15년 1회차
정답은 '방사선투과시험'이다.
방사선투과시험은 시험체 한쪽에서 방사선을 조사하고 반대쪽에 필름을 놓는 검사법이다. 이 검사법은 시험 대상물의 앞면과 뒷면 모두에 접근이 필요하다.
- '초음파탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
- '자분탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
- '침투탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
크랭크 샤프트처럼 길이가 길고 단이 많은 축 형상 부품은 축통전법과 코일법을 함께 적용하는 것이 가장 적합하다.
축통전법은 시험체에 직접 전류를 흘려 원주 방향 자기장을 만들어 축 방향 결함을 검출하고, 코일법은 시험체를 코일 속에 넣어 길이 방향 자기장을 만들어 원주 방향 결함을 검출하므로 두 방법을 조합하면 다양한 방향의 결함을 놓치지 않는다.
- 극간법과 프로드법은 국부적인 자화에 적합해 크랭크 샤프트 전체를 검사하기에는 효율이 떨어진다.
- 전류관통법과 자속관통법은 주로 링이나 파이프 형상의 시험체에 적용되는 방법이다.
- 직각통전법과 극간법의 조합은 크랭크 샤프트와 같은 축 형상 부품의 표준 자화 방법으로 보기 어렵다.
위상배열(Phased Array)을 이용한 초음파탐상검사는 PAUT로 표기한다.
다수의 소자를 전자적으로 제어해 빔의 각도와 초점을 자유롭게 조절할 수 있어 복잡한 형상의 결함도 효율적으로 탐상할 수 있다.
- EMAT는 전자기 초음파 변환기로 압전소자 없이 초음파를 발생시키는 별도 기술이다.
- TRIS는 위상배열 초음파탐상을 가리키는 약어가 아니다.
- TOFD는 회절파의 도달시간차를 이용하는 별도의 초음파탐상 기법이다.
수세성 형광침투탐상시험은 소형 부품을 대량으로 신속하게 검사하는 데 적합하다는 장점이 있다.
침투액을 물로 직접 세척할 수 있어 별도의 유화 공정이 필요 없고 처리 속도가 빨라 대량 생산 라인에 적용하기 좋다.
- 형광침투액은 자외선 아래 암실에서 관찰해야 하므로 밝은 곳에서 작업하기 어렵다.
- 대형 단조품처럼 부분적으로 검사해야 하는 대상에는 오히려 후유화성 침투탐상이 더 적합하다.
- 수세성 방식은 세척을 물로 간단히 처리하는 방식일 뿐 장비 구성이나 장소 제약이 특별히 적은 것은 아니다.
도금 두께 측정에는 와전류탐상시험법이 가장 적합하다.
와전류탐상은 도체 표면에 유도된 와전류의 변화를 통해 도금층의 두께나 전도도 차이를 비접촉으로 정밀하게 측정할 수 있다.
- 침투탐상시험법은 표면에 열린 결함을 찾는 방법으로 두께 측정에는 쓰이지 않는다.
- 음향방출시험법은 결함이 성장할 때 발생하는 신호를 감지하는 방법이다.
- 자분탐상시험법은 강자성체 표면 결함 검출에 특화되어 있어 도금 두께 측정과는 무관하다.
초음파탐상시험은 라미네이션처럼 판재 표면과 평행한 층상 결함을 검출하는 데 강점이 있다.
방사선은 투과 방향과 나란한 얇은 층상 결함에서는 흡수 차이가 거의 나타나지 않아 필름에 상이 잘 맺히지 않지만, 초음파는 빔의 진행 방향에 수직한 계면에서 강한 반사파를 얻을 수 있어 라미네이션 검출에 유리하다.
- 블로홀 검출은 오히려 방사선투과시험이 더 뚜렷하게 보여주는 결함 유형이다.
- 탐촉자 바로 아래에 검사할 수 없는 영역이 남는 점은 초음파탐상의 제약이지 장점이 아니다.
- 결과가 검사자의 기량에 좌우되는 점도 초음파탐상의 단점으로 꼽힌다.
접촉각은 침투탐상시험에서 침투액의 젖음성을 나타내는 용어로, 자분탐상검사와는 직접 관련이 없다.
- 투시율(투자율)은 재료가 자화되기 쉬운 정도를 나타내는 값으로 자분탐상에서 다루는 기본 개념이다.
- 자속밀도는 시험체 내부에 형성되는 자기장의 세기를 나타내는 자분탐상 핵심 용어다.
- 반자장은 자화된 시험체 양 끝에 생기는 반대 방향의 자기장으로 자분탐상에서 고려되는 개념이다.
접촉각은 액체가 고체 표면을 적시는 정도를 나타내는 값으로, 각이 작을수록 침투성이 좋아져 침투탐상에서 중요하게 쓰인다.
침투탐상시험은 모세관 현상을 이용해 표면에 열려 있는 결함 속으로 침투액이 스며들게 하는 원리에 기반한다.
- 틴달 현상은 콜로이드 입자가 빛을 산란시키는 광학적 현상으로 침투탐상과 무관하다.
- 대류 현상은 온도차에 의한 유체의 순환 현상으로 역시 관련이 없다.
- 용융 현상은 고체가 녹는 현상으로 침투 원리와는 다른 개념이다.
좁은 틈에서는 액체의 표면장력과 젖음성이 함께 작용해 침투액이 결함 속으로 스스로 빨려 들어간다.
자분탐상시험은 강자성체에만 적용할 수 있으므로 '반자성체에 적용할 수 있다'는 설명은 틀렸다.
반자성체나 상자성체는 자화되더라도 누설자장이 충분히 형성되지 않아 자분이 결함 위에 모이지 않는다.
- 표면결함 검사에 적합하다는 설명은 옳다.
- 시험체 크기에 크게 영향을 받지 않는다는 설명도 자분탐상의 특징과 일치한다.
- 침투탐상만큼 엄격한 전처리가 요구되지 않는다는 설명 역시 맞는 내용이다.
기체 상태를 거쳐 금속을 응축시키는 화학증착법이 비정질 합금 제조의 기체 급랭법에 해당한다.
화학증착법은 금속을 기화시켜 기판에 증기 상태로 급속 응축시키므로 결정화할 시간을 주지 않아 비정질 구조를 얻을 수 있다.
반면 원심법·쌍롤법·단롤법은 용융 금속(액체)을 급랭시키는 방식이어서 기체 급랭법과는 원리가 다르다.
Ni과 Cu는 모든 조성 비율에서 하나의 고용체 상으로 완전히 섞이는 전율 고용체를 이룬다.
두 금속은 결정구조와 원자반지름이 비슷해 액체 상태뿐 아니라 고체 상태에서도 서로 무한히 고용되며, 별도의 화합물이나 두 개 이상의 상으로 분리되지 않는다.
이 때문에 Ni-Cu 상태도는 하나의 연속된 고용체 영역으로 그려진다.
Fe·Ni 계 금속을 열간가공할 때 S(황)에 의한 적열 메짐성 때문에 균열이 발생하기 쉽다.
황은 철과 결합해 용융점이 낮은 황화철(FeS)을 만들어 결정립계에 분포하는데, 열간가공 온도(적열 상태)에서 이 부분이 먼저 녹아 약해지면서 균열이 생긴다.
이런 취성은 고온에서만 나타나므로 저온 취성인 냉간 메짐이나 청열 메짐과는 발생 온도 구간이 다르다.
모넬 메탈에 황(S)을 소량 첨가해 쾌삭성을 높인 특수 합금은 R-모넬이다.
일반 모넬은 Ni 60~70%를 주성분으로 내식성과 기계적 성질이 우수하지만, 절삭 가공성은 상대적으로 떨어지는 편이다.
여기에 S을 넣으면 절삭 시 칩이 잘 끊어지도록 도와 쾌삭성이 개선된 R-모넬이 된다.
알루미늄 청동은 주석(Sn) 대신 구리에 알루미늄을 첨가한 합금으로, Sn을 함유하지 않는 청동이다.
납 청동·인 청동·니켈 청동은 명칭은 달라도 기본적으로 구리-주석계를 바탕으로 각 원소를 첨가한 청동이다.
반면 알루미늄 청동은 Cu-Al계 합금이면서도 강도와 내식성이 우수해 관용적으로 청동이라 부른다.
시멘타이트가 흑연화하면서 부피가 늘어나는 현상은 주철의 성장(growth)을 일으키는 대표적 원인이다.
나머지 설명은 주철의 실제 성질과 어긋난다.
- 탄소·규소 함량이 많을수록 흑연 정출량이 늘어 비중은 오히려 작아진다.
- 흑연편이 조대할수록 자기 감응도는 낮아진다.
- 보통주철은 흑연의 영향으로 압축강도가 인장강도보다 크게 나타난다.
일반적으로 금속은 강도와 경도가 높은 편이며, 강도와 경도가 낮다는 설명은 금속의 일반적 특성과 맞지 않는다.
나머지 특성은 금속에 공통적으로 해당한다.
- 수은을 제외하면 상온에서 고체이며 결정체 구조를 가진다.
- 금속 특유의 광택을 나타낸다.
- 열과 전기를 잘 전달하는 양도체이다.
공구 재료는 마모에 강해야 하므로 내마멸성은 커야 하며, 내마멸성이 작아야 한다는 조건은 공구용 합금강의 요구 특성과 반대다.
실제 공구용 합금강이 갖추어야 할 조건은 다음과 같다.
- 강인성이 커서 충격이나 절삭 저항을 견뎌야 한다.
- 열처리와 공작(가공)이 용이해야 한다.
- 상온뿐 아니라 고온에서도 경도가 높아야 한다.
물의 고상과 액상이 공존하는 경계선에서는 자유도가 1이다.
깁스의 상률은 로 나타낸다.
물은 단일 성분계이므로 이고, 고상과 액상이 함께 존재하는 경계선에서는 상의 수가 이다.
따라서 이 되어, 온도를 정하면 압력이 자동으로 정해지는 1자유도 상태가 된다.
전극 재료는 전기가 잘 통해야 하므로 비저항이 작아야 하며, 비저항이 클 것이라는 조건은 전극 재료 선택 기준과 맞지 않는다.
실제로 전극 재료에 요구되는 조건은 다음과 같다.
- SiO2와의 밀착성이 우수해야 한다.
- 산화 분위기에서도 내식성이 커야 한다.
- 금속규화물의 용융점이 웨이퍼 처리 온도보다 높아야 한다.
불활성가스 금속 아크 용접(MIG)은 큰 전류를 사용하는 방식이라 후판 및 중후판 용접에 적합하며, 박판 용접에 가장 적합하다는 설명은 이 공정의 특징과 맞지 않는다.
나머지 특징은 MIG 용접에 해당하는 설명이다.
- 수동 피복 아크 용접보다 용착효율이 높다.
- 바람에 보호가스가 흩어지기 쉬워 방풍대책이 필요하다.
- CO2 용접에 비해 스패터 발생이 적다.
정답은 '방사선투과시험'이다.
방사선투과시험은 시험체 한쪽에서 방사선을 조사하고 반대쪽에 필름을 놓는 검사법이다. 이 검사법은 시험 대상물의 앞면과 뒷면 모두에 접근이 필요하다.
- '초음파탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
- '자분탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
- '침투탐상시험'은 한쪽 면 접근만으로 적용되는 검사법이다.
크랭크 샤프트처럼 길이가 길고 단이 많은 축 형상 부품은 축통전법과 코일법을 함께 적용하는 것이 가장 적합하다.
축통전법은 시험체에 직접 전류를 흘려 원주 방향 자기장을 만들어 축 방향 결함을 검출하고, 코일법은 시험체를 코일 속에 넣어 길이 방향 자기장을 만들어 원주 방향 결함을 검출하므로 두 방법을 조합하면 다양한 방향의 결함을 놓치지 않는다.
- 극간법과 프로드법은 국부적인 자화에 적합해 크랭크 샤프트 전체를 검사하기에는 효율이 떨어진다.
- 전류관통법과 자속관통법은 주로 링이나 파이프 형상의 시험체에 적용되는 방법이다.
- 직각통전법과 극간법의 조합은 크랭크 샤프트와 같은 축 형상 부품의 표준 자화 방법으로 보기 어렵다.
위상배열(Phased Array)을 이용한 초음파탐상검사는 PAUT로 표기한다.
다수의 소자를 전자적으로 제어해 빔의 각도와 초점을 자유롭게 조절할 수 있어 복잡한 형상의 결함도 효율적으로 탐상할 수 있다.
- EMAT는 전자기 초음파 변환기로 압전소자 없이 초음파를 발생시키는 별도 기술이다.
- TRIS는 위상배열 초음파탐상을 가리키는 약어가 아니다.
- TOFD는 회절파의 도달시간차를 이용하는 별도의 초음파탐상 기법이다.
수세성 형광침투탐상시험은 소형 부품을 대량으로 신속하게 검사하는 데 적합하다는 장점이 있다.
침투액을 물로 직접 세척할 수 있어 별도의 유화 공정이 필요 없고 처리 속도가 빨라 대량 생산 라인에 적용하기 좋다.
- 형광침투액은 자외선 아래 암실에서 관찰해야 하므로 밝은 곳에서 작업하기 어렵다.
- 대형 단조품처럼 부분적으로 검사해야 하는 대상에는 오히려 후유화성 침투탐상이 더 적합하다.
- 수세성 방식은 세척을 물로 간단히 처리하는 방식일 뿐 장비 구성이나 장소 제약이 특별히 적은 것은 아니다.
도금 두께 측정에는 와전류탐상시험법이 가장 적합하다.
와전류탐상은 도체 표면에 유도된 와전류의 변화를 통해 도금층의 두께나 전도도 차이를 비접촉으로 정밀하게 측정할 수 있다.
- 침투탐상시험법은 표면에 열린 결함을 찾는 방법으로 두께 측정에는 쓰이지 않는다.
- 음향방출시험법은 결함이 성장할 때 발생하는 신호를 감지하는 방법이다.
- 자분탐상시험법은 강자성체 표면 결함 검출에 특화되어 있어 도금 두께 측정과는 무관하다.
초음파탐상시험은 라미네이션처럼 판재 표면과 평행한 층상 결함을 검출하는 데 강점이 있다.
방사선은 투과 방향과 나란한 얇은 층상 결함에서는 흡수 차이가 거의 나타나지 않아 필름에 상이 잘 맺히지 않지만, 초음파는 빔의 진행 방향에 수직한 계면에서 강한 반사파를 얻을 수 있어 라미네이션 검출에 유리하다.
- 블로홀 검출은 오히려 방사선투과시험이 더 뚜렷하게 보여주는 결함 유형이다.
- 탐촉자 바로 아래에 검사할 수 없는 영역이 남는 점은 초음파탐상의 제약이지 장점이 아니다.
- 결과가 검사자의 기량에 좌우되는 점도 초음파탐상의 단점으로 꼽힌다.
접촉각은 침투탐상시험에서 침투액의 젖음성을 나타내는 용어로, 자분탐상검사와는 직접 관련이 없다.
- 투시율(투자율)은 재료가 자화되기 쉬운 정도를 나타내는 값으로 자분탐상에서 다루는 기본 개념이다.
- 자속밀도는 시험체 내부에 형성되는 자기장의 세기를 나타내는 자분탐상 핵심 용어다.
- 반자장은 자화된 시험체 양 끝에 생기는 반대 방향의 자기장으로 자분탐상에서 고려되는 개념이다.
접촉각은 액체가 고체 표면을 적시는 정도를 나타내는 값으로, 각이 작을수록 침투성이 좋아져 침투탐상에서 중요하게 쓰인다.
침투탐상시험은 모세관 현상을 이용해 표면에 열려 있는 결함 속으로 침투액이 스며들게 하는 원리에 기반한다.
- 틴달 현상은 콜로이드 입자가 빛을 산란시키는 광학적 현상으로 침투탐상과 무관하다.
- 대류 현상은 온도차에 의한 유체의 순환 현상으로 역시 관련이 없다.
- 용융 현상은 고체가 녹는 현상으로 침투 원리와는 다른 개념이다.
좁은 틈에서는 액체의 표면장력과 젖음성이 함께 작용해 침투액이 결함 속으로 스스로 빨려 들어간다.
자분탐상시험은 강자성체에만 적용할 수 있으므로 '반자성체에 적용할 수 있다'는 설명은 틀렸다.
반자성체나 상자성체는 자화되더라도 누설자장이 충분히 형성되지 않아 자분이 결함 위에 모이지 않는다.
- 표면결함 검사에 적합하다는 설명은 옳다.
- 시험체 크기에 크게 영향을 받지 않는다는 설명도 자분탐상의 특징과 일치한다.
- 침투탐상만큼 엄격한 전처리가 요구되지 않는다는 설명 역시 맞는 내용이다.
기체 상태를 거쳐 금속을 응축시키는 화학증착법이 비정질 합금 제조의 기체 급랭법에 해당한다.
화학증착법은 금속을 기화시켜 기판에 증기 상태로 급속 응축시키므로 결정화할 시간을 주지 않아 비정질 구조를 얻을 수 있다.
반면 원심법·쌍롤법·단롤법은 용융 금속(액체)을 급랭시키는 방식이어서 기체 급랭법과는 원리가 다르다.
Ni과 Cu는 모든 조성 비율에서 하나의 고용체 상으로 완전히 섞이는 전율 고용체를 이룬다.
두 금속은 결정구조와 원자반지름이 비슷해 액체 상태뿐 아니라 고체 상태에서도 서로 무한히 고용되며, 별도의 화합물이나 두 개 이상의 상으로 분리되지 않는다.
이 때문에 Ni-Cu 상태도는 하나의 연속된 고용체 영역으로 그려진다.
Fe·Ni 계 금속을 열간가공할 때 S(황)에 의한 적열 메짐성 때문에 균열이 발생하기 쉽다.
황은 철과 결합해 용융점이 낮은 황화철(FeS)을 만들어 결정립계에 분포하는데, 열간가공 온도(적열 상태)에서 이 부분이 먼저 녹아 약해지면서 균열이 생긴다.
이런 취성은 고온에서만 나타나므로 저온 취성인 냉간 메짐이나 청열 메짐과는 발생 온도 구간이 다르다.
모넬 메탈에 황(S)을 소량 첨가해 쾌삭성을 높인 특수 합금은 R-모넬이다.
일반 모넬은 Ni 60~70%를 주성분으로 내식성과 기계적 성질이 우수하지만, 절삭 가공성은 상대적으로 떨어지는 편이다.
여기에 S을 넣으면 절삭 시 칩이 잘 끊어지도록 도와 쾌삭성이 개선된 R-모넬이 된다.
알루미늄 청동은 주석(Sn) 대신 구리에 알루미늄을 첨가한 합금으로, Sn을 함유하지 않는 청동이다.
납 청동·인 청동·니켈 청동은 명칭은 달라도 기본적으로 구리-주석계를 바탕으로 각 원소를 첨가한 청동이다.
반면 알루미늄 청동은 Cu-Al계 합금이면서도 강도와 내식성이 우수해 관용적으로 청동이라 부른다.
시멘타이트가 흑연화하면서 부피가 늘어나는 현상은 주철의 성장(growth)을 일으키는 대표적 원인이다.
나머지 설명은 주철의 실제 성질과 어긋난다.
- 탄소·규소 함량이 많을수록 흑연 정출량이 늘어 비중은 오히려 작아진다.
- 흑연편이 조대할수록 자기 감응도는 낮아진다.
- 보통주철은 흑연의 영향으로 압축강도가 인장강도보다 크게 나타난다.
일반적으로 금속은 강도와 경도가 높은 편이며, 강도와 경도가 낮다는 설명은 금속의 일반적 특성과 맞지 않는다.
나머지 특성은 금속에 공통적으로 해당한다.
- 수은을 제외하면 상온에서 고체이며 결정체 구조를 가진다.
- 금속 특유의 광택을 나타낸다.
- 열과 전기를 잘 전달하는 양도체이다.
공구 재료는 마모에 강해야 하므로 내마멸성은 커야 하며, 내마멸성이 작아야 한다는 조건은 공구용 합금강의 요구 특성과 반대다.
실제 공구용 합금강이 갖추어야 할 조건은 다음과 같다.
- 강인성이 커서 충격이나 절삭 저항을 견뎌야 한다.
- 열처리와 공작(가공)이 용이해야 한다.
- 상온뿐 아니라 고온에서도 경도가 높아야 한다.
물의 고상과 액상이 공존하는 경계선에서는 자유도가 1이다.
깁스의 상률은 로 나타낸다.
물은 단일 성분계이므로 이고, 고상과 액상이 함께 존재하는 경계선에서는 상의 수가 이다.
따라서 이 되어, 온도를 정하면 압력이 자동으로 정해지는 1자유도 상태가 된다.
전극 재료는 전기가 잘 통해야 하므로 비저항이 작아야 하며, 비저항이 클 것이라는 조건은 전극 재료 선택 기준과 맞지 않는다.
실제로 전극 재료에 요구되는 조건은 다음과 같다.
- SiO2와의 밀착성이 우수해야 한다.
- 산화 분위기에서도 내식성이 커야 한다.
- 금속규화물의 용융점이 웨이퍼 처리 온도보다 높아야 한다.
불활성가스 금속 아크 용접(MIG)은 큰 전류를 사용하는 방식이라 후판 및 중후판 용접에 적합하며, 박판 용접에 가장 적합하다는 설명은 이 공정의 특징과 맞지 않는다.
나머지 특징은 MIG 용접에 해당하는 설명이다.
- 수동 피복 아크 용접보다 용착효율이 높다.
- 바람에 보호가스가 흩어지기 쉬워 방풍대책이 필요하다.
- CO2 용접에 비해 스패터 발생이 적다.