14년 3회차
와전류탐상시험은 전자유도 현상을 이용하므로 전도체인 시험체에만 적용할 수 있다.
코일에 교류를 흘려 시험체 표면에 와전류를 유도하고, 결함이나 재질 변화로 이 와전류가 교란되는 정도를 측정해 결함을 검출하는 원리이기 때문이다.
따라서 절연체나 비전도성 재료에는 와전류 자체가 유도되지 않아 이 방법을 적용할 수 없다.
황산가스는 누설검사에서 가압용 추적가스로 사용하지 않는다.
누설검사에는 공기·헬륨가스·암모니아가스처럼 안전하게 다루기 쉽고 검출이 용이한 기체가 주로 쓰인다.
황산가스는 부식성과 유해성이 커서 시험체나 작업자에게 위험을 줄 수 있으므로 가압 기체로 적합하지 않다.
초음파탐상시험을 원리에 따라 분류할 때는 투과법·펄스반사법·공진법으로 나누며, 종파법은 이 분류에 포함되지 않는다.
투과법·펄스반사법·공진법은 초음파 신호를 보내고 받는 방식(에너지 전달·처리 방식)에 따른 구분이다.
반면 종파는 초음파의 진동 형태(파형) 자체를 가리키는 개념이므로, 시험 원리에 따른 분류 체계와는 층위가 다르다.
방사선투과시험은 오스테나이트 스테인리스강에도 문제없이 적용할 수 있어, 적용이 곤란하다는 설명은 옳지 않다.
결정립이 굵어 초음파가 산란되는 오스테나이트강은 오히려 초음파탐상시험에서 어려움을 겪는 재료이며, 방사선투과시험은 이런 조직 특성의 영향을 크게 받지 않는다.
방사선투과시험은 체적결함에 대한 검출감도가 높고, 건전부와 결함부의 투과선량 차이에 따른 필름 농도차로 결함의 종류와 형상 정보를 얻을 수 있다.
누설검사에서 실제로 가장 많이 사용되는 추적가스는 공기이다.
헬륨은 검출 감도가 뛰어나지만 비용이 높아 고감도 정밀 시험이 필요한 경우에 제한적으로 사용된다.
반면 공기는 구하기 쉽고 비용이 거의 들지 않아 일반적인 누설검사 현장에서 가장 널리 쓰인다.
자분탐상시험은 강자성체에만 적용할 수 있어 모든 재료에 적용이 가능하다는 설명은 방사선투과시험과 비교한 특징으로 옳지 않다.
나머지 설명은 자분탐상시험의 실제 특징과 일치한다.
- 탐상 절차가 비교적 빠르고 간단하다.
- 표면 및 표면 바로 밑의 균열 검사에 적합하다.
- 결함이 표면에 직접 나타나 육안으로 관찰할 수 있다.
필름특성곡선은 필름에 조사된 방사선량과 사진농도(흑화도) 사이의 관계를 나타낸 곡선이다.
이 곡선의 기울기(감마)를 통해 노출량 변화에 따라 농도가 얼마나 민감하게 변하는지를 알 수 있어, 적정 노출 조건을 정하는 데 활용된다.
필름 종류에 따른 현상시간이나 입도 특성을 직접 나타내는 곡선과는 구분되는 개념이다.
음향방출(AE) 신호는 파형의 형태에 따라 연속형(continuous type)과 돌발형(burst type) 두 가지로 분류된다.
연속형은 소성변형이나 누설과 같이 완만하고 지속적으로 에너지가 방출될 때 나타나며, 돌발형은 균열의 급격한 진전처럼 순간적으로 에너지가 집중 방출될 때 나타난다.
따라서 AE 신호파형의 기본 짝은 연속형과 돌발형이다.
라미네이션(lamination)은 압연 등 소성가공 과정에서 재료 내부의 층이 겹쳐 분리되며 생기는 결함으로, 주조 공정으로 만들어지는 주강품에는 애초에 나타나지 않는 결함이다.
반면 슬래그 혼입, 블로우홀(기공), 수축공은 모두 용융금속이 응고하는 과정에서 생기는 전형적인 주조 결함으로 방사선투과시험으로 검출할 수 있다.
따라서 방사선투과시험으로 발견할 수 없는 것은 주강품 자체에 발생 메커니즘이 없는 라미네이션이다.
구리와 아연으로 이루어진 황동에 니켈을 10~20% 첨가하면 색깔이 은백색에 가까워지는데, 이를 양은(니켈황동)이라 부른다.
양은은 부식에 강하고 색상이 곱기 때문에 예로부터 장식품이나 식기, 양식기(스푼·포크) 등에 널리 사용되어 왔다.
켈밋은 구리-납계 베어링 합금, 콘스탄탄은 구리-니켈계 저항선 합금, 플래티나이트는 니켈-철계 봉입용 합금으로 각각 용도와 성분이 다르다.
내열강에서 내열성을 높이고 탄화물을 형성하기 쉽게 하기 위해 첨가하는 대표적인 합금 원소는 크롬(Cr)이다.
크롬은 표면에 치밀한 산화막을 형성해 고온 산화를 억제하는 동시에 강 속의 탄소와 결합해 안정적인 크롬탄화물을 만들어 내열강의 고온 강도와 내식성을 함께 높인다.
Si, Al도 내산화성에 기여하지만 탄화물 형성 경향은 Cr만큼 뚜렷하지 않고, Ni은 주로 조직 안정화와 인성 향상에 기여한다.
침입형 고용체는 원자 반지름이 매우 작은 원소가 금속 결정격자의 틈새(격자간극)에 끼어들어 형성되며, 대표적으로 H, B, N 등이 이에 해당한다.
반면 Cu는 원자 반지름이 상대적으로 커서 격자 틈새에 들어가지 못하고 금속 원자 자리를 치환하는 치환형 고용체를 이룬다.
따라서 제시된 원소 중 침입형 고용체가 될 수 없는 것은 Cu이다.
외부 힘으로 형태를 바꾸면서 동시에 기계적 성질까지 개선하는 가공법은 소성가공이다.
단조·압연·인발 등 소성가공은 금속 내부 조직을 치밀하게 하고 결정립을 미세화해 강도와 인성을 함께 높인다.
용접은 접합, 절삭가공은 재료 제거, 분말야금은 분말을 압축·소결하는 가공법으로 소성변형을 통한 성질 개선과는 성격이 다르다.
금속의 대표적인 고강도화 기구는 고용강화·석출강화·입계강화·가공(변형)강화이며, 형상강화라는 용어는 이 분류에 속하지 않는다.
고용강화는 이종 원자를 고용시켜 격자를 일그러뜨려 전위 이동을 방해하고, 입계강화는 결정립을 미세화해 결정립계로 전위를 가로막는 방식이다.
석출강화는 미세한 제2상을 석출시켜, 가공강화는 소성변형으로 전위 밀도를 높여 전위 이동을 억제하므로, 네 기구 모두 전위의 움직임을 방해해 강도를 높인다는 공통점이 있다.
Y합금은 Al-Cu-Mg-Ni을 주성분으로 하는 내열 알루미늄 합금이다.
고온에서도 강도 저하가 적어 내연기관의 피스톤이나 실린더 헤드 같은 내열 부품에 주로 사용된다.
- Al-Cu-Mo-Mn 조합은 Y합금의 실제 성분과 다르다.
- Al-Cr-Mg-Ni 조합도 Y합금의 성분 구성과 일치하지 않는다.
- Al-W-Mg-Ni-Mo 조합 역시 Y합금과는 다른 성분이다.
변형 후 수백 % 이상의 연신율을 보이는 재료는 초소성 합금이다.
그림에서 (A) 변형 전에는 가운데가 잘록한 보통의 인장시험편이지만, (B) 변형 후에는 끊어지지 않고 가늘고 길게 늘어난 띠 모양으로 바뀌어 있다. 이처럼 파단 없이 거대한 연신을 나타내는 현상이 초소성이다.
초소성은 결정립이 매우 미세한 합금을 일정한 온도 범위와 느린 변형속도에서 변형시킬 때 나타나며, 복잡한 형상을 한 번에 성형하는 데 이용된다.
- 수소저장합금: 수소를 흡수·방출하는 기능성 재료로 연신 거동과는 무관하다
- 금속 초미립자: 입자 크기가 매우 작은 금속 분말 자체를 가리키는 말이다
- 반도체 재료: 전기 전도 특성을 기준으로 나눈 재료 분류다
실제 응고점보다 낮은 온도에서 응고가 시작되는 현상을 과냉(supercooling)이라 한다.
과냉이 클수록 핵생성 속도가 빨라져 결정립이 미세해지는 경향이 있다.
- 급냉은 냉각 속도가 빠르다는 뜻으로 응고 개시 온도가 지연되는 현상과는 다른 개념이다.
- 서냉은 반대로 천천히 냉각한다는 뜻이다.
- 방열은 열을 밖으로 내보내는 현상 자체를 가리켜 응고 온도 지연을 뜻하지 않는다.
정답은 '98 ~ 392MPa', 즉 이다.
단위 환산에서 이고 이다. 따라서 이다.
대입하면 이고 이며, 범위는 이다.
- '9.8 ~ 39.2MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
- '980 ~ 3920MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
- '9800 ~ 39200MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
피복제는 심선을 감싸 전기 절연 작용을 하는 재료이므로, 전기 전도를 양호하게 한다는 설명은 피복제의 역할과 어긋난다.
피복제는 아크를 안정시키고 슬래그를 만들어 제거를 쉽게 하며 비드 파형을 곱게 다듬고, 용착금속의 냉각속도를 늦춰 급랭에 따른 균열을 막아준다.
또한 용융금속의 비산을 줄여 스패터 발생을 적게 하는 역할도 한다.
붕사(borax)는 경납(brazing)용 용제로, 연납(soldering)용 용제로는 쓰이지 않는다.
연납용 용제는 산화막을 제거하고 젖음성을 높이기 위해 염화아연·염산·인산 계열이 주로 사용된다.
반면 붕사는 융점이 높은 경납땜에서 모재 표면의 산화물을 녹여 없애는 용도로 쓰인다.
사용률은 아크시간을 아크시간과 휴식시간의 합으로 나눈 뒤 100 을 곱한 식으로 구한다.
사용률은 용접 작업 전체 시간 가운데 실제로 아크를 낸 시간이 차지하는 비율이므로, 분자에는 아크시간이, 분모에는 아크시간 + 휴식시간인 총시간이 와야 한다.
- 아크시간을 휴식시간만으로 나눈 식: 휴식이 없으면 값이 무한대가 되어 비율이 성립하지 않는다
- 아크시간과 휴식시간의 합을 아크시간으로 나눈 식: 값이 늘 100%를 넘어 버린다
- 휴식시간을 아크시간으로 나눈 식: 쉰 시간의 비율이어서 사용률과 정반대 의미다
예를 들어 10분 중 아크 4분, 휴식 6분이면 %이며, 정격사용률을 넘겨 쓰면 용접기가 과열되므로 허용 한도로 관리한다.
와전류탐상시험은 전자유도 현상을 이용하므로 전도체인 시험체에만 적용할 수 있다.
코일에 교류를 흘려 시험체 표면에 와전류를 유도하고, 결함이나 재질 변화로 이 와전류가 교란되는 정도를 측정해 결함을 검출하는 원리이기 때문이다.
따라서 절연체나 비전도성 재료에는 와전류 자체가 유도되지 않아 이 방법을 적용할 수 없다.
황산가스는 누설검사에서 가압용 추적가스로 사용하지 않는다.
누설검사에는 공기·헬륨가스·암모니아가스처럼 안전하게 다루기 쉽고 검출이 용이한 기체가 주로 쓰인다.
황산가스는 부식성과 유해성이 커서 시험체나 작업자에게 위험을 줄 수 있으므로 가압 기체로 적합하지 않다.
초음파탐상시험을 원리에 따라 분류할 때는 투과법·펄스반사법·공진법으로 나누며, 종파법은 이 분류에 포함되지 않는다.
투과법·펄스반사법·공진법은 초음파 신호를 보내고 받는 방식(에너지 전달·처리 방식)에 따른 구분이다.
반면 종파는 초음파의 진동 형태(파형) 자체를 가리키는 개념이므로, 시험 원리에 따른 분류 체계와는 층위가 다르다.
방사선투과시험은 오스테나이트 스테인리스강에도 문제없이 적용할 수 있어, 적용이 곤란하다는 설명은 옳지 않다.
결정립이 굵어 초음파가 산란되는 오스테나이트강은 오히려 초음파탐상시험에서 어려움을 겪는 재료이며, 방사선투과시험은 이런 조직 특성의 영향을 크게 받지 않는다.
방사선투과시험은 체적결함에 대한 검출감도가 높고, 건전부와 결함부의 투과선량 차이에 따른 필름 농도차로 결함의 종류와 형상 정보를 얻을 수 있다.
누설검사에서 실제로 가장 많이 사용되는 추적가스는 공기이다.
헬륨은 검출 감도가 뛰어나지만 비용이 높아 고감도 정밀 시험이 필요한 경우에 제한적으로 사용된다.
반면 공기는 구하기 쉽고 비용이 거의 들지 않아 일반적인 누설검사 현장에서 가장 널리 쓰인다.
자분탐상시험은 강자성체에만 적용할 수 있어 모든 재료에 적용이 가능하다는 설명은 방사선투과시험과 비교한 특징으로 옳지 않다.
나머지 설명은 자분탐상시험의 실제 특징과 일치한다.
- 탐상 절차가 비교적 빠르고 간단하다.
- 표면 및 표면 바로 밑의 균열 검사에 적합하다.
- 결함이 표면에 직접 나타나 육안으로 관찰할 수 있다.
필름특성곡선은 필름에 조사된 방사선량과 사진농도(흑화도) 사이의 관계를 나타낸 곡선이다.
이 곡선의 기울기(감마)를 통해 노출량 변화에 따라 농도가 얼마나 민감하게 변하는지를 알 수 있어, 적정 노출 조건을 정하는 데 활용된다.
필름 종류에 따른 현상시간이나 입도 특성을 직접 나타내는 곡선과는 구분되는 개념이다.
음향방출(AE) 신호는 파형의 형태에 따라 연속형(continuous type)과 돌발형(burst type) 두 가지로 분류된다.
연속형은 소성변형이나 누설과 같이 완만하고 지속적으로 에너지가 방출될 때 나타나며, 돌발형은 균열의 급격한 진전처럼 순간적으로 에너지가 집중 방출될 때 나타난다.
따라서 AE 신호파형의 기본 짝은 연속형과 돌발형이다.
라미네이션(lamination)은 압연 등 소성가공 과정에서 재료 내부의 층이 겹쳐 분리되며 생기는 결함으로, 주조 공정으로 만들어지는 주강품에는 애초에 나타나지 않는 결함이다.
반면 슬래그 혼입, 블로우홀(기공), 수축공은 모두 용융금속이 응고하는 과정에서 생기는 전형적인 주조 결함으로 방사선투과시험으로 검출할 수 있다.
따라서 방사선투과시험으로 발견할 수 없는 것은 주강품 자체에 발생 메커니즘이 없는 라미네이션이다.
구리와 아연으로 이루어진 황동에 니켈을 10~20% 첨가하면 색깔이 은백색에 가까워지는데, 이를 양은(니켈황동)이라 부른다.
양은은 부식에 강하고 색상이 곱기 때문에 예로부터 장식품이나 식기, 양식기(스푼·포크) 등에 널리 사용되어 왔다.
켈밋은 구리-납계 베어링 합금, 콘스탄탄은 구리-니켈계 저항선 합금, 플래티나이트는 니켈-철계 봉입용 합금으로 각각 용도와 성분이 다르다.
내열강에서 내열성을 높이고 탄화물을 형성하기 쉽게 하기 위해 첨가하는 대표적인 합금 원소는 크롬(Cr)이다.
크롬은 표면에 치밀한 산화막을 형성해 고온 산화를 억제하는 동시에 강 속의 탄소와 결합해 안정적인 크롬탄화물을 만들어 내열강의 고온 강도와 내식성을 함께 높인다.
Si, Al도 내산화성에 기여하지만 탄화물 형성 경향은 Cr만큼 뚜렷하지 않고, Ni은 주로 조직 안정화와 인성 향상에 기여한다.
침입형 고용체는 원자 반지름이 매우 작은 원소가 금속 결정격자의 틈새(격자간극)에 끼어들어 형성되며, 대표적으로 H, B, N 등이 이에 해당한다.
반면 Cu는 원자 반지름이 상대적으로 커서 격자 틈새에 들어가지 못하고 금속 원자 자리를 치환하는 치환형 고용체를 이룬다.
따라서 제시된 원소 중 침입형 고용체가 될 수 없는 것은 Cu이다.
외부 힘으로 형태를 바꾸면서 동시에 기계적 성질까지 개선하는 가공법은 소성가공이다.
단조·압연·인발 등 소성가공은 금속 내부 조직을 치밀하게 하고 결정립을 미세화해 강도와 인성을 함께 높인다.
용접은 접합, 절삭가공은 재료 제거, 분말야금은 분말을 압축·소결하는 가공법으로 소성변형을 통한 성질 개선과는 성격이 다르다.
금속의 대표적인 고강도화 기구는 고용강화·석출강화·입계강화·가공(변형)강화이며, 형상강화라는 용어는 이 분류에 속하지 않는다.
고용강화는 이종 원자를 고용시켜 격자를 일그러뜨려 전위 이동을 방해하고, 입계강화는 결정립을 미세화해 결정립계로 전위를 가로막는 방식이다.
석출강화는 미세한 제2상을 석출시켜, 가공강화는 소성변형으로 전위 밀도를 높여 전위 이동을 억제하므로, 네 기구 모두 전위의 움직임을 방해해 강도를 높인다는 공통점이 있다.
Y합금은 Al-Cu-Mg-Ni을 주성분으로 하는 내열 알루미늄 합금이다.
고온에서도 강도 저하가 적어 내연기관의 피스톤이나 실린더 헤드 같은 내열 부품에 주로 사용된다.
- Al-Cu-Mo-Mn 조합은 Y합금의 실제 성분과 다르다.
- Al-Cr-Mg-Ni 조합도 Y합금의 성분 구성과 일치하지 않는다.
- Al-W-Mg-Ni-Mo 조합 역시 Y합금과는 다른 성분이다.
변형 후 수백 % 이상의 연신율을 보이는 재료는 초소성 합금이다.
그림에서 (A) 변형 전에는 가운데가 잘록한 보통의 인장시험편이지만, (B) 변형 후에는 끊어지지 않고 가늘고 길게 늘어난 띠 모양으로 바뀌어 있다. 이처럼 파단 없이 거대한 연신을 나타내는 현상이 초소성이다.
초소성은 결정립이 매우 미세한 합금을 일정한 온도 범위와 느린 변형속도에서 변형시킬 때 나타나며, 복잡한 형상을 한 번에 성형하는 데 이용된다.
- 수소저장합금: 수소를 흡수·방출하는 기능성 재료로 연신 거동과는 무관하다
- 금속 초미립자: 입자 크기가 매우 작은 금속 분말 자체를 가리키는 말이다
- 반도체 재료: 전기 전도 특성을 기준으로 나눈 재료 분류다
실제 응고점보다 낮은 온도에서 응고가 시작되는 현상을 과냉(supercooling)이라 한다.
과냉이 클수록 핵생성 속도가 빨라져 결정립이 미세해지는 경향이 있다.
- 급냉은 냉각 속도가 빠르다는 뜻으로 응고 개시 온도가 지연되는 현상과는 다른 개념이다.
- 서냉은 반대로 천천히 냉각한다는 뜻이다.
- 방열은 열을 밖으로 내보내는 현상 자체를 가리켜 응고 온도 지연을 뜻하지 않는다.
정답은 '98 ~ 392MPa', 즉 이다.
단위 환산에서 이고 이다. 따라서 이다.
대입하면 이고 이며, 범위는 이다.
- '9.8 ~ 39.2MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
- '980 ~ 3920MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
- '9800 ~ 39200MPa'은 환산 계수를 이라는 값으로 둔 결과이며, 이다.
피복제는 심선을 감싸 전기 절연 작용을 하는 재료이므로, 전기 전도를 양호하게 한다는 설명은 피복제의 역할과 어긋난다.
피복제는 아크를 안정시키고 슬래그를 만들어 제거를 쉽게 하며 비드 파형을 곱게 다듬고, 용착금속의 냉각속도를 늦춰 급랭에 따른 균열을 막아준다.
또한 용융금속의 비산을 줄여 스패터 발생을 적게 하는 역할도 한다.
붕사(borax)는 경납(brazing)용 용제로, 연납(soldering)용 용제로는 쓰이지 않는다.
연납용 용제는 산화막을 제거하고 젖음성을 높이기 위해 염화아연·염산·인산 계열이 주로 사용된다.
반면 붕사는 융점이 높은 경납땜에서 모재 표면의 산화물을 녹여 없애는 용도로 쓰인다.
사용률은 아크시간을 아크시간과 휴식시간의 합으로 나눈 뒤 100 을 곱한 식으로 구한다.
사용률은 용접 작업 전체 시간 가운데 실제로 아크를 낸 시간이 차지하는 비율이므로, 분자에는 아크시간이, 분모에는 아크시간 + 휴식시간인 총시간이 와야 한다.
- 아크시간을 휴식시간만으로 나눈 식: 휴식이 없으면 값이 무한대가 되어 비율이 성립하지 않는다
- 아크시간과 휴식시간의 합을 아크시간으로 나눈 식: 값이 늘 100%를 넘어 버린다
- 휴식시간을 아크시간으로 나눈 식: 쉰 시간의 비율이어서 사용률과 정반대 의미다
예를 들어 10분 중 아크 4분, 휴식 6분이면 %이며, 정격사용률을 넘겨 쓰면 용접기가 과열되므로 허용 한도로 관리한다.