14년 2회차

액체 상태의 금속을 고속으로 급랭시켜 원자의 배열이 불규칙한 상태로 만든 합금은 비정질합금이다.

비정질합금은 빠른 냉각 속도(초당 수백 K 이상)로 인해 원자들이 결정 구조를 형성할 시간이 없어 비결정질 상태로 고정되는데, 이는 금속유리(metallic glass)라고도 불리며 높은 강도, 경도, 탄성을 가진다.

제진합금, 수소저장합금, 형상기억합금은 모두 특정한 물리적·화학적 성질을 목적으로 설계된 결정질 합금들이므로, 문제의 "불규칙한 원자 배열"이라는 조건과 맞지 않는다.

헤마타이트는 철광석의 주성분(산화철, Fe₂O₃)으로서 주철의 조직 분류 항목이 아니며, 주조상태 구상흑연주철의 미세조직에서 나타나지 않는 상이다.

구상흑연주철(ductile cast iron)의 주조상태 조직은 흑연의 형태에 따라 분류되며, 페라이트형·펄라이트형·시멘타이트형이 실제로 나타나는 조직이다.

• 페라이트형은 흑연이 구상으로 존재하고 기지가 페라이트인 경우를 말한다.
• 펄라이트형은 기지가 펄라이트인 경우를 말한다.
• 시멘타이트형은 기지에 시멘타이트가 석출되는 경우를 말한다.

연성(ductility)은 재료가 파단되기 전에 소성변형되는 능력을 나타내며, 커핑시험(cupping test)은 금속 박판의 연성을 평가하기 위해 펀치로 재료를 눌러 컵 모양으로 변형시켜 얼마나 깊게 오목하게 들어가는지 측정하는 시험이다. 피로시험은 반복하중에 대한 저항력, 충격시험은 충격 에너지 흡수능력, 크리프시험은 고온 고응력 하에서의 시간에 따른 변형을 평가하므로 직접적인 연성 평가 방법이 아니다.

7-3황동은 구리 70%에 아연을 30% 합금한 것이다. 황동(brass)은 구리와 아연의 이원합금으로, 숫자 표기에서 앞의 수는 구리 함량(%), 뒤의 수는 아연 함량(%)을 의미한다. 1번은 주석을 사용한 것으로 청동의 정의이며, 3번과 4번은 구리 100%라는 불가능한 표현이다(합금이 아님).

압력이 일정하면 상률은 $F = C - P + 1$이다. 포정점에서는 성분 수 $C = 2$(Fe, C), 공존하는 상은 $P = 3$(액상, δ고용체, γ고용체)이다.
따라서 $F = 2 - 3 + 1 =$0, 즉 불변계다.

미하나이트 주철은 저급주철이 아니라 고급(강인)주철이다. 쇳물에 규소철(Fe-Si)이나 칼슘실리사이드(Ca-Si)를 접종해 흑연을 미세하고 고르게 분포시켜 강도를 높인다. 흑연이 조대하고 활 모양으로 구부러져 분포하는 것은 보통(저급) 회주철의 특징이다.

라우탈은 Al-Cu-Si계 주조용 합금으로, Si를 넣어 주조성을, Cu를 넣어 절삭성을 좋게 했다. 알민은 Al-Mn계, 로엑스는 Al-Si-Cu-Mg-Ni계, 하이드로날륨은 Al-Mg계 합금이다.

Y-합금(Y-alloy)은 Al–Cu–Ni–Mg 계통의 알루미늄 합금으로, 특히 항공기 엔진 부품 등 고온 강도가 요구되는 용도에 사용된다. Cu와 Ni는 고온 강도를 향상시키고, Mg는 경량성과 강도를 개선하는 주요 합금 원소들이다. 1번은 Si가 포함되어 있고, 2번은 Ni와 Mg는 맞지만 Si가 포함되어 있으며, 4번은 Mn이 포함되어 있어 Y-합금의 표준 조성과 맞지 않는다.

재결정 온도는 융점이 높을수록 높은 경향을 보이며, 보기의 금속들 중 W(텅스텐)의 융점이 약 3,422°C로 가장 높다. Mo(몰리브덴) 약 2,623°C, Pt(백금) 약 1,768°C, Ni(니켈) 약 1,455°C와 비교하면 W의 융점이 절대적으로 우수하며, 일반적으로 재결정 온도는 절대 융점의 약 0.3~0.5배에 해당하므로 W의 재결정 온도가 가장 높다.

금속의 응고 과정에서 핵생성(nucleation)과 결정성장이 순차적으로 일어나므로, 용융금속이 응고할 때 결정을 만드는 핵이 만들어진다.

• '결정입계는 가장 먼저 응고한다'는 오류인데, 결정입계는 개별 결정핵이 성장하다가 만나는 부위로서 응고 과정의 후기에 형성되며 가장 먼저 응고하지 않는다.
• '응고점보다 낮은 온도에서 응고하는 것을 응고 잠열이라 한다'는 개념 혼동으로, 응고 잠열(잠열)은 상태 변화 시 방출되는 에너지이며, 응고점보다 낮은 온도에서 응고하는 현상은 과냉각(supercooling)이라 한다.
• '결정입계에 불순물이 있는 경우 응고점이 높아진다'도 오류인데, 불순물은 결정입계의 응고점을 낮추므로 입계에 모이는 경향이 있으며, 응고점이 높아지지는 않는다(합금 첨가원소와의 상호작용에 따라 달라질 수 있으나 일반적 원리는 입계 편석으로 응고점 저하).

Cu-Pb계 베어링 합금으로 고속 고하중 베어링에 적합한 것은 켈멧(kelmet)이다. 켈멧은 구리와 납을 주성분으로 하는 합금으로, 높은 강도와 우수한 내마모성을 가져 자동차 및 항공기의 고속 고하중 베어링으로 널리 사용된다. 백동은 Cu-Ni계 합금이고, 베빗메탈과 화이트메탈은 Sn 기반의 베어링 합금으로 저속 저하중 용도에 적합하므로 정답과 맞지 않는다.

에렉트론 메탈(Elektron)은 Mg에 Al·Zn 등을 첨가한 마그네슘 합금으로, 가벼워 항공기·자동차 부품에 쓰이며 베어링용 합금이 아니다. 배빗 메탈과 화이트 메탈은 Sn·Pb계 대표 베어링 합금이다. 루기 메탈은 Pb에 Ca·Ba 등을 첨가한 납계 베어링 합금이다.

금속의 일반적인 특성은 전기·열 전도성, 금속광택, 결정구조이며, 전성과 연성이 우수한 것이 특징이다. 보기 2·3·4는 모두 금속의 전형적인 특성이지만, 보기 1의 "전성 및 연성이 나쁘다"는 금속의 정의에 정반대되는 내용으로, 금속은 오히려 두드려 펼칠 수 있는 전성과 늘어날 수 있는 연성이 우수하다. 따라서 금속의 일반적 특성이 아닌 것은 1번이다.

Ni-Cr 합금 중에서 산화성산(질산, 황산 등), 염류, 알칼리, 함황가스 등에 우수한 내식성을 가진 합금은 인코넬(Inconel)이다. 인코넬은 니켈 60~80%, 크롬 15~25% 함유하는 Ni-Cr 합금으로, 높은 내식성과 고온강도를 동시에 갖추어 화학공업용 파이프, 밸브 등에 널리 사용된다. 엘린바는 Fe-Ni 합금(저팽창), 콘스탄탄은 Cu-Ni 합금, 모넬메탈은 Ni-Cu 합금으로 각각 다른 계열이므로 정답이 아니다.

순철의 탄소 함유량은 제조 방법에 따라 달라지며, 전해철은 전기분해로 제조되어 불순물과 탄소가 거의 완전히 제거된다. 해면철은 직접환원법으로 제조되어 여전히 일부 탄소를 포함하고, 암코철은 용광로에서의 환원 과정에서 탄소가 남아있으며, 카보닐철은 일산화탄소로부터 금속카보닐을 거쳐 제조되지만 탄소 함유량이 전해철보다 높다. 따라서 공업적으로 생산되는 순철 중 탄소 함유량이 가장 적은 것은 전해철이다.

'척도는 A:B로 표시하며, 현척에서는 A, B를 다같이 1, 축척의 경우 B를 1, 배척의 경우 A를 1로 나타낸다'는 설명은 축척과 배척의 A, B 위치를 뒤바꿔 설명했으므로 틀렸다. 척도 표기 방식에서 현척, 축척, 배척의 A, B 값 설정이 정답의 핵심이다.

척도를 A:B로 표시할 때, 현척은 A와 B를 모두 1로 나타내는 것이 맞지만(예: 1:1), 축척은 A를 1로 나타내고(예: 1:100), 배척은 B를 1로 나타낸다(예: 100:1).

• 척도를 도면 표제란에 기입하는 것이 맞다.
• 비례척이 아닌 경우 NS(Non-Scale) 표기가 정확하다.
• 같은 도면에서 다양한 척도 사용 시 해당 그림 근처에 척도를 표시하는 것은 올바른 규정이다.

도형의 일부분을 생략할 수 있는 경우는 같은 모양의 반복, 대칭, 길이가 긴 물체 등이며, 이들은 각각 반복 생략, 대칭 생략, 단절 생략(break line)으로 처리할 수 있다. 반면 물체의 내부가 비었을 때는 단면도나 정단면도로 내부 형태를 명확히 표현해야 하므로 생략할 수 없다. 내부 공동이나 구멍의 존재와 형태는 도면의 치수 결정, 공차 지정, 가공 공정에 직접 영향을 미치기 때문에 필수 정보이다.

구멍은 영문 대문자(예: H7), 축은 소문자(예: h6)로 표기하며, 이는 ISO 표준 끼워맞춤 기호의 기본 규칙이다. 끼워 맞춤에서 기준이 되는 부품의 표기 방식을 규정하는 문항이다.

• 구멍과 축을 다같이 소문자로 사용한다는 설명은 부품번호와 기준 부품의 표기를 혼동한 오류이다.
• 표준품·기능상 필요한 설계 도면에 구멍기준 끼워맞춤 방식을 적용한다는 설명은 역으로 표준품이나 기능상 이유로 축을 기준으로 설계할 때는 축 기준 방식을 적용하므로 옳지 않다.
• 구멍이 가공·검사하기 어려울 때 어떤 끼워맞춤도 선택하지 않는다는 설명도 가공·검사 난이도가 높으면 기준 부품을 변경하여 적절한 끼워맞춤을 선택하는 것이 정상이므로 옳지 않다.

PT는 한국산업표준(KS)에서 ISO 규격에 없는 관용 테이퍼나사를 나타내는 기호다. PT는 파이프 테이퍼(Pipe Taper) 나사로, 영국 계통의 관용 테이퍼나사 규격이며 ISO 메트릭 테이퍼나사(R, Rc, Rs) 외에 별도로 인정되는 규격이다. M은 메트릭 나사, PF는 관용 병렬나사, UNF는 미국식 통일나사(Unified Fine)를 각각 나타낸다.

기술도면의 선 종류 중 굵은 1점 쇄선(일점쇄선)은 특수한 가공이나 특별한 요구사항을 적용할 수 있는 범위를 표시하는 데 사용된다. 굵은 파선은 숨겨진 모서리, 가는 1점 쇄선은 중심선, 가는 2점 쇄선은 부분 확대선 등 다른 용도로 사용되므로 특수 요구사항 범위 표시의 표준 선은 굵은 1점 쇄선이다.

등각투상도에서 화살표 방향(좌측 하단에서 우상단)을 정면으로 볼 때, 우측면도는 물체의 오른쪽 측면을 나타내야 한다.

이 물체는 왼쪽 위에 계단형 홈이 있고 오른쪽에는 경사면(빗면)이 크게 깎여 있는 형태로, 우측에서 바라보면 상단 모서리에서 아래로 내려오는 경사선과 하단 사각 블록의 윤곽이 나타나야 한다.

보기 중 이러한 우측 경사면의 형상과 단높이를 정확히 반영한 것은 4번이며, 나머지는 경사 방향이나 홈의 위치가 실제 형상과 일치하지 않는다.

한국산업표준(KS B 0161)에서 규정하는 표면 거칠기 매개변수는 산술 평균 거칠기(Ra), 10점 평균 거칠기(Rz), 최대높이 거칠기(Ry) 등이며, 이들은 모두 측정 기준선으로부터의 높이 편차를 기준으로 계산된다. 최소높이 거칠기(Rc)는 한국산업표준에서 공식적으로 규정하는 표면 거칠기 표시 방법이 아니다. Rc는 국제표준에서도 일반적으로 사용되지 않는 매개변수로, 표면 거칠기를 나타내는 표준 방법 중 하나가 아니다.

GC는 회주철(Gray Cast iron)을 나타내며, GC250은 최저 인장강도 250N/mm²인 회주철품이다. SC는 탄소강 주강품, SS는 일반구조용 압연강재, BMC는 흑심가단주철품의 기호다.

세 축(X, Y, Z)이 서로 120° 간격으로 배치되고 각 축의 기울기가 수평선에 대해 30°를 이루는 것은 등각투상도의 전형적인 작도법이다. 등각투상도는 하나의 투상면에 물체의 세 모서리(가로, 세로, 높이)가 각각 120°씩 등각으로 나타나도록 그려 입체감을 표현하는 방법이다.

C45는 동심원의 길이가 아니라 모따기(chamfer) 또는 경사면을 나타내는 기호로, 보통 C 또는 모따기 기호로 표시되며 45는 모따기 크기(mm)를 의미한다. R25는 원의 반지름 25mm, t5는 판의 두께 5mm, SR450은 구의 반지름 450mm를 각각 올바르게 나타내므로 4번이 잘못된 설명이다.

도면에 11-Ø4로 표기되어 있으므로 지름 4mm 구멍은 11개이다. 전체 길이 (80)은 괄호로 표시되어 참고치수이며, 구멍 간격은 10×7(=70)로 표시되어 피치 7mm가 10구간, 총 70mm가 맞다. 따라서 "구멍의 개수는 10개"라는 설명이 실제(11개)와 달라 틀린 설명이다.

스패너는 나사를 조이거나 풀 때 사용하는 작업 공구이며, 정반·각도기·버니어 캘리퍼스는 모두 길이·높이·각도 등을 측정하는 측정 용구에 해당한다. 따라서 측정 용구에 해당되지 않는 것은 스패너다.

스테인리스강 전기로 조업의 표준 순서는 용해기 → 산화기 → 환원기 → 완성기 → 출강이다. 먼저 스크랩과 페로니켈, 철크롬 등 합금원료를 용해기에서 녹인 후, 산화기에서 불순물(탄소, 규소, 인 등)을 산화·제거하고, 환원기에서 과잉 산소를 제거하면서 크롬을 환원시킨다. 완성기에서 온도, 성분, 슬래그 상태를 최종 조정한 후 출강한다. 따라서 정답은 2번이다.

연속주조 시작 단계에서 용강이 흘러내리지 않도록 주형 하부를 임시로 폐쇄하는 장치가 필요하며, 이를 담당하는 것이 더미바(dummy bar)이다. 더미바는 주형 밑바닥에 삽입되어 있다가 실제 주조가 시작되면 천천히 인출되면서 응고된 주편이 뒤따라 내려오도록 유도한다. 핀치 롤은 주편 출출 시 압연하는 역할, 자유 롤은 주편을 지지하는 역할, 턴디시는 용강을 저장하고 공급하는 중간 용기이므로 주형 밑을 직접 막는 기능과는 무관하다.

하인리히의 사고예방 5단계는 조직(안전관리조직) → 사실의 발견 → 분석·평가 → 시정책의 선정 → 시정책의 적용 순이다. 따라서 4단계는 시정책의 선정이며, 앞 단계의 분석 결과를 바탕으로 기술·교육·관리 측면의 개선책을 고르는 단계이다.

B급 화재는 가연성 액체, 가스, 그리스 등 액체 또는 기체 연료의 화재를 분류한다. 타르(1번)는 액체 상태의 가연성 물질로 B급, 구리스(2번)는 윤활유 성분의 액체로 B급, 가연성 액체(4번)는 휘발유·등유 등으로 B급에 해당한다. 반면 목재(3번)는 고체 일반 가연물로 A급 화재에 분류되므로 B급이 아니다.

전로 정련작업에서 노체를 기울여 미리 평량한 고철과 용선을 장입할 때는 크레인을 사용한다. 전로는 고온의 용융 상태를 유지하고 있으며, 대량의 원료재를 한 번에 투입해야 하므로 안전성과 정확성을 위해 크레인의 라들(용선 운반용 냄비) 또는 버킷을 이용하여 기울어진 노체 개구부를 통해 고철과 용선을 동시에 장입한다. 사다리차, 지게차, 수작업은 전로의 높이, 고온, 대량 처리 등의 작업 환경에 부적합하다.

용강 온도가 높아 유동성이 좋은 경우는 노즐 내 흐름 저항을 감소시켜 오히려 막힘을 완화하므로, 노즐 막힘의 원인과 거리가 멀다.

연속 주조법에서 노즐 막힘은 용강의 응고, 산화, 석출물 부착 등으로 발생한다.

• 석출물이 용강 중에 섞이는 경우는 용강 중 석출물(산화물, 질화물 등)이 노즐을 막는 직접적 원인이다.
• 용강온도 저하로 인한 응고는 노즐을 폐색하는 전형적 원인이다.
• 석출물이 노즐에 부착 성장하는 경우는 석출물이 노즐 벽에 층상으로 부착·성장하여 점진적으로 막는 메커니즘이다.

용선예비탈황에서 탈황제는 황을 제거하기 위해 황과 결합력이 강한 물질이어야 한다. 형석(CaF₂)은 용융점을 낮춰 슬래그 유동성을 높이고, 생석회(CaO)는 강한 염기성으로 황산화물을 흡수하며, 석회질소(CaCN₂)는 질소와 함께 황을 제거하는 탈황제로 사용된다. 반면 코크스는 탄소 물질로서 황과의 친화력이 낮고, 오히려 용선의 탄소 함량을 증가시켜 탈황 효율을 해치므로 탈황제로 적당하지 않다.

LD 전로에서 슬로핑(Slopping)은 취련 중기에 용재 및 용강이 로 외부로 분출되는 현상이다. 이는 산소 랜스에서 분사되는 고속 산소 제트가 용강과 격렬하게 반응하면서 발생하는 폭발적 반응으로, 용강이 로구를 넘어 외부로 튀어나오는 현상을 말한다. 정답은 2번이다.

용선 중 Si는 취련 시 산화되어 SiO₂가 되며, 이 반응은 큰 발열반응이므로 Si가 많으면 산화반응열은 오히려 증가한다. 생성된 SiO₂를 중화하려면 석회를 더 넣어야 하므로 강재량이 늘어난다. 강재량이 늘면 슬래그에 섞여 빠져나가는 철분과 슬로핑 손실도 커져 출강 실수율이 떨어진다.

전기로 산화기 정련에서 산화제 투입 시 산화 반응의 순서는 각 원소의 산화친화도(affinity for oxygen)에 의해 결정되며, 강욕 중 각 원소의 반응 순서는 Si → Mn → Cr → P → C이다.

산화친화도가 높은 원소부터 우선적으로 산화되며, 일반적인 순서는 Si > Mn > Cr > P > C이다. Si는 매우 높은 산화친화도로 가장 먼저 산화되어 SiO₂ 슬래그를 형성하고, 그 다음 Mn, Cr 순으로 산화되며, P와 C는 상대적으로 낮은 산화친화도를 가져 말기에 산화된다.

주상정 간 입계에 용질 성분을 농축시키는 것은 편석을 심화시키고 편석대(segregation band)를 형성하여 중심 편석과 기공 문제를 악화시키므로 저감 대책에 해당하지 않는다.

연속주조공정에서 중심 편석과 기공을 저감하기 위한 방법들을 검토하면 다음과 같다.

• 균일 확산처리는 고온에서 편석 성분을 균일하게 분산시켜 저감 효과가 있다.
• 등축정 생성 촉진은 주상정 조직을 미세한 등축정으로 변화시켜 편석과 기공을 줄이는 유효한 방법이다.
• 압하에 의한 미응고 용강의 유동 억제는 주편석을 방지하고 기공 생성을 제어하는 기술이다.

연주 파우더에 넣은 미분 카본은 파우더 입자 사이에 끼어 입자끼리 뭉치고 녹는 것을 늦춘다. 이 작용으로 용융속도를 조절하여 탕면 위의 분말층·소결층·용융층을 알맞게 유지한다. 윤활은 녹은 슬래그 필름이, 점성 조절은 플럭스 성분이 맡는다.

철광석 투입량이 적을수록 산화제 공급이 줄어들어 오히려 탈탄속도가 느려지므로 탈탄속도를 빠르게 하는 경우가 아니다.

제강반응에서 탈탄속도는 용선 중 FeO(산화철) 농도, 온도, 용재의 유동성 등에 의해 결정된다.

• 온도가 높을수록 화학반응이 촉진되어 탈탄속도가 빨라진다.
• 용재의 유동성이 좋으면 슬래그와 용강의 접촉이 원활하여 탈탄반응이 빨라진다.
• 염기성강재(산성강재 대비)에서는 FeO가 더 많이 유리되어 산화제로 작용하므로 탈탄속도가 증가한다.

LD 전로 열정산에서 입열은 용선의 현열, 산소·고철·플럭스의 현열, 산화반응열·슬래그 생성열이다. 출열은 용강·슬래그·배가스의 현열, 방산열, 그리고 흡열반응인 석회석(CaCO₃)의 분해열이다. 석회석은 CaO와 CO₂로 분해되면서 열을 흡수하므로 출열에 해당한다.

인(P)의 제거는 진공탈가스의 표준 효과가 아니며, 인은 용해도가 높고 감압 조건에서도 제거되지 않으므로 제거를 위해서는 별도의 산화제(석회, 철광석 등)를 투입하는 정련 공정이 필요하다.

진공탈가스(VD, Vacuum Degassing)는 용강을 감압 환경에 노출시켜 용해된 가스와 비금속 개재물을 제거하는 공정이다. 이 공정에서 발생하는 주요 효과는 다음과 같다.

• 가스 성분 감소는 진공 조건에서 산소, 질소, 수소 등 용해 가스의 분압이 낮아져 용강에서 방출되므로 직접적인 효과이다.
• 비금속 개재물은 탈산 반응과 감압으로 인한 부유 및 용해로 감소한다.
• 온도 및 성분의 균일화는 진공 환경에서의 교반과 가열로 달성된다.

킬드강의 편석을 일으키는 가장 큰 원소는 황(S)이다. 킬드강에서도 완전히 제거되지 않은 황이 MnS(망간황화물) 형태로 존재하며 결정립계에 농축되어 편석 현상을 가장 크게 유발한다.

킬드강(killed steel)은 탈산 공정에서 실리콘(Si)과 망간(Mn)을 첨가하여 산소를 제거한 강이다. 이 과정에서 실리콘과 산소가 반응하여 규산염 계열의 산화물이 생성되는데, 이들이 응고 후 편석을 일으킨다.

염기성 제강법이 등장한 근본적인 이유는 용선 중의 인(P) 때문이다. 산성 제강법(산성 노)에서는 인산염이 산성 슬래그에 녹지 않아 제거되지 않고 강에 남아 취성을 증가시키는 문제가 발생했다. 염기성 제강법은 염기성 슬래그(CaO, MgO 등)를 사용하여 인산염을 제거할 수 있게 했으며, 이를 통해 고인 함유 용선도 처리 가능하게 되었다. 따라서 정답은 2번 인(P)이다.

주형과 주편의 마찰을 경감하고 구리판과의 융착을 방지하려면 주형 진동장치를 사용해야 한다.

주형 진동장치는 주조 중 주형을 진동시켜 용탕이 주형 벽면에서 원활하게 흐르도록 하고, 응고 시 주편이 주형 벽면에서 쉽게 분리되도록 한다. 또한 진동으로 인한 반복적인 작용이 구리판(코어)과 주편 사이의 융착을 방지하고 안정적인 주편 성형을 가능하게 한다.

• 주형은 용탕을 담는 용기일 뿐 이 목적과는 무관하다.
• 레이들은 용탕을 운반하는 기구로서 이 목적과는 무관하다.
• 슬라이딩 노즐은 주입 속도를 조절하는 장치로서 이 목적과는 무관하다.

밀 스케일과 소결광은 산화철이 주성분이며, 냉각제로 온도를 조절하는 데 쓴다. 산화철이 환원되면 철분이 회수되어 출강 실수율이 높아지고, 산화철 속 산소가 산화 반응에 쓰여 산소 사용량도 줄어든다. 반대로 산화철은 슬래그 생성과 FeO 농도를 높여 슬로핑을 일으킬 수 있으므로 슬로핑 방지제가 아니다.

안전벨트는 추락 방지용 보호구로서 고정된 높은 위치에서의 작업에만 사용되며, 지표면 근처의 기관차 유도 작업에서는 오히려 안전벨트가 기관차에 감겨 질식이나 끌려감 위험을 초래할 수 있어 적당하지 않다.

기관차 유도 출강(기관차를 견인·이동시키는 작업)에서 필요한 안전 보호구를 판단하는 문항이다.

• 방열복은 고온의 기관차 표면으로부터 화상 방지를 위해 필수이다.
• 안전모는 낙하물이나 충돌 위험으로부터 머리 보호를 위해 적절하다.
• 방진 마스크는 작업 환경의 분진·매연 흡입 방지를 위해 적절하다.

전로 공정의 주원료는 용선, 고철, 냉선이며, 이들은 반응 용기에 직접 투입되어 철강 생산의 기본 재료가 된다. 생석회는 보조재료로서 용탕의 산화철을 환원시키고 슬래그 형성을 촉진하는 역할을 하지만 철강의 주성분을 이루지 않으므로 주원료가 아니다.

전기로의 전극에 대용량의 전력을 공급하려면 고전압 전력을 전기로가 필요로 하는 저전압 대전류로 변환해야 하는데, 이 역할을 담당하는 것이 변압기다. 집진기는 발생한 분진을 제거하는 환경설비, 수랭 판넬은 로의 냉각을 위한 보조설비, 장입장치는 원료 투입장치일 뿐 전력 공급의 핵심 설비가 아니다.

연속주조 공정에서 용강의 1차 냉각은 몰드에서 발생한다. 몰드는 턴디시에서 공급된 용강이 처음 접하는 동판(copper plate)으로 이루어진 주형으로, 여기서 용강이 응고 초기 단계를 거치며 표면이 굳기 시작한다. 더미바(dummy bar)는 주조 개시·종료용 장치, 레이들은 용강 담기 용기, 턴디시는 용강 분배 용기이므로 냉각 부위가 아니다.

슬래그는 제강 과정에서 불순물을 제거하고 용강을 보호하는 역할을 한다. 정련 작용은 슬래그가 산화물 불순물을 흡수·제거하는 핵심 기능이며, 용강의 재산화 방지는 슬래그가 용강 표면을 덮어 산소 접촉을 차단함으로써 달성된다. 가스의 흡수 방지도 슬래그 피막이 질소, 산소 등 가스 용해를 억제하는 역할을 한다. 반면 열손실은 슬래그가 용강 위에 있으면서 발생하는 부작용이지, 슬래그의 역할이 아니라 극복해야 할 단점이다.

소프트 블로우는 산소 압력을 낮추거나 랜스를 높여 산소 제트가 강욕에 주는 에너지를 줄이는 취련법이다. 슬래그의 FeO가 늘어 탈인이 촉진되고, 탈탄 속도는 느려진다. 반대로 압력을 높이거나 랜스를 낮추면 하드 블로우가 되어 탈탄이 촉진된다.

탈산(용강에서 산소 제거)은 용해로나 취련 단계에서 선행되며, 턴디시에 도달한 용강은 이미 탈산이 완료된 상태이므로 턴디시의 역할과 무관하다.

턴디시(Tundish)는 용강을 균질화·온도조절·개재물 분리하고 연주기에 안정적으로 공급하는 중간 저장용기이다.

• 개재물 부상분리는 턴디시 내 체류시간을 통해 이루어지는 주요 기능이다.
• 용강 분배는 여러 연주기로 용강을 나누는 역할이다.
• 주입량 조절도 턴디시의 주조 프로세스 제어 기능이다.

반응식 $C + \tfrac{1}{2}O_2 \rightarrow CO$에서 C 12g당 O2 0.5×22.4=11.2 L가 필요하다. 용강 1톤(1,000,000 g) 중 C를 0.10% 낮추는데 필요한 C량은 $1{,}000{,}000 \times 0.001 = 1000\ g$이다. 따라서 필요한 산소량은 $\dfrac{1000}{12} \times 11.2 = 933.3\ L \approx 0.93\ Nm^3$이 되어 0.93 Nm³이 정답이다.

탈산(deoxidation)은 강철에 녹아있는 산소를 제거하는 공정으로, Al(알루미늄)은 규소와 망간보다 산화친화력이 훨씬 크기 때문에 강력한 탈산제로 사용된다. Al의 탈산능력은 규소 대비 약 17배, 망간 대비 약 90배에 이르러 매우 소량으로도 높은 탈산 효율을 달성할 수 있다. Si-Mn 합금이나 Ca-Si 합금은 탈산제로 사용되지만 Al보다 탈산능이 낮으며, Ti는 탈산보다는 질소 제거(탈질)에 주로 사용된다.

'탈산이 천천히 진행되어 환원 시간이 늦어진다'는 틀렸다. 환원기에는 탄소와 알루미늄의 산화열이 발생하므로 로의 온도가 높아 탈산이 매우 빠르게 진행되어 환원 시간은 오히려 단축된다.

전기로 제강법의 환원기는 산화기를 거친 후 산소 포텐셜을 낮춰 최종 용강을 환원하는 단계다.

• 산화기에서 주요 불순물이 제거되었으므로 환원기의 강욕 성분 변동은 비교적 적다 — 맞다.
• 환원기에는 탄소, 알루미늄 등 환원제를 투입하여 슬래그를 만들기 쉬운 환경이 조성된다 — 맞다.
• 환원기 슬래그는 알칼리성으로 조성되므로 황과의 친화력이 높아 탈황이 신속하게 진행되며, 이는 환원 시간 단축에 기여한다 — 맞다.

아크식 전기로는 고철(scrap steel)을 주 원료로 사용하는 로이다. 고철은 이미 산화된 상태의 철강 스크랩이므로 용융에 필요한 에너지만 공급하면 되어 경제적이며, 전기로의 빠른 가열 특성과 맞아떨어진다. 반면 철광석과 소결광은 환원 과정이 필요해 고로에서 주로 사용되고, 보크사이트는 알루미늄 제련의 원료이므로 아크식 전기로의 주 원료가 아니다.

순환 탈가스법(RH 공정)에서 용강을 교반하는 방법은 아르곤 가스를 취입하는 것이다. 진공 챔버 내에서 아르곤을 버블링하면 용강이 상승·하강하는 순환 흐름을 만들어 탈탄, 탈산, 탈황 반응을 촉진한다. 2번의 레이들 편심 회전은 기계적 교반 방식이나 순환 탈가스법의 기본 원리와 무관하고, 3번 스터러 회전은 로터리 정련이나 다른 공정에서의 방법이며, 4번 산소 취입은 용강의 산화를 야기하므로 탈가스 목적에 어긋난다.

LF(Ladle Furnace)는 노외정련로로서 탈황, 탈산, 온도 제어를 주요 목적으로 하며, 래들 내에서 저항 가열을 통해 용강을 가열하므로 온도 조절이 매우 용이하다. 반면 탈수소는 감압 처리(RH로)나 극저탄소 강의 진공 탈가스 공정에서 주로 다루어지는 목적이며, LF의 기본 목적이 아니다. 따라서 정답은 1번이다.

베서머법은 저취법(酸性製鋼法)으로서 산성 내화재(산성 노)를 사용하는 전로법이다. 베서머법은 용광로에서 나온 용선을 배(베서머 용기)에 담고 공기를 불어넣어 불순물을 산화·제거하는 방식이며, 로터법(碱性)·칼도법(碱性)·LD-AC법(혼합법/이중 슬래그)과 달리 산성 노에서 진행되어 인(P)과 황(S) 함유량이 많은 저급 철광석은 처리할 수 없다.