09년 2회차

피복제는 아크와 용융지를 감싸 냉각속도를 느리게 함으로써 급랭에 의한 균열이나 경화를 방지하는 역할을 한다.

• 스패터 발생을 억제하는 것이 피복제의 역할이지, 많게 하는 것이 아니다.
• 합금원소는 제거가 아니라 용착금속에 첨가·보충하는 역할을 한다.
• 모재 표면의 산화를 방지하는 것이지 산화물을 만드는 것이 아니다.

저압식 토치에서 아세틸렌은 0.07 kgf/cm² 이하의 압력으로 사용해야 한다. 이는 발생기식 아세틸렌 용접·절단 장비의 안전 기준으로, 과도한 압력 사용 시 아세틸렌의 폭발 위험을 방지하기 위한 규정이다.

가스용접봉 지름 선택의 표준 공식은 D = T/2 + 1이다. 이 공식은 판 두께에 따라 적절한 용접봉 지름을 결정하는 데 사용되며, 판이 얇을수록 상대적으로 큰 지름의 봉을 사용하고, 판이 두꺼울수록 지름이 커지되 판 두께의 절반보다 1mm 정도 크게 선택하는 것이 용접 품질을 확보하는 기준이다.

교류 아크 용접기는 직류 용접기보다 무부하 전압이 높아 감전의 위험이 더 크다.

• 구조는 직류기(정류기·발전기 방식)보다 오히려 단순하며, 극성을 골라 쓰는 극성 변화는 불가능하다.
• 자기쏠림(아크쏠림)은 직류에서 주로 발생하는 현상이므로 교류는 자기쏠림 방지에 유리하다(방지가 불가능하다는 설명은 틀리다).
• 아크 안정성은 직류에 비해 다소 떨어지는 편이다.

대기압 환산용적은 용기 내용적과 충전압력의 곱으로 구한다.

$V = 33.7\,\ell \times 120 = 4044\,\ell$

따라서 대기압 환산용적은 4044ℓ이다.

가스절단에서 산소와 프로판의 혼합비는 4.5 : 1이 적당하다. 프로판은 완전연소에 필요한 산소량이 많아 공급 산소를 그만큼 많이 섞어 주어야 한다.

반면 아세틸렌은 산소와 대략 1 : 1 정도로 혼합해 사용하므로, 같은 절단 작업이라도 프로판 쪽이 훨씬 많은 산소를 필요로 한다.

고산화티탄계 용접봉의 기호는 E4313이고, E4316은 저수소계다. 일미나이트계 E4301, 라임티타니아계 E4303, 철분산화티탄계 E4324는 올바르게 연결되어 있다.

아크에어 가우징은 탄소 전극봉으로 아크를 발생시켜 모재를 용융시킨 뒤 압축공기로 녹은 금속을 불어내는 방법이다.

피복 금속봉이나 텅스텐 전극봉은 각각 피복아크용접, TIG용접에 사용되는 전극이며 가우징용이 아니다.

용접의 열원으로는 기계적 에너지(마찰·초음파 등), 전기 에너지(아크·저항열), 가스 에너지(연소열) 등이 사용된다.

위치 에너지 자체는 용접에 이용되는 열원이 아니다.

아세틸렌 용접의 불꽃은 산소와 아세틸렌의 혼합비에 따라 세 가지로 구분된다. 산소:아세틸렌 = 1:1일 때는 중성불꽃(정상불꽃)이 생성되며, 이는 불꽃심(밝은 원뿔), 속불꽃(투명한 영역), 겉불꽃(외부 적색 영역) 세 층으로 구성된다. 산화불꽃은 산소 과잉(산소:아세틸렌 ≥ 1.5:1) 상태에서만 나타나는 불꽃 유형이므로, 1:1 혼합에서는 생성되지 않는다.

여러 사람이 인접하여 동시에 용접작업을 할 때는 아크의 유해광선이 다른 작업자에게 미치지 않도록 작업장 사이에 차광막을 설치해야 한다.

스카핑(scarfing)은 강재 표면의 홈·개재물·탈탄층 등의 결함을 얇고 넓은 타원형 단면으로 깎아내어 제거하는 가공법이다.

가스가우징이나 아크에어가우징은 주로 홈을 파내거나 뒷면을 따내는 데 사용되어 스카핑보다 절삭 단면이 좁고 깊다는 점에서 차이가 있다.

정전압특성(CP특성)은 부하전류가 변해도 단자전압이 거의 일정하게 유지되는 특성으로, 와이어 송급속도로 전류를 제어하는 MIG·CO₂ 용접과 같은 자동·반자동 용접에 적합하다.

프로판 가스는 발열량이 높은 가스로, "쉽게 기화하며 발열량이 낮다"는 설명은 프로판의 성질과 맞지 않는다.

프로판은 액화하기 쉬워 용기 수송이 편리하고, 온도에 따른 팽창률이 크며 물에 잘 녹지 않고, 상온에서는 무색·투명하며 약간의 냄새가 나는 기체라는 나머지 설명은 옳다.

연강용 피복아크 용접봉의 간접 작업성은 용접이 끝난 후의 처리와 관련된 특성으로, 스패터 제거의 난이도가 이에 해당한다.

아크 발생, 용접봉의 용융상태, 슬래그 상태 등은 용접 중에 직접 관찰되는 직접 작업성에 해당한다.

가스용접의 후진법은 열 이용률이 좋고 용접속도가 빠르며 변형이 작아, 후판이나 두꺼운 재료의 용접에 유리하다.

반대로 얇은 판의 용접에는 용접부를 세밀하게 다룰 수 있는 전진법이 더 적합하므로, 이는 후진법의 장점이 아니다.

아크쏠림(자기쏠림)은 직류 아크용접에서 발생하는 현상으로, 이를 방지하려면 교류 용접기로 바꾸거나 용접봉을 쏠리는 반대 방향으로 기울이고 짧은 아크를 사용하는 등의 방법을 쓴다.

• 용량이 더 큰 직류용접기로 교체하는 것은 아크쏠림의 원인인 직류 자체를 바꾸지 않으므로 방지법이 되지 않는다.

이음이 긴 경우 후퇴 용접법을 쓰거나 이음 처음과 끝에 엔드탭을 붙이는 것은 실제로 유효한 방지법이다.

칠드 주철은 주형에 냉금(칠 메탈)을 삽입하여 주물 표면을 급냉시켜 백선화시킴으로써 표면 경도를 높인 내마모성 주철이다.

구리는 전기·열 전도율이 높고 전연성이 좋아 가공이 용이하며, 화학적 저항력이 커서 대기 중 부식에 강한 편이다.

"화학적 저항력이 적어서 부식이 쉽다"는 설명은 구리의 실제 성질과 반대되므로 틀린 설명이다.

철강을 순철, 강, 주철로 분류하는 기준은 탄소(C) 함유량이다. 순철은 탄소 함유량이 0.02% 미만, 강은 0.02~2.0%, 주철은 2.0% 초과로 구분되며, 탄소 함유량에 따라 경도, 강도, 가공성 등의 물성이 크게 달라진다. Si, Mn, P는 철강의 성질을 조정하는 첨가원소이지만 분류의 주 기준은 아니다.

불림(노멀라이징)은 강을 $A_3$ 또는 $A_{cm}$보다 $30\sim50^\circ\mathrm{C}$ 높은 온도로 가열한 후 공랭하여 조직을 표준화하는 열처리로, 결정립을 미세화하고 기계적 성질을 균일하게 향상시키는 것이 목적이다.

주어진 특성들을 종합하면 정답은 **Zn(아연)**이다. 육방격자(hexagonal close-packed, hcp) 구조를 가지는 금속은 Zn과 Mg이 대표적인데, 청백색 광택과 비중 7.1은 아연의 특성(밀도 약 7.14 g/cm³)과 정확히 일치한다. 용융점 420℃도 아연의 융점(419.5℃)과 거의 동일하다. P는 비금속, Pb는 면심입방격자 구조로 비중이 11.34로 너무 크고, Sn은 정방정계 구조이므로 모두 조건에 맞지 않는다.

합금강에 첨가하는 특수원소는 오스테나이트 결정립을 조정하고 변태속도를 변화시키며, 소성가공성을 개량하는 등의 역할을 한다.

황(S)은 강 중의 불순물로서 적열취성을 일으키는 원소이며, 특수원소로서 의도적으로 첨가하여 기계적 성질을 개선하는 역할을 하지 않는다.

대표적인 오스테나이트계 스테인리스강은 $18\%\,\mathrm{Cr} - 8\%\,\mathrm{Ni}$ 조성의 이른바 18-8 스테인리스강이다.

개량 처리는 Al-Si계 합금(실루민)의 조대한 공정조직을 미세화하기 위해 나트륨, 가성소다, 알칼리염류 등을 용탕에 첨가하고 $10\sim15$분간 유지하는 처리이다.

냉간가공도가 커질수록 함께 커지는 성질이므로 괄호 자리에 들어갈 것은 인장강도다.

그래프는 가로축이 냉간가공도(%), 세로축이 기계적 성질의 증가를 나타내며, 위에서부터 경도 - ( ) - 내력 세 곡선이 가공도가 커질수록 올라가고 연신율 곡선만 아래로 내려간다. 괄호는 경도 곡선과 내력 곡선 사이에서 상승하는 곡선을 가리킨다.

냉간가공을 하면 가공경화로 경도·인장강도·내력이 함께 높아지는 반면 연성·전성·연신율·단면수축률은 떨어진다. 감소하는 성질은 상승 곡선에 들어갈 수 없으므로 남는 것은 인장강도뿐이다.

하드 페이싱(hard facing)은 연강 등 모재 표면에 스텔라이트나 경합금 같은 내마모성 재료를 용착시켜 표면을 경화시키는 표면처리법이다.

주강은 주조상태에서 편석과 취성이 있으므로 이를 없애기 위해 $A_{c3}$보다 60~90℃ 높은 온도로 가열하는 완전풀림(고온 풀림) 처리를 하며, 이는 조직을 미세화·균질화하는 고온 열처리이다.

같은 온도 조건을 두고 이를 "저온 풀림처리"라고 부르는 것은 실제 처리 성격(고온 완전풀림)과 맞지 않으므로 틀린 설명이다.

탄소함량이 약 0.1~0.6%이고, 제강 중 기포·기공 발생을 막기 위해 다량의 탈산제가 필요하며, 강도가 부족한 주철 대체용으로 사용된다는 나머지 설명은 옳다.

오버랩은 용접전류가 너무 낮거나 운봉·용접봉 유지각도가 불량하거나 용접봉 선택이 잘못되었을 때 용융금속이 모재에 융합되지 못하고 겹쳐 쌓이면서 발생한다.

모재의 황(S) 함유량이 많은 것은 고온균열(용착금속 균열)의 원인이지, 오버랩 발생과는 거리가 멀다.

납땜 용제는 금속면의 산화를 방지하고, 납땜 후 슬래그 제거가 쉬우며, 모재나 땜납을 부식시키지 않아야 한다.

전기저항 납땜에 사용하는 용제는 저항열을 발생시키기 위해 전기가 통하는(도체) 성질이어야 하므로, "부도체일 것"이라는 조건은 실제 요구사항과 반대되어 틀린 설명이다.

용접 중 아크를 중단하면 중단된 지점이 오목하게 파인 모양으로 남는데, 이를 크레이터라고 한다.

H형 홈은 X형 홈처럼 양쪽에서 용접하는 양면 홈으로, 모재가 두꺼울수록 용착금속의 양과 용접 패스 수를 줄이는 데 유리하다.

I형·V형·U형 홈은 편면 용접에 주로 쓰이거나 모재 두께가 두꺼워질수록 상대적으로 불리하다.

제시된 금속 중 구리는 열전도율이 가장 높은 금속으로, 알루미늄·스테인리스강·연강보다 열을 훨씬 빠르게 전달한다.

일렉트론 빔 용접은 $10^{-4}\,\mathrm{mmHg}$ 이상의 고진공 속에서 음극에서 방출된 전자를 고전압으로 가속시켜, 그 운동에너지를 피용접물에 충돌시켜 발생하는 열로 용접하는 방법이다.

CO₂ 아크용접에서 아크가 불안정해지는 원인은 팁의 마모, 와이어 송급의 불안정, 팁과 모재 사이 거리가 긴 경우 등 용접기·와이어 계통의 문제가 대부분이다.

이음 형상이 나쁜 것은 용입불량이나 슬래그 혼입 같은 결함의 원인이 될 수는 있지만, 아크 자체가 불안정해지는 직접적인 원인으로 보기는 어렵다.

서브머지드 아크용접에서 맞대기 이음을 받침쇠 없이 용접할 경우, 용락(burn-through)을 막기 위해 루트간격을 0.8mm 이하로 좁게 유지하는 것이 적당하다.

역화는 산소-아세틸렌 등 가스 용접에서 불꽃이 토치 안쪽으로 되돌아 들어가는 현상이다. 따라서 아크 용접의 재해가 아니다. 아크 용접에서는 아크 광선의 자외선에 의한 전안염, 스패터에 의한 화상, 전격에 의한 감전이 대표적인 재해이다.

전기용접기에서 누전이 발견되면 즉시 전원 스위치를 내려 통전을 차단하고, 누전된 부분을 완전히 절연 조치한 뒤에 다시 용접 작업을 진행해야 한다.

전압이 낮다거나 용접기를 만지지 않는다거나 전원만 바꾸는 것은 누전 자체를 해결하지 못하므로 적절한 조치가 아니다.

서브머지드 아크용접(SAW)에서 연강용 와이어는 망간(Mn) 함유량에 따라 저망간계·중망간계·고망간계로 나뉜다.

이 중 저망간계 와이어의 망간 함유량은 0.5% 이하이며, 망간 함유량이 높아질수록 중망간계·고망간계로 구분한다.

무색·무취·무미이며 독성이 없고 공기 중 약 0.94%를 차지하는 불활성 가스는 아르곤(Ar)이다.

공기 중 함유 비율이 헬륨·네온·크립톤보다 훨씬 높아 가격이 저렴하고 공급이 쉬워, TIG·MIG 용접의 실드가스로 널리 쓰인다.

감마선·엑스선 등의 방사선을 시험체에 투과시켜 필름에 나타나는 상(像)으로 내부 결함을 판별하는 비파괴검사법은 방사선투과검사(RT)이다.

• 초음파 탐상 검사는 초음파의 반사·투과 특성을 이용한다.
• 침투 탐상 검사는 표면 개구 결함에 침투액을 스며들게 하여 검사한다.
• 와류 탐상 검사는 전자유도에 의한 와전류 변화를 이용한다.

산업안전보건법령의 안전·보건표지 색채 기준에서 특정 행위의 지시 및 사실의 고지 등을 나타내는 색은 파란색이다.

노란색은 경고, 녹색은 안내(비상구·피난소 등)를 나타내며, 흰색은 파란색이나 녹색에 대한 보조색으로 쓰인다는 점에서 구분된다.

MIG용접 제어장치에서 아크가 발생하기 전에 미리 보호가스를 흘려보내 아크를 안정시키고 결함 발생을 방지하는 기능은 예비가스 유출시간이다.

가스 지연 유출시간은 아크가 끝난 뒤에도 가스를 흘려 크레이터부를 보호하는 기능이고, 번백 시간은 크레이터 처리가 끝난 뒤에도 아크를 잠시 더 유지시켜 와이어가 용융지에 달라붙는 것을 방지하는 기능이라는 점에서 차이가 있다.

용접선 양쪽을 일정 속도로 이동하는 가스불꽃으로 용접선 나비 60~150mm를 150~200℃ 정도로 가열한 뒤 곧바로 수냉시켜 잔류응력을 제거하는 방법은 저온응력완화법이다.

노내풀림법과 국부풀림법은 고온으로 장시간 가열해 서서히 냉각하는 방식이라는 점에서 이 방법과 차이가 있다.

불활성가스 금속아크용접(MIG)은 직류 정전압특성을 이용하는 용극식 용접이며, 아크가 안정되어 스패터 발생이 적은 것이 특징이다.

따라서 교류 정전압특성을 이용하므로 스패터가 많다는 설명은 사실과 어긋난다.

불활성가스 아크용접이 전자세 용접이 가능하고 품질이 우수하다는 점, TIG 역극성에서 아르곤 가스로 청정작용이 나타난다는 점, MIG가 와이어를 아크열로 녹여 용적 이행시키는 용극식이라는 점은 모두 맞는 설명이다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 화학반응(테르밋 반응)에서 발생하는 열로 접합하는 방식이어서 별도의 전원이 필요 없다.

• 플래시 용접법은 전기저항열과 아크열을 이용하는 전기저항용접이다.
• 프로젝션 용접법도 전류를 집중시키는 전기저항용접이다.
• 일렉트로 슬래그 용접법은 용융 슬래그의 저항열로 용접부를 용융시키므로 전원이 필요하다.

어떤 물질이 산소와 완전히 화합(연소)할 때 발생하는 열량은 연소열이라 한다.

생성열은 화합물이 성분 원소로부터 만들어질 때의 열량이고, 분해열은 화합물이 분해될 때 흡수·방출되는 열량으로 연소열과는 개념이 다르다.

와전류 탐상검사는 표면 및 표면 바로 아래의 얕은 결함 검출에 적합한 검사법으로, 깊은 내부결함 검출이나 강자성체 탐상에는 한계가 있다.

강자성체는 투자율 변화 때문에 신호 해석이 어렵고 검사 가능한 깊이도 얕아, 깊은 내부결함 및 강자성 금속도 탐상이 가능하다는 설명은 장점으로 볼 수 없다.

CO2(이산화탄소) 가스아크용접은 주로 연강 및 저합금강 용접에 적용되며, 산화성 분위기 때문에 비철금속이나 스테인리스강 등 모든 재질에 적용할 수는 없다.

따라서 모든 재질에 적용이 가능하다는 설명은 CO2 용접의 특징으로 적절하지 않다.

용착금속의 기계적·금속학적 성질이 우수하고, 용접봉 교체시간이 없어 작업시간을 길게 가져갈 수 있으며, 전류밀도가 높아 용입이 깊고 속도가 빠르다는 점은 CO2 용접의 실제 특징이다.

점용접(스폿용접)의 3요소는 용접전류, 가압력, 통전시간이다.

이 세 요소가 적절히 조합되어야 두 모재 접촉면에 적정한 너깃(용융지)이 형성된다.

외형도에서 필요한 곳만 파단선으로 경계 지어 잘라 낸 것이므로 부분 단면도다.

그림은 물체 전체를 자르지 않고, 안쪽 형상을 보여야 할 부분만 자유 곡선의 파단선을 경계로 잘라 단면으로 나타내고 나머지는 외형선 그대로 두었다.

다른 단면도와는 이렇게 구분한다.

• 온 단면도는 물체를 중심선에서 완전히 절단해 전체를 단면으로 나타낸다.
• 한쪽 단면도는 대칭인 물체를 4분의 1만 잘라 반은 외형, 반은 단면으로 보여 준다.
• 회전 도시 단면도는 리브·암 등의 절단면을 90° 돌려서 그린다.

도면의 긴 쪽을 가로 방향으로 놓은 X형(가로형) 용지에서 표제란은 도면의 오른쪽 아래에 배치하는 것이 원칙이다.

표제란에는 도면번호, 도명, 척도, 투상법 등 도면 관리에 필요한 정보를 기입한다.

지시선에 적힌 20-16 드릴은 지름 16 mm 구멍이 20개라는 뜻이다.

이런 표기는 '구멍 수 - 드릴 지름' 순서로 적으므로 앞의 20이 개수, 뒤의 16이 지름(mm)이다. 도면에도 가로 중심선 4줄과 세로 중심선 5줄이 격자로 그려져 4 × 5 = 20개의 구멍 위치가 표시돼 있고, 네 귀퉁이 등 일부만 실제 원으로 그리고 나머지는 중심선으로 생략했다.

따라서 지름과 개수를 서로 바꿔 읽거나 눈에 보이는 원의 개수만 세면 틀린 해독이 된다.

치수 기입법의 보조 기호는 KS 규격에서 정해진 표준 기호를 사용한다. 두께는 T(또는 t)를 사용하며, D는 지름(직경)을 나타내는 기호다. 따라서 두께를 D5로 표시하는 것은 잘못되었다. 반지름은 R, 모따기는 C, 구의 지름은 Sø(또는 SR)를 사용하므로 2, 3, 4번은 모두 올바른 표시다.

전개도법 중 각기둥이나 원기둥처럼 옆면의 모선이 서로 평행한 입체를 전개할 때는 평행선을 이용한 전개도법이 가장 많이 쓰인다.

원뿔이나 각뿔처럼 꼭짓점으로 모이는 입체는 방사선법을, 곡면이 복잡한 입체는 삼각형법을 주로 이용한다는 점에서 구분된다.

기선(실선) 위에 놓인 필릿 용접 기호(직각삼각형) 앞에 붙은 문자 a는 목 두께를 지시하는 기호이므로, 그림의 a5는 목 두께 5mm를 뜻한다.

도면은 수직판에 수평판이 붙은 T 이음이고, 지시선 화살표가 그 필릿 용접부를 가리킨다. 용접부 치수는 기호의 왼쪽에 적으므로 a5가 치수이고, 기호 오른쪽의 300은 용접 길이 300mm를 나타낸다.

혼동하기 쉬운 표기를 정리하면 다음과 같다.

• 다리 길이(각장)를 지시할 때는 a가 아니라 z를 붙여 z5처럼 쓴다. 필릿 용접에서 '목 길이'로 부르는 치수도 이 z 계열이어서 목 두께 a와는 다른 값이다.
• 홈 깊이는 그루브(홈) 용접 기호에 붙는 치수이고, 루트 간격도 홈 용접에서 따로 지시하는 값이어서 필릿 기호 앞의 a와는 관계가 없다.

도면에서 두 종류 이상의 선이 같은 위치에 겹칠 때는 외형선을 가장 우선하여 그린다.

이어서 숨은선, 절단선, 중심선, 무게중심선, 치수보조선의 순으로 우선순위가 낮아진다.

배관 도시기호에서 밸브 일반 기호인 나비 모양(꼭짓점끼리 맞물린 두 삼각형) 한가운데에 속을 검게 칠한 원을 그린 것이 글로브 밸브다. 몸통이 구(球) 모양인 밸브라는 뜻을 가운데 원으로 나타내고, 그 원을 칠해 다른 밸브와 구분한다.

나머지 기호는 다음과 같이 갈린다.

• 같은 나비 모양이지만 가운데 원의 속을 칠하지 않은 것은 볼 밸브다.
• 나비 모양 아래에 삼각형이 하나 더 붙어 삼각형 세 개가 한 점에서 만나는 것은 유로가 세 갈래인 3방(삼방) 밸브다.
• 삼각형 두 개가 직각으로 꺾여 만나는 것은 유로가 90°로 꺾이는 앵글 밸브다.

따라서 나비 모양에 검게 칠한 원이 들어간 기호를 고르면 된다.