금속재료기사 필기 기출문제복원 (2022-04-24)

금속재료기사 2022-04-24 필기 기출문제 해설

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금속재료기사
(2022-04-24 기출문제)

목록

1과목: 금속조직학

1. 오스포밍(ausforming)한 금속 조직에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소성가공의 불균일성 때문에 복잡하고 미소한 응력이 발생한다.
  2. 압연할 때는 압연방향으로 오스테나이트가 길게 된다.
  3. 오스테나이트 입계의 면적이 증가한다.
  4. 슬립선이 발생하지 않기 때문에 마텐자이트의 성장이 방해 받지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 오스포밍은 오스테나이트 상태에서 소성가공을 하는 공정입니다. 가공 과정에서 슬립선이 발생하며, 이 슬립선들이 마텐자이트의 성장을 방해하여 조직을 미세화하고 강도를 높이는 원리가 됩니다.
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2. 다음 중 순금속 주괴의 중심부에서 관찰될 수 있는 조직은?

  1. 주형칠
  2. 주상정
  3. 등축정
  4. 칠층
(정답률: 73%)
  • 주괴의 응고 과정에서 표면은 칠층과 주상정이 형성되지만, 냉각 속도가 느려지는 중심부에서는 여러 방향으로 동시에 성장하는 등축정이 형성됩니다.
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3. 알루미늄 금속이 응고할 때 결정이 우선 성장하는 방향은?

  1. [100]
  2. [101]
  3. [011]
  4. [111]
(정답률: 73%)
  • 알루미늄과 같은 FCC 구조의 금속이 응고할 때, 일반적으로 표면 에너지가 가장 낮고 원자 배열 밀도가 유리한 [100] 방향으로 결정이 우선 성장하는 경향이 있습니다.
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4. 다음 중 규칙격자가 불규칙격자와 비교하여 전기전도도가 큰 이유는?

  1. 풀림을 단시간에 처리하므로
  2. 고온에서 핵생성이 촉진되므로
  3. 전도전자의 산란이 적어지므로
  4. 불규칙격자의 상호치환이 활발하므로
(정답률: 81%)
  • 규칙격자는 원자 배열이 규칙적이어서 불규칙격자에 비해 전도전자의 산란이 적게 일어나므로 전기전도도가 더 큽니다.
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5. 재결정 현상에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉간가공의 변형량이 클수록 재결정 온도는 낮아진다.
  2. 일반적으로 순수한 금속에 가까울수록 재결정 온도는 높아진다.
  3. 냉간가공도가 커짐에 따라 핵발생속도의 증가량이 핵성장속도의 증가량보다 크다.
  4. 금속의 용융점이 높을수록 재결정 온도가 일반적으로 높다.
(정답률: 73%)
  • 재결정 온도는 금속의 순도가 높을수록(불순물이 적을수록) 원자의 이동이 쉬워져 일반적으로 낮아집니다.

    오답 노트
    냉간가공 변형량 증가: 변형 에너지가 증가하여 재결정 온도 감소
    핵발생속도 증가: 가공도가 커지면 핵 생성 사이트가 많아져 성장보다 발생 속도가 더 크게 증가
    용융점: 결합 에너지가 클수록 재결정 온도도 일반적으로 높음
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6. 다음 금속 결정구조 중 전연성이 가장 우수하고, 가공성이 뛰어난 것은?

  1. 면심입방구조
  2. 조밀육방구조
  3. 체심입방구조
  4. 단사입방구조
(정답률: 77%)
  • 면심입방구조(FCC)는 슬립 시스템의 수가 많고 원자 충진율이 높아, 다른 구조에 비해 전연성과 가공성이 매우 우수합니다.
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7. 다음 그림에서 빗금친 면의 Miller 지수는?

  1. (100)
  2. (112)
  3. (111)
  4. (110)
(정답률: 83%)

  • Miller 지수 중 면의 경우 해당면이 지나는 절편을 역수로 취한다음 정수화를 시킨다.

    절편 : 1 1 1/2

    역수 : 1 1 2

    정수화 : (112)

  • Miller 지수는 결정면이 각 축과 만나는 절편의 역수를 취해 가장 작은 정수비로 나타낸 것입니다.
    그림 에서 빗금친 면의 각 축 절편은 $a=1, b=1, c=1/2$ 입니다.
    ① [절편] $1, 1, 1/2$
    ② [역수 취하기] $1/1, 1/1, 1/(1/2)$
    ③ [최종 결과] $(112)$
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8. 다음 중 재결정이 일어난 금속에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 재결정이 일어나면 인장강도가 감소한다.
  2. 재결정이 일어나면 탄성한도가 감소한다.
  3. 재결정이 일어나면 전기저항이 감소한다.
  4. 재결정이 일어나면 연신율이 감소한다.
(정답률: 65%)
  • 재결정이 일어나면 가공경화로 인해 증가했던 강도와 경도는 감소하고, 연성과 연신율은 다시 증가하여 금속이 부드러워집니다. 따라서 재결정이 일어나면 연신율이 감소한다는 설명은 틀린 것입니다.
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9. Fe-Fe3C 상태도에서 0.2%C인 탄소강이 723℃ 선상에서의 초석 α와 austenite는 약 몇 % 인가? (단, 723℃에서의 탄소 고용한도는 0.8% 이며, α의 고용한도는 0.025% 이다.)

  1. α = 77.42%, austenite : 22.58%
  2. α = 22.58%, austenite : 77.42%
  3. α = 61.50%, austenite : 38.50%
  4. α = 38.50%, austenite : 61.50%
(정답률: 68%)
  • 레버 룰(Lever Rule)을 이용하여 $723^{\circ}C$에서의 각 상의 분율을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\alpha = \frac{C_{\gamma} - C_0}{C_{\gamma} - C_{\alpha}}, \quad \text{austenite} = \frac{C_0 - C_{\alpha}}{C_{\gamma} - C_{\alpha}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\alpha = \frac{0.8 - 0.2}{0.8 - 0.025}, \quad \text{austenite} = \frac{0.2 - 0.025}{0.8 - 0.025}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\alpha = 77.42\%, \quad \text{austenite} = 22.58\%$$
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10. 다음은 순금속의 냉각 곡선이다. 융점에서 Gibbs의 상률을 적용한 자유도는? (단, 압력이 일정하다.)

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 74%)
  • 압력이 일정할 때 Gibbs의 상률을 이용하여 자유도를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = C - P + 1$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = 1 - 2 + 1$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = 0$$
    순금속이므로 성분 수 $C=1$이고, 융점에서 액상과 고상이 공존하므로 상의 수 $P=2$ 입니다.
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11. 다음 구조의 화학식은? (단, A원자는 각 면의 중심에 존재한다.)

  1. A3B4
  2. A3B
  3. AB
  4. A2B
(정답률: 77%)
  • 단위 격자 내에 포함된 각 원자의 수를 계산하여 화학식을 결정합니다.
    B 원자(꼭짓점): $8 \times \frac{1}{8} = 1$
    A 원자(면 중심): $6 \times \frac{1}{2} = 3$
    따라서 A와 B의 원자 수 비는 $3:1$이 되어 화학식은 $A_{3}B$가 됩니다.
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12. 단순입방격자에서 (110)면과 수직을 이루는 면은?

  3. (111)
  4. (100)
(정답률: 72%)
  • 단순입방격자(Cubic system)에서 면의 지수 $(hkl)$와 그 면에 수직인 방향의 지수 $[hkl]$은 동일합니다. 따라서 $(110)$면과 수직인 면은 동일한 지수 체계를 가진 $(\bar{1}10)$ 또는 $(1\bar{1}0)$ 계열의 면이 됩니다.
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13. 다음 중 강자성 재료인 것은?

  1. 500℃의 순철
  2. 1000℃의 순철
  3. 1500℃의 순철
  4. 2000℃의 순철
(정답률: 73%)
  • 순철의 자성은 온도에 따라 변하며, 큐리 온도인 $768^{\circ}C$이하의 $\alpha\text{-Fe}$ (BCC 구조) 상태에서만 강자성을 나타냅니다. 따라서 보기 중 $768^{\circ}C$보다 낮은 $500^{\circ}C$의 순철이 강자성 재료입니다.

    오답 노트
    $1000^{\circ}C, 1500^{\circ}C, 2000^{\circ}C$ 순철: 큐리 온도($768^{\circ}C$)를 초과하여 상자성 상태가 됩니다.
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14. BCC 결정구조의 버거스 벡터를 바르게 표시한 것은? (단, a는 격자 상수이다.)

(정답률: 61%)
  • BCC(체심 입방 구조) 결정구조에서 가장 조밀한 방향은 입방체의 대각선 방향이며, 이때의 버거스 벡터는 $\frac{a}{2} [111]$로 표시합니다.
    정답: $\frac{a}{2} [111]$
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15. 그림과 같은 2성분계 상태도의 m점에서 일어나는 평형 반응은? (단, L1은 융액 Ⅰ , L2는 융액 Ⅱ 및 α는 고용체이다.)

  1. 공정반응
  2. 편정반응
  3. 공석반응
  4. 편석반응
(정답률: 63%)
  • 제시된 상태도 의 m점은 액상 $L_{1}$이 냉각되면서 고상 $\alpha$와 다른 액상 $L_{2}$로 분리되는 반응이 일어나는 지점입니다. 하나의 액상이 하나의 고상과 다른 액상으로 변하는 이 반응을 편정반응이라고 합니다.
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16. 금속간 화합물에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 금속과 비금속이 결합한 화합물이다.
  2. 일반적으로 연하며 간단한 결정구조를 갖는다.
  3. 일반적으로 융점이 낮아 고온에서 분해되지 않는다.
  4. CuAl2 합금은 금속간화합물이다.
(정답률: 78%)
  • 금속간 화합물은 두 종류 이상의 금속 원소가 결합하여 형성된 화합물로, 세라믹과 유사하게 단단하고 취성이 강한 성질을 가집니다. 따라서 $CuAl_{2}$ 합금은 대표적인 금속간 화합물에 해당합니다.

    오답 노트
    금속과 비금속이 결합한 화합물: 금속간 화합물은 금속과 금속의 결합입니다.
    연하며 간단한 결정구조: 일반적으로 경도가 높고 취성이 있으며 결정구조가 복잡합니다.
    융점이 낮아 고온에서 분해: 일반적으로 융점이 높고 화학적으로 안정합니다.
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17. 냉간가공에 의해 일어나는 현상은?

  1. 결정의 이방성 발생
  2. 잔류응력의 감소
  3. 전위의 증가
  4. 인장강도의 감소
(정답률: 69%)
  • 냉간가공을 하면 금속 내부의 전위 밀도가 급격히 증가하여 가공경화 현상이 일어납니다.

    오답 노트
    잔류응력의 감소, 인장강도의 감소: 냉간가공 시 오히려 잔류응력이 증가하고 강도가 높아집니다.
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18. 다음 중 강의 TTT곡선에서 나타나는 상변태에 영향을 주는 인자와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 탄소함량
  2. 결정구조
  3. 결정립도
  4. 합금원소
(정답률: 55%)
  • 강의 TTT곡선(등온변태곡선)은 탄소함량, 합금원소의 첨가, 결정립의 크기 등에 따라 변태 시작 시간과 온도가 달라지지만, 결정구조 자체는 변태의 결과물이지 변태 속도에 영향을 주는 외부 인자로 보지 않습니다.
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19. 고용체에서 규칙도(Degree of order)가 1인 것을 무엇이라 하는가?

  1. 반규칙 고용체
  2. 반불규칙 고용체
  3. 완전규칙 고용체
  4. 완전불규칙 고용체
(정답률: 83%)
  • 고용체의 규칙도는 $0$에서 $1$ 사이의 값을 가지며, 규칙도가 $1$인 상태는 원자들이 정해진 위치에 완벽하게 배열된 완전규칙 고용체를 의미합니다.

    오답 노트
    완전불규칙 고용체: 규칙도가 $0$인 상태
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20. 순철이 체심입방격자에서 면심입방격자로 변태하는 것은?

  1. 자기변태
  2. 상온변태
  3. 고온변태
  4. 동소변태
(정답률: 82%)
  • 순철과 같이 고체 상태에서 온도나 압력의 변화에 따라 원자의 배열(결정 구조)이 변하는 현상을 동소변태라고 합니다.
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2과목: 금속재료학

21. 강의 담금질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 위험구역은 빨리 냉각하여 크랙 생성을 방지한다.
  2. 아공석강의 가열 온도는 약 A3 + 50℃ 이다.
  3. 임계구역을 빠르게 통과한 강의 조직은 마텐자이트이다.
  4. 탄소의 함량이 높을수록 Ms 온도는 낮아진다.
(정답률: 69%)
  • 담금질 시 위험구역은 냉각 속도가 너무 빠르면 응력 집중으로 인해 크랙이 발생할 수 있으므로, 서냉하여 천천히 통과시켜야 합니다.

    오답 노트
    위험구역은 빨리 냉각하여 크랙 생성을 방지한다: 빨리 냉각하는 것이 아니라 서냉해야 크랙을 방지할 수 있습니다.
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22. 베이나이트 변태에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 약 550℃ 이하의 온도에서 항온변태시키면 베이나이트가 형성되기 시작한다.
  2. 상부 베이나이트는 하부 베이나이트보다 낮은 온도에서 생성된다.
  3. 베이나이트 형성은 페라이트 결정입계에서 핵의 형성이 시작된다.
  4. 베이나이트의 생성은 결정입 내부에서만 일어난다.
(정답률: 65%)
  • 베이나이트는 약 $550^{\circ}C$이하의 온도에서 항온변태를 통해 형성되기 시작하는 조직입니다.

    오답 노트
    상부 베이나이트는 하부 베이나이트보다 낮은 온도에서 생성된다: 상부 베이나이트가 더 높은 온도에서 생성됩니다.
    베이나이트 형성은 페라이트 결정입계에서 핵의 형성이 시작된다: 페라이트가 아닌 오스테나이트 결정립에서 시작됩니다.
    베이나이트의 생성은 결정입 내부에서만 일어난다: 결정립계에서 핵 형성이 시작됩니다.
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23. 다음 중 실용적 수소저장합금이 가져야할 성질이 아닌 것은?

  1. 수소의 흡수와 방출속도가 빠를 것
  2. 수소의 흡수와 방출 시 평형압력의 차가 클 것
  3. 상온근방에서 수 기압의 수소해리 평형압력을 가질 것
  4. 단위중량 및 단위체적당 수소 흡수와 방출량이 많을 것
(정답률: 73%)
  • 실용적인 수소저장합금은 수소의 흡수와 방출이 원활해야 하므로, 흡수 시의 평형압력과 방출 시의 평형압력 차이가 작아야 효율적인 저장과 방출이 가능합니다.
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24. 아연(Zn)의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 융점은 약 420℃ 이다.
  2. 고온의 증기압이 높다.
  3. 상온에서 면심입방격자이다.
  4. 일반적으로 25℃에서 밀도는 약 7.13 g/cm3 이다.
(정답률: 70%)
  • 아연(Zn)은 상온에서 조밀육방격자(HCP) 구조를 가집니다.

    오답 노트
    상온에서 면심입방격자이다: 면심입방격자(FCC)가 아닌 조밀육방격자(HCP)입니다.
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25. 다음 중 티타늄 및 티타늄 합금에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 일반적으로 α상, δ상 조직이 존재한다.
  2. 합금 성분 중 Al은 α상을 안정화하는 성분이다.
  3. 화학공업의 밸브나 펌프 부품, 항공기의 부품으로 사용된다.
  4. 순수한 티타늄의 용융점은 약 1940K 이다.
(정답률: 66%)
  • 티타늄 합금은 일반적으로 $\alpha$상(HCP 구조)과 $\beta$상(BCC 구조) 조직으로 존재합니다.

    오답 노트
    일반적으로 $\alpha$상, $\delta$상 조직이 존재한다: $\delta$상이 아니라 $\beta$상이 존재해야 합니다.
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26. Lo-Ex 합금의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 내마모성이 좋다.
  2. 열팽창 계수가 크다.
  3. 고온 강도가 낮다.
  4. 합금조성은 Al-12%Cu-1%Si-15%Mg-1.8%Ni 이다.
(정답률: 62%)
  • Lo-Ex 합금은 고온 강도가 높고 열팽창 계수가 작으며, 특히 내마모성이 우수한 특성을 가진 합금입니다.
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27. 분말야금법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 절삭공정을 생략할 수 있다.
  2. 다공질의 금속재료를 만들 수 있다.
  3. 용해법으로 만들 수 없는 합금을 만들 수 있다.
  4. 제조과정에서 융점 이상까지 온도를 올려야 한다.
(정답률: 69%)
  • 분말야금법은 금속 분말을 압축하고 융점 이하의 온도에서 가열(소결)하여 성형하는 공법이므로, 제조 과정에서 융점 이상까지 온도를 올릴 필요가 없습니다.
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28. Cu의 수소 취성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 생성되는 수증기가 원인이 되어 발생하는 취성이다.
  2. 정련동 중의 Cu2O를 제거하는 과정에서 생길 수 있다.
  3. 동을 전해액 중에서 정련할 때 수소 침입으로 생기는 취성이다.
  4. 동 중의 산소를 제거할 때 사용하는 환원성 수소 가스로 인해 발생하는 취성이다.
(정답률: 49%)
  • 구리의 수소 취성은 환원성 수소 분위기에서 $Cu_{2}O + H_{2} \rightarrow 2Cu + H_{2}O$ 반응이 일어날 때, 생성된 수증기가 팽창하며 금속이 갈라지는 현상입니다. 전해정련한 구리는 산소가 거의 없는 무산소동이므로 수소와 반응할 산화물이 없어 수소 취성이 발생하지 않습니다.
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29. 오스테나이트계 스테인리스강의 품질을 감소시키는 현상은?

  1. 뜨임취화
  2. 입계부식
  3. 고온취화
  4. σ상 취화
(정답률: 72%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬($Cr$) 함량에 의해 내부식성을 갖는데, 입계에서 크롬 탄화물이 석출되면 주변의 $Cr$ 함량이 감소하여 내부식성이 약해지는 입계부식이 발생합니다.

    오답 노트
    뜨임취화: 마르텐사이트 강에서 발생
    고온취화: 황($S$)에 의해 발생하는 적열취성 관련 현상
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30. 오스테나이트계 스테인리스강의 표면 미세 갈라짐을 검사하려고 할 때, 다음 중 가장 적합한 비파괴검사 방법은?

  1. 침투탐상검사
  2. 음향방출검사
  3. 자분탐상검사
  4. 초음파탐상검사
(정답률: 67%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강은 비자성체이므로 자석에 붙지 않아 자분탐상검사를 사용할 수 없습니다. 따라서 표면의 미세 갈라짐을 검사하기 위해서는 액체 침투 원리를 이용한 침투탐상검사가 가장 적합합니다.
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31. 40~50%Ni과 Fe의 합금으로 열팽창계수와 내식성이 우수하여 전구에 사용하는 것은?

  1. ESD
  2. Hiduminium
  3. Raffina
  4. Platinite
(정답률: 74%)
  • Platinite는 $40 \sim 50\%$의 Ni과 Fe의 합금으로, 열팽창계수가 낮고 내식성이 매우 우수하여 전구의 필라멘트 지지대 등에 사용되는 합금입니다.
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32. 금속의 강화기구 중 강도와 인성을 동시에 증가시키는데 효과적인 방법은?

  1. 고용강화
  2. 가공경화
  3. 분산강화
  4. 결정립 미세화강화
(정답률: 60%)
  • 결정립 미세화강화는 결정립 크기를 줄임으로써 항복 강도를 높이는 동시에 충격 인성까지 함께 향상시킬 수 있는 유일한 강화 기구입니다.
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33. 다음 강재에 존재하는 비금속개재물 중에서 열간가공에 의해 가장 잘 연신되는 것은?

  1. 산화물
  2. 규화물
  3. 황화물
  4. 안정한 대형 탄질화물
(정답률: 55%)
  • 비금속개재물 중 황화물(MnS 등)은 융점이 낮고 열간가공 시 변형이 쉬워 가공 방향으로 길게 연신되는 특성이 가장 강합니다.
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34. 스프링강에서 담금질성을 높이고 탄성한도를 향상시키는 반면, 열처리 중에 탈탄을 촉진시켜서 표면경도의 저하를 유발하는 원소는?

  1. S
  2. W
  3. Mo
  4. Si
(정답률: 56%)
  • Si(규소)는 스프링강에서 담금질성을 높이고 탄성한도를 향상시키는 효과가 있지만, 열처리 과정에서 탈탄을 촉진시켜 표면 경도를 저하시키는 특성이 있습니다.

    오답 노트
    S: 제거해야 할 불순물입니다.
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35. 레데뷰라이트 조직에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주철의 응고 시 생기는 공정조직이다.
  2. α와 Fe3C의 혼합물이다.
  3. 액상 철로부터 생성되는 조직이다.
  4. 생성온도는 약 1130℃ 이다.
(정답률: 64%)
  • 레데뷰라이트 조직은 액상 철이 응고될 때 생성되는 공정조직으로, $\gamma$(오스테나이트)와 $Fe_3C$(시멘타이트)의 혼합물입니다.

    오답 노트
    $\alpha$와 $Fe_3C$의 혼합물: 이는 펄라이트 조직에 대한 설명입니다.
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36. 재료시험법 중 동적시험에 해당되는 것은?

  1. 인장시험
  2. 충격시험
  3. 전단시험
  4. 압축시험
(정답률: 74%)
  • 동적시험은 하중과 변형량이 시간에 따라 변화하는 시험을 의미하며, 충격시험, 피로시험, 크리프시험이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    인장시험, 전단시험, 압축시험: 하중을 서서히 가하는 정적시험입니다.
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37. 다음 조직 중 경도가 가장 높은 것에서 낮은 순으로 옳은 것은?

  1. 펄라이트＞마텐자이트＞베이나이트＞페라이트
  2. 마텐자이트＞펄라이트＞베이나이트＞페라이트
  3. 마텐자이트＞베이나이트＞펄라이트＞페라이트
  4. 마텐자이트＞펄라이트＞페라이트＞베이나이트
(정답률: 73%)
  • 강의 조직은 냉각 속도가 빠를수록 경도가 높아집니다. 가장 빠르게 냉각된 마텐자이트가 가장 경도가 높고, 베이나이트, 펄라이트, 페라이트 순으로 경도가 낮아집니다.
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38. 다음 중 순철의 변태가 아닌 것은?

  1. A0
  2. A2
  3. A3
  4. A4
(정답률: 61%)
  • 순철의 변태는 온도에 따라 $A_2$, $A_3$, $A_4$ 변태가 존재하며, $A_0$는 순철의 변태에 해당하지 않습니다.
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39. 납을 제조할 때 사용되는 습식 전해법은?

  1. Sinter법
  2. Betts법
  3. Rotary법
  4. Linz법
(정답률: 65%)
  • 납의 제련 방법 중 Betts법은 불용성 전해질을 사용하여 납을 전해 채취하는 대표적인 습식 전해법입니다.
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40. 절삭공구를 만들기에 가장 적합한 소재는?

  1. 내열합금
  2. 베어링강
  3. 초경합금
  4. 기계구조용강
(정답률: 74%)
  • 초경합금은 경도가 매우 높고 내마모성과 내열성이 뛰어나 고속 절삭 공구 소재로 가장 적합합니다.
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3과목: 야금공학

41. 다음과 관련 있는 내용은?

  1. Henry의 법칙
  2. Avogadro의 법칙
  3. Bragg의 법칙
  4. Hess의 법칙
(정답률: 65%)
  • 의 내용은 화학 반응의 총 열량이 경로와 상관없이 처음과 끝 상태에 의해서만 결정된다는 Hess의 법칙에 대한 설명입니다.

    오답 노트
    Henry의 법칙: 용질의 증기압과 양의 비례 관계
    Avogadro의 법칙: 동일 온도/압력에서 부피와 입자 수의 비례 관계
    Bragg의 법칙: 결정 격자의 회절 조건 $$2d \sin \theta = n\lambda$$
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42. 25g의 Cd와 75g의 Zn이 2원계 합금을 형성할 때, Cd의 몰분율은? (단, Cd의 원자량 : 112.41, Zn의 원자량 : 65.38)

  1. 0.828
  2. 0.222
  3. 0.162
  4. 1.147
(정답률: 54%)
  • 각 성분의 질량을 원자량으로 나누어 몰수를 구한 뒤, 전체 몰수 대비 해당 성분의 몰수 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $X_{Cd} = \frac{\frac{m_{Cd}}{M_{Cd}}}{\frac{m_{Cd}}{M_{Cd}} + \frac{m_{Zn}}{M_{Zn}}}$
    ② [숫자 대입] $X_{Cd} = \frac{\frac{25}{112.41}}{\frac{25}{112.41} + \frac{75}{65.38}}$
    ③ [최종 결과] $X_{Cd} = 0.162$
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43. 200K에서 ZnO2 = Zn + O2의 반응에 대한 평형 상수는 얼마인가? (단, 200K에서 △G° = 17330cal 이다.)

  1. 1.151×10-19
  2. -1.151×10-19
  3. 9.817×10-9
  4. -9.817×10-9
(정답률: 40%)
  • 표준 자유 에너지 변화와 평형 상수 사이의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G^\circ = -RT \ln K$
    ② [숫자 대입] $17330 \times 4.184 = -8.314 \times 200 \times \ln K$
    ③ [최종 결과] $K = 1.151 \times 10^{-19}$
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44. 노외 제련법 중 진공장치 또는 진공설비를 이용하는 제련법이 아닌 것은?

  1. LF법
  2. VOD법
  3. VAD법
  4. RH법
(정답률: 67%)
  • VOD(Vacuum Oxygen Decarburization), VAD(Vacuum Arc Degassing), RH(Ruhrstahl Heraeus)법은 모두 진공 설비를 이용하여 용강 내의 불순물을 제거하는 정련법입니다. 반면 LF(Ladle Furnace)법은 아크 가열을 이용한 정련법으로 진공 장치를 이용하지 않습니다.
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45. 25℃에서 10L의 이상기체를 1.5L까지 등온 가역적으로 압축하였을 때 주위로부터 2500cal의 일을 받았다. 이 기체는 약 몇 mole 인가?

  1. 1.1
  2. 2.2
  3. 3.5
  4. 4.8
(정답률: 56%)
  • 이상기체의 등온 가역 압축 과정에서 주위로부터 받은 일의 양을 이용하여 몰수를 계산합니다. 이때 에너지는 Joule 단위로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $W = nRT \ln \frac{V_{i}}{V_{f}}$
    ② [숫자 대입] $2500 \times 4.184 = n \times 8.314 \times 298 \times \ln \frac{10}{1.5}$
    ③ [최종 결과] $n = 2.2 \text{ mole}$
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46. 황 32kg을 완전 연소시키기 위하여 필요한 산소 가스의 양은 몇 kg 인가?

  1. 32
  2. 16
  3. 12
  4. 2
(정답률: 72%)
  • 황의 완전 연소 반응식 $S + O_{2} \rightarrow SO_{2}$에 따라 황과 산소는 $1:1$의 몰비로 반응하며, 두 원소의 원자량(분자량)이 모두 $32$로 동일하므로 질량비 또한 $1:1$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{산소 질량} = \text{황 질량} \times \frac{O_{2} \text{ 분자량}}{S \text{ 원자량}}$
    ② [숫자 대입] $\text{산소 질량} = 32 \times \frac{32}{32}$
    ③ [최종 결과] $\text{산소 질량} = 32 \text{ kg}$
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47. 온도와 압력이 일정한 닫힌 계에서 A에서 B로의 상태변화가 일어난다. 평형상태는 어느 에너지가 최소값을 가질 때 도달하는가?

  1. 엔탈피
  2. 내부에너지
  3. 깁스 자유에너지
  4. 헬름홀즈 자유에너지
(정답률: 74%)
  • 온도($T$)와 압력($P$)이 일정한 조건에서 계의 자발적인 변화 방향과 평형 상태를 결정하는 척도는 깁스 자유에너지($G$)입니다. 계가 평형 상태에 도달하면 깁스 자유에너지는 최소값이 됩니다.

    오답 노트
    헬름홀즈 자유에너지: 온도와 부피가 일정할 때 최소가 됨
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48. 고로 가스의 성분이 다음과 같을 때, ㉠~㉢에 해당하는 가스의 명칭으로 옳은 것은?

  1. ㉠ : CO2, ㉡ : N2, ㉢ : H2
  2. ㉠ : N2, ㉡ : CO2, ㉢ : H2
  3. ㉠ : N2, ㉡ : H2, ㉢ : CO2
  4. ㉠ : CO2, ㉡ : H2, ㉢ : N2
(정답률: 63%)
  • 고로 가스의 일반적인 성분 함량 비율을 분석하면, 가장 많은 비중을 차지하는 것은 질소($N_{2}$), 그다음으로 일산화탄소($CO$)와 이산화탄소($CO_{2}$), 그리고 소량의 수소($H_{2}$) 순입니다.
    함량 수치에 따라 ㉠은 $18 \sim 23\%$인 $CO_{2}$, ㉡은 $1.6 \sim 6\%$인 $H_{2}$, ㉢은 $48 \sim 57\%$인 $N_{2}$임을 알 수 있습니다.
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49. 1몰의 이상기체가 27℃에서 1기압으로부터 압축되어 10기압이 되었다. 이 과정이 비가역 등온 과정이면 일(w), 열(q), 내부에너지 변화(△U) 중 값이 항상 0 인 함수는?

  1. w
  2. q
  3. △U
  4. 모두 0이 아니다.
(정답률: 64%)
  • 이상기체의 내부에너지 $U$는 오직 온도 $T$만의 함수입니다. 문제에서 제시한 과정이 등온 과정(온도 변화 없음)이므로, 내부에너지 변화 $\Delta U$는 항상 $0$이 됩니다.
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50. 다음에서 설명하는 법칙은?

  1. 달톤의 분압법칙
  2. 반데르발스의 분압법칙
  3. 보일의 분압법칙
  4. 게이-루삭의 분압법칙
(정답률: 69%)
  • 의 설명처럼 혼합 기체의 전체 압력이 각 성분 기체의 분압의 합과 같다는 원리는 달톤의 분압법칙에 해당합니다.
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51. 엔드로피의 절대치를 구할 수 있는 근거를 제공하는 법칙은?

  1. 열역학 제0법칙
  2. 열역학 제1법칙
  3. 열역학 제2법칙
  4. 열역학 제3법칙
(정답률: 67%)
  • 열역학 제3법칙에 따르면 절대온도 $0\text{ K}$에서 완전 결정 상태인 물질의 엔트로피 $S$는 $0$으로 정의됩니다. 이를 통해 엔트로피의 절대값을 결정할 수 있는 기준점이 제공됩니다.
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52. 보기와 같은 조건에서 금속 A의 융점은 약 몇 K 인가?

  1. 1211
  2. 885
  3. 796
  4. 1024
(정답률: 68%)
  • 금속의 융점에서는 고체와 액체가 평형을 이루므로 표준 깁스 자유 에너지 변화량 $\Delta G^\circ$가 $0$이 됩니다. 주어진 식을 $T$에 대해 정리하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G^\circ = 0$
    ② [숫자 대입] $0 = 3600 - 4.521T$
    ③ [최종 결과] $T = 796$
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53. 맥스웰(Maxwell) 관계식 중 틀린 것은?

(정답률: 54%)
  • 맥스웰 관계식은 열역학적 상태 함수들의 편미분 관계를 나타냅니다. 정답인 $(\frac{\partial S}{\partial P})_T = (\frac{\partial V}{\partial T})_P$ 식은 부호가 잘못되었습니다. 올바른 관계식은 다음과 같습니다.
    $$(\frac{\partial S}{\partial P})_T = -(\frac{\partial V}{\partial T})_P$$
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54. 금의 시안화침출 반응식으로 옳은 것은?

  1. 4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4[NaAu(CN)2] + 4NaOH
  2. 4Au + 8NaCN + 2H2O = 4[NaAu(CN)2] + 2NaOH + H2 + 2Na
  3. 2Au + 4NaCN + 2H2O + O2 = 2[NaAu(CN)2] + 2NaOH + H2O2
  4. 2Au + 4NaCN + 2H2O = 2[NaAu(CN)2] + 2NaOH + H2
(정답률: 58%)
  • 금의 시안화침출은 산소와 시안화나트륨이 존재할 때 금이 착이온 형태로 용해되는 반응입니다. 올바른 화학 반응식은 다음과 같습니다.
    $$4\text{Au} + 8\text{NaCN} + 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 = 4[\text{NaAu}(\text{CN})_2] + 4\text{NaOH}$$
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55. 다음 중 내화도가 가장 높은 내화물은?

  1. 마그네시아
  2. 알루미나
  3. 실리카
  4. 포스테라이트
(정답률: 62%)
  • 내화도는 일반적으로 융점과 열 안정성을 기준으로 판단합니다. 마그네시아(MgO)의 융점은 약 $2800^{\circ}C$로 가장 높으며, 알루미나($\text{Al}_2\text{O}_3$)는 약 $2050^{\circ}C$입니다. 내화도는 마그네시아 > 알루미나 > 포스테라이트 > 실리카 순으로 높습니다.

    오답 노트
    알루미나: 마그네시아보다 융점이 낮아 내화도가 더 낮습니다.
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56. 125℃, 1몰의 수증기가 압력 20mmHg에서 0.50mmHg까지 등온 팽창할 때 깁스 자유에너지 변화 값(△G)은? (단, 수증기는 이상기체로 가정한다.)

  1. 0 J/mol
  2. -12206 J/mol
  3. 827.6 J/mol
  4. 12206 J/mol
(정답률: 53%)
  • 이상기체의 등온 팽창 과정에서 깁스 자유에너지 변화량은 압력 변화에 따른 식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta G = nRT \ln \frac{P_f}{P_i}$
    ② [숫자 대입] $\Delta G = 1 \times 8.314 \times 398 \times \ln \frac{0.50}{20}$
    ③ [최종 결과] $\Delta G = -12206$ J/mol
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57. 철강에 사용되는 탈산제 중 탈산력의 세기가 큰 것부터 순서대로 나열한 것은?

  1. Al＞Ca＞Mn＞Si
  2. Si＞Al＞Ca＞Mn
  3. Ca＞Al＞Si＞Mn
  4. Ca＞Si＞Al＞Mn
(정답률: 64%)
  • 탈산제는 산소와의 친화력에 따라 강탈산제와 약탈산제로 나뉩니다. Ca, Al은 강탈산제이며, Si, Mn은 약탈산제입니다. 따라서 탈산력이 큰 순서는 Ca > Al > Si > Mn 순입니다.
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58. 내화물에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. SiO2는 산성 성분이다.
  2. 마그네시아는 염기성 내화물이다.
  3. 내화물은 열전도도가 커야 한다.
  4. 내화물은 SK 26 이상의 내화도를 가진 비금속 물질 또는 그 제품을 말한다.
(정답률: 70%)
  • 내화물은 고온에서도 견뎌야 하며, 열 손실을 방지하고 내부 열을 유지하기 위해 열전도도가 낮아야 합니다.

    오답 노트
    SiO$_2$: 산성 내화물이 맞음
    마그네시아: 염기성 내화물이 맞음
    SK 26 이상: 내화물의 일반적인 정의가 맞음
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59. 온도 1000K에서 A, B로 구성된 2성분계 규칙용액 중의 A의 활동도 계수가 0.12 일 때, 1200K에서 A의 활동도 계수는? (단, 1000K, 1200K에서의 A, B의 조성은 동일하다.)

  1. 0.14
  2. 0.17
  3. 0.21
  4. 0.23
(정답률: 40%)
  • 규칙용액의 활동도 계수는 단순 온도 비례가 아니라 상호작용 에너지를 고려한 관계식을 따릅니다. 주어진 조건에서 온도 변화에 따른 활동도 계수의 변화를 계산하면 $0.17$이 도출됩니다.
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60. 387.5℃에서 칼륨의 증기압은 3.25mmHg 이다. 같은 온도에서 칼륨의 몰분율이 0.5인 칼륨-수은 합금에서 칼륨의 증기압이 1.07mmHg 이었다면, 합금 내의 칼륨의 활동도 계수는? (단, 칼륨의 증기는 이상기체로 가정한다.)

  1. 0.6584
  2. 0.3292
  3. 0.2276
  4. 0.1125
(정답률: 41%)
  • 라울의 법칙을 기반으로, 실제 용액의 증기압과 이상 용액의 증기압 비율을 통해 활동도를 구하고, 이를 몰분율로 나누어 활동도 계수를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\gamma = \frac{P / P^0}{X}$
    ② [숫자 대입] $\gamma = \frac{1.07 / 3.25}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = 0.6584$
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4과목: 금속가공학

61. 취성파괴의 파괴양식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 컵앤콘 형상의 파단이 일어난다.
  2. 소성변형을 크게 하면서 균열의 속도가 매우 느리다.
  3. 유리와는 달리 금속의 경우는 전단면에서 파괴가 매우 빠르게 진행된다.
  4. BCC 구조를 갖는 금속이 큰 소성변형을 수반하지 않고 결정의 벽개면에서 파괴가 빠르게 발생한다.
(정답률: 59%)
  • 취성파괴는 소성변형이 거의 없이 결정의 벽개면을 따라 균열이 매우 빠르게 전파되는 파괴 양식입니다. 특히 BCC 구조를 갖는 금속에서 이러한 특성이 두드러지게 나타납니다.

    오답 노트
    컵앤콘 형상: 연성파괴의 특징
    소성변형을 크게 하며 느린 속도: 연성파괴의 특징
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62. 분산강화 및 석출강화에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 금속기지 속에 미세하게 분산된 불용성 제2상으로 인하여 생기는 강화를 분산강화라 한다.
  2. 석출강화에서는 석출물이 모상과 비정합 계면을 만들 때 가장 효과가 크다.
  3. 석출입자에 의한 강화에서 석출물의 강도와 그 분포가 강도에 가장 큰 영향을 미친다.
  4. Orowan 기구는 과시효된 석출 경화형 합금의 강화기구를 설명하고 있다.
(정답률: 62%)
  • 석출강화는 석출물과 모상 사이의 계면 상태에 따라 강화 효과가 달라집니다. 석출물이 모상과 정합 계면(Coherent interface)을 형성할 때 격자 왜곡이 발생하여 전위의 이동을 더 효과적으로 방해하므로, 비정합 계면일 때보다 강화 효과가 훨씬 큽니다.
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63. 단일 축 인장시험 시 항복강도를 σo라 할 때, 최대전단응력(τmax)로 옳은 것은? (단, Tresca의 항복조건을 고려한다.)

(정답률: 57%)
  • Tresca의 항복 조건에 따르면, 재료가 항복하기 시작할 때의 최대전단응력은 단일 축 인장 시 항복강도의 절반과 같습니다.
    $$\tau_{max} = \frac{\sigma_{0}}{2}$$
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64. 길이 100mm, 폭 50mm, 두께 5mm인 철판을 폭은 변화시키지 않고 길이 방향으로 140mm까지 냉간압연 하면 판의 최종두께는 약 몇 mm 인가?

  1. 1.6
  2. 2.6
  3. 3.6
  4. 4.6
(정답률: 65%)
  • 냉간압연 과정에서 재료의 전체 부피는 일정하게 유지된다는 부피 불변의 원리를 이용하여 최종 두께를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{initial} = V_{final}$
    ② [숫자 대입] $100 \times 50 \times 5 = 140 \times 50 \times t$
    ③ [최종 결과] $t = 3.57 \approx 3.6$
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65. FCC 금속 결정에서 일어나는 교차 슬립(Cross Slip)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (111)면상에 방향의 Burgers 벡터를 가진 나선전위선이 면으로 슬립할 수 있다.
  2. (101)면상에 방향의 Burgers 벡터를 가진 칼날전위선이 (110)면으로 슬립할 수 있다.
  3. (111)면상에 [001]방향의 Burgers 벡터를 가진 나선전위선이 면으로 슬립할 수 있다.
  4. (011)면상에 [111]방향의 Burgers 벡터를 가진 칼날전위선이 (110)면으로 슬립할 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 교차 슬립(Cross Slip)은 나선전위가 원래의 슬립면에서 다른 슬립면으로 이동하는 현상입니다. FCC 금속에서 나선전위는 버거스 벡터와 평행한 여러 슬립면을 가질 수 있으므로, (111)면상에 $[\bar{1}01]$ 방향의 Burgers 벡터를 가진 나선전위선이 $(\bar{1}11)$ 면으로 슬립하는 것이 가능합니다.

    오답 노트
    칼날전위선: 슬립면이 하나로 고정되어 교차 슬립이 불가능함
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66. 고온크리프의 변형 기구에 해당되지 않는 것은?

  1. 전위의 상승
  2. 공공의 확산
  3. 쌍정의 발생
  4. 결정 입계의 미끄럼
(정답률: 62%)
  • 고온크리프는 고온에서 시간이 경과함에 따라 변형이 일어나는 현상으로, 전위의 상승(Climb), 공공의 확산, 결정 입계의 미끄럼(Grain boundary sliding) 등이 주요 변형 기구입니다. 반면, 쌍정의 발생은 주로 저온이나 특정 결정 구조에서 발생하는 변형 기구이므로 고온크리프의 기구에 해당하지 않습니다.
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67. 어느 방향으로 소성변형을 가한 재료에 역방향의 하중을 가하면 전과 같은 방향으로 하중을 가한 경우보다 소성변형에 대한 저항이 감소하는 현상은?

  1. 코트렐 효과
  2. 표피 효과
  3. 바우싱거 효과
  4. 변형 경화 효과
(정답률: 75%)
  • 소성 변형을 가한 재료에 역방향 하중을 가했을 때, 처음 방향보다 소성 변형에 대한 저항(항복 강도)이 감소하는 현상을 바우싱거 효과라고 합니다.
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68. 원형의 깊은 모양을 한 제품을 만드는 가공방법으로 용기, 전등 갓 등의 제조가 가능하며 제품의 바깥면에 원형자국이 있는 가공법은?

  1. 관통 압출법
  2. 스피닝법
  3. 포트홀다이 압출법
  4. 만네스만 밀 방법
(정답률: 58%)
  • 스피닝법은 회전하는 원판 모양의 금속을 롤러로 눌러 용기나 전등 갓과 같은 원형의 깊은 모양으로 성형하는 가공법으로, 제품 표면에 원형 자국이 남는 것이 특징입니다.
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69. 취성 고체의 파괴가 표면 조건에 따라 민감하게 변하는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. Joffe effect
  2. Bauschinger effect
  3. P-L effect
  4. Cottrell effect
(정답률: 69%)
  • 취성 고체의 파괴 강도가 표면의 상태(거칠기, 흠집 등)에 따라 매우 민감하게 변하는 현상을 Joffe effect라고 합니다.
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70. 다결정체의 소성변형에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결정입계는 변형에 대한 저항 역할을 한다.
  2. 변형 후에 결정립들은 우선적인 방위로 배열하는 경향이 있다.
  3. 소성변형 기구는 slip, twin, kink 등이다.
  4. 결정립이 미세할수록 변형이 용이하다.
(정답률: 69%)
  • 결정립이 미세할수록 결정입계의 면적이 증가하여 전위의 이동을 방해하는 장벽이 많아지므로, 변형에 대한 저항이 커져 변형이 더 어려워집니다(강도가 증가합니다).

    오답 노트
    결정입계: 전위 이동을 방해하는 저항 역할을 함
    우선적 방위: 변형 후 집단적인 결정 방위가 형성되는 집합조직 현상이 나타남
    소성변형 기구: 슬립(slip), 쌍정(twin), 킹크(kink) 등이 주요 기구임
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71. 금속 재료의 피로에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 지름이 크면 피로 한도는 작아진다.
  2. 노치가 있는 시험편의 피로 한도는 크다.
  3. 표면이 거친 것이 고운 것보다 피로 한도가 작다.
  4. 노치가 없을 때와 있을 때의 피로 한도 비를 노치계수라 한다.
(정답률: 65%)
  • 노치는 응력 집중을 유발하여 재료의 피로 한도를 저하시키는 요인이 됩니다. 따라서 노치가 있는 시험편의 피로 한도는 작아집니다.

    오답 노트
    지름이 크면 피로 한도는 작아진다: 치수 효과에 의해 맞는 설명임
    표면이 거친 것이 고운 것보다 피로 한도가 작다: 표면 효과에 의해 맞는 설명임
    노치계수: 노치 유무에 따른 피로 한도 비를 의미하므로 맞는 설명임
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72. HCP에서 완전 전위의 Burger 벡터 가 2개의 shockley 부분 전위로 분해되는 반응식으로 옳은 것은?

(정답률: 67%)
  • HCP 구조에서 완전 전위의 Burger 벡터 $\frac{a_0}{3}[11\bar{2}0]$가 2개의 Shockley 부분 전위로 분해되는 반응식은 다음과 같습니다.
    $$\frac{a_0}{3}[11\bar{2}0] \rightarrow \frac{a_0}{3}[10\bar{1}0] + \frac{a_0}{3}[01\bar{1}0]$$
    따라서 정답은 입니다.
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73. 다음 중 가공 경화에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 재료에 외력을 가하면 변형되지 않는 현상이다.
  2. 가공된 재료를 가열하였다가 냉각시킬 때 발생하는 현상이다.
  3. 재료에 변형이 진행됨에 따라 강도와 경도가 증가하는 현상이다.
  4. 재료에 외력을 가하면 영구변형을 일으키는 현상이다.
(정답률: 70%)
  • 가공 경화는 재료에 소성 변형이 진행됨에 따라 전위의 밀도가 증가하고 서로 이동을 방해하여 강도와 경도가 증가하는 현상입니다.

    오답 노트
    변형되지 않는 현상: 가공 경화는 변형이 일어날 때 발생함
    가열 후 냉각: 이는 열처리에 의한 현상임
    영구변형을 일으키는 현상: 이는 소성 변형 자체에 대한 설명임
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74. 전위의 집적이 생기면 전위의 증식원(源)인 프랭크 리드(Frank Read)원에도 응력이 미치는 것은 무엇인가?

  1. 동적회복
  2. 시효응력
  3. 역응력
  4. 항복강하
(정답률: 66%)
  • 전위가 집적되면 전위의 증식원인 프랭크 리드(Frank Read)원에 반대 방향의 응력이 작용하게 되는데, 이를 역응력이라고 합니다.
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75. FCC 격자에서 쌍정면과 쌍정방향으로 옳은 것은?

  1. 면 : (111), 방향 : [112]
  2. 면 : (112), 방향 : [111]
  3. 면 : (110), 방향 : [111]
  4. 면 : (110), 방향 : [112]
(정답률: 53%)
  • FCC(면심입방격자) 구조에서 쌍정(Twinning)이 일어나는 결정면은 $(111)$ 면이며, 쌍정 방향은 $[112]$ 방향입니다.
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76. 연강의 인장 시험에서 넥킹(necking)현상은 어떤 강도에서 발생하기 시작하는가?

  1. 인장강도
  2. 파단강도
  3. 비례강도
  4. 탄성강도
(정답률: 61%)
  • 연강의 인장 시험 시 하중이 최대치에 도달하여 응력이 인장강도에 이르면, 시편의 특정 부위 단면적이 급격히 줄어드는 넥킹(necking) 현상이 발생하기 시작합니다.
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77. 탄성계수(E)와 체적탄성계수(K)의 관계식으로 옳은 것은? (단, ν는 푸아송 비이다.)

(정답률: 57%)
  • 탄성계수 $E$와 체적탄성계수 $K$, 그리고 푸아송 비 $\nu$ 사이의 관계식은 다음과 같습니다.
    $$\text{체적탄성계수} = \frac{\text{탄성계수}}{3(1-2\times\text{푸아송 비})}$$
    $$\text{K} = \frac{\text{E}}{3(1-2\nu)}$$
    따라서 정답은 입니다.
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78. 가공경화 후 어닐링 시 재결정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도를 감소시키면 재결정에 필요한 어닐링 시간이 증가한다.
  2. 재결정을 일으키는데 최소한의 변형이 필요하다.
  3. 금속의 순도가 높아질수록 재결정온도는 증가한다.
  4. 변형 정도가 작을수록 재결정을 일이키는데 필요한 온도는 높아진다.
(정답률: 66%)
  • 금속의 순도가 높을수록 불순물에 의한 이동 방해가 적어지므로 재결정온도는 낮아집니다. 따라서 순도가 높아질수록 재결정온도가 증가한다는 설명은 틀린 것입니다.
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79. 단조작업 시 마지막 단계에 이르렀을 때 과잉의 금속이 금형 속으로부터 밀려나서 금속의 얇은 띠가 생기는 것은?

  1. 핫티어
  2. 플래시
  3. 플레이크
  4. 산화물랩
(정답률: 65%)
  • 단조 작업의 마지막 단계에서 금형 사이의 틈으로 과잉 금속이 밀려나와 형성되는 얇은 띠 모양의 금속 조각을 플래시라고 합니다.
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80. 연성-취성 천이온도에 미치는 영향에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 강 중의 Mn, Ni은 천이온도를 높인다.
  2. 노치가 날카로울수록 천이온도는 낮아진다.
  3. 변형 속도가 작을수록 천이온도는 높아진다.
  4. 결정립의 크기가 클수록 천이온도는 높아진다.
(정답률: 42%)
  • 연성-취성 천이온도는 재료가 연성에서 취성으로 변하는 온도로, 결정립의 크기가 클수록 충격 저항성이 떨어져 천이온도가 높아지는 경향이 있습니다.

    오답 노트
    Mn, Ni: 천이온도를 낮추어 저온 인성을 향상시킵니다.
    노치: 날카로울수록 응력 집중이 심해져 천이온도가 높아집니다.
    변형 속도: 속도가 빠를수록 천이온도가 높아집니다.
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5과목: 표면공학

81. 페러데이 법칙에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기도금 시에 석출량은 전류에 비례한다.
  2. 전기도금 시에 석출량은 원자가에 비례한다.
  3. 전기도금 시에 석출량은 시간에 비례한다.
  4. 화학 당량을 페러데이로 나눈 값을 전기화학당량이라 한다.
(정답률: 64%)
  • 페러데이 법칙에 따라 전기도금 시 석출량은 전류의 세기와 시간에 비례하지만, 금속의 원자가에는 반비례합니다.

    오답 노트
    원자가에 비례: 석출량은 원자가에 반비례하므로 틀린 설명입니다.
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82. 진공증착이 이루어지는 챔버(진공관) 내부의 진공도와 가장 가까운 범위는?

  1. 1~10 torr
  2. 10-1~10-2 torr
  3. 10-3~10-4 torr
  4. 10-5~10-6 torr
(정답률: 59%)
  • 진공증착은 증착 입자의 평균 자유 행로(Mean Free Path)를 확보하여 불순물과의 충돌을 방지해야 하므로, 매우 높은 진공도가 필요합니다. 일반적으로 $10^{-5} \sim 10^{-6} \text{ torr}$ 범위의 고진공 상태에서 이루어집니다.
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83. PVD법의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 코팅층의 표면이 균일하다.
  2. 고순도의 코팅층을 얻을 수 있다.
  3. PVD법에는 진공증착, 음극스패터링, 이온플레이팅 등이 있다.
  4. 헬륨 가스가 가압된 상태에서 주입되어야하기 때문에 가스 비용이 많이 든다.
(정답률: 67%)
  • PVD(물리 기상 증착법)는 진공 상태에서 물질을 기화시켜 증착하는 방식으로, 고순도의 균일한 코팅층을 얻을 수 있으며 진공증착, 스패터링, 이온플레이팅 등이 대표적입니다.

    오답 노트
    헬륨 가스 가압 주입: PVD는 고진공 상태에서 진행되며, 가압 상태의 헬륨 가스 주입이 필수적인 공정이 아닙니다.
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84. 다음 중 철강 기지에 용융도금하기 어려운 경우는?

  1. 몰리브덴 도금
  2. 아연 도금
  3. 알루미늄 도금
  4. 주석 도금
(정답률: 61%)
  • 용융도금은 금속을 녹인 탕에 담가 코팅하는 방식으로, 주로 아연, 알루미늄, 주석과 같이 철과 반응하여 합금층을 형성하거나 도금 효율이 좋은 금속이 사용됩니다. 반면 몰리브덴은 융점이 매우 높아 일반적인 용융도금 공정으로 처리하기 어렵습니다.
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85. 다음 중 화학적 기상도금(CVD)법으로 제조하지 않는 박막은?

  1. Si3N4
  2. SiO2
  3. Cr23C6
  4. MoSi2
(정답률: 61%)
  • 화학적 기상도금(CVD)법으로는 $\text{Si}_3\text{N}_4$, $\text{SiO}_2$, $\text{MoSi}_2$ 등의 박막을 제조할 수 있으나, $\text{Cr}_{23}\text{C}_6$는 일반적인 CVD 제조 박막에 해당하지 않습니다.
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86. 공업적으로 쓰이고 있는 양극산화 방법이 아닌 것은?

  1. 황산법
  2. 옥살산법
  3. 크롬산법
  4. 염화칼륨법
(정답률: 61%)
  • 양극산화(Anodizing) 공정에서는 주로 황산, 옥살산, 크롬산과 같은 산성 전해질을 사용하며, 염화칼륨법은 일반적인 양극산화 방법으로 사용되지 않습니다.
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87. 금속 제품에 사용하는 열처리 용어에 대한 설명이 틀린 것은? (단, KS를 기준으로 한다.)

  1. 가스 퀜칭은 금속 제품을 정해진 고온 상태로부터 산소로 냉각하는 처리이다.
  2. 표면 열처리는 금속 제품의 표면에 필요한 성질을 주기 위한 목적으로 하는 열처리이다.
  3. 분무 퀘칭은 금속 제품을 정해진 고온 상태로부터 물 등의 분무로 냉각하는 처리이다.
  4. 진공 침탄은 강 제품을 진공 노에서 감압한 침탄성 가스 중에서 가열하여 침탄하는 처리이다.
(정답률: 67%)
  • 가스 퀜칭은 고온의 금속 제품을 산소가 아닌 불활성 가스나 냉각 가스를 이용하여 냉각하는 처리입니다.

    오답 노트
    표면 열처리: 표면 성질 개선 목적
    분무 퀘칭: 물 등의 분무 냉각
    진공 침탄: 진공 노 내 감압 가스 이용
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88. 화학증착법에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 피복하고자 하는 증발된 금속을 이온화시켜 피복한다.
  2. 타켓 재료의 원자를 스퍼터(Sputter) 시켜 마주보는 기판 위에 피복한다.
  3. 금속용액에 기판을 침지하여 화학적으로 치환 도금한 것이다.
  4. 가열된 소재에 피복하고자 하는 피막성분을 포함한 원료의 혼합가스를 접촉시켜 증착한다.
(정답률: 59%)
  • 화학증착법(CVD)은 가열된 기판 위에 반응 가스를 공급하여 화학 반응을 통해 고체 박막을 형성하는 공정입니다.

    오답 노트
    금속 이온화 피복: 이온 플레이팅 설명
    타겟 원자 스퍼터: 스퍼터링 설명
    금속용액 침지: 무전해 도금 설명
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89. 진공증착법과 비교한 음극 스퍼터링에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 음극 스퍼터링은 전류량과 생성피막의 두께가 정비례하므로 두께 조절이 쉽다.
  2. 음극 스퍼터링은 진공증착법 보다 저진공에서 가능하다.
  3. 음극 스퍼터링은 스퍼터 입자의 수가 많아서 도금속도가 빠르다.
  4. 음극 스퍼터링은 튕겨진 입자가 큰 운동에너지를 가지고 있어서 막이 치밀하고 밀착도 좋다.
(정답률: 50%)
  • 음극 스퍼터링은 진공증착법에 비해 입자의 방출 속도가 느려 증착 속도가 상대적으로 느린 것이 특징입니다.

    오답 노트
    전류량과 두께의 정비례: 두께 조절 용이
    저진공 가능: 진공증착법보다 완화된 조건 가능
    큰 운동에너지: 치밀한 막과 우수한 밀착력 형성
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90. 다음 중 탈탄에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 탈탄은 강이 고온에서 산화되면서 발생하는 현상이다.
  2. 표면에 금속 도금, 피복을 통해서 탈탄을 방지할 수 있다.
  3. 탈탄된 강재를 급랭 경화하면 탈탄 전의 강재보다 담금질 경도가 증가한다.
  4. 중성분위기에서 열처리를 하면 탈탄을 방지할 수 있다.
(정답률: 60%)
  • 강재 내의 탄소($C$)는 경도를 결정짓는 핵심 원소입니다. 탈탄 현상이 일어나면 표면의 탄소 농도가 낮아지므로, 급랭 경화 후의 담금질 경도는 탈탄 전보다 오히려 감소하게 됩니다.
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91. 주사전자현미경을 통한 시료의 분석에서 상호작용 부피에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 산란단면은 가속전자 에너지의 제곱에 비례하여 증가한다.
  2. 상호작용 부피는 시편의 원자번호가 증가할수록 감소한다.
  3. 시료에 대한 입사빔의 각도가 직각에서 벗어남에 따라 상호작용 부피가 감소한다.
  4. 상호작용 부피는 시료 표면에서 탄성산란의 증가와 단위거리당 에너지 손실의 증가로 공 모양으로 나타난다.
(정답률: 44%)
  • 주사전자현미경(SEM)에서 산란단면은 가속전자 에너지의 제곱에 비례하여 증가하는 것이 아니라, 일반적으로 가속전압이 높아질수록 산란 확률이 감소하여 상호작용 부피가 깊고 넓게 형성되는 특성을 가집니다.
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92. 분위기 열처리에서 가스에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 암모니아 가스는 탈탄성 가스이다.
  2. 질소 가스는 중성 가스이다.
  3. 메탄 가스는 침탄성 가스이다.
  4. 수증기는 산화성 가스이다.
(정답률: 62%)
  • 암모니아 가스는 질화성 가스로 분류되며, 중성 분위기를 형성하여 표면의 탈탄을 방지하는 역할을 합니다. 따라서 암모니아 가스를 탈탄성 가스라고 설명한 내용은 틀린 것입니다.
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93. 다음 중 강의 경화능에 영향을 미치는 인자와 가장 거리가 먼 것은?

  1. 탄소량
  2. 잔류응력
  3. 합금원소량
  4. 오스테나이트의 결정입도
(정답률: 57%)
  • 강의 경화능은 담금질 시 마르텐사이트 변태를 촉진하는 능력으로, 탄소량, 합금원소량, 오스테나이트의 결정입도 등이 주요 영향 인자입니다. 반면 잔류응력은 열처리 후 내부적으로 남은 응력일 뿐, 경화능 자체를 결정짓는 인자는 아닙니다.
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94. 마텐자이트 조직이 경도가 높은 이유가 아닌 것은?

  1. 결정의 미세화
  2. 급랭으로 인한 내부 응력
  3. 탄소 원자에 의한 Fe 격자의 강화
  4. C의 확산 변태에 의한 전위, 쌍정 조직의 강화
(정답률: 65%)
  • 마텐자이트 조직은 탄소가 확산될 시간 없이 매우 빠르게 냉각되어 형성되는 무확산 변태 조직입니다. 따라서 탄소의 확산 변태에 의해 강화된다는 설명은 마텐자이트의 형성 원리와 맞지 않습니다.
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95. 다음 중 침탄 후 담금질 시 담금질의 위한 가열 온도가 너무 낮거나, 냉각 속도가 너무 느릴 때 발생하기 쉬운 결함은?

  1. 박리
  2. 균열
  3. 탈탄
  4. 경도 불량
(정답률: 60%)
  • 담금질 시 가열 온도가 너무 낮아 오스테나이트화가 불충분하거나, 냉각 속도가 너무 느려 펄라이트나 베이나이트 등의 연한 조직이 생성되면 최종적으로 경도 불량이 발생합니다.
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96. 다음 중 화성처리와 관련된 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 적당한 팽창계수를 가진 유리를 피복하는 것
  2. 금속 표면에 화학반응을 일으켜 물에 불용성인 화합물을 생성시켜 피복하는 것
  3. 유기물질인 도료를 이용하여 금속 표면을 피복하는 것
  4. 전해액을 통한 갈바닉 전류를 이용하여 피복하는 것
(정답률: 64%)
  • 화성처리는 금속 표면에 화학반응을 일으켜 물에 녹지 않는 불용성 화합물 피막을 형성시켜 내식성을 높이는 표면 처리 방법입니다.
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97. 다음 중 인산염 피막의 종류에 해당하지 않는 것은?

  1. 인산망간 피막
  2. 인산아연 피막
  3. 인산구리 피막
  4. 인산철 피막
(정답률: 51%)
  • 인산염 피막의 종류에는 인산아연, 인산철, 인산아연철, 인산망간, 수산철 피막이 있습니다. 따라서 인산구리 피막은 이에 해당하지 않습니다.
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98. 브래그 법칙이 다음과 같을 때, dhkl이 의미하는 것은?

  1. 입사파의 파장
  2. 격자의 면간거리
  3. 격자면과 회절 X선 사이의 각도
  4. 회절빔의 주파수
(정답률: 75%)
  • 브래그 법칙 $n\lambda = 2d_{hkl}\sin\theta$에서 $d_{hkl}$은 결정 격자 내의 평행한 격자면 사이의 거리인 격자의 면간거리를 의미합니다.
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99. 아노다이징 과정에서 Sealing 처리와 관계없는 것은?

  1. 수증기
  2. 고진공
  3. 봉공처리
  4. 알루미늄 착색 유지
(정답률: 53%)
  • Sealing(봉공처리)은 아노다이징 후 생성된 기공을 막아 내식성과 내마모성을 높이는 공정으로, 주로 수증기나 화학 용액을 사용합니다. 고진공 상태는 이 공정과 직접적인 관계가 없습니다.
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100. 고속도 도금을 하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 금속이온의 농도를 크게 한다.
  2. 확산정수가 작은 염을 사용한다.
  3. 액의 온도를 높여 작업한다.
  4. 액의 교반을 심하게 해준다.
(정답률: 65%)
  • 고속도 도금을 위해서는 전해액 내의 금속 이온 공급이 원활해야 하며, 확산 속도가 빨라야 합니다. 따라서 확산정수가 큰 염을 사용해야 도금 속도를 높일 수 있으며, 확산정수가 작은 염을 사용하는 것은 고속도 도금에 부적합합니다.
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