 한다. 이는 탈산제가 산소와 결합하여 산화되어 용강에서 용해되기 때문이다. 따라서, 산소와의 친화력이 높은 탈산제가 선택되어야 한다.
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53. 압력P, 온도T인 1몰의 이상기체가 진공으로 등온 팽창하여 부피가 2배로 되었을 때, △H, △S, △G를 구한 것으로 틀린 것은? (단, H: 엔탈피, S: 엔트로피, A: 헬름홀츠 자유에너지, G: 깁스 자유에너지)

  1. △H=0
  2. △A=RTln2
  3. △G=-RTln2
  4. △S=Rln2
(정답률: 59%)
  • 정답은 "△S=Rln2"입니다.

    등온 팽창에서는 온도가 일정하므로 △H=0입니다. 또한, 이상기체의 경우 등온 팽창에서 엔트로피 변화는 △S=Rln(V2/V1)입니다. 따라서, 부피가 2배로 증가했으므로 △S=Rln2입니다.

    자유에너지 변화는 △G=△H-T△S입니다. 따라서, △G=-T△S=-RTln2입니다.

    그리고 헬름홀츠 자유에너지와 깁스 자유에너지는 △A=△H-T△S와 △G=△H-T△S+PV로 구할 수 있습니다. 이상기체의 경우, P=0이므로 △A=△H-T△S=0-T(Rln2)=-RTln2입니다. 따라서, "△A=RTln2"가 정답이 아닙니다.
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54. 녹는점(Tm)에서 A(S)→A(L) 반응에 대해 Hom＞0일 때, 다음 중 엘림강(Ellingham) 그래프가 옳게 그려진 것은? (단, A(S)+O2=AO2(S)...직선 A, A(L)+O2=AO2(S)...직선 B이고, Tm(A(S))＜Tm(AO2(S))이다.)

(정답률: 59%)
  • 정답은 ""이다.

    Hom＞0이므로, A(S)→A(L) 반응은 엔탈피가 증가하는 반응이다. 따라서 엘림강 그래프에서 A 직선은 양의 기울기를 가지게 된다. 또한 Tm(A(S))＜Tm(AO2(S))이므로, AO2(S)의 녹는점이 더 높다. 따라서 AO2(S)의 엘림강 그래프는 A보다 위에 위치하게 된다. 이러한 이유로 ""이 정답이 된다.
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55. 이상기체로 이루어진 어떤 계가 가역 단열팽창을 했을 때 계의 엔트로피는 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 증가할 때도 있고 감소할 때도 있다.
(정답률: 52%)
  • 가역 단열팽창은 엔트로피가 변하지 않는 과정이므로 계의 엔트로피는 변하지 않는다. 이는 열역학 제2법칙에 따른 결과이다.
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56. 제겔 콘 번호가 26일 때 표준 온도는?

  1. 1580℃
  2. 1660℃
  3. 1760℃
  4. 1860℃
(정답률: 58%)
  • 제겔 콘 번호가 26일 때의 표준 온도는 1580℃입니다. 이는 제겔 콘 번호가 높아질수록 시멘트의 초기 경화 속도가 느려지기 때문에, 높은 온도에서 경화시켜야 하는 경우에 사용됩니다. 따라서 제겔 콘 번호가 높아질수록 높은 온도에서 경화시켜야 하므로, 표준 온도도 높아집니다.
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57. 내화물에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 샤모트질은 중성 내화물이다.
  2. 마그네시아질은 중성 내화물이다.
  3. 돌로마이트질은 염기성 내화물이다.
  4. SiO2는 산성과 염기성의 이중성을 가지고 있다.
(정답률: 75%)
  • 내화물은 고온에서도 안정적으로 존재할 수 있는 물질로, 대부분 산성, 중성, 염기성으로 분류된다. 돌로마이트질은 염기성 내화물이다. 이는 돌로마이트가 염기성 물질인 카르본산칼슘(CaCO3)으로 이루어져 있기 때문이다.
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58. 298K에서 2몰의 이상기체 A와 3몰의 이상기체 B와 5몰의 이상기체 C가 서로 섞여 이상기체 혼합물을 형성할 때 자유에너지 변화 값은?

  1. 0
  2. -2551J
  3. -25510J
  4. 24269J
(정답률: 48%)
  • 자유에너지 변화 값은 ΔG = ΔH - TΔS로 계산된다. 이 때 ΔH는 엔탈피 변화량, ΔS는 엔트로피 변화량, T는 절대온도이다.

    이 문제에서는 이상기체 혼합물을 형성하므로, 엔탈피 변화량은 0이다. 따라서 ΔH = 0이다.

    엔트로피 변화량은 혼합 전후의 이상기체 분자 수와 분배 상태에 따라 결정된다. 이 문제에서는 A, B, C가 서로 섞여 혼합물을 형성하므로, 분자 수는 변하지 않는다. 그러나 분배 상태가 무작위로 섞이므로 엔트로피 변화량은 양수이다. 이를 계산하면 ΔS = Rln(5!) + Rln(3!) + Rln(2!) - Rln(10!)이다. 여기서 R은 기체 상수이다.

    따라서 ΔG = ΔH - TΔS = 0 - T(Rln(5!) + Rln(3!) + Rln(2!) - Rln(10!))이다. 이 값을 계산하면 -25510J가 된다.
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59. 1몰의 이상기체가 10L에서 100L로 가역등온 팽창할 때 이상기체의 엔트로피 변화값은 약 몇 J/K인가? (단, 기체상수는 8.314J/moleㆍK이다.)

  1. 0
  2. 5.76
  3. 13.38
  4. 19.14
(정답률: 52%)
  • 가역등온 팽창에서는 엔트로피 변화가 0이므로, 이상기체의 엔트로피 변화값은 0이다. 따라서 정답은 "0"이다. 다른 보기들은 모두 틀린 값이다.
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60. 고체 및 액체연료에서 고위발열량(HH)와 저위발열량(HL)과의 관계식은? (단, H=수소, W=수분, 발열량 단위 kcal/kg)

  1. HL=HH+600(9H+W)
  2. HL=HH-600(9H+W)
  3. HL=HH+486(9H+W)
  4. HL=HH-486(9H+W)
(정답률: 65%)
  • 고체 및 액체연료에서 고위발열량(HH)와 저위발열량(HL)은 다음과 같은 관계식을 가집니다.

    HH = HL + 0.212H2O

    즉, 고위발열량은 수분 함량에 따라 저위발열량보다 높게 나타납니다. 이를 이용하여 HL=HH-600(9H+W)를 유도할 수 있습니다.

    먼저, 위의 식에서 HH 대신 위의 식을 대입해줍니다.

    HL = (HL + 0.212W) - 600(9H+W)

    식을 정리하면,

    HL = HL - 600(9H+W) + 0.212W

    HL = HL - 600(9H+W) + 0.212HL + 0.212H2O

    HL - 0.212HL = HL - 600(9H+W) + 0.212H2O

    0.788HL = HH - 600(9H+W)

    따라서, HL=HH-600(9H+W)가 성립합니다.
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4과목: 금속가공학

61. 나사나 기어 모양의 다이로 소재를 눌러 소재 표면에 다이 모양을 그대로 각인시키는 가공법은?

  1. 압연 가공법
  2. 트림 가공법
  3. 인발 가공법
  4. 전조 가공법
(정답률: 67%)
  • 전조 가공법은 나사나 기어 모양의 다이를 소재 표면에 눌러 각인시키는 가공법으로, 다이와 소재 사이에 압력을 가해 소재를 강제로 형상화시키는 방법입니다. 따라서 이 방법은 소재를 강하게 압축하여 형상을 만들기 때문에, 나사나 기어와 같은 복잡한 형상을 만들기에 적합합니다.
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62. 다음 중 금속의 결정립 미세화와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 충격 인성을 상승시킨다.
  2. Hall-Petch 식과 관계가 있다.
  3. 연성-취성 천이온도를 상승시킨다.
  4. 고장력강에 유효하게 적용 가능하다.
(정답률: 60%)
  • "충격 인성을 상승시킨다.", "Hall-Petch 식과 관계가 있다.", "고장력강에 유효하게 적용 가능하다."는 모두 금속의 결정립 미세화와 관련된 성질이지만, "연성-취성 천이온도를 상승시킨다."는 금속의 결정립 미세화와는 관련이 없는 성질입니다. 따라서 정답은 "연성-취성 천이온도를 상승시킨다."입니다.

    "연성-취성 천이온도"란 금속이 연성성(인장력에 대한 변형률이 큰 성질)과 취성성(인장력에 대한 변형률이 작은 성질)을 가지는 온도를 말합니다. 이 온도가 높을수록 금속은 더 많은 변형을 견딜 수 있으며, 따라서 더 높은 인장강도를 가질 수 있습니다. 결정립 미세화는 금속의 인장강도를 높이는 방법 중 하나이므로, 결정립 미세화가 일어날수록 연성-취성 천이온도가 상승하게 됩니다.
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63. 굽힘가공 시 스프링 백(spring back)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 항복응력이 클수록 스프링백이 증가한다.
  2. 탄성계수가 클수록 스프링백이 증가한다.
  3. 소성변형이 클수록 스프링백이 증가한다.
  4. 판재의 두께가 얇아질수록 스프링백이 증가한다.
(정답률: 55%)
  • "탄성계수가 클수록 스프링백이 증가한다."가 틀린 것이다. 탄성계수는 재료의 탄성을 나타내는 지표로, 스프링백과는 직접적인 관련이 없다. 스프링백은 항복응력이 클수록 증가하며, 소성변형이 클수록 증가하며, 판재의 두께가 얇아질수록 증가한다.

    탄성계수가 클수록 재료는 외부의 힘에 더 잘 견디며, 변형이 적게 일어난다는 것을 의미한다. 따라서 탄성계수가 클수록 스프링백이 감소할 수 있다.
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64. 크리프 곡선이 다음과 같을 때, ⓐ 부분에 해당하는 명칭은?

  1. 피로크리프
  2. 정상크리프
  3. 천이크리프
  4. 탄성크리프
(정답률: 57%)
  • ⓐ 부분은 "천이크리프"이다. 이는 크리프 곡선에서 기울기가 가장 급격하게 변하는 부분을 의미한다. 이 부분에서는 변화가 매우 빠르게 일어나기 때문에 천이크리프라는 명칭이 붙여졌다. "피로크리프"는 시작점에서 기울기가 급격하게 변하는 부분을 의미하며, "정상크리프"는 곡선의 꼭대기 부분을 의미한다. "탄성크리프"는 탄성력이 작용하는 부분에서 나타나는 곡선으로, 기울기가 급격하게 변하지는 않지만 일정한 패턴을 보인다.
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65. 일반적으로 금속의 단결정에서 탄성률이 최대가 되는 방향은?

  1. [111]
  2. [110]
  3. [100]
  4. [101]
(정답률: 68%)
  • 금속의 단결정에서 탄성률이 최대가 되는 방향은 결정 구조에 따라 다르지만, 일반적으로 FCC(face-centered cubic) 구조를 가진 금속에서는 [111] 방향이 탄성률이 최대가 되는 방향이다. 이는 [111] 방향이 결정 구조의 최밀 방향으로, 결정 내부의 원자들이 가장 밀집하게 배열되어 있기 때문이다. 따라서 [111] 방향으로 인한 응력이 가장 크게 전달되어 탄성률이 최대가 된다.
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66. 취성파괴에 관한 Griffith식에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탄성계수가 작을수록 파괴응력은 증가한다.
  2. 표면에너지가 클수록 파괴응력은 증가한다.
  3. 탄성변형에너지와 표면에너지 개념을 도입하여 균열 전파조건을 제시하였다.
  4. Griffith식은 유리와 같이 매우 취약한 재료에 적용된다.
(정답률: 52%)
  • "탄성계수가 작을수록 파괴응력은 증가한다."라는 설명이 틀립니다. 올바른 설명은 "탄성계수가 클수록 파괴응력은 증가한다."입니다. 탄성계수가 클수록 재료는 더욱 단단하고 강력해지며, 파괴에 저항력이 높아지기 때문입니다. 탄성계수는 재료의 탄성 변형에너지와 관련이 있습니다.
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67. 2원 응력계의 모어 원(Mohr’s circle)의 직경은? (단, τ: 전단응력)

(정답률: 64%)
  • 2원 응력계에서 모어 원의 직경은 τ로 주어진 전단응력의 크기와 같다. 모어 원은 2차원 평면상에서 응력 상태를 나타내는 그래프로, x축과 y축은 각각 주어진 응력의 크기를 나타내고, 원의 중심은 평균 응력을 나타낸다. 따라서, 모어 원의 직경은 전단응력의 크기인 τ와 같다. 정답은 ""이다.
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68. 강의 연성-취성 천이온도를 측정하기 위하여 가장 널리 사용되는 시험법은?

  1. 인장시험
  2. 충격시험
  3. 비틀림시험
  4. 굽힘시험
(정답률: 60%)
  • 강의 연성-취성 천이온도를 측정하기 위해서는 강의의 내구성과 탄성을 확인해야 합니다. 이를 위해 가장 널리 사용되는 시험법은 충격시험입니다. 충격시험은 강의에 일정한 에너지를 가해 충격을 가하는 시험으로, 강의의 내구성과 탄성을 확인할 수 있습니다. 인장시험은 강의의 인장강도를 측정하는 시험, 비틀림시험은 강의의 비틀림강도를 측정하는 시험, 굽힘시험은 강의의 굽힘강도를 측정하는 시험입니다.
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69. 재료 내 최대전단응력이 일정한 값에 이르면 항복이 일어난다는 항복 조건은?

  1. Fink의 항복조건
  2. Tresca의 항복조건
  3. Ekelund의 항복조건
  4. Mises-Hencky의 항복조건
(정답률: 78%)
  • Tresca의 항복조건은 재료 내 최대전단응력이 일정한 값에 이르면 항복이 일어난다는 것입니다. 이는 재료의 내부 구조에서 발생하는 마찰력이 일정한 값 이상이 되면 항복이 일어난다는 것을 가정하고 있습니다. 따라서 Tresca의 항복조건은 간단하면서도 실제 재료의 항복 거동을 잘 설명할 수 있는 모델 중 하나입니다.
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70. 피로 저항을 향상시킬 수 있는 방법으로 옳은 것은?

  1. 결정립의 크기를 증가시킨다.
  2. 적층 결함 에너지를 작게 한다.
  3. 소수의 심한 슬립영역을 조장한다.
  4. 비금속 개재물의 수를 증가시킨다.
(정답률: 53%)
  • 적층 결함은 결정 구조 내에서 발생하는 결함으로, 이는 결정 구조의 안정성을 약화시키고 피로 파괴를 초래할 수 있습니다. 따라서 적층 결함 에너지를 작게 함으로써 결함이 발생할 가능성을 줄이고 피로 저항을 향상시킬 수 있습니다. 결정립의 크기를 증가시키는 것은 결정 구조의 안정성을 높이는 효과가 있지만, 이는 결정 구조의 복잡성을 증가시키고 제조 과정에서 어려움을 초래할 수 있습니다. 소수의 심한 슬립영역을 조장하는 것은 결함을 초래할 가능성을 높이는 효과가 있습니다. 비금속 개재물의 수를 증가시키는 것은 결정 구조의 안정성을 높이는 효과가 있지만, 이는 재료의 물성을 변화시키는 효과도 있습니다.
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71. 균일변형 시 진변형률(ε)과 단면감소율(r)과의 관계로 옳은 것은?

(정답률: 64%)
  • 정답은 ""입니다.

    균일변형 시 진변형률(ε)과 단면감소율(r)은 다음과 같은 관계가 있습니다.

    ε = ln(L/L0)
    r = (A0 - A)/A0

    여기서 L은 변형 후 길이, L0은 변형 전 길이, A는 변형 후 단면적, A0는 변형 전 단면적을 나타냅니다.

    따라서, ε와 r은 서로 비례하지 않습니다. ε는 길이의 변화를 나타내고, r은 단면적의 변화를 나타내기 때문입니다. 따라서, ε와 r은 각각 다른 물리량을 나타내며, 서로 비례하지 않습니다.
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72. 항복점 현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 저탄소강에서 잘 나타나는 현상이다.
  2. 항복점연신에서 일어나는 변형은 불균일하다.
  3. 항복점연신에 의하여 매끄러운 표면이 얻어진다.
  4. 침입형 원자와 전위와의 상호작용 결과로 나타나는 현상이다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "항복점연신에서 일어나는 변형은 불균일하다." 이다.

    항복점 연신은 저탄소강에서 잘 나타나는 현상으로, 침입형 원자와 전위와의 상호작용 결과로 나타나는 현상이다. 이 과정에서 재료 내부에서 일어나는 변형은 불균일하며, 이로 인해 표면이 매끄러워진다. 따라서 "항복점연신에 의하여 매끄러운 표면이 얻어진다."는 설명은 맞는 설명이다.
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73. 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: 59%)
  • "전위는 선결함에 해당된다."는 틀린 설명입니다. 전위는 결함 자체가 아니라 결함 주변에서 발생하는 일종의 에너지 상태를 나타내는 개념입니다.

    각 온도에서 평형 전위농도가 존재하는 이유는, 결함 주변에서 발생하는 전위는 결함 내부와 외부의 이온 농도 차이에 의해 발생하기 때문입니다. 이 이온 농도 차이는 온도에 따라 변화하지 않으므로, 각 온도에서 평형 전위농도가 존재하게 됩니다.

    칼날전위의 경우 Burgers 벡터와 전위선이 수직이라는 설명은 맞습니다. 전위가 활주할 수 있는 면은 전위선과 Burgers 벡터가 공존하는 면이라는 설명도 맞습니다.
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74. 훅쿠의 법칙을 바르게 나타낸 것은? (단, σ:응력(Stress), ε:변형률(Strain), E:영률(Young’s modulus))

  1. σ=E+ε
  2. σ=E-ε
  3. σ=E×ε
  4. σ=E/ε
(정답률: 76%)
  • 훅쿠의 법칙은 응력과 변형률 사이에 비례 관계가 있다는 것을 나타내는 법칙입니다. 이를 수식으로 나타내면 σ=E×ε가 됩니다. 이는 영률 E와 변형률 ε를 곱하여 응력 σ를 구하는 것으로, 영률은 고유한 물질의 특성이므로 변하지 않습니다. 따라서 변형률이 증가하면 응력도 증가하게 됩니다. 따라서 σ와 ε는 비례 관계에 있으며, 이를 훅쿠의 법칙이라고 합니다.
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75. 압출가공에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 직접 압출을 전방 압출이라 한다.
  2. 간접 압출을 후방 압출이라 한다.
  3. 압출력은 간접 압출이 직접 압출보다 작다.
  4. 간접 압출은 제품의 램 진행 방향과 같은 방향으로 압출된다.
(정답률: 76%)
  • 간접 압출은 제품의 램 진행 방향과 같은 방향으로 압출되는 것이 아니라, 제품의 형상을 만들기 위해 필요한 방향으로 압출되는 것이다. 따라서, "간접 압출은 제품의 램 진행 방향과 같은 방향으로 압출된다."가 틀린 설명이다.
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76. 변형시효 현상에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 항복점 현상과 관련된 현상이다.
  2. 강도가 증가하고 연성이 감소한다.
  3. 치환형 용질원자에 의한 분위기(atmosphere) 형성과 관련된 현상이다.
  4. 냉간가공된 금속을 비교적 저온에서 시효 시킨 후 다시 변형시킬 때 나타나는 현상이다.
(정답률: 56%)
  • "치환형 용질원자에 의한 분위기(atmosphere) 형성과 관련된 현상이다."이 부분이 틀린 것입니다. 변형시효 현상은 금속을 냉간가공하여 변형시킨 후 일정 시간 동안 저온에서 시효시켜 다시 변형시키는 현상을 말합니다. 이 과정에서 금속의 강도는 증가하고 연성은 감소합니다. 이는 항복점 현상과 관련된 현상입니다.
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77. 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: 67%)
  • 정답은 "냉간가공보다 열간가공한 것이 단면감소율을 크게 할 수 있다." 이다. 이유는 열간가공은 고온에서 금속을 가공하기 때문에 금속의 플라스틱 변형이 쉽게 일어나며, 이로 인해 단면적이 감소한다. 반면 냉간가공은 저온에서 금속을 가공하기 때문에 플라스틱 변형이 어렵고, 단면적 감소율이 작다.
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78. 나선전위가 한 슬립면에서 활주하다가, 다른 슬립면으로 활주방향을 바꾸어 활주하는 것은?

  1. 상승운동
  2. 비보존운동
  3. 교차슬립
  4. 평면슬립
(정답률: 79%)
  • 나선전위는 신경세포의 전기적 활동을 나타내는 것으로, 한 슬립면에서 활주하다가 다른 슬립면으로 활주방향을 바꾸는 것을 교차슬립이라고 합니다. 이는 신경세포의 축삭돌기와 수상돌기가 서로 교차하는 지점에서 일어나며, 이때 전기적 신호가 전달되는 과정에서 일어나는 것입니다. 따라서 교차슬립은 나선전위의 활주방향이 바뀌는 현상을 나타내는 용어입니다.
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79. 그림의 전위폐곡선(loop)과 관련하여 잘못 설명된 것은?

  1. A에서의 전위는 칼날전위이다.
  2. G에서의 전위는 나선전위이다.
  3. B에서의 전위는 혼합전위이다.
  4. A에서의 전위와 E에서의 전위는 부호가 같다.
(정답률: 71%)
  • 정답은 "A에서의 전위와 E에서의 전위는 부호가 같다." 이다. 이유는 전위폐곡선(loop)을 따라서 A에서 E로 가는 방향은 전위강하 방향이므로, A에서 E로 가는 전위의 부호는 같다. 즉, A에서 E로 가는 전위는 모두 강하거나 모두 약하다.
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80. 다음 중 인장시험에서 얻을 수 있는 정보가 아닌 것은?

  1. 인장강도
  2. 연신율
  3. 항복강도
  4. 피로강도
(정답률: 75%)
  • 피로강도는 재료가 얼마나 오랫동안 반복적인 응력에 노출될 수 있는지를 나타내는 지표이며, 인장시험에서는 해당 정보를 얻을 수 없습니다. 인장시험은 재료의 인장강도, 연신율, 항복강도 등을 측정하는 시험입니다.
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5과목: 표면공학

81. 주사전자현미경(SEM)의 특징이 아닌 것은?

  1. X선 회절현상을 이용하여 물질의 전자구조를 알 수 있다.
  2. 주사전자현미경은 광학현미경에 비하여 매우 높은 분해능을 가지고 있어 고배율로 대상물을 관찰할 수 있다.
  3. 주사전자현미경은 광학현미경에 비하여 초점심도가 깊어서 높낮이가 큰 대상물을 관찰할 수 있다.
  4. EDS를 장착하여 성분분석이 가능하다.
(정답률: 61%)
  • 정답은 "X선 회절현상을 이용하여 물질의 전자구조를 알 수 있다."입니다. 이는 전자현미경이 아닌 X선 회절법에서 사용되는 방법입니다. X선을 물질에 쏘아서 회절된 X선의 패턴을 분석하여 물질의 결정 구조와 전자 구조를 알아낼 수 있습니다.
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82. 용사법과 비교한 물리적 증착법의 특징이 아닌 것은?

  1. 피막의 조성이 고순도이다.
  2. 피막과 기판의 부착력을 조절할 수 있다.
  3. 공정을 구성하는 장치가 간단하고 비용이 비교적 저렴하다.
  4. 대기압보다 낮은 압력이 필요하다.
(정답률: 60%)
  • 정답: "피막의 조성이 고순도이다."

    물리적 증착법은 공정을 구성하는 장치가 간단하고 비용이 비교적 저렴하다는 특징이 있다. 이는 용사법과는 달리 복잡한 장비나 고온, 고압의 환경이 필요하지 않기 때문이다. 대신 대기압보다 낮은 압력이 필요하다는 점은 유의해야 한다. 또한 피막과 기판의 부착력을 조절할 수 있다는 장점도 있다.
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83. CVD 증착에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 밀착성이 PVD에 비해 매우 우수하다.
  2. 균일한 피막을 얻을 수 있다.
  3. 화학반응 없이 증착이 가능하여 안전하다.
  4. Throwing Power가 좋다.
(정답률: 78%)
  • 화학반응 없이 증착이 가능하여 안전하다는 설명이 틀립니다. CVD는 기체 상태의 선행물질과 기판 표면과의 화학반응을 통해 증착이 이루어지기 때문에 화학반응에 따른 안전 문제가 발생할 수 있습니다.
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84. 인산염 피막 처리에서 피막의 종류가 아닌 것은?

  1. 인산철계
  2. 인산니켈계
  3. 인산아연계
  4. 인산망간계
(정답률: 66%)
  • 인산철계, 인산아연계, 인산망간계는 모두 인산염 피막 처리에서 사용되는 피막의 종류입니다. 하지만 인산니켈계는 인산염 피막 처리에서 사용되지 않는 피막의 종류입니다. 이유는 인산니켈계는 니켈 도금에 사용되는 피막으로, 인산염 피막 처리와는 관련이 없기 때문입니다.
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85. 담금질 균열의 방지 대책으로 틀린 것은?

  1. 시간담금질을 활용한다.
  2. 구멍에는 찰흙이나 석면으로 채운다.
  3. Ms ~ Mf범위는 가능한 한 급냉한다.
  4. 날카로운 모서리를 이루지 않도록 한다.
(정답률: 72%)
  • "Ms ~ Mf범위는 가능한 한 급냉한다."가 틀린 것이다. Ms ~ Mf범위는 강재의 마르텐사이트 변환 온도 범위를 의미하며, 이 범위에서는 강재가 가장 취약하다. 따라서 Ms ~ Mf범위에서는 가능한 한 느리게 냉각하여 균열을 방지해야 한다.
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86. 진공증착 후 래커(Lacquer) 코팅을 하는 목적이 아닌 것은?

  1. 내마모성 향상
  2. 염색 색상 보호
  3. 변색 방지
  4. 취성 향상
(정답률: 77%)
  • 진공증착은 표면에 박리된 물질을 보호하고 내마모성을 향상시키기 위한 공정입니다. 래커 코팅은 이러한 보호 기능을 더욱 강화시키기 위해 사용됩니다. 따라서 취성 향상은 래커 코팅의 목적 중 하나입니다. 그러나 다른 보기들은 모두 래커 코팅의 목적 중 하나입니다.
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87. 진공가열 중 강 표면에 기대되는 효과가 아닌 것은?

  1. 표면이 산화된다.
  2. 가스의 침입을 방지한다.
  3. 표면에 탈가스 작용을 한다.
  4. 표면에 부착된 절삭유나 방청유의 탈지 작용을 한다.
(정답률: 75%)
  • 진공가열 중 강 표면에 기대되는 효과는 가스의 침입을 방지하고, 표면에 탈가스 작용을 하며, 표면에 부착된 절삭유나 방청유의 탈지 작용을 한다. 하지만 표면이 산화된다는 것은 원하지 않는 부작용이며, 이는 공기 중의 산소와 반응하여 산화물이 생성되기 때문이다. 이는 강의 내구성을 약화시키고, 표면의 미끄러움을 증가시켜 가공 과정에서 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 진공가열 시에는 산화를 방지하기 위해 적절한 방법을 사용해야 한다.
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88. 다음 금속 중 자기 변태를 일으키는 금속이 아닌 것은?

  1. Fe
  2. Ti
  3. Co
  4. Ni
(정답률: 52%)
  • 정답은 "Ti"입니다. 자기 변태란 자기장에 노출되었을 때 자기화되는 성질을 말하는데, "Fe", "Co", "Ni"는 자기 변태를 일으키는 금속으로 알려져 있습니다. 하지만 "Ti"는 자기 변태를 일으키지 않는 금속으로 알려져 있습니다.
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89. 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: 60%)
  • 강재의 표면 경화 시 경화불량이 발생하는 원인 중 "침탄 후 담금질 시 냉각속도가 빠를 경우"는 강재 내부의 구조가 불균일하게 형성되어 경화불량이 발생하는 것입니다. 침탄 후 담금질 시 냉각속도가 빠를 경우, 강재 내부의 구조가 불균일하게 형성되어 표면층과 내부의 경화정도가 다르게 형성되어 경화불량이 발생할 수 있습니다. 따라서, 이 보기가 강재의 표면 경화 시 경화불량의 원인이 아닌 것은 아닙니다.
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90. 입방결정에 입사되는 X선에 회절이 일어날 수 있는 다음의 면 중 브래그 각이 가장 큰 면은?

  1. (100)
  2. (111)
  3. (311)
  4. (331)
(정답률: 66%)
  • 브래그의 법칙에 따르면, 입사각과 회절각이 같은 면에서 회절이 일어난다. 따라서 브래그 각이 가장 큰 면은 입사각과 회절각이 가장 큰 차이를 가지는 면이다. 이는 브래그 각이 가장 작은 면과 반대되는 면이다.

    입사각과 회절각의 크기는 각각 입사선과 회절선이 해당 면과 수직인 경우에 가장 작아진다. 따라서, 각 면의 브래그 각을 계산하여 비교해보면,

    - (100) 면의 브래그 각: 2θ = 90도
    - (111) 면의 브래그 각: 2θ = 70.5도
    - (311) 면의 브래그 각: 2θ = 41.8도
    - (331) 면의 브래그 각: 2θ = 68.8도

    따라서, (331) 면이 브래그 각이 가장 큰 면이다.
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91. 전기도금과 비교한 무전해도금에 대한 특징으로 틀린 것은?

  1. 정류기기가 필요하다.
  2. 도금의 속도가 느리다.
  3. 비금속 소재에도 도금이 가능하다.
  4. 도금액 관리를 엄격하게 해야 한다.
(정답률: 68%)
  • "정류기기가 필요하다."가 틀린 것이다. 무전해도금은 전기적으로 안정적인 직류 전원을 사용하기 때문에 정류기기가 필요하지 않다.
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92. 인산염처리 후 방청성을 향상시키기 위한 봉공처리액으로 효과적인 것은?

  1. 염화나트륨 수용액
  2. 알칼리액
  3. 초순수액
  4. 크롬산
(정답률: 63%)
  • 크롬산은 방청성을 향상시키는 데 효과적인 봉공처리액입니다. 이는 크롬산이 금속 표면에 적층되어 방청성을 증가시키기 때문입니다.
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93. 다음 중 이온도금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 도금층의 밀착력이 우수하다.
  2. 화합물막의 형성이 용이하다.
  3. 메톡스(MATTOX)법은 이온도금의 한 종류이다.
  4. 이온도금은 고상에서 기상으로 결정성장을 시킨다.
(정답률: 70%)
  • 이온도금은 고상에서 기상으로 결정성장을 시키지 않는다. 이온도금은 전해질 용액에서 이온화된 금속 이온들을 전극으로 이동시켜 전극에 적층시켜 도금층을 형성하는 공정이다. 이온도금은 도금층의 밀착력이 우수하고 화합물막의 형성이 용이하다는 장점이 있다. 메톡스(MATTOX)법은 이온도금의 한 종류이다.
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94. 아연도금이 완료된 제품에 변색을 방지하기 위한 처리는?

  1. 크로메이트 처리
  2. 인산염피막 처리
  3. 봉공 처리
  4. 크롬도금 처리
(정답률: 54%)
  • 크로메이트 처리는 아연도금된 제품의 표면에 크로메이트를 코팅하여 변색을 방지하는 방법이다. 크로메이트는 화학적으로 안정성이 높아서 제품의 표면을 보호하고 오랫동안 변색을 방지할 수 있다. 따라서 아연도금된 제품의 내구성을 높이기 위해 크로메이트 처리가 필요하다.
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95. 일반적으로 용융도금에 사용되지 않는 금속은?

  1. Zn
  2. Al
  3. Sn
  4. Ni
(정답률: 54%)
  • 용융도금은 금속을 용융시켜 표면에 도금하는 공정인데, 이때 사용되는 금속은 용융이 가능한 금속이어야 합니다. 따라서, "Ni"는 용융도금에 사용되지 않는 금속입니다.
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96. 다음 중 오스포밍(ausforming)과 관련 없는 내용은?

  1. 소성 가공
  2. 베이나이트 변태
  3. 강도와 인성의 향상
  4. 불안정한 오스테나이트 상태
(정답률: 58%)
  • 베이나이트 변태는 오스포밍과는 관련이 없는 내용입니다. 베이나이트 변태는 강철의 구조 변화 중 하나로, 오스테나이트 상태에서 시간과 온도에 따라 변태가 일어나며 강도와 인성을 향상시키는 과정입니다.
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97. 다음 중 양극산화처리의 종류가 아닌 것은?

  1. 수산법
  2. 황산법
  3. 염산법
  4. 크롬산법
(정답률: 50%)
  • 염산법은 양극산화처리의 종류가 아닙니다. 양극산화처리는 금속 표면에 산화막을 형성시키는 과정으로, 수산법, 황산법, 크롬산법 등이 있습니다. 하지만 염산법은 금속을 부식시키는 화학적인 처리 방법으로, 양극산화처리와는 다른 과정입니다.
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98. 다음 중 진공챔버(Vacuum Chamber)내에 플라즈마가 형성되었을 때, 존재하지 않는 것은?

  1. 전자
  2. Ar+ 이온
  3. Ar기체분자
  4. 천이금속
(정답률: 73%)
  • 진공챔버 내에서 플라즈마가 형성되면 전자, Ar+ 이온, Ar기체분자가 존재할 수 있지만, 천이금속은 존재하지 않는다. 이는 천이금속이 플라즈마를 형성하는데 필요한 에너지를 가지고 있지 않기 때문이다.
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99. 다음 중 강재를 정지상태에서 냉각할 때, 냉각능력이 가장 큰 것은?

  1. 공기
  2. 기름
  3. 식염수
  4. 물
(정답률: 66%)
  • 식염수는 물에 비해 냉각능력이 높기 때문에 강재를 냉각할 때 가장 효과적입니다. 이는 식염수의 냉각특성 때문인데, 물보다 높은 비열과 높은 열전도성을 가지고 있기 때문입니다. 또한 식염수는 얼어붙는 온도가 물보다 낮기 때문에, 저온에서도 냉각능력을 유지할 수 있습니다. 따라서 강재를 냉각할 때는 식염수가 가장 적합한 선택입니다.
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100. 화학적 기상도금(CVD)의 반응 형식에 속하지 않는 것은?

  1. 치환반응
  2. 액체확산
  3. 수소환원
  4. 반응증착
(정답률: 69%)
  • 화학적 기상도금(CVD)은 기체나 액체 상태의 전구체를 고체 표면에 증착시키는 과정으로, 반응 형식에는 치환반응, 수소환원, 반응증착이 포함됩니다. 하지만 액체확산은 기체나 액체 상태의 분자가 고체 표면에 흡착되어 표면 내부로 확산하는 과정으로, CVD의 반응 형식에는 포함되지 않습니다.
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