10년 3회차

용접변형을 방지하는 대표적인 방법으로는 억제법, 도열법, 역변형법이 일반적으로 꼽힌다.

반면 비녀장법은 부재를 조립·가접할 때 이음부를 맞추어 고정하는 조립 방법으로, 이 문제에서 다루는 용접변형 방지법 분류에는 포함되지 않는다.

크레이터 처리가 미흡하면 크레이터 부위에 불순물과 편석이 남아 냉각 중 균열이 발생하기 쉽고, 이는 결국 파손이나 부식의 원인이 될 수 있다.

용접봉의 단락은 용접 진행 중 아크 유지와 관련된 현상으로, 크레이터 처리 미숙에서 비롯되는 결함으로 보기 어렵다.

불활성가스텅스텐아크용접(TIG)은 과거 상품명으로 헬리아크, 헬리웰드, 아르곤아크 등으로 불렸다.

필러아크는 TIG 용접의 상품 명칭에 해당하지 않는다.

굽힘시험과 피로한도 측정을 연결한 설명이 틀렸다. 반복 또는 순환 하중에서의 피로한도를 측정하려면 피로시험(fatigue test)을 수행해야 한다.

굽힘시험(bending test)은 정적 강도와 탄성 특성을 측정하는 시험으로, 주로 보(beam) 형태의 시편이 굽힘 하중에 견디는 능력을 평가한다.

• 인장시험은 인장강도·항복점·연신율 등 정적 성질을 측정하는 것이 맞다.
• 경도시험은 외력에 대한 저항 정도를 측정하는 것이 맞다.
• 충격시험은 동적 하중에서 재료의 인성과 취성을 조사하는 것이 맞다.

용착금속의 인장강도는 최대인장하중을 용접부 단면적으로 나누어 구한다.

용접부 단면적은 판두께와 용접선 길이의 곱이므로 $5\mathrm{mm} \times 200\mathrm{mm} = 1000\mathrm{mm^2}$이다.

따라서 인장강도는 $\dfrac{800\mathrm{kgf}}{1000\mathrm{mm^2}} = 0.8\mathrm{kgf/mm^2}$이다.

매니폴드는 여러 가스용기를 하나의 배관에 연결해 사용하는 설비로, 설치 시에는 순간 최대사용량을 기준으로 용기 수와 압력조정기·안전기를 선정해야 한다.

• 가스용기를 교환하는 주기는 고려 대상이다.
• 필요한 가스용기의 수도 고려 대상이다.
• 사용량에 적합한 압력조정기 및 안전기 선정도 고려 대상이다.

순간 최소사용량은 매니폴드 설계 기준이 아니며, 실제로는 순간 최대사용량을 기준으로 삼는다.

이산화탄소 가스 아크 용접에서 아크전압이 높아지면 아크길이가 길어져 비드가 넓고 납작한 형상이 된다.

반대로 아크전압이 낮으면 비드폭이 좁고 볼록해진다.

서브머지드 아크용접 장치는 콘택트 팁, 주행대차, 가이드 레일, 용접헤드, 플럭스 호퍼 등으로 구성된다.

수냉동판은 일렉트로슬래그 용접 등에서 용융금속의 흘러내림을 막기 위해 쓰는 장치로, 서브머지드 아크용접의 구성요소가 아니다.

탄산가스(CO2) 아크용접은 산화성 분위기의 가스를 사용하므로 연강 용접에 주로 적용된다.

알루미늄이나 스테인리스강처럼 산화에 민감한 금속에는 부적합하다.

맞대기 저항용접에는 업셋용접, 플래시버트용접, 퍼커션용접이 있다.

프로젝션 용접은 모재를 겹쳐 놓고 돌기부에 전류를 집중시켜 접합하는 겹치기 저항용접이므로 맞대기 용접에 해당하지 않는다.

한 부분의 몇 개 층을 용접한 뒤 이웃 부분의 층으로 연속시켜 용접하는 방법은 캐스케이드법이다.

스킵법(비석법)은 용접 길이를 짧게 나누어 뛰엄뛰엄 건너뛰며 용접해 잔류응력과 변형을 줄이는 방법으로, 위 설명과는 다르다.

후진법이 용접진행방향과 용착방향이 반대여서 잔류응력이 적다는 설명, 덧살올림법이 각 층 전체 길이를 용접하며 쌓는다는 설명, 전진블록법이 한 부분씩 여러 층을 쌓은 뒤 다음 부분으로 진행한다는 설명은 모두 옳다.

용접작업 중에는 숙련공이라도 가죽장갑, 앞치마 등 보호구를 반드시 착용해야 감전 등 사고를 예방할 수 있다.

용접기 내부에 함부로 손을 대지 않는 것, 홀더 절연부 파손 시 보수·교체하는 것, 작업 종료 후 스위치를 차단하는 것은 모두 올바른 전격방지 대책이다.

MIG 용접의 와이어 송급 방식에는 푸시방식, 풀방식, 푸시-풀 방식이 있다.

"포운방식"은 실제 사용되는 와이어 송급 방식이 아니다.

일렉트로가스 아크용접은 두꺼운 판의 수직 상진 용접에 쓰이는 방법으로, 실드가스로 주로 CO2 가스를 사용한다.

수냉동판으로 용융금속을 받치면서 아크로 용접하며, 슬래그의 저항열을 쓰는 일렉트로슬래그 용접과 구분된다.

이산화탄소 아크용접에서 용착률은 일반적으로 아크전압이 낮은 쪽이 좋다.

아크전압이 높으면 아크길이가 길어져 와이어 용융에 쓰이는 열의 비율이 줄고, 그만큼 용착효율이 떨어지기 때문이다.

와이어 용융속도가 아크전류에 거의 정비례한다는 것, 용접속도가 빠르면 모재 입열이 줄어든다는 것, 와이어 용융속도가 와이어 지름과는 거의 무관하다는 것은 모두 옳은 설명이다.

용접 결함은 크게 구조상 결함과 치수상 결함, 성질상 결함으로 나뉜다.

기공, 슬래그 섞임, 용접균열은 구조상 결함이며, 변형은 완성된 용접부의 치수·형상이 설계와 달라지는 치수상 결함에 해당한다.

용융 슬래그 속에서 전극 와이어를 연속으로 공급해 슬래그의 저항열로 와이어와 모재를 용융시키는 용접법은 일렉트로슬래그 용접이다.

두꺼운 판재의 수직 상진 용접에 주로 사용된다.

연납땜(저온납땜)의 용제로는 염화아연, 염산, 염화암모늄 등이 사용된다.

붕산은 경납땜(고온납땜)에 주로 사용하는 용제이므로 연납땜 용제에 해당하지 않는다.

응급처리 구명 4단계는 기도유지, 지혈, 상처보호, 쇼크 방지로 구성된다. 기도유지(1번)는 호흡 확보를 위한 필수 단계, 지혈(4번)과 상처보호(2번)는 출혈 및 감염 제어의 핵심 조치이며, 이 셋은 모두 현장에서 즉시 시행해야 하는 기본 4단계에 포함된다. 반면 환자의 이송(3번)은 이들 응급처리가 완료된 후 의료기관으로 옮기는 단계로, 구명의 4단계 자체가 아니라 그 이후의 과정이므로 정답이다.

개선(홈) 밑부분에서 두 모재가 마주 보는 가장 좁은 틈이 루트 간격이므로, 그림에서는 a가 이에 해당한다.

그림은 맞대기 이음의 홈 부분으로, 위쪽이 넓게 벌어져 있고 아래로 내려갈수록 좁아져 맨 아래에서 두 모재가 가장 가깝게 마주 본다. a는 바로 그 가장 좁은 틈을 재고 있고, b·c·d는 그보다 위쪽·바깥쪽의 더 넓은 폭을 나타내는 치수다.

루트 간격은 뒷면 용입과 용착량을 좌우해 이음 강도에 직접 영향을 주므로, 이음 준비 단계에서 특히 정확하게 관리해야 하는 치수다.

가스 누설검사는 필요할 때만이 아니라 수시로(정기적으로) 실시해야 하며, 점검에는 수돗물이 아니라 비눗물을 사용해야 한다.

화기로부터 5m 이상 떨어진 곳에 설치하는 것, 기름 묻은 천으로 밸브·조정기·도관을 닦지 않는 것, 인화성 액체 용기를 세척 후 통풍구멍을 개방하고 작업하는 것은 모두 올바른 안전조치다.

플라스마 아크용접에는 아르곤, 수소, 헬륨 가스(또는 이들의 혼합가스)가 사용된다.

암모니아는 플라스마 아크용접용 가스로 사용하지 않는다.

가스용접의 후진법(우진법)은 열이용률이 좋고 용접속도가 빠르며 용접변형이 적다는 장점이 있다.

또한 산화 정도가 전진법보다 적다는 특성이 있어, "산화 정도가 심하다"는 설명은 옳지 않다.

용접이음은 리벳이음 등에 비해 이음효율이 높고 성능이 우수하다는 장점이 있다.

또한 복잡한 구조물 제작이 쉽고 기밀·수밀·유밀성이 좋으나, 용접열로 인한 변형의 우려는 있어 시공관리가 필요하다.

피복아크용접에서 발생한 용접입열은 전부가 모재로 들어가지 않고 아크 주위로의 방열, 스패터 비산 등으로 일부가 손실된다.

실제로 모재에 흡수되는 열량은 용접입열의 75~85% 정도로 본다.

아크용접기는 사용 중 온도상승이 적어야 하며, 구조·취급이 간단하고 아크발생·유지가 쉬우며 역률과 효율이 좋아야 한다.

"용접 중 온도상승이 커야 한다"는 설명은 구비조건과 반대되는 내용이다.

직류 정극성(DCSP)은 용접봉을 음극(-), 모재를 양극(+)에 연결하는 방식이다.

모재 쪽에 열이 많이 집중되어 용입이 깊어지는 특징이 있다.

용접봉을 물리는 부분을 제외한 나머지가 모두 절연되어 있어 감전 위험이 적은 홀더는 A형(안전홀더)이다.

B형은 손잡이 등 일부만 절연된 형식으로, 안전홀더라고 부르지 않는다.

가스용접용 연료가스는 불꽃온도와 발열량이 크고, 연소속도가 빨라야 하며, 용융금속과 화학반응을 일으키지 않아야 한다.

"연소속도가 늦어야 한다"는 설명은 실제 요구 조건과 반대다.

피복제는 아크를 안정시키고 스패터 발생을 줄이며, 용착금속의 탈산·정련 작용과 전기 절연 작용을 한다.

대기 중 산소·질소의 침입을 막는 것은 환원성 또는 불활성 가스 분위기를 만들기 때문이며, "산화성 분위기"라는 설명은 옳지 않다.

수중 가스절단은 아세틸렌이 수중에서 폭발 위험이 있어 사용하지 않고, 주로 수소 가스를 연료로 사용한다.

탄소 아크 절단은 일반적으로 직류정극성을 사용한다.

탄소전극을 음극(-)에 연결해 전극의 소모를 줄이고 절단을 안정적으로 수행한다.

가스절단 속도는 절단산소의 압력이 높고 산소소비량이 많을수록 대체로 증가하는 경향을 보인다.

모재 온도가 낮으면 오히려 절단이 어려워지고, 산소 순도가 낮아지면(불순물이 많아지면) 절단속도가 느려지므로 나머지 설명은 옳지 않다.

산소용기는 직사광선을 피해 그늘진 곳에 보관해야 하며, 운반 중 충격을 주지 않고 밸브를 닫고 캡을 씌워 이동해야 한다.

산소 누설 여부는 비눗물로 검사한다.

"직사광선이 드는 곳에 둘 것"이라는 설명은 취급 주의사항과 반대된다.

연강용 피복아크용접봉의 심선은 저탄소 림드강을 사용하며, 황(S)·인(P) 등 불순물과 규소(Si) 함량을 적게 한다.

탄소함량이 많으면 용착금속이 취약해지므로 심선은 오히려 탄소함량이 적은 것을 사용한다.

부탄(butane)은 탄소 원자 4개가 사슬로 연결된 포화 탄화수소(알케인)로, 화학식은 $\mathrm{C_4H_{10}}$이다.

알케인은 일반식 $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$를 따르므로 탄소가 4개이면 수소는 $2\times4+2=10$개가 되어 이 식이 성립한다.

• 탄소 3개짜리 화합물은 프로판($\mathrm{C_3H_8}$)이다.
• 탄소 5개짜리 화합물은 펜탄($\mathrm{C_5H_{12}}$)이다.
• 탄소 2개짜리 화합물은 에탄($\mathrm{C_2H_6}$)이다.

용접·절단용 가스로는 아세틸렌 외에 프로판·부탄 등 LPG 계열도 사용되며, 이때 탄소수에 따라 화학식과 명칭이 달라진다는 점을 구분해 기억해야 한다.

가변압식(프랑스식) 토치의 팁 번호는 중성불꽃으로 1시간 동안 사용하는 아세틸렌가스의 소비량(ℓ)을 나타낸다.

따라서 팁 번호 400을 중성불꽃으로 1시간 사용하면 아세틸렌 소비량은 $400\mathrm{\ell}$이다.

가스용접봉의 지름은 판두께를 $t$라 할 때 $D = \dfrac{t}{2} + 1$ (mm)로 구한다.

판두께 4.4mm를 대입하면 $D = \dfrac{4.4}{2} + 1 = 2.2 + 1 = 3.2\mathrm{mm}$이다.

두 모재에 압력을 가해 접촉시킨 뒤 상대운동으로 접촉면에 마찰열을 발생시켜 접합하는 용접법은 마찰용접이다.

인장강도 70kgf/mm² 이상의 고강도 용착금속에서 다층 용접 시 이전 층이 다음 층의 용접열에 의해 뜨임(tempering) 처리를 받게 된다. 이러한 뜨임 처리는 마텐사이트 조직의 내부 응력을 완화시키고 탄화물을 석출시키는데, 고탄소·고강도 강의 경우 뜨임 온도 범위에서 경도와 강도가 급격히 저하되면서 동시에 취성이 증가하는 현상이 발생한다. 이를 뜨임 취화(temper brittleness)라 하며, 재열취화 중 하나로 분류된다. 따라서 정답은 **1. 뜨임 취화**이다.

순철의 동소체는 α철, γ철, δ철 세 가지이다.

"β철"은 결정구조 변화 없이 자기적 성질만 변하는 구간을 가리키던 명칭으로, 실제 동소변태로는 분류되지 않는다.

납(Pb)은 무르고 윤활성이 뛰어나며 내식성이 우수한 금속이다.

또한 방사선 투과도가 낮아 방사선 차폐재로 널리 쓰이는 것이 특징이다.

• 니켈은 강도와 내식성이 좋지만 방사선 차폐 특성과는 거리가 멀다.
• 아연은 도금·합금 재료로 쓰이며 방사선 차폐 용도로는 쓰이지 않는다.
• 구리는 전기·열 전도성이 뛰어난 금속으로 방사선 차폐와 관련이 없다.

화염경화법은 가스 불꽃으로 표면을 가열해 급냉시키는 표면경화법으로, 가열 온도의 정밀한 조절이 어렵다는 점이 이 공법의 단점으로 꼽힌다.

반대로 국부적인 담금질이 가능하고 부품의 크기·형상에 큰 제한이 없으며, 일반 담금질에 비해 변형이 적다는 점은 화염경화법의 장점이다.

탄소강에 구리(Cu)를 첨가하면 오히려 내식성이 향상되므로, 내식성을 저하시킨다는 설명은 옳지 않다.

구리는 Ar1 변태점을 낮추고 강도·경도·탄성한도를 높이는 효과가 있으며, 다량 함유되면 압연 과정에서 균열의 원인이 되기도 한다.

스테인리스강은 크롬(Cr)을 첨가해 표면에 치밀한 산화피막(부동태막)을 형성시켜 내식성을 확보한다.

아연, 주석, 마그네슘은 스테인리스강의 내식성을 좌우하는 주 합금원소가 아니다.

구리·마그네슘·망간·알루미늄으로 이루어진 대표적인 고강도 알루미늄 합금은 두랄루민이다.

• 실루민은 Al-Si계 합금으로 주조성이 좋은 것이 특징이다.
• Y합금은 Al-Cu-Ni-Mg계로 내열성이 요구되는 피스톤 등에 쓰인다.
• 포금은 구리-주석계 청동의 일종으로 알루미늄 합금이 아니다.

탈산 정도에 따른 강괴 분류는 킬드강, 세미킬드강, 림드강(및 캡드강)이며, 정련강은 이러한 탈산 정도별 분류에 해당하지 않는 용어이다.

주철 조직에서 흑연의 형상은 공정상 흑연, 편상 흑연, 괴상 흑연 등으로 분류하며, 침상 흑연은 이러한 흑연 형상 분류에 해당하지 않는다.

참고로 구상 흑연은 구상흑연주철에서 나타나는 별도의 형상으로, 괴상 흑연(가단주철의 덩어리 모양 흑연)과는 구분한다.

구리는 면심입방격자(FCC) 구조를 가지고 있어 성형성과 단조성이 우수한 금속이므로, 체심입방정(BCC) 구조에 성형성이 나쁘다는 설명은 사실과 다르다.

구리는 전기·열 전도성이 매우 우수하고 화학적 저항력이 커서 잘 부식되지 않으며, 내산화성·내수성·내염수성도 갖춘 금속이다.

용접용 고장력강은 망간(실리콘)강, 몰리브덴 함유강, 인 함유강 등으로 분류되며, 주강은 주조로 만들어진 강재로 이러한 고장력강 분류에 포함되지 않는다.

판재만 단면으로 잘라 해칭하고 리벳은 자르지 않은 채 외형 그대로 그린 것이 옳은 표시법이다.

리벳·볼트·핀·키·축처럼 속이 찬 부품은 절단면에 놓이더라도 길이 방향으로는 단면으로 그리지 않는다. 그래서 겹친 두 판재에는 해칭을 넣되 리벳에는 해칭을 넣지 않고 머리와 몸통의 외형선만 그리며, 서로 다른 부품인 두 판재는 해칭 방향을 달리해 구분한다.

정답 그림은 이 조건을 모두 갖추고 있다. 위·아래 판재의 해칭이 서로 반대 방향이고, 리벳 자리는 해칭 없이 비어 있으며, 판재 사이의 접합선은 리벳에서 끊기고 리벳 머리가 판재 표면에 얹히는 경계선은 머리 폭만큼 끊김 없이 이어져 있다.

나머지 그림은 다음과 같이 어긋난다.

• 두 판재 사이의 접합선을 리벳 몸통까지 가로질러 그은 것 — 리벳은 잘린 것이 아니므로 그 선이 몸통을 지나갈 수 없다
• 리벳 머리가 판재 표면에 맞닿는 경계선이 리벳 자리에서 끊겨 있는 것 — 머리 밑면과 판재 표면이 닿는 선은 머리 폭만큼 이어져야 하며, 위·아래 어느 한쪽이라도 빠지면 머리가 판재에 앉은 모습이 표현되지 않는다

옆면이 모두 축과 나란한 직선(모선)으로 이루어진 원통이므로 평행선 전개법으로 편다.

그림의 평면도는 원, 정면도는 위쪽 모서리만 한쪽으로 기울어진 사각형이다. 이런 원통은 밑면 원둘레를 여러 등분한 뒤 등분점마다의 모선 길이를 밑면 전개선 위에 수직으로 나란히 옮겨 세우면 그대로 펼쳐진다.

다른 전개법은 쓰임이 다르다.

• 방사선 전개법 — 원뿔·각뿔처럼 한 꼭짓점에서 모선이 방사상으로 퍼지는 입체
• 삼각형 전개법 — 꼭짓점을 구할 수 없는 편심 원뿔이나 변형 이음관을 여러 삼각형으로 나누어 전개

관선 위에 그려진 이 기호는 체크 밸브(역지 밸브)다.

그림을 보면 관을 나타내는 가로선을 가로질러 짧은 수직선 두 개가 서 있고, 왼쪽 수직선의 위끝과 오른쪽 수직선의 아래끝을 잇는 사선이 그려져 있다. 이 사선이 시트에 기대어 있는 디스크(밸브판)를 나타내며, 유체가 한쪽 방향으로 흐를 때만 디스크가 밀려 열리고 반대로 흐르면 시트에 밀착해 닫힌다는 뜻이다.

따라서 이 밸브는 유체의 역류 방지 전용이며 유량 조절이나 개폐 조작에는 쓰지 않는다. 관로를 여닫는 슬루스(게이트) 밸브나, 압력이 규정값을 넘을 때 유체를 밖으로 빼내는 이스케이프(방출) 밸브와는 역할이 다르다.

KS 재료기호 SM10C에서 SM은 기계구조용 탄소강을 뜻하고, 뒤의 숫자 10C는 탄소 함유량(약 0.10%)을 나타낸다.

도면의 리벳 지시와 피치 치수가 개수를 그대로 알려준다 — 13개다.

리벳 구멍을 가리키는 지시선에 13-φ25 리벳이라고 적혀 있어, 지름 25mm 리벳이 13개 배치된다는 뜻이다.

치수로도 확인된다. 리벳 사이 간격(피치)이 100이고 아래에 12×100(=1200)이라 적혀 있으므로 간격은 12개이며, 일렬 배치에서 리벳 수는 간격 수보다 하나 많아 12+1=13개다.
양 끝 여유 60씩을 더하면 60+1200+60=1320으로 전체 길이 치수 1320과도 정확히 맞는다.

KS 제도 규격의 A2 용지 크기는 420×594mm이다.

참고로 A0는 841×1189, A1은 594×841, A3는 297×420mm이며, A열 용지는 긴 변을 절반으로 접으면 다음 호수가 되는 관계를 갖는다.

기선에 붙은 기호가 한쪽 다리만 경사진 개선 기호이므로 일면 개선형 맞대기 용접이다.

왼쪽 '실제' 그림을 보면 맞닿은 두 부재 가운데 한쪽만 비스듬히 깎여 개선(홈)이 만들어졌고, 그 홈에 용착금속이 검게 채워져 있다. 오른쪽 '표시' 그림에서는 화살표가 그 이음부를 가리키고, 기선 위 기호도 왼쪽 변은 수직이고 오른쪽 변만 기울어진 모양으로 그려져 실제 개선 단면을 그대로 옮겨 놓았다.

양쪽 부재를 모두 비스듬히 깎으면 좌우 대칭인 V자 기호가 되고, 개선면을 곡선으로 파낸 J형은 한쪽 변이 둥근 기호로, 판 끝을 구부려 맞대는 플랜지형은 두 개의 곡선 기호로 나타내므로 모양 자체가 다르다.

물체에 인접하는 부분(가상의 위치나 이동 범위 등)을 참고로 나타낼 때 사용하는 선은 가는 2점 쇄선(가상선)이다.

• 가는 실선은 치수선·치수보조선·해칭선 등에 쓰인다.
• 가는 파선은 숨은선으로 보이지 않는 부분의 형상을 나타낸다.
• 가는 1점 쇄선은 중심선·기준선·피치선 등에 쓰인다.