14년 1회차

자기 변태는 결정구조는 그대로이고 자성만 바뀌는 변태다. A₀(약 210℃, 시멘타이트의 자기 변태)와 A₂(약 768℃, 순철의 자기 변태)가 여기에 해당한다. A₁은 공석 변태이고, A₃·A₄는 결정구조가 바뀌는 동소 변태다.

물체가 진동 에너지를 흡수하여 진동이 점차 약화되고 정지하는 현상은 감쇠능(damping capacity)으로 설명된다. 주철은 이러한 감쇠능이 우수한 재료로, 내부 마찰에 의해 진동 에너지가 열로 변환되어 소산된다. 유동성은 액체 상태의 유동 특성, 연신능은 인장 변형 능력, 용해능은 용매에 대한 용해 특성으로 모두 진동 흡수와 무관하다.

탄소강 중의 Cu는 A_r1 변태점을 낮춘다. 또한 내식성을 향상시키고 강도·경도와 탄성한도를 높인다. 따라서 내식성 저하, 탄성한도 감소, 강도·경도 감소는 모두 반대로 서술된 것이다.

Ni-Ti(니티놀) 합금은 형상 기억 효과가 가장 우수하고 실용적이어서 안경테, 의료용 카테터, 교정기 등에 광범위하게 사용되는 대표적인 형상 기억 합금이다.

형상 기억 합금(Shape Memory Alloy, SMA)은 일정한 온도 범위에서 변형된 형태를 기억했다가 가열 시 원래 형태로 복원되는 특성을 가진 합금이다.

• Fe-Ni는 팽창 계수 특성으로 알려져 있다.
• Cr-Mo는 공구강으로 분류된다.
• Fe-Co는 자성 재료로 분류된다.

이들은 형상 기억 특성이 뚜렷하지 않다.

콘스탄탄은 구리 55~68%와 니켈 32~45%로 이루어진 구리-니켈 합금으로 알루미늄 합금이 아니다. Y합금(알루미늄-동-마그네슘), 라우탈(알루미늄-구리), 실루민(알루미늄-규소)은 모두 알루미늄을 주성분으로 하는 알루미늄 합금이다.

애시큘러(침상) 주철은 회주철에 Mo·Ni(여기에 Cu·Cr을 소량)를 첨가해 기지를 침상 조직(베이나이트)으로 만든 주철이다. 강인하고 내마멸성이 좋아 크랭크축·캠축·실린더에 쓰인다. 듀리론은 고규소 내산 주철, 니-레지스트는 Ni-Cu-Cr계 내열·내식 오스테나이트 주철, 미하나이트 주철은 Ca-Si로 접종한 고급 주철이다.

'비중은 C, Si 등이 많을수록 커진다'는 반대의 내용이므로 틀렸다. 주철의 물리적 성질에서 비중(밀도)은 C, Si 등이 많을수록 감소한다.

특히 흑연이 석철(鐵)보다 밀도가 낮으므로, 탄소 함량이 증가하면 전체 비중이 낮아진다.

• 흑연편이 클수록 자기 감응도가 악화되는 것이 맞다(흑연이 자성 저해).
• C, Si 함량이 증가하면 용융점이 저탄소 철(약 1,530°C)보다 낮아져 약 1,150~1,200°C로 되는 것이 맞다(용융점 강하 효과).
• 유리 탄소를 균일 분포시키고 화합 탄소를 감소시키면 기계적 성질이 개선되어 투자율이 좋아지는 것이 맞다.

조밀육방격자(HCP, Hexagonal Close Packed) 구조를 가지면서 비중 7.14, 용융점 약 419℃의 특성을 만족하는 금속은 아연(Zn)이다. 아연은 상온에서 HCP 구조를 가지며 다이캐스팅(주조)용 합금의 주성분으로 널리 사용된다. Cr은 체심입방, Cu와 Pb는 면심입방 구조이므로 부적합하며, 각각의 비중과 용융점도 주어진 조건과 맞지 않는다.

오일리스 베어링은 Cu 분말에 약 10%의 Sn 분말과 2% 정도의 흑연 분말을 섞어 가압 성형한 뒤 소결한 다공질 소결 베어링이다. 기공에 윤활유를 머금고 있어 따로 급유하지 않아도 된다. 켈밋은 Cu-Pb 합금이고, 배빗 메탈은 Sn 기 화이트메탈이다.

'슬립에 의한 변형은 쌍정에 의한 변형보다 매우 작다'는 틀렸다. 슬립에 의한 변형은 전위의 이동으로 생기는 비교적 큰 소성변형을 일으키며, 오히려 쌍정(twinning)에 의한 변형이 슬립보다 훨씬 작다.

슬립(slip)은 결정 내에서 원자 평면이 다른 원자 평면 위를 미끄러지는 소성변형 메커니즘이다.

• '슬립이 계속 진행하면 변형이 어려워진다'는 참이다. 슬립이 계속 진행하면 전위 밀도가 증가하고 전위 간의 상호작용이 강해져 추가 변형이 어려워진다(가공경화).
• '원자밀도가 최대인 방향으로 슬립이 잘 일어난다'는 참이다. 슬립은 원자밀도가 최대인 슬립방향을 따라 잘 일어나며, 이는 원자 사이의 거리가 최소이므로 전위 이동에 유리하다.
• '원자밀도가 가장 큰 격자면에서 슬립이 잘 일어난다'는 참이다. 원자밀도가 가장 큰 격자면(조밀면)에서 슬립이 잘 일어나는데, 이는 원자 간 결합이 약해 전위가 쉽게 이동하기 때문이다.

소성가공은 금속에 외력을 가하여 영구적 형태 변형을 일으키는 가공 방식이다. 단조, 인발, 압출은 모두 금속의 소성변형을 이용하여 형태를 바꾸는 소성가공에 해당하며, 표면처리는 금속의 표면 성질(산화, 도금, 코팅 등)을 개선하는 것으로 모재의 형태를 변화시키지 않으므로 소성가공에 해당되지 않는다.

두랄루민(Al-Cu-Mg-Mn)은 용체화 처리 후 상온에 두면 경도·강도가 커지는 시효경화성이 있는 대표 합금이다. 실루민·알팍스는 Al-Si계 주조 합금으로 개량처리를 하는 합금이다. 문쯔메탈은 6-4 황동이다.

SM25C는 기계구조용 탄소강재(SM)로, 숫자 25는 탄소 함량 약 0.25%(0.22~0.28%)를 뜻한다. 그래서 볼트·너트·축 등에 쓰인다. STC4는 탄소공구강, SKH2는 고속도공구강, SPS8은 스프링강이다.

델타메탈은 6:4 황동에 Fe를 1% 내외 첨가한 철황동이다. 강도와 내식성이 좋아 주조재와 가공재로 쓰인다. 인바는 Fe-Ni 합금, 라우탈은 Al-Cu-Si 합금, 하이드로날륨은 Al-Mg 합금이다.

체심입방격자(BCC)에서 근접 원자는 중심 원자와 꼭짓점 원자들이다. 중심 원자는 격자 중심 (a/2, a/2, a/2)에 위치하고, 가장 가까운 꼭짓점 원자는 (0,0,0)에 위치한다.

이 두 원자 사이의 거리는
$\sqrt{(a/2)^2 + (a/2)^2 + (a/2)^2} = \sqrt{3(a/2)^2} = \frac{a\sqrt{3}}{2}$
이다.

BCC 구조에서 한 원자 주위에 8개의 근접 원자(꼭짓점)가 모두 같은 거리에 있으므로, 근접 원자간 거리는 $\frac{\sqrt{3}a}{2}$이다.

나사의 일반도시(일반적인 그리기 방법)에서 수나사의 바깥지름과 암나사의 안지름은 굵은 실선으로 표현한다. 이는 나사 그리기의 기본 규칙으로, 나사의 유효 지름 또는 주요 치수를 나타내는 가장 중요한 선이므로 굵은 실선을 사용하여 강조한다. 반면 수나사의 안지름(골지름)과 암나사의 바깥지름은 가는 실선으로 표현하여 구분한다.

전개도법에는 평행선법·방사선법·삼각형법의 세 가지가 있다. 제3각법은 눈→투상면→물체, 제1각법은 눈→물체→투상면 순서이므로 보기 1과 2는 순서가 서로 바뀌었다. 한 도면에 제1각법과 제3각법을 섞어 쓰지 않는다.

등각투상도에서 화살표 방향(정면)으로 볼 때, 물체 위쪽은 육각형 모양으로 오목하게 파인 홈이 있고 오른쪽 옆면에는 사각형의 절개된 홈이 있는 형상이다. 평면도는 이를 위에서 내려다본 모습으로, 상부의 육각형 홈과 우측의 사각형 절개부가 함께 나타나야 하며 각 모서리의 숨은선·외형선 위치가 실제 입체 형상과 일치해야 한다. 보기 중 이러한 육각형 오목부와 우측 사각 절개부의 상대적 위치·비율이 정확히 대응하는 것은 3번이다.

구멍은 총 13개이며 피치(간격) 90mm로 배열되어 있으므로 구멍 사이 전체 간격은 12×90=1080mm이다. 도면의 양끝 45mm는 구멍 중심에서 판 끝까지의 거리이므로 (a)는 양끝 구멍 중심 간 거리인 1080mm에 해당한다.

치수 기호 □(정사각형 기호)는 정사각형임을 나타내는 기하학적 기호이며, □20은 한 변의 길이가 20mm인 정사각형을 의미한다. 이는 KS 제도 기준에서 정사각형의 한 변 길이를 간결하게 표현하기 위해 규정된 기호로, 정사각형의 경우 모든 변의 길이가 같으므로 한 변만 치수로 표기하면 충분하다. 1번은 두께 기호(⌓)와 혼동한 것이고, 2번은 넓이(면적) 단위이며, 3번은 직사각형으로 별도의 치수 표기 방식을 사용한다.

줄무늬 방향 기호에서 X는 줄무늬가 투영면에 비스듬하게 2방향으로 교차하는 경우에 쓴다. =는 투영면에 평행, M은 여러 방향으로 교차하거나 무방향, C는 중심에 대해 동심원 모양일 때 쓴다.

공차가 가장 큰 것은 50 위 +0.05, 아래 −0.02로 기입된 치수이며, 공차는 0.07입니다.

공차는 위 치수허용차에서 아래 치수허용차를 뺀 값입니다.
$\text{공차} = \text{위 치수허용차} - \text{아래 치수허용차}$
$0.05 - (-0.02) = 0.07$

• 위 +0.05, 아래 +0: 공차 $0.05 - 0 = 0.05$
• 위 +0.05, 아래 +0.02: 공차 $0.05 - 0.02 = 0.03$로 가장 작습니다.
• 위 +0, 아래 −0.05: 공차 $0 - (-0.05) = 0.05$

허용차의 부호가 서로 반대일 때 두 값의 크기가 더해져 공차가 커집니다.

기계제도에서 사용되는 축척은 국제 표준(ISO 5845)에 따라 정해진 특정 비율만 인정되며, 1/3은 이 규칙에 해당하지 않는 임의의 비이므로 기계제도 표준 축척에서 제외된다.

표준 축척은 1:1, 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000 등 1, 2, 5의 배수를 10의 거듭제곱으로 나눈 형태만 사용한다.

1/2, 1/20, 1/50은 모두 표준 축척에 포함되지만, 1/3은 정수 배수 관계가 성립하지 않아 도면 해석과 제도의 일관성을 해치므로 기계제도에서 쓰이지 않는다.

핸들, 레일, 훅과 같이 길쭉한 부재의 중간을 자른 단면을 그 자리에서 90도 회전시켜 형체 위에 겹쳐 그리거나 도형 밖으로 이동하여 나타낸 것으로, 이러한 표시법을 회전 단면도라 한다. 그림처럼 핸들, 레일, 훅의 축에 수직한 단면 모양(원형, I자형 등)을 부재 위나 옆에 회전시켜 도시한 것이 특징이다.

KS 재료 기호에서 제품 형상을 나타내는 끝자리 C는 주조품(Casting)을 뜻한다. 예를 들어 SC는 탄소강 주강품, GC는 회주철품이다. F는 단조품(Forging), P는 판(Plate), T는 관(Tube)을 나타낸다.

도면의 표제란(title block)은 도면의 오른쪽 아래 모서리에 배치하는 것이 국제 표준(ISO 7200, KS A 1001 등)에서 규정한 표준이다. 표제란은 도면의 명칭, 축척, 작성자, 승인자, 도면번호, 작성일자 등 도면에 대한 주요 정보를 기록하는 칸으로, 도면을 펼쳤을 때 가장 쉽게 접근할 수 있는 위치에 고정되어 있다.

보이지 않는 부분(숨겨진 모서리, 내부 구조)의 모양을 표시하는 데 사용하는 선은 숨김선(hidden line)이며, 이는 일정한 간격의 짧은 선분으로 구성된 점선 형태입니다. 정답 4번 이미지는 이러한 점선 패턴을 보여주고 있으며, 이에 비해 1번은 실선, 2번과 3번은 다른 형태의 선(일점쇄선, 쇄선 등)으로 각각 중심선, 단면선 등 다른 용도의 기호입니다.

슬래그와의 반응성이 좋다는 것은 오히려 피해야 할 조건이다. 내화물의 요구조건은 고온 환경에서 안정적으로 작용해야 하므로, 화학적 안정성이 필수다.

슬래그는 용융 상태의 불순물로서 내화물을 침식·부식시키는데, 반응성이 높으면 화학적 침식이 가속화되어 내화물 수명이 단축된다. 따라서 내화물은 슬래그와의 반응성이 낮아야 하며, 이를 슬래그 저항성이라 한다.

고온강도, 열팽창·수축 저항성, 높은 연화·융해점은 모두 기본 요구조건이다.

스피팅은 취련 초기 아직 슬래그가 충분히 생기지 않았을 때 나타난다. 착화 후 광휘도가 낮은 화염이 노구로 나오면서 미세한 철립이 비산하는 현상이다. 슬래그층이 얇고 발포가 부족하며 산소 제트가 강욕에 세게 부딪칠 때 생기므로, 나머지 보기는 반대로 서술한 것이다.

주형 내 응고각(Shell) 두께의 불균일로 인한 응력 발생이 원인인 결함은 표면세로 크랙이다.

응고각 두께가 불균일하면 냉각 속도가 달라져 수직 방향의 수축 응력이 집중되고, 이는 주조 방향(주로 수직)에 평행한 세로 방향의 균열을 유발한다. 2차 냉각 과정에서 표면과 내부의 온도 차이로 인한 추가 수축응력이 작용하면서 이 결함이 더욱 확대되는 특징을 보인다.

• 표면가로 크랙은 주로 표면 코팅 결함이나 가로 방향 응력에 기인한다.
• 방사상 크랙은 급격한 국소 냉각이 원인이다.
• 모서리 세로 크랙은 모서리 부위의 집중응력이 원인이므로 구분된다.

표준상태에서 기체의 부피는 몰수 × 22.4 L/mol로 구한다. CO₂의 분자량은 $12 + 16 \times 2 = 44 \text{ g/mol}$이므로, 1.50 kg = 1500 g의 CO₂의 몰수는 $1500 \div 44 = 34.09 \text{ mol}$이다. 따라서 부피는 $34.09 \times 22.4 = 763.6 \text{ L} = 0.764 \text{ m}^3 \approx 0.76 \text{ m}^3$이다.

재해 발생 후 업무처리 절차는 즉각적 대응, 조사, 분석, 개선 순서를 따른다. 재해 발생 직후에는 추가 피해를 막기 위해 긴급처리(응급조치, 2차 재해 방지)를 먼저 실시해야 하고, 그 다음 재해조사(현장 상황 파악 및 증거 수집)를 통해 객관적 정보를 수집한 후 원인분석을 거쳐 대책수립(재발방지 대책)으로 나아가며, 최종적으로 평가를 통해 실효성을 검증한다. 따라서 정답은 재해발생→긴급처리→재해조사→원인분석→대책수립→평가의 순서다.

진공조 내에서 용강의 내부 중심부는 기체와 직접 접촉하지 않는 벌크(내부) 영역이므로 탈기 반응이 일어나지 않으며, 이곳의 불순물 제거는 오직 확산과 대류에 의존한다.

RH법(Ruhrstahl-Heraeus법)은 진공조에서 용강을 교반하며 취입가스를 통해 산소, 수소, 질소 등 불순물을 제거하는 노외정련 공정이다. 산소·수소·질소의 제거는 기-액 계면에서의 탈기 반응으로 일어나므로 표면적이 넓은 곳에서 주로 진행된다.

• 상승관에 취입된 가스 표면 — 취입가스와 용강이 접촉하는 기-액 계면으로 탈기 반응 발생.
• 취입가스와 함께 비산하는 스플래시 표면 — 미립화된 용강이 기체와 큰 표면적으로 접촉하여 탈기 효율이 매우 높음.
• 상승관, 하강관, 진공조 내부의 내화물 표면 — 용강이 내화물과 접촉하면서도 기-액 계면에서 탈기가 진행됨.

주조 초기에 용강이 몰드 하부로 새지 않도록 막아주는 장치는 더미바(dummy bar)다. 더미바는 연속주조기의 몰드 아래에 위치하여 응고된 주편(슬래브)을 지탱하고, 주조 시작 시 몰드 하부를 폐쇄하여 용강 유출을 방지하는 역할을 한다. 핀치 롤은 주편을 압착하는 설비, 냉각대는 주편을 냉각하는 장치, 인발설비는 응고된 주편을 끌어내는 장치로서 각각 다른 기능을 수행한다.

랜스 누수 시 슬래그 비산에 대비하려면 장입측 도그 하우스를 닫아 비산물을 막아야 한다. 완전히 개방하면 슬래그와 튄 쇳물이 노 밖으로 쏟아져 오히려 위험하다. 노전 통행자 대피와 누수의 노내 유입 억제는 누수 발견 시 취해야 할 안전 조치다.

킬드강(Killed Steel)은 용강의 탈산을 완전하게 처리하여 응고 중 산화철 환원 반응이 거의 발생하지 않으므로 가스 방출이 없이 조용하게 응고된다. 반면 림드강(Rimmed Steel)은 탈산이 불완전하여 응고 중 심한 가스 방출이 일어나고, 캡드강(Capped Steel)은 림드강의 개선형이지만 여전히 가스 방출이 있으며, 세미킬드강(Semi-killed Steel)은 부분 탈산으로 중간 정도의 가스 방출이 발생한다.

우천시 고철에 수분이 있으면 용융된 금속에 물이 급격히 증발하면서 폭발적인 반응을 일으킬 수 있으므로, 장입 후 출강측으로 느리게 1회만 경동시켜 수분을 천천히 제거하여 안전사고를 예방하는 것이다. 빠르거나 반복적으로 경동하면 수분이 급속 증발하여 폭발 위험이 높아지므로 1회만 천천히 진행한다. 불순물 혼입 방지나 취련시간 단축, 강의 품질 향상과는 직접 관계가 없으며, 목적은 오직 폭발 방지를 위한 안전조치다.

랜스 높이를 높이거나 산소압력을 낮추는 것은 오히려 충돌에너지를 적게 만드는 것으로, 이는 소프트 블로우(soft blow)에 해당하는 설명이므로 하드 블로우의 정의와 모순된다.

전로(Converter)에서 하드 블로우(hard blow)는 랜스에서 산소의 분사압력을 크게 하거나 랜스 높이를 낮추어 용강면에서의 산소 충돌에너지를 크게 증가시키는 조업 방식이다.

• 랜스로부터 산소의 유량이 많다는 것은 정확히 하드 블로우의 특징이다.
• 강한 산소 충돌로 탈탄 반응이 촉진되고 산화철(FeO) 생성량이 낮아지는 효과가 있다.
• 분사압력을 크게 하는 것이 하드 블로우의 핵심이다.

필요한 열량은 $Q = mc\Delta T$ 공식으로 구한다. 주어진 값: 질량 $m = 100\text{g} = 0.1\text{kg}$, 비열 $c = 0.6\text{kcal/(kg·℃)}$, 온도 변화 $\Delta T = 225 - 25 = 200\text{℃}$이다. 대입하면 $Q = 0.1 \times 0.6 \times 200 = 12\text{kcal}$이다.

ASEA-SKF법은 진공장치와 가열장치를 갖춘 노외정련법으로, 이 두 장치를 통해 탈황, 성분조정, 온도조정 등을 동시에 수행할 수 있는 특징을 가진다.

• LF법(Ladle Furnace)은 가열장치만 있고 진공장치가 없다.
• AOD법(Argon-Oxygen Decarburization)은 주로 탈탄에 중점을 둔다.
• RH-OB법(Rheingold-Heraeus)은 진공탈가스 중심이다.

이들은 모두 탈황·성분조정·온도조정을 동시에 수행하는 기능에서 부족하며, ASEA-SKF법만이 진공과 가열이라는 두 기능을 모두 갖춰 문제에서 요구하는 모든 정련 기능을 수행할 수 있다.

몰드파우더는 연속주조 시 탕면(용강 표면)에 투입되어 냉각 제어, 표면 보호, 윤활 등의 역할을 하는 물질이다. 윤활제 역할(1번)은 몰드와 주편 사이의 마찰을 감소시키고, 강의 청정도 상승(2번)은 불순물을 흡수·제거하며, 용강의 공기 산화방지(4번)는 몰드파우더 층이 탕면을 덮어 산화를 방지한다. 반면 산화 및 환원의 촉진(3번)은 몰드파우더의 기능이 아니며, 오히려 몰드파우더는 산화를 방지하는 역할을 하므로 이것이 틀린 기능이다.

탈질은 탈탄 반응으로 생긴 CO 기포가 강욕을 끓이고 교반하면서 질소를 함께 빼내는 방식으로 촉진된다. 용선의 질소량을 낮추는 것도 탈질에 유리하다. 반대로 노구로 공기가 침입하면 질소가 용강에 흡수되는 흡질이 일어나므로 탈질 촉진 방법이 아니다.

연속주조 가스절단장치는 산소와 가연성 가스의 혼합 연소로 고온의 화염을 만들어 금속을 절단한다. 주로 사용되는 가연성 가스는 아세틸렌, 프로판, 천연가스 등이며, 이들은 모두 절단 작업에 필요한 충분한 화염온도와 안정성을 제공한다. 발생로가스는 코크스 등의 부분산화로 생성되는 저품질 가스로서 화염온도가 낮고 불안정하여 정밀한 가스절단장치에는 적합하지 않으며, 연속주조 공정의 절단에 사용되지 않는다.

복합취련(Combined Blowing)은 상부에서 산소를, 하부에서 불활성 가스(아르곤, 질소)를 동시에 불어넣는 방식으로, 상취의 문제점을 보완한 기술이다. 보기 1, 2, 3은 모두 복합취련의 올바른 장점을 설명하고 있다. 보기 4는 탈산반응([C]와 [O]의 반응)이 약해진다는 설명이 오류인데, 실제로 복합취련은 상부와 하부의 이중 취련으로 교반력이 강화되어 산화·탈산 반응이 더 활발하게 일어나며, 이를 통해 취련시간 단축과 성분 균일화가 실현된다. 또한 고탄소강은 탈탄 위험이 있어 복합취련의 강화된 산화 환경에 적합하지 않으며, 오히려 상취가 탈탄을 억제하는 데 유리하다. 따라서 4번이 정답이다.

UHP법(Ultra High Power)은 단위시간에 투입되는 전력량을 종래의 HP법보다 크게 증가시켜 장입물의 용해시간을 단축함으로써 생산성을 높이는 전기로 조업법이다. HP법(High Power)은 중전력 방식이고, UHP법은 초고전력 방식으로 더 높은 전력 밀도를 적용하여 냉각·용해 시간을 줄이고 전력 효율을 개선한다.

RH(Rheingold-Heraeus) 법은 진공 탈산·탈황 공정으로, 불활성가스 Ar은 상승관(上昇管, upper tube)을 통해 취입된다. 상승관에 취입된 Ar은 용강을 진공로에서 레이들로 상승시키는 순환 유동을 형성하며, 이 과정에서 산소·질소·황 등 불순물이 제거된다. 하강관으로는 Ar이 아닌 용강이 흐르고, 레이들 노즐과 진공로 측벽은 Ar 취입 위치가 아니다.

전극재료는 사용 환경에서 물리적·전기적 안정성을 유지해야 하므로, 1번 강도, 2번 전기전도도, 4번 고온 내산화성은 모두 필수 조건이다. 3번 열팽창성이 높아야 한다는 것은 오류인데, 전극재료는 오히려 열팽창성이 낮아야 전극과 주변재료 간의 열응력 차이로 인한 균열·박리를 방지할 수 있다. 고온에서의 반복되는 온도 변화에 견디려면 열팽창 계수가 작아야 하므로, 높은 열팽창성은 오히려 재료 손상을 초래한다.

진공탈가스법은 감압 상태에서 용탕에 불활성 가스를 주입하여 산화물 등의 불순물을 제거하는 공정이다. 보기 1은 오류인데, 이 공정의 목표는 H, N, O 등 가스성분을 감소시키는 것이지 증가시키는 것이 아니다. 진공 상태와 가스 주입으로 용탕에 용해된 가스를 제거하고 산소친화도가 낮은 불순물들을 부상·제거하며(보기 2), 휘발성 유해원소를 증발시켜 제거하고(보기 3), 교반을 통해 온도와 성분을 균일화한다(보기 4). 따라서 정답은 1번이다.

탈탄 속도 감소 시기에는 산소제트 압력을 점차 감소시켜 필요한 교반 정도만 유지하면서 철 손실을 최소화하고 반응 효율을 조절한다.

LD 전로 조업에서 탈탄 반응의 진행 단계는 초기·중기·후기로 나뉘며, 후기에 접어들면서 탈탄 속도가 점차 감소한다. 이 시기는 용강 내 탄소 함량이 낮아져 산화 반응이 둔화되고, 과도한 산소 공급은 철 손실 증가와 반응성 저하를 초래한다.

• 산소 취입 중지: 산소 취입을 완전히 중지하면 탈탄이 중단되므로 적절하지 않다.
• 산소제트 압력을 점차 증가: 후기 철 손실이 과도해지므로 적절하지 않다.
• 산소제트 압력을 최대로: 후기 철 손실이 과도해지므로 적절하지 않다.

전로제강에서 산소가 주입될 때 산화 반응의 난이도는 환원력(친산소성)의 크기에 따라 결정되며, 환원력이 클수록 산소와 먼저 반응한다. 각 원소의 산화 난이도 순서는 Si > Mn > C > P이므로, 가장 먼저 제거되는 것은 환원력이 가장 큰 Si(규소)이다. Si는 용강 내에서 SiO₂로 산화되어 슬래그에 흡수되고, 그 다음 Mn, C 순으로 제거되며, P는 가장 마지막에 제거된다.

혼선로(믹서, 혼합로)는 고로에서 나온 용선을 일시적으로 저장하고 관리하는 설비로서, 용선의 저장, 보온, 균질화가 주요 역할이다. 용선은 고로 내에서 이미 약 1,450°C 이상의 고온으로 생성되므로 혼선로에서 추가적인 승온(가열)은 필요하지 않으며, 오히려 보온재로 열손실을 막고 온도를 유지하는 것이 목적이다. 따라서 정답은 1번이다.

탈산에 주로 사용되는 원소들의 산소에 대한 친화력 순서는 Al(알루미늄) > Ti(티타늄) > Si(규소) > V(바나듐) > Cr(크로뮴) 이다. 알루미늄이 가장 강한 탈산능을 가지며, 티타늄, 규소 순으로 산소와의 결합력이 강하고, 크로뮴은 상대적으로 약하다.

탈산은 강철 제조 과정에서 과잉의 산소를 제거하기 위해 산소와의 친화력이 강한 원소를 첨가하는 공정이다. 산소와의 친화력이 강할수록 산소와 결합하여 산화물을 형성하고, 이를 제거함으로써 강의 품질을 개선한다.

이는 산화물 생성 시 방출되는 에너지(산화 반응의 표준 자유 에너지)로 평가되며, 더 음의 값을 가질수록 산소 친화력이 크다.

경사형 출강구는 원통형보다 슬래그 분리가 우수하여 슬래그 유입이 적은 특징을 가진다. 경사형은 기울어진 형상으로 인해 비중이 무거운 쇳물이 먼저 배출되고 슬래그는 자연스럽게 분리·제거되므로, 원통형보다 슬래그 혼입을 줄일 수 있다. 반면 원통형은 수직 구조로 쇳물과 슬래그가 함께 배출되어 슬래그 유입이 상대적으로 많다. 따라서 "원통형에 비해 슬래그의 유입이 많다"는 경사형의 특성을 정반대로 설명한 오류이다.
경사형의 다른 장점들(출강류 퍼짐방지로 산화 감소, 긴 사용수명으로 마모 적음, 사용 초기와 말기의 출강 시간 편차 감소)은 모두 정확하다.

상취 산소 전로 제강법(TOP, LD법)은 고철 사용량이 많지 않고 소량만 사용하므로, tramp element(불순원소)인 Ni, Cr, Mo 등이 오히려 적게 함유된다. 반면 정답 1번은 산소 산화로 P, S를 효과적으로 제거하여 저인·저황의 고품질강을 생산하고, 2번은 10~20분의 단시간에 200톤 규모를 처리하여 평로법 대비 6~8배의 높은 능률을 자랑하며, 4번은 극저탄소강부터 고탄소강까지 광범위한 강종 제조가 가능하다.

산화정련 후 용강 응고 시 탈산제는 강 중의 산소를 제거하여 기계적 성질을 개선하는 역할을 한다. Fe-Mn은 망간의 친산성으로, Fe-Si는 규소의 강한 친산성으로 산소를 제거하며, Al도 산소와의 친화력이 매우 커 효과적인 탈산제로 널리 사용된다. 반면 Sn(주석)은 강 중에 고용되어 강화 작용을 하거나 조직을 개질하는 원소이지만, 산소와의 친화력이 약하여 탈산 효능이 없으므로 탈산제로 사용되지 않는다.

LD-AC 랜스는 산소와 함께 석회 분말을 불어 넣어 고인 용선의 탈인을 촉진하는 특수 랜스이다. 서브 랜스는 측온·시료 채취용이고, 노 용량이 커질수록 단공이 아니라 다공 노즐을 쓴다. 옥시퓨얼 랜스는 고철을 예열·용해해 고철 배합률을 높이려고, 즉 용선 배합률을 낮추려고 쓴다.

포러스 플러그법은 레이들 바닥에 설치한 다공질 내화물(포러스 플러그)로 N₂나 Ar 가스를 불어 넣는다. 가스가 용탕을 교반해 탈황제와 용탕의 반응을 촉진하는 방법이다. KR법은 임펠러로 기계식 교반을 하고, 인젝션법은 랜스로 탈황제를 불어 넣는다.

환원철은 성분이 균일하고 연속 장입이 가능해 제강시간이 줄고 전기로 자동조작이 쉽다. 그러나 맥석(SiO₂ 등)이 많아 다량의 CaO가 필요하고 슬래그량이 늘어난다. 또 미환원 FeO가 슬래그로 빠져나가 철분 회수율이 낮아지므로, 철분 회수가 용이하다는 설명은 틀리다.

연속 주조 설비의 공정 순서에서 용강은 레이들(ladel)에서 턴디시(tundish)로 이동한 후, 턴디시에서 스트랜드 주형(mold)에 공급된다. 턴디시는 레이들의 용강을 받아 온도를 유지하면서 불순물을 제거하고, 주형으로 안정적으로 공급하는 중간 저장 용기 역할을 수행한다. 더미 바는 주형 내 용강의 응고를 돕는 냉각 장치이고, 가이드 롤은 주조된 슬래브를 인출할 때 가이드하는 장치이므로 용강 공급과 무관하다.

탄소강에서 편석을 가장 심하게 일으키는 원소는 인(P)입니다. P(인)는 k값이 약 0.1 이하로 매우 작아 액상에 강하게 농축되어 결정계로 집중되므로 가장 심한 편석을 일으킵니다.

편석(segregation)은 응고 과정에서 합금원소가 결정 내부와 결정계 사이에 불균등하게 분포하는 현상으로, 편석계수(k값)가 1에서 멀어질수록 편석이 심합니다.

• Si: k값 약 0.8로, P보다 편석 정도가 작습니다.
• Cr: k값 약 0.5~0.7로, P보다 편석 정도가 작습니다.
• Al: k값 약 0.3 정도로, P보다 편석 정도가 작습니다.