금속재료기사 필기 기출문제복원 (2021-05-15)

금속재료기사 2021-05-15 필기 기출문제 해설

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금속재료기사
(2021-05-15 기출문제)

목록

1과목: 금속조직학

1. 다음 철강 조직 중 연성이 가장 좋은 것은?

  1. 마텐자이트
  2. 페라이트
  3. 펄라이트
  4. 베이나이트
(정답률: 84%)
  • 철강 조직의 경도가 낮을수록 연성은 높아집니다. 조직별 경도 순서는 시멘타이트 > 마텐자이트 > 베이나이트 > 펄라이트 > 오스테나이트 > 페라이트 순이며, 가장 경도가 낮은 페라이트가 연성이 가장 좋습니다.
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2. 면심입방격자의 배위수는?

  1. 4
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 86%)
  • 배위수는 하나의 원자를 둘러싸고 있는 가장 가까운 이웃 원자의 수를 의미합니다. 면심입방격자(FCC)의 경우 배위수는 $12$입니다.

    오답 노트
    체심입방격자(BCC): $8$
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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: 88%)
  • 순금속의 냉각 곡선에서 수평 직선 구간은 액상과 고상이 공존하며 응고가 일어나는 구간입니다. 따라서 고체만이 존재한다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    잠열 발생: 응고 시 열이 방출되어 온도가 일정하게 유지됨
    열량 관계: 응고 시 방출되는 잠열은 용해 시 흡수된 열량과 동일함
    응고 순서: 액상에서 시작해 액상+고상 공존기를 거쳐 최종적으로 고상이 됨
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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: 85%)
  • 단위 격자 내의 원자 수를 계산하여 조성을 구하는 문제입니다.
    ① A원자(꼭짓점): $8 \times \frac{1}{8} = 1$개
    ② B원자(면심): $6 \times \frac{1}{2} = 3$개
    ③ 전체 원자 수: $1 + 3 = 4$개
    따라서 A의 조성은 $\frac{1}{4} \times 100 = 25\%$, B의 조성은 $\frac{3}{4} \times 100 = 75\%$ 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: 88%)
  • 고온의 불규칙 상태 고용체가 냉각되면서 원자들이 특정 위치에 배열되어 규칙 격자를 형성하기 시작하는 임계 온도를 천이온도라고 합니다.
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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: 85%)
  • Fe-Fe3C 상태도에서 액상(L)과 고상(δ)이 반응하여 새로운 고상(γ)을 형성하는 반응은 포정반응입니다.

    오답 노트
    공석반응: γ → α + Fe3C
    공정반응: L → γ + Fe3C
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7. 다음과 같은 A-B-C 3원계 상태도에서 P점의 A성분 농도를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 91%)
  • 3원계 상태도에서 특정 성분의 농도는 해당 성분의 정점(A)에서 마주 보는 변(BC)으로 내린 수선의 길이에 비례합니다. P점의 A성분 농도는 P점에서 BC 변에 수직으로 내린 선분 $\overline{PZ}$의 길이 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $A\text{ 농도} = \frac{\overline{PZ}}{\text{전체 높이}}$
    ② [숫자 대입] (이미지 상의 기하학적 관계 적용)
    ③ [최종 결과]
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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: 87%)
  • 밀러 지수는 각 축의 절편의 역수를 취한 후, 가장 작은 정수비로 나타낸 값입니다.
    그림에서 절편은 $x=2, y=1, z=3$이므로 다음과 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Miller Index} = \frac{1}{\text{intercepts}}$
    ② [숫자 대입] $(\frac{1}{2}, \frac{1}{1}, \frac{1}{3}) \times 6$
    ③ [최종 결과] $(362)$
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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: 78%)
  • 오스테나이트는 강자성이 없는 상자성체이므로 강자성의 성질을 갖지 않는다는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    원자 충진율은 오스테나이트보다 페라이트가 더 크다: 오스테나이트(FCC)가 페라이트(BCC)보다 충진율이 높음
    펄라이트는 페라이트와 레데뷰라이트가 층상형태로 구성하고 있다: 페라이트와 시멘타이트의 층상 구조임
    페라이트는 탄소를 약 0.85% 함유하며, 강도가 좋고, 마모에 강하다: 탄소 고용도가 매우 낮으며, 설명은 시멘타이트에 가까움
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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: 82%)
  • 전율고용체가 형성되기 위해서는 두 금속의 결정구조가 같고, 화학적 유사성이 있으며, 액상에서 완전 혼합되어야 합니다. 특히 원자 크기 차이(격자상수 차이)는 15% 이상이 아니라 15% 이하(일반적으로 8% 이내)여야 합니다.
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11. 다음 금속 결함 중 면결함에 속하는 것은?

  1. dislocation
  2. vacancy
  3. twin
  4. creep
(정답률: 84%)
  • 금속의 결함 중 면결함은 2차원적인 결함을 의미합니다. 쌍정(twin)은 결정립계, 적층결함, 표면과 함께 대표적인 면결함에 해당합니다.

    오답 노트
    dislocation, vacancy: 선결함 및 점결함
    creep: 고온에서 시간이 지남에 따라 변형되는 현상
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12. 다음 중 상온에서 결정구조가 다른 하나는?

  1. Co
  2. Fe
  3. Zr
  4. Ti
(정답률: 77%)
  • 상온에서 금속의 결정구조를 구분하는 문제입니다. Fe는 체심입방격자(BCC) 구조를 가지며, Co, Zr, Ti는 모두 조밀육방격자(HCP) 구조를 가집니다.
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13. 물의 3중점의 Gibbs 상률은?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 86%)
  • Gibbs 상률 공식 $F = C - P + 2$를 적용합니다. 물은 단일 성분($$C=1$$)이며, 삼중점에서는 고체, 액체, 기체의 세 상이 공존($$P=3$$)하므로 자유도는 0이 됩니다.
    ① [기본 공식] $F = C - P + 2$
    ② [숫자 대입] $F = 1 - 3 + 2$
    ③ [최종 결과] $F = 0$
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14. 다음 중 동소변태가 일어나지 않은 금속은?

  1. Fe
  2. Ti
  3. Co
  4. Ni
(정답률: 64%)
  • Ni는 온도 변화에 따라 결정 구조가 변하는 동소변태가 일어나지 않는 금속입니다.

    오답 노트
    Fe: $\alpha(BCC) \rightarrow \gamma(FCC)$
    Co: $\alpha(HCP) \rightarrow \beta(FCC)$
    Ti: $\alpha(HCP) \rightarrow \beta(BCC)$
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15. 금속의 변태점 측정에 사용되는 방법이 아닌 것은?

  1. 열분석법
  2. 전기저항법
  3. 열팽창법
  4. 매크로검사법
(정답률: 86%)
  • 매크로검사법은 육안이나 10배 이하의 확대경으로 파면이나 조직을 관찰하는 검사법이며, 변태점을 측정하는 분석법이 아닙니다.

    오답 노트
    열분석법, 전기저항법, 열팽창법: 온도 변화에 따른 물리적 성질 변화를 측정하여 변태점을 찾는 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: 83%)
  • 금속의 순도가 높을수록 재결정화가 더 쉽게 일어나므로 재결정 온도는 낮아집니다.

    오답 노트
    결정 입자가 미세할수록: 재결정 온도가 낮아짐
    가공 시간/변형 정도가 클수록: 재결정 온도가 낮아짐
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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: 80%)
  • 마텐자이트 조직은 탄소가 과포화된 체심정방격자(BCT) 구조의 단일상 조직입니다.

    오답 노트
    과공석 조직, 펄라이트 조직, 레데뷰라이트 조직: 두 가지 이상의 상이 섞여 있는 복합상 조직입니다.
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18. 다음 중 철강 소재에 침입형 원소로 고용되기 어려운 것은?

  1. C
  2. H
  3. P
  4. N
(정답률: 84%)
  • 철강 소재에서 침입형 원소는 원자 크기가 매우 작아 격자 사이 공간에 들어갈 수 있는 H, O, N, C 등이 해당합니다. P는 원자 크기가 상대적으로 커서 침입형이 아닌 치환형 원소로 고용됩니다.
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19. 오스테나이트 안정화 원소에 해당되는 것은?

  1. Mn
  2. Si
  3. Cr
  4. Nb
(정답률: 83%)
  • 오스테나이트 안정화 원소는 오스테나이트 영역을 확장시키는 원소로, 대표적으로 $\text{Ni} > \text{Mn} > \text{C} > \text{N}$ 순으로 효과가 큽니다. 따라서 $\text{Mn}$이 정답입니다.

    오답 노트
    $\text{Si}, \text{Cr}, \text{Nb}$: 페라이트 안정화 원소
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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: 83%)
  • 결정계의 격자상수와 축각의 관계를 묻는 문제입니다. 두 변의 길이는 같고 한 변의 길이만 다르며, 모든 축각이 $90^{\circ}$인 결정계는 정방정계입니다.

    오답 노트
    입방정계: $a=b=c$, $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$
    사방정계: $a\neq b\neq c$, $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$
    삼사정계: $a\neq b\neq c$, $\alpha\neq \beta\neq \gamma\neq 90^{\circ}$
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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: 77%)
  • 강재의 기호 체계를 통해 재질을 구분하는 문제입니다. SKH는 고속도 공구강을 나타내는 표준 기호입니다.

    오답 노트
    STC: 탄소공구강
    STD: 냉간금형강
    STS: 합금공구강
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22. 층상 펄라이트의 생성과정 순서로 옳게 나타낸 것은?

  1. ㉠→㉡→㉢→㉣
  2. ㉡→㉠→㉢→㉣
  3. ㉣→㉠→㉢→㉡
  4. ㉢→㉣→㉡→㉠
(정답률: 88%)
  • 층상 펄라이트의 생성은 핵 생성에서 시작하여 성장하는 순서로 진행됩니다. 먼저 $\gamma$고용체 결정경계에서 시멘타이트 핵이 생성된 후, 그 핵이 성장하고, 시멘타이트 주위에 $\alpha$가 생성되며, 최종적으로 $\alpha$가 생긴 입자에 시멘타이트가 생성되는 과정을 거칩니다.
    따라서 생성 순서는 ㉣ $\rightarrow$ ㉠ $\rightarrow$ ㉢ $\rightarrow$ ㉡ 입니다.
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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: 80%)
  • 분말야금법은 금속 분말을 성형 후 용융점 이하에서 소결하는 방식이므로, 소결체 내부에 미세한 기공이 존재하는 다공질 금속재료를 제조할 수 있는 것이 특징입니다.
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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: 56%)
  • 비정질합금은 원자 배열이 불규칙한 구조로, 열에 약하여 고온에서는 결정화가 일어나 성질이 완전히 변하게 됩니다.
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25. 로크웰 경도 시험에서 시험하중이 가장 큰 스케일은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 76%)
  • 로크웰 경도 시험의 스케일별 시험하중을 비교하면 C 스케일이 가장 큽니다.

    오답 노트
    B 스케일: $100\text{kgf}$
    C 스케일: $150\text{kgf}$
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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: 84%)
  • 황동의 자연균열은 가공 후 내부에 남아있는 잔류 응력이 암모니아 등의 환경 요인과 결합하여 발생합니다.

    오답 노트
    쌍정, 템퍼 인성, 결정립의 조대는 자연균열의 직접적인 주원인이 아닙니다.
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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: 81%)
  • 마텐자이트는 급랭 과정에서 탄소가 과포화된 BCT(체심정방격자) 구조로 변태하며 부피가 팽창하기 때문에 용적 변화가 가장 큽니다.
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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: 57%)
  • 탄소강의 페라이트 중에 실리콘(Si)이 고용되면 인장강도와 경도는 증가하지만, 연신율과 충격값은 감소하여 소성이 낮아집니다.

    오답 노트
    충격치 저하: Si 첨가 시 발생하는 현상임
    탄성한계 증가: 페라이트 강화 효과로 인해 증가함
    입자 크기 증대: 결정립을 조대화시키는 성질이 있음
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29. 다음 중 응고할 때 수축하지 않고 오히려 팽창하는 원소는?

  1. Bi
  2. Sn
  3. Al
  4. Cu
(정답률: 82%)
  • 일반적인 금속은 응고 시 수축하지만, 비스무트(Bi)는 액체에서 고체로 변할 때 약 $3 \sim 3.5\%$ 정도 부피가 팽창하는 특성을 가집니다.
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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: 78%)
  • 아연은 산, 알칼리 및 구리(Cu), 철(Fe), 안티몬(Sb) 등의 불순물에 의해 부식이 촉진되는 특성을 가지고 있어 부식에 강하다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    조밀육방격자형: 아연의 결정 구조임
    비중 약 7.1, 용융점 약 $420^{\circ}C$: 아연의 물리적 성질임
    아연도금 및 전기방식 양극재료 사용: 아연의 주요 용도임
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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 μm 이하이어야 한다.
  4. 제2상이 존재하는 경우 강도는 모상과 같은 강도를 가지며 균일한 분포를 유지하면 좋다.
(정답률: 77%)
  • 초소성을 얻기 위해서는 입계 미끄럼이 원활해야 하므로, 모상의 입계는 저경각이 아니라 고경사각인 것이 유리합니다.

    오답 노트
    결정립의 모양은 등축이어야 함: 옳은 조건
    입도는 미세립(수 $\mu m$이하)이어야 함: 옳은 조건
    제2상은 모상과 같은 강도를 가지며 균일하게 분포해야 함: 옳은 조건
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32. 강재의 시험 중 조미니 시험의 목적은?

  1. 경화능 시험
  2. 초단파 시험
  3. 자기이력 시험
  4. 전자유도 시험
(정답률: 88%)
  • 조미니 시험은 시편의 한쪽 끝만 급냉시키는 '끝단 소입법'을 통해 강재의 경화능(담금질 효과가 내부까지 전달되는 정도)을 측정하는 시험입니다.
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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: 73%)
  • 침탄은 저탄소강의 표면에 탄소를 확산시켜 표면만 고탄소강으로 만드는 공정입니다. 따라서 내부가 연한 저탄소강이어야 하며, 고탄소강을 사용하는 것은 틀린 설명입니다.
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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: 79%)
  • 카트리지 황동은 $70\%\text{Cu} + 30\%\text{Zn}$ 합금으로 판, 봉, 관 형태로 사용되는 대표적인 가공용 황동입니다.

    오답 노트
    금박 대용으로 사용하며 톰백이라고 하는 것은 $80\%\text{Cu} + 20\%\text{Zn}$ 합금인 저아연 황동에 대한 설명입니다.
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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: 86%)
  • 주석(Sn), 안티몬(Sb), 구리(Cu)를 주성분으로 하는 주석계 화이트 메탈을 배빗(babbit)메탈이라고 하며, 내소착성이 좋고 하중과 진동에 강해 고속·고하중 베어링용으로 적합합니다.
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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: 82%)
  • 백주철을 산화철과 함께 풀림 처리하여 시멘타이트를 탈탄시키면, 표면이 페라이트로 변해 연성과 가단성을 갖게 되는 백심가단주철이 됩니다.
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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: 89%)
  • 탄소강 내의 인(P) 성분은 상온 이하에서 충격값을 급격히 저하시켜 균열을 유발하는 상온취성(Cold Brittleness)을 일으킵니다. (단, 본 문제는 출제 오류로 전항 정답 처리되었으나 가답안 기준으로는 청열취성이 정답으로 처리됩니다.)
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38. 다음 중 용융점이 가장 높은 금속은?

  1. Au
  2. Co
  3. Ni
  4. Ti
(정답률: 78%)
  • 제시된 금속들의 용융점을 비교하면 Ti(티타늄)이 가장 높습니다.
    Ti: 약 $1668^{\circ}C$ / Co: 약 $1495^{\circ}C$ / Ni: 약 $1455^{\circ}C$ / Au: 약 $1064^{\circ}C$
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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: 71%)
  • 해드필드강은 망간강의 일종으로, 상온에서도 오스테나이트 조직을 유지하는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    베이나이트 조직을 가진 강이다: 오스테나이트 조직을 가집니다.
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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: 75%)
  • Cu-Pb계 합금(켈밋)은 내소착성이 좋고 내하중성이 커서 고속-고하중용 베어링에 적합한 재료입니다. 따라서 저속저하중용으로 사용한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    Pb 편석: Pb 함량이 많을수록 편석되기 쉬우며, Ni 첨가 시 이를 억제할 수 있음
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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: 74%)
  • 세기 성질은 물질의 양에 상관없이 일정한 성질을 말하며, 몰당 부피와 같이 단위 질량이나 몰당 값으로 나타낸 물리량은 세기 성질에 해당합니다.

    오답 노트
    엔탈피, 깁스 자유에너지, 엔트로피: 물질의 양에 비례하여 변하는 크기 성질입니다.
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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: 66%)
  • 라울의 법칙은 성분이 거의 순수한 용매에, 헨리의 법칙은 소량 존재하는 용질에 적용되는 법칙입니다. 단순히 용매는 라울, 용질은 헨리의 법칙을 따른다고 일반화하는 것은 성분 농도에 대한 전제 조건이 누락되었으므로 틀린 설명입니다.
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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: 70%)
  • 제시된 가스 연료 중 천연 가스는 메탄($CH_4$)이 주성분으로, 단위 부피당 발열량이 가장 높습니다.
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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 감소하였다가 증가한다.
  4. 실제기체에서는 어떤 온도에서도 Z값이 1이 될 수 없다.
(정답률: 69%)
  • 실제기체의 압축 인자 $Z$는 온도와 압력에 따라 변하며, $Z$값이 1보다 작은 영역에서 1보다 큰 영역으로 변하는 과정 중에 반드시 $Z = 1$이 되는 지점이 존재합니다.
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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: 67%)
  • 열역학 제1법칙에 따라 순환과정에서는 내부에너지 변화가 0이므로, 기체가 흡수한 열량은 기체가 외부에 한 일과 같습니다.
    ① [기본 공식] $Q = \Delta U + W$
    ② [숫자 대입] $Q = 0 + 100$
    ③ [최종 결과] $Q = 100$
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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: 53%)
  • 키르히호프의 법칙을 사용하여 온도 변화에 따른 엔탈피 변화량을 계산합니다. $\Delta C_p$는 생성물의 몰열용량 합에서 반응물의 몰열용량 합을 뺀 값입니다.
    반응식: $\text{C(graphite)} + \text{H}_2\text{O(g)} = \text{CO(g)} + \text{H}_2\text{g}$
    $\Delta C_p = (29.12 + 29.22) - (8.65 + 33.60) = 16.09 \text{ J/K} \cdot \text{mol}$
    ① [기본 공식] $\Delta H_{T_2} = \Delta H_{T_1} + \Delta C_p (T_2 - T_1)$
    ② [숫자 대입] $\Delta H_{398} = 131.335 + \frac{16.09 \times (398 - 298)}{1000}$
    ③ [최종 결과] $\Delta H_{398} = 132.9 \text{ kJ}$
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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: 57%)
  • 라울의 법칙에 따른 이상 용액의 증기압과 실제 측정된 증기압의 비율을 통해 활동도 계수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\gamma = \frac{P_{actual}}{P_{ideal}} = \frac{P_{actual}}{x_A \times P_A^{\circ}}$
    ② [숫자 대입] $\gamma = \frac{30}{0.4 \times 50}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = 1.5$
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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: 54%)
  • 탄소의 연소 반응식 $2\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CO}$를 바탕으로, 필요한 산소량을 구한 뒤 공기 중 산소 분율(0.21)을 적용하여 전체 공기량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{wRT}{PM} \times \frac{1}{2} \times \frac{1}{0.21}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{0.5 \times 0.082 \times 273}{1 \times 12} \times \frac{1}{2} \times \frac{1}{0.21}$
    ③ [최종 결과] $V = 2.22 \text{ m}^3$
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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: 67%)
  • Van't Hoff 식은 온도 변화에 따른 평형상수 $K$의 변화를 나타냅니다. $\Delta H > 0$인 흡열 반응의 경우, 온도가 상승하면 평형상수 $K$는 증가합니다.

    오답 노트
    $\Delta H < 0$인 경우 온도 상승 시 $K$ 감소: 발열 반응의 특성임
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50. 25℃에서 1 몰의 물을 등온 상태에서 1atm에서 1000atm으로 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: 33%)
  • 맥스웰 관계식을 이용하여 등온 압축 시 엔트로피 변화량을 계산합니다. 물의 압축률이 0이므로 부피 변화를 무시하고 열팽창계수와 부피의 곱을 압력에 대해 적분하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = -\alpha V (P_2 - P_1)$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = -(2 \times 10^{-4} \text{ K}^{-1}) \times (18 \times 10^{-3} \text{ m}^3) \times (1000 - 1) \times 101325$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = -0.364 \text{ J/K}$
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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: 63%)
  • 푸베이(Pourbaix) 도표는 전위($E$)와 $pH$의 함수로 금속의 부식 및 안정 영역을 나타낸 전위-pH 평형도입니다.

    오답 노트
    산소의 분압과 황의 분압: 이는 엘림강 도표 등에 해당합니다.
    $\Delta G$와 온도의 관계: 이는 엘림강 도표에 대한 설명입니다.
    전류 밀도와 음극 전위: 이는 분극 곡선(Polarization curve)에 대한 설명입니다.
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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: 81%)
  • 탈산제는 용강 내의 산소를 제거하는 물질이므로, 반드시 철($Fe$)보다 산소와의 친화력이 더 커야 산소를 효과적으로 뺏어올 수 있습니다.

    오답 노트
    산소와의 친화력이 $Fe$보다 낮아야 한다: 친화력이 더 높아야 탈산이 가능합니다.
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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: 67%)
  • 이상기체의 등온 팽창 과정에서 엔탈피 변화는 $0$이며, 엔트로피 변화는 $\Delta S = R \ln \frac{V_2}{V_1}$ 입니다. 헬름홀츠 자유에너지 변화는 $\Delta A = \Delta U - T\Delta S$이며, 등온 과정에서 $\Delta U = 0$이므로 $\Delta A = -T\Delta S$가 됩니다.
    ① 엔탈피 변화: $\Delta H = 0$
    ② 엔트로피 변화: $\Delta S = R \ln 2$
    ③ 헬름홀츠 자유에너지 변화: $\Delta A = -RT \ln 2$
    ④ 깁스 자유에너지 변화: $\Delta G = \Delta H - T\Delta S = -RT \ln 2$

    오답 노트
    $\Delta A = RT \ln 2$: 부호가 잘못되었습니다. $\Delta A = -RT \ln 2$가 맞습니다.
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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: 65%)
  • 엘림강 그래프에서 기울기는 $-\Delta S$에 비례합니다. 고체 $A(S)$보다 액체 $A(L)$의 엔트로피가 더 크므로, 녹는점 $T_m$이후의 직선 B의 기울기가 직선 A의 기울기보다 더 가파르게(더 큰 양의 값으로) 증가하는 형태가 옳습니다.
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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: 55%)
  • 가역 단열과정에서는 외부와의 열 교환이 없으므로 $dQ = 0$ 입니다. 엔트로피 변화량 공식에 따라 열 출입이 없으면 엔트로피는 변하지 않습니다.
    $$\Delta S = \int \frac{dQ}{T} = 0$$
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56. 제겔 콘 번호가 26일 때 표준 온도는?

  1. 1580℃
  2. 1660℃
  3. 1760℃
  4. 1860℃
(정답률: 67%)
  • 제겔 콘(Seger cone) 번호는 내화물의 내화도를 측정하는 표준이며, 26번 콘의 표준 온도는 $1580^{\circ}C$입니다.
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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: 82%)
  • 돌로마이트(Dolomite)는 CaO와 MgO를 주성분으로 하는 대표적인 염기성 내화물입니다.

    오답 노트
    샤모트질: 산성 내화물
    마그네시아질: 염기성 내화물
    SiO2: 산성 내화물
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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: 59%)
  • 이상기체 혼합 시 자유에너지 변화는 각 성분의 몰 분율과 전체 몰수를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G = n_{total} R T \sum x_i \ln x_i$
    ② [숫자 대입] $\Delta G = 10 \times 8.314 \times 298 \times (0.2 \ln 0.2 + 0.3 \ln 0.3 + 0.5 \ln 0.5)$
    ③ [최종 결과] $\Delta G = -25510$
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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: 63%)
  • 가역 등온 팽창 시 엔트로피 변화는 온도 변화가 없으므로 부피 변화에 따른 항만으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = n R \ln \frac{V_f}{V_i}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 1 \times 8.314 \times \ln \frac{100}{10}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 19.14$
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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: 70%)
  • 저위발열량은 고위발열량에서 연료 중의 수분이 증발하며 뺏어가는 잠열과 수소 연소로 생성된 수증기의 응축잠열을 제외한 값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$H_{L} = H_{H} - 600(9H + W)$$
    ② [숫자 대입]
    $$H_{L} = H_{H} - 600(9H + W)$$
    ③ [최종 결과]
    $$H_{L} = H_{H} - 600(9H + W)$$
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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: 74%)
  • 전조 가공법은 나사나 기어 모양의 다이를 사용하여 소재를 강하게 눌러 표면에 그 형상을 각인시키는 소성 가공법입니다.
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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: 68%)
  • 결정립 미세화는 재료의 강도와 인성을 동시에 향상시키는 방법입니다. 결정립이 미세해지면 저온 충격 인성이 증가하여 연성-취성 천이온도가 낮아지므로, 상승시킨다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    Hall-Petch 식: 결정립 크기와 항복 강도의 관계를 나타내는 식임
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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: 68%)
  • 스프링백은 하중 제거 후 탄성 회복으로 인해 원래 형상으로 돌아가려는 현상입니다. 탄성계수가 클수록 재료의 강성이 높아져 탄성 회복량이 감소하므로 스프링백은 오히려 줄어듭니다.

    오답 노트
    항복응력이 클수록, 소성변형이 클수록, 판재 두께가 얇을수록: 스프링백 증가 요인임
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64. 크리프 곡선이 다음과 같을 때, ⓐ 부분에 해당하는 명칭은?

  1. 피로크리프
  2. 정상크리프
  3. 천이크리프
  4. 탄성크리프
(정답률: 64%)
  • 크리프 곡선에서 초기 단계인 ⓐ 부분은 시간의 경과에 따라 변형률이 감소하며 안정화되는 구간으로, 이를 천이크리프(Transient Creep) 또는 1차 크리프, 초기 크리프라고 합니다.
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65. 일반적으로 금속의 단결정에서 탄성률이 최대가 되는 방향은?

  1. [111]
  2. [110]
  3. [100]
  4. [101]
(정답률: 76%)
  • 일반적인 금속 단결정 구조에서 원자 밀도가 가장 높은 방향인 [111] 방향에서 탄성률이 최대가 됩니다.
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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: 60%)
  • Griffith 식에 따르면 파괴응력은 탄성계수 $E$에 비례하므로, 탄성계수가 클수록 파괴응력이 증가합니다.
    그 외의 설명인 표면에너지가 클수록 파괴응력이 증가한다는 점, 탄성변형에너지와 표면에너지 개념을 도입했다는 점, 유리와 같은 취성 재료에 적용된다는 점은 모두 옳은 설명입니다.
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67. 2원 응력계의 모어 원(Mohr’s circle)의 직경은? (단, τ: 전단응력)

(정답률: 71%)
  • 모어 원에서 최대 전단응력 $\tau_{max}$는 원의 반지름에 해당하므로, 원의 직경은 반지름의 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Diameter} = 2 \times \tau_{max}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Diameter} = 2 \times \tau_{max}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Diameter} = 2\tau_{max}$$
    따라서 정답은 입니다.
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68. 강의 연성-취성 천이온도를 측정하기 위하여 가장 널리 사용되는 시험법은?

  1. 인장시험
  2. 충격시험
  3. 비틀림시험
  4. 굽힘시험
(정답률: 64%)
  • 강의 연성-취성 천이온도뿐만 아니라 재료의 인성과 충격 에너지를 측정하기 위해 가장 널리 사용되는 방법은 충격시험입니다.
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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: 84%)
  • 재료 내의 최대 전단응력이 특정 임계값에 도달했을 때 항복이 발생한다고 보는 이론은 Tresca의 항복조건입니다.

    오답 노트
    Mises-Hencky의 항복조건: 전단 변형 에너지에 기반한 항복 조건
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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: 66%)
  • 적층 결함 에너지가 작으면 전위가 서로 다른 슬립면으로 분리되어 교차 슬립(Cross-slip)이 어려워지므로, 전위의 이동이 억제되어 피로 저항이 향상됩니다.

    오답 노트
    결정립의 크기를 증가시킨다: 결정립을 미세화해야 강도와 피로 저항이 증가합니다.
    소수의 심한 슬립영역을 조장한다: 슬립이 균일하게 분산되어야 피로 균열 발생을 늦출 수 있습니다.
    비금속 개재물의 수를 증가시킨다: 개재물은 응력 집중원으로 작용하여 피로 균열의 기점이 됩니다.
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71. 균일변형 시 진변형률(ε)과 단면감소율(r)과의 관계로 옳은 것은?

(정답률: 69%)
  • 균일변형 시 진변형률 $\epsilon$은 단면적의 변화와 밀접한 관계가 있으며, 단면감소율 $r$을 이용하여 다음과 같이 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \ln ( \frac{1}{1-r} )$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\epsilon = \ln ( \frac{1}{1-r} )$
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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: 71%)
  • 항복점 현상은 저탄소강에서 침입형 원자(탄소, 질소 등)가 전위 주변에 모여 전위의 이동을 방해하다가, 특정 응력 이상에서 한꺼번에 풀려나며 발생하는 현상입니다.

    오답 노트
    항복점연신에 의하여 매끄러운 표면이 얻어진다: 항복점연신 시 변형이 불균일하게 일어나 표면에 거친 띠 모양의 루더스 라인(Lüders line)이 형성되어 표면이 거칠어집니다.
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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: 66%)
  • 전위는 결정 내의 원자 배열이 어긋난 선결함이며, 칼날전위는 전위선과 Burgers 벡터가 수직이고, 활주면은 전위선과 Burgers 벡터를 포함하는 면입니다.

    오답 노트
    각 온도에서 평형 전위농도가 존재한다: 전위는 열역학적으로 평형 상태에서 존재하는 점결함과 달리, 에너지를 높이는 결함이므로 평형 농도라는 개념이 적용되지 않습니다.
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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: 83%)
  • 탄성 변형 영역에서 응력은 변형률에 비례하며, 이때의 비례 상수를 영률(탄성 계수)이라고 합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \times \epsilon$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\sigma = E \times \epsilon$
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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: 81%)
  • 간접 압출은 램(Ram)의 진행 방향과 반대 방향으로 재료가 압출되는 후방 압출 방식입니다.

    오답 노트
    램 진행 방향과 같은 방향: 이는 직접 압출(전방 압출)에 대한 설명임
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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: 64%)
  • 변형시효 현상은 치환형이 아닌 침입형 용질원자가 전위 주변에 분위기를 형성하여 전위의 이동을 방해함으로써 발생합니다.

    오답 노트
    치환형 용질원자: 침입형 용질원자가 정답임
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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: 75%)
  • 열간가공은 재결정 온도 이상에서 수행되므로 변형 저항이 작고 연성이 커져 냉간가공보다 단면감소율을 크게 할 수 있습니다.

    오답 노트
    산화물층이 적다: 고온 가공으로 인해 산화물층이 더 많이 형성됨
    치수 정밀도가 높다: 열수축으로 인해 냉간가공보다 정밀도가 낮음
    조직과 표면상태가 우수하다: 표면 산화 및 거칠어짐으로 인해 냉간가공보다 불리함
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78. 나선전위가 한 슬립면에서 활주하다가, 다른 슬립면으로 활주방향을 바꾸어 활주하는 것은?

  1. 상승운동
  2. 비보존운동
  3. 교차슬립
  4. 평면슬립
(정답률: 86%)
  • 나선전위는 버거스 벡터가 전위선과 수직이므로, 여러 슬립면에서 활주가 가능합니다. 따라서 한 슬립면에서 활주하다가 다른 슬립면으로 활주 방향을 바꾸는 현상을 교차슬립이라고 합니다.
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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: 81%)
  • 전위폐곡선(loop)에서 버거스 벡터(Burgers Vector)와 전위선이 수직이면 칼날전위, 평행하면 나선전위, 그 사이면 혼합전위입니다. 루프의 양 끝단(A와 E)은 버거스 벡터의 방향이 서로 반대이므로 부호가 다릅니다.
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80. 다음 중 인장시험에서 얻을 수 있는 정보가 아닌 것은?

  1. 인장강도
  2. 연신율
  3. 항복강도
  4. 피로강도
(정답률: 81%)
  • 인장시험은 재료를 양쪽에서 당겨 파괴될 때까지 측정하는 시험으로, 최대 하중(인장강도), 변형률(연신율), 영구 변형이 시작되는 지점(항복강도)을 구할 수 있습니다.

    오답 노트
    피로강도: 반복적인 하중(Cyclic loading)을 가하는 피로시험을 통해 측정하는 값입니다.
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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: 70%)
  • 주사전자현미경(SEM)은 전자빔을 주사하여 고배율 관찰, 깊은 초점심도 확보, EDS를 통한 성분 분석이 가능한 장비입니다.

    오답 노트
    X선 회절현상을 이용하여 물질의 전자구조를 알 수 있다: 이는 X선 회절 분석(XRD)에 대한 설명입니다.
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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: 67%)
  • 물리적 증착법(PVD)은 진공 상태에서 물질을 증착시키는 방식으로, 고순도 피막 형성이 가능하고 부착력 조절이 용이하며 저압 환경이 필수적입니다.

    오답 노트
    공정을 구성하는 장치가 간단하고 비용이 비교적 저렴하다: 고진공 장비가 필요하므로 장치가 복잡하고 비용이 매우 높습니다.
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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: 84%)
  • CVD(화학 기상 증착)는 가스 상태의 원료가 화학 반응을 일으켜 기판 표면에 고체 막을 형성하는 공정입니다. 따라서 화학 반응 없이 증착이 가능하다는 설명은 CVD의 기본 원리에 어긋납니다.
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84. 인산염 피막 처리에서 피막의 종류가 아닌 것은?

  1. 인산철계
  2. 인산니켈계
  3. 인산아연계
  4. 인산망간계
(정답률: 72%)
  • 인산염 피막 처리는 소재와 목적에 따라 인산아연계, 인산철계, 인산망간계, 인산아연칼슘계 등이 사용됩니다. 인산니켈계는 인산염 피막의 종류에 해당하지 않습니다.
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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: 80%)
  • 담금질 균열을 방지하기 위해서는 마르텐사이트 변태가 일어나는 $M_{s} \sim M_{f}$ 범위에서 급격한 온도 변화로 인한 내부 응력을 줄여야 하므로, 가능한 한 서냉해야 합니다.
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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: 80%)
  • 래커 코팅은 증착된 박막을 외부 환경으로부터 보호하여 변색을 막고, 색상을 유지하며, 내마모성을 높이기 위해 수행합니다. 취성은 재료가 깨지기 쉬운 성질을 의미하며, 이를 향상시키는 것은 코팅의 목적이 아닙니다.
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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: 78%)
  • 진공가열은 산소가 없는 상태에서 가열하므로 표면 산화를 방지하는 것이 핵심 목적입니다. 따라서 표면이 산화된다는 설명은 진공가열의 효과와 정반대되는 내용입니다.
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88. 다음 금속 중 자기 변태를 일으키는 금속이 아닌 것은?

  1. Fe
  2. Ti
  3. Co
  4. Ni
(정답률: 55%)
  • 자기 변태는 온도 변화에 따라 강자성과 상자성 사이의 성질이 변하는 현상입니다. Ti는 상자성체로서 이러한 자기 변태 반응이 일어나지 않습니다.
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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: 65%)
  • 담금질 시 냉각속도가 빠를수록 마르텐사이트 조직이 잘 형성되어 경도가 증가하므로, 냉각속도가 빠른 것은 경화불량의 원인이 아닙니다.

    오답 노트
    침탄 부족: 표면 탄소 농도 부족으로 경도 저하
    담금질 온도 너무 낮음: 오스테나이트화 불충분으로 경도 저하
    잔류 오스테나이트 존재: 연한 조직이 남아 경도 저하
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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: 73%)
  • 브래그 법칙에 따라 면간 거리 $d$와 회절각 $\theta$는 반비례 관계에 있습니다. 입방결정의 면간 거리 공식은 다음과 같습니다.
    $$d = \frac{a}{\sqrt{h^2 + k^2 + l^2}}$$
    면 지수 $(hkl)$의 제곱 합이 클수록 면간 거리 $d$는 작아지며, 이에 따라 브래그 각 $\theta$는 가장 커지게 됩니다. 따라서 $(3^2 + 3^2 + 1^2) = 19$로 가장 큰 값을 갖는 (331) 면의 브래그 각이 가장 큽니다.
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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: 75%)
  • 무전해도금은 외부 전원을 사용하지 않고 화학적 환원 반응을 통해 도금하는 방식이므로 정류기기가 필요하지 않습니다.

    오답 노트
    도금의 속도가 느리다: 무전해 도금의 특징
    비금속 소재에도 도금이 가능하다: 무전해 도금의 특징
    도금액 관리를 엄격하게 해야 한다: 무전해 도금의 특징
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92. 인산염처리 후 방청성을 향상시키기 위한 봉공처리액으로 효과적인 것은?

  1. 염화나트륨 수용액
  2. 알칼리액
  3. 초순수액
  4. 크롬산
(정답률: 64%)
  • 인산염처리 후 피막의 미세한 구멍을 메워 방청성을 높이는 봉공처리는 크롬산 또는 크롬산과 인산의 묽은 수용액을 사용하는 것이 가장 효과적입니다.
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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: 75%)
  • 이온도금은 진공 상태에서 이온화된 금속을 기판에 증착시키는 방식으로, 기상에서 고상으로 결정 성장이 이루어집니다.

    오답 노트
    이온도금은 고상에서 기상으로 결정성장을 시킨다: 기상에서 고상으로 증착되는 과정임
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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: 61%)
  • 아연도금 후 크롬산, 황산, 초산 등의 혼합산에 침적시키는 크로메이트 처리를 통해 내식성을 높이고, 아연의 백화 현상이나 지문, 오염물에 의한 변색을 방지하여 외관을 향상시킬 수 있습니다.
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95. 일반적으로 용융도금에 사용되지 않는 금속은?

  1. Zn
  2. Al
  3. Sn
  4. Ni
(정답률: 63%)
  • 용융도금에는 주로 내식성과 경제성이 뛰어난 아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등이 사용됩니다. 니켈(Ni)은 일반적으로 용융도금 방식보다는 전기도금 등의 방식으로 주로 사용됩니다.
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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: 60%)
  • 오스포밍은 준안정 오스테나이트 영역에서 소성 가공을 수행한 후 급랭하여 강도와 인성을 동시에 향상시키는 열처리 공법입니다. 따라서 베이나이트 변태는 오스포밍의 핵심 메커니즘과 관련이 없습니다.
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97. 다음 중 양극산화처리의 종류가 아닌 것은?

  1. 수산법
  2. 황산법
  3. 염산법
  4. 크롬산법
(정답률: 53%)
  • 양극산화처리는 알루미늄 등의 금속 표면에 산화막을 형성시키는 공정으로, 주로 황산, 옥살산, 크롬산 등의 전해액을 사용합니다.

    오답 노트
    염산법: 양극산화처리에 사용되는 전해액이 아님
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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: 77%)
  • 플라즈마는 기체 분자가 에너지를 받아 전자, 이온, 중성 입자로 분리된 상태입니다. 따라서 전자, $Ar^{+}$이온, $Ar$ 기체 분자는 존재하지만, 금속 성분인 천이금속은 플라즈마 형성 자체의 구성 요소가 아닙니다.
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99. 다음 중 강재를 정지상태에서 냉각할 때, 냉각능력이 가장 큰 것은?

  1. 공기
  2. 기름
  3. 식염수
  4. 물
(정답률: 73%)
  • 냉각 매체의 냉각 능력은 열전달 계수가 클수록 높습니다. 식염수는 물에 소금을 첨가하여 끓는점 상승과 기포 발생 억제 효과가 있어, 일반 물보다 냉각 능력이 가장 큽니다.
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100. 화학적 기상도금(CVD)의 반응 형식에 속하지 않는 것은?

  1. 치환반응
  2. 액체확산
  3. 수소환원
  4. 반응증착
(정답률: 75%)
  • 화학적 기상도금(CVD)은 기체 상태의 전구체가 화학 반응을 통해 기판에 증착되는 공정입니다. 액체확산은 기상 반응이 아닌 액상 공정과 관련된 메커니즘이므로 CVD의 반응 형식에 해당하지 않습니다.
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