금속재료기사 필기 기출문제복원 (2021-08-14)

금속재료기사 2021-08-14 필기 기출문제 해설

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금속재료기사
(2021-08-14 기출문제)

목록

1과목: 금속조직학

1. 그림과 같은 상태도를 가진 2성분계에서 C조성을 가진 합금을 평형 냉각하여 온도 Ta에 이르렀을 때 β상과 α상의 중량비(β/α)는? (단, Ca는 온도 Ta에서 α상의 조성 Cβ는 온도 Ta에서 β상의 조성)

(정답률: 74%)
  • 상태도에서 각 상의 분율은 지렛대 원리(Lever Rule)를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{\beta}{\alpha} = \frac{C - C_{a}}{C_{\beta} - C}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{\beta}{\alpha} = \frac{C - C_{a}}{C_{\beta} - C}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\beta}{\alpha} = \frac{C - C_{a}}{C_{\beta} - C}$$
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2. 다음 상태도에서 70wt%A-30wt%B인 합금을 Tc온도까지 열을 가한 뒤 0℃까지 냉각시켰을 때, 합금의 조직은?

  1. 초정(β) + 석출(α)
  2. 초정(α) + 공정(α+β)
  3. 초정(β) + 공정(α+β)
  4. 초정(α) + 석출(β)
(정답률: 75%)

  • 합금의 성분이 $\text{B}$가 $30\text{wt}\%$인 지점에서 냉각 경로를 분석하면, 액상선에서 먼저 $\alpha$ 상이 정출되는 초정 $\alpha$ 영역을 지나 공정 온도선에서 $\alpha + \beta$ 공정 조직이 형성됩니다. 따라서 최종 조직은 초정($\alpha$) + 공정($\alpha + \beta$)이 됩니다.
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3. 마텐자이트 변태의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 무확산 변태이다.
  2. 조성의 변화를 수반하면서 변태를 한다.
  3. 마텐자이트는 고용체의 단일상이다.
  4. 마텐자이트가 생성되면 모상의 표면에 기복이 생긴다.
(정답률: 71%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 확산 없이 격자 구조가 급격히 변하는 무확산 변태이므로, 변태 전후의 화학적 조성 변화가 없습니다.
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4. 장범위규칙도가 1인 합금은?

  1. 완전 불규칙 고용체이다.
  2. 불완전 규칙 고용체이다.
  3. 완전 규칙 고용체이다.
  4. 불완전 불규칙 고용체이다.
(정답률: 88%)
  • 장범위 규칙도($S$)는 원자 배열의 규칙성을 나타내는 지표로, $S=1$이면 원자들이 정해진 위치에 완벽하게 배열된 완전 규칙 고용체를 의미합니다.

    오답 노트
    완전 불규칙 고용체: $S=0$인 상태
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5. 다음 중 2차 재결정과 같은 과정은?

  1. 회복
  2. Ac1변태
  3. 핵의 생성
  4. 이상결정성장
(정답률: 75%)
  • 2차 재결정은 1차 재결정 이후 특정 방위의 결정립이 급격히 성장하여 결정립이 매우 커지는 현상으로, 이를 이상결정성장 또는 과대 결정립 성장이라고 합니다. 이는 입계의 계면 에너지를 구동력으로 하여 발생합니다.
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6. 대형 잉곳의 주조조직에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주상정은 수지상정이 성장하여 생성된 조직인 경우가 많다.
  2. 가장자리에서 결정립의 크기가 가장 미세하다.
  3. 내부에는 조대한 등축정이 존재한다.
  4. 칠층의 결정립이 가장 조대하다.
(정답률: 74%)
  • 칠층은 주형 벽면에 접해 급냉되는 구간이므로 결정립이 성장할 시간이 부족하여 매우 미세한 결정립 층이 형성됩니다.

    오답 노트
    가장자리에서 결정립이 미세하다: 칠층의 특성으로 옳은 설명입니다.
    내부에 조대한 등축정 존재: 냉각 속도가 느린 중심부의 특징으로 옳은 설명입니다.
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7. 공석강을 오스테나이트화한 후 급냉하여 마텐자이트 조직을 얻었을 때 치수 변화는?

  1. 수축한다.
  2. 팽창한다.
  3. 일정하지 않다.
  4. 변화하지 않는다.
(정답률: 75%)
  • 오스테나이트 조직을 급냉하면 탄소가 과포화된 BCT(체심정방격자) 구조의 마텐자이트가 형성됩니다. 이때 격자 변형으로 인해 부피가 증가하므로 팽창합니다.
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8. 2원계 상태도에서 공정점의 상의 수는? (단, 압력은 1atm으로 일정하다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 66%)
  • 공정 반응은 액상($L$)이 두 개의 고상($\alpha, \beta$)으로 동시에 변하는 반응입니다.
    $$L \rightarrow \alpha + \beta$$
    따라서 공정점에서 공존하는 상의 수는 액상 1개와 고상 2개를 합쳐 총 3개입니다.
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9. Fe-Fe3C 상태도에서 순철의 동소변태점은 몇 개인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 77%)
  • 순철의 동소변태는 온도 변화에 따라 결정 구조가 변하는 현상을 말합니다. Fe-Fe3C 상태도에서 순철은 다음 두 지점에서 변태가 일어납니다.
    1. $A_3$ 점 ($910^{\circ}C$): BCC $\alpha$ $\rightarrow$ FCC $\gamma$
    2. $A_4$ 점 ($1400^{\circ}C$): FCC $\gamma$ $\rightarrow$ BCC $\delta$
    따라서 동소변태점은 총 2개입니다.
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10. 금속의 냉간가공도와 재결정에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 항온풀림하면 가공도가 낮을수록 재결정이 더욱 빨리 일어난다.
  2. 1시간 동안에 재결정을 완료하는 온도는 가공도가 낮을수록 더욱 낮다.
  3. 항온풀림하면 가공도가 높을수록 재결정이 더욱 빨리 일어난다.
  4. 1시간 동안에 재결정을 완료하는 온도는 가공도가 높을수록 더욱 높다
(정답률: 73%)
  • 냉간가공도가 높을수록 금속 내부의 변형 에너지가 커지므로, 재결정을 일으키는 구동력이 증가하여 재결정이 더욱 빨리 일어납니다.

    오답 노트
    가공도가 낮을수록: 재결정 온도가 높아지며 속도는 느려짐
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11. 탄소의 고농도 부근에서 마텐자이트의 경도가 탄소의 농도에 비례하여 직선적으로 증가하지 못하는 이유는?

  1. 탄소가 많으면 담금질 시 Fe3C가 생성하기때문이다.
  2. C가 많으면 담금질 시 C가 석출하기 때문이다.
  3. 잔류 오스테나이트가 많아지기 때문이다.
  4. 담금질 시 ε-Carbide가 생성되기 때문이다.
(정답률: 76%)
  • 탄소 함유량이 증가할수록 마텐자이트 변태 종료 온도($M_f$)가 낮아져, 상온에서 변태되지 않고 남은 잔류 오스테나이트의 양이 많아지기 때문입니다. 상대적으로 무른 성질의 잔류 오스테나이트가 증가함에 따라 경도의 직선적 증가가 억제됩니다.
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12. 규칙-불규칙 변태에서 규칙 격자가 생길 때 일반적으로 감소하는 성질은?

  1. 전기전도도
  2. 강도
  3. 연성
  4. 경도
(정답률: 76%)
  • 규칙 격자가 형성되면 일반적으로 강도, 경도, 탄성 계수는 증가하고 비저항은 감소하여 전기전도도는 증가합니다. 반면, 이러한 기계적 성질의 강화로 인해 재료의 변형 능력을 나타내는 연성은 감소하게 됩니다.
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13. 전위에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. Edge 전위의 버거스 벡터는 전위선과 평행하다.
  2. Screw 전위는 뒤틀림을 일으키는 전단응력에 의해서 발생한다.
  3. 혼합 전위의 전위선은 곡선으로 나타난다.
  4. 나선전위를 Screw 전위라고 한다.
(정답률: 80%)
  • 전위의 종류에 따라 전위선과 버거스 벡터의 방향 관계가 다릅니다.
    칼날 전위(Edge Dislocation)는 전위선이 버거스 벡터에 항상 수직이며, 나사 전위(Screw Dislocation)일 때만 전위선과 버거스 벡터가 평행합니다.
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14. 금속의 재결정 후 변화된 기계적 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 경도가 커진다.
  2. 연신율이 작아진다.
  3. 인장강도가 커진다.
  4. 탄성한도가 작아진다.
(정답률: 60%)
  • 재결정은 가공 경화된 금속이 가열되어 새로운 결정립이 생성되는 과정으로, 내부 응력이 제거되어 금속이 다시 연해지는 성질을 갖게 됩니다.
    따라서 경도, 인장강도, 탄성한도는 감소하고 연신율은 증가합니다.
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15. 격자 결함 중 면결함에 해당되는 것은?

  1. 원자공공
  2. 적층 결함
  3. 프렌켈 결함
  4. 전위
(정답률: 85%)
  • 결정 결함은 차원에 따라 분류되며, 적층 결함은 원자 층의 배열 순서가 어긋난 면결함에 해당합니다.

    오답 노트
    원자공공, 프렌켈 결함: 점결함
    전위: 선결함
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16. BCC 격자에서 (110), (101) 두 면이 교차하는 방향은?

  2. [111]
  4. [110]
(정답률: 69%)
  • 두 면이 교차하는 방향은 각 면의 법선 벡터의 외적(Cross Product)으로 구할 수 있으며, 해당 방향 벡터는 두 면 모두와 수직(내적=0)이어야 합니다.
    $(110)$면과 $(101)$면의 외적을 계산하면 $[1\bar{1}\bar{1}]$ 방향이 도출됩니다.
    $$\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ -1 \\ -1 \end{pmatrix}$$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 결정구조 중 사방정계의 축길이와 축각으로 옳은 것은?

  1. a=b=c, α=β=γ=90°
  2. a≠b≠c, αα=ββ=γγ=90°°
  3. a≠b=c, α=β=90°, γ=120°
  4. a≠b≠c, α=β=90°, γ=120°
(정답률: 74%)
  • 사방정계(Orthorhombic)는 세 축의 길이가 모두 다르고, 모든 축각이 $90^{\circ}$인 결정구조입니다.

    오답 노트
    a=b=c, $\alpha=\beta=\gamma=90^{\circ}$: 입방정계
    a$\neq$b=c, $\alpha=\beta=90^{\circ}$, $\gamma=120^{\circ}$: 육방정계
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18. 0.5wt% 탄소강이 A1선 직상에서 평형상태를 유지하고 있는 경우 미세조직을 구성하고 있는 상 성분의 양은? (단, α의 탄소함유량은 0.025wt%, 공석점의 탄소함유량은 0.8wt%이다.)

  1. 페라이트 12%, 오스테나이트 88%
  2. 페라이트 18%, 오스테나이트 82%
  3. 페라이트 27%, 오스테나이트 73%
  4. 페라이트 39%, 오스테나이트 61%
(정답률: 76%)
  • 레버 룰(Lever Rule)을 이용하여 $A_1$선 직상에서의 상 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Ferrite} = \frac{C_{\gamma} - C_0}{C_{\gamma} - C_{\alpha}} \times 100$$
    $$\text{Austenite} = \frac{C_0 - C_{\alpha}}{C_{\gamma} - C_{\alpha}} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Ferrite} = \frac{0.8 - 0.5}{0.8 - 0.025} \times 100$$
    $$\text{Austenite} = \frac{0.5 - 0.025}{0.8 - 0.025} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Ferrite} = 38.7\% \approx 39\%$$
    $$\text{Austenite} = 61.3\% \approx 61\%$$
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19. 순철의 동소변태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비중의 변화가 없다.
  2. α, γ, δ의 동소체가 존재한다.
  3. 결정구조의 변화가 일어난다.
  4. 성질 변화는 일정한 온도에서 급격히 비연속적으로 일어난다.
(정답률: 60%)
  • 순철의 동소변태는 온도 변화에 따라 결정구조가 $\alpha$(BCC), $\gamma$(FCC), $\delta$(BCC)로 변하는 현상입니다. 결정구조가 변하면 원자 충진률이 달라지므로 반드시 비중(밀도)의 변화가 수반됩니다.
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20. 공석강을 오스테나이트화한 후 Ms점보다 50℃ 높은 온도로 급히 냉각시킨 다음 그 온도에서 항온처리 했을 때 얻을 수 있는 조직은?

  1. 펄라이트
  2. 페라이트
  3. 베이나이트
  4. 마텐자이트
(정답률: 72%)
  • 오스테나이트화한 강을 펄라이트 변태 온도보다 낮고 마텐자이트 시작점($\text{Ms}$점)보다 높은 온도에서 항온 처리하면 베이나이트 조직이 형성됩니다.
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2과목: 금속재료학

21. 다음 중 주성분이 Cu와 Zn이 아닌 것은?

  1. Tombac
  2. Muntz metal
  3. Naval brass
  4. Platinite
(정답률: 74%)
  • $\text{Tombac}$, $\text{Muntz metal}$, $\text{Naval brass}$는 모두 구리($\text{Cu}$)와 아연($\text{Zn}$)을 주성분으로 하는 황동 계열 합금입니다.

    오답 노트
    Platinite: $\text{Ni-Fe}$계 불변강으로 백금과 유사한 매우 낮은 열팽창 계수를 가짐
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22. 온도에 따른 치수의 변화가 큰 바이메탈용 합금에 해당되지 않는 것은?

  1. Mn-Cu-Ni
  2. Fe-Ni-Mn
  3. Al-Cu-Mg
  4. Fe-Ni-Cr
(정답률: 72%)
  • 바이메탈은 열팽창 계수가 크게 다른 두 금속을 접합한 것으로, 주로 열팽창이 매우 작은 $\text{Fe-Ni}$계 인바(Invar) 합금과 열팽창이 큰 황동 등을 조합하여 제작합니다. $\text{Al-Cu-Mg}$ 합금은 이러한 바이메탈용 저팽창 합금 특성에 해당하지 않습니다.
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23. 원자력발전에 사용되는 금속으로 비중이 19.1, 융점이 1129℃인 것은?

  1. 우라늄
  2. 토륨
  3. 세슘
  4. 지르코늄
(정답률: 86%)
  • 우라늄은 비중이 $19.1$로 매우 무겁고, 융점이 $1129^{\circ}C$인 특성을 가진 금속으로 원자력 발전의 핵심 연료로 사용됩니다.
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24. 탄소강에 합금원소를 첨가하여 합금강을 만드는 목적이 아닌 것은?

  1. 열처리의 질량효과를 높인다.
  2. 저온에서의 충격강도를 높인다.
  3. 고온에서의 내열성을 개선한다.
  4. 부식 환경에서의 내식성을 개선한다.
(정답률: 79%)
  • 합금원소 첨가는 경화능을 향상시켜 열처리의 질량효과(재료의 두께에 따라 내부까지 경화되지 않는 현상)를 줄이기 위해 사용합니다. 즉, 질량효과를 낮추어 내부까지 균일하게 경화시키는 것이 목적입니다.
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25. 합금원소가 주철의 조직과 성질에 미치는 영향에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. Si는 Fe3C를 분해하여 흑연화하는 원소이다.
  2. Cu는 페라이트에 고용되며, 흑연화를 저지시킨다.
  3. Ni은 흑연화를 돕고 탄화물의 생성을 저지하여 칠(chill)방지에 효과적이다.
  4. V은 흑연화를 방해하는 원소이며, 주철기지인 펄라이트를 치밀하게 하고, 흑연을 미세하게 하여 인장강도를 높인다.
(정답률: 54%)
  • Cu는 흑연화를 촉진하는 원소에 해당하므로, 흑연화를 저지시킨다는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    Si: 흑연화 촉진 원소
    Ni: 흑연화 촉진 및 칠(chill) 방지 효과
    V: 흑연화 방해 및 인장강도 향상
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26. 다음 중 금속분말의 유동도에 영향을 미치는 요소와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 분말의 형태
  2. 분말의 입도분포
  3. 분말의 화학조성
  4. 분말의 표면거칠기
(정답률: 69%)
  • 금속분말의 유동도는 분말 입자의 물리적 특성인 형태, 입도분포, 표면거칠기 등에 의해 결정됩니다. 화학조성은 재료의 성질에는 영향을 주지만, 분말이 흐르는 물리적 성질인 유동도와는 직접적인 거리가 멉니다.
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27. 다음 중 Fe-Fe3C 상태도에서 오스테나이트 영역을 확대시키는 성분은?

  1. Mn
  2. Cr
  3. Ti
  4. Al
(정답률: 73%)
  • 오스테나이트($\gamma$) 영역을 확대시키는 원소를 오스테나이트 안정화 원소라고 합니다. Mn, Ni, Co, C, N 등이 이에 해당하여 오스테나이트 상을 안정화시킵니다.

    오답 노트
    Cr, Ti, Al: 페라이트 안정화 원소
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28. 다음 중 탄소의 함량이 가장 높은 소재는?

  1. STC 120
  2. STC 60
  3. SM50C
  4. SM20CK
(정답률: 75%)
  • 소재 명칭 뒤의 숫자는 일반적으로 탄소 함유량을 나타냅니다. STC 120은 탄소 함량이 가장 높게 설계된 소재이므로 정답입니다.
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29. 다음 중 석출경화계 스테인리스강은?

  1. STS304L
  2. STS420J1
  3. STS430F
  4. STS631J1
(정답률: 62%)
  • $\text{STS631J1}$은 석출경화계 스테인리스강에 해당합니다.

    오답 노트
    $\text{STS304L}$: 오스테나이트계
    $\text{STS420J1}$: 마텐자이트계
    $\text{STS430F}$: 페라이트계
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30. 다음 중 열전도도가 가장 높은 재료는?

  1. Cu
  2. Ag
  3. Au
  4. Pt
(정답률: 64%)
  • 금속 재료 중 열전도도가 가장 높은 순서는 $\text{Ag} > \text{Cu} > \text{Au} > \text{Pt}$ 순이며, 따라서 은($\text{Ag}$)이 가장 높은 열전도도를 가집니다.
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31. 다음 중 양백(Nickel Silver)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 10~20%Ag를 포함한 청동합금이다.
  2. 10~20%Ni를 포함한 구리아연합금이다.
  3. 10~20%Au과 5%Ag를 포함한 청동합금이다.
  4. 10~20%Mn과 5%Ag를 포함한 청동합금이다.
(정답률: 72%)
  • 양백(Nickel Silver)은 니켈을 첨가한 황동(구리-아연 합금)으로, 주로 $10 \sim 20\%$의 $\text{Ni}$와 $15 \sim 30\%$의 $\text{Zn}$을 포함하며 은과 비슷한 색상과 우수한 내식성, 탄성을 가집니다.
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32. 다음 중 강재의 불꽃시험에서 강재의 탄소함량에 따른 유선 및 파열의 결과로 옳지 않은 것은?

  1. 탄소의 함량이 높을수록 파열의 모양은 복잡해진다.
  2. 탄소의 함량이 증가함에 따라 유선의 색깔은 변화한다.
  3. 탄소의 함량이 높을수록 유선의 굵기는 가늘어진다.
  4. 탄소의 함량이 높을수록 유선의 길이는 길어진다.
(정답률: 63%)
  • 강재의 불꽃시험에서 탄소 함량이 많아질수록 다중의 작은 불꽃들이 발생하여 불꽃다발의 크기는 커지지만, 개별 유선의 길이는 오히려 짧아지게 됩니다.
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33. 다음 중 마텐자이트 조직의 경도가 큰 이유와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 결정의 미세화
  2. 급냉으로 인한 내부 응력
  3. 탄소 원소에 의한 Fe 격자의 강화
  4. 확산변태에 의한 시멘타이트의 분리
(정답률: 75%)
  • 마텐자이트 변태는 원자의 이동이 없는 무확산 변태입니다. 따라서 확산변태에 의해 시멘타이트가 분리된다는 설명은 마텐자이트의 특성과 맞지 않습니다.
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34. 체심정방구조를 가지며, 오스테나이트화된 Fe-C 합금이 급랭될 때 생성되는 조직은?

  1. 레데뷰라이트
  2. 펄라이트
  3. 마텐자이트
  4. 스페로이다이트
(정답률: 77%)
  • 오스테나이트화된 Fe-C 합금을 급랭시키면 탄소가 빠져나가지 못한 채 격자가 왜곡되어 체심정방구조(BCT)를 갖는 마텐자이트 조직이 생성됩니다.

    오답 노트
    레데뷰라이트: $\gamma$고용체 + $Fe_{3}C$
    펄라이트: $\alpha$고용체 + $Fe_{3}C$
    스페로이다이트: 구상 시멘타이트
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35. 다음 중 철강 재료의 피로 특성을 개선하기 위한 처리방법이 아닌 것은?

  1. 가공 시 표면에 노치가 없도록 한다.
  2. 침탄처리, 질화처리 등 표면경화 처리를 한다.
  3. 재료의 심부에 압축 잔류 응력을 남긴다.
  4. 부식성 분위기에서 사용될 경우에는 방식용 도금을 한다.
(정답률: 82%)
  • 피로 특성을 개선하기 위해서는 재료의 심부가 아니라 표면에 압축 잔류 응력을 남겨야 균열 발생을 억제할 수 있습니다.
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36. 다음 중 Pb가 포함된 베어링 합금이 아닌 것은?

  1. Kelmet
  2. White metal
  3. Bahn metal
  4. Monel metal
(정답률: 58%)
  • 모넬 메탈은 니켈(Ni)과 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금으로, 납(Pb)을 포함하지 않습니다.

    오답 노트
    Kelmet, White metal, Bahn metal: 납(Pb) 성분을 포함하는 베어링 합금
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37. 두랄루민의 주성분으로 옳은 것은?

  1. Al-Si-Mg-Mn
  2. Al-Cu-Mg-Mn
  3. Al-Zn-Mg-Mn
  4. Al-Ni-Mg-Mn
(정답률: 70%)
  • 두랄루민은 알루미늄(Al)에 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn)을 첨가한 합금입니다.
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38. 다음 중 Mg에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 비중은 약 1.74 정도이며, 조밀육방격자를갖는다.
  2. 기계적 절삭성은 나쁘나, 산이나 염류에 대한 내식성은 매우 우수하다.
  3. 감쇠능이 우수하여 소음방지 구조재로 사용가능하다.
  4. 마그네슘의 원료로는 Magnesite가 있다.
(정답률: 76%)
  • 마그네슘(Mg)은 알칼리에는 강하지만 산이나 염류에 의한 부식에 매우 취약하여 내식성이 낮습니다. 또한 용융 상태에서 산소와의 친화력이 매우 커 공기 중 가열 시 발화 위험이 있습니다.
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39. 다음 Fe-Fe3C 상태도에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. Ledeburite 조직은 γ와 Fe3C의 혼합조직이다.
  2. 표준 조직에서 ferrite, pearlite, cementite의체적비는 탄소함량에 따라 결정된다.
  3. 상온에서 α가 고용할 수 있는 최대 탄소함량은 약 0.008% 정도이다.
  4. 강 중의 탄소는 보통 Fe3C로 존재하는데, 이것은 상온이하 저온에서 쉽게 분해된다.
(정답률: 66%)
  • 강 중의 탄소는 보통 $\text{Fe}_3\text{C}$(시멘타이트) 형태로 존재하며, 이는 상온 이하의 저온에서 매우 안정하여 쉽게 분해되지 않습니다.
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40. Babbite Metal에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주석을 주성분으로 하고 구리 및 안티몬을첨가한 주석계 화이트메탈이다.
  2. 납을 주성분으로 하고 주석 및 안티몬을 첨가한 납계 화이트메탈이다.
  3. 아연을 주성분으로 하고 구리 및 주석을 첨가한 아연계 화이트메탈이다.
  4. 구리를 주성분으로 하고 납 및 주석을 첨가한 구리계 화이트메탈이다.
(정답률: 61%)
  • 베빗메탈(Babbitt Metal)은 주석(Sn)을 기지로 하여 안티몬(Sb)과 구리(Cu)를 첨가한 주석계 화이트메탈입니다.
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3과목: 야금공학

41. 다음 중 염기성 내화물에 해당되는 것은?

  1. 규석질
  2. 납석질
  3. 샤모트질
  4. 돌로마이트질
(정답률: 77%)
  • 내화물은 화학적 성질에 따라 분류되며, 돌로마이트질은 MgO와 CaO를 주성분으로 하는 대표적인 염기성 내화물입니다.

    오답 노트
    규석질, 납석질, 샤모트질: 산성 또는 중성 내화물
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42. 다음의 설명과 관계있는 것은?

  1. Henry의 법칙
  2. Raoult의 법칙
  3. Darken의 법칙
  4. Freundlich의 법칙
(정답률: 68%)
  • 용액에서 성분 $\text{B}$의 몰분율 $X_B$가 $1$에 가까워질 때, 활동도 $a_B$가 $1$로 수렴하는 성질은 이상 용액의 거동을 설명하는 Raoult의 법칙과 관련이 있습니다.
    $$\text{A-B 용액에서 } X_B \to 1 \text{ 일 때, } a_B \to 1 \text{ 이다.}$$
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43. 다음 중 내화물의 구비조건과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 고온에서 휘발성이 강할 것
  2. 고온에서 용융, 연화하지 않을 것
  3. 슬래그 및 가스에 대하여 화학적으로 안정할 것
  4. 열충격과 마모에 강할 것
(정답률: 79%)
  • 내화물은 고온에서도 형태와 성질을 유지해야 하므로 휘발성이 낮아야 합니다.

    오답 노트
    고온에서 용융, 연화하지 않을 것: 내화물의 기본 정의
    슬래그 및 가스에 대하여 화학적으로 안정할 것: 부식 방지 조건
    열충격과 마모에 강할 것: 물리적 내구성 조건
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44. 탄소 36kg이 완전 연소할 때 생성되는 CO2가스의 체적은 약 몇 m3인가? (단, 0℃, 1기압을 기준으로 한다.)

  1. 32.3
  2. 54.7
  3. 67.2
  4. 95.4
(정답률: 71%)
  • 탄소의 완전 연소 반응식 $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$에 따라 탄소 $12\text{kg}$당 $\text{CO}_2$가스 $22.4\text{m}^3$가 생성됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Volume} = \frac{\text{Mass of C}}{\text{Atomic weight of C}} \times 22.4$
    ② [숫자 대입] $\text{Volume} = \frac{36}{12} \times 22.4$
    ③ [최종 결과] $\text{Volume} = 67.2$
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45. 다음 관계식의 명칭으로 옳은 것은?

  1. 헨리의 식
  2. 반트 호프의 식
  3. 깁스 라울의 식
  4. 클라우시우스 클레페이론식
(정답률: 60%)
  • 온도 변화에 따른 평형 상수 $K_P$의 변화율을 나타내는 식은 반트 호프의 식입니다.
    $$\frac{d(\ln K_P)}{dT} = \frac{\Delta H^{\circ}}{RT^2}$$
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46. 주어진 표의 조건을 이용하여 CO 가스의 산화반응인 CO(g) + = CO2(g)의 298K 에서의 반응열 를 구하면 약 몇 kJ/mol인가?

  1. -282.985
  2. 282.985
  3. -172.460
  4. 172.460
(정답률: 69%)
  • 표준 생성 엔탈피를 이용하여 반응열을 구하는 헤스의 법칙을 적용합니다. 반응물과 생성물의 생성 엔탈피 차이를 계산하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta H_{298}^{\circ} = \sum \Delta H_{f, \text{products}}^{\circ} - \sum \Delta H_{f, \text{reactants}}^{\circ}$
    ② [숫자 대입] $\Delta H_{298}^{\circ} = (-393.510) - (-110.525 + 0)$
    ③ [최종 결과] $\Delta H_{298}^{\circ} = -282.985$
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47. 전로에서 사용되는 냉각제가 아닌 것은?

  1. Mill Scale
  2. 소결광
  3. 철광석
  4. 용선
(정답률: 65%)
  • 전로 제강 과정에서 냉각제(Coolant)는 용강의 온도를 조절하기 위해 투입하는 재료입니다. Mill Scale, 소결광, 철광석 등은 고체 상태로 투입되어 열을 흡수하지만, 용선은 고온의 액체 상태로 투입되어 오히려 열을 공급하는 원료 역할을 하므로 냉각제가 될 수 없습니다.
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48. 다음은 A, B, C, D 기체의 반데르발스 상수값(a, b)을 각각 나타낸 것일 때, 다음 중 임계온도가 가장 높은 기체는?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 75%)
  • 반데르발스 상태 방정식에서 임계온도는 상수 $a$에 비례하고 $b$에 반비례하는 관계를 가집니다. 따라서 $a$값이 크고 $b$값이 작을수록 임계온도가 높아집니다.
    ① [기본 공식] $T_{c} = \frac{8a}{27Rb}$
    ② [숫자 대입] $T_{A} \propto \frac{4.0}{0.027}, T_{B} \propto \frac{12.0}{0.030}, T_{C} \propto \frac{6.0}{0.032}, T_{D} \propto \frac{8.0}{0.031}$
    ③ [최종 결과] $T_{B} \text{ 가 가장 큼}$
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49. 이상 기체의 내부 에너지에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 내부 에너지는 온도만의 함수이다.
  2. 내부 에너지는 압력만의 함수이다.
  3. 내부 에너지는 압력 및 온도의 함수이다.
  4. 내부 에너지는 온도 및 체적의 함수이다.
(정답률: 59%)
  • 이상 기체는 분자 간 상호작용(인력 및 반발력)을 무시하므로, 내부 에너지는 오직 분자의 운동 에너지에 의해서만 결정됩니다. 따라서 이상 기체의 내부 에너지는 온도만의 함수입니다.

    오답 노트
    온도 및 체적의 함수: 실제 기체에 해당하며, 이상 기체는 체적 변화에 따른 내부 에너지 변화가 없습니다.
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50. 1기압, 25℃에서 0.9mol의 물질A에 0.1mol의 물질B를 용해하여 이상용액(ideal solution)을 만들 때, 이상용액의 혼합자유에너지는 약 몇 J인가? (단, 물질B는 물질A에 이상적으로 용해되며, 기체상수는 8.314J/molㆍK이다.)

  1. -1177
  2. -805
  3. -486
  4. -150
(정답률: 58%)
  • 이상용액의 혼합자유에너지는 각 성분의 몰분율과 온도, 기체상수를 이용하여 계산합니다.
    $$\Delta G_{mix} = nRT(X_a \ln X_a + X_b \ln X_b)$$
    $$\Delta G_{mix} = 1 \times 8.314 \times 298 \times (0.9 \ln 0.9 + 0.1 \ln 0.1)$$
    $$\Delta G_{mix} = -805$$
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51. 가스 중 CO가 21.0 vol%이고, CO2가 12.0 vol%일 때, 이 가스 1m3 중의 탄소량은? (단, 0℃, 1기압이며, 나머지 성분에는 탄소가 없다고 가정한다.)

  1. 0.1768kg
  2. 0.2578kg
  3. 0.4527kg
  4. 0.6721
(정답률: 45%)
  • 가스 성분의 부피 비율은 곧 몰수 비율과 같습니다. 표준 상태($0^{\circ}C$, $1\text{atm}$)에서 가스 $1\text{m}^3$($1000\text{L}$)에 포함된 전체 몰수를 구한 뒤, 각 성분의 탄소 함량을 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Carbon mass} = \frac{V_{total}}{V_{m}} \times (vol\%_{CO} + vol\%_{CO_2}) \times M_C$
    ② [숫자 대입] $\text{Carbon mass} = \frac{1000}{22.4} \times (0.21 + 0.12) \times 12$
    ③ [최종 결과] $\text{Carbon mass} = 176.8\text{g} = 0.1768\text{kg}$
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52. 2원계 고용상에서 한 원소의 활동도를 알 때, 다른 원소의 활동도를 알아내는데 유용한 관계식?

  1. Gibbs - Duhem식
  2. Gibbs - Helmholtz식
  3. Gibbs – Thompson식
  4. Van’t Hoff식
(정답률: 64%)
  • 다성분계 용액에서 각 성분의 화학 퍼텐셜(또는 활동도) 변화 사이의 상관관계를 나타내는 식은 Gibbs-Duhem식입니다.
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53. 다음 중 코크스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 점결성을 가진 석탄을 원료탄이라 한다.
  2. 코크스화성이 큰 것을 강점결탄이라 한다.
  3. 생성된 괴의 강도를 좌우하는 성질을 코크스화성이라 한다.
  4. 석탄을 건류할 때 괴상의 코크스가 되는 성질을 역천성이라 한다.
(정답률: 62%)
  • 석탄을 건류하여 괴상의 코크스가 되는 성질은 역천성이 아니라 점결성입니다.

    오답 노트
    석탄을 건류할 때 괴상의 코크스가 되는 성질을 역천성이라 한다: 점결성에 대한 설명임
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54. 298K, 1mol의 이상기체를 1atm에서 400atm으로 압축할 때 발생하는 깁스 자유에너지 변화는 약 몇 J인가? (단, 기체상수는 8.314J/molㆍK이다.)

  1. 14844
  2. 15844
  3. 24844
  4. 25844
(정답률: 60%)
  • 등온 과정에서 이상기체의 압축 시 깁스 자유에너지 변화량은 기체상수, 온도, 압력비의 자연로그 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G = nRT \ln \frac{P_{2}}{P_{1}}$
    ② [숫자 대입] $\Delta G = 1 \times 8.314 \times 298 \times \ln \frac{400}{1}$
    ③ [최종 결과] $\Delta G = 14844$ J
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55. 적철광 내 산소는 약 몇 wt%인가?

  1. 67
  2. 30
  3. 28
  4. 16
(정답률: 66%)
  • 적철광($\text{Fe}_{2}\text{O}_{3}$)의 전체 분자량 대비 산소 성분의 질량 백분율을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\text{wt}\% = \frac{\text{산소 총 원자량}}{\text{적철광 분자량}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{wt}\% = \frac{16 \times 3}{(56 \times 2) + (16 \times 3)} \times 100 = \frac{48}{160} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{wt}\% = 30$
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56. 구리 127g을 27℃에서 927℃까지 대기압 하에서 가열하는데 필요한 열량은 몇 cal인가? (단, 구리의 원자량은 63.5, 등압열용량은(CP)은 5.4cal/℃ㆍmol이다.)

  1. 6480
  2. 9720
  3. 14580
  4. 20586
(정답률: 57%)
  • 물질의 온도 변화에 필요한 열량은 몰수, 등압열용량, 온도 변화량의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{m}{M} \times C_{P} \times \Delta T$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{127}{63.5} \times 5.4 \times (927 - 27)$
    ③ [최종 결과] $Q = 9720$ cal
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57. 1mol의 고체A를 등압 하에 300K에서 500K로 가열하면 엔트로피 변화(ΔS)는 약 몇 J∙-1인가? (단, 고체A의 CP는 51.5J∙-1∙mol-1이다.)

  1. 9.9
  2. 18.3
  3. 26.3
  4. 34.9
(정답률: 53%)
  • 정압 조건에서 고체의 가열에 따른 엔트로피 변화는 정압비열과 온도 변화의 자연로그 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = C_P \ln \frac{T_2}{T_1}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 51.5 \ln \frac{500}{300}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 26.3$
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58. 40℃에서 1mol의 이상기체를 10L에서 500L로 가역등온 팽창시켰을 때, 엔트로피변화량(ΔS)은 약 몇 J/mol∙K인가? (단, 기체상수는 8.314J/molㆍK이다.)

  1. 17.120
  2. 20.999
  3. 32.525
  4. 51.668
(정답률: 61%)
  • 이상기체의 가역 등온 팽창 시 엔트로피 변화량은 부피 변화의 자연로그 값에 기체상수를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta S = R \ln \frac{V_2}{V_1}$
    ② [숫자 대입] $\Delta S = 8.314 \ln \frac{500}{10}$
    ③ [최종 결과] $\Delta S = 32.525$
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59. 다음 중 열역학 제 1법칙과 가장 관련 있는 것은?

  1. 포화증기압
  2. 열의 이동방향
  3. 실내의 습도
  4. 에너지의 보존
(정답률: 86%)
  • 열역학 제 1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 그 형태가 변할 뿐 생성되거나 소멸되지 않고 총량은 일정하게 유지된다는 원리입니다.
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60. 일정한 압력 하에서 온도가 올라감에 따라 평형상수가 증가하는 반응은?

  1. 발열반응이다.
  2. 반응열이 0이다.
  3. 흡열반응이다.
  4. 단열반응이다.
(정답률: 66%)
  • 르샤틀리에 원리에 따라 흡열반응은 외부에서 열을 가해 온도를 높이면, 그 영향을 상쇄하기 위해 정반응 방향으로 평형이 이동하여 평형상수가 증가합니다.
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4과목: 금속가공학

61. 만네스식 압연기로 만들 수 있는 제품으로 가장 적합한 것은?

  1. 형재
  2. 봉재
  3. 판재
  4. 관재
(정답률: 59%)
  • 만네스(Mannesmann) 압연기는 회전하는 롤러와 중심의 심봉(mandrel)을 이용하여 무이음 강관을 제조하는 공정으로, 관재 생산에 가장 적합합니다.
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62. 총길이 LT, 표점거리 L0 두께 T인 판상의 인장시편을 인장시험기에서 V(mm/s)의 크로스 헤드(cross head) 속도로 인장시험 하였을 때 인장시험 중의 공칭 변형률속도는?

  1. V/L0
  3. V/LT
(정답률: 58%)
  • 공칭 변형률속도는 시편의 표점거리 대비 크로스 헤드의 이동 속도로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $\dot{\epsilon} = \frac{V}{L_0}$
    ② [숫자 대입] $\dot{\epsilon} = \frac{V}{L_0}$
    ③ [최종 결과] $V/L_0$
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63. 초소성 및 변형률 속도감도(m)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 초소성금속은 m의 값이 크다.
  2. 초소성금속의 결정립은 매우 미세하다.
  3. m이 작으면 국부수축에 대한 저항이 크다.
  4. 초소성은 고온과 낮은 변형속도에서 나타난다.
(정답률: 62%)
  • 변형률 속도감도 $m$ 값이 클수록 국부 수축(necking)에 대한 저항성이 커져 더 큰 균일 변형을 얻을 수 있습니다. 따라서 $m$이 작으면 국부 수축에 대한 저항이 작아집니다.
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64. 소성체 경계의 표면에서 최대 전단응력방향과 일치하는 슬립선은 주응력 방향과 몇 도를 이루며 일어나는가?

  1. 0°
  2. 45°
  3. 60°
  4. 90°
(정답률: 74%)
  • 소성 변형 시 슬립은 최대 전단응력이 발생하는 평면에서 일어납니다. 주응력 상태에서 최대 전단응력은 주응력 방향과 $45^{\circ}$를 이루는 평면에서 발생하므로 슬립선 역시 $45^{\circ}$ 방향으로 형성됩니다.
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65. 다음의 응력(σ)-변형률(ε) 곡선 중에서 강완전소성체를 나타내는 것은?

(정답률: 72%)
  • 강완전소성체는 탄성 변형 없이 즉시 소성 변형이 일어나는 재료로, 응력-변형률 곡선에서 원점에서부터 수평선으로 나타나는 형태가 특징입니다.

    오답 노트
    : 선형경화 강소성체
    : n승경화 강소성체
    : 탄완전소성체
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66. 샤르피 충격시험에서 해머를 올렸을 때의 각도를 α, 시험편 파단 후의 각도를 β라고 할 때, 충격흡수 에너지를 구하는 식은? (단, W는 해머의 무게, R은 해머의 회전축 중심에서 무게 중심까지의 거리이다.)

  1. WR(cosα-1)
  2. WR(cosβ-1)
  3. WR(cosβ-cosα)
  4. WR(cosα-cosβ)
(정답률: 81%)
  • 샤르피 충격시험의 흡수 에너지는 해머가 파단 전후에 이동하며 잃어버린 위치 에너지의 차이로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = WR(\cos\beta - \cos\alpha)$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = WR(\cos\beta - \cos\alpha)$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = WR(\cos\beta - \cos\alpha)$$
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67. 다음 중 열피로를 감소시키기 위한 방안과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 열팽창계수가 작은 재료를 선택한다.
  2. 탄성계수가 작은 재료를 선택한다.
  3. 열전도도가 작은 재료를 선택한다.
  4. 피로강도가 큰 재료를 선택한다.
(정답률: 50%)
  • 열피로는 온도 변화에 따른 열팽창과 수축의 반복으로 발생합니다. 열전도도가 커야 내부 온도 구배가 줄어들어 열응력이 감소하므로, 열전도도가 작은 재료를 선택하는 것은 열피로를 증가시키는 요인이 됩니다.

    오답 노트
    열팽창계수/탄성계수가 작을수록, 피로강도가 클수록 열피로 저항성이 향상됩니다.
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68. 금속재료에 균일한 인장하중을 가하여 제거한 후 다시 이와 반대 반향으로 압축하중을 가하면, 전보다 작은 응력에서 항복이 생기는 것은?

  1. Peening 효과
  2. 바우싱거 효과
  3. 가공경화 효과
  4. 크리프 효과
(정답률: 82%)
  • 금속 재료에 한 방향으로 소성 변형을 준 후, 반대 방향으로 하중을 가했을 때 항복 강도가 낮아지는 현상을 바우싱거 효과라고 합니다.
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69. HCP 결정구조에서 완전 전위의 Burgers 벡터는?

(정답률: 71%)
  • HCP 결정구조에서 가장 조밀한 방향인 기저면의 완전 전위 Burgers 벡터는 $\frac{a_0}{3}[11\bar{2}0]$ 입니다.
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70. BCC 구조에서 쌍정이 잘 생성되는 면과 방향은?

  1. (111), [112]
  3. (110), [111]
  4. (111), [110]
(정답률: 43%)
  • BCC 구조에서 쌍정은 주로 $(112)$ 면과 $[111]$ 방향으로 생성됩니다. 따라서 정답은 입니다.
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71. 기계적인 잔류응력측정법 중 재료의 탄성이 균일하며 잔류응력이 면에 따라서 변하지 않고 두께에 따라서만 변화한다고 가정하여 얇은 판의 표면에 2축 잔류 응력을 결정하는데 이용되는 측정법은?

  1. γ - Ray 방법
  2. Bauer – Heyn 방법
  3. Treuting – Read 방법
  4. Sachs 중공 방법
(정답률: 65%)
  • Treuting – Read 방법은 재료의 탄성이 균일하고 잔류응력이 두께 방향으로만 변화한다고 가정하여, 얇은 판 표면의 2축 잔류 응력을 결정하는 기계적 측정법입니다.
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72. Ni계 내열 재료에서 주로 이용되는 효과적인 강화 기구는?

  1. 고용강화
  2. 석출강화
  3. 분산강화
  4. 결정입계 강화
(정답률: 52%)
  • Ni계 내열 재료는 고온 강도를 높이기 위해 $\gamma'$ 상과 같은 미세한 입자를 기질 내에 균일하게 분산시켜 전위의 이동을 방해하는 석출강화 기구를 주로 사용합니다.
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73. 크리프의 곡선에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 1단계 크리프는 변형률이 점차 증가하는 단계이다.
  2. 2단계 크리프는 정상크리프라고도 한다.
  3. 3단계 크리프는 시편의 유효단면적이 감소하는 단계이다.
  4. 3단계 크리프는 가속 크리프라고도 한다.
(정답률: 68%)
  • 1단계 크리프는 초기 변형률이 급격히 증가하다가 시간이 지남에 따라 변형률 속도가 점차 감소하는 감속 크리프 단계입니다.

    오답 노트
    정상크리프: 2단계 크리프의 다른 명칭
    유효단면적 감소 및 가속 크리프: 3단계 크리프의 특징
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74. 어떤 재료의 전단탄성계수(G), 프아송 비(ν), 영률(E)의 관계로 옳은 것은?

  1. G=3E(1-ν)
  2. G=3E(1+ν)
(정답률: 77%)
  • 재료역학에서 전단탄성계수($G$), 영률($E$), 프아송 비($\nu$) 사이의 관계를 정의하는 기본 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G = \frac{E}{2(1 + \nu)}$$
    ② [숫자 대입]
    해당 문제는 변수 간의 관계식을 찾는 이론 문제이므로 대입 과정 생략
    ③ [최종 결과]
    $$G = \frac{E}{2(1 + \nu)}$$
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75. 최대 전단응력 항복조건과 관련이 가장 깊은 것은?

  1. Tresca
  2. Frank
  3. Cottrell
  4. Lattice
(정답률: 78%)
  • Tresca 항복 조건은 재료의 항복이 최대 전단 응력이 임계값에 도달했을 때 발생한다고 보는 이론입니다.
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76. 압연 공정에서의 압하율은? (단, 롤러 통과 전, 후의 두께는 각각 h0, h1이다.)

(정답률: 75%)
  • 압하율은 압연 전 두께에 대해 두께가 얼마나 감소했는지를 백분율로 나타낸 값입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{h_0 - h_1}{h_0} \times 100\%$
    ② [숫자 대입] (공식과 동일)
    ③ [최종 결과] $\frac{h_0 - h_1}{h_0} \times 100\%$
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77. 항복곡면에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응력상태가 항복곡면의 한 점일 때 항복이일어난다.
  2. 평형상태에 있는 어떠한 응력상태도 항복곡면 밖에서는 존재할 수 없다.
  3. 응력상태가 항복곡면으로 둘러싸여 있을 때항복이 일어난다.
  4. Von Mises와 Tresca의 항복조건을 응력공간에 표시하여 만든 하나의 면이다.
(정답률: 61%)
  • 항복곡면 내부의 응력 상태는 탄성 영역에 해당하며, 응력 상태가 항복곡면의 경계(면)에 도달했을 때 비로소 항복이 시작됩니다.

    오답 노트
    응력상태가 항복곡면으로 둘러싸여 있을 때: 항복이 아닌 탄성 변형 상태임
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78. 취성 금속재료의 파괴가 표면 조건에 따라 민감하게 변화하는 현상은?

  1. 조폐(Joffe) 효과
  2. 스즈키(Suzuki) 효과
  3. 변형률 민감도 효과
  4. 텍스쳐(texture) 효과
(정답률: 77%)
  • 조폐(Joffe) 효과는 취성 재료의 파괴 강도가 시편의 표면 상태나 표면 결함 정도에 따라 매우 민감하게 변화하는 현상을 의미합니다.
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79. 주석울음(tin-cry) 현상은 어느 변형에 속하는가?

  1. 슬립변형
  2. 쌍정변형
  3. 탄성변형
  4. 마텐자이트변형
(정답률: 77%)
  • 주석울음 현상은 금속의 결정 구조 내에서 원자층이 거울 대칭으로 재배열되는 쌍정변형이 일어날 때 발생하는 특유의 소리 현상입니다.
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80. 냉간가공 시 재료에 나타나는 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전위밀도가 증가하여 강도가 커지며, FCC는 BCC보다 경화가 크다.
  2. 냉간가공으로 생긴 압축잔류응력은 피로강도의 향상에 효과적이다.
  3. 집합조직이 형성되어 이방성이 나타난다.
  4. 항복점연신을 나타내는 강에 항복점 이상의 냉간가공을 하면 항복점과 항복점연신이 증가한다.
(정답률: 60%)
  • 항복점 연신을 나타내는 강에 항복점 이상의 냉간 가공을 가하면, 내부의 전위가 엉키고 재배열되어 항복점과 항복점 연신 현상이 사라지게 됩니다.
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5과목: 표면공학

81. 건식도금에서 사용하는 증발원에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고체 증발원은 가열에 의해 기화시켜 사용한다.
  2. 액상의 증발원은 물을 많이 이용하며 수증기상태로 만들어 사용한다.
  3. 기체 증발원은 봄베를 통해 직접 연결하여사용하기도 한다.
  4. 증발원 종류는 고상, 액상, 기상으로 3가지가 있다.
(정답률: 71%)
  • 건식 도금의 증발원은 고상, 액상, 기상으로 구분됩니다. 하지만 액상 증발원은 물을 이용하여 수증기 상태로 만드는 것이 아니라, 특정 금속이나 화합물을 액체 상태로 가열하여 기화시켜 사용합니다.
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82. 질화 열처리에 있어서 Fe-Ni계 평형 상태도에 나타나는 Fe-N 화합물 중에서 면심입방정의 결정구조를 가지고 있는 상은?

  1. Fe16N2
  2. Fe4N
  3. Fe3N
  4. Fe2N
(정답률: 56%)
  • 질화 열처리 시 생성되는 Fe-N 화합물 중 $\text{Fe}_4\text{N}$ ($\gamma'$-phase)은 면심입방정(FCC) 구조를 가집니다.
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83. 강재를 산화성 분위기에서 가열할 경우 발생하는 결함이 아닌 것은?

  1. 산화
  2. 탈탄
  3. 질화
  4. 국부적 연소
(정답률: 67%)
  • 산화성 분위기에서 가열하면 산소와 반응하여 산화, 탈탄, 국부적 연소가 발생할 수 있습니다. 반면 질화는 질소 분위기에서 질소를 침투시키는 공정으로, 산화성 분위기에서 발생하는 결함이 아닙니다.
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84. 와트(Watts)의 도금액의 성분이 아닌 것은?

  1. 황산니켈
  2. 붕산
  3. 질산니켈
  4. 염화니켈
(정답률: 45%)
  • 와트(Watts) 도금액은 니켈 도금을 위해 황산니켈, 염화니켈, 붕산의 세 가지 성분으로 구성됩니다. 따라서 질산니켈은 성분이 아닙니다.
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85. 다음 중 진공 열처리 시 증기압 차이에 의해 증발이 가장 잘 되는 금속 원소는?

  1. Mn
  2. Ni
  3. Co
  4. W
(정답률: 51%)
  • 진공 열처리 시 금속 원소의 증발 정도는 증기압에 결정되며, 제시된 원소들 중 Mn(망간)이 증기압이 가장 높아 가장 쉽게 증발합니다.
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86. 다음 중 강의 경화능을 시험하는 방법은?

  1. 염수분무시험에 의한 방법
  2. 조미니 시험에 의한 방법
  3. 캐스 시험에 의한 방법
  4. 샤르피 시험에 의한 방법
(정답률: 73%)
  • 조미니 시험은 표준 시편의 끝단만 급냉시켜 냉각 속도에 따른 경도 변화를 측정함으로써 강의 경화능을 평가하는 대표적인 방법입니다.
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87. 이온플레이팅(ion plating)법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 피막의 밀착성이 좋다.
  2. 기지는 음극으로 대전되어 있다.
  3. 비교적 저온(500~550℃)에서 처리하며 밀착성이 좋은 초경질 피막을 얻을 수 있다.
  4. 폐수가 발생하므로 폐수처리 시설이 필요하다.
(정답률: 73%)
  • 이온플레이팅은 진공 상태에서 이온을 가속시켜 증착시키는 건식 공정이므로, 전해 도금과 달리 폐수가 발생하지 않는 친환경적인 방법입니다.
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88. 다음 중 미세한 아연 분말 속에 강재를 묻고, 300~400℃에서 장시간 처리하여 아연을 침투시켜 내식성을 향상시키는 처리는?

  1. 세라다이징
  2. 칼로라이징
  3. 크로마이징
  4. 보로나이징
(정답률: 71%)
  • 아연(Zn) 분말 속에 강재를 묻고 $300 \sim 400^{\circ}C$에서 가열하여 아연을 침투시키는 확산 침투법을 세라다이징이라고 합니다.

    오답 노트
    칼로라이징: Al 분말 사용
    크로마이징: Cr 침투 및 확산
    보로나이징: B 침투 및 확산
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89. 고탄소강은 표면처리 공정에서 수소취성을 일으킬 수가 있다. 수소취성을 최소화하기 위한 표면처리 공정이 아닌 것은?

  1. 전해탈지는 양극탈지를 사용한다.
  2. 산처리를 할 때 되도록 짧은 시간에 산세하도록 한다.
  3. 침지 탈지 후 전해탈지는 음극탈지를 사용한다.
  4. 산처리 시 부식 억제제를 첨가한다.
(정답률: 64%)
  • 수소취성은 금속 내부로 수소가 침투하여 재료가 취약해지는 현상입니다. 음극탈지 공정에서는 전기분해 과정에서 수소 가스가 발생하여 금속 내부로 침투하기 때문에 수소취성을 유발합니다. 따라서 수소취성을 최소화하려면 음극탈지 대신 양극탈지를 사용해야 합니다.
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90. PVD법에서 저항발열원으로 사용하는 내열성 금속이 아닌 것은?

  1. W
  2. Cu
  3. Mo
  4. Ta
(정답률: 72%)
  • PVD(물리 기상 증착)법의 저항발열원은 고온에서도 녹지 않고 견딜 수 있는 고융점 금속을 사용해야 합니다. 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta)은 대표적인 내열성 금속이지만, 구리(Cu)는 융점이 상대적으로 낮아 저항발열원으로 적합하지 않습니다.
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91. 방식피막을 만들어주는 방법이 아닌 것은?

  1. 유기도장하는 방법
  2. 내식성 금속 피막을 입히는 방법
  3. 화성피막을 금속표면에 만들어 주는 방법
  4. 고온에서 산화시키는 방법
(정답률: 74%)
  • 방식피막은 금속 표면에 부식을 방지하는 보호막을 형성하는 것입니다. 유기도장, 내식성 금속 피막 형성, 화성피막 생성은 모두 표면에 보호층을 만들어 부식을 막는 방법이지만, 고온에서 산화시키는 방법은 일반적으로 금속의 부식을 촉진하거나 제어되지 않은 산화층을 형성하므로 일반적인 방식피막 형성 방법으로 보지 않습니다.
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92. 전자현미경이 광학현미경에 비하여 분해능이 좋은 이유는?

  1. 전자파가 가시광선에 비하여 에너지가 작기때문에
  2. 물질표면으로 전자파의 투과력이 가시광선에 비하여 크기때문에
  3. 전자의 입자크기가 가시광선의 입자크기보다 작기 때문에
  4. 전자파의 파장이 가시광선의 파장보다 짧기 때문에
(정답률: 68%)
  • 현미경의 분해능은 사용하는 파동의 파장이 짧을수록 좋아집니다. 전자현미경에서 사용하는 전자파의 파장은 가시광선의 파장보다 훨씬 짧기 때문에 광학현미경보다 훨씬 높은 분해능을 가집니다.
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93. 양극산화 두께 측정법 중 비파괴식 두께 측정법은?

  1. 와전류에 의한 방법
  2. 산화피막 용해에 의한 방법
  3. 절단 시험편을 통한 현미경 측정법
  4. 충격 시험을 통한 방법
(정답률: 79%)
  • 와전류에 의한 방법은 전자기 유도 현상을 이용하여 시료를 파괴하지 않고 피막 두께를 측정하는 대표적인 비파괴 검사법입니다.

    오답 노트
    산화피막 용해: 피막을 녹여야 하므로 파괴식
    현미경 측정법: 시료를 절단해야 하므로 파괴식
    충격 시험: 시료에 충격을 가하므로 파괴식
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94. 플라즈마 CVD에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 화학적 기상도금보다 코팅 속도가 느리다.
  2. 폴리머와 같이 고온에서 불안정한 기지 위에 금속코팅이 가능하다.
  3. 열에너지가 아닌 천이 된 전자에 의하여 반응 가스가 활성화된다.
  4. 열CVD법에 비하여 기지의 온도가 낮은(300℃이하) 상태에서 밀착성이 우수한 피막을 얻는다.
(정답률: 68%)
  • 플라즈마 CVD는 전자에 의해 반응 가스를 활성화시키므로 열CVD법보다 낮은 온도에서 공정이 가능하며, 일반적으로 화학적 기상도금보다 코팅 속도가 빠릅니다.

    오답 노트
    폴리머 코팅 가능: 저온 공정 덕분에 가능함
    전자 활성화: 열에너지가 아닌 플라즈마 전자를 이용함
    밀착성 우수: 저온에서도 고품질 피막 형성 가능함
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95. PVD의 종류가 아닌 것은?

  1. 진공증착법
  2. 음극스퍼터링
  3. 이온도금
  4. 플라즈마아크
(정답률: 67%)
  • PVD(물리적 기상 증착법)는 진공증착법, 음극스퍼터링, 이온도금 등이 대표적이며, 플라즈마아크는 일반적인 PVD 분류에 해당하지 않습니다.
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96. 주사전자현미경에는 이차전자를 사용하는 이미징 기술 이외에 후방산란전자를 사용하는 이미징 기술이 있다. 이차전자를 사용할 때는 알 수 없지만, 후방산란전자를 사용해야만 알 수 있는 시료의 정보는?

  1. 시료 내의 조성 차이
  2. 시료 내의 결정구조 차이
  3. 시료의 기공도 차이
  4. 시료 표면의 높고 낮음의 차이
(정답률: 56%)
  • 이차전자는 시료 표면의 형상(지형적 정보)을 관찰하는 데 사용되는 반면, 후방산란전자는 원자번호의 차이에 따라 산란 강도가 달라지므로 시료 내의 조성 차이를 분석하는 데 사용됩니다.
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97. 담금질 작업 시 임계 구역과 위험 구역에서의 냉각 방법은?

  1. 임계 구역에서는 천천히 냉각하고, 위험구역에서는 빨리 냉각한다.
  2. 임계 구역에서는 빨리 냉각하고, 위험구역에서는 천천히 냉각한다.
  3. 임계 구역과 위험 구역에서 모두 빨리 냉각한다.
  4. 임계 구역과 위험 구역에서 모두 천천히 냉각한다.
(정답률: 76%)
  • 담금질 시 펄라이트 변태가 일어나는 임계 구역에서는 변태를 억제하여 경도를 높이기 위해 빨리 냉각해야 하며, 마르텐사이트 변태 시 응력으로 인한 균열이 발생하기 쉬운 위험 구역에서는 천천히 냉각하여 변형을 방지해야 합니다.
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98. 금속 위의 착색은 장식, 내식, 광학적 기능을 얻기 위하여 실시하는데, 다음의 착색방법 중에서 철강의 착색 방법이 아닌 것은?

  1. 알칼리 착색법
  2. 인산염 피막법
  3. 알로딘(Alodine)법
  4. 템퍼 칼라(Temper color)
(정답률: 72%)
  • 알로딘(Alodine)법은 알루미늄 소재에 인산이나 중크롬산 등을 사용하여 크로메이트 피막을 형성하는 알루미늄 전용 화성처리법입니다.

    오답 노트
    알칼리 착색법: 철강의 흑색 착색법
    인산염 피막법: 철강 등의 접착력 및 내구성 향상 처리
    템퍼 칼라: 철강 표면의 산화 변색
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99. 양극산화처리법이 아닌 것은?

  1. 황산법
  2. 아연산법
  3. 크롬산법
  4. 옥살산법
(정답률: 51%)
  • 양극산화처리(Anodizing)는 주로 알루미늄 등의 금속을 양극으로 하여 산화 피막을 형성하는 방법으로, 황산법, 크롬산법, 옥살산법 등이 대표적입니다. 아연산법은 일반적인 양극산화처리법에 해당하지 않습니다.
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100. 플라스틱에 금속으로 전기도금하기 위해서는 화학적으로 금속화 처리를 해야 한다. 에칭된 플라스틱 표면에 감수성(Sensitizing)과 촉매를 부여하던 것을 주석과 팔라듐을 혼합하여 분산시켜 사용하는 처리방법은?

  1. 무전해 도금
  2. 에칭
  3. 예비침지
  4. 촉매화처리
(정답률: 61%)
  • 플라스틱과 같은 비전도성 표면에 금속을 도금하기 위해, 주석($Sn$)과 팔라듐($Pd$) 혼합액을 사용하여 표면에 촉매 입자를 부착시키는 공정을 촉매화처리라고 합니다.
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