15년 4회차

초음파 탐상법에는 투과법, 펄스반사법, 공진법 등이 있다.

극간법은 자분탐상검사에서 사용하는 자화 방법의 하나로, 초음파 탐상법의 종류가 아니다.

용접용 케이블이 훼손되면 감전이나 누전의 위험이 있으므로 발견 즉시 보수해야 하며, 사용 후로 미루는 것은 안전수칙에 어긋난다.

보호구 착용, 밀폐 탱크 내 충분한 환기, 전격방지기 부착 용접기 사용은 모두 올바른 안전수칙이다.

자동화 용접장치는 이동과 지지를 위한 칼럼, 트랙, 갠트리 등의 기구요소로 구성된다.

고주파 발생장치는 TIG 용접 등에서 아크를 안정적으로 발생시키기 위한 전원 부속장치로, 자동화 장치 자체의 구성요소로 보기 어렵다.

CO₂ 가스 아크 용접에서 기공은 보호가스가 충분히 공급되지 못할 때 주로 발생한다.

• 노즐에 스패터가 부착되면 가스 흐름이 막혀 보호가 불충분해진다.
• 모재가 기름·녹·페인트 등으로 오염되면 가스가 발생해 기공의 원인이 된다.
• CO₂ 가스 유량이 부족하면 대기 중 질소·산소가 침투해 기공이 생긴다.

반대로 노즐과 모재 사이 거리가 짧으면 보호가스가 오히려 안정적으로 덮이므로 기공 발생 원인이 되지 않는다.

서브머지드 아크 용접은 용접 길이가 길 때 능률적이며, 용제가 흘러내리지 않도록 아래보기 자세와 수평 필릿 자세에 한정해 적용한다.

위보기 자세는 용제와 용융금속이 흘러내려 적용할 수 없으므로, 용접 길이가 짧을 때 능률적이고 위보기 자세에 주로 이용된다는 설명은 틀린 내용이다.

주철은 급열·급냉에 약해 균열이 생기기 쉬우므로, 가는 지름의 용접봉으로 짧게 여러 번 나누어 용접하는 것이 변형과 균열을 줄이는 데 유리하다.

• 전류를 높이고 곡선비드로 깊게 용입시키는 방식은 열영향부 균열을 키운다.
• 가스 용접에서는 용제를 사용해야 슬래그를 제거할 수 있다.
• 피닝은 용접부가 아직 어느 정도 온도가 있을 때 실시해야 응력 완화 효과가 있다.

CO₂ 가스는 아르곤 같은 불활성가스에 비해 바람의 영향을 쉽게 받는 가스로, 풍속 2m/s 이상에서는 보호효과가 떨어져 방풍 대책이 필요하다.

바람의 영향을 받지 않는다는 설명은 CO₂ 아크 용접의 실제 특성과 반대되므로 장점으로 볼 수 없다.

U형 홈은 루트 반지름을 가능한 크게 만들어 홈 바닥까지 아크와 용융금속이 도달하도록 함으로써 충분한 용입을 얻기 위한 형상이다.

루트 반지름이 작으면 바닥까지 용착이 되지 않아 용입 불량이 생기기 쉽다.

텅스텐 전극을 소모시키지 않고 아크만 발생시켜 별도의 용가재를 공급하는 TIG 용접이 대표적인 비용극식·비소모식 아크 용접이다.

피복아크용접, 서브머지드 아크 용접, CO₂ 용접은 모두 용접봉(와이어) 자체가 전극이자 용가재로 소모되는 용극식 용접법이다.

직류 역극성(DCRP)에서는 모재를 음극(−), 토치(전극)를 양극(+)에 연결한다. 모재가 음극이 되므로 양이온이 모재 표면에 충돌하면서 산화 피막을 부수는 청정작용이 나타나며, 알루미늄·마그네슘처럼 산화막이 강한 재료의 TIG 용접에 유리하다.

반면 비드 폭이 좁고 용입이 깊은 것은 전극을 음극에 연결하는 직류 정극성(DCSP)의 특징이다. 역극성은 이와 반대로 비드 폭이 넓고 용입이 얕다.

예열은 용접부와 주변 모재의 온도차를 줄여 급랭에 의한 균열을 막고 작업성을 높이며, 수축 변형과 잔류응력을 줄이고 열영향부의 연성·인성을 향상시키기 위해 실시한다.

따라서 고탄소강이나 합금강의 열영향부 경도를 오히려 높이는 것은 예열의 목적이 아니다. 예열은 급랭 경화를 억제해 경도를 낮추는 방향으로 작용한다.

플래시 용접은 예열 → 플래시 → 업셋의 3단계로 진행된다.

먼저 낮은 전류로 모재를 예열한 뒤, 전류를 높여 접촉부에서 불꽃(플래시)을 발생시켜 용융시키고, 마지막으로 강한 압력을 가해 접합면을 압접(업셋)한다.

빌드업법·캐스케이드법·전진블록법은 두꺼운 모재를 여러 층으로 쌓아 올리는 다층 용착에 쓰이는 방법이다.

스킵법은 비드를 일정 구간씩 건너뛰며 용접해 변형과 잔류응력을 분산시키는 용착 순서법으로, 다층 쌓기 방법이 아니라 용접 순서 제어 기법에 해당한다.

작업을 마친 뒤에는 용접기 스위치를 먼저 끄고 그 다음에 메인스위치를 차단해야 한다.

메인스위치를 먼저 끄고 용접기 스위치를 나중에 끄는 순서는 절차가 뒤바뀐 것으로 적합하지 않다. 작업 시작 시에는 반대로 메인스위치를 넣은 뒤 용접기 스위치를 넣는다.

용접기 내부는 감전 위험이 있는 충전부를 포함하므로 함부로 수시로 열어 점검·청소하는 것은 전격방지대책이 될 수 없다.

내부 점검은 전원을 차단한 상태에서 전문 인력이 필요한 때에만 실시해야 하며, 홀더·용접봉을 맨손으로 다루지 않는 것, 절연부 파손 시 즉시 보수·교체, 습기 찬 작업복·장갑·구두를 착용하지 않는 것 등이 실제 전격방지대책이다.

납땜에서 450℃를 기준으로 그보다 낮은 온도에서 접합하는 것을 연납(솔더링), 높은 온도에서 접합하는 것을 경납(브레이징)이라 한다.

연납은 주로 주석-납계 합금을, 경납은 은납·황동납 등 더 높은 융점의 용가재를 사용한다.

용접 진행 방향과 용착 방향이 서로 반대인 용착법은 후진법(back step method)이다.

비드를 짧게 끊어 진행 반대 방향으로 용착해 나가므로 열이 분산되어 잔류응력이 비교적 적게 발생하지만, 비드를 여러 번 나눠 붙이는 만큼 작업 능률은 떨어진다.

테르밋 용접은 용접 시간이 짧고 변형이 작은 것이 특징이므로, 용접 시간이 길고 변형이 크다는 설명은 틀렸다.

테르밋 반응(산화철과 알루미늄분말의 화학반응열)을 이용해 전기 없이도 용접할 수 있고, 작업이 단순하며 장비가 간단해 작업장소 이동이 쉽다.

기계적응력완화법, 저온응력완화법, 피닝법은 모두 용접 후 잔류응력을 줄이기 위한 방법이다.

화염경화법은 표면을 화염으로 가열한 뒤 급랭시켜 경도를 높이는 표면경화 처리로, 잔류응력완화법이 아니라 오히려 새로운 응력을 유발할 수 있는 열처리법이다.

용접 지그·고정구는 용접 중 발생하는 응력에도 부재가 움직이지 않도록 변형을 억제할 수 있는 크기와 강성을 갖추어야 한다.

따라서 변형이 자유스럽게 일어나도록 하는 구조라는 설명은 지그의 선택 기준과 반대된다. 실제로는 견고한 고정, 쉬운 고정·분해, 용접간극을 적당히 받쳐주는 구조가 요구된다.

용접 자세를 나타내는 기호는 아래보기(F), 수직(V), 수평(H), 위보기(OH)의 네 가지이다.

OS는 용접자세 기호로 쓰이지 않으므로 틀린 기호이다.

전기저항용접의 발열량은 줄의 법칙(Joule's law)에 따라 $H = 0.24 I^2 R t$ (cal)로 구한다.

여기서 전류 I는 제곱으로 작용하므로 전류가 발열량에 가장 큰 영향을 미친다.

가스용접봉 지름은 $D = \dfrac{t}{2} + 1$ (mm) 공식으로 구한다.

모재 두께 $t = 3.2\,\mathrm{mm}$를 대입하면 $D = \dfrac{3.2}{2} + 1 = 2.6\,\mathrm{mm}$이다.

프로판·수소·아세틸렌은 모두 그 자체가 타는 가연성 가스이다.

산소는 연소를 돕는 조연성(지연성) 가스일 뿐 스스로 타지 않으므로 가연성 가스에 해당하지 않는다.

당밀·전분·목재 분말 같은 유기물 성분은 아크열에 분해되면서 CO, H₂ 등의 환원성 가스를 발생시켜 용융금속을 대기의 산화·질화로부터 보호한다.

산화티탄과 탄산칼륨은 아크 안정제, 규산나트륨은 고착제 역할을 하는 성분으로 환원가스 발생과는 관계가 적다.

토치로 용접부 뒷면을 따내거나 U형·H형 홈을 가공하는 작업은 가스 가우징(일명 가스 파내기)이라 하며, 산소-연료 불꽃으로 금속을 녹여 밀어내는 방식이다.

산소창 절단은 산소창을 이용해 두꺼운 강재나 콘크리트를 관통 절단하는 방법이고, 선삭·천공은 절삭가공이므로 성격이 다르다.

직류 역극성(DCRP)은 전극(용접봉)이 양극에 연결되어 용입이 얕고 비드 폭이 넓으며, 봉이 상대적으로 빨리 녹는 특성을 가진다.

이 때문에 박판, 주철, 고탄소강과 같이 용입을 깊게 넣으면 안 되거나 열영향을 최소화해야 하는 재료의 용접에 주로 쓰인다.

아세틸렌은 구리(Cu)와 반응해 폭발성이 강한 동아세틸라이드를 생성할 수 있어, 순구리관은 아세틸렌 배관·부품 재료로 사용해서는 안 된다.

이 때문에 아세틸렌 관련 설비에는 구리 함량이 높은 재료 대신 스테인리스강관·탄소강관 등 강관 계열을 사용한다.

예열 불꽃이 약할 때는 열량이 부족해 드래그가 증가하고 절단속도가 느려지며 절단이 중단되기 쉽고, 역화도 일어나기 쉽다.

절단면이 거칠어지고 상부 모서리가 녹아 둥글게 되는 현상은 오히려 예열 불꽃이 너무 강할 때 나타나므로, 약한 불꽃의 결과로는 틀린 설명이다.

교류아크 용접기는 직류용접기에 비해 무부하전압이 높아 감전 위험이 크다는 것이 대표적인 특징이다.

나머지 설명은 모두 직류용접기 쪽 특성이다. 구조가 복잡하고 극성 변화(정극성·역극성)가 가능한 점, 아크 안정성이 우수한 점, 자기쏠림(아크쏠림)이 생겨 방지가 어려운 점이 직류용접기에 해당하며, 교류용접기는 구조가 간단하고 극성 변화가 없으며 자기쏠림이 거의 발생하지 않는다.

리벳 이음은 부재를 기계적으로 조여 결합하는 기계적 접합이다.

융접·압접·납땜은 모재나 용가재를 녹이거나 확산시켜 원자 단위로 결합하는 야금적 접합에 속하므로, 리벳만 이 분류에서 제외된다.

용접기 사용률은 $\dfrac{\text{아크 발생 시간}}{\text{전체 시간}} \times 100$으로 구한다.

아크 발생 8분과 휴식 2분을 더한 전체 시간 10분에 대해 $\dfrac{8}{10} \times 100 = 80\%$가 된다.

알루미늄 가스용접에서는 표면의 강한 산화막(Al₂O₃)을 제거하기 위해 염화나트륨 등 염화물 계통의 용제를 사용한다. 실제로는 염화칼륨·염화리튬·플루오르화칼륨 등과 섞어 쓰는 것이 일반적이다.

붕사는 구리·황동 등 구리합금용 용제이고, 탄산나트륨·중탄산나트륨은 주철이나 반경강 용접에 쓰이는 용제여서 알루미늄에는 적합하지 않다.

아크쏠림(자기불림)은 직류 용접 시 자기장에 의해 아크가 한쪽으로 쏠리는 현상으로, 교류용접으로 바꾸면 자기장 방향이 계속 바뀌어 쏠림이 크게 줄어든다.

이 밖에 접지점을 용접부에서 멀리 두고, 아크 길이를 짧게 하며, 용접봉 끝을 쏠리는 반대 방향으로 기울이는 것이 실제 방지 대책이므로, 나머지 보기들은 방향이 반대로 서술되어 있다.

용접은 리벳 이음 등에 비해 이음 과정이 단순해 작업 공정이 단축되는 것이 대표적인 장점이다.

재질 변형, 잔류응력 발생, 품질검사의 어려움은 오히려 용접의 단점으로 꼽히는 항목이다.

무부하 전압을 20~30V 이하로 낮춰 두었다가 용접봉이 모재에 접촉하는 순간 릴레이가 작동해 전압을 높여주는 장치는 전격방지기이다.

평상시 저전압을 유지함으로써 작업자가 감전될 위험을 줄이고, 접촉 시에만 순간적으로 용접이 가능한 전압을 공급한다.

연강용 가스용접봉 “GA43”에서 G는 가스용접봉을, A는 용착금속의 연성(연신율) 구분을 뜻하고, 뒤에 붙는 숫자는 용착금속의 최소 인장강도 수준을 나타낸다.

따라서 43은 용착금속이 갖추어야 할 최소 인장강도 값을 의미한다.

피복제에 산화티탄을 약 35% 정도 포함해 아크가 안정되고 스패터가 적지만 고온균열에 취약한 용접봉은 고산화티탄계(E4313)이다.

일미나이트계(E4301)와 고셀룰로스계(E4311)는 산화티탄 비중이 낮고, 저수소계(E4316)는 오히려 균열 저항성이 높아 이러한 결점과는 거리가 멀다.

알루미늄에 마그네슘을 첨가한 하이드로날륨은 바닷물과 알칼리에 대한 내식성이 뛰어나고 용접성도 우수해 선박용 부품, 화학 장치용 부품 등에 사용된다.

실루민은 Al-Si계 주조용 합금이고, 알루미늄청동·애드미럴티황동은 구리 합금 계열이어서 이 설명과 맞지 않는다.

비스무트(Bi)는 물처럼 용융 상태에서 응고할 때 부피가 오히려 늘어나는 대표적인 금속이다.

Sn, Zn, Mo 등 대부분의 금속은 응고 시 부피가 수축한다.

구리 60%, 아연 40%인 황동은 문쯔메탈(6:4 황동)이라 하며, 강도가 높아 복수기용 판, 볼트, 너트 등 구조용 부품에 사용된다.

톰백과 길딩메탈은 아연 비율이 낮은 저아연 황동으로 연성이 좋아 장식품에, 애드미럴티메탈은 7:3 황동에 주석을 더한 것으로 각각 조성과 용도가 다르다.

연신율은 $\dfrac{\text{늘어난 길이} - \text{표점거리}}{\text{표점거리}} \times 100$으로 구한다.

표점거리 125mm, 늘어난 길이 145mm를 대입하면 $\dfrac{145-125}{125}\times 100 = 16\%$가 된다.

황(S)은 주철의 유동성을 나쁘게 하고 고온에서 메짐(적열취성)을 유발하는 대표적인 해로운 원소이다.

인(P)은 오히려 유동성을 좋게 하는 방향으로 작용하고, 망간(Mn)은 황의 해로운 영향을 억제하며, 탄소(C)는 흑연화를 촉진해 유동성을 높이므로 나머지 원소들과는 성질이 반대다.

온도가 변해도 열팽창계수·탄성계수 등 고유한 성질이 거의 변하지 않는 특수강을 불변강이라 하며, 인바·엘린바 등이 대표적이다.

쾌삭강은 절삭성을, 강인강은 강도와 인성을, 스테인리스강은 내식성을 목적으로 하는 강으로 온도 안정성과는 목적이 다르다.

순금속의 전기전도율은 Ag(은)이 가장 높고 그 다음이 Cu, Au, Al 순으로 낮아진다.

따라서 열전도율과 전기전도율 모두 은이 가장 우수한 금속이다.

샤르피 충격시험은 재료의 인성을 시험편을 파괴하여 측정하는 기계적 파괴시험이므로 비파괴검사에 속하지 않는다.

• 자기탐상시험은 표면 및 표면 직하의 결함을 탐지하는 비파괴검사이다.
• 침투탐상시험은 표면에 개구된 결함을 침투액으로 검출하는 비파괴검사이다.
• 초음파탐상시험은 초음파의 반사를 이용해 내부 결함을 검출하는 비파괴검사이다.

구상흑연주철에서 바탕조직이 펄라이트이고 구상흑연 주위를 유리 페라이트가 둘러싼 조직을 그 모양이 소의 눈과 닮았다 하여 불스 아이(bull's eye) 조직이라 한다.

비중이 약 2.7로 가볍고 섬유 강화 금속 복합재료(FRM)의 기지 금속으로 가장 많이 쓰이는 것은 Al(알루미늄)이다.

Al은 가벼우면서 강도와 내식성이 요구되는 복합재료의 모재로 널리 활용된다.

강 중의 P(인)은 결정립을 조대화시키고 상온에서 충격값을 떨어뜨려 상온 메짐(상온 취성)을 일으키는 대표적인 불순물 원소이다.

참고로 S(황)은 고온에서 적열 취성을 일으키는 원소로 구분된다.

강자성체는 자석에 강하게 끌리는 금속으로 Fe, Ni, Co가 대표적이다.

Bi, Au, Cu, Sn 등은 반자성, Pt, Mn 등은 상자성에 해당하여 강자성을 나타내지 않는다.

기호가 원(○)이므로 저항 스폿(점) 용접이고, 기호 뒤의 2가 용접부의 수, 괄호 안의 75가 피치를 뜻한다.

도면의 지시는 "3 ○ 2 (75)"이다. 기호 앞의 3은 점 용접부의 크기(지름 3mm), 뒤의 2는 용접부가 2개임을, 괄호 값은 용접부 사이 간격이 75mm임을 나타낸다. 그림은 두 판을 겹친 이음에 화살표를 대어 이 지시를 붙인 것이다.

• 플러그 용접과 슬롯 용접은 원이 아니라 사각형 계열 기호를 쓴다.
• 심 용접은 점이 이어진 선 모양 용접이어서 점 용접의 원 기호와는 다른 기호로 구분한다.

밸브 기호 위에 스프링을 나타내는 지그재그 선이 붙어 있으므로 스프링식 안전 밸브다.

배관 도시기호에서 꼭짓점이 마주 보는 두 삼각형(나비 모양)은 밸브 일반을 뜻하고, 그 위에 붙는 부속 기호로 종류를 나눈다. 스프링이 그려지면 설정 압력을 넘었을 때 자동으로 열려 압력을 낮추는 안전 밸브가 된다.

• 전동 밸브는 밸브 기호 위에 전동기를 뜻하는 M을 붙인다.
• 스톱 밸브나 슬루스 밸브는 스프링 같은 부속 기호 없이 밸브 몸통 기호 자체의 모양으로 구분한다.

도면 척도에서 2:1과 같이 앞의 숫자가 큰 비율은 실제 형상보다 확대하여 그리는 배척이다.

1:1은 현척, 1:2와 같이 뒤의 숫자가 큰 비율은 축소하여 그리는 축척이다.

맞게 그린 것은 평면도의 앞쪽 오른쪽 작은 사각형 안에 그은 대각선이 안쪽(왼쪽 위) 모서리에서 바깥쪽(오른쪽 아래) 모서리로 내려가는 것이다.

입체도의 물체는 직육면체의 앞쪽 위 모서리를 삼각형 경사면 두 개로 깎아 낸 모양이다. 두 경사면은 각각 정면·우측면의 윗변 가운데에서 시작해 앞 모서리의 중간 높이에 있는 한 점으로 모이고, 두 경사면이 만나는 능선은 윗면 안쪽 꼭짓점에서 그 점까지 이어진다. 바깥 외형은 잘리지 않으므로 정면도·우측면도의 테두리는 온전한 직사각형이다.

• 정면도: 경사면 하나가 윗변 가운데에서 오른쪽 변 중간까지 내려오는 사선 한 줄로 나타난다.
• 우측면도: 나머지 경사면이 왼쪽 변 중간에서 윗변 가운데까지 올라가는 사선 한 줄로 나타난다.
• 평면도: 깎인 자리가 앞쪽 오른쪽 1/4 크기의 작은 사각형으로 나타나고, 두 경사면의 능선이 그 사각형의 안쪽 모서리와 물체의 앞쪽 오른쪽 모서리를 잇는 대각선으로 그려진다.

평면도의 대각선 방향이 반대인 것, 작은 사각형의 경계선이 빠지고 사선만 있는 것, 바깥 외형선까지 깎아 평면도를 ㄴ자·정면도를 사다리꼴로 그린 것은 모두 틀린 그림이다.

투상도는 대상물을 명확히 표현하는 데 필요한 최소한의 수로 나타내는 것이 원칙이며, 주 투상도를 보충하는 투상도를 불필요하게 여러 개 늘려 나타내지 않는다.

따라서 보충하는 다른 투상도를 많이 나타낸다는 설명은 투상도 표시 원칙에 어긋난다.

KS 기계재료 기호 SS 400에서 SS는 일반구조용 압연강재를 뜻하고, 뒤의 숫자 400은 그 강재의 최저 인장강도(N/㎟)를 나타낸다.

공구·지그처럼 가공에 쓰이는 물건의 모양을 참고로 나타낼 때는 가는 2점 쇄선으로 그린 가상선을 쓴다.

그림에서 축에 파인 홈 위에 겹쳐 그린 원이 공구표시선으로 지시되어 있는데, 이는 부품 자체의 형상이 아니라 홈을 깎는 공구(밀링 커터)의 위치를 참고로 보여 준 것이므로 가상선으로 표시한다.

• 가는 1점 쇄선은 중심선·기준선·피치선에 쓴다.
• 가는 파선은 보이지 않는 부분을 나타내는 숨은선이고, 가는 실선은 치수선·치수보조선·지시선·해칭 등에 쓰인다.

별표(✳) 모양의 리벳 기호에서 지시선에 깃발이 하나만 붙고, 별표의 광선 하나가 생략되어 카운터 싱크 표시가 붙은 것이 답이다.

리벳 기호에서 현장 작업은 지시선의 깃발로 나타낸다. 깃발이 두 개면 구멍 뚫기(드릴)까지 현장에서 하는 경우이므로, '공장에서 드릴 가공'이라는 조건과 맞지 않아 깃발이 두 개 그려진 표시는 먼저 제외된다. 깃발이 한 개면 공장에서 드릴 가공하고 현장에서 끼워 맞추는 리벳이다.

남은 두 표시 중 하나는 광선 여덟 개가 모두 살아 있는 온전한 별표로 카운터 싱크(자리파기)가 없는 리벳이고, 다른 하나는 한쪽 광선이 생략된 별표로 그 면에 카운터 싱크가 있음을 나타낸다. 문항은 먼 면에 카운터 싱크가 있는 리벳을 묻고 있으므로 광선이 생략된 쪽을 고른다.

화살표 방향에서 보면 경사면의 모서리가 굵은 실선으로 나타나고 그 뒤에 가려지는 단(段)의 세로 모서리가 파선으로 나타나는 투상도가 맞다.

입체도는 오른쪽이 높은 사각 블록에 왼쪽으로 낮은 단이 이어져 있고, 두 부분을 잇는 면이 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 올라가는 경사면이다. 화살표 쪽에서는 이 경사면이 그대로 보이므로 경사 모서리를 실선으로 긋고, 그 뒤에 숨는 단차의 세로 모서리는 파선으로 긋는다.

• 경사선을 파선으로, 단차의 세로선을 실선으로 그린 것은 보이는 선과 숨은 선이 뒤바뀌었다.
• 낮은 단이 오른쪽에 오도록 좌우가 뒤집힌 외형은 화살표 방향에서 본 모습과 맞지 않는다.

도면의 치수는 특별히 표시하지 않는 한 단위를 mm로 생략하고 숫자만 기입하는 것이 원칙이며, 모든 치수마다 단위를 표기하지는 않는다.

기준점·선·면을 기준으로 명료하게 기입하고 중복 기입을 피한다는 나머지 설명은 치수기입 원칙에 부합한다.