용접기사 필기 기출문제복원 (2011-08-21)

용접기사 2011-08-21 필기 기출문제 해설

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용접기사
(2011-08-21 기출문제)

목록

1과목: 기계제작법

1. 주물의 결함 중 기공(blow hole)에 대한 방지대책으로 틀린 것은?

  1. 쇳물의 주입온도를 필요이상을 높게 하지 말 것
  2. 쇳물 받이를 적게 할 것
  3. 주형의 통기성을 향상시킬 것
  4. 주형 내의 수분을 적게 할 것
(정답률: 72%)
  • 기공(blow hole)은 주형 내의 가스가 쇳물 밖으로 빠져나가지 못해 발생합니다. 쇳물 받이를 적게 하는 것은 가스 배출 및 주입 흐름과 직접적인 상관관계가 없으며, 오히려 적절한 주입 시스템을 갖추는 것이 중요합니다.

    오답 노트
    주입온도 조절, 통기성 향상, 수분 제거: 모두 가스 발생을 억제하거나 배출을 돕는 올바른 방지 대책입니다.
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2. 단조 작업의 종류 중 하나로 볼트, 스크루, 리벳등의 머리 부분을 제작하는데 사용되는 단조법은?

  1. 헤딩(heading)
  2. 코이닝(coining)
  3. 허빙(hubbing)
  4. 스웨이징(swaging)
(정답률: 71%)
  • 헤딩(heading)은 단조 작업의 일종으로, 재료의 끝부분을 압축하여 볼트, 스크루, 리벳 등의 머리 부분을 형성하는 공법입니다.

    오답 노트
    코이닝(coining): 정밀한 문양이나 치수를 위해 강한 압력으로 성형
    허빙(hubbing): 중심부의 두께를 늘려 허브 모양으로 성형
    스웨이징(swaging): 재료의 지름을 줄이는 공법
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3. 담금질된 강의 마텐자이트 조직은 경도는 높지만 취성이 매우 크고 내부적으로 잔류응력이 많이 남아 있어서 A1 이하의 변태점에서 가열하는 열처리 과정을 통하여 인성을 부여하고 잔류응력을 제거하는 열처리는?

  1. 풀림(Annealing)
  2. 불림(Normalizing)
  3. 침탄법(Carburizing)
  4. 뜨임(Tempering)
(정답률: 56%)
  • 담금질 후 생성된 마텐자이트 조직의 취성을 줄이고 인성을 부여하며, 내부 잔류응력을 제거하기 위해 $A_{1}$ 변태점 이하의 온도로 재가열하는 열처리를 뜨임(Tempering)이라고 합니다.

    오답 노트
    풀림(Annealing): 재료를 완전히 연하게 만들어 내부 응력을 제거하는 처리
    불림(Normalizing): 결정립을 미세화하고 조직을 균일하게 만드는 처리
    침탄법(Carburizing): 표면에 탄소를 침투시켜 표면 경도를 높이는 표면 경화법
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4. 원자수소용접법(atomic hydrogen welding)의 설명으로 틀린 것은?

  1. 1926년 미국의 Langmuir가 순수한 과학적인 연구에서 고안된 용접법이다.
  2. 분자상태의 수소가 아크열에 의하여 분해되어 원자상태의 수소로 되었다가 모재면에서 냉각되어 다시 분자상태로 환원될 때 발생하는 고열을 이용하여 용접한다.
  3. 용접 효율을 높이기 위해 산화철 분말과 알루미늄 분말을 첨가하여 용접을 한다.
  4. 용융온도가 높은 백금, 이리듐, 니켈, 크롬 등의 특수합금의 용접에 적합하다.
(정답률: 73%)
  • 원자수소용접은 수소의 해리 및 재결합열을 이용하는 고온 용접법입니다. 산화철 분말과 알루미늄 분말을 첨가하는 방식은 알루미노 열용접(Thermite welding)에 대한 설명이므로 원자수소용접과는 무관합니다.
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5. 두께 2mm의 연강판에 지름 20mm 의 구멍을 뚫을 때 필요한 전단력의 크기는 약 몇 kN 인가? (단, 판의 전단저항을 250N/mm2 이다.)

  1. 18.24
  2. 26.87
  3. 31.42
  4. 42.55
(정답률: 43%)
  • 구멍을 뚫기 위해 필요한 전단력은 전단 면적에 전단저항을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \pi \times d \times t \times \tau$
    ② [숫자 대입] $F = 3.14 \times 20 \times 2 \times 250$
    ③ [최종 결과] $F = 31415.9 \text{ N} = 31.42 \text{ kN}$
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6. 3차원 측정기는 X,Y,Z의 3차원 공간상에서 측정점의 좌표점을 검출하여, 데이터를 컴퓨터로 처리하는 측정기이다. 3차원 측정기를 조작상으로 분류할 때 여기에 해당되지 않는 것은?

  1. 수동형(floating type)
  2. 조이스틱형(joystick type)
  3. CNC형(CNC type)
  4. 겐트리형(gantry type)
(정답률: 40%)
  • 3차원 측정기의 조작 방식에 따른 분류에는 수동형, 조이스틱형, CNC형이 포함됩니다.

    오답 노트
    겐트리형: 조작 방식이 아닌 측정기의 구조적 형태에 따른 분류입니다.
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7. MIG 용접은 일반적으로 무슨 극성을 사용하는가?

  1. 교류 정극성
  2. 직류 정극성
  3. 교류 역극성
  4. 직류 역극성
(정답률: 68%)
  • MIG 용접은 일반적으로 전극(와이어)에 $-$극을, 모재에 $+$극을 연결하여 모재 측에 더 많은 열이 집중되게 하는 직류 역극성(DCEP)을 사용합니다.
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8. 밀링 커터 중에서 외주와 정면에 절삭날이 있으며 주로 수직 밀링에서 사용하고, 밀링 커터축에 수직인 평면을 가공할 때 쓰는 커터는?

  1. 메탈 소
  2. 정면 밀링 커터
  3. 총형 밀링 커터
  4. 플라이 커터
(정답률: 73%)
  • 외주와 정면에 모두 절삭날이 있어 수직 밀링 머신에서 커터축에 수직인 평면을 가공하는 데 최적화된 커터는 정면 밀링 커터입니다.
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9. 드릴(drill) 가공 후 구멍(hole)의 정확한 진원가 공과 구멍내면의 표면 거칠기를 좋게 하기위한 가공은?

  1. 스폿 페이싱(spot facing)
  2. 리밍(reaming)
  3. 카운터 보링(counter boring)
  4. 카운터 싱킹(counter sinking)
(정답률: 57%)
  • 리밍(reaming)은 드릴 가공 후 구멍의 치수 정밀도를 높이고, 진원도를 개선하며, 내면의 표면 거칠기를 매끄럽게 다듬는 정밀 가공법입니다.
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10. 인발(drawing)가공에서의 윤활에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 윤활의 목적은 소재의 외관과 기계적 성질을 만족시키고, 다이의 과열로 인한 파손을 최소화 하는데 있다.
  2. 습식 윤활 방식은 저속인발(20m/min 이하)에서 주로 사용되며, 광유에 유화제를 섞은 수용성계의 에멀전이 주로 사용된다.
  3. 건식 윤활 방식은 주로 마찰저항을 감소시키기 위한 목적으로 석회, 흑연, 이황화몰리브덴 등을 이용한다.
  4. 인발가공에서 소재의 심한 저항으로 윤활상태가 경계윤활상태로 진전되므로 이를 피하기 위하여 작업 조건에 맞는 적절한 윤활제를 선택해야 한다.
(정답률: 59%)
  • 습식 윤활 방식은 주로 고속 인발에서 냉각 효과를 높이기 위해 사용됩니다. 저속 인발에서는 주로 고체 윤활제를 사용하는 건식 윤활 방식이 적용됩니다.
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11. 공작물을 일정한 거리와 각도로 구멍을 뚫거나 기어 등과 같이 분할이 어려운 공작물을 가공하는 작업에 적합한 지그는?

  1. Vise Jig
  2. Leaf Jig
  3. Indexing Jig
  4. Plate Jig
(정답률: 67%)
  • 기어 가공과 같이 공작물을 일정한 각도로 분할하거나 정해진 거리마다 구멍을 뚫어야 하는 정밀 분할 작업에는 Indexing Jig가 가장 적합합니다.
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12. 연삭숫돌에서 눈메움(loading)의 발생 원인으로 거리가 먼 것은?

  1. 연삭 숫돌 입도가 너무 작거나 연삭 깊이가 클 경우
  2. 숫돌의 조직이 너무 치밀한 경우
  3. 연한 금속을 연삭할 경우
  4. 숫돌의 원주속도가 너무 클 경우
(정답률: 60%)
  • 눈메움은 연삭 칩이 숫돌 입자 사이에 끼어 절삭력이 떨어지는 현상입니다. 입도가 너무 작거나, 조직이 치밀하거나, 연한 금속을 가공할 때 발생하기 쉽습니다. 숫돌의 원주속도가 너무 큰 것은 눈메움의 직접적인 원인이라기보다 연삭 효율이나 표면 거칠기에 영향을 주는 요인입니다.
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13. 용융금속을 정밀한 형상의 금형에 주입하여 주물을 주조하는 방법으로 치수의 정밀도가 높고 기계가공을 대부분 생략하는 경우가 있으나, 금형의 선택조건이 까다롭고 비싸므로 대량 생산을 고려해야 하는 주조법은?

  1. 원심 주조법
  2. 인베스트먼트법
  3. 다이캐스팅법
  4. 셀 몰드법
(정답률: 71%)
  • 다이캐스팅법은 정밀한 금형에 용융 금속을 고압으로 주입하는 방식으로, 치수 정밀도가 매우 높고 후가공을 최소화할 수 있어 대량 생산에 최적화된 주조법입니다.
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14. 스프링 백(spring back)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스프링 백의 양은 가공조건에 의해 영향을 받는다.
  2. 강도가 클수록 스프링 백의 양도 커진다.
  3. 같은 두께의 판재에서 굽힘 각도가 예리할수록 스프링 백의 양은 커진다.
  4. 같은 두께의 판재에서 굽힘 반지름이 작을수록 스프링 백의 양은 커진다.
(정답률: 59%)
  • 스프링 백은 가공 후 탄성 회복으로 인해 원래 형상으로 돌아가려는 현상입니다. 굽힘 반지름이 클수록(완만할수록) 탄성 변형량이 많아져 스프링 백의 양이 커지며, 반지름이 작을수록(예리할수록) 소성 변형이 지배적이 되어 스프링 백의 양은 작아집니다.
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15. 절삭유제의 사용목적으로 거리가 먼 것은?

  1. 공구와 공작물을 냉각시키기 위해
  2. 공구와 공작물간의 마찰력을 줄이기 위해
  3. 칩을 씻어주고 절삭부을 닦아 절삭작용을 쉽게 하기 위해
  4. 인체에 미치는 신체적 악영향(피부반응, 호흡 곤란)을 최소화하기 위해
(정답률: 90%)
  • 절삭유제는 냉각, 윤활, 칩 배출 및 세척을 목적으로 사용됩니다. 인체에 미치는 악영향을 최소화하는 것은 절삭유제의 사용 목적이 아니라, 오히려 절삭유제 사용 시 주의해야 할 안전 및 환경 관리 사항입니다.
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16. 보석, 유리, 자기 등을 정밀 가공하는데 가장 적합한 가공 방법은?

  1. 전해 연삭
  2. 방전 가공
  3. 초음파 가공
  4. 전해 연마
(정답률: 70%)
  • 초음파 가공은 초음파 진동과 연마재를 이용하여 경도가 매우 높은 취성 재료를 정밀하게 가공하는 방법이므로 보석, 유리, 자기 가공에 가장 적합합니다.
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17. 금속재료의 표면에 강철이나 주철의 작은 강구를 고속으로 분사시켜 표면층의 경도를 높이는 방법은?

  1. 금속 침투법(Metallic cementation)
  2. 칠드 경화법(Chilled hardening)
  3. 숏 피닝(Shot peening)
  4. 하드 페이싱(hard facing)
(정답률: 81%)
  • 숏 피닝(Shot peening)은 작은 강구를 고속으로 분사하여 금속 표면에 압축 잔류 응력을 형성함으로써 표면 경도를 높이고 피로 강도를 향상시키는 방법입니다.

    오답 노트
    금속 침투법: 표면에 탄소나 질소 등을 침투시켜 경화
    칠드 경화법: 급냉을 통해 칠드 주철 조직을 형성
    하드 페이싱: 내마모성을 위해 표면에 경질 합금을 용접
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18. 고에너지속도 성형법(high energy rate forming)에 해당하지 않는 것은?

  1. 폭발 성형법(explosive forming)
  2. 액중방전 성형법(electro-hydraulic forming)
  3. 하이드로포밍 성형법(hydroforming)
  4. 자기 성형법(magnetic pulse forming)
(정답률: 54%)
  • 고에너지속도 성형법(HERF)은 매우 짧은 시간에 거대한 에너지를 가해 성형하는 방법으로 폭발, 액중방전, 자기 성형법이 이에 해당합니다. 반면 하이드로포밍 성형법(hydroforming)은 유압을 이용하여 서서히 성형하는 일반적인 유체 성형법입니다.
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19. 300mm의 사인바(sine bar)를 이용하여 측정한 결과 각도가 29° 이었다. 이 때 사인바 양단의 게이지 블록 높이 차는 몇 mm 인가?

  1. 145.44
  2. 129.46
  3. 118.34
  4. 108.52
(정답률: 50%)
  • 사인바의 원리는 직각삼각형의 사인($\sin$) 함수를 이용하여 각도를 높이 차이로 변환하는 것입니다.
    ① [기본 공식] $\text{높이 차} = L \times \sin(\theta)$
    ② [숫자 대입] $\text{높이 차} = 300 \times \sin(29^\circ)$
    ③ [최종 결과] $\text{높이 차} = 145.44$
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20. 광파 간섭현상을 이용하여 평면도를 측정하는 기기는?

  1. 옵티컬 플랫(optical flat)
  2. 공구 현미경
  3. 오토콜리메이터(autocollimator)
  4. NF식 표면 거칠기 측정기
(정답률: 67%)
  • 광파 간섭현상을 이용하여 측정면과 측정 대상면 사이의 공기층 두께 차이에 의해 발생하는 간섭무늬를 통해 평면도를 정밀하게 측정하는 기기는 옵티컬 플랫(optical flat)입니다.
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2과목: 재료역학

21. 폭 b = 60mm, 길이 L = 500mm의 균일강도 외팔보의 자유단에 집중하중 P = 5kN이 작용한다. 허용 굽힘응력을 65MPa이라 하면 자유단에서 250mm되는 지점의두께 h는? (단, 보의 단면은 두께는 변하지만 일정한 폭 b를 갖는 직사각형이다. )

  1. 14mm
  2. 28mm
  3. 44mm
  4. 62mm
(정답률: 38%)
  • 굽힘응력 공식을 이용하여 특정 지점에서의 필요 두께를 계산합니다. 자유단에서 $250 \text{mm}$ 지점의 모멘트 $M = P \times 250 \text{mm}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{M}{Z} = \frac{M}{\frac{bh^{2}}{6}}$
    ② [숫자 대입] $65 \times 10^{6} = \frac{5000 \times 0.25}{\frac{0.06 \times h^{2}}{6}}$
    ③ [최종 결과] $h = 0.044 \text{ m} = 44 \text{ mm}$
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22. 다음 중 주평면(principal plane)을 정의한 것으로 옳은 것은?

  1. 주평면에는 최대 수직응력만이 작용한다.
  2. 주평면에는 전단응력은 작용하지 않고, 최대 및 최소 수직응력만이 작용한다.
  3. 주평면에는 최대 및 최소 수직응력과 최소 전단응력만이 작용한다.
  4. 주평면에는 수직응력은 작용하지 않고, 최대 및 최소 전단응력만이 작용한다.
(정답률: 52%)
  • 주평면은 요소의 회전각 중 전단응력이 0이 되는 특수한 평면을 의미합니다.
    주평면에서는 전단응력이 작용하지 않으며, 오직 최대 및 최소 수직응력(주응력)만이 작용하는 것이 핵심 원리입니다.

    오답 노트
    최대 수직응력만이 작용한다: 최소 수직응력도 함께 존재함
    최소 전단응력이 작용한다: 전단응력은 0이어야 함
    수직응력이 작용하지 않는다: 수직응력이 최대/최소로 작용하는 평면임
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23. 지름 1cm, 길이 50cm, 탄성계수 200GPa의 강봉이 90kN의 인장하중을 받을 때 탄성에너지는?

  1. 129 N⦁1m
  2. 154 N⦁1m
  3. 258 N⦁2m
  4. 85 N⦁8m
(정답률: 29%)
  • 인장하중을 받는 봉의 탄성에너지는 하중, 길이, 단면적, 탄성계수의 관계로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $U = \frac{P^{2} L}{2 E A}$
    ② [숫자 대입] $U = \frac{90000^{2} \times 0.5}{2 \times 200 \times 10^{9} \times \frac{\pi \times 0.01^{2}}{4}}$
    ③ [최종 결과] $U = 128.9 \text{ N} \cdot \text{m} \approx 129 \text{ N} \cdot \text{m}$
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24. 바깥지름이 46mm인 중공 원형축이 120kW의 동력을 40rev/s 의 각속도로 전달할 때, 허용 전단응력이 τall= 80MPa 이라면, 안지름은 최대 몇 mm까지 만들 수 있는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 37
  2. 40
  3. 43
  4. 46
(정답률: 23%)
  • 전달 동력과 각속도로부터 토크를 구하고, 중공축의 전단응력 공식을 이용하여 안지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $T = P \times \omega = \frac{\tau \pi (d_{out}^{4} - d_{in}^{4})}{16 d_{out}}$
    ② [숫자 대입] $120000 \times (2 \pi \times 40) = \frac{80 \times 10^{6} \times \pi (0.046^{4} - d_{in}^{4})}{16 \times 0.046}$
    ③ [최종 결과] $d_{in} = 0.040 \text{ m} = 40 \text{ mm}$
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25. 지름 3 cm, 길이 1m인 환봉의 양단에 100 N⦁0m의 비틀림 모멘트가 작용할 때 비틀림 각은? (단, 선형탄성 환봉의 전단탄성계수 G = 80GPa이다.)

  1. 0.16°
  2. 0.31°
  3. 9°
  4. 18°
(정답률: 59%)
  • 원형봉의 비틀림 각 공식은 비틀림 모멘트, 길이, 전단탄성계수 및 극관성모멘트의 관계로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{TL}{GJ}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{100 \times 1}{80 \times 10^{9} \times \frac{\pi \times 0.03^{4}}{32}}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0.157 \text{ rad} = 9^{\circ}$
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26. 다은 그림과 같이 구리선과 강선에 매달린 강체가 있다. 구리선의 탄성계수를 Ec강선의 탄성계수를 Es 라 하고, 이들의 단면적은 A로 같다고 할 때 강선에 생기는 응력은? (단, 매달린 강체의 무게는 W 이다.)

(정답률: 36%)
  • 강체에 매달린 세 선의 변형량이 동일하다는 조건과 전체 하중 $W$의 평형 방정식을 이용하여 강선에 걸리는 응력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{s} = \frac{E_{s}}{2E_{c} + E_{s}} \cdot \frac{W}{A}$
    ② [숫자 대입] (주어진 기호 그대로 대입)
    ③ [최종 결과] $\sigma_{s} = \frac{E_{s}}{2E_{c} + E_{s}} \frac{W}{A}$
    따라서 정답은 입니다.
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27. 그림과 같은 단면에서 대칭축 n-n에 대한 단면 2차 모멘트는?

  1. 5.35×10-6m4
  2. 6.35×10-6m4
  3. 7.35×10-6m4
  4. 8.35×10-6m4
(정답률: 35%)
  • H형 단면의 단면 2차 모멘트는 전체 큰 직사각형에서 빈 공간인 작은 직사각형 두 개의 단면 2차 모멘트를 빼서 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{bh^{3}}{12} - 2 \times \frac{b_{sub}h_{sub}^{3}}{12}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{0.224 \times 0.15^{3}}{12} - 2 \times \frac{0.1055 \times 0.0685^{3}}{12}$
    ③ [최종 결과] $I = 6.3 \times 10^{-5} - 5.6 \times 10^{-5} \approx 7.35 \times 10^{-6}$
    단면 2차 모멘트는 $7.35 \times 10^{-6}\text{ m}^{4}$ 입니다.
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28. 그림에서 P가 1200N, b = 3cm, h = 4cm, e = 1cm라 할 때 최대 압축응력은 몇 N/cm2인가?

  1. 250
  2. 200
  3. 150
  4. 100
(정답률: 10%)
  • 편심 하중이 작용하는 기둥의 최대 압축응력은 단면의 중심축에서 가장 먼 곳에서 발생하며, 직접 응력과 굽힘 응력의 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{max} = \frac{P}{A} + \frac{M}{Z} = \frac{P}{bh} + \frac{P \cdot e}{(bh^{2}/6)}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_{max} = \frac{1200}{3 \times 4} + \frac{1200 \times 1}{(3 \times 4^{2}/6)} = \frac{1200}{12} + \frac{1200}{8}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{max} = 100 + 150 = 250$
    최대 압축응력은 $250\text{ N/cm}^{2}$ 입니다.
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29. 그림과 같이 중앙에 집중 하중 P[N]와 균일분포 하중ω[N/m]가 동시에 작용하는 단순보에서 최대 처짐은? (단, ωl= 2P 이고, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 50%)
  • 집중 하중과 균일분포 하중이 동시에 작용할 때, 최대 처짐량은 각 하중에 의한 처짐량의 합으로 계산하는 중첩의 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{Pl^{3}}{48EI} + \frac{5\omega l^{4}}{384EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{Pl^{3}}{48EI} + \frac{5(2P/l)l^{4}}{384EI} = \frac{Pl^{3}}{48EI} + \frac{10Pl^{3}}{384EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{max} = \frac{8Pl^{3} + 10Pl^{3}}{384EI} = \frac{18Pl^{3}}{384EI} = \frac{3Pl^{3}}{64EI}$
    따라서 정답은 입니다.
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30. 다음 그림과 같은 길이 L = 30 cm, 횡단면이 0.06x 2.5cm인 얇은 강철자의 양단에 우력(moment)을 작용시켜 중심각 θ = 60° 인 원호의 꼴로 굽히면 강철자에 발생하는 최대응력은 약 몇 MPa 인가? (단, 탄성계수 E = 210 GPa 이며, 굽힘강성 EI는 일정하다.)

  1. 177
  2. 190
  3. 207
  4. 220
(정답률: 12%)
  • 원호로 굽혀진 보의 곡률 반경 $\rho$를 이용하여 최대 굽힘 응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{E y}{\rho} = \frac{E (h/2)}{L / \theta}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{210 \times 10^3 \cdot (0.006 / 2)}{0.3 / (60 \cdot \pi / 180)}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 220$
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31. 그림과 같이 외팔보의 끝에 집중하중 P가 작용할때 자유단에서의 처짐각 θ는? (단, 보의 굽힘강성 EI 는 일정하다.)

(정답률: 44%)
  • 외팔보의 자유단에 집중하중 $P$가 작용할 때, 자유단에서의 처짐각 $\theta$는 보의 굽힘 이론에 의해 다음과 같이 계산됩니다.
    $$\theta = \frac{PL^2}{2EI}$$
    따라서 정답은 입니다.
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32. 길이 500mm, 지름 16mm의 균일한 강봉의 양 끝에 12kN의 축 방향 하중이 작용하여 길이는 300 μm가 증가하고 지름은 2.4 μm가 감소하였다. 이 선형 탄성 거동하는 봉 재료의 프와송 비(Poisson’s ratio)는?

  1. 0.22
  2. 0.25
  3. 0.29
  4. 0.32
(정답률: 35%)
  • 프와송 비는 축 방향 변형률에 대한 가로 방향 변형률의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\nu = - \frac{\epsilon_{lateral}}{\epsilon_{axial}} = - \frac{\Delta d / d}{\Delta L / L}$
    ② [숫자 대입] $\nu = - \frac{-2.4 \times 10^{-6} / 16}{300 \times 10^{-6} / 500}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 0.25$
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33. 외팔보의 자유단에 하중 P가 작용할 때, 이 보의 굽힘에 의한 탄성 변형에너지를 구하면? (단, 보의 굽힘강성 EI 는 일정하다.)

(정답률: 35%)
  • 외팔보 자유단에 집중하중 $P$가 작용할 때, 보에 저장되는 탄성 변형에너지는 굽힘 에너지 공식 $\int \frac{M^2}{2EI} dx$를 통해 유도됩니다.
    $$U = \frac{P^2 L^3}{6EI}$$
    따라서 정답은 입니다.
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34. 그림과 같이 1000 N의 힘이 브래킷의 A에 작용하고 있다. 이 힘의 점 B에 대한 모멘트는 몇 N⦁m 인가?

  1. 160
  2. 200
  3. 238.6
  4. 253.2
(정답률: 12%)
  • 점 B에 대한 모멘트는 힘의 수직 성분과 수평 성분이 각각 만드는 모멘트의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = F \cos \theta \cdot y + F \sin \theta \cdot x$
    ② [숫자 대입] $M = 1000 \cos 60^{\circ} \cdot 0.16 + 1000 \sin 60^{\circ} \cdot 0.2$
    ③ [최종 결과] $M = 253.2$
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35. 다음과 같은 장주(long column)에 하중 Pcr을 가했더니 오른쪽 그림과 같이 좌굴이 일어났다. 이 때 오일러 좌굴하중 Pcr은? (단, 탄성계수는 E, 관성모멘트는 I, 길이는 L이다.)

(정답률: 36%)
  • 제시된 그림은 한쪽 끝은 고정되고 다른 쪽 끝은 자유로운 '캔틸레버' 형태의 기둥입니다. 이 경우 유효길이 $L_e$는 $2L$이 되며, 오일러 좌굴하중 공식에 대입하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P_{cr} = \frac{\pi^2 EI}{L_e^2}$
    ② [숫자 대입] $P_{cr} = \frac{\pi^2 EI}{(2L)^2}$
    ③ [최종 결과] $P_{cr} = \frac{\pi^2 EI}{4L^2}$
    따라서 정답은 입니다.
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36. 그림과 같은 단면의 축이 전달할 수 있는 토크(torque)의 비 TA/TB의 값은 얼마인가? (단, 재질은 서로 같다.)

  1. 15/16
  2. 9/16
  3. 16/15
  4. 16/9
(정답률: 47%)
  • 전달 가능한 최대 토크 $T$는 극관성모멘트 $I_p$에 비례합니다. 원형 단면 $A$와 중공 원형 단면 $B$의 극관성모멘트 비를 통해 토크 비를 구합니다.
    ① [기본 공식] $T \propto I_p, \quad I_{p(solid)} = \frac{\pi d^4}{32}, \quad I_{p(hollow)} = \frac{\pi (d^4 - d_i^4)}{32}$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_A}{T_B} = \frac{d^4}{d^4 - (d/2)^4} = \frac{d^4}{d^4 - \frac{d^4}{16}} = \frac{1}{1 - \frac{1}{16}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_A}{T_B} = \frac{16}{15}$
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37. 단면의 가로, 세로가 20mm, 30mm인 사각 단면 부재에 축 방향 하중 60kN을 작용하였다. 이 부재에 작용하는 응력은 몇 MPa 인가?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 10
  4. 100
(정답률: 18%)
  • 축 방향 하중을 받는 부재의 응력은 하중을 단면적으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{60 \times 10^3}{20 \times 30}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 100\text{MPa}$
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38. 선형 탄성 재질의 정사각형 단면봉에 1000 kN의 압축력이 작용할 때 100MPa의 압축응력이 생기도록 하려면 한 변의 길이는 몇 cm로 해야 하는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 65%)
  • 응력은 하중을 단면적으로 나눈 값입니다. 정사각형 단면의 한 변의 길이를 $a$라고 할 때, 압축응력 공식을 이용하여 $a$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A} = \frac{P}{a^2}$
    ② [숫자 대입] $100 \times 10^6 = \frac{1000 \times 10^3}{a^2}$
    ③ [최종 결과] $a = 0.1\text{m} = 10\text{cm}$
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39. 길이가 L인 양단 고정보의 중앙에 집중 하중이 아래로 가해져 중앙에 모멘트 M 이 발생하였다면 이 집중하중의 크기는 어떻게 표현되는가?

  1. M/L
  2. 2M/L
  3. 4M/L
  4. 8M/L
(정답률: 40%)
  • 양단 고정보의 중앙에 집중하중 $P$가 작용할 때, 중앙에서 발생하는 최대 굽힘 모멘트 $M$과 하중 $P$의 관계식은 $M = \frac{PL}{8}$ 입니다. 이를 하중 $P$에 대해 정리하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{PL}{8}$
    ② [식 변형] $P = \frac{8M}{L}$
    ③ [최종 결과] $P = 8M/L$
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40. 그림과 같은 선형 탄성 균일단면 외팔보의 굽힘 모멘트 선도로 가장 적당한 것은?

(정답률: 35%)
  • 외팔보의 굽힘 모멘트는 하중의 누적 합계로 결정됩니다. 분포하중에 의한 2차 곡선, 집중 모멘트에 의한 수직 단차, 끝단 집중하중에 의한 1차 직선 성분이 결합되어 와 같은 형태의 모멘트 선도가 나타납니다.
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3과목: 용접야금

41. 후판의 용접비드 중심부에서의 주상정(柱狀晶)이 직립(直立)에 가까이 하는 경우를 바르게 설명한 것은?

  1. 용접속도가 감소하고 용접비드 두께가 작을수록
  2. 용접속도가 증대하고 용접비드 두께가 클수록
  3. 용접속도가 감소하고 온도확산율이 클수록
  4. 용접속도가 증가하고 온도확산율이 클수록
(정답률: 45%)
  • 용접 비드 중심부의 주상정이 직립하는 것은 열 흐름의 방향과 관련이 있습니다. 용접 속도가 증대되어 열원이 빠르게 이동하고, 비드 두께가 클수록 중심부의 온도 구배가 수직 방향으로 강해져 주상정이 직립하게 됩니다.
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42. 상온가공에 의하여 내부응력을 일으킨 결정입자가 가열에 의하여 그 모양은 바뀌지 않고 내부응력이 감소되어 가는 과정을 무엇이라 하는가?

  1. 재결정
  2. 회복
  3. 결정립성장
  4. 다결정화
(정답률: 52%)
  • 가공 경화된 금속을 가열했을 때, 결정립의 모양이나 크기는 변하지 않으면서 내부의 응력(전위)만 제거되어 에너지가 낮아지는 과정을 회복이라고 합니다.

    오답 노트
    재결정: 새로운 결정립이 핵 생성되어 성장하는 과정
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43. 다음 중 야금학적으로 용접하기 어려운 주철은?

  1. 회주철
  2. 구상흑연주철
  3. 미하나이트주철
  4. 가단주철
(정답률: 49%)
  • 가단주철은 열처리를 통해 연성을 부여한 주철로, 일반적인 주철보다 야금학적 특성이 복잡하여 용접 시 균열 발생 가능성이 높고 용접성이 매우 낮습니다.
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44. 은점(fish eye)의 생성을 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 저수소계 용접봉을 사용한다.
  2. 모재를 예열한다.
  3. 용접 후 풀림처리 한다.
  4. 수소방출을 방지한다.
(정답률: 78%)
  • 은점(fish eye)은 용접 금속 내의 수소가 원인이 되어 발생하므로, 이를 방지하려면 수소를 최대한 제거해야 합니다. 따라서 수소방출을 방지하는 것이 아니라, 수소가 원활히 방출되도록 하거나 유입을 차단해야 합니다.

    오답 노트
    저수소계 용접봉 사용, 모재 예열, 용접 후 풀림처리는 모두 수소 함량을 줄이거나 제거하여 은점을 방지하는 올바른 방법입니다.
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45. 테르밋 용접(thermit welding)에서 슬래그로 부상하는 것은?

  1. ZnCl2
  2. Al2O3
  3. TiO2
  4. CaO
(정답률: 71%)
  • 테르밋 용접은 산화철( $Fe_{2}O_{3}$)과 알루미늄($$Al$$) 분말의 화학 반응을 이용하며, 이때 반응 결과물로 생성된 산화알루미늄($$Al_{2}O_{3}$$)이 가벼운 성질로 인해 슬래그가 되어 위로 부상합니다.
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46. 피복아크 용접봉의 피복제에 포함되어 있는 주요 성분이 아닌 것은?

  1. 아크 안정제
  2. 탈황제
  3. 고착제
  4. 슬래그 생성제
(정답률: 54%)
  • 피복제는 아크를 안정시키고, 슬래그를 형성하여 용접부를 보호하며, 피복제가 심선에 잘 붙어 있게 하는 고착제 등으로 구성됩니다. 탈황제는 피복제의 주요 성분이 아닙니다.
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47. 다음 중 용융금속의 결정을 미세화 시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 자기교반에 의한 방법
  2. 초음파 진동에 의한 방법
  3. 실드 가스로 Ar을 사용하는 방법
  4. 합금원소를 첨가하는 방법
(정답률: 72%)
  • 용융금속의 결정 미세화는 물리적 교반(자기교반, 초음파 진동)이나 화학적 방법(합금원소 첨가)을 통해 이루어집니다. 아르곤(Ar) 가스는 단순히 산화를 방지하는 불활성 실드 가스일 뿐, 결정의 크기를 미세하게 만드는 것과는 무관합니다.
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48. 탄산가스 아크 용접재료인 솔리드 와이어(solidwire) 제조 시 탈산제로 사용하지 않는 것은?

  1. 티타늄(Ti)
  2. 규소(Si)
  3. 망간(Mn)
  4. 텅스텐(W)
(정답률: 52%)
  • 솔리드 와이어 제조 시 용융 금속 내의 산소를 제거하기 위해 규소(Si), 망간(Mn), 티타늄(Ti) 등의 탈산제를 첨가합니다. 텅스텐(W)은 주로 전극재료나 합금강의 강도 향상을 위해 사용되며 탈산제로는 사용되지 않습니다.
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49. 다음 중 고온균열(hot cracking)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 균열면은 산화가 심하다.
  2. 주로 입계균열이다.
  3. 크레이터부에서 주로 발생한다.
  4. 전형적인 비드 밑 균열이다.
(정답률: 67%)
  • 고온균열은 응고 과정에서 발생하는 입계균열로, 균열면의 산화가 심하고 크레이터부에서 주로 발생합니다. 비드 밑 균열은 주로 저온균열의 특성입니다.
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50. 용접부의 현미경 조직과 기계적 성질이 현저하게 변화하는 영역으로 취성이 가장 큰 부분은?

  1. 용착금속
  2. 주조부
  3. 열영향부
  4. 모재
(정답률: 57%)
  • 용접 시 모재와 용착금속 사이의 경계 영역인 열영향부는 급열과 급냉으로 인해 조직이 변하고 경도가 상승하여 취성이 가장 크게 나타나는 영역입니다.
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51. 가스용접에 사용되는 용제의 설명으로 틀린 것은?

  1. 용제의 융점은 모재의 융점보다 낮은 것이 좋다.
  2. 용접 중에 생기는 비금속 개재물을 용해하여 용융 온도가 높은 슬래그를 만든다.
  3. 용융금속의 표면에 떠올라 용착금속의 성질을 양호하게 한다.
  4. 용제는 건조한 분말, 페이스트 또는 용접봉 표면에 피복한 것도 있다.
(정답률: 47%)
  • 용제는 용융 금속의 표면에 떠올라 산화를 방지하고 불순물을 제거하는 역할을 하며, 이때 생성되는 슬래그는 제거가 용이하도록 융점이 낮아야 합니다.

    오답 노트
    용융 온도가 높은 슬래그를 만든다: 제거가 쉽도록 융점이 낮은 슬래그를 형성해야 함
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52. 전율고용체 합금의 비평형 응고는 두 가지 원소가 결정립 내에 불균일하게 분포하는 무슨 현상을 초래하는가?

  1. 편석
  2. 공정
  3. 공석
  4. 편정
(정답률: 63%)
  • 전율고용체 합금의 비평형 응고 시, 성분 원소가 결정립 내 또는 결정립 사이에 불균일하게 분포하게 되는 현상을 편석이라고 합니다.
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53. 표면경화 열처리에서 침탄법의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 고체침탄법
  2. 가스침탄법
  3. 액체침탄법
  4. 화염침탄법
(정답률: 38%)
  • 침탄법은 강철 표면에 탄소를 침투시키는 방법으로 고체, 가스, 액체 침탄법이 대표적입니다. 화염침탄법이라는 용어는 일반적인 침탄법의 분류에 속하지 않습니다.
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54. 4.3%C 의 공정성분인 액체가 1130℃에서 응고하여 생기는 철-탄화철계의 공정조직으로 세립의 오스테나이트와 시멘타이트가 혼합된 조직은?

  1. 펄라이트(pearlite)
  2. 트루스타이트(troostite)
  3. 레데부라이트(ledeburite)
  4. 페라이트(ferrite)
(정답률: 60%)
  • 철-탄화철 상태도에서 $4.3\%C$의 공정성분이 $1130^{\circ}C$에서 응고될 때, 오스테나이트와 시멘타이트가 층상 또는 세립 형태로 혼합되어 생성되는 조직을 레데부라이트라고 합니다.
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55. 용접금속에서 질소의 영향을 생기는 것이 아닌 것은?

  1. 변형시효
  2. 청열취성
  3. 풀림취성
  4. 은점(fish eye)
(정답률: 57%)
  • 질소는 강재에서 변형시효, 청열취성, 풀림취성 등을 유발하는 원인이 됩니다.

    오답 노트
    은점(fish eye) : 수소(H)에 의해 발생하는 결함입니다.
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56. 다음 중 탄소강의 표준조직이 아닌 것은?

  1. 페라이트
  2. 펄라이트
  3. 레데부라이트
  4. 시멘타이트
(정답률: 65%)
  • 탄소강의 표준조직은 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트로 구성됩니다. 레데부라이트는 탄소 함유량이 높은 주철에서 나타나는 공정조직이므로 탄소강의 표준조직에 해당하지 않습니다.
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57. 다음 중 침입형 고용체에 용해되는 원소가 아닌 것은?

  1. N
  2. C
  3. W
  4. H
(정답률: 77%)
  • 침입형 고용체는 용매 원자 사이의 빈 공간에 크기가 매우 작은 원자가 들어가는 구조입니다. W(텅스텐)은 원자 반지름이 매우 커서 침입형이 아닌 치환형 고용체를 형성합니다.
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58. 용착금속 내에 유황편석에 의한 설퍼 크랙을 방지 하기 위한 가장 적당한 방법은?

  1. 용착금속 내에 수소가 흡수되지 않도록 한다.
  2. 용접 모재로 림드강 강판을 사용한다.
  3. 자동용접을 실시한다.
  4. 플럭스를 사용하지 않는다.
(정답률: 50%)
  • 설퍼 크랙(고온 균열)은 용착 금속 내의 불순물과 수소 등이 복합적으로 작용하여 발생하므로, 용착 금속 내에 수소가 흡수되지 않도록 관리하는 것이 방지의 핵심입니다.
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59. 용접전류가 200A, 용접전압이 30V, 용접속도가 15cm/min일 때 용접입열은 얼마인가? (단, 열효율은 100% 라고 가정한다.)

  1. 20000 J/cm
  2. 22000 J/cm
  3. 24000 J/cm
  4. 26000 J/cm
(정답률: 66%)
  • 용접 입열량은 단위 길이당 가해진 열에너지로, 전류, 전압, 용접 속도와 열효율을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{E \times I \times \eta}{v}$ (입열량 = 전압 $\times$ 전류 $\times$ 효율 $\div$ 속도)
    ② [숫자 대입] $H = \frac{30 \times 200 \times 1.0}{15 / 60}$ (속도 단위를 $\text{cm/sec}$로 환산: $15 \div 60 = 0.25$)
    ③ [최종 결과] $H = 24000$
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60. 피복제의 염기도에 대한 용착 금속의 내균열성이 가장 우수한 용접봉은?

  1. 저수소계
  2. 고산화티탄계
  3. 고셀룰로오스계
  4. 일루미나이트계
(정답률: 75%)
  • 저수소계 용접봉은 피복제의 염기도가 높아 용착 금속 내의 수소 함량을 최소화함으로써 수소 유기 균열을 억제하고 내균열성을 가장 우수하게 만듭니다.
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4과목: 용접구조설계

61. 용접이음의 설계를 할 때의 홈의 형상으로 올바르게 구성된 것은?

  1. Z형, K형, L형, T형
  2. I형, V형, U형, H형
  3. G형, X형, J형, P형
  4. B형, U형, K형, M형
(정답률: 86%)
  • 용접이음 설계 시 홈의 형상은 용입 깊이와 용접 효율을 결정하는 중요한 요소이며, 대표적으로 I형, V형, U형, H형 등이 사용됩니다.
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62. 다음 변형 중 면외 변형의 종류가 아닌 것은?

  1. 세로 굽힘 변형
  2. 수축 변형
  3. 좌굴 변형
  4. 비틀림 변형
(정답률: 29%)
  • 면외 변형은 용접 평면 밖으로 발생하는 변형을 말합니다. 수축 변형은 용접선 방향이나 수직 방향으로 크기가 줄어드는 면내 변형에 해당합니다.

    오답 노트
    세로 굽힘 변형, 좌굴 변형, 비틀림 변형: 모두 용접 평면 밖으로 튀어나오거나 뒤틀리는 면외 변형의 종류입니다.
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63. 용접 구조물의 조립순서를 정할 때 고려사항으로 적절하지 않은 것은?

  1. 가능한 큰 구속용접을 한다.
  2. 구조물의 형상을 고정하고 지지할 수 있어야 한다.
  3. 변형 및 잔류응력을 경감할 수 있는 방법을 채택한다.
  4. 용접이음 형상을 고려하여 적절한 용접법을 선택한다.
(정답률: 83%)
  • 용접 시 구속이 너무 크면 변형이 심해지고 잔류응력이 증가하여 균열의 원인이 됩니다. 따라서 구속을 최소화하는 방향으로 조립 순서를 정해야 합니다.
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64. 잔류응력 측정법 중에는 정성적 방법과 정량적 방법이 있는데 정량적 방법에 속하는 것은?

  1. 부식법
  2. 응력 이완법
  3. 자기적 방법
  4. 경도에 의한 방법
(정답률: 29%)
  • 잔류응력 측정법 중 응력 이완법은 재료를 절단하거나 구멍을 뚫어 응력이 해소되는 양을 직접 측정하여 수치화하는 정량적 방법입니다.

    오답 노트
    부식법, 자기적 방법, 경도에 의한 방법: 응력의 존재 여부나 상대적 크기만을 확인하는 정성적 방법입니다.
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65. 비커즈 경도 시험에 사용되는 다이아몬드 사각추압입자의 꼭지각은?

  1. 100°
  2. 120°
  3. 136°
  4. 150°
(정답률: 57%)
  • 비커즈 경도 시험은 다이아몬드 압입자를 사용하여 재료의 경도를 측정하며, 이때 사용되는 사각추 압입자의 꼭지각은 $136^{\circ}$로 규정되어 있습니다.
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66. 용접 자세의 기호에서 수평 자세를 뜻하는 기호는?

  1. O
  2. V
  3. F
  4. H
(정답률: 82%)
  • 용접 자세 기호는 영어 명칭의 첫 글자를 따서 표기합니다. 수평 자세는 Horizontal의 앞 글자를 딴 H를 사용합니다.
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67. 용접시의 판상의 온도분포에 대한 설명으로 옳지 못한 것은?

  1. 용접열원 부근의 온도는 대단히 높다.
  2. 열원에서 멀어질수록 온도는 낮아지고 있다.
  3. 온도기울기의 대소는 이음부의 형상이나 용접하는 금속에 따라 달라진다.
  4. 열원전방 부근에서는 온도구배가 완만하다.
(정답률: 55%)
  • 용접 시 열원 전방 부근은 급격한 온도 변화가 일어나는 구간으로, 온도구배(온도 기울기)가 매우 급격하게 나타납니다.

    오답 노트
    열원 부근 고온: 맞음
    거리 증가 시 온도 저하: 맞음
    형상 및 금속에 따른 기울기 변화: 맞음
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68. 와전류 탐상검사의 장점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 결함의 크기, 두께 및 재질의 변화 등을 동시에 검사할 수 있으며 응용분야가 넓다.
  2. 봉, 파이프 및 선재 등을 생산라인에서 모두 자동검사할 수 있다.
  3. 검사체의 표면으로부터 깊은 내부결함과 강자성금속도 탐상이 가능하다.
  4. 결함지시가 모니터에 전기적 신호로 나타나므로 기록보존과 재생이 용이하다.
(정답률: 45%)
  • 와전류 탐상검사는 표면 및 표면 근처의 결함 검출에 매우 유리하지만, 전자기 유도 원리를 이용하므로 침투 깊이가 얕아 깊은 내부 결함 탐지에는 한계가 있습니다.

    오답 노트
    결함의 크기, 두께 및 재질 변화 검사: 가능함
    생산라인 자동검사: 가능함
    전기적 신호 기록보존: 가능함
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69. 용접작업에서 용접봉의 용착효율을 나타내는 식은?

(정답률: 54%)
  • 용착효율은 사용한 용접봉의 전체 중량 대비 실제로 모재에 붙은 용착 금속의 중량 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    ① [기본 공식] $\text{용착효율} = \frac{\text{용착금속의 중량}}{\text{용접봉의 사용중량}} \times 100$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과]
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70. 다음 그림과 같은 단면에서 단위 목 두께에 대한 단면 2차 모멘트(Ix)는?

(정답률: 44%)
  • 단면 2차 모멘트 공식에서 밑변이 $t$, 높이가 $h$인 직사각형의 $x$축에 대한 모멘트를 구한 뒤, 단위 두께($t=1$)에 대한 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_{x} = \frac{t h^{3}}{3}$
    ② [숫자 대입] $I_{x} = \frac{1 \times h^{3}}{3}$
    ③ [최종 결과] $I_{x} = \frac{h^{3}}{3}$
    따라서 정답은 입니다.
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71. W1 = 용접슬래그 및 스패터 등을 완전히 제거하여 깨끗이 한 시험편의 무게(g), Wo = 용접전의 시험편의 무게(g), ΣT = 용접봉 5개분의 시간의 합계일 때, 용착속도(d)를 구하는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 44%)
  • 용착속도는 단위 시간당 용착된 금속의 무게를 계산하는 원리를 사용합니다. 용접 후 무게에서 용접 전 무게를 뺀 순수 용착량을 전체 용접 시간으로 나누어 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$d = \frac{W_1 - W_0}{\Sigma T}$$
    ② [숫자 대입]
    $$d = \frac{W_1 - W_0}{\Sigma T}$$
    ③ [최종 결과]
    $$d = \frac{W_1 - W_0}{\Sigma T}$$
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72. 취약한 래커를 표면에 바르고 물체에 구멍을 뚫으면 이에 의하여 응력이 변화하고 래커가 주 응력선에 직각으로 금이 가게 되는 것을 이용하여 잔류응력을 측정하는 방법은?

  1. 응력 이완법
  2. 응력 와니스법
  3. 부식법
  4. 자기적 방법
(정답률: 68%)
  • 응력 와니스법은 취약한 래커(와니스)를 표면에 도포한 후 구멍을 뚫어 응력을 변화시키면, 래커가 주응력선에 직각 방향으로 균열이 생기는 원리를 이용하여 잔류응력을 측정하는 방법입니다.
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73. 용접이음의 피로강도를 향상시키기 위한 조치로 틀린 것은?

  1. 용접이음부의 단면이 급변하는 부분을 피할 것
  2. 응력집중부에는 가급적 용접이음을 피할 것
  3. 열처리 등을 이용하여 잔류응력을 완화 시킬 것
  4. 기계가공 등에 의하여 기계적인 강도를 낮출 것
(정답률: 72%)
  • 용접이음의 피로강도를 높이려면 응력 집중을 최소화하고 잔류응력을 제거해야 합니다. 단면의 급격한 변화를 피하고, 응력집중부에 용접을 피하며, 열처리를 통해 잔류응력을 완화하는 것이 올바른 조치입니다.

    오답 노트
    기계가공 등에 의하여 기계적인 강도를 낮출 것: 강도를 낮추는 것이 아니라, 표면 가공 등을 통해 응력 집중원을 제거하여 피로강도를 높여야 합니다.
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74. 방사선투과시험에서 방사선에서 촬영한 사진이 기준이상으로 되었는지를 판단하는 기구로서 검사체와 동일한 금속판에 직경이 다른 구멍을 뚫은 것을 무엇이라 하는가?

  1. 계조계
  2. 투시계
  3. 투과도계
  4. 감식계
(정답률: 68%)
  • 방사선투과시험(RT)에서 촬영된 사진의 투과 정도가 적절한지 판단하기 위해, 검사체와 동일한 재질의 금속판에 크기가 다른 구멍을 뚫어 함께 촬영하는 기준 도구를 투과도계라고 합니다.
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75. 용접부의 시험에서 기계적 시험법이 아닌 것은?

  1. 인장 시험
  2. 굽힘 시험
  3. 부식 시험
  4. 충격 시험
(정답률: 78%)
  • 기계적 시험법은 재료에 물리적인 힘을 가해 강도나 변형을 측정하는 방법입니다. 인장 시험, 굽힘 시험, 충격 시험은 모두 물리적 하중을 가하는 기계적 시험에 해당하지만, 부식 시험은 화학적 반응을 이용한 화학적 시험법입니다.
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76. 저온균열과 고온균열(hot crack)의 설명을 맞는 것은?

  1. 300℃ 이하에서 발생하는 균열은 저온균열이다.
  2. 고온균열은 용접금속이 응고 후 48시간 이내에 발생하는 균열이다.
  3. 고온균열은 수축응력이나 열 변형에 의한 응력집중 등의 원인으로 인하여 발생하는 균열이다.
  4. 설퍼크랙(sulfur crack)은 저온균열이다.
(정답률: 41%)
  • 용접 균열 중 $300\text{℃}$이하의 비교적 낮은 온도 영역에서 발생하는 균열을 저온균열이라고 정의합니다.

    오답 노트
    고온균열은 용접금속이 응고 후 48시간 이내에 발생하는 균열이다: 이는 저온균열의 특징임
    고온균열은 수축응력이나 열 변형에 의한 응력집중 등의 원인으로 인하여 발생하는 균열이다: 이는 저온균열의 특징임
    설퍼크랙(sulfur crack)은 저온균열이다: 고온균열의 일종임
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77. 땜납의 구비조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 모재보다 용융점이 높을 것
  2. 유동성이 좋고 금속과의 친화력이 있을 것
  3. 접합강도가 우수할 것
  4. 강인성, 내식성이 좋을 것
(정답률: 72%)
  • 땜납은 모재를 녹이지 않고 접합해야 하므로, 반드시 모재보다 용융점이 낮아야 합니다.

    오답 노트
    모재보다 용융점이 높을 것: 모재보다 용융점이 낮아야 함
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78. 다음 그림과 같이 강판의 두께 10mm에 인장하중 80000N을 작용시키고자 양면 겹치기 용접이음을 하고자 한다. 용접부 허용응력을 50N/mm2라 할 때 필요한 용접길이 l는 약 얼마인가?

  1. 23.1mm
  2. 213.1mm
  3. 13.1mm
  4. 113.1mm
(정답률: 34%)
  • 양면 겹치기 용접이음에서 하중을 견디기 위한 필요한 용접 길이를 구하는 문제입니다. 용접부의 응력 공식 $\sigma = \frac{P}{2 \times 0.707h \times l}$을 활용하여 길이를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $l = \frac{P}{2 \times 0.707h \times \sigma}$
    ② [숫자 대입] $l = \frac{80000}{2 \times 0.707 \times 10 \times 50}$
    ③ [최종 결과] $l = 113.1$
    따라서 필요한 용접 길이는 $113.1\text{mm}$ 입니다.
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79. 용접설계자가 알아야할 용접방법 중 틀린 것은?

  1. 가능한 아래보기 자세로 용접할 것
  2. 부재 전체에 가능한 열의 분포가 일정하게 되도록 할 것
  3. 용접진행은 부재의 자유단에서 고정단으로 할 것
  4. 용접 보조기구 및 장비를 사용하여 작업조건을 좋게 할 것
(정답률: 87%)
  • 용접 시 변형을 최소화하기 위해서는 용접 진행 방향을 고정단에서 자유단 쪽으로 진행시켜야 합니다.

    오답 노트
    용접진행은 부재의 자유단에서 고정단으로 할 것: 고정단에서 자유단으로 진행해야 변형이 적음
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80. 용접 잔류응력을 경감하는 방법 중 틀린 것은?

  1. 용착금속의 양을 많게 한다.
  2. 적당한 예열을 한다.
  3. 풀림(annealing)을 한다.
  4. 적당한 용착법과 용접순서를 선택한다.
(정답률: 85%)
  • 용착금속의 양이 많아지면 입열량이 증가하고 수축 변형이 커지므로, 오히려 잔류응력이 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    예열/풀림/용접순서: 열영향부를 제어하거나 응력을 제거하여 잔류응력을 경감시키는 올바른 방법임
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5과목: 용접일반 및 안전관리

81. 강재의 표면 흠집이나 개재물, 탈탄층 등을 제거하기 위하여 가능한 한 얇게 표면을 깎아내는 가스 가공법을 무엇이라 하는가?

  1. 가스 가우징
  2. 산소창 가공
  3. 아크 에어 가우징
  4. 스카핑
(정답률: 71%)
  • 스카핑은 강재 표면의 흠집, 개재물, 탈탄층 등을 제거하기 위해 산소-연료 가스를 이용하여 표면을 얇게 깎아내는 가스 가공법입니다.
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82. 다음 중 피복 아크 용접봉 심선재의 화학성분에 속하지 않는 것은?

  1. C
  2. Si
  3. Mn
  4. Al
(정답률: 44%)
  • 피복 아크 용접봉의 심선재는 일반적으로 탄소강 성분인 $C$, $Si$, $Mn$ 등이 포함되며, $Al$은 심선재의 기본 화학성분보다는 특수 합금강이나 피복제 성분으로 사용됩니다.
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83. 산소병 운반 및 취급상 주의할 사항으로 틀린 것은?

  1. 충격을 방지하여야 한다.
  2. 산소병을 뉘여서 운반한다.
  3. 밸브에 그리스, 기름을 묻혀서는 안된다.
  4. 이동할 때는 산소밸브를 반드시 잠근다.
(정답률: 84%)
  • 고압 가스 용기가 담긴 산소병은 밸브 파손 및 전도 위험을 방지하기 위해 반드시 세워서 운반하고 보관해야 합니다.

    오답 노트
    그리스/기름 접촉: 산소와 반응하여 폭발 위험이 있어 금지함
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84. 티그(TIG) 용접에서 핫 와이어 용접(Hot Wire Welding)이란 어떤 용접인가?

  1. 연속적으로 공급되는 용가 와이어(filler wire)를 예열시켜 용접하는 것
  2. 연속적으로 공급되는 용가 와이어를 전극봉으로 사용하는 것
  3. 전극봉으로 토륨 –텅스텐 합금을 사용하는 것
  4. 맥동(pulse)직류로 티그 용접하는 것
(정답률: 57%)
  • 핫 와이어 용접은 용가재로 사용되는 와이어를 아크 외부에서 미리 예열하여 공급함으로써, 용착 효율을 높이고 용입을 개선하는 TIG 용접 방식입니다.
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85. 피복 아크 용접결함 중 기공의 원인으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용접부의 급속한 응고
  2. 모재가운데 유황 함유량 과다
  3. 과대 전류의 사용
  4. 용접속도가 느리다.
(정답률: 70%)
  • 기공(Blow hole)은 용융 금속 내의 가스가 외부로 방출되지 못하고 갇혀서 발생합니다. 급속한 응고, 유황 함유량 과다, 과대 전류 등은 가스 발생을 촉진하거나 방출을 방해하는 원인이 되지만, 용접 속도가 느린 것은 오히려 가스가 방출될 시간을 충분히 주므로 기공의 직접적인 원인으로 보기 어렵습니다.
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86. 전기저항 용접 중 겹치기 이음으로 틀린 것은?

  1. 점(spot)용접
  2. 심(seam)용접
  3. 돌기(projection)용접
  4. 퍼커션(percussion)용접
(정답률: 52%)
  • 전기저항 용접의 겹치기 이음 방식에는 점용접, 심용접, 돌기용접이 대표적입니다.

    오답 노트
    퍼커션용접: 겹치기 이음이 아닌 충격과 압력을 이용한 접합 방식입니다.
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87. 서브머지드 아크 용접에서 용접 시험편의 홈의 각도 공차는 얼마 이내 인가?

  1. ±5° 이내
  2. ±10° 이내
  3. ±15° 이내
  4. ±20° 이내
(정답률: 54%)
  • 서브머지드 아크 용접(SAW)의 표준 규격상 용접 시험편의 홈 각도 공차는 $\pm 5^{\circ}$이내로 엄격하게 관리하여 용입 깊이와 비드 형상을 일정하게 유지해야 합니다.
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88. 용접기의 1차 측에는 안전스위치와 퓨즈를 설치하여야 하는데, 용접기가 27kVA 이고 1차 입력전압이 300V 일 때 퓨즈 용량은?

  1. 50A
  2. 70A
  3. 90A
  4. 100A
(정답률: 60%)
  • 용접기의 퓨즈 용량은 1차 입력 전압과 용량을 이용하여 계산한 정격 전류를 기준으로 결정합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{P}{V}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{27000}{300}$
    ③ [최종 결과] $I = 90$
    따라서 퓨즈 용량은 $90\text{A}$가 됩니다.
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89. 발전형 직류 아크 용접기의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 완전한 직류를 얻는다.
  2. 보수와 점검이 어렵다.
  3. 고장이 적으나 정류기 파손에 주의해야한다.
  4. 회전하므로 고장 나기가 쉽고 소음이 난다.
(정답률: 35%)
  • 발전형 직류 아크 용접기는 회전 기기를 사용하여 전기를 발생시키므로 소음이 발생하고 회전 부위의 마모 등으로 인해 고장이 나기 쉬운 특성이 있습니다. 따라서 고장이 적다는 설명은 발전형 용접기의 특징과 맞지 않습니다.
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90. 다음 가연성 가스 중 공기보다 무거운 가스는?

  1. 아세틸렌
  2. 수소
  3. 프로판
  4. 메탄
(정답률: 65%)
  • 가스의 비중은 공기(평균 분자량 약 $29$)를 기준으로 결정됩니다. 프로판의 분자량은 약 $44$로 공기보다 무거워 아래로 가라앉는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    아세틸렌, 수소, 메탄: 공기보다 가벼운 가스입니다.
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91. 아르곤 보호가스 분위기에서 불활성 가스 금속 아 크 용접을 할 경우 전류 값이 높을 때 많이 나타나는 용적이행 형태에 해당 되는 것은?

  1. 스프레이 이행
  2. 단락 이행
  3. 연속 이행
  4. 입상 이행
(정답률: 43%)
  • 불활성 가스 금속 아크 용접(GMAW)에서 전류 값이 높고 전압이 높을 때, 용적이 미세한 방울 형태로 비산하며 이행되는 스프레이 이행이 나타납니다.
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92. 연강용 피복 아크 용접봉 종류에 관한 설명 중 올바르지 않은 것은?

  1. 일루미나이트계는 슬래그 생성계이며 모든 자세의 용접에 사용되며 교량 및 압력용기의 용접에 사용된다.
  2. 고산화티탄계는 피복제 중에 산화티탄을 약 35%정도 포함한 용접봉으로 일반 경구조물 용접에 많이 사용된다.
  3. 저수소계는 강력한 탈산작용으로 산소량이 많아 습기에 강하고 후판용접에 좋다.
  4. 고셀룰로오스계는 가스실드계로서 슬래그 생성량이 적어 좁은 홈의 용접에 우수한 작업성을 나타낸다.
(정답률: 57%)
  • 저수소계 용접봉은 강력한 탈산작용으로 용착 금속 내의 산소 함량이 매우 낮으며, 습기에 매우 민감하여 사용 전 반드시 건조시켜야 합니다.

    오답 노트
    고셀룰로오스계: 가스실드계가 아니라 피복 아크 용접봉의 일종입니다.
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93. 산소 –아세틸렌 가스불꽃의 최고온도(℃)범위로 가장 적당한 것은?

  1. 2000 ~2500℃
  2. 3000 ~3500℃
  3. 4000 ~4500℃
  4. 5000 ~5500℃
(정답률: 72%)
  • 산소-아세틸렌 가스불꽃의 최고 온도는 일반적으로 $3000 \sim 3500\text{℃}$ 범위에 해당합니다.
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94. 다음 중 아크 용접기를 설치해도 되는 장소에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 옥외에서 비바람이 치는 장소
  2. 휘발성 기름이나 가스가 존재하는 장소
  3. 폭발성 가스가 존재하는 장소
  4. 주위 온도가 0℃ 정도인 장소
(정답률: 82%)
  • 아크 용접기는 전기 장치이므로 습기, 가연성 가스, 폭발 위험이 없는 안전한 장소에 설치해야 합니다. 따라서 주위 온도가 $0^{\circ}C$ 정도인 장소는 설치가 가능합니다.

    오답 노트
    비바람이 치는 장소: 절연 파괴 및 감전 위험
    휘발성 기름/가스 및 폭발성 가스 존재 장소: 아크 스파크에 의한 화재 및 폭발 위험
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95. 용접부 시험방법 중 용접성 시험의 종류가 아닌 것은?

  1. 용접경화성시험
  2. 용접연성시험
  3. 설퍼프린트시험
  4. 용접균열시험
(정답률: 65%)
  • 용접성 시험은 용접 과정에서 발생하는 균열, 경화, 연성 변화 등을 측정하는 시험입니다.

    오답 노트
    설퍼프린트시험: 용입 깊이와 용융 폭을 측정하는 용입 시험의 일종입니다.
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96. 간이 자동화 용접법인 중력식 용접법(gravity welding)에 주로 사용되는 피복 아크 용접봉의 종류로 가장 적당한 것은?

  1. 철분산화철계 용접봉
  2. 일루미니아트계 용접봉
  3. 저수소계 용접봉
  4. 고셀룰로오스계 용접봉
(정답률: 47%)
  • 중력식 용접법은 용착 금속의 용융 속도가 빠르고 슬래그 제거가 쉬운 철분산화철계 용접봉을 사용하는 것이 가장 적당합니다.
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97. 연강용 가스용접봉의 성분 중 강의 강도를 증가시키나 연신율, 굽힘성 등은 감소시키는 원소는?

  1. 인(P)
  2. 유황(S)
  3. 규소(Si)
  4. 탄소(C)
(정답률: 67%)
  • 강의 성분 중 탄소($C$)는 함유량이 증가할수록 강도와 경도는 높아지지만, 반대로 연신율과 굽힘성과 같은 연성은 감소하는 특성이 있습니다.
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98. 다음 중 경납용 용제(Flux)에 해당되는 것은?

  1. 염화아연(ZnCl2)
  2. 붕사(Na2B4O7,10H2O)
  3. 염산(HCl)
  4. 인산(H3PO4)
(정답률: 63%)
  • 경납 용접에서는 금속 표면의 산화물을 제거하고 납의 젖음성을 좋게 하기 위해 붕사($Na_{2}B_{4}O_{7} \cdot 10H_{2}O$)를 용제로 사용합니다.
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99. 납땜의 종류를 연납땜과 경납땜으로 구분하는 땜 납의 융접온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 350℃
  2. 400℃
  3. 450℃
  4. 500℃
(정답률: 62%)
  • 납땜은 땜납의 융점(융접온도)을 기준으로 구분하며, 일반적으로 $450^{\circ}C$를 경계로 하여 그보다 낮으면 연납땜, 높으면 경납땜으로 분류합니다.
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100. 무부하 전압 80V, 아크 전압 40V, 아크 전류 300A의 경우 역율은 약 몇 % 인가? (단, 내부손실은 4kW이다.)

  1. 54%
  2. 67%
  3. 77%
  4. 82%
(정답률: 46%)
  • 역율은 입력 전력에 대한 출력 전력의 비율을 의미하며, 입력 전력은 무부하 전압과 아크 전류의 곱으로, 출력 전력은 아크 전압과 아크 전류의 곱에서 내부 손실을 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{역율} = \frac{V_{arc} \times I - P_{loss}}{V_{no} \times I} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{역율} = \frac{40 \times 300 - 4000}{80 \times 300} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{역율} = 66.7\%$
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