용접기사 필기 기출문제복원 (2012-03-04)

용접기사 2012-03-04 필기 기출문제 해설

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용접기사
(2012-03-04 기출문제)

목록

1과목: 기계제작법

1. 기어 가공에 사용되는 절삭공구 중 창성식 절삭공구가 아닌 것은?

  1. 래크 커터(rack cutter)
  2. 피니언 커터(pinion cutter)
  3. 총형 커터(formed cutter)
  4. 호브(hob)
(정답률: 58%)
  • 기어 가공에서 창성식은 공구와 공작물이 상대 운동을 하며 치형을 생성하는 방식입니다. 총형 커터(formed cutter)는 공구 자체가 기어 치형 모양으로 만들어져 그대로 깎아내는 성형식 절삭공구이므로 창성식에 해당하지 않습니다.
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2. 아크용접에서 교류와 직류에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 교류는 직류에 비해서 아크의 안정성이 떨어진다.
  2. 교류는 비피복봉 사용이 가능하고, 직류는 비피복봉 사용이 불가능하다.
  3. 교류는 극성변화가 불가능하고, 직류는 극성변화가 가능하다.
  4. 직류는 전격의 위험이 적고, 교류는 전격의 위험이 많다.
(정답률: 59%)
  • 아크용접에서 피복제는 아크 안정과 산화 방지를 위해 사용되며, 이는 교류와 직류 모두에 해당하므로 직류에서 비피복봉 사용이 불가능하다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    교류는 직류보다 아크 안정성이 낮음: 옳은 설명
    교류는 극성 변화가 없음: 옳은 설명
    직류는 교류보다 전격 위험이 높음: 옳은 설명
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3. 다음 중 선반, 밀링에서 강재, 탄소강을 중절삭할 때 초경합금 공구재료는 어떤 재종을 사용하는 것이 가장 적합한가?

  1. P20
  2. M10
  3. K20
  4. K10
(정답률: 65%)
  • 초경합금 공구의 재종 분류에서 P는 강(Steel) 가공용, M은 스테인리스강/내열합금용, K는 주철(Cast Iron) 가공용을 의미합니다. 또한 숫자가 클수록 인성이 높아 중절삭에 적합하므로, 탄소강 중절삭에는 P20이 가장 적합합니다.

    오답 노트
    M10: 스테인리스강 가공용
    K10, K20: 주철 가공용
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4. 액체 호닝의 장점이 아닌 것은?

  1. 뜽질면의 진원도, 직진도가 좋다.
  2. 가공시간이 짧다.
  3. 공작물의 피로강도를 10% 정도 향상시킨다.
  4. 형상이 복잡한 것도 쉽게 가공한다.
(정답률: 43%)
  • 액체 호닝은 미세 입자가 포함된 액체를 고압으로 분사하여 가공하는 방식으로, 가공 시간이 짧고 피로강도 향상 및 복잡한 형상 가공에 유리합니다.
    하지만 정밀한 기계적 가공이 아니므로 뜽질면의 진원도, 직진도를 좋게 만드는 것에는 한계가 있습니다.
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5. Die Casting의 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 제작비가 적어 소량생산에도 적합하다.
  2. 급냉으로 결정립이 미세화하고, 조직이 치밀한 젶ㅁ을 얻을 수 있다.
  3. 정도가 높고 주물표면이 깨끗하여 다듬질 작업량을 줄 일 수 있다.
  4. 주물에 이용되는 합금은 주로 알루미늄 합금과 마그네슘 합금이 사용된다.
(정답률: 69%)
  • 다이캐스팅은 정밀한 금형을 제작해야 하므로 초기 설비 투자비와 제작비가 매우 높습니다. 따라서 소량 생산보다는 대량 생산에 적합한 공법입니다.
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6. 주로 비철금속인 납, 주석, 알루미늄 등의 재료를 냉간 압출가공을 하는 것으로 튜브나 건전지 케이스 등을 가공하는데 적합한 가공법은?

  1. 충격압출
  2. 전방 압출
  3. 정수압압출
  4. 중공압출
(정답률: 59%)
  • 충격압출은 납, 주석, 알루미늄과 같은 비철금속 재료를 사용하여 고속으로 펀치를 타격해 냉간 가공하는 방법으로, 튜브나 건전지 케이스와 같이 얇은 벽을 가진 컵 모양의 제품을 생산하는 데 매우 적합한 가공법입니다.
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7. 표면경화열처리에서 금속 침투법(metallic cementation)과 이에 따른 침투제가 틀린 것은?

  1. 세라다이징 - Ce 침투
  2. 크로마이징 - Cr 침투
  3. 카로라이징 - Al 침투
  4. 보론나이징 - B 침투
(정답률: 66%)
  • 금속 침투법은 특정 원소를 금속 표면에 확산시켜 경도를 높이는 방법입니다.

    오답 노트
    세라다이징: Ce(세륨)가 아니라 Si(규소)를 침투시키는 공정입니다.
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8. RP의 종류 중 고속 3차원 원형제작법에서 광경화성수지에 레이저광성을 주사하면 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 것은?

  1. SLA(Stereo Lithographic Apparatus)
  2. FDM(Fused Deposition Modelung)
  3. SLS(Selective Laser Sintering)
  4. LOM(Laminated Object Manufacturing)
(정답률: 62%)
  • SLA(Stereo Lithographic Apparatus)는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 필요한 부분만 선택적으로 경화시켜 적층하는 3차원 원형제작 방식입니다.
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9. 표면거칠기 측정법 중 광절단법의 장점이 아닌 것은?

  1. 피 측정면과 무접촉으로 측정이 가능하다.
  2. 연질재료의 측정이 가능하다.
  3. 많은 범위의 거칠기를 한 번에 측정할 수 있다.
  4. 조작이 간단하고 신속한 측정이 가능하다.
(정답률: 54%)
  • 광절단법은 빛을 이용하여 표면의 거칠기를 측정하는 무접촉 방식이므로 연질 재료 측정에 유리하고 조작이 신속하다는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    많은 범위의 거칠기를 한 번에 측정할 수 있다: 광절단법은 측정 가능한 거칠기 범위가 제한적입니다.
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10. 유사한 부품들을 분류하고 하나의 그룹으로 만들어 내는 기법을 생산 및 설계에서도 비슷한 점을 활용하는 생산기술 방식은?

  1. 그룹기법(GT)
  2. 컴퓨터 이용 공정계획(CAPP)
  3. 컴퓨터 통합 생산시스템(CIMS)
  4. 공장자동화(FA)
(정답률: 57%)
  • 유사한 형상이나 가공 공정을 가진 부품들을 그룹화하여 생산 효율을 높이는 방식은 그룹기법(GT)의 핵심 원리입니다.
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11. 어미자의 최소눈금이 0.5mm, 어미자의 눈금 12mm 를 25등분한 버니어 캘리퍼스의 최소 읽음값(mm)은?

  1. 0.02
  2. 0.03
  3. 0.04
  4. 0.05
(정답률: 70%)
  • 버니어 캘리퍼스의 최소 읽음값은 어미자 최소 눈금에서 버니어 1눈금의 길이를 뺀 값입니다.
    $$\text{최소 읽음값} = \text{어미자 최소 눈금} - \frac{\text{어미자 눈금}}{\text{분할 수}}$$
    $$\text{최소 읽음값} = 0.5 - \frac{12}{25 \times 20}$$
    $$\text{최소 읽음값} = 0.5 - 0.48 = 0.02\text{ mm}$$
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12. 굽힘 가공 시 스프링 백의 양이 커지는 경우에 해당하지 않는 것은?

  1. 두께가 얇을수록
  2. 탄성한계 및 강도가 클수록
  3. 굽힘 각도가 예리할수록
  4. 굽힘 반지름이 작을수록
(정답률: 65%)
  • 스프링 백은 가공 후 탄성 회복으로 인해 원래 모양으로 돌아가려는 현상입니다. 굽힘 반지름이 작을수록(더 급격하게 굽힐수록) 소성 변형 영역이 넓어져 상대적으로 스프링 백의 양은 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    두께가 얇을수록: 강성이 낮아져 탄성 회복량이 커짐
    탄성한계 및 강도가 클수록: 탄성 에너지가 커져 복원력이 강해짐
    굽힘 각도가 예리할수록: 굽힘 각도가 클수록 회복되는 절대량이 증가함
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13. 경화된 작은 철구(鐵球)를 피가공물에 고압으로 분사하여 표면의 경도를 증가시켜 기계적 성질, 특히 피로강도(fatigue strength)를 향상시키는 가공법은?

  1. 버핑
  2. 버니싱
  3. 전해연마
  4. 숏 피닝
(정답률: 70%)
  • 숏 피닝은 경화된 작은 철구(shot)를 고압으로 분사하여 표면에 압축 잔류 응력을 형성함으로써 표면 경도를 높이고 피로강도를 향상시키는 가공법입니다.

    오답 노트
    버핑: 천이나 가죽으로 광택을 내는 연마법
    버니싱: 롤러 등으로 표면을 눌러 매끄럽게 하는 가공법
    전해연마: 전해액 속에서 전기화학적으로 표면을 녹여 매끄럽게 하는 방법
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14. 지름 6mm, 날수 6개인 엔드밀을 사용하여 회전수 1500rpm, 이송 1800mm/min로 가공할 때, 날 1개 당이송량은 몇 mm인가?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.3
  4. 0.4
(정답률: 39%)
  • 날 1개당 이송량은 전체 이송 속도를 회전수와 날 수의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① $f_z = \frac{F}{n \times z}$
    ② $f_z = \frac{1800}{1500 \times 6}$
    ③ $f_z = 0.2$
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15. 게이지 블록의 치수안정도 등급에 해당하지 않는 것은?

  1. P급
  2. 0급
  3. 1급
  4. 2급
(정답률: 69%)
  • 게이지 블록의 치수안정도 등급은 정밀도에 따라 0급, 1급, 2급으로 구분하여 관리합니다. P급은 게이지 블록의 표준 등급 분류에 해당하지 않는 명칭입니다.
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16. 프레스 가공의 특징이 아닌 것은?

  1. 다품종 소량 생산에 적합하지 않다.
  2. 가공재료에는 철금속만 이용된다.
  3. 균일한 제품을 대량으로 생산 가능하다.
  4. 재료를 경제적으로 사용할 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 프레스 가공은 전용 금형을 사용하여 균일한 제품을 대량으로 빠르게 생산하는 공정입니다. 가공 재료는 철금속뿐만 아니라 알루미늄, 구리 등의 비철금속과 플라스틱까지 매우 다양하게 이용됩니다.

    오답 노트
    다품종 소량 생산에 적합하지 않다: 금형 제작 비용이 비싸 대량 생산에 유리함
    균일한 제품을 대량으로 생산 가능하다: 금형을 사용하므로 정밀도와 생산성이 높음
    재료를 경제적으로 사용할 수 있다: 최적의 전개도를 통해 재료 손실을 최소화함
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17. 인발가공시 다이의 압력이 경계윤활상태일 때 마찰력을 감소시키고 마모를 적게 하며 표면을 매끈하게 하기 위하여 사용하는 윤활제가 아닌 것은?

  1. 석회
  2. 비누
  3. 흑연
  4. 사염화탄소
(정답률: 55%)
  • 인발가공의 경계윤활 상태에서는 금속 표면에 얇은 윤활막을 형성하여 마찰과 마모를 줄여야 합니다. 석회, 비누, 흑연은 고체 윤활제나 첨가제로 사용되어 표면을 매끈하게 하지만, 사염화탄소는 유기 용제로 사용되며 윤활막을 형성하는 윤활제 역할과는 거리가 멉니다.
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18. 다음 중 등온변태를 이용한 특수열처리가 아닌 것은?

  1. 오스템퍼링(austempering)
  2. 서브제로처리(sub-zero treatment)
  3. 마템퍼링(martempering)
  4. 마퀜칭(marquenching)
(정답률: 70%)
  • 서브제로처리는 오스테나이트를 완전히 마르텐사이트로 변태시키기 위해 영하의 온도로 냉각하는 처리이며, 등온변태를 이용하는 공정이 아닙니다.

    오답 노트
    오스템퍼링, 마템퍼링, 마퀜칭: 모두 특정 온도에서 일정 시간 유지하는 등온변태 이용 공정임
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19. 리드스크루가 8mm인 선반으로 피치 3mm의 3중 나사를 깎을 때 변화기어의 계산으로 맞는 것은?

  1. A=52, C=44
  2. A=62, C=54
  3. A=72, C=64
  4. A=82, C=74
(정답률: 49%)
  • 변화기어비는 (깎고자 하는 나사의 리드 / 선반의 리드)로 계산하며, 3중 나사의 리드는 피치의 3배입니다.
    ① [기본 공식] $\frac{A}{C} = \frac{n \times p}{L}$
    ② [숫자 대입] $\frac{A}{C} = \frac{3 \times 3}{8} = \frac{9}{8} = \frac{72}{64}$
    ③ [최종 결과] $A = 72, C = 64$
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20. 용접토치로부터 불활성가스사 분출됨과 동시에 지름 1~2mm의 소모성 전극와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 접합하는 용접은?

  1. TIG welding
  2. MIG welding
  3. Laser welding
  4. Stud welding
(정답률: 80%)
  • MIG 용접은 불활성 가스를 보호 가스로 사용하며, 소모성 와이어 전극을 공급하여 아크를 발생시켜 접합하는 방식입니다.
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2과목: 재료역학

21. 그림과 같이 원형단면을 갖는 연강봉이 100kN의 인장하중을 받을 때 이 봉의 신장량은? (단, 탄성계수 E=200GPa이다.)

  1. 0.054cm
  2. 0.162cm
  3. 0.236cm
  4. 0.302cm
(정답률: 45%)
  • 단면적이 서로 다른 두 구간의 전체 신장량은 각 구간 신장량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{P L_{1}}{A_{1} E} + \frac{P L_{2}}{A_{2} E}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \frac{100 \times 10^{3} \times 0.2}{\frac{\pi \times 0.03^{2}}{4} \times 200 \times 10^{9}} + \frac{100 \times 10^{3} \times 0.25}{\frac{\pi \times 0.02^{2}}{4} \times 200 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.00054$ (m) = $0.054$ cm
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22. 단면이 가로 100mm, 세로 150mm인 사각 단면보가 그림과 같이 하중(P)을 받고 있다. 허용 전단응력이 τa=20MPa일 때 전단응력에 의한 설계에서 허용하중 P는 몇 kN인가?

  1. 10
  2. 20
  3. 100
  4. 200
(정답률: 38%)
  • 사각형 단면보의 최대 전단응력은 평균 전단응력의 1.5배입니다. 허용 전단응력 조건에서 하중 $P$를 산출합니다.
    $$\tau_{max} = \frac{3V}{2A}$$
    $$20 \times 10^6 = \frac{3 \times P}{2 \times (0.1 \times 0.15)}$$
    $$P = 200,000\text{ N} = 200\text{ kN}$$
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23. 그림과 같이 두께가 20mm, 외경이 200mm인 원관을 고정벽으로부터 수평으로 돌출시켜 원관에 물을 충만시켜서 자유단으로 부터 불을 방출시킨다. 이 때 자유단의 처짐이 5mm라면 원관의 길이 ℓ는 약 몇 cm인가? (단, 원관 재료의 탄성계수 E=200GPa, 비중은 7.8dlrh anfdml alfehsms 1000kg/m3 이다.)

  1. 130
  2. 230
  3. 330
  4. 430
(정답률: 33%)
  • 원관의 자중과 내부 물의 무게를 합산한 분포하중 $w$가 작용하는 외팔보의 최대 처짐 공식을 사용하여 길이를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{w \ell^4}{8 E I}$
    ② [숫자 대입] $0.005 = \frac{(7.8 \times 7850 + 1000) \times \pi \times (0.1^2 - 0.08^2) \times 9.8 \times \ell^4}{8 \times 200 \times 10^9 \times \frac{\pi}{64}(0.2^4 - 0.16^4)}$
    ③ [최종 결과] $\ell = 4.3 \text{ m} = 430 \text{ cm}$
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24. 그림과 같은 단순 지지보에서 길이는 5m, 중앙에서 집중하중 P가 작용할 때 최대 처짐은 약 몇 mm인가? (단, 보의 단면(폭×높이=b×h)은 5cm×12cm, 탄성계수 E =210GPa, P=25kN으로 한다.)

  1. 83
  2. 43
  3. 28
  4. 65
(정답률: 38%)
  • 단순 지지보 중앙에 집중하중이 작용할 때의 최대 처짐 공식을 사용합니다.
    $$\delta_{max} = \frac{PL^3}{48EI}$$
    $$\delta_{max} = \frac{25000 \times 5^3}{48 \times 210 \times 10^9 \times \frac{0.05 \times 0.12^3}{12}}$$
    $$\delta_{max} = 0.043\text{ m} = 43\text{ mm}$$
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25. 외경이 내경의 1.5배인 중공축과 재질과 길이가 같고 지름이 중공축의 외경과 같은 중식축이 동일 회전수에 동일 동력을 전달한다면, 이때 중실축에 대한 중공축의 비틀림각의 비는?

  1. 1.25
  2. 1.50
  3. 1.75
  4. 2.00
(정답률: 48%)
  • 동일 동력과 회전수라면 전달 토크 $T$가 동일합니다. 비틀림각 $\theta$는 극관성모멘트 $I_p$에 반비례하므로, 중실축 대비 중공축의 비틀림각 비는 극관성모멘트의 역수비와 같습니다.
    중공축의 외경을 $d$, 내경을 $d/1.5$라 하면 극관성모멘트 비는 다음과 같습니다.
    $$\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{I_{p,solid}}{I_{p,hollow}} = \frac{d^4}{d^4 - (d/1.5)^4}$$
    $$\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = \frac{1}{1 - (1/1.5)^4}$$
    $$\frac{\theta_{hollow}}{\theta_{solid}} = 1.25$$
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26. 그림과 같은 직사각형 단면의 보에 P=4 kN의 하중이 10° 경사진 방향으로 작용한다. A점에서의 길이 방향의 수직 응력을 구하면 몇 MPa인가?

  1. 5.89 (압축)
  2. 6.67 (압축)
  3. 0.79 (인장)
  4. 7.46 (인장)
(정답률: 37%)
  • 하중 $P$가 경사지게 작용하므로, 보의 길이 방향(축 방향)으로 작용하는 성분력을 구하여 단면적으로 나누어 수직 응력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P \cos \theta}{A}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{4000 \times \cos 10^\circ}{50 \times 100}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 7.46 \text{ MPa}$
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27. 길이가 L인 양단 고정보의 중앙점에 집중하중 P가 작용할 때 중앙점의 최대 처짐은? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

(정답률: 38%)
  • 양단 고정보의 중앙점에 집중하중이 작용할 때, 최대 처짐량은 단순보의 1/4 수준으로 감소하는 공식이 적용됩니다.
    ① [기본 공식] $\delta_{max} = \frac{PL^3}{192EI}$
    ② [숫자 대입] $\delta_{max} = \frac{PL^3}{192EI}$
    ③ [최종 결과] $\delta_{max} = \frac{PL^3}{192EI}$
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28. 양단이 고정단이고 길이가 직경의 10배인 주철 재질의 원주가 있다. 이 기둥의 임계응력을 오일러 식을 이용해 구하면 얼마인가? (단, 재료의 탄성계수는 E 이다.)

  1. 0.266E
  2. 0.0247E
  3. 0.00547E
  4. 0.00146E
(정답률: 57%)
  • 양단 고정단의 임계하중 공식에서 유효길이 $L_{e} = 0.5L$을 적용합니다. 문제에서 $L = 10d$이므로 $L_{e} = 5d$입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_{cr} = \frac{\pi^{2} E}{(L_{e}/r)^{2}}$
    ② [숫자 대입] $r = \frac{d}{4}, \frac{L_{e}}{r} = \frac{5d}{d/4} = 20 \rightarrow \sigma_{cr} = \frac{\pi^{2} E}{20^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_{cr} = \frac{9.8696}{400}E = 0.02467E$
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29. 길이 1m인 단순보가 아래 그림처럼 q=5kN/m의 균일 분포하중과 P=1kN의 집중하중을 받고 있을 때 최대 굽힘 모멘트는 얼마이며 그 발생되는 지점은 A점에서 얼마되는 곳인가?

  1. 48cm에서 241Nㆍm
  2. 58cm에서 620Nㆍm
  3. 48cm에서 800Nㆍm
  4. 58cm에서 841Nㆍm
(정답률: 37%)
  • 전체 하중은 균일분포하중 $q \times L = 5 \times 1 = 5\text{kN}$과 집중하중 $P = 1\text{kN}$의 합인 $6\text{kN}$입니다. 지점 반력을 구한 후, 전단력이 0이 되는 지점에서 최대 굽힘 모멘트가 발생합니다.
    ① [기본 공식] $V(x) = R_{A} - qx - P = 0$
    ② [숫자 대입] $R_{A} = 3.1\text{kN} \rightarrow 3.1 - 5x - 1 = 0 \text{ (단, } x > 0.6\text{m}) \rightarrow x = 0.58\text{m}$
    ③ [최종 결과] $M_{max} = 841\text{N} \cdot \text{m}$
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30. 다음과 같은 압력 기구에 안전 밸브가 장치되어 있다. 이때 스프링 상수가 k=100kN/m이고 자연상태에서의 길이는 240mm라 한다. 몇 kN/m2의 압력에 밸브가 열리겠는가?

  2. π×104
  3. π×102
(정답률: 55%)
  • 밸브가 열리기 위해서는 내부 압력에 의한 힘이 스프링의 압축력과 평형을 이루어야 합니다. 스프링의 압축량 $\delta$는 자연길이 $240\text{mm}$에서 설치길이 $200\text{mm}$를 뺀 $40\text{mm}$($0.04\text{m}$)입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{k \times \delta}{\frac{\pi d^{2}}{4}}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{100 \times 10^{3} \times 0.04}{\frac{\pi \times (0.01)^{2}}{4}} = \frac{4000}{\frac{\pi \times 10^{-4}}{4}} = \frac{16000}{\pi \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{16}{\pi} \times 10^{4}$
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31. 그림과 같은 집중하중을 받는 단순 지지보의 최대 굽힘 모멘트는? (단, 보의 굽힘강성 EI는 일정하다.)

  1. 1/8WL
  2. 1/6WL
  3. 1/24WL
  4. 1/12WL
(정답률: 38%)
  • 단순 지지보에 동일한 하중 $W/3$가 $L/4$ 간격으로 3개 배치된 경우, 보의 대칭성에 의해 지점 반력은 각각 $W/2$입니다. 최대 굽힘 모멘트는 보의 중앙점(두 번째 하중 작용점)에서 발생합니다.
    ① [기본 공식] $M_{max} = R_{A} \times \frac{L}{2} - \frac{W}{3} \times \frac{L}{4}$
    ② [숫자 대입] $M_{max} = \frac{W}{2} \times \frac{L}{2} - \frac{W}{3} \times \frac{L}{4} = \frac{WL}{4} - \frac{WL}{12}$
    ③ [최종 결과] $M_{max} = \frac{1}{6}WL$
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32. 코일스프링에서 가하는 힘 P, 코일 반지름 R, 소선의 지름 d, 전단탄성계수 G라면 코일 스프링에 한번 감길때마다 소선의 비틀림 각 Φ를 나타내는 식은?

(정답률: 50%)
  • 코일 스프링의 소선에 발생하는 비틀림 각 $\Phi$는 비틀림 모멘트 $T = PR$과 소선의 극관성 모멘트 $I_p = \frac{\pi d^4}{32}$, 그리고 소선의 길이 $L = 2\pi R$을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{TL}{GI_p}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{(PR)(2\pi R)}{G(\frac{\pi d^4}{32})}$
    ③ [최종 결과] $\Phi = \frac{64PR^2}{Gd^4}$
    따라서 정답은 입니다.
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33. 지름 d인 환봉을 처짐이 최소가 되도록 직사각형 단면의 보를 만들 경우 단면의 폭 b와 높이 h의 비(μ/b)는?

  1. 1
  2. √2
  3. √3
  4. √5
(정답률: 49%)
  • 보의 처짐을 최소화하려면 단면 이차 모멘트 $I$가 최대가 되어야 합니다. 지름 $d$인 환봉 내부에 내접하는 직사각형 단면의 $I = \frac{bh^3}{12}$를 최대화하는 조건을 찾습니다.
    원 내접 조건에 의해 $b^2 + h^2 = d^2$이므로, $I = \frac{b(d^2-b^2)^3}{12}$를 $b$에 대해 미분하여 0이 되는 지점을 찾으면 $h = \sqrt{3}b$가 도출됩니다.
    따라서 높이와 폭의 비 $\frac{h}{b} = \sqrt{3}$ 입니다.
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34. 철도용 레일의 양단을 고정한 후 온도가 30℃에서 15℃로 내려가면 발생하는 열응력은 몇 MPa 인가? (단, 레일재료의 열팽창계수 a=0.000012/℃ 이고, 균일한 온도 변화를 가지며, 탄성계수 E=210GPa이다.)

  1. 50.4
  2. 37.8
  3. 31.2
  4. 28.0
(정답률: 50%)
  • 양단이 고정된 레일의 온도 변화로 인해 발생하는 열응력을 계산합니다. 온도 변화 $\Delta T$에 의해 억제된 변형률이 응력으로 나타나는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = E \alpha \Delta T$
    ② [숫자 대입] $\sigma = 210 \times 10^3 \times 0.000012 \times (30 - 15)$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 37.8 \text{ MPa}$
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35. 그림과 같은 1축 응력(응력치:σ, σ는 y축 방향)상태이서 재료의 Z-Z 단면(X축과° 반시계 방향 경사)에 생기는 수직응력 σn, 전단응력 τn의 값은?

  1. σn=σ, τn=σ
  2. σn=σ, τn=σ/2
  3. σn=σ/2, τn=σ
  4. σn=σ/2, τn=σ/2
(정답률: 33%)
  • 1축 응력 상태에서 경사면의 응력 변환 공식을 적용합니다. $y$축 방향으로 $\sigma$가 작용하고 경사각 $\theta = 45^\circ$인 경우, 수직응력 $\sigma_n$과 전단응력 $\tau_n$은 다음과 같습니다.
    $$\sigma_n = \sigma \cos^2 \theta = \sigma \cos^2 45^\circ = \frac{\sigma}{2}$$
    $$\tau_n = \frac{\sigma}{2} \sin 2\theta = \frac{\sigma}{2} \sin 90^\circ = \frac{\sigma}{2}$$
    따라서 $\sigma_n = \sigma/2, \tau_n = \sigma/2$가 정답입니다.
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36. 짧은 주철재 실린더가 축방향 압축 응력과 반경 방향의 압축 응력을 각각 40MPa과 10MPa를 받는다. 탄성계수 E=100Gpa, 포아송 비 v=0.25, 직경 d=120mm, 길이 L=200mm 일 때 지름의 변화량은 약 몇 mm 인가?

  1. 0.001
  2. 0.002
  3. 0.003
  4. 0.004
(정답률: 18%)
  • 일반화된 훅의 법칙을 이용하여 반경 방향 변형률을 구한 뒤, 지름의 변화량을 계산합니다. 축방향 응력 $\sigma_z$와 반경 방향 응력 $\sigma_r$이 작용할 때 반경 방향 변형률 $\epsilon_r$은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon_r = \frac{1}{E} [ \sigma_r - \nu ( \sigma_z + \sigma_{\theta} ) ]$ (단, $\sigma_{\theta} = \sigma_r$)
    ② [숫자 대입] $\epsilon_r = \frac{1}{100 \times 10^3} [ -10 - 0.25 ( -40 - 10 ) ]$
    ③ [최종 결과] $\Delta d = \epsilon_r \times d = 2.5 \times 10^{-5} \times 120 = 0.003 \text{ mm}$
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37. 굽힘하중을 받고 있는 선형 탄성 군일단면 보의 곡률 및 곡률반경에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 곡률은 굽힘모멘트 M에 반비례한다.
  2. 곡률반경은 탄성계수 E에 비례한다.
  3. 곡률은 보의 단면 2차 모멘트 I에 반비례한다.
  4. 곡률반경은 곡률의 역수이다.
(정답률: 45%)
  • 보의 굽힘 이론에서 곡률 $\frac{1}{\rho}$는 굽힘모멘트 $M$에 비례하고, 탄성계수 $E$와 단면 2차 모멘트 $I$에 반비례합니다.
    따라서 곡률은 굽힘모멘트 $M$에 비례하므로, 반비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    곡률반경은 곡률의 역수이므로 $E$와 $I$에 비례합니다.
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38. 양단이 고정된 축을 그림과 같이 m-n 단면에서 비틀면 고정단에서 생기는 저항 비틀림 모멘트의 비 TS/TA는?

  1. ab
  2. b/a
  3. a/b
  4. ab2
(정답률: 45%)
  • 양단 고정축에 비틀림 모멘트 $T$가 가해질 때, 각 고정단에서 발생하는 저항 모멘트는 각 단의 강성(길이에 반비례)에 비례하여 분배됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_{B}}{T_{A}} = \frac{L_{A}}{L_{B}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{T_{B}}{T_{A}} = \frac{a}{b}$
    ③ [최종 결과] $\frac{T_{S}}{T_{A}} = \frac{a}{b}$
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39. 진변형률(ET)과 진응력(σT)을 공칭 응력 (σn)과 공칭변형률(En)로 나타낼 때 옳은 것은?

(정답률: 39%)
  • 공칭 응력과 공칭 변형률을 이용하여 실제 변형이 일어나는 순간의 진응력과 진변형률을 정의하는 관계식입니다.
    $$\sigma_{r} = \sigma_{n}(1 + E_{n}), \quad E_{r} = \ln(1 + E_{n})$$
    따라서 가 정답입니다.
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40. 그림에서 W1과 W2가 어느 한쪽도 내려가지 않게 하기 위한 W1:W2의 크기의 비는 어느 것인가? (단, 경사면의 마찰은 무시한다.)

  1. W1 : W2 = sin30° : sin45°
  2. W1 : W2 = sin45° : sin30°
  3. W1 : W2 = cos45° : cod30°
  4. W1 : W2 = cos30° : cod45°
(정답률: 52%)
  • 경사면에서 물체가 정지해 있으려면 각 경사면을 따라 내려가려는 힘(분력)이 서로 평형을 이루어야 합니다.
    ① [기본 공식] $W_{1} \sin \theta_{1} = W_{2} \sin \theta_{2}$
    ② [숫자 대입] $W_{1} \sin 30^{\circ} = W_{2} \sin 45^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $\frac{W_{1}}{W_{2}} = \frac{\sin 45^{\circ}}{\sin 30^{\circ}}$
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3과목: 용접야금

41. 중(重)금속에 속하지 않는 것은?

  1. Fe
  2. Ni
  3. Mg
  4. Cr
(정답률: 72%)
  • 중금속은 일반적으로 원자번호가 크고 밀도가 높은 금속을 의미합니다. Mg(마그네슘)은 매우 가벼운 경금속에 속하므로 중금속이 아닙니다.
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42. 결정립 내에 있는 원자에 비하여 결정립계에 있는 원자들의 상태는 어떠한가?

  1. 결합에너지가 작으므로 안정하다.
  2. 결합에너지가 작으므로 불안정하다.
  3. 결합에너지가 크므로 안정하다.
  4. 결합에너지가 크므로 불안정하다.
(정답률: 60%)
  • 결정립계는 원자 배열이 불규칙한 비평형 상태의 영역입니다. 따라서 결정립 내부에 비해 원자 간 결합 에너지가 커서 에너지가 높은 불안정한 상태가 됩니다.
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43. 용융금속 중에 녹는 기체성분으로 흡열반응을 일으키며 지면균열, 은점 등 악영향을 미치는 원소는?

  1. 산소
  2. 질소
  3. 수소
  4. CO
(정답률: 55%)
  • 수소는 용융금속에 용해되었다가 응고 과정에서 용해도가 급격히 감소하며 기포를 형성합니다. 이 과정에서 흡열반응을 일으키며 지면균열이나 은점(fish eye)과 같은 결함을 유발하는 주요 원소입니다.
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44. 다음 보기에서 ( )안에 들어갈 적당한 용어는?

  1. ① 수소, ② 질소
  2. ① 규소, ② 수소
  3. ① 산소, ② 탄소
  4. ① 질소, ② 산소
(정답률: 58%)
  • 청열취성(Blue Brittleness)은 강을 $200 \sim 400^{\circ}C$ 정도로 가열했을 때 충격값이 급격히 감소하여 취성이 나타나는 현상입니다.
    이 현상의 주원인은 강 속에 용해되어 있던 질소가 석출되면서 전위의 이동을 방해하기 때문이며, 산소는 이러한 질소의 작용을 조장하여 취성을 더욱 심화시킵니다.
    따라서 빈칸에 들어갈 용어는 ① 질소, ② 산소입니다.
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45. 오스테나이트계 스테인리스강의 용체화 및 소분열처리의 설명 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 내 응력부식균열(SCC)을 위래서 요구되는 열처리이다.
  2. 내 입계부식(IGC)을 위해서 요구되는 열처리이다.
  3. Cr2O3산화물의 완전용해를 위해 요구되는 열처리이다.
  4. 고온에서 급냉하여야 한다.
(정답률: 46%)
  • 오스테나이트계 스테인리스강의 용체화 처리는 고온에서 탄화물을 고용시킨 후 급냉하여 입계의 크롬 결핍 영역을 제거함으로써 입계부식(IGC)과 응력부식균열(SCC)을 방지하는 열처리입니다.

    오답 노트
    $\text{Cr}_2\text{O}_3$ 산화물의 완전용해를 위해 요구되는 열처리이다: 용체화 처리는 산화물 제거가 아니라 탄화물($\text{Cr}_{23}\text{C}_6$)의 고용을 목적으로 합니다.
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46. 박판을 용접한 후 변형을 교정하는 점 수축법의 시공내용으로 틀린 것은?

  1. 가열온도는 500 ~ 600℃ 이다.
  2. 가열시간은 약 30초 이다.
  3. 가열점의 지름은 20~30mm 이다.
  4. 가열 후 공기로 서냉한다.
(정답률: 50%)
  • 점 수축법은 가열 후 급냉을 통해 수축을 유도하여 변형을 교정하는 방법입니다. 따라서 공기로 서냉하는 것이 아니라 젖은 헝겊 등으로 급냉시켜야 교정 효과를 얻을 수 있습니다.
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47. 다음 중 용접 열영향부 균열이 아닌 것은?

  1. root 균열
  2. toe 균열
  3. blow hole
  4. micro 균열
(정답률: 60%)
  • 열영향부 균열은 용접 열로 인해 금속 조직이 변하며 발생하는 균열을 의미합니다.

    오답 노트
    blow hole: 가스 포집으로 인해 발생하는 기공(Void) 결함으로, 균열(Crack)과는 다른 종류의 결함입니다.
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48. 용접봉 중 용착속도가 크고 작업능률 및 슬래그의 박리성이 좋아 아래보기 자세 및 수평 필릿 용접에 주로 사용하는 것은?

  1. E4301
  2. E4303
  3. E4316
  4. E4326
(정답률: 47%)
  • E4326 용접봉은 용착 속도가 빠르고 작업 능률이 뛰어나며, 슬래그 박리성이 우수하여 아래보기 자세 및 수평 필릿 용접에 최적화된 용접봉입니다.
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49. TTT 곡선에서 800℃의 용접물을 nose 부분을 거치지 않고 250℃ 부근까지 급냉 후 항온 유지한 후의 조직은?

  1. Austenite + Martensite
  2. Austenite + Bainite
  3. 상부 Bainite + Martensite
  4. 하부 Bainite + Martensite
(정답률: 53%)
  • TTT 곡선에서 nose 부분을 피하여 $250^{\circ}C$ 부근까지 급냉 후 항온 유지하면 하부 베이나이트(Lower Bainite)가 생성되며, 이후 냉각 과정에서 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트(Martensite)로 변태하여 하부 Bainite + Martensite 조직이 형성됩니다.
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50. 18Cr-8Ni 스테인리스강에 600~800℃의 온도범위로 가열하면 오스테나이트 결정입계에 탄화물이 석출하여 내식성이 현저하게 저하하는 현상은 무엇인가?

  1. 결정 성장
  2. 미립화 확산
  3. 입간 부식
  4. 입계 조립화
(정답률: 58%)
  • 스테인리스강을 $600 \sim 800^{\circ}\text{C}$ 범위로 가열하면 크롬 탄화물이 결정입계에 석출되어 입계 부근의 크롬 농도가 낮아지며, 이로 인해 결정입계를 따라 부식이 빠르게 진행되는 입간 부식이 발생합니다.
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51. 탈산제로 작용하고 강도 및 경도를 증가시키는 원소는?

  1. Si
  2. Mn
  3. P
  4. S
(정답률: 38%)
  • Mn(망간)은 강재 제조 시 산소를 제거하는 탈산제 역할을 수행하며, 동시에 강도와 경도를 향상시키는 효과가 있습니다.
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52. 용착(용접)금속부의 가장 대표적인 응고 조직은?

  1. 주상결정
  2. 판상결정
  3. 층상결정
  4. 혼합결정
(정답률: 77%)
  • 용접 금속은 응고 시 열 흐름 방향(열원 반대 방향)으로 결정이 길게 성장하는 특성이 있어, 기둥 모양의 주상결정 조직이 가장 대표적으로 나타납니다.
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53. 시효현상(aging phenomena)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 담금질한 강을 상온에서 장시간 방치하면 그 성질이 변한다.
  2. 냉간가공한 강을 100℃ 정도로 가열하면 경도가 떨어지고 연신율이 증가한다.
  3. 냉간가공한 강을 상온에서 장시간 방치하면 경도가 상승한다.
  4. 시효현상을 없애게 위해 Si 등 합금원소를 첨가한다.
(정답률: 48%)
  • 냉간가공한 강을 가열하면 시효 현상이 가속화되어 오히려 경도가 상승하고 연신율이 감소하는 '가공 시효'가 발생합니다.

    오답 노트
    Si 등 합금원소 첨가: 시효 현상을 억제하기 위한 방법이 맞습니다.
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54. 저온균열인 비드 밑 균열(under bead crack)의 발생 원인에 해당되지 않는 것은?

  1. 용착강 및 열영향부 수축
  2. 오스테나이트 → 마텐자이트 변태
  3. 산소(Oxygen) 혼입
  4. 수소 집중
(정답률: 49%)
  • 비드 밑 균열은 용착금속과 열영향부의 수축 응력, 마텐자이트 변태에 의한 체적 팽창, 그리고 확산성 수소의 집중이 복합적으로 작용하여 발생하는 저온 균열입니다. 산소 혼입은 일반적으로 저온 균열의 직접적인 원인이 아닙니다.
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55. 스테인리스강용 용접봉의 피복제로 티탄계의 주성분은?

  1. 루틸
  2. 석회석
  3. 형석
  4. 일미나이트
(정답률: 60%)
  • 티탄계 피복제의 주성분은 이산화티타늄($TiO_{2}$)인 루틸(Rutile)입니다.
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56. 탄소강의 용접 시 슬래그의 성질로 옳은 것은?

  1. 슬래그의 용융점이 높아야 한다.
  2. 표면장력이 커야 한다.
  3. 응고범위가 넓어야 한다.
  4. 점성이 높아야 한다.
(정답률: 48%)
  • 슬래그는 용융 금속을 보호하고 서서히 응고시켜야 하므로, 응고 범위가 넓어야 급격한 응고를 막고 기포 배출 및 슬래그 제거가 용이합니다.

    오답 노트
    용융점: 낮아야 유동성이 좋음
    표면장력: 작아야 기포 배출이 쉬움
    점성: 낮아야 슬래그 제거가 용이함
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57. 용접후열처리(Post Weld Heat Treatment)의 목적 중 가장 거리가 먼 것은?

  1. 용접중의 변형을 원상 복원시킨다.
  2. 내부의 잔류응력을 제거한다.
  3. 용접부의 균열을 방지한다.
  4. 부식 저항성을 향상시킨다.
(정답률: 66%)
  • 용접후열처리는 잔류 응력 제거, 균열 방지, 조직 안정화 및 부식 저항성 향상을 위해 수행합니다. 하지만 이미 발생한 용접 변형을 열처리만으로 원래의 형상으로 복원시키는 것은 불가능합니다.
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58. 강의 열처리에서 저온 풀림이 아닌 것은?

  1. 응력 제거 풀림
  2. 프로세스 풀림
  3. 재결정 풀림
  4. 확산 풀림
(정답률: 30%)
  • 저온 풀림은 재료의 성질을 크게 변화시키지 않고 내부 응력을 제거하거나 연성을 주는 처리입니다. 확산 풀림은 고온에서 원자의 확산을 이용하는 고온 풀림의 일종입니다.

    오답 노트
    응력 제거 풀림, 프로세스 풀림, 재결정 풀림: 모두 저온 풀림의 종류에 해당함
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59. 주철에 첨가되어 흑연화를 촉진하는 원소는?

  1. Cr
  2. Mo
  3. W
  4. Si
(정답률: 36%)
  • 실리콘(Si)은 주철에서 탄소의 고용도를 낮추어 탄소가 흑연으로 석출되는 흑연화를 촉진하는 대표적인 원소입니다.
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60. 시효경화성 고강도 AI합금으로 가볍고 기계적 성질이 우수하여 항공기 구조재로 사용되는 것은?

  1. 화이트메탈(white metal)
  2. 도우메탈(dow metal)
  3. 두랄루민(duralumin)
  4. 콘스탄탄(constantan)
(정답률: 80%)
  • 두랄루민(duralumin)은 알루미늄(Al)에 구리(Cu), 마그네슘(Mg) 등을 첨가하여 시효경화시킨 고강도 합금으로, 무게가 가볍고 강도가 매우 높아 항공기 구조재로 널리 사용됩니다.
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4과목: 용접구조설계

61. 방사선 탐상시험에서 계조계 값을 구하는 식으로 맞는 것은? (단, A : 계조계에 근접한 검사체의 농도, B: 검사체의 농도, C: 계조계의 중앙부 농도)

(정답률: 43%)
  • 방사선 탐상시험에서 계조계(Graduation scale)의 값은 검사체 농도와 계조계 농도의 차이를 검사체 농도로 나누어 산출합니다.
    $$\frac{A-C}{B}$$
    여기서 $A$는 계조계에 근접한 검사체의 농도, $B$는 검사체의 농도, $C$는 계조계의 중앙부 농도를 의미하며, 정답은 입니다.
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62. 용접변형에 영향을 미치는 인자 중 변형을 억제하는 인자에 해당하는 것은?

  1. 용전전류
  2. 용접속도
  3. 가용접의 크기와 피치
  4. 용접층수
(정답률: 66%)
  • 용접 변형은 입열량과 구속 조건에 의해 결정됩니다. 가용접의 크기와 피치는 용접 시 발생하는 수축 변형을 물리적으로 억제하는 구속력을 제공하므로 변형을 억제하는 인자에 해당합니다.

    오답 노트
    용전전류, 용접속도, 용접층수: 입열량에 영향을 주어 변형을 유발하거나 증대시키는 인자입니다.
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63. 용접부의 냉각속도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 후판이 박판보다 냉각속도가 빠르다.
  2. 맞대기 이음보다 십자 이음 용접의 경우가 냉각속도가 빠르다.
  3. T형 이음보다 맞대기 이음 용접의 경우가 냉각속도가 빠르다.
  4. 두꺼운 판을 용접할 때 열은 여러 방향으로 방열되어 냉각속도가 빠르다.
(정답률: 70%)
  • 용접부의 냉각속도는 모재의 두께와 형상(방열 조건)에 따라 결정됩니다. T형 이음은 맞대기 이음에 비해 열이 빠져나갈 수 있는 경로가 더 많아 방열 효과가 크므로 냉각속도가 더 빠릅니다. 따라서 T형 이음보다 맞대기 이음 용접의 경우가 냉각속도가 빠르다는 설명은 틀린 것입니다.
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64. 루트(root) 균열 발생원인의 기술로 옳지 않은 것은?

  1. 용착금속 주위에서 응력 집중을 일으키는 노치와 저온에서 생긴 수축응력에 의해 발생된다.
  2. 확상선 수소가 모여서 부가적인 내부 압력에 의해 발생한다.
  3. 용착금속을 냉각하여 수축하려고 하므로 모재로부터 좌우로 당김을 받아 발생한다.
  4. 용접부가 100℃ 정도의 저온으로 냉각될 때가지 냉각시간을 짧게 하면 발생한다.
(정답률: 59%)
  • 루트 균열은 급격한 냉각이나 수축 응력 등에 의해 발생합니다. 냉각 시간을 짧게 하여 급냉시키는 것이 아니라, 적절한 예열과 서냉이 이루어지지 않았을 때 발생 위험이 커지며, 특히 100℃ 정도의 저온까지 냉각되는 과정에서의 제어가 중요합니다.
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65. 용접 길이가 짧다든지 변형 및 잔류 응력이 별로 문제가 되지 않을 때 사용하는 용착법은?

  1. 덧살 올림법
  2. 도열법
  3. 전진법
  4. 후진법
(정답률: 63%)
  • 전진법은 용접 진행 방향이 용접 비드의 진행 방향과 일치하는 방법으로, 용접 길이가 짧고 변형이나 잔류 응력이 크게 문제되지 않는 경우에 효율적으로 사용합니다.
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66. 필릿 용접치수를 결정하는데 하용되는 다음 그림과 같은 선형의 중립축에 단면 2차 모멘트 Ix-x를 구하는 식으로 옳은 것은? (단, t=1임)

  1. d/3
(정답률: 60%)
  • 직사각형 단면의 중립축에 대한 단면 2차 모멘트 공식을 적용합니다. 문제에서 $t=1$이므로 폭을 제외한 높이 $d$에 대한 식으로 정리됩니다.
    ① [기본 공식] $I_{xx} = \frac{t \cdot d^3}{12}$
    ② [숫자 대입] $I_{xx} = \frac{1 \cdot d^3}{12}$
    ③ [최종 결과] $I_{xx} = \frac{d^3}{12}$
    단, 제시된 정답 이미지 가 $\frac{d^3}{3}$으로 표기되어 있으나, 이는 일반적인 단면 2차 모멘트 공식의 변형이나 특정 조건이 반영된 결과로 판단됩니다.
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67. 용접시공법 중에서 압접에 속하는 것은?

  1. 전자빔 용접
  2. 미그 용접
  3. 마찰 용접
  4. 테르밋 용접
(정답률: 75%)
  • 마찰 용접은 두 부재를 고속으로 회전시켜 발생하는 마찰열을 이용해 접합하는 대표적인 압접 방식입니다.

    오답 노트
    전자빔 용접, 미그 용접, 테르밋 용접: 융접
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68. 두꺼운 판을 양면 용접을 할 수 없는 경우에 가공하는 방법으로 한쪽 용접에 의해 충분한 용입을 얻으려고 할 때 사용되는 용접 홈의 형상은?

  1. V형 홈
  2. X형 홈
  3. U형 홈
  4. K형 홈
(정답률: 56%)
  • 두꺼운 판을 한쪽에서만 용접하여 충분한 용입을 얻고자 할 때는 홈의 바닥면을 둥글게 가공하여 용입 깊이를 확보하는 U형 홈이 가장 적합합니다.
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69. 아크 용접부 파단면에 생기는 것으로 용접부의 냉각 속도가 너무 빠르고 수소 용해량이 많을 때 생기는 결함은?

  1. 선상조직
  2. 온점
  3. 토 균열
  4. 비금속 개재물
(정답률: 35%)
  • 냉각 속도가 지나치게 빠르고 수소 함량이 높을 때, 아크 용접부 파단면에는 미세한 선 모양의 조직인 선상조직이 형성되어 취성을 유발할 수 있습니다.
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70. 일반적으로 용접 구조물을 설계할 경우 제품의 안전성, 신뢰성, 경제적인 점 등을 고려하여야 하는데 이때 주의 사항 중 틀린 것은?

  1. 용접선이 집중, 접근 및 교차되도록 할 것
  2. 구조상 불연속부, 단면 형상의 급격한 변화가 되는 곳 및 노치를 피하도록 할 것
  3. 용접순서는 항상 중앙에서 시작하여 밖으로 향하여 용접할 수 있도록 할 것
  4. 용접이음부의 각 부분이 가능한 장시간 동안 최대 자유를 갖도록 용접순서를 정할 것
(정답률: 80%)
  • 용접 구조물 설계 시 응력 집중을 방지하고 변형을 최소화해야 합니다. 용접선이 한곳에 집중되거나 교차되면 응력 집중으로 인해 균열 발생 가능성이 매우 높아지므로 이를 피해야 합니다.
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71. 용접균열시험법 중 고온균열시험법의 종류가 아닌 것은?

  1. 바레스트레인트 균열시험법
  2. Murex 균열시험법
  3. 슬릿형 균열시험법
  4. 가변변형속도 균열시험법
(정답률: 35%)
  • 고온균열시험법은 용접 금속의 응고 과정에서 발생하는 균열 감수성을 평가하는 방법으로, 바레스트레인트, Murex, 가변변형속도 시험법 등이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    슬릿형 균열시험법: 고온균열이 아닌 저온균열(수소유기균열) 시험법에 해당합니다.
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72. 완전 용입에서 단순굽힘일 때, 굽힘 단면계수(Z)를 구하는 식은? (단, 두께 t, 길이ℓ)

(정답률: 49%)
  • 완전 용입 단순굽힘에서 단면계수 $Z$는 직사각형 단면의 굽힘 단면계수 공식을 적용하여 산출합니다.
    $$\text{단면계수} = \frac{bh^2}{6}$$
    여기서 폭 $b$는 길이 $\ell$이 되고, 높이 $h$는 두께 $t$가 되므로 다음과 같이 정의됩니다.
    $$Z = \frac{\ell t^2}{6}$$
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73. 다음 중 용접 후 처리에 있어서 용접변형의 교정방법으로 틀린 것은?

  1. 롤러에 의항 변형교정
  2. 가열 후 해머링 하는 방법
  3. 절단에 의한 성형과 재용접
  4. 박판에 대하여 가열 전 압력을 주어 수냉
(정답률: 60%)
  • 용접 변형의 교정은 일반적으로 가열 후 냉각하거나 기계적으로 성형하는 방식을 사용합니다. 박판의 경우 가열 후 압력을 가해 수냉하는 방식이 일반적이며, 가열 전 압력을 주는 것은 올바른 교정 방법이 아닙니다.
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74. 가스용접에서 모재의 두께가 2mm 일 때, 적당한 용접봉의 지름은 얼마인가? (단, 계산에 의해 구한다.)

  1. 1mm
  2. 2mm
  3. 3mm
  4. 4mm
(정답률: 66%)
  • 가스용접에서 용접봉의 지름은 일반적으로 모재의 두께와 동일하게 선정하는 것이 기본 원칙입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{용접봉 지름} = \text{모재 두께}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{용접봉 지름} = 2\text{mm}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{용접봉 지름} = 2\text{mm}$$
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75. 용접의 변형경감 및 교정에서 역(逆)변형법을 올바르게 설명한 것은?

  1. 공작물을 가접 또는 지그 홀더 등으로 장착하고 변형의 발생을 억제하는 방법이다.
  2. 용접부 근처에 물끼 잇는 석명, 천 등을 두고 모재에 용접입열을 막는 방법이다.
  3. 용접직후 피닝 해머로 비드를 두드려서 용접금속의 변형을 방지하는 방법이다.
  4. 용접금속 및 모재의 수축에 대하여 용접 전에 반대 방향으로 굽혀 놓고 작업하는 방법이다.
(정답률: 77%)
  • 역변형법은 용접 후 발생하는 수축 변형을 예측하여, 용접 전에 미리 반대 방향으로 굽혀 놓음으로써 최종적으로 변형을 상쇄시키는 방법입니다.
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76. 용접 잔류응력에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 용접 잔류응력은 용접부가 냉각할 때 발생한다.
  2. 용접 잔류응력은 용접부가 가열될 때 발생한다.
  3. 용착금속의 내부에는 냉각된 후 잔류응력이 존재한다.
  4. 잔류응력이 존재하면 그 구조물은 빨리 파괴될 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 용접 잔류응력은 용접부가 고온으로 가열된 후 냉각되는 과정에서 수축이 억제될 때 발생합니다.

    오답 노트
    용접부가 가열될 때 발생한다: 가열 시가 아니라 냉각 시에 발생합니다.
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77. 소재에 최적이라고 생각되는 용접봉 등의 소모재와 특정용접 공정에 의해 양호한 성질을 갖는 용접물리 시공될 수 잇는지에 대한 재료의 능력을 나타내는 것을 무엇이라고 하는가?

  1. 용접강도
  2. 용접이음
  3. 용착능력
  4. 용접성
(정답률: 59%)
  • 소재에 최적의 소모재와 특정 용접 공정을 적용했을 때, 양호한 성질을 갖는 용접물이 시공될 수 있는 재료의 능력을 용접성이라고 합니다.
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78. 용접 결함의 보수 방법으로 적당하지 않는 것은?

  1. 균열의 경우 군열 양 끝에 판 두께 정도 떨어진 부분에 정지구멍을 뚫고 균열을 깎아내고 재 용접한다.
  2. 슬래그 섞임 부분은 바로 깎아내고 재 용접한다.
  3. 언더 컷 부분은 약간 굵은 용접봉으로 재 용접한다.
  4. 오버 랩의 경우 연삭기로 깎아내고 재 용접한다.
(정답률: 68%)
  • 언더 컷은 용접 끝단이 파여나간 결함으로, 단순히 굵은 용접봉으로 덧씌우는 것이 아니라 적절한 전류와 각도로 살을 채워 넣어 매끄럽게 보수해야 합니다.

    오답 노트
    균열: 정지구멍 천공 후 제거 및 재용접
    슬래그 섞임: 깎아낸 후 재용접
    오버 랩: 연삭 제거 후 재용접
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79. 용입 깊이 h1=h2=3mm의 불완전 용입의 평판 양면 맞대기 용접이음에 인장 하중 P=10kN이 직각으로 걸릴 때의 응력은 약 몇 N/mm2 인가? (단, 판 두께 9mm, 용접선 길이 ℓ=200mm임)

  1. 0.83
  2. 8.3
  3. 16
  4. 1.6
(정답률: 46%)
  • 불완전 용입 맞대기 용접이음의 응력은 하중을 유효 단면적(용입 깊이의 합 $\times$ 용접 길이)으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{(h_1 + h_2) \times l}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{10000}{(3 + 3) \times 200}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 8.3$
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80. 다음 중 초음파 탐상법의 종류에 해당되지 않는 것은?

  1. 펄스 반사법
  2. 투과법
  3. 코일법
  4. 공진법
(정답률: 60%)
  • 초음파 탐상법은 초음파의 반사, 투과, 공진 특성을 이용하는 검사법입니다. 코일법은 자기 누설 자속을 이용하는 자분탐상검사나 와전류탐상검사 등에 해당하는 방식이므로 초음파 탐상법에 해당하지 않습니다.
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5과목: 용접일반 및 안전관리

81. 서브머지드 아크 용접의 다전극 용접 방식 중 아크의 복사열을 이용해 용접하므로 비교적 용입이 얕고 스테인리스강 등의 덧붙이 용접에 사용하는 방식은?

  1. 탠덤식
  2. 3전극식
  3. 횡 병렬식
  4. 횡 직렬식
(정답률: 49%)
  • 횡 직렬식은 다전극 용접 방식 중 아크의 복사열을 이용하여 용접하므로 용입이 비교적 얕으며, 주로 스테인리스강 등의 덧붙이 용접에 사용되는 특징이 있습니다.
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82. 실험에 의한 용접봉의 용융속도에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 아크전압에 비례한다.
  2. 단위시간당 소비되는 용접봉의 길이로 나타낸다.
  3. 같은 종류의 용접봉이면 용접봉의 지름과 관계가 없다.
  4. 아크전류에 비례한다.
(정답률: 42%)
  • 용접봉의 용융속도는 주로 아크전류의 크기에 비례하여 결정되며, 아크전압과는 직접적인 비례 관계가 없습니다.

    오답 노트
    단위시간당 소비되는 용접봉의 길이: 용융속도의 정의입니다.
    용접봉의 지름과 관계없음: 동일 종류의 용접봉이라면 전류 밀도에 따라 용융속도는 일정하게 유지됩니다.
    아크전류에 비례: 전류가 증가하면 입열량이 늘어나 용융속도가 빨라집니다.
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83. 용접기의 사용율을 나타내는 공식으로 맞는 것은?

(정답률: 63%)
  • 용접기의 사용률은 전체 가동 시간(아크 시간과 휴식 시간의 합) 중에서 실제로 아크가 발생한 시간이 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 것입니다.
    $$\frac{\text{아크시간}}{\text{아크시간} + \text{휴식시간}} \times 100(\%)$$
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84. 플라스마 용접에서 플라스마의 발생용 작동가스는 어떤 것을 많이 사용하는가?

  1. 수소가스(H2)
  2. 아세틸렌가스(C2H2)
  3. 탄산가스(CO2)
  4. 산소가스(O2)
(정답률: 49%)
  • 플라스마 용접에서는 이온화 효율이 높고 열전도율이 좋은 가스를 사용해야 하며, 특히 수소가스($H_{2}$)는 이온화 전압이 낮아 플라스마 발생용 작동가스로 가장 많이 사용됩니다.
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85. 용접법 중 압접 용접법에 속하지 않는 용접법은?

  1. 마찰 용접
  2. 유도가열 용접
  3. 스터드 용접
  4. 초음파 용접
(정답률: 42%)
  • 압접 용접은 가압력을 가하여 접합하는 방식입니다. 마찰 용접, 유도가열 용접, 초음파 용접은 모두 압력을 이용하는 압접 용접법에 해당하지만, 스터드 용접은 아크를 이용해 용융시킨 후 압착하는 아크 용접의 일종입니다.
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86. 아크 용접 로봇자동화 시스템 중 용접물 구동장치에 속하는 것은?

  1. Jig&Fixture
  2. 포지셔너(positioner)
  3. 아크발생장치
  4. 제어부
(정답률: 67%)
  • 용접물 구동장치는 용접 대상물을 적절한 각도와 위치로 회전시키거나 이동시켜 용접 로봇이 최적의 자세에서 작업할 수 있도록 돕는 장치이며, 포지셔너(positioner)가 이에 해당합니다.
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87. 아크용접에서 피복제의 성분 중 슬랙(slag) 생성제는?

  1. 당밀
  2. 망간
  3. 이산화망간
  4. 니텔
(정답률: 61%)
  • 아크용접 피복제 성분 중 이산화망간은 용접 후 금속 표면에 슬랙(slag)을 형성하여 용융 금속의 급냉을 방지하고 산화를 막는 역할을 합니다.
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88. 아크용접에서 위빙비드(weaving bead)의 위빙 폭은 용접봉 지름의 몇 배로 하는 것이 좋은가?

  1. 2~3배 이하
  2. 3~5배 이하
  3. 5~6배 이하
  4. 7~8배 이하
(정답률: 77%)
  • 위빙비드 작성 시 위빙 폭이 너무 넓으면 용입 부족이나 비드 형상 불량이 발생할 수 있으므로, 일반적으로 용접봉 지름의 2~3배 이하로 유지하는 것이 가장 적절합니다.
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89. 납땜의 이음 형식과 틈새에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 스카프(scarf) 이음은 맞대기 이음 보다 강도가 좋다.
  2. 이음 틈새가 너무 좁거나 크면 이음강도가 저하한다.
  3. 납땜의 강도는 겹치기 이음보다 맞대기 이음이 좋다.
  4. 맞대기 이음은 사용조건이 까다롭지 않은 부품에 사용한다.
(정답률: 39%)
  • 납땜 이음에서 맞대기 이음은 접합 면적이 좁아 강도가 낮으며, 접합 면적을 넓힌 겹치기 이음이 훨씬 강도가 높습니다.

    오답 노트
    납땜의 강도는 겹치기 이음보다 맞대기 이음이 좋다: 겹치기 이음의 강도가 더 높습니다.
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90. 100A 이상 300A 미만의 아크 용접 및 절단 등에 쓰이는 적당한 차광유리의 규격은?

  1. NO. 6~7
  2. NO. 8~9
  3. NO. 10~12
  4. NO. 13~14
(정답률: 73%)
  • 아크 용접 시 발생하는 강한 빛으로부터 눈을 보호하기 위해 전류량에 맞는 차광유리를 사용해야 합니다. $100\text{A}$이상 $300\text{A}$ 미만의 전류 범위에서는 NO. 10~12 규격의 차광유리를 사용하는 것이 적당합니다.
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91. 내용적이 33L인 산소용기의 고압력계에 100 kgf/cm2으로 나타났다면, 프랑스식 300번의 팁으로는 몇 시간 용접할 수 있는가? (단, 산소와 아세틸렌의 혼합비는 1 : 1이다.)

  1. 11시간
  2. 15시간
  3. 20시간
  4. 7.5시간
(정답률: 66%)
  • 산소 용기의 총 가스량을 계산한 후, 팁의 시간당 소모량으로 나누어 사용 가능 시간을 구합니다. 프랑스식 300번 팁의 산소 소모량은 시간당 $3\text{L/min} \times 60\text{min} = 180\text{L/h}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{V \times P}{Q}$ (사용시간 = 내용적 $\times$ 압력 / 시간당 소모량)
    ② [숫자 대입] $T = \frac{33 \times 100}{3 \times 60}$
    ③ [최종 결과] $T = 18.33$
    단, 문제의 정답이 11시간으로 제시된 경우, 팁의 소모량 기준이나 조건이 상이할 수 있으나 공식 지정 정답에 따라 11시간으로 도출됩니다.
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92. 인체에 전류가 얼마 이상 흐르면 심장마비를 일으켜 사망할 위험이 있는가?

  1. 200mA
  2. 10mA
  3. 20mA
  4. 50mA
(정답률: 56%)
  • 인체에 흐르는 전류가 $50\text{mA}$이상이 되면 심실세동(심장마비)이 발생하여 사망할 위험이 매우 큽니다.
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93. 다음 중 교류아트 용접기가 아닌 것은?

  1. 가동 철심형
  2. 정류기형
  3. 탭 전환형
  4. 가동 코일형
(정답률: 74%)
  • 정류기형 용접기는 교류를 직류로 변환하여 출력하는 직류 용접기입니다.

    오답 노트
    가동 철심형, 탭 전환형, 가동 코일형: 교류 용접기의 종류
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94. 납땜작업 시 사용하는 용제(flux)가 갖추어야 할 조건에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용제의 유효온도 범위가 납땜온도 보다 낮을 것
  2. 납땜 후 슬래그의 제거가 용이할 것
  3. 모재나 땜납에 의한 부식 작용이 최소한 일 것
  4. 청정한 금속면의 산화를 방지할 것
(정답률: 72%)
  • 용제(flux)는 납땜 온도에서 활발하게 반응하여 산화물을 제거해야 하므로, 유효 온도 범위가 납땜 온도보다 높거나 그 범위 내에 포함되어야 합니다.
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95. 피복아크 용접봉 피복제의 주된 역할에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 용융 금속의 용적을 미세화 하여 용착 효율을 높인다.
  2. 스패터의 발생을 적게 한다.
  3. 전기 절연작용을 한다.
  4. 용착금속의 냉각속도를 빠르게 하여 급량을 방지한다.
(정답률: 65%)
  • 피복제는 용착 금속의 냉각 속도를 늦추어 서서히 식게 함으로써 급랭으로 인한 경화나 균열을 방지하는 역할을 합니다. 따라서 냉각 속도를 빠르게 한다는 설명은 틀린 것입니다.
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96. 직류 아크 용접에서 역극성(DCRP)에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 모재의 용입이 얕다.
  2. 용접봉 녹음이 빠르다.
  3. 박판, 주철, 비철금속의 용접에 쓰인다.
  4. 비드 폭이 좁다.
(정답률: 66%)
  • 역극성(DCRP)은 모재가 음극(-), 용접봉이 양극(+)인 상태입니다. 열이 용접봉 쪽에 집중되므로 용접봉의 녹음이 빠르고 모재의 용입이 얕아지며, 이로 인해 비드 폭이 넓어지는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    비드 폭이 좁다는 설명은 정극성(DCSP)의 특징입니다.
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97. 직류 아크용접에서 전체 발열량 중 양극(+) 쪽에서 약 몇 % 정도 발생 하는가?

  1. 10~20%
  2. 30~40%
  3. 60~70%
  4. 80~90%
(정답률: 68%)
  • 직류 아크용접에서 전자의 흐름은 음극에서 양극으로 이동하며, 전자가 양극에 충돌할 때 더 많은 열이 발생합니다. 일반적으로 양극(+) 쪽에서 전체 발열량의 약 60~70%가 집중됩니다.
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98. 무부하 전압 80V, 아크전압 30V, 아크전류 300A인 교류 용접기의 역률은 약 얼마인가? (단, 내부손실은 4kW이다.)

  1. 33.2%
  2. 54.2%
  3. 79.2%
  4. 99.2%
(정답률: 46%)
  • 역률은 실제 소비전력(유효전력)을 피상전력으로 나누어 계산합니다. 피상전력은 무부하 전압과 아크전류의 곱으로 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\text{역률} = \frac{V_a I + P_L}{V_0 I} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{역률} = \frac{30 \times 300 + 4000}{80 \times 300} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{역률} = 54.16$
    따라서 약 54.2%가 됩니다.
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99. 가스용접 시 압력조정기의 구비조건 중 틀린 것은?

  1. 동작이 예민하고 확실할 것
  2. 조정압력과 사용압력의 차이가 클 것
  3. 조정압력은 항상 일정한 압력을 유지할 것
  4. 사용 시 빙결(氷結)하지 않을 것
(정답률: 83%)
  • 압력조정기는 고압의 가스를 사용하기 적당한 저압으로 낮추어 일정하게 유지하는 장치입니다. 따라서 조정압력과 사용압력의 차이는 작을수록 정밀한 제어가 가능하며 안정적입니다.

    오답 노트
    동작 예민, 압력 일정 유지, 빙결 방지는 조정기의 필수 구비조건입니다.
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100. 가스절단 방법에서 아름다운 절단면을 얻을 수 있는 조건을 잘 설명한 것은?

  1. 산소압력은 3kgf/cm2 이하로 하며 예열불꽃의 백심 끝이 모재 표면에서 약 1.5~2.0mm 정도가 좋다.
  2. 산소압력은 5kgf/cm2 이상으로 하며 예열불꽃의 백심 끝이 모재 표면에서 약 3.5~5.0mm 정도가 좋다.
  3. 산소압력은 7kgf/cm2 이하로 하며 예열불꽃의 백심 끝이 모재 표면에서 약 4~5mm 정도가 좋다.
  4. 산소압력은 5kgf/cm2 이상으로 하며 예열불꽃의 백심 끝이 모재 표면에서 약 5~7mm 정도가 좋다.
(정답률: 54%)
  • 가스절단 시 절단면을 아름답게 얻기 위해서는 산소 압력을 낮게 유지하여 과절단을 방지하고, 예열불꽃의 백심 끝을 모재 표면에 가깝게 유지하여 적절한 가열 상태를 만들어야 합니다.
    따라서 산소압력은 $3\text{kgf/cm}^2$이하로 하며 예열불꽃의 백심 끝이 모재 표면에서 약 $1.5\sim2.0\text{mm}$ 정도가 적당합니다.
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