15년 3회차

텅스텐, 몰리브덴과 같이 고융점 금속을 정밀하게 용접할 때는 진공 중에서 고밀도 전자빔을 집속시키는 전자빔 용접이 가장 적합하다.

전자빔 용접은 좁고 깊은 용입과 낮은 입열을 얻을 수 있어 고융점·고반응성 금속에 유리하다.

서브머지드 아크 용접에서 받침쇠(뒷댐판)를 사용하지 않는 경우, 용융금속이 밑으로 새는 것을 막기 위해 루트 간격을 0.8mm 이하로 좁게 유지해야 한다.

연납땜 중에서 구리, 황동과 같이 비교적 높은 사용 온도가 요구되는 부위에 쓰이는 내열성 땜납은 납-은납이다.

인동납·은납은 경납(brazing) 계열에 속하고, 황동납 역시 경납용 합금이라는 점에서 이 문항의 연납 계열과 구분된다.

부식 시험은 재료의 내식성을 평가하는 화학적 시험으로, 하중을 가해 기계적 성질을 측정하는 기계적 시험법에 속하지 않는다.

• 굽힘 시험은 용접부의 연성과 결함 유무를 판정하는 기계적 시험이다.
• 경도 시험은 재료 표면의 경도를 측정하는 기계적 시험이다.
• 인장 시험은 인장강도·항복점·연신율 등을 구하는 대표적 기계적 시험이다.

일렉트로 가스 아크 용접은 후판(두꺼운 판)을 단층으로 상진 용접하는 데 적합한 용접법으로, 판두께가 얇을수록 오히려 비효율적이고 경제성이 떨어진다.

정확한 조립과 이동용 냉각 동판, 급수 장치가 필요하며 용접속도가 자동으로 조절된다는 점은 이 용접법의 특징으로 옳다.

텅스텐 전극봉 중 토륨 텅스텐 전극은 전자 방사능력이 순텅스텐 전극보다 현저히 뛰어나고, 표면에 불순물이 부착되어도 전자 방사가 비교적 잘 유지되는 장점이 있다.

표면 피복 용접은 금속 표면에 다른 종류의 금속을 용착시켜 내마모성·내식성 등 필요한 특성을 부여하는 용접법을 말한다.

산업용 용접 로봇은 작업 기능, 제어 기능, 계측·인식 기능 등을 갖추지만, 인간 고유의 감정을 처리하는 감정 기능은 갖추지 않는다.

불활성 가스 금속 아크 용접(MIG)은 와이어를 연속적으로 공급하며 아크를 발생시키는 반자동·자동 용접법으로, 용착효율이 약 98%에 이를 정도로 매우 높은 편이다.

일렉트로 슬래그 용접은 용접 능률이 매우 높아 용접시간이 짧은 대신, 대형 장비와 냉각장치가 필요해 설비비가 고가인 용접법이다.

따라서 용접시간이 길고 장비가 저렴하다는 설명은 이 용접법의 특징과 반대이다.

박판 용접에 적용할 수 없고 용접 진행 중 용접부를 직접 관찰할 수 없다는 나머지 설명은 옳다.

용접에서 발생하는 여러 열적 요인 가운데 용접 결과(용입, 조직, 변형 등)에 가장 큰 영향을 미치는 것은 단위 길이당 가해지는 열량인 용접 입열이다.

인적 사고 원인 중 신체의 결함은 본인의 의지와 무관하게 타고나는 선천적 원인에 해당한다.

무지, 과실, 미숙련은 교육이나 경험 부족에서 비롯되는 후천적 원인으로 분류된다.

TIG 용접에서 직류 정극성(DCEN)을 사용하면 발생열의 상당 부분이 모재 쪽에 집중되어 용입이 깊어지므로, 산화막 제거를 위한 청정작용이 필요 없는 스테인리스강 용접에서 용접효율을 높일 수 있다.

반면 알루미늄, 마그네슘과 같이 표면 산화막이 강한 재료는 청정작용이 있는 역극성이나 교류를 주로 사용한다.

인장 시험을 통해서는 인장강도, 단면수축율, 연신율 등을 구할 수 있지만, 반복 하중에 대한 저항성인 피로강도는 별도의 피로 시험을 통해서만 알 수 있다.

용접 변형 방지법으로는 억제법, 역변형법, 도열법 등이 실제로 사용되지만, 취성 파괴법이라는 방지법은 존재하지 않으며 취성 파괴는 오히려 방지해야 할 결함 현상이다.

솔리드 와이어처럼 강성이 있어 단단한 와이어를 사용할 때는 와이어가 급격히 꺾이지 않고 안정적으로 송급되도록 커브형(만곡형) 토치를 사용한다.

반대로 연질의 와이어에는 Y형이나 피스톨형 토치가 주로 쓰인다.

안전·보건표지의 색채 용도에서 파란색은 지시를 나타낸다.

빨간색은 금지·정지 및 경고(유해·위험물), 노란색은 경고, 녹색은 안내(비상구·피난소 등)를 나타내므로 나머지 짝은 서로 맞지 않는다.

용접금속의 구조상 결함에는 기공, 언더컷, 균열, 슬래그 혼입 등이 있으며, 변형은 용접 후 형상이 달라지는 치수상 결함으로 분류되어 구조상 결함에 해당하지 않는다.

금속현미경 시험은 시료 채취 → 연마 → 세척 및 건조 → 부식 → 현미경 관찰의 순서로 진행한다.

연마 후 표면의 이물질을 제거하기 위해 세척·건조를 거친 다음 조직을 드러내기 위한 부식(에칭)을 실시하고 마지막으로 관찰한다.

안전율로 허용응력을 구한 뒤 단면적과 이음효율을 곱하면 허용 인장력이 나온다(최저인장강도의 단위는 N/㎟로 본다).

단면적 $A = 12 \times 100 = 1200\ \mathrm{mm^2}$

허용응력 $\sigma_a = \dfrac{40}{4} = 10\ \mathrm{N/mm^2}$

인장력 $P = \sigma_a \times A \times \eta = 10 \times 1200 \times 0.8 = 9600\ \mathrm{N}$으로, 9600N이 허용 인장력이다.

목재, 섬유류, 종이 등 일반 가연물에 의한 화재는 A급 화재(일반화재)로 분류한다.

용접성 시험에는 노치 취성 시험, 용접 연성 시험, 용접 균열 시험 등이 있으나, 열특성 시험은 재료 자체의 열적 물성을 다루는 시험으로 용접성 시험의 범주에 속하지 않는다.

가스용접은 폭발 위험이 크고, 용접부가 산소·아세틸렌 불꽃에 오래 노출되어 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 크다는 특징이 있다.

아크 용접에 비해 불꽃의 온도와 유해광선 발생은 오히려 적고, 전원 설비가 없는 곳에서도 비교적 쉽게 설치할 수 있다는 점에서 나머지 설명은 옳지 않다.

가변압식(프랑스식) 팁의 번호는 표준불꽃으로 1시간 동안 소비하는 아세틸렌가스의 양(L)을 나타낸다.

60분, 즉 1시간 동안 200L를 소비했으므로 시간당 아세틸렌 소비량은 200L이며, 이에 해당하는 팁 번호는 200번이다.

연강용 가스 용접봉 시험편 처리 기호에서 NSR은 Not Stress Relieved의 약자로, 용착금속의 응력을 제거하지 않은 것을 의미한다.

참고로 SR은 625±25℃로 응력을 제거한 시험편을 나타낸다.

팁 클리너는 가스 용접·절단 토치의 팁 구멍 청소에 쓰는 공구로 피복 아크 용접용 기구가 아니다.

• 용접 케이블은 용접기와 홀더·모재 사이에 전류를 흐르게 하는 전선이다.
• 접지 클램프는 모재에 전류 회로를 연결하는 기구이다.
• 용접 홀더는 용접봉을 고정하고 전류를 전달하는 기구이다.

피복제는 용착 금속의 냉각속도를 늦춰 급랭을 방지하는 역할을 한다.

이 밖에도 아크를 안정시키고 슬래그를 형성해 용착금속을 보호하며, 필요한 합금원소를 첨가해 금속을 보강하는 기능을 한다.

따라서 스패터를 늘리거나 합금원소를 제거하거나 산화물을 만든다는 설명은 피복제의 역할과 반대된다.

용접은 모재를 가열하여 접합하는 방법으로, 용접사의 숙련도와 기량에 따라 용접부의 품질이 크게 좌우되는 특징이 있다. 1번은 오류로, 용접은 오히려 복잡한 구조물 제작에 매우 유리하다. 2번도 오류로, 용접은 모재를 용융하여 일체화시키므로 기밀성, 수밀성, 유밀성이 우수하다. 3번은 오류로, 용접 시 열에 의한 수축, 변형, 응력 발생이 불가피하므로 시공 시 이를 고려해야 한다.

가스 절단에서 팁의 백심 끝과 강판 사이의 간격은 1.5~2mm 정도가 적당하다.

간격이 너무 좁으면 팁이 과열되어 역화의 위험이 있고, 너무 멀면 예열이 불충분해 절단 개시가 어려워진다.

스카핑 작업에서 냉간재의 스카핑 속도는 5~7m/min 정도가 일반적으로 적당하다.

열간재는 표면이 이미 고온 상태이므로 냉간재보다 훨씬 빠른 속도로 스카핑할 수 있다.

내부손실 4kW를 포함해 계산하면 역률은 약 41.7%, 효율은 약 60%가 된다.

아크 출력은 $P_{arc}=20\mathrm{V}\times300\mathrm{A}=6\mathrm{kW}$이고, 소비전력(입력)은 아크 출력에 내부손실을 더한 $6\mathrm{kW}+4\mathrm{kW}=10\mathrm{kW}$이다.

역률은 $\dfrac{10\mathrm{kW}}{80\mathrm{V}\times300\mathrm{A}}\times100=41.7\%$이며, 효율은 $\dfrac{6\mathrm{kW}}{10\mathrm{kW}}\times100=60\%$이다.

보기에는 효율이 60.6%로 적혀 있으나 계산값은 60%로, 표기상의 차이일 뿐 역률 41.7%가 함께 제시된 항이 정답이 되는 데에는 영향이 없다.

가스 용접 후진법은 전진법보다 산화의 정도가 적고 용착금속 조직이 치밀하므로, 산화가 심하고 조직이 거칠다는 설명은 틀렸다.

후진법은 전진법에 비해 용접 변형이 작고 속도가 빠르며 두꺼운 판 용접에 적합해 열 이용률도 좋다.

용접 비드와 원질부(모재) 사이에서 녹지는 않았지만 용접열로 조직이 변한 구역이 열영향부다.

그림은 용접부의 단면으로 위쪽 볼록한 부분이 용접 비드, 아래쪽 해칭된 모재가 원질부로 지시되어 있다. 괄호가 가리키는 곳은 비드 바로 옆에서 원질부로 이어지는 띠 모양 구역으로, 용접열을 받아 결정립이 조대화되는 등 성질이 달라진 부분이다.

• 용융지는 용접 중 아크 아래에서 액체 상태로 녹아 있는 쇳물을 가리켜 응고된 단면의 조직 명칭이 아니다.
• 용입부는 모재가 녹아 들어간 깊이 쪽을, 용락은 용융금속이 뒤로 흘러내려 구멍이 생기는 결함을 뜻한다.

철심형은 실제 존재하는 용융금속 이행형식이 아니다.

• 단락형은 용적이 모재에 닿아 단락되며 옮겨가는 형식이다.
• 글로뷸러형은 큰 용적이 중력으로 떨어지며 이행하는 형식이다.
• 스프레이형은 미세한 용적이 아크 중에서 스프레이 모양으로 이행하는 형식이다.

직류 정극성은 모재에 (+)극을 연결해 모재 쪽 발열이 커지므로 용입이 깊어지고, 용접봉은 (-)극이라 용융속도가 느리다.

반대로 직류 역극성은 용접봉 쪽 발열이 커져 용융이 빠르고 용입은 얕아진다.

아세틸렌은 구리·은·수은 등 일부 금속과만 반응해 폭발성이 있는 화합물(아세틸리드)을 만들 뿐, 모든 원소와 산화물을 만든다는 설명은 틀렸다.

순수한 아세틸렌은 무색무취이며 물·알코올 등에 잘 용해되고, 산소와 적정 비율로 혼합 연소시키면 높은 열을 낸다.

부하전류가 늘어도 단자전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 정전압특성이라 한다.

이는 주로 반자동·자동 용접기에서 와이어 송급 속도와 아크 길이를 자동으로 조정하는 데 활용된다.

산화티탄을 약 35% 포함해 슬래그 박리성이 좋고 비드가 고우며 작업성이 우수한 용접봉은 고산화티탄계(E4313)이다.

E4313은 스패터가 적고 외관이 우수해 박판 용접이나 일반 경구조물에 많이 사용된다.

상율은 $F=C-P+2$로 표현되며, 자유도(F)·성분 수(C)·상의 수(P)의 관계를 나타낸다.

따라서 원소의 종류 자체는 상율 관계식과 직접 관련된 인자가 아니다.

0.2%C 강의 상온 조직은 초석페라이트 75%, 펄라이트 25%의 비율로 존재한다.

지렛대 법칙(lever rule)으로 펄라이트 분율은 $\dfrac{0.2}{0.80}\times100=25\%$이고, 나머지가 초석페라이트가 되어 $100-25=75\%$이다.

연철은 잔류자기가 크고 보자력이 작은 것이 특징이므로, 잔류자기는 작고 보자력이 크다는 설명은 틀렸다.

보자력이 작은 재료는 자화와 감자가 쉬워 변압기·전자석 등 연자성 재료로 쓰이고, 영구자석재료는 반대로 보자력이 커서 자기를 잘 잃지 않아야 한다.

마텐자이트는 급랭에 의해 생기는 조직으로, 탄소강의 표준조직에 속하지 않는다.

• 페라이트는 상온에서 안정한 순철에 가까운 조직이다.
• 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 이루어진 조직이다.
• 시멘타이트는 철과 탄소의 금속간화합물($\mathrm{Fe_3C}$) 조직이다.

모넬메탈은 니켈에 구리를 주로 첨가한 Ni-Cu계 합금으로, Ni-Fe계 불변강에 속하지 않는다.

• 인바는 Ni-Fe계로 열팽창계수가 매우 작은 불변강이다.
• 엘린바는 Ni-Fe계로 탄성률이 온도에 거의 변하지 않는 불변강이다.
• 플래티나이트는 Ni-Fe계로 유리·백금과 팽창계수가 비슷한 불변강이다.

탄소강에 규소가 많아지면 충격값은 오히려 감소하므로, 충격값이 증가한다는 설명은 틀렸다.

규소는 경도를 높이고 연신율을 낮추며, 유동성은 좋아지지만 용접성은 저하시키는 경향이 있다.

제시된 금속 중 K(칼륨)의 이온화 경향이 가장 크다.

이온화 경향은 대체로 $\mathrm{K} > \mathrm{Cr} > \mathrm{Sn} > \mathrm{H}$ 순으로, 알칼리금속인 칼륨의 반응성이 가장 크다.

실온에서 변형시킨 후 가열하면 특정 온도(변태점) 이상에서 원래 형상으로 자동 복원되는 특성은 형상기억합금(Shape Memory Alloy)의 정의적 성질이다. 이는 마르텐사이트 변태에 의한 미시 조직 변화로, 가열 시 원자 배열이 원래 상태로 돌아가면서 거시적 형상도 복원된다. 제진합금은 진동 감쇠, 방진합금은 진동 절연, 비정질합금은 결정 구조가 없는 특성으로 각각 정의되며, 형상기억 현상과는 무관하다.

이리듐(Ir)의 비중은 텅스텐(W)보다 크므로, 텅스텐이 이리듐보다 비중이 크다는 설명은 틀렸다.

리튬은 비중이 매우 작아 물보다 가벼우며, 금속은 고체 상태에서 결정구조를 가지고 일반적으로 용융점이 높을수록 비중도 큰 경향이 있다.

Al에 Cu·Mg·Mn을 첨가한 고강도 알루미늄 합금은 두랄루민이다.

두랄루민은 시효경화 처리를 통해 강도를 높인 대표적인 항공기용 알루미늄 합금이다.

7:3 황동에 Sn을 약 1% 첨가해 내식성을 높인 합금은 애드미럴티 황동으로, 열교환기·증발기 등에 사용된다.

주석 첨가로 탈아연 부식에 대한 저항성이 커져 해수 등 부식 환경에서 유리하다.

구리에 Zn을 5~20% 첨가한 톰백은 강도는 낮지만 전연성이 좋고 색이 금색에 가까워 모조금이나 장식용 판·선재에 사용된다.

Zn 함량이 낮을수록 붉은 구리색에 가깝고, 높아질수록 황색조가 강해진다.

접시머리(카운터 싱크) 리벳은 머리가 판재 속에 묻히므로 머리 끝면부터 리벳 끝까지의 전체 길이가 호칭길이인데, 이를 머리 밑에서부터만 잰 표시는 잘못된 것이다.

즉 머리가 판 위로 나오는 리벳은 머리를 빼고 재고, 머리가 판 속에 잠기는 리벳은 머리를 포함해 재는 것이 원칙이다.

• 둥근머리 리벳은 머리를 제외한 머리 밑에서 끝까지를 호칭길이로 잡는다.
• 둥근 접시머리 리벳은 둥글게 솟은 부분을 뺀 접시부(원뿔)의 큰 지름 위치에서부터 끝까지 잰다.

배관용 탄소강관의 재질기호는 SPP이다.

SPA는 배관용 합금강관, STK는 일반구조용 탄소강관, STS는 스테인리스강 계열 기호로 배관용 탄소강관과는 구분된다.

필릿 용접 기호에 매끄러운 곡선이 덧붙은 보조기호로, 필릿 용접부의 지단(토우)을 매끄럽게 다듬는다는 뜻이다.

그림의 직각삼각형이 필릿 용접을 뜻하고, 삼각형의 빗변 끝에서 이어져 모재 면으로 완만하게 흘러 들어가는 곡선이 매끄럽게 함을 지시하는 보조기호다. 지단을 매끄럽게 하면 급격한 형상 변화가 없어져 응력 집중이 줄고 피로 강도가 좋아진다.

• 끝단부를 볼록하게 만드는 지시는 위로 볼록한 원호 모양의 볼록 비드 보조기호로 따로 표시한다.
• 덮개 판(이면 판재)은 영구적인 경우 M, 제거하는 경우 MR 기호로 나타내므로 곡선 보조기호와는 다르다.

ㄷ형강은 모양 기호 - 높이 × 위 플랜지 나비 × 아래 플랜지 나비 × 두께 - 길이 순서로 적으므로 ㄷ H×A×B×t - L 이 옳다.

그림에서 A는 위쪽 플랜지의 나비, B는 아래쪽 플랜지의 나비, H는 세로 방향 높이, t는 판 두께이며 L은 형강의 길이다. 형강 치수는 단면 치수를 먼저 곱셈 기호로 이어 쓰고, 길이는 하이픈 뒤에 붙인다.

높이 H를 뒤로 미루어 나비부터 적거나, 두께 t 자리에 길이 L을 넣어 쓴 표기는 규정된 순서와 맞지 않는다.

재질은 일반적으로 부품란(부품표)에 기재하는 항목으로, 표제란에 반드시 기입해야 하는 항목은 아니다.

표제란에는 도면 이름(도명), 척도, 투상법, 도면번호 등 도면 전체를 대표하는 정보가 기입된다.

숨은선은 굵은 실선이 아니라 가는 파선으로 표시하므로, 굵은 실선을 숨은선이라 한 설명은 틀렸다.

굵은 실선은 대상물이 보이는 부분의 모양을 나타내는 외형선에 사용된다.

화살표 방향을 정면으로 볼 때, 입체도는 상부에 사각형 홈(절취부)이 있고 우측 하단에 단이 진 형상이다. 평면도는 위에서 내려다본 형상이므로 안쪽 모서리의 숨은 경계선과 우측 돌출부의 위치가 정확히 반영된 형태가 되어야 한다. 이러한 상부 홈의 위치와 우측 단차 구조를 정확히 표현한 것은 1번이며, 나머지 보기는 홈이나 단의 위치·형상이 실제 입체도와 어긋난다.

밸브 기호 위에 스프링을 그려 넣은 것이 안전밸브다.

배관 도면에서 밸브는 마주 보는 두 삼각형(나비 모양)으로 그리고, 그 위에 붙는 조작부 모양으로 종류를 구분한다. 안전밸브는 설정 압력을 스프링 힘으로 눌러 두었다가 압력이 넘으면 저절로 열리는 구조여서, 밸브 위에 지그재그로 감긴 스프링을 그려 나타낸다.

• 나비 모양만 그리고 위에 아무것도 없는 것은 일반 밸브다.
• 반원형 조작부가 달린 것이나 유체 흐름 쪽에 화살촉이 붙은 것은 스프링 표시가 없으므로 안전밸브가 아니다.

제1각법에서는 저면도가 정면도의 위쪽에 배치되므로, 저면도를 정면도 아래에 그린다는 설명은 틀렸다.

제1각법은 눈→물체→투상면 순서로 투상하여 각 투상도가 물체를 기준으로 반대쪽에 나타나며, 우측면도도 정면도의 좌측에 그려진다.

반대로 제3각법은 눈→투상면→물체 순서로 투상해 평면도가 정면도 위, 저면도가 정면도 아래에 놓인다.

치수선의 끝을 나타내는 단말 기호는 화살표, 45° 사선(빗금), 점(검은 동그라미)이며, 밑변이 붙은 삼각형은 여기에 들지 않는다.

제시된 것 중 치수보조선에 닿는 화살표, 치수선과 45°로 교차하는 짧은 사선, 치수선 끝의 검은 점은 모두 인정되는 표시다. 좁은 구간이라 화살표를 그릴 자리가 없을 때 사선이나 점으로 바꿔 쓴다.

반면 밑변이 있는 빈 삼각형은 기준면(데이텀) 등을 지시할 때 쓰는 기호여서 치수선의 끝 표시로는 사용하지 않는다.