용접기사 필기 기출문제복원 (2004-08-08)

용접기사 2004-08-08 필기 기출문제 해설

이 페이지는 용접기사 2004-08-08 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

용접기사
(2004-08-08 기출문제)

목록

1과목: 기계제작법

1. 라이저(riser)의 설치목적은 무엇인가?

  1. 주물의 변형을 방지한다.
  2. 주형내의 쇳물에 압력을 준다.
  3. 주형내에 공기를 넣어준다.
  4. 주형의 파괴를 방지한다.
(정답률: 47%)
  • 라이저(riser)는 주물이 응고될 때 발생하는 수축 결함을 방지하기 위해 쇳물을 보충해주며, 주형 내의 쇳물에 압력을 가해 밀실한 주물을 얻기 위해 설치합니다.
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2. 지름이 100 mm, 판의 두께 5 mm, 전단저항이 45 ㎏f/mm2 인 0.4% C 강판으로 원판을 전단할 때, 최대전단하중은?

  1. 약 80.5 ton
  2. 약 70.7 ton
  3. 약 62.5 ton
  4. 약 50.8 ton
(정답률: 65%)
  • 원판 전단 시 최대전단하중은 전단 저항 강도에 전단 면적(원둘레 $\times$ 두께)을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P = \tau \times (\pi D t)$
    ② [숫자 대입] $P = 45 \times (\pi \times 100 \times 5)$
    ③ [최종 결과] $P = 70685.8 \text{ kgf} \approx 70.7 \text{ ton}$
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3. 플래시 버트 용접(flash butt welding)에서 산화물이나 불순물은 어떻게 처리되는가?

  1. 용제의 사용으로 제거된다.
  2. 접합부에 생기는 용융금속에 묻어 흘러나간다.
  3. 압접할 때 밀려 나간다.
  4. 접합부에 그대로 잔류한다.
(정답률: 60%)
  • 플래시 버트 용접은 가열과 압접을 반복하는 과정에서 접합부에 용융금속이 형성되며, 이때 발생하는 산화물이나 불순물들이 액체 상태의 용융금속에 섞여 외부로 밀려 나가면서 깨끗한 접합면을 형성하게 됩니다.
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4. 정밀입자 가공에 대한 설명 중에서 옳은 것은?

  1. 호우닝 작업에서 가공면상에는 크로스 해치 (cross hatch)자국이 남지 않는다.
  2. 래핑작업 중 건식래핑은 비교적 거칠은 래핑 작업이고, 습식래핑은 다듬질 작업으로 매우 광택있는 면을 얻을 수 있다.
  3. 액체 호우닝은 다량의 호우닝 액을 첨가한 상태에서 호운이라는 공구에 회전운동과 동시에 축방향 왕복운동을 주어 구멍내면을 정밀하게 다듬는 가공이다.
  4. 수우퍼 피니싱에서는 입도가 고운 비교적 연한 숫돌을 낮은 압력으로, 회전하는 공작물 표면에 누르고 진동을 주면서 표면가공을 한다.
(정답률: 50%)
  • 수퍼 피니싱은 입도가 고운 연질 숫돌을 낮은 압력으로 회전하는 공작물 표면에 누르며 진동을 주어 표면을 정밀하게 가공하는 방법입니다.

    오답 노트
    호우닝 작업: 가공면에 크로스 해치 자국이 남음
    래핑 작업: 건식과 습식 모두 정밀 다듬질에 사용되며 습식이 더 정밀함
    액체 호우닝: 회전과 왕복 운동을 동시에 주어 구멍 내면을 가공하는 것은 맞으나, 수퍼 피니싱의 정의가 더 정확한 정답임
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5. 다음 판금 및 제관작업의 설명 중에서 옳은 것은?

  1. 판금작업에서 재료를 국부 가열을 하는 것은 국부에 한하여 열처리하기 위한 것이다.
  2. 판금작업에 있어서 소재에 변형이 있어도 가공에는 지장이 없다.
  3. 제관 작업이 끝나면 내압용기에서는 물을 넣고 소정의 시험압력으로 수압시험을 한다.
  4. 제관의 내압용기에서는 수압시험 보다 공기압 시험이 좋다.
(정답률: 67%)
  • 내압용기의 기밀성과 강도를 확인하기 위해 제관 작업 완료 후 물을 채워 규정된 압력을 가하는 수압시험을 실시하는 것이 표준 절차입니다.

    오답 노트
    국부 가열: 성형을 쉽게 하기 위한 가열임
    소재 변형: 가공 정밀도에 지장을 줌
    공기압 시험: 수압시험보다 위험하여 제한적으로 사용함
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6. 최소 측정값이 1/20 mm 인 버니어 캘리퍼스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 본척의 눈금이 1 mm, 부척의 1눈금은 12 mm 를 25 등분한 것
  2. 본척의 눈금이 1mm, 부척의 1눈금은 19 mm 를 20 등분한 것
  3. 본척의 눈금이 0.5 mm, 부척의 1눈금은 19 mm 를 25 등분한 것
  4. 본척의 눈금이 0.5 mm, 부척의 1눈금은 24 mm 를 20 등분한 것
(정답률: 78%)
  • 버니어 캘리퍼스의 최소 측정값은 본척의 최소 눈금에서 부척의 1눈금을 뺀 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{최소 측정값} = \text{본척 최소 눈금} - \text{부척 1눈금}$
    ② [숫자 대입] $\text{최소 측정값} = 1 - \frac{19}{20}$
    ③ [최종 결과] $\text{최소 측정값} = \frac{1}{20}$
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7. 절삭 공구의 수명과 가장 관계가 없는 것은?

  1. 절삭속도
  2. 마멸
  3. 공작물의 크기
  4. 절삭온도
(정답률: 80%)
  • 절삭 공구의 수명은 절삭 속도, 절삭 온도, 마멸 상태 등 가공 조건과 직접적인 연관이 있으나, 공작물의 전체적인 크기는 공구의 마모 속도나 수명에 직접적인 영향을 주지 않습니다.
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8. 나사의 유효지름을 측정할 때 가장 정밀도가 높은 측정법은?

  1. 나사마이크로미터에 의한 측정
  2. 공구현미경에 의한 측정
  3. 삼침법에 의한 측정
  4. 투영기에 의한 측정
(정답률: 73%)
  • 나사의 유효지름 측정 시 세 개의 정밀한 핀을 사용하여 측정하는 삼침법이 가장 정밀도가 높습니다.
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9. 목형제작에 가장 적합한 목재의 결은?

  1. 곧은결
  2. 무늬결
  3. 옹이결
  4. 수피결
(정답률: 50%)
  • 목형은 제작 후 변형이 적고 가공이 쉬워야 하므로, 나뭇결이 일정하고 곧게 뻗어 있어 수축과 팽창이 균일한 곧은결이 가장 적합합니다.
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10. 다이캐스트 금형(金型)에서 공기(空氣)의 배제(排除)에 관하여 옳은 것은?

  1. 다이캐스트 금형에서는 공기배제(空氣排除)의 필요가 없다.
  2. 다이 분할면(分割面)에 슬리트(Slit)를 마련해 두어 공기를 배제한다.
  3. 다이 바닥면(面)에 세공(細孔)을 여러개 뚫어 두어 공기를 배제한다.
  4. 쇳물에 탈기제(脫氣制)를 넣어 공기배제 역할을 시킨다.
(정답률: 43%)
  • 다이캐스트 금형 내의 공기를 효과적으로 배출하기 위해 다이 분할면에 슬리트(Slit)를 설치하여 공기가 빠져나갈 수 있는 통로를 마련합니다.
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11. 연삭숫돌의 눈막힘(loading)의 원인에 대해서 설명한 것중 틀린 것은?

  1. 숫돌의 입자가 너무 작다.
  2. 드레싱이 불량하다.
  3. 연삭액이 부적합하다.
  4. 숫돌의 원주속도가 너무 크다.
(정답률: 55%)
  • 눈막힘(loading)은 연삭 칩이 숫돌 입자 사이에 끼어 공간이 메워지는 현상으로, 입자가 너무 작거나 드레싱 불량, 부적합한 연삭액 사용 등이 원인이 됩니다.

    오답 노트
    숫돌의 원주속도가 너무 크다: 이는 눈막힘의 직접적인 원인이 아닙니다.
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12. 숫돌의 색이 녹색이며 초경 합금의 연삭에 사용하는 것은?

  1. D 숫돌
  2. A 숫돌
  3. WA 숫돌
  4. GC 숫돌
(정답률: 82%)
  • GC 숫돌은 녹색의 입자를 가지며, 경도가 매우 높은 초경 합금의 연삭에 주로 사용되는 지시 숫돌입니다.
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13. 강철(steel)의 A1변태에서는 다음 변화가 생긴다. 이 중 틀린 것은?

  1. γ-고용체 ⇄ α-고용체
  2. 오스테나이트 ⇄ 페라이트
  3. 면심입방격자 배열 ⇄ 체심입방격자 배열
  4. 고용탄소 ⇄ 유리탄소
(정답률: 36%)
  • 강철의 $A_{1}$ 변태는 오스테나이트($\gamma$)가 펄라이트(페라이트와 시멘타이트의 층상 구조)로 변하는 반응입니다. 단순히 오스테나이트가 페라이트로만 변하는 것이 아니므로 틀린 설명입니다.

    오답 노트
    $\gamma$-고용체 $\rightleftharpoons$ $\alpha$-고용체: 오스테나이트와 페라이트의 상변화를 의미합니다.
    면심입방격자 배열 $\rightleftharpoons$ 체심입방격자 배열: $\gamma$철(FCC)과 $\alpha$철(BCC)의 결정 구조 변화를 의미합니다.
    고용탄소 $\rightleftharpoons$ 유리탄소: 변태 과정에서 탄소가 석출되어 시멘타이트가 형성되는 과정을 의미합니다.
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14. 초음파 가공장치에 관한 설명으로 맞지 않는 것은?

  1. 구멍을 가공하기 쉽다.
  2. 복잡한 형상도 쉽게 가공할 수 있다.
  3. 부도체의 가공을 할 수 없다.
  4. 가공재료의 제한이 매우 적다.
(정답률: 63%)
  • 초음파 가공은 공구의 진동과 연마 입자를 이용한 기계적 가공 방식이므로, 전기적 성질과 관계없이 부도체(세라믹, 유리 등)의 가공이 가능합니다.
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15. 인벌류트 치형의 피치오차를 측정하는 데, 가장 적합한 측정기는?

  1. 실린더 게이지
  2. 마이크로미터
  3. 다이얼 게이지
  4. 버니어캘리퍼스
(정답률: 37%)
  • 인벌류트 치형의 피치오차는 치차의 피치원 상의 두 점 사이의 거리를 측정하여 판별하며, 정밀한 직선 거리 측정이 가능한 버니어캘리퍼스가 가장 적합합니다.
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16. 자유단조의 기본작업 방법에 해당되지 않는 것은?

  1. 넓히기 (spreading)
  2. 축박기 (up-setting)
  3. 굽히기 (bending)
  4. 스피닝 (spinning)
(정답률: 60%)
  • 자유단조는 망치나 프레스로 재료를 직접 타격하여 성형하는 방식으로 넓히기, 축박기, 굽히기 등이 기본 작업에 해당합니다.

    오답 노트
    스피닝: 회전하는 공작물을 도구로 밀어 성형하는 회전성형 가공법입니다.
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17. 소결 다이아몬드 재료(ø 30× 50)에 ø 1.5의 구멍을 가공하려고 한다. 다음 가공법 중 가장 적합한 방법은?

  1. 래핑가공
  2. 방전가공
  3. 호닝가공
  4. 연삭가공
(정답률: 37%)
  • 소결 다이아몬드와 같이 경도가 매우 높은 초경질 재료에 미세한 구멍을 가공할 때는 전기적 방전을 이용해 재료를 녹여내는 방전가공이 가장 적합합니다.
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18. 내산성을 증가시키는 방법으로 강철 표면에 Si 를 침투시켜 실리콘나이징(siliconizing)을 한다. 올바른 반응은?

  1. 2Fe + SiCl4 ⇄ FeCl2 + Si
  2. 3Fe + 2SiCl4 ⇄ FeCl3 + 2Si
  3. 4Fe + 3SiCl4 ⇄ FeCl4 + 3Si
  4. 5Fe + 4SiCl4 ⇄ FeCl5 + 4Si
(정답률: 42%)
  • 실리콘나이징은 강철 표면에 실리콘을 침투시키는 반응으로, 철($\text{Fe}$)과 사염화실리콘($\text{SiCl}_4$)이 반응하여 염화철과 실리콘이 생성되는 화학 양론적 반응식을 찾아야 합니다.
    반응식: $4\text{Fe} + 3\text{SiCl}_4 \rightleftharpoons 4\text{FeCl}_3 + 3\text{Si}$
    제시된 정답 보기의 $\text{FeCl}_4$는 오타로 보이나, 계수비 $4:3:3$의 논리를 따르는 보기가 정답입니다.
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19. 유압프레스에서 램의 유효단면적이 50 cm2, 유효단면적에 작용하는 최고 유압이 40 kgf/cm2 일 때 유압프레스의 용량은 몇 ton 인가?

  1. 20
  2. 5
  3. 2
  4. 0.2
(정답률: 40%)
  • 유압프레스의 용량은 유압에 작용하는 유효단면적을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = p \times A$
    ② [숫자 대입] $P = 40 \times 50$
    ③ [최종 결과] $P = 2000 \text{ kgf} = 2 \text{ ton}$
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20. 절삭가공에서 빌트업 에지(built-up edge)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 공구 윗면경사각이 작을수록 빌트업 에지는 작아진다
  2. 고속으로 절삭할수록 빌트업 에지는 감소한다.
  3. 마찰계수가 큰 절삭공구를 사용하면 칩의 흐름에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.
  4. 칩의 두께를 증가시키면 빌트업 에지를 감소시킬 수 있다.
(정답률: 40%)
  • 빌트업 에지는 절삭 속도가 낮고 마찰이 클 때 칩의 일부가 공구 끝단에 압착되어 형성됩니다. 따라서 절삭 속도를 높이면 절삭 온도 상승으로 인해 칩의 유동성이 좋아져 빌트업 에지가 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    공구 윗면경사각이 작을수록: 마찰이 증가하여 빌트업 에지가 증가함
    마찰계수가 큰 공구: 칩 흐름 저항이 증가하여 빌트업 에지가 촉진됨
    칩 두께 증가: 압력이 높아져 빌트업 에지가 발생하기 쉬움
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2과목: 재료역학

21. 탄성계수 E, 전단 탄성계수 G 인 재료로 되어 있는 지름 D이고, 길이 ℓ 인 둥근봉이 비틀림모멘트 T를 받고 있다. 이때 이 봉속에 저축되는 변형에너지는?

(정답률: 58%)
  • 비틀림을 받는 원형봉의 변형에너지는 비틀림 모멘트, 길이, 전단 탄성계수 및 극관성 모멘트의 관계로 결정됩니다. 극관성 모멘트 $I_p = \frac{\pi D^4}{32}$를 대입하여 정리하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $U = \frac{T^2 \ell}{2 G I_p}$
    ② [숫자 대입] $U = \frac{T^2 \ell}{2 G (\frac{\pi D^4}{32})}$
    ③ [최종 결과] $U = \frac{16 T^2 \ell}{G \pi D^4}$
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22. 다음 중 체적계수(bulk modulus)를 나타낸 식은? (단, E는 탄성계수, G는 전단탄성계수, ʋ는 포아송비이다.)

(정답률: 25%)
  • 체적계수 $K$는 정수압 상태에서 체적 변형에 대한 저항을 나타내는 계수로, 탄성계수 $E$와 포아송비 $\nu$의 관계로 정의됩니다.
    핵심 원리: 체적계수 공식은 $K = \frac{E}{3(1-2\nu)}$ 입니다.
    따라서 정답은 입니다.
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23. 지름 6 mm인 강철선 150 m가 수직으로 매달려 있을 때 자중에 의한 처짐량은 몇 mm 인가? (단, E = 200 GPa, 강철선의 비중량은 7.7x104 N/m3)

  1. 3.02
  2. 3.17
  3. 3.58
  4. 4.33
(정답률: 31%)
  • 자중에 의한 처짐량 $\delta$는 하중이 선형적으로 분포하므로, 전체 무게의 절반이 작용하는 것과 같은 효과를 가집니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{\gamma L^2}{2E}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{(7.7 \times 10^4) \times 150^2}{2 \times (200 \times 10^9)}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.00433125 \text{ m} = 4.33 \text{ mm}$
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24. 바깥지름 d, 안지름 d/3인 중공원형 단면의 굽힘에 대한 단면계수는?

(정답률: 28%)
  • 중공원형 단면의 굽힘 단면계수 $Z$는 단면 이차 모멘트 $I$를 중심축에서 가장 먼 거리 $y_{max}$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $Z = \frac{I}{y_{max}} = \frac{\frac{\pi}{64}(d^4 - d_i^4)}{\frac{d}{2}} = \frac{\pi(d^4 - d_i^4)}{32d}$
    ② [숫자 대입] $Z = \frac{\pi(d^4 - (\frac{d}{3})^4)}{32d} = \frac{\pi(d^4 - \frac{d^4}{81})}{32d} = \frac{\pi(\frac{80d^4}{81})}{32d}$
    ③ [최종 결과] $Z = \frac{80\pi d^3}{81 \times 32} = \frac{5\pi d^3}{162}$
    따라서 정답은 입니다.
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25. 공학적 변형률(engineering strain) e와 진변형률(true strain) ε 사이의 관계식으로 맞는 것은?

  1. ε = ln(e+1)
  2. ε = eln(e)
  3. ε = ln(e)
  4. ε = 3e
(정답률: 64%)
  • 공학적 변형률 $e$는 초기 길이에 대한 길이 변화량의 비이며, 진변형률 $\epsilon$은 순간 길이 변화에 대한 적분값으로 정의됩니다. 두 변형률 사이의 관계는 자연로그 함수로 표현됩니다.
    핵심 원리: $\epsilon = \int_{0}^{e} \frac{1}{1+e} de = \ln(1+e)$이므로 $\epsilon = \ln(e+1)$이 성립합니다.
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26. 그림과 같이 하중 P가 작용할 때 스프링의 변위 δ 는? (이때 스프링 상수는 k 이다.)

(정답률: 57%)
  • 하중 $P$가 작용할 때 스프링의 변위 $\delta$는 힘과 스프링 상수의 관계식 $F = k\delta$를 이용하여 구할 수 있습니다. 주어진 시스템의 기하학적 구조와 힘의 평형을 분석하면 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{(a+b)P}{ak}$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 유지)
    ③ [최종 결과] $\delta = \frac{(a+b)P}{ak}$
    따라서 정답은 입니다.
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27. 길이 90 cm, 지름 8 cm의 외팔보의 자유단에 2 kN의 집중하중이 작용하는 동시에 150 Nㆍm의 비틀림 모멘트도 작용할때 외팔보에 작용하는 최대 전단응력은 몇 MPa 인가?

  1. 15
  2. 16
  3. 17
  4. 18
(정답률: 22%)
  • 집중하중에 의한 전단응력과 비틀림 모멘트에 의한 전단응력이 동시에 작용하므로, 두 응력의 합으로 최대 전단응력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = \frac{V}{A} + \frac{T}{Z}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = \frac{2000}{\pi \times 4^2} + \frac{150 \times 2}{\pi \times 4^3}$
    ③ [최종 결과] $\tau_{max} = 18$
  • 풀어보니까 진짜로 20 나옴
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28. 사각형 단면의 전단응력 분포에 있어서 최대 전단응력은 전단력을 단면적으로 나눈 평균 전단응력 보다 얼마나 더 큰가?

  1. 30 %
  2. 40 %
  3. 50 %
  4. 60 %
(정답률: 40%)
  • 사각형 단면의 전단응력 분포에서 최대 전단응력($\tau_{max}$)은 중립축에서 발생하며, 평균 전단응력($\tau_{avg}$)의 $1.5$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau_{max} = 1.5 \times \tau_{avg}$
    ② [숫자 대입] $\tau_{max} = 1.5 \times \tau_{avg}$
    ③ [최종 결과] $50\%$ 증가
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29. 그림과 같이 집중하중 P를 받는 외팔보가 있다. 모멘트 선도가 그림과 같을 때 B점에서의 처짐은? (단, E는 탄성계수, Ⅰ는 단면 2차 모멘트이다.)

(정답률: 34%)
  • 집중하중 $P$를 받는 외팔보의 자유단(B점)에서의 최대 처짐량 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{PL^3}{3EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{P\ell^3}{3EI}$
    ③ [최종 결과]
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30. 길이가 50 ㎜ 인 원형단면의 철강재료를 인장하였더니 길이가 54 ㎜ 로 신장되었다. 이 재료의 변형률은?

  1. 0.4
  2. 0.8
  3. 0.08
  4. 1.08
(정답률: 48%)
  • 변형률은 원래 길이에 대한 길이 변화량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{\Delta L}{L}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{54 - 50}{50}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 0.08$
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31. 다음과 같은 부재의 온도를 ΔT만큼 증가시켰을 때, 부재 내에 발생하는 응력은? (단, 탄성계수는 E, 열팽창계수는 α이다.)

  1. 0
  2. α ΔT
  3. Eα ΔT
(정답률: 알수없음)
  • 열응력은 부재의 팽창이나 수축이 구속될 때 발생합니다. 그림과 같이 한쪽 끝은 고정되어 있으나 다른 쪽 끝이 자유로운 상태라면, 온도가 상승해도 부재가 자유롭게 팽창할 수 있어 내부에 응력이 발생하지 않습니다.
    따라서 발생하는 응력은 0입니다.
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32. 다음 그림과 같은 균일 단면환봉이 축방향에 하중을 받고 평형이 되어 있다. Q=3P 가 되려면 W는 얼마인가?

  2. W = 3P
  4. W = 2P
(정답률: 40%)
  • 부재가 평형 상태에 있으므로, 모든 외력과 내력의 합은 0이 되어야 합니다. 전체 평형 방정식 $\sum F = 0$을 세워 $W$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $Q = P + 2W + W$
    ② [숫자 대입] $3P = P + 3W$
    ③ [최종 결과] $W = \frac{2}{3}P$
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33. 길이가 ℓ = 6 m인 단순보 위에 균일 분포하중 ω = 2000 N/m가 작용하고 있을 때 최대굽힘 모멘트의 크기는?

  1. 7000 Nㆍm
  2. 8000 Nㆍm
  3. 9000 Nㆍm
  4. 10000 Nㆍm
(정답률: 39%)
  • 단순보에 균일 분포하중이 작용할 때, 최대 굽힘 모멘트는 보의 중앙점에서 발생합니다.
    ① [기본 공식] $M_{\max} = \frac{\omega l^{2}}{8}$
    ② [숫자 대입] $M_{\max} = \frac{2000 \times 6^{2}}{8}$
    ③ [최종 결과] $M_{\max} = 9000 \text{ N \cdot m}$
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34. 그림과 같은 두 개의 판재가 볼트로 체결된 채 500 N의 인장력을 받고있다. 볼트의 중간단면에 작용하는 평균 전단응력은? (단, 볼트의 지름은 1 cm이다.)

  1. 5.25 MPa
  2. 6.37 MPa
  3. 7.43 MPa
  4. 8.76 MPa
(정답률: 40%)
  • 볼트가 두 판재 사이에서 전단력을 받는 구조이므로, 하중을 볼트의 단면적으로 나누어 평균 전단응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{P}{A} = \frac{P}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{500}{\frac{\pi \times (0.01)^{2}}{4}}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 6.366 \text{ MPa} \approx 6.37 \text{ MPa}$
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35. 길이가 3 m인 원형 단면축의 지름이 20 mm 일 때 이 축이 비틀림 모멘트 100 Nㆍm를 받는다면 비틀어진 각도는? (단, 전단탄성계수 G = 80 GPa 이다.)

  1. 0.24°
  2. 0.52°
  3. 4.56°
  4. 13.7°
(정답률: 알수없음)
  • 원형 단면축의 비틀림 각도를 구하는 공식과 원리를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{TL}{GJ}$ (단, $J = \frac{\pi d^{4}}{32}$)
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{100 \times 3}{80 \times 10^{9} \times \frac{\pi \times (0.02)^{4}}{32}}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.2387 \text{ rad} \approx 13.7^{\circ}$
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36. 지름 30 mm의 원형 단면이며, 길이 1.5 m인 봉에 85 kN의 축방향 하중이 작용된다. 탄성계수 E = 70 GPa, 프와송비 ʋ = 1/3일 때, 체적증가량의 근사값은 몇 mm3 인가?

  1. 30
  2. 60
  3. 300
  4. 600
(정답률: 24%)
  • 축하중을 받는 원형 봉의 체적 변화량은 체적 변형률과 원래 체적의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta V = V \times \frac{\sigma}{E} (1 - 2\nu)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta V = (\frac{\pi \times 30^{2}}{4} \times 1500) \times \frac{\frac{85 \times 10^{3}}{\frac{\pi \times 30^{2}}{4}}}{70 \times 10^{3}} (1 - 2 \times \frac{1}{3})$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta V \approx 600 \text{ mm}^{3}$$
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37. 길이가 60 ㎝이고 단면이 1 ㎝ x 1 ㎝인 알미늄 봉에 인장하중 P = 10 kN이 걸리면 인장하중에 의해 늘어난 길이는? (단, 알루미늄의 E = 20 GPa)

  1. 1.5 mm
  2. 3 mm
  3. 6 mm
  4. 2 mm
(정답률: 74%)
  • 하중을 받는 봉의 늘어난 길이는 탄성계수와 단면적, 길이를 이용한 응력-변형률 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Delta L = \frac{PL}{AE}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Delta L = \frac{10 \times 10^{3} \times 0.6}{1 \times 10^{-4} \times 20 \times 10^{9}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Delta L = 0.003 \text{ m} = 3 \text{ mm}$$
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38. 보의 전 길이에 걸쳐 균일 분포하중이 작용하고 있는 단순보와 양단이 고정된 양단 고정보에서 중앙에서의 처짐량의 비는?

  1. 2:1
  2. 3:1
  3. 4:1
  4. 5:1
(정답률: 25%)
  • 균일 분포하중을 받는 단순보와 양단 고정보의 중앙부 최대 처짐량 공식을 비교하여 비를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\delta_{simple} = \frac{5wL^{4}}{384EI}, \delta_{fixed} = \frac{wL^{4}}{384EI}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{비율} = \frac{\frac{5wL^{4}}{384EI}}{\frac{wL^{4}}{384EI}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{비율} = 5 : 1$$
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39. 그림의 얇은 용기가 균일 내압을 받고 있으며, 축 방향의 응력을 σx, 원주(圓周) 방향의 응력을 σy라고 할 때 σx/σy 의 값으로 옳은 것은? (단, 용기원통의 반지름은 r이다.)

  1. 1/2
  2. 2
  3. 4
  4. 1/4
(정답률: 42%)
  • 얇은 원통형 용기에서 축 방향 응력 $\sigma_{x}$와 원주 방향 응력 $\sigma_{y}$의 관계를 분석하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma_{x} = \frac{Pr}{2t}, \sigma_{y} = \frac{Pr}{t}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{\sigma_{x}}{\sigma_{y}} = \frac{\frac{Pr}{2t}}{\frac{Pr}{t}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\sigma_{x}}{\sigma_{y}} = \frac{1}{2}$$
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40. 직경이 d인 짧은 환봉(丸棒)의 축방향에서 P인 편심 압축하중이 작용할 때 단면상에서 인장 응력이 일어나지 않는 a의 범위는?

  1. 반경이 인 원내에
  2. 반경이 인 원밖에
  3. 반경이 인 원내에
  4. 반경이 인 원밖에
(정답률: 29%)
  • 편심 하중이 작용할 때 단면의 최대 응력이 압축 상태를 유지하여 인장 응력이 발생하지 않으려면, 하중의 작용점이 핵(Core) 내부에 위치해야 합니다. 원형 단면의 핵 반경은 직경의 1/4입니다.
    ① [기본 공식] $r = \frac{d}{8}$
    ② [숫자 대입] $r = \frac{d}{8}$
    ③ [최종 결과] $r = \frac{d}{8}$
    따라서 하중 $P$가 반경이 인 원내에 작용해야 합니다.
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3과목: 용접야금

41. 금속재료가 연성파괴에서 취성파괴하는 온도범위를 무엇이라 하는가?

  1. 임계온도
  2. 천이온도
  3. 층간온도
  4. 변태온도
(정답률: 90%)
  • 온도가 낮아짐에 따라 금속의 파괴 양상이 연성 파괴에서 취성 파괴로 급격히 변하는 경계 온도 범위를 천이온도라고 합니다.
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42. 다음 중 산소ㆍ아세틸렌 가스절단이 가장 잘 되는 금속은?

  1. 주철
  2. 스테인리스강
  3. 비철금속
  4. 탄소강
(정답률: 73%)
  • 산소-아세틸렌 가스절단은 금속이 산화될 때 발생하는 열을 이용하는 방식으로, 산화 반응이 활발하고 적절한 탄소 함량을 가진 탄소강에서 가장 효율적으로 이루어집니다.
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43. 다음 중 면심입방 격자로만 된 것은?

  1. Al, Ni, Cu
  2. Pt, Pb, V
  3. Ag, Au, W
  4. Mg, Zn, Cd
(정답률: 74%)
  • 금속의 결정 구조 중 면심입방 격자(FCC)를 가지는 대표적인 금속은 Al(알루미늄), Ni(니켈), Cu(구리)입니다.
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44. 연강용 피복아크 용접봉의 심선재의 재료는?

  1. 주강
  2. 합금강
  3. 저탄소강
  4. 특수강
(정답률: 93%)
  • 연강용 피복아크 용접봉은 일반적인 구조물 용접에 널리 사용되며, 심선재로는 용접성과 강도가 적절한 저탄소강을 사용합니다.
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45. 1600℃에서 [H] = 0.0014 %가 함유되어 있고, KH = 0.0028 이라 할 때, 수소분압(PH2)은?

  1. 0.20 atm
  2. 0.25 atm
  3. 0.30 atm
  4. 0.35 atm
(정답률: 57%)
  • 용융금속 내 수소 함량과 수소 분압의 관계식인 시에버트(Sieverts) 법칙을 이용하여 수소 분압을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{H2} = \frac{[H]^2}{K_H^2}$
    ② [숫자 대입] $P_{H2} = \frac{0.0014^2}{0.0028^2}$
    ③ [최종 결과] $P_{H2} = 0.25$
    따라서 수소 분압은 $0.25$ atm 입니다.
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46. 다음 중 금속결정의 격자구조가 아닌 것은?

  1. 체심입방격자
  2. 면심입방격자
  3. 세밀오방격자
  4. 체심정방격자
(정답률: 75%)
  • 금속의 결정 구조는 원자의 배열 방식에 따라 체심입방격자, 면심입방격자, 체심정방격자, 조밀육방격자 등으로 구분됩니다.

    오답 노트
    세밀오방격자: 존재하지 않는 격자 구조입니다.
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47. 용착금속에 함유량이 증가하면 인장강도는 증가하지만 연신율과 충격치는 저하되고 뜨임취성 및 청열취성의 원인이 되는 가스는?

  1. 산소
  2. 질소
  3. 수소
  4. 탄소
(정답률: 36%)
  • 질소는 용착금속 내 함유량이 증가하면 인장강도는 높여주지만, 연신율과 충격치를 저하시키며 뜨임취성 및 청열취성을 유발하는 주요 원인이 됩니다.
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48. 상온에서 소성스트레인을 받은 강재가 시간의 경과와 함께 강도가 증가하고 항복점 연신을 재현하는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 가공취화(work brittleness)
  2. 반복변형(repeated yielding)
  3. 스트레인 시효(strain aging)
  4. 스트렛처 스트레인(stretcher strain)
(정답률: 28%)
  • 소성 변형을 받은 강재가 상온에서 시간 경과에 따라 질소나 탄소 원자가 전위 주변으로 확산되어 고정됨으로써 강도가 증가하고 항복점이 다시 나타나는 현상을 스트레인 시효(strain aging)라고 합니다.
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49. 용접금속이 응고할 때 용융금속 중의 산소와 결합하여 산소 제거 작용을 하는 탈산제는?

  1. 금속망간-형석분말
  2. 티탄철-이산화망간분말
  3. 규소철-규산칼리분말
  4. 망간철-알루미늄분말
(정답률: 57%)
  • 용접 시 용융금속 내의 산소와 결합하여 산소를 제거함으로써 기포 발생을 막고 기계적 성질을 향상시키는 탈산제로는 망간철과 알루미늄분말이 대표적입니다.
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50. 금속의 조직에서 페라이트의 설명은?

  1. 체심입방격자의 α 철에 탄소를 고용한 상(相)
  2. 6.67 % C를 함유한 탄화철
  3. 철-탄화철계의 공정조직
  4. 면심입방격자에 탄소를 고용한 상(相)으로 정사방정
(정답률: 알수없음)
  • 페라이트는 상온에서 안정된 $\alpha$ 철로, 결정 구조가 체심입방격자(BCC)이며 탄소를 매우 적게 고용한 상입니다.

    오답 노트
    6.67% C 함유 탄화철: 시멘타이트
    철-탄화철계 공정조직: 펄라이트
    면심입방격자 탄소 고용 상: 오스테나이트
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51. Cu합금의 용접시 열영향부의 넓이는 연강에 비해 어떠한가?

  1. 같다.
  2. 용접방법에 따라 다르다
  3. 매우 좁다.
  4. 매우 넓다.
(정답률: 65%)
  • 구리(Cu) 합금은 연강에 비해 열전도율이 매우 높습니다. 열전도율이 높으면 용접 시 입열량이 주변으로 빠르게 확산되기 때문에 열영향부(HAZ)의 범위가 매우 넓게 형성됩니다.
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52. 비파괴검사 중 음향방출(acoustic emission)에 대한 설명과 거리가 가장 먼 것은?

  1. 고체가 변형하여 파괴될 때 음이 방출되는 현상이다.
  2. 음성주파수(20∼20000Hz)이상의 초음파의 경우 많다.
  3. 응력파 방출(stress wave emission)이라고도 한다.
  4. 미소한 균열과 구멍 및 슬랙혼입 등을 고감도로 검출하는 방법이다.
(정답률: 알수없음)
  • 음향방출법은 재료 내부에서 균열이 진전되거나 변형될 때 발생하는 탄성파를 검출하는 동적 검사법입니다. 미소한 균열, 구멍, 슬랙 혼입 등을 정적으로 고감도로 검출하는 것은 주로 초음파 탐상검사(UT)나 방사선 투과검사(RT)의 특징입니다.
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53. 금속의 슬립(slip)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 슬립선은 변형이 진행됨에 따라 그 수가 많아 진다.
  2. 슬립은 금속고유의 슬립면에 따라 이동이 생긴다.
  3. 소성변형이 진행되면 슬립에 대한 저항이 점점 증가하고 그 저항이 증가하면 경도는 감소된다.
  4. 슬립의 방향은 원자밀도가 제일 큰 방향이다.
(정답률: 64%)
  • 소성변형이 진행되면 전위의 밀도가 증가하여 슬립에 대한 저항이 커지며, 이로 인해 재료의 강도와 경도가 증가하는 가공경화 현상이 발생합니다. 따라서 저항이 증가할 때 경도가 감소한다는 설명은 틀린 것입니다.
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54. 저탄소강을 인장시험 하면 200∼300℃의 온도범위에서 인장강도는 매우 증가하고, 또한 연성의 저하를 나타내는 경우가 있다. 이 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 청열취성(blue shortness)
  2. 변형시효(strain aging)
  3. 적열취성(hot shortness )
  4. 저온취성(low temperature brittleness)
(정답률: 72%)
  • 저탄소강을 $200\sim300^{\circ}C$ 범위에서 가열하거나 인장 시험할 때, 표면이 청색으로 변하며 강도는 증가하고 연성이 급격히 저하되는 현상을 청열취성이라고 합니다.
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55. 강의 열영향부 조직에 대한 설명 중 맞는 것은?

  1. 조립역은 약 900℃이상의 가열을 받은 부위이다.
  2. 세립역은 재결정으로 미세화한 부분으로 취화되어 있다.
  3. 취화역은 열응력으로 취화되는 경우가 있고, 현미경 조직으로는 변화가 없다.
  4. 원질부는 약 200~500℃의 열을 받은 부위이다.
(정답률: 알수없음)
  • 취화역은 가열 온도가 낮아 현미경 조직상으로는 큰 변화가 없으나, 열응력이나 성분 편석 등으로 인해 재료가 취약해지는 구간입니다.

    오답 노트
    조립역: $1100^{\circ}C$이상의 고온 가열 부위
    세립역: 재결정으로 미세화되어 인성이 증가하는 부위
    원질부: 열영향을 거의 받지 않은 모재 부위
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56. 용접금속의 탈산반응식이 아닌 것은?

  1. FeO + Mn ⇄ MnO + Fe
  2. 2FeO + Si ⇄ SiO2 + 2Fe
  3. FeO + C ⇄ Co + Fe
  4. 3FeO + 2A l⇄ Al2O3 + 3Fe
(정답률: 60%)
  • 탈산반응은 용융 금속 내의 산소($FeO$)를 제거하는 반응입니다. $FeO + C \rightleftharpoons Co + Fe$ 반응은 화학적으로 성립하지 않으며, 탄소에 의한 탈산 반응은 $FeO + C \rightleftharpoons Fe + CO$가 되어야 합니다.
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57. 철-탄화철계인 공정조직으로 4.3%C 인 공정성분의 액체가 1130℃에서 응고하여 생기는 조직으로 세립의 오스테나이트와 시멘타이트가 혼합한 조직은?

  1. 펄라이트(Pearlite)
  2. 트루스타이트(Troostite)
  3. 레데뷰라이트(Ledeburite)
  4. 페라이트(Ferrite)
(정답률: 알수없음)
  • 철-탄화철계 공정 반응에서 $4.3\%C$ 성분의 액체가 $1130^{\circ}C$에서 응고될 때, 오스테나이트와 시멘타이트가 층상 또는 혼합 형태로 나타나는 조직을 레데뷰라이트라고 합니다.
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58. 강을 오스테나이트(austenite)의 상태에서 물 또는 기름 등의 속에 넣어서 급냉하는 것을 담금질이라 한다. 담금질하면 조직은 어떻게 되는가?

  1. 마텐자이트(martensite)
  2. 오스테나이트(austenite)
  3. 펄라이트(pearlite)
  4. 시멘타이트(cementite)
(정답률: 59%)
  • 오스테나이트 상태의 강을 물이나 기름으로 급냉(담금질)하면, 탄소가 확산될 시간이 없어 격자 구조가 변형되면서 매우 단단한 마텐자이트 조직이 형성됩니다.
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59. 용접 후 열처리의 목적이 아닌 것은?

  1. 용접 잔류 응력의 제거
  2. 용접 열영향부 경화조직의 연화
  3. 조대 결정 조직의 미세화
  4. 잔류 수소량의 방출
(정답률: 알수없음)
  • 용접 후 열처리는 잔류 응력 제거, 경화 조직의 연화, 수소 방출 등을 목적으로 수행합니다. 조대 결정 조직의 미세화는 일반적으로 용접 전이나 특수 공정을 통해 이루어지며, 단순한 용접 후 열처리(PWHT)의 주 목적은 아닙니다.
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60. Fe-C 상태도의 아공석강에서 탄소의 함유량이 증가함에 따라 A3 변태 온도는?

  1. 높아진다.
  2. 낮아진다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 낮아지다가 높아진다.
(정답률: 알수없음)
  • Fe-C 상태도에서 아공석강의 경우, 탄소 함유량이 증가할수록 오스테나이트 영역이 좁아지며 $A_{3}$ 변태 온도는 점차 낮아집니다.
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4과목: 용접구조설계

61. 다음 그림은 T형 이음인데 인장력과 굽힘작용을 받을 경우 가장 신뢰도가 높은 이음은?

(정답률: 75%)
  • T형 이음에서 인장력과 굽힘 작용을 동시에 받을 때는 용접부의 유효 면적이 넓고 응력 집중을 최소화할 수 있는 형태가 가장 신뢰도가 높습니다.
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62. 가장 얇은 판에 사용하는 용접홈의 모양은?

  1. V형
  2. I형
  3. X형
  4. H형
(정답률: 알수없음)
  • 판의 두께가 매우 얇은 경우에는 별도의 홈을 파지 않고 그대로 용접하는 I형 홈이 가장 적합합니다.
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63. 용접 시험편에 노취(notch)를 만들지 않고 시험하는 것은?

  1. 킨젤시험(Kinzel test)
  2. 벤델빈 시험(Van der test)
  3. 로벗슨 시험(Robertson test)
  4. 피스고 균열시험(Fisco cracking test)
(정답률: 47%)
  • 피스고 균열시험(Fisco cracking test)은 시험편에 인위적인 노취(notch)를 만들지 않고 용접부의 균열 감수성을 평가하는 시험 방법입니다.
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64. 서브머지드 아크용접에 균열이 발생하였다. 그 원인으로 적합한 것은?

  1. 플락스(flux)의 살포량이 과부족하였다.
  2. 용접속도가 너무 빨라 용접부가 급냉되었다.
  3. 망간 함유량이 많은 와이어를 사용하였다.
  4. 플락스(flux)에 습기가 많았다.
(정답률: 39%)
  • 용접 속도가 너무 빠르면 입열량이 부족해져 용접부가 급격히 냉각되며, 이 과정에서 발생하는 열응력으로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다.
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65. 철강재료의 용접 균열을 줄이기 위해서 어떻게 하면 가장 좋은가?

  1. 탄소 함량이 높은 재료를 사용함
  2. 재료를 예열하고 서냉함
  3. 재료를 예열하고 급냉함
  4. 재료를 구속하여 자유로운 수축을 막음
(정답률: 70%)
  • 용접 균열을 방지하기 위해서는 급격한 온도 변화를 피해야 합니다. 따라서 재료를 예열하여 온도 차를 줄이고, 천천히 식히는 서냉 과정을 통해 내부 응력을 완화하는 것이 가장 효과적입니다.

    오답 노트
    탄소 함량이 높음: 경화되어 균열 가능성 증가
    급냉함: 열응력 증가로 균열 유발
    재료 구속: 수축 방해로 인해 응력 집중 및 균열 발생
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66. 다음 금속의 용접 중 열전도율이 가장 큰 것은?

  1. 연강
  2. 18 - 8 스텐레스강
  3. 알루미늄
  4. 구리
(정답률: 75%)
  • 금속 재료 중 구리는 전기 전도도와 열전도율이 매우 높은 대표적인 금속입니다.
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67. 다음 용접에 의한 균열의 종류 중에서 루트 균열에 속하는 것은?

  1. 비드 표면에 생기는 균열
  2. 냉각속도가 빠르거나 크레이터의 처리가 잘못되어 생기는 균열
  3. 용착금속의 밑과 모재면에 생기는 균열
  4. 모재의 유황이 편석하여 있을 때 이 부분에 생기는 균열
(정답률: 62%)
  • 루트 균열은 용접 비드의 가장 아랫부분인 루트부, 즉 용착금속의 밑과 모재가 만나는 경계면에 발생하는 균열을 의미합니다.
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68. 용접구조 설계상의 주의사항으로 틀린 것은?

  1. 용접이음의 집중, 접근 및 교차를 피한다.
  2. 용접성, 노치인성이 우수한 재료를 선택한다.
  3. 용접금속은 가능한 한 다듬질 부분에 포함되게 한다.
  4. 용접에 의한 변형 및 잔류응력을 경감시키도록 주의한다.
(정답률: 89%)
  • 용접금속 부위는 표면 거칠기나 정밀도가 낮으므로, 가공 정밀도가 필요한 다듬질 부분에는 포함되지 않도록 설계하는 것이 원칙입니다.
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69. 용접할 때의 예열에 대한 설명 중 옳지 못한 것은?

  1. 예열온도는 같은 재료에서는 언제나 같다.
  2. 예열온도는 탄소량이 증가할수록 일반적으로 높게 한다.
  3. 예열온도 보다는 임계냉각속도가 중요하다.
  4. 예열온도가 높으면 냉각속도는 저하한다.
(정답률: 54%)
  • 예열온도는 재료의 성분뿐만 아니라 부품의 두께, 구속 정도, 용접 방법 등에 따라 달라지므로 같은 재료라고 해서 언제나 같은 온도로 예열하는 것은 아닙니다.
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70. 다음 용접에 관한 각각의 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 용접지그는 용접제품을 조립할 때 사용하는 도구이다.
  2. 고정구는 용접부품을 잡고 있는 역할을 한다.
  3. 포지쇼너는 피용접물을 용접하기 쉬운 상태로 놓는다.
  4. 스트롱백은 용착금속이 흘러내리는 것을 방지한다.
(정답률: 56%)
  • 스트롱백은 용접 변형을 방지하기 위해 일시적으로 부착하는 보강재이며, 용착금속이 흘러내리는 것을 방지하는 것은 백킹재(Backing material)의 역할입니다.
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71. 하중 3080 kgf 가 용접선에 수직방향으로 작용하는 V형 강판 맞대기 용접이음(완전용입)에서 두께가 10 mm,허용응력이 7 kgf/mm2, 이음효율 80% 라면 용접길이는 몇 mm 인가?

  1. 35
  2. 55
  3. 75
  4. 95
(정답률: 알수없음)
  • 용접길이는 하중을 허용응력과 두께, 그리고 이음효율의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{P}{\sigma \times t \times \eta}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{3080}{7 \times 10 \times 0.8}$
    ③ [최종 결과] $L = 55$
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72. 다음 중 용접부의 피로강도 향상 대책이 아닌 것은?

  1. 냉간가공에 의한 기계적인 강도를 높인다.
  2. 열 및 기계적인 방법으로 잔류응력을 완화시킨다.
  3. 기계가공으로 용접부의 응력집중계수를 높인다.
  4. 용접부에 외력과 반대 방향의 응력을 작용시킨다.
(정답률: 77%)
  • 피로강도를 높이기 위해서는 응력 집중을 최소화해야 합니다. 기계가공을 통해 용접부의 형상을 매끄럽게 하여 응력집중계수를 낮추는 것이 올바른 대책입니다.

    오답 노트
    기계가공으로 용접부의 응력집중계수를 높인다: 응력집중계수를 낮추어야 피로강도가 향상됩니다.
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73. 강판두께 t = 20 mm, 용접선의 길이 ℓ = 200 mm 의 평판 맞대기 이음에 굽힘모멘트 6000 kgfㆍcm 가 용접선에 직각 방향으로 작용할 때 굽힘응력은 몇 kgf/mm2 인가?

  1. 4.5
  2. 45
  3. 450
  4. 4500
(정답률: 34%)
  • 평판 맞대기 이음의 굽힘응력은 굽힘모멘트를 단면계수로 나누어 계산합니다. 단면계수 $Z$는 $\frac{t \cdot \ell^2}{6}$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{M}{\frac{t \cdot \ell^2}{6}}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{6000 \cdot 100}{\frac{20 \cdot 200^2}{6}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 4.5$
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74. 다음은 용접순서에 관한 설명들이다. 옳지 못한 것은?

  1. 동일 평면 내에 많은 이음이 있을 때 수축은 가능한 한 자유단으로 보낸다.
  2. 수축이 작은 이음을 가능한 먼저 용접한다.
  3. 물품의 중심에 대하여 항상 대칭으로 용접한다.
  4. 피용접물의 중립축에 대한 수축력 모멘트의 합이 0 이 되도록 한다.
(정답률: 70%)
  • 용접 변형을 최소화하기 위해서는 수축량이 큰 부위를 먼저 용접하여 변형을 제어하고, 전체적인 균형을 맞추는 것이 원칙입니다.

    오답 노트
    수축이 작은 이음을 가능한 먼저 용접한다: 변형 방지를 위해 수축이 큰 이음을 먼저 용접해야 합니다.
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75. 용접 금속의 열처리에서 어닐링(annealing)의 목적 중 옳지 않은 것은?

  1. 내부응력제거
  2. 금속입자의 규격조절
  3. 유연성 회복
  4. 강도 및 강인성 증가
(정답률: 84%)
  • 어닐링(Annealing)은 재료를 가열 후 천천히 냉각시켜 내부 응력을 제거하고 조직을 균질화하여 연성을 회복시키는 열처리 공정입니다. 이 과정에서 금속 조직이 연해지므로 강도는 오히려 감소하는 경향이 있습니다.

    오답 노트
    강도 및 강인성 증가: 어닐링은 강도 증가가 아닌 응력 제거와 유연성 회복이 주 목적입니다.
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76. 용접부의 냉각속도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 후판이 박판보다 냉각속도가 빠르다.
  2. 맞대기 이음보다 T형이음 용접의 경우가 냉각속도가 빠르다.
  3. 맞대기 이음보다 T형이음 용접의 경우가 냉각속도가 늦다.
  4. 두꺼운 판을 용접할 때 열은 여러 방향으로 방열되어 냉각속도가 빠르다.
(정답률: 50%)
  • 용접부의 냉각속도는 모재의 두께와 이음 형상에 따른 방열 능력에 결정됩니다. 후판은 박판보다 열전도 경로가 넓어 냉각속도가 빠르며, T형 이음은 맞대기 이음에 비해 열이 빠져나갈 수 있는 경로가 더 많아 냉각속도가 더 빠릅니다.

    오답 노트
    맞대기 이음보다 T형이음 용접의 경우가 냉각속도가 늦다: T형 이음은 방열 면적이 넓어 냉각속도가 더 빠릅니다.
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77. 용접 잔류 응력과 변형의 발생요인이 될 수 없는 것은?

  1. 용융금속의 응고시에 있어서 모재의 열팽창
  2. 용접열사이클의 과정에 모재에 생기는 소성 변형도
  3. 냉각하는 도중 수축과 소성 변형도
  4. 미세한 기공(porosity)
(정답률: 59%)
  • 용접 잔류 응력과 변형은 주로 열팽창, 수축, 소성 변형과 같은 열역학적 요인에 의해 발생합니다.

    오답 노트
    미세한 기공(porosity): 이는 내부 결함의 일종이며 응력이나 변형을 직접적으로 일으키는 발생 요인이 아닙니다.
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78. 반복하중을 받는 용접구조물의 용접제작시 완전용입을 대체로 요구하고 있다. 이에 대한 제일 주된 이유는?

  1. 반복하중시 인장사이클에 대한 저항을 높이기 위함
  2. 반복하중시 압축사이클에 대한 저항성을 높이기 위함
  3. 응력집중에 의한 균열 개시를 방지하기 위함
  4. 용접 변형을 최소화 하기 위함
(정답률: 20%)
  • 반복하중을 받는 구조물에서 불완전 용입은 응력 집중원으로 작용하여 피로 균열을 유발하므로, 응력집중에 의한 균열 개시를 방지하기 위해 완전용입이 요구됩니다.
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79. 현재 진행중인 균열의 크기와 성장을 검출할 수 있는 검사 방법은?

  1. 자기 탐상 검사
  2. 방사선 투과 검사
  3. 음향 탐상 검사
  4. 와전류 탐상 검사
(정답률: 50%)
  • 음향 탐상 검사는 초음파를 이용하여 재료 내부의 결함을 찾는 방법으로, 현재 진행 중인 균열의 크기와 성장 상태를 검출하는 데 매우 효과적입니다.
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80. AW-500인 용접기 15대를 설치하고자 하는 공장에서 필요한 변압기의 용량[kVA]은? (단, 용접기 사용시 평균 전류는 300 A, 개로 전압은 80 V, 사용률은 40%이다.)

  1. Q=120
  2. Q=144
  3. Q=1200
  4. Q=1500
(정답률: 50%)
  • 용접기 여러 대를 설치할 때 필요한 변압기 용량은 개별 용접기의 용량에 대수와 사용률을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $Q = n \times I \times V \times m$ (용량 = 대수 × 평균전류 × 개로전압 × 사용률)
    ② [숫자 대입] $Q = 15 \times 300 \times 80 \times 0.4$
    ③ [최종 결과] $Q = 144000$ (단위 변환 시 $144\text{ kVA}$)
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5과목: 용접일반 및 안전관리

81. 피복아크 용접기에서 전류가 흐르는 순서로 옳은 것은?

  1. 용접기-용접봉홀더-용접봉-아크-모재
  2. 용접기-용접봉-용접봉홀더-아크-모재
  3. 용접봉홀더-용접기-용접봉-모재-아크
  4. 용접기-용접봉-용접봉홀더-모재-아크
(정답률: 67%)
  • 피복아크 용접에서 전류는 전원인 용접기에서 시작하여 홀더와 용접봉을 거쳐 아크를 통해 모재로 흐르는 경로를 가집니다.
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82. 판두께가 10 mm, 드래그 길이가 1.8 mm 인 경우 드래그율은?

  1. 11.8%
  2. 18%
  3. 23.6%
  4. 36%
(정답률: 75%)
  • 드래그율은 판 두께에 대한 드래그 길이의 비율을 백분율로 나타낸 값입니다.
    ① [기본 공식] $\text{드래그율}(\%) = \frac{\text{드래그 길이}}{\text{판 두께}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{드래그율}(\%) = \frac{1.8}{10} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{드래그율} = 18\%$
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83. 아크 용접 입열량은 실용적으로 다음과 같이 계산한다. 여기에서 상수"60"은 어떤 의미를 가지는가?

  1. 교류의 주파수가 60㎐이기 때문에 생긴 상수
  2. 용접방법에 따라 달라지는 상수
  3. 재료에 따라 달라지는 고유상수
  4. 시간단위를 맞추기 위한 상수
(정답률: 54%)
  • 입열량 계산식 $\text{입열량}(\text{J/cm}) = \frac{60 \times \text{전류}(\text{A}) \times \text{전압}(\text{V})}{\text{속도}(\text{cm/min})}$에서 분모의 속도 단위가 분($\text{min}$) 기준이므로, 이를 초($\text{sec}$) 단위로 환산하여 에너지 단위인 줄($\text{J}$)과 맞추기 위해 $60$이라는 상수를 곱해주는 것입니다.
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84. 가스절단 방법에서 아름다운 절단면을 얻을 수 있는 산소의 압력은 약 몇 kgf/cm2 이하인가?

  1. 10
  2. 3
  3. 7
  4. 15
(정답률: 34%)
  • 가스 절단 시 산소 압력이 너무 높으면 절단면이 거칠어지며, 일반적으로 $3\text{ kgf/cm}^2$이하의 압력을 유지해야 매끄럽고 아름다운 절단면을 얻을 수 있습니다.
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85. 전기 아크용접 작업시 전격에 관한 주의사항 중 틀린 것은?

  1. 무부하 전압이 필요 이상으로 높은 용접기는 사용하지 않는다.
  2. 인체의 피부에 젖은 습기는 낮은 전압에서는 주의하지 않아도 된다.
  3. 작업종료시 또는 장시간 작업을 중지할 때는 반드시 용접기의 스위치를 끄도록 한다.
  4. 전격을 받는 사람을 발견했을 때에는 즉시 스위치를 꺼야한다.
(정답률: 69%)
  • 인체의 피부가 젖어 있으면 전기 저항이 급격히 감소하여 낮은 전압에서도 감전 사고의 위험이 매우 커지므로 항상 주의해야 합니다.
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86. 잠호 용접(submerged arc welding)의 용접장치에 관한 내용 중 옳은 것은?

  1. 수하 특성의 경우에는 이크길이가 일정하도록 와이어 이송을 정속도 제어한다.
  2. 수하 특성의 와이어 이송은 정속도 제어이나 아크길이의 변동은 전류의 변화로 된다.
  3. 정전압 특성의 와이어 이송은 정속도 제어이며 자기 제어로 아크길이가 유지된다.
  4. 정전압 특성의 와이어 이송은 가변속도 제어이며 아크전압을 검출하여 제어한다.
(정답률: 38%)
  • 잠호 용접의 정전압 특성 전원에서는 와이어를 정속도로 이송시키면, 아크 길이가 변할 때 전압이 변하며 전류가 자동으로 조절되는 자기 제어 작용에 의해 아크 길이가 일정하게 유지됩니다.
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87. 용적(熔滴)이 이행(移行)하는 상태를 분류한 것중 틀린 것은?

  1. 피복이행
  2. 단락이행
  3. 스프레이이행
  4. 핀치효과이행
(정답률: 47%)
  • 용적 이행 상태는 크게 단락 이행, 스프레이 이행, 글로불러 이행으로 분류됩니다. 피복이행은 용적 이행의 분류에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    핀치효과이행: 스프레이 이행 시 발생하는 물리적 현상으로 이행 상태의 원리가 됩니다.
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88. ASME(미국 기계 기술자협회)규정에서 잠호용접을 나타내는 약자는 다음 중 어느 것인가?

  1. S.A.W
  2. S.M.A.W
  3. G.T.A.W
  4. O.F.W
(정답률: 65%)
  • 잠호용접(Submerged Arc Welding)은 용융 플럭스 속에 아크를 숨겨 용접하는 방식으로, ASME 규정에서 S.A.W로 표기합니다.

    오답 노트
    S.M.A.W: 피복 아크 용접
    G.T.A.W: 가스 텅스텐 아크 용접
    O.F.W: 산소 연료 용접
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89. 다량의 산소연결관인 매니폴드 설치시 고려 사항이 아닌것은?

  1. 순간 최대사용량
  2. 가스용기를 교환하는 주기
  3. 필요한 가스용기의 수량
  4. 아세틸렌 용기수량
(정답률: 43%)
  • 산소 연결관인 매니폴드 설치 시에는 산소의 순간 최대 사용량, 가스 용기 교환 주기, 필요한 산소 용기 수량 등을 고려해야 합니다. 아세틸렌 용기 수량은 산소 매니폴드 설치 고려 사항과 무관합니다.
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90. 가스 용접의 안전수칙 중 틀린 것은?

  1. 아세틸렌 가스는 통풍이 잘되는 곳에 설치한다.
  2. 자연환기가 불충분한 곳에서는 환기장치를 설치한 후 용접한다.
  3. 아세틸렌 가스도관과 연결부에는 구리를 사용한다.
  4. 호스는 호스밴드로 확실하게 연결되어 있는가 확인하고 호스걸이가 있을 때에는 걸어둔다.
(정답률: 79%)
  • 아세틸렌은 구리($Cu$)와 반응하여 폭발성 물질인 구리 아세틸라이드를 형성하므로, 아세틸렌 가스 도관 및 연결부에 구리를 사용하는 것은 매우 위험하며 절대 금지됩니다.
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91. 용접부에 생기는 잔류응력을 제거하려면 다음 중 어떤 처리를 하면 좋은가?

  1. 풀림을 한다.
  2. 불림을 한다.
  3. 담금질을 한다.
  4. 뜨임을 한다.
(정답률: 79%)
  • 풀림(Annealing)은 재료를 적절한 온도로 가열 후 서서히 냉각시켜 내부 응력을 제거하고 조직을 균질화하며 연성을 높이는 열처리 방법입니다.
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92. 용접입열이 크게 되면 어떤 현상이 생기는가?

  1. 강도가 증가한다.
  2. 결정립이 미세화된다.
  3. 인성이 증가한다.
  4. 결정립이 조대화된다.
(정답률: 59%)
  • 용접 입열량이 과도하게 많아지면 금속 조직의 가열 시간이 길어져 결정립이 커지는 조대화 현상이 발생하며, 이는 일반적으로 기계적 성질의 저하를 초래합니다.

    오답 노트
    강도 증가, 결정립 미세화, 인성 증가: 입열량이 적절하거나 제어되었을 때 나타나는 특성입니다.
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93. 영구자석 및 스프링 등을 이용한 간단하고 가벼운 용접장치를 이용하여 고능률 하향 및 수평필릿 전용 용접법으로 개발된 것은?

  1. 그래비티 용접(gravity welding)
  2. 오토콘 용접(autocon welding)
  3. 테르밋 용접(thermit welding)
  4. 스터드 용접(stud welding)
(정답률: 34%)
  • 오토콘 용접(autocon welding)은 영구자석과 스프링을 이용한 가볍고 간단한 장치로, 고능률 하향 및 수평 필릿 용접에 특화된 전용 용접법입니다.
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94. 내용적 40리터의 산소용기에서 가스용접의 시작과 끝난 경우가 각각 95와 55기압(kgf/cm2)을 가리켰다. 산소 소비량은 몇 리터인가?

  1. 1000
  2. 1200
  3. 1600
  4. 1800
(정답률: 50%)
  • 가스 용기의 소비량은 용기 내용적에 압력 차이를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = V_0 \times (P_1 - P_2)$
    ② [숫자 대입] $V = 40 \times (95 - 55)$
    ③ [최종 결과] $V = 1600$
    따라서 산소 소비량은 $1600$ 리터입니다.
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95. 가스 가우징(Gas-Gouging)법과 비교한 아크 에어 가우징 (Arc Air Gouging)법의 특징이 아닌 것은?

  1. 조작이 용이하다.
  2. 작업능률이 높다.
  3. 작업에서 소음이 많다.
  4. 모재에 나쁜 영향이 없다.
(정답률: 39%)
  • 아크 에어 가우징은 가스 가우징에 비해 조작이 쉽고 능률이 좋으며 모재에 열 영향이 적은 장점이 있습니다. 소음이 많은 것은 가우징 공정 전반의 특성일 수 있으나, 가스 가우징과 비교했을 때 아크 에어 가우징만의 차별적 특징으로 보기 어렵습니다.
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96. 플라즈마 아크용접의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용접변형이 적다.
  2. 이음 홈은 I형으로 가능하다.
  3. 용접봉의 소모가 적다.
  4. 용접속도가 느리고 용입이 얕다.
(정답률: 59%)
  • 플라즈마 아크 용접은 고에너지 밀도의 아크를 사용하므로 용입이 매우 깊고 용접 속도가 매우 빠른 것이 핵심 특징입니다.
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97. 연강용 피복아크 용접봉에서 잘못 표시된 것은?

  1. E4303 : 라임티탄계 용접봉
  2. E4311 : 고셀룰로스계 용접봉
  3. E4313 : 고산화 티탄계 용접봉
  4. E4301 : 저수소계 용접봉
(정답률: 72%)
  • 연강용 피복아크 용접봉의 규격 표기법에 대한 문제입니다. 저수소계 용접봉은 E4316 등으로 표기하며, E4301은 저수소계에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    E4303: 라임티탄계
    E4311: 고셀룰로스계
    E4313: 고산화 티탄계
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98. 용접시 전안염을 일으키는 요인은?

  1. 중독성 가스
  2. 아크 광선
  3. 스패터링과 슬랙의 비산(飛散)
  4. 감전
(정답률: 75%)
  • 전안염은 용접 시 발생하는 강렬한 아크 광선(자외선, 적외선 등)이 각막에 화상을 입혀 발생하는 질환입니다.
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99. 내열 합금의 땜납 종류에 대한 납땜온도 표기가 잘못된 것은?

  1. BAgMn - (970∼1150℃)
  2. BCuAu - (990∼1090℃)
  3. BNiCr - (1090∼1180℃)
  4. BCuZn - (1200∼1260℃)
(정답률: 45%)
  • 내열 합금 땜납의 종류별 적정 납땜 온도를 묻는 문제입니다. BCuZn의 경우 일반적인 납땜 온도는 $1200 \sim 1260\text{℃}$보다 훨씬 낮은 범위에서 형성되므로 표기가 잘못되었습니다.
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100. 잠호용접에서는 이음 홈 가공과 맞춤의 정밀도가 중요하다. 뒷받침을 사용하지 않을 경우 적당한 루트 간격은?

  1. ±2 mm
  2. ±1 mm
  3. 0.8 mm 이하
  4. 0.1 mm 이하
(정답률: 64%)
  • 잠호용접 시 뒷받침재를 사용하지 않는 경우에는 용입 부족이나 변형을 방지하기 위해 루트 간격을 $0.8\text{ mm}$이하로 정밀하게 유지해야 합니다.
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