15년 2회차
축통전법은 시험체의 축 방향으로 전류를 직접 흘려 축 둘레에 원형자장을 만들므로, 축과 나란한(길이 방향) 결함을 검출하는 방법이지 축에 직각인 결함을 검출하는 방법이 아니다.
원형자장은 자속의 방향과 나란한 결함은 잘 놓치고 자속을 가로지르는 방향의 결함에서 누설자속이 크게 발생해 잘 검출되므로, 축통전법은 축방향 결함 탐지에 적합하다.
- 직각통전법은 전류를 시험체에 직각 방향으로 흘려보내 축에 직각인 결함을 검출하는 방법이 맞다.
- 전류관통법은 도체를 관통시켜 축방향의 결함을 검출하는 방법이 맞다.
- 자속관통법은 자속을 시험체에 관통시켜 원주방향의 결함을 검출하는 방법이 맞다.
초음파탐상시험법 중 결함 검출에 가장 널리 쓰이는 방법은 펄스반사법이다.
짧은 펄스 형태의 초음파를 시험체에 보낸 뒤 결함이나 바닥면에서 되돌아오는 반사파를 분석해 결함의 위치와 크기를 판단할 수 있어 활용도가 높다.
- 투과법은 송신과 수신 탐촉자를 양쪽에 두고 투과된 신호의 감쇠만으로 판단해 결함 위치 파악이 어렵다.
- 공진법과 연속파법은 두께 측정 등 제한된 용도로만 쓰여 일반적인 결함 검출에는 널리 쓰이지 않는다.
누설탐상에서 사용하는 발포액은 액상세제·글리세린·물을 1 : 1 : 4.5의 비율로 섞어 쓰는 것이 일반적이다.
액상세제는 기포막을 형성하고 글리세린은 기포의 점도와 안정성을 높여 쉽게 터지지 않게 하며, 물은 이들을 적절한 농도로 희석하는 역할을 한다.
시험체나 주변 온도가 낮을 때 탐상 시간에 가장 큰 영향을 받는 것은 침투탐상시험이다.
온도가 낮아지면 침투액의 점도가 높아지고 화학반응 속도가 느려져 결함 속으로 스며드는 데 필요한 침투시간이 크게 늘어난다.
- 방사선투과시험은 필름에 방사선을 쬐는 노출시간이 주된 변수라 온도 영향이 상대적으로 작다.
- 와전류탐상시험과 자분탐상시험은 전자기적 원리로 작동해 저온에 따른 시간 지연이 침투탐상만큼 크지 않다.
두꺼운 금속 용기나 구조물 내부에 있는 가벼운 수소화합물을 검출하기에 가장 적합한 방법은 중성자투과검사다.
중성자는 금속처럼 원자번호가 큰 물질은 비교적 쉽게 투과하면서도 수소처럼 가벼운 원소와는 강하게 상호작용하므로, 두꺼운 금속 벽 안에 있는 수소화합물도 선명하게 구분해낼 수 있다.
- X선과 감마선은 금속에서는 잘 흡수·산란되면서도 가벼운 수소 원소와는 상호작용이 약해 이런 용도에는 불리하다.
- 초음파탐상검사는 경계면에서의 반사를 이용하는 방식이라 특정 화합물의 존재 자체를 구분해내기는 어렵다.
와전류탐상시험은 주로 표면 및 표면직하의 결함을 검출하는 시험법이다.
코일에 교류를 흘려 시험체에 와전류를 유도하는 원리이며, 표피효과 때문에 와전류가 표면 근처에 집중되어 깊은 내부 결함보다는 표면 부근 결함 검출에 유리하다.
- 가는 선이나 고온 환경에서도 비접촉으로 적용할 수 있어 오히려 적합한 시험법이다.
- 코일을 시험체에 대지 않고 비접촉으로 신호를 얻으므로 고속 자동화 검사에 오히려 유리하다.
- 수 Hz~수백 Hz보다 훨씬 높은 주파수 대역을 쓰며, 재질·형상·치수 변화 등 잡음 인자의 영향을 오히려 받기 쉬운 것이 단점이다.
켈빈온도(K)는 섭씨온도(℃)에 273을 더한 값으로 환산한다.
이 관계에 따라 절대영도인 0K는 섭씨 영하 273℃에 해당하며, 섭씨온도가 오르내리는 만큼 켈빈온도도 그대로 따라 움직인다.
시험체를 자르거나 큰 하중을 가해 기계적·물리적 특성을 확인하는 방법은 파괴시험이다.
파괴시험은 시험체를 영구적으로 변형시키거나 파단시켜 인장강도, 경도 등 실제 특성값을 직접 얻는 반면, 비파괴시험은 시험체를 손상시키지 않고 결함 유무만을 확인한다는 점에서 차이가 있다.
비금속재료에는 자분탐상시험을 적용하기 어렵다.
자분탐상은 시험체가 강자성체여야 자화시켜 누설자속을 만들 수 있는 원리이므로, 자성을 띠지 않는 비금속재료에는 애초에 적용할 수 없다.
- 방사선투과시험과 초음파탐상시험은 금속 여부와 상관없이 재료 내부의 밀도나 음향 특성 차이를 이용해 비금속에도 적용할 수 있다.
- 침투탐상시험도 표면이 다공질이 아니라면 비금속재료에 적용할 수 있는 시험법이다.
검사 부위를 전자석의 극 사이에 놓고 검사하는 자분탐상법 중 가장 간편한 방법은 극간(요크)법이다.
전자석 극 사이에 시험체를 놓기만 하면 두 극 사이에 자속이 형성되므로, 별도의 통전 장치나 코일 감기 없이 간단히 자화시킬 수 있어 현장에서 널리 쓰인다.
- 코일법은 시험체 둘레에 코일을 감아야 하고, 전류관통법과 축통전법은 시험체에 직접 전류를 흘려야 해 극간법보다 절차가 복잡하다.
침투탐상시험(PT, Penetrant Testing)의 A형 대비시험편은 알루미늄합금을 재질로 한다. A형 대비시험편은 표준화된 인공결함(평행 슬릿)을 가진 기준 시편으로, 침투액의 침투성과 현상액의 감도를 평가하기 위해 사용되며, 비자성 금속인 알루미늄합금이 침투탐상의 기본 평가 대상이다.
Ni은 탄화물을 형성하지 않는 원소다.
반면 Ti·Ta·W은 탄소와 결합력이 강해 강 중에서 안정한 탄화물을 형성하는 대표적인 원소로, 내마모성과 고온강도를 높이는 데 활용된다.
인(P)을 첨가한 청동을 스프링 재료로 사용할 때 향상되는 특성은 탄성이다.
인은 청동의 탈산 작용과 용탕의 유동성을 개선하는 동시에 강도와 내마모성을 높이며, 이 덕분에 변형 후 원래 형태로 되돌아가려는 탄성 성질이 좋아져 스프링용 재료로 적합해진다.
주형의 직각 모서리 부분에서 서로 다른 방향으로 성장한 주상정끼리 맞부딪혀 생기는 약한 경계를 약점이라 한다.
주상정은 응고 중 열이 빠져나가는 방향을 따라 길게 자라는데, 모서리에서는 서로 다른 벽면에서 자란 결정이 정면으로 충돌해 결합력이 약한 경계면을 형성하게 된다.
연질자성재료는 이력손실이 작아 외부 자장이 변할 때 자화도 쉽게 따라 변하는 특성을 갖는다는 설명이 옳다.
- 보자력이 큰 것은 연질이 아니라 경질자성재료의 특징이다.
- 투자율은 낮은 것이 아니라 높은 것이 연질자성재료의 특징이다.
- 알니코·페라이트 자석은 연질이 아니라 경질(영구)자성재료의 예다.
비정질 합금이 이 성질에 해당한다. 원자가 결정처럼 규칙적으로 배열되지 않고 액체에 가까운 무질서한 구조를 그대로 유지하도록 급속 응고시켜 만든 합금이다.
제진합금은 진동을 흡수하는 성질, 형상기억합금은 변형 후 원래 모양으로 되돌아가는 성질, 분산강화합금은 미세한 입자를 고르게 분산시켜 강도를 높인 합금으로 각각 원자 배열의 무질서함과는 관련이 없다.
저용융점 합금은 대체로 약 250℃ 이하에서 녹는 금속을 가리킨다.
Sn·Pb·Bi·Cd·In 등을 조합해 만들며, 녹는점이 매우 낮아 퓨즈나 땜납, 모형 제작 등 열에 민감한 용도에 활용된다.
금속은 고체 상태에서 규칙적인 결정구조를 가진다는 설명이 옳다.
- 모든 금속이 체심입방격자인 것은 아니며, 금속에 따라 체심입방·면심입방·조밀육방 등 서로 다른 결정구조를 갖는다.
- 금속은 대부분 하나의 결정으로 이루어진 단결정체가 아니라 여러 결정립이 모인 다결정체다.
- 규칙적인 결정은 용해 중이 아니라 응고(냉각) 과정에서 형성된다.
합금주철에 Cr을 0.2~1.5% 정도 첨가하면 탄화물이 안정해져 경도가 증가한다.
- Cr은 탄화물을 안정시켜 흑연화를 오히려 억제하므로 흑연화를 촉진한다는 설명은 옳지 않다.
- Cr은 내식성을 감소시키는 것이 아니라 향상시키는 방향으로 작용한다.
- Cr은 펄라이트를 미세하게 만드는 쪽으로 작용하므로 조대화시킨다는 설명은 옳지 않다.
제시된 금속 중 용해온도가 가장 낮은 것은 주석(Sn)이다.
Sn의 녹는점은 약 232℃로 은(약 962℃)·알루미늄(약 660℃)·마그네슘(약 650℃)보다 훨씬 낮아, 땜납처럼 저온에서 녹여 쓰는 용도에 자주 활용된다.
염화아연은 연납땜에서 널리 쓰이는 용제로, 모재 표면의 산화막을 제거하고 땜납의 퍼짐성을 높여준다.
- 붕사는 고온에서 사용하는 경납땜용 용제 성분이다.
- 붕산도 경납땜 계열 용제로 연납땜에는 적합하지 않다.
- 산화제일구리는 땜납이나 용제 성분이 아니라 구리의 산화물이다.
이처럼 연납땜과 경납땜은 사용하는 용제 계열이 서로 달라 구분해서 알아둘 필요가 있다.
작업 공수의 감소는 용접의 단점이 아니라 오히려 리벳이음 등에 비해 얻는 장점에 해당한다.
- 재질의 변형은 국부 가열과 냉각으로 인해 발생하기 쉬운 용접의 실제 단점이다.
- 잔류응력의 존재도 용접 후 남기 쉬운 대표적인 단점이다.
- 품질 검사의 곤란은 내부 결함을 눈으로 바로 확인하기 어렵다는 용접의 단점을 가리킨다.
반면 공정을 단순화해 작업 공수를 줄이는 효과는 용접의 장점으로 분류된다.
용적이행 방식에서 '블록형'은 존재하지 않는 용어로, 실제 아크 용접의 용적이행은 단락형·스프레이형·글로뷸러형으로 분류된다.
- 단락형은 용적이 모재에 직접 닿아 단락되면서 옮겨가는 방식이다.
- 스프레이형은 높은 전류에서 미세한 용적이 분무 형태로 이행하는 방식이다.
- 글로뷸러형은 비교적 굵은 용적이 중력의 영향을 받아 이행하는 방식이다.
용적이행 형태는 주로 용접 전류의 크기에 따라 달라지며, 전류가 낮을 때는 단락형, 전류가 커질수록 글로뷸러형을 거쳐 스프레이형으로 옮겨간다.
축통전법은 시험체의 축 방향으로 전류를 직접 흘려 축 둘레에 원형자장을 만들므로, 축과 나란한(길이 방향) 결함을 검출하는 방법이지 축에 직각인 결함을 검출하는 방법이 아니다.
원형자장은 자속의 방향과 나란한 결함은 잘 놓치고 자속을 가로지르는 방향의 결함에서 누설자속이 크게 발생해 잘 검출되므로, 축통전법은 축방향 결함 탐지에 적합하다.
- 직각통전법은 전류를 시험체에 직각 방향으로 흘려보내 축에 직각인 결함을 검출하는 방법이 맞다.
- 전류관통법은 도체를 관통시켜 축방향의 결함을 검출하는 방법이 맞다.
- 자속관통법은 자속을 시험체에 관통시켜 원주방향의 결함을 검출하는 방법이 맞다.
초음파탐상시험법 중 결함 검출에 가장 널리 쓰이는 방법은 펄스반사법이다.
짧은 펄스 형태의 초음파를 시험체에 보낸 뒤 결함이나 바닥면에서 되돌아오는 반사파를 분석해 결함의 위치와 크기를 판단할 수 있어 활용도가 높다.
- 투과법은 송신과 수신 탐촉자를 양쪽에 두고 투과된 신호의 감쇠만으로 판단해 결함 위치 파악이 어렵다.
- 공진법과 연속파법은 두께 측정 등 제한된 용도로만 쓰여 일반적인 결함 검출에는 널리 쓰이지 않는다.
누설탐상에서 사용하는 발포액은 액상세제·글리세린·물을 1 : 1 : 4.5의 비율로 섞어 쓰는 것이 일반적이다.
액상세제는 기포막을 형성하고 글리세린은 기포의 점도와 안정성을 높여 쉽게 터지지 않게 하며, 물은 이들을 적절한 농도로 희석하는 역할을 한다.
시험체나 주변 온도가 낮을 때 탐상 시간에 가장 큰 영향을 받는 것은 침투탐상시험이다.
온도가 낮아지면 침투액의 점도가 높아지고 화학반응 속도가 느려져 결함 속으로 스며드는 데 필요한 침투시간이 크게 늘어난다.
- 방사선투과시험은 필름에 방사선을 쬐는 노출시간이 주된 변수라 온도 영향이 상대적으로 작다.
- 와전류탐상시험과 자분탐상시험은 전자기적 원리로 작동해 저온에 따른 시간 지연이 침투탐상만큼 크지 않다.
두꺼운 금속 용기나 구조물 내부에 있는 가벼운 수소화합물을 검출하기에 가장 적합한 방법은 중성자투과검사다.
중성자는 금속처럼 원자번호가 큰 물질은 비교적 쉽게 투과하면서도 수소처럼 가벼운 원소와는 강하게 상호작용하므로, 두꺼운 금속 벽 안에 있는 수소화합물도 선명하게 구분해낼 수 있다.
- X선과 감마선은 금속에서는 잘 흡수·산란되면서도 가벼운 수소 원소와는 상호작용이 약해 이런 용도에는 불리하다.
- 초음파탐상검사는 경계면에서의 반사를 이용하는 방식이라 특정 화합물의 존재 자체를 구분해내기는 어렵다.
와전류탐상시험은 주로 표면 및 표면직하의 결함을 검출하는 시험법이다.
코일에 교류를 흘려 시험체에 와전류를 유도하는 원리이며, 표피효과 때문에 와전류가 표면 근처에 집중되어 깊은 내부 결함보다는 표면 부근 결함 검출에 유리하다.
- 가는 선이나 고온 환경에서도 비접촉으로 적용할 수 있어 오히려 적합한 시험법이다.
- 코일을 시험체에 대지 않고 비접촉으로 신호를 얻으므로 고속 자동화 검사에 오히려 유리하다.
- 수 Hz~수백 Hz보다 훨씬 높은 주파수 대역을 쓰며, 재질·형상·치수 변화 등 잡음 인자의 영향을 오히려 받기 쉬운 것이 단점이다.
켈빈온도(K)는 섭씨온도(℃)에 273을 더한 값으로 환산한다.
이 관계에 따라 절대영도인 0K는 섭씨 영하 273℃에 해당하며, 섭씨온도가 오르내리는 만큼 켈빈온도도 그대로 따라 움직인다.
시험체를 자르거나 큰 하중을 가해 기계적·물리적 특성을 확인하는 방법은 파괴시험이다.
파괴시험은 시험체를 영구적으로 변형시키거나 파단시켜 인장강도, 경도 등 실제 특성값을 직접 얻는 반면, 비파괴시험은 시험체를 손상시키지 않고 결함 유무만을 확인한다는 점에서 차이가 있다.
비금속재료에는 자분탐상시험을 적용하기 어렵다.
자분탐상은 시험체가 강자성체여야 자화시켜 누설자속을 만들 수 있는 원리이므로, 자성을 띠지 않는 비금속재료에는 애초에 적용할 수 없다.
- 방사선투과시험과 초음파탐상시험은 금속 여부와 상관없이 재료 내부의 밀도나 음향 특성 차이를 이용해 비금속에도 적용할 수 있다.
- 침투탐상시험도 표면이 다공질이 아니라면 비금속재료에 적용할 수 있는 시험법이다.
검사 부위를 전자석의 극 사이에 놓고 검사하는 자분탐상법 중 가장 간편한 방법은 극간(요크)법이다.
전자석 극 사이에 시험체를 놓기만 하면 두 극 사이에 자속이 형성되므로, 별도의 통전 장치나 코일 감기 없이 간단히 자화시킬 수 있어 현장에서 널리 쓰인다.
- 코일법은 시험체 둘레에 코일을 감아야 하고, 전류관통법과 축통전법은 시험체에 직접 전류를 흘려야 해 극간법보다 절차가 복잡하다.
침투탐상시험(PT, Penetrant Testing)의 A형 대비시험편은 알루미늄합금을 재질로 한다. A형 대비시험편은 표준화된 인공결함(평행 슬릿)을 가진 기준 시편으로, 침투액의 침투성과 현상액의 감도를 평가하기 위해 사용되며, 비자성 금속인 알루미늄합금이 침투탐상의 기본 평가 대상이다.
Ni은 탄화물을 형성하지 않는 원소다.
반면 Ti·Ta·W은 탄소와 결합력이 강해 강 중에서 안정한 탄화물을 형성하는 대표적인 원소로, 내마모성과 고온강도를 높이는 데 활용된다.
인(P)을 첨가한 청동을 스프링 재료로 사용할 때 향상되는 특성은 탄성이다.
인은 청동의 탈산 작용과 용탕의 유동성을 개선하는 동시에 강도와 내마모성을 높이며, 이 덕분에 변형 후 원래 형태로 되돌아가려는 탄성 성질이 좋아져 스프링용 재료로 적합해진다.
주형의 직각 모서리 부분에서 서로 다른 방향으로 성장한 주상정끼리 맞부딪혀 생기는 약한 경계를 약점이라 한다.
주상정은 응고 중 열이 빠져나가는 방향을 따라 길게 자라는데, 모서리에서는 서로 다른 벽면에서 자란 결정이 정면으로 충돌해 결합력이 약한 경계면을 형성하게 된다.
연질자성재료는 이력손실이 작아 외부 자장이 변할 때 자화도 쉽게 따라 변하는 특성을 갖는다는 설명이 옳다.
- 보자력이 큰 것은 연질이 아니라 경질자성재료의 특징이다.
- 투자율은 낮은 것이 아니라 높은 것이 연질자성재료의 특징이다.
- 알니코·페라이트 자석은 연질이 아니라 경질(영구)자성재료의 예다.
비정질 합금이 이 성질에 해당한다. 원자가 결정처럼 규칙적으로 배열되지 않고 액체에 가까운 무질서한 구조를 그대로 유지하도록 급속 응고시켜 만든 합금이다.
제진합금은 진동을 흡수하는 성질, 형상기억합금은 변형 후 원래 모양으로 되돌아가는 성질, 분산강화합금은 미세한 입자를 고르게 분산시켜 강도를 높인 합금으로 각각 원자 배열의 무질서함과는 관련이 없다.
저용융점 합금은 대체로 약 250℃ 이하에서 녹는 금속을 가리킨다.
Sn·Pb·Bi·Cd·In 등을 조합해 만들며, 녹는점이 매우 낮아 퓨즈나 땜납, 모형 제작 등 열에 민감한 용도에 활용된다.
금속은 고체 상태에서 규칙적인 결정구조를 가진다는 설명이 옳다.
- 모든 금속이 체심입방격자인 것은 아니며, 금속에 따라 체심입방·면심입방·조밀육방 등 서로 다른 결정구조를 갖는다.
- 금속은 대부분 하나의 결정으로 이루어진 단결정체가 아니라 여러 결정립이 모인 다결정체다.
- 규칙적인 결정은 용해 중이 아니라 응고(냉각) 과정에서 형성된다.
합금주철에 Cr을 0.2~1.5% 정도 첨가하면 탄화물이 안정해져 경도가 증가한다.
- Cr은 탄화물을 안정시켜 흑연화를 오히려 억제하므로 흑연화를 촉진한다는 설명은 옳지 않다.
- Cr은 내식성을 감소시키는 것이 아니라 향상시키는 방향으로 작용한다.
- Cr은 펄라이트를 미세하게 만드는 쪽으로 작용하므로 조대화시킨다는 설명은 옳지 않다.
제시된 금속 중 용해온도가 가장 낮은 것은 주석(Sn)이다.
Sn의 녹는점은 약 232℃로 은(약 962℃)·알루미늄(약 660℃)·마그네슘(약 650℃)보다 훨씬 낮아, 땜납처럼 저온에서 녹여 쓰는 용도에 자주 활용된다.
염화아연은 연납땜에서 널리 쓰이는 용제로, 모재 표면의 산화막을 제거하고 땜납의 퍼짐성을 높여준다.
- 붕사는 고온에서 사용하는 경납땜용 용제 성분이다.
- 붕산도 경납땜 계열 용제로 연납땜에는 적합하지 않다.
- 산화제일구리는 땜납이나 용제 성분이 아니라 구리의 산화물이다.
이처럼 연납땜과 경납땜은 사용하는 용제 계열이 서로 달라 구분해서 알아둘 필요가 있다.
작업 공수의 감소는 용접의 단점이 아니라 오히려 리벳이음 등에 비해 얻는 장점에 해당한다.
- 재질의 변형은 국부 가열과 냉각으로 인해 발생하기 쉬운 용접의 실제 단점이다.
- 잔류응력의 존재도 용접 후 남기 쉬운 대표적인 단점이다.
- 품질 검사의 곤란은 내부 결함을 눈으로 바로 확인하기 어렵다는 용접의 단점을 가리킨다.
반면 공정을 단순화해 작업 공수를 줄이는 효과는 용접의 장점으로 분류된다.
용적이행 방식에서 '블록형'은 존재하지 않는 용어로, 실제 아크 용접의 용적이행은 단락형·스프레이형·글로뷸러형으로 분류된다.
- 단락형은 용적이 모재에 직접 닿아 단락되면서 옮겨가는 방식이다.
- 스프레이형은 높은 전류에서 미세한 용적이 분무 형태로 이행하는 방식이다.
- 글로뷸러형은 비교적 굵은 용적이 중력의 영향을 받아 이행하는 방식이다.
용적이행 형태는 주로 용접 전류의 크기에 따라 달라지며, 전류가 낮을 때는 단락형, 전류가 커질수록 글로뷸러형을 거쳐 스프레이형으로 옮겨간다.