15년 1회차
주어진 합금의 성분 조성 4%Cu, 2%Ni, 5%Mg은 알루미늄 합금의 표준 분류에서 Y 합금의 특징적 구성입니다. Y 합금은 이들 원소를 이러한 비율로 함유하며, 높은 강도와 열에 대한 우수한 저항성을 가져 내연기관용 피스톤, 실린더 헤드 등 고온 부하 환경에서 사용됩니다. 라우탈은 Al-Cu 계통의 경량 합금, 알클래드는 표면 코팅 처리된 합금, 하이드로날륨은 Al-Mg 계통이므로 주어진 다원소 조성과 용도에 맞지 않습니다.
결정면과 결정 방향을 수치로 규정하는 지수는 밀러지수이다.
탄성계수는 재료의 변형 저항성을, 가공지수나 전이계수는 가공·상변태와 관련된 값으로, 결정면·방향을 지정하는 밀러지수와는 성격이 다른 개념이다.
구리가 산소, 이산화탄소, 수증기가 포함된 습한 공기 중에서 산화되어 녹청색(또는 청록색)의 녹, 즉 구리의 산화물이나 염기성 탄산염(malachite Cu₂(OH)₂CO₃ 등)을 형성하는 것이 맞다.
- 자성체: 구리는 비자성체(상자성체)로 자성을 띠지 않으므로 오류이다.
- Fe 다음으로 열전도율이 높다: 구리는 금속 중 열전도율이 은 다음으로 높으며, Fe보다 훨씬 높지만 Fe 다음이 아니다는 점에서 오류이다(순서는 은 > 구리 > 금 > 알루미늄 > 텅스텐 순).
- 황동은 구리와 주석의 합금: 황동은 구리와 아연의 합금이며, 구리와 주석의 합금은 청동(브론즈)이므로 오류이다.
코비탈륨은 Y합금에 Ti과 Cu를 약 0.2%씩 첨가한 내열 알루미늄 합금으로, 피스톤에 쓰인다. 라우탈은 Al-Cu-Si계, 엘린바는 Fe-Ni-Cr계 불변강, 문쯔메탈은 6-4 황동이다.
비중은 물질의 밀도를 물의 밀도(4°C에서 1 g/cm³)로 나눈 값으로, 금속의 경우 밀도 순서와 동일하다. 주어진 금속들의 밀도는 Mg 약 1.74 g/cm³, Cr 약 7.19 g/cm³, Mn 약 7.47 g/cm³, Pb 약 11.34 g/cm³이므로 Mg의 비중이 가장 작다. Mg은 경금속으로 분류되며 모든 금속 중에서도 실용적으로 사용되는 금속 중 가장 가볍다.
하이드로날륨은 Al-Mg계 내식 알루미늄 합금이라 구리가 들어 있지 않다. 황동은 Cu-Zn, 톰백은 Zn 함량이 적은 Cu-Zn, 청동은 Cu-Sn 합금으로 모두 구리 합금이다.
기체 급랭법은 금속을 기체 상태로 만든 후 극도로 빠르게 냉각하여 결정화를 억제하는 제조 방법으로, 진공 종착법과 스퍼터링법이 대표적이다. 이렇게 빠른 냉각 속도(초당 수백만~수억도)에서는 원자들이 규칙적인 결정 구조를 형성할 시간이 없어 무질서한 원자 배열을 가진 상태로 고체화되는데, 이것이 바로 비정질 합금(amorphous alloy)의 특징이다.
- 제진 합금: 감쇠 특성이 우수한 합금이지만 이 방법의 필수 결과물은 아니다.
- 초전도 합금·형상 기억 합금: 다른 제조 방법이나 특정 조성을 필요로 하므로 기체 급랭법의 직접적 산물이 아니다.
저용융점 합금은 일반적으로 250℃ 이하에서 녹는 Bi, Pb, Sn 등을 주성분으로 하는 합금을 말한다.
퓨즈나 화재 감지 장치처럼 낮은 온도에서 빨리 녹아야 하는 용도에 사용된다.
특수강의 합금원소 영향을 판단하는 문제로, 각 원소의 역할을 검토하면 Ni(니켈)은 탄화물을 만들지 않는다는 점에서 정답이 결정된다. Ni는 기지 강화(substitutional strengthening)를 통해 인성과 강도를 개선하지만 탄화물 형성 원소(carbide former)가 아니라 비탄화물 형성 원소이므로, "Ni : 탄화물을 만든다"가 특수강에서의 영향을 잘못 설명한 것이다.
- Si: 규소로서 자기포화도를 높여 전자기적 성질을 개선한다.
- Cr: 내마멸성과 내식성을 증가시킨다.
- Mo: 뜨임메짐(temper brittleness)을 방지하는 원소로 알려져 있다.
공석강(eutectoid steel)은 0.77~0.8% 범위의 탄소를 함유한 강으로, 이 조성에서 오스테나이트가 냉각 시 페라이트와 시멘타이트로 변태하여 층상 조직인 펄라이트를 형성한다. 정답 0.8%는 공석강의 표준 탄소함유량을 나타낸다.
오스테나이트계 스테인리스강은 크롬(Cr)과 니켈(Ni)을 주요 합금원소로 첨가한 철-크롬-니켈 합금이다. 크롬은 부동태 피막을 형성하여 내식성을 부여하고, 니켈은 오스테나이트 안정화 원소로서 상온에서 오스테나이트 조직을 유지하게 한다. 1번 Pb-Mg는 비철금속 합금, 2번 Cu-Al은 동합금과 알루미늄 합금의 조합, 4번 P-Sn은 주석 기반 합금으로 모두 스테인리스강과 무관하다.
주상 결정이 생긴 주물은 결정이 만나는 경계(입계)에 불순물이 모여 약해진다(메짐). 입자 내부(입내)에 모인다는 설명은 틀리다. 나뭇가지 모양 응고(수지상정), 핵 생성 속도가 성장 속도보다 빠를 때의 결정 미세화, 주형 벽에서 안쪽으로 진행되는 응고는 모두 맞는 설명이다.
그림은 다이(구멍이 좁아지는 원뿔형 공구) 속으로 재료를 잡아당겨 통과시켜 단면적을 줄이는 가공법을 나타낸다. 화살표가 재료를 다이 밖으로 끌어내는 방향으로 표시되어 있는 것이 특징이며, 이는 인발가공(drawing)의 전형적인 원리도이다. 압연은 회전하는 롤 사이로, 단조는 타격·압축으로, 전조는 다이나 롤로 나사·기어 형상을 성형하는 방식이므로 그림과 다르다.
제진 합금의 제진 기구는 내부 마찰(internal friction)에 의한 것으로, 이는 전위(dislocation) 이동, 쌍정 경계 이동, 자기 도메인 벽 이동 등 미시적 소성 변형에서 발생한다. 마텐자이트 변태는 무확산 상변태로서 결정 구조가 급격히 변하는 현상이며, 제진 기구와는 다른 메커니즘이므로 "제진 기구는 마텐자이트 변태와 같다"는 설명이 잘못되었다.
제진 재료는 진동 에너지를 열로 변환하여 진동을 감쇠시키는 재료로, 정의상 진동 제어용 재료라는 설명과 두드려도 소리가 나지 않는 합금이라는 설명은 맞다.
회주철은 기지 조직이 취성인 주철이므로 충격에 약하고 인성이 매우 낮다. 반면 탄소공구강, 합금공구강, 고속도공구강은 모두 강(鋼) 계열로서 기지가 페라이트와 펄라이트 등 연성 조직이어서 회주철에 비해 훨씬 높은 인성을 가지고 있다. 따라서 인성이 가장 낮은 것은 회주철이다.
실물을 보고 프리핸드로 그린 도면을 스케치도라 한다.
KS B ISO 4287 표면거칠기 측정 표준에서 거칠기 프로파일(roughness profile)은 R-파라미터로 표시된다. R은 거칠기 성분만 추출한 프로파일에서 산출되는 파라미터로서 실제 표면 가공 품질 평가에 가장 직접적으로 사용된다.
표면거칠기 프로파일은 세 가지로 구분된다.
- P-파라미터: 원시 프로파일(primary profile)
- W-파라미터: 파동 프로파일(waviness profile)
- Y-파라미터: 표준에 정의되지 않은 기호
물체를 위에서 내려다본 모양을 나타내는 도면을 평면도라고 한다. 정면도는 정면에서 본 모양, 배면도는 뒷면에서 본 모양, 우측면도는 우측에서 본 모양을 나타내므로, 수직 상방에서 내려다본 도면인 평면도가 정답이다.
수면이나 유면 등의 위치를 나타내는 수준면선은 가는 실선으로 그린다. 가는 실선은 치수선·치수 보조선·지시선·해칭선 등에도 쓰인다.
대상물의 경사면을 실제 모양으로 나타내기 위해 그 경사면과 마주하는 위치에 투상하는 것이 보조 투상도이며, 경사면이 멀리 떨어져 있어 그대로 이어 그리기 어려울 때는 중심선을 꺾어서 그 사이를 연결하여 도시할 수 있다. 국부 투상도는 필요한 일부분만 국부적으로 나타내는 것, 부분 투상도는 도형의 일부를 생략하여 나타내는 것, 회전 투상도는 각도를 가진 부분을 회전시켜 실형으로 나타내는 것이므로 중심선 절단·연결과는 관계가 없다.
그림의 물체는 원통이 잘려나간 형태로, 정면도와 측면도(또는 평면도) 2개만으로 원통의 절단 형상과 전체 형태를 명확하게 표현할 수 있다. 형상이 복잡하지 않고 대칭적인 원통 절단체이므로 3개 이상의 투상도는 불필요하며, 최소 2개의 도면으로 충분히 물체를 나타낼 수 있다.
가공방법의 기호는 국제표준(ISO) 및 KS 규격에서 정의한 기호 체계를 따른다. C는 주조(Casting), L은 선삭(Lathe turning), G는 연삭(Grinding)을 나타내는 표준 기호이며, 모두 정확하게 연결되어 있다. 소성가공(Plastic deformation/Forming)의 표준 기호는 FF가 아니라 P 또는 F로 표기되므로, FF-소성가공의 연결이 틀렸다.
A0 제도용지의 크기는 841×1189mm(세로×가로)이며, 제시된 594×841mm는 A1 제도용지의 크기이므로 "A0 제도용지의 크기는 594×841이다"가 틀렸다.
제도용지는 국제표준 ISO 216에 따르며, A 시리즈와 B 시리즈로 나뉜다.
- A0 넓이: A0 제도용지의 넓이는 약 1m²이므로 맞다.
- B0 넓이: B0 제도용지는 1000×1414mm이고 넓이는 약 1.5m²이므로 맞다.
- 세로와 가로의 비: 1:√2로 설정되어 있어 용지를 반으로 접으면 같은 비율의 작은 용지가 되므로 맞다.
척도 1:2는 도면상의 길이 1이 실제 길이 2에 해당한다는 의미이므로, 실제 치수를 도면상 치수로 변환하려면 실제 치수를 척도의 분모로 나눈다. 따라서 도면상 치수 = 20mm ÷ 2 = 10mm이다.
구멍과 축 사이에 틈새 없이 죔새만 있으면 억지 끼워 맞춤이다. 최대 죔새는 축의 최대 허용 치수 − 구멍의 최소 허용 치수이고, 최소 죔새는 축의 최소 허용 치수 − 구멍의 최대 허용 치수이다. 구멍의 최소 치수가 축의 최대 치수보다 작으면 죔새가 생길 수 있으므로 헐거운 끼워 맞춤이 아니다.
테이퍼(Taper)는 축방향 길이에 대한 지름 차이의 비율로 정의된다. 도형에서 큰 지름 øa, 작은 지름 øb, 길이 L이 주어졌으므로 테이퍼 값은 로 계산한다. 이는 지름차를 길이로 나눈 값이며, 보기 4의 식이 이 형태에 해당한다.
2N은 2줄 나사를 뜻한다. M50×2는 호칭지름 50mm, 피치 2mm인 미터 가는 나사이고, 6h는 수나사의 공차 등급이다. 왼나사일 때는 L(LH)을 붙이며, 피치를 1인치당 산 수로 나타내는 것은 유니파이 나사이다.
파이넥스 유동로의 환원율은 주로 환원가스의 조성·공급량·온도에 좌우되며, 유동로 압력 자체는 환원율을 결정하는 직접 인자가 아니다.
환원가스 중 CO, H2 농도가 높을수록, 광석 1t당 가스 원단위가 클수록, 가스 온도가 높을수록 환원 반응이 촉진되지만, 압력은 주로 유동층의 유동화 상태(가스 유속·베드 안정성)에 관여하는 조건이다.
고로를 수리하기 위해 일시적으로 송풍을 중지시키는 것을 blowing out이라 한다.
blowing in은 새로 화입해 조업을 시작하는 것을 말하며, hanging은 장입물이 걸려 하강이 멈추는 현상으로 송풍 중지와는 다른 개념이다.
산업안전보건법에서는 공기 중 산소 농도가 18% 미만인 상태를 산소결핍으로 규정하고 있다.
제시된 것 중 염기성 내화물에 해당하는 것은 마그네시아질이다.
마그네시아(MgO)는 대표적인 염기성 산화물로 만든 내화물이다.
- 점토질·샤모트질·규산질은 모두 실리카·알루미나 계열의 산성 또는 중성 내화물로 분류된다.
배가스 처리장치(세정탑 등)를 거쳐 배출되는 가스 중에서도 제거 대상인 CO, CO₂, 분진 등이 처리되지만, 제거되지 않는 N₂는 그대로 통과하여 가장 많은 양으로 배출된다.
고로조염 공정에서 배가스는 주로 코크스 연소로부터 생성되는 CO, CO₂, N₂로 구성되며, 이 중 N₂는 공기 중 질소가 연소 시 산화되지 않고 그대로 배출되는 불활성 가스다. 고로조염의 배가스 조성은 일반적으로 N₂ 약 55~60%, CO 약 20~25%, CO₂ 약 15~20%, H₂ 약 3~5% 정도로, N₂가 압도적으로 많은 비중을 차지한다.
'노삼온도를 높인다'는 선철 중 인의 함유를 증가시키는 방법이다. 고로 하부의 온도가 올라가면 환원력이 강해져 슬래그의 인산화물(P₂O₅)이 더 쉽게 환원되어 선철로 유입되기 때문이다.
고로 제련에서 인(P)의 선철 유입을 억제하는 방법을 평가하는 문항이다. 인은 주로 노슬래그에 산화물 형태로 존재하며, 슬래그의 염기도가 높을수록, 조업 속도가 빠를수록, 장입물의 인 함량이 낮을수록 선철로의 인 환원을 줄일 수 있다. 따라서 인의 유입을 억제하려면 오히려 노삼온도를 낮춰야 하므로, 노삼온도를 높이는 것이 틀린 방법이다.
소결기 중 연속 조업이 가능한 것은 드와이트-로이드식이다.
이동식 그레이트(팔레트) 위에서 원료를 연속으로 통과시키며 소결하는 벨트형 연속식 구조로, 현재 가장 널리 쓰이는 소결기다.
출선구에서 나오는 용선과 슬래그(광재)를 비중차를 이용해 갈라내는 설비는 스키머이다.
출재구는 슬래그가 나오는 구멍 자체를, 당도(러너)는 용선이 흐르는 통로를 가리킬 뿐 분리 기능을 하는 것은 스키머이다.
'질소 강소에 의해 발열량을 감소시킨다'가 틀린 이유는 산소 부화가 질소 강소(질소의 냉각 효과) 자체를 발열량 감소로 이어지게 하는 것이 아니라, 오히려 산소 농도를 높여 발열량을 증가시키기 때문이다.
산소 부화(산소 공기 주입)는 고로의 송풍 공기에 산소를 추가로 공급하여 연소 효율을 높이는 공정이다.
- 바람 구멍 앞 온도 상승: 산소 농도 증가로 연소 온도가 상승하여 바람 구멍 앞의 온도가 높아지므로 맞다.
- 코크스 연소 속도 증가: 산소 부화로 코크스의 연소 속도가 빨라지므로 맞다.
- 출선량 증대: 연소 효율 증대로 출선량(선철 생산량)이 증가하므로 맞다.
코크스 중 회분이 많아지면 코크스비가 증가한다.
회분은 연소·환원에 기여하지 못하고 슬래그 양만 늘리므로, 같은 양의 선철을 얻기 위해 더 많은 코크스를 투입해야 하며, 슬래그량 감소나 행깅 방지, 출선량 증가와는 반대 방향으로 작용한다.
코크스의 구성 성분은 회분, 휘발분, 수분, 고정탄소로 이루어지며, 이들의 합은 100%이다. 주어진 조건에서 고정탄소(%) = 100 - (회분 + 휘발분 + 수분) = 100 - (7 + 5 + 4) = 100 - 16 = 84%이다.
생 펠릿 성형기(디스크형·드럼형)는 회전하면서 분광을 굴려 구상으로 만든다. 그래서 틀이나 가압이 필요 없고 연속조업이 가능하다. 따라서 연속조업이 불가능하다는 설명은 특징이 아니다.
V, Cr, Mn은 탄화물을 만드는 원소로 선철 중 탄소의 용해도를 증가시킨다. 반면 Si는 흑연화를 촉진하여 탄소의 용해도를 감소시킨다.
수세법은 물로 광석을 씻어 불순물을 제거하거나 품위를 높이는 기계적 선광 방법이다. 보기 2번이 정답인 이유는 갈철광·주석광 등 표면에 진흙이나 산화물이 붙어 있는 광석을 물로 세척하여 맥석을 분리하고 품위를 개선하는 것이 수세법의 정의와 정확히 일치하기 때문이다. 보기 1번은 자철광·사철광의 선광법이지만 수세법의 정의가 아니고, 보기 3번은 중력 선별에 해당하며, 보기 4번은 비중 선별에 해당한다.
고로(용광로)의 상부에서 하부로 내려가는 구조적 순서는 로구(로 입구)→샤프트(원통형 본체)→로복(로 밑동)→보시(용탕을 받는 보호벽)→로상(로 바닥)이다. 로구는 원료를 투입하는 최상단 입구이고, 샤프트는 로의 주요 원통 구간, 로복은 샤프트 하단부의 넓어진 구간, 보시는 용탕이 모이는 구간, 로상은 최하단의 바닥부를 의미한다.
용선은 주로 철과 탄소, 규소, 망간 등으로 구성되어 있으며 비중이 약 7.0이고, 슬래그는 규산염 광물(CaO, SiO₂, Al₂O₃ 등) 혼합물로 비중이 약 2.6~2.7로 훨씬 가볍기 때문에 용선 위에 떠올라 분리된다.
고로에서 출선된 용선(선철)은 탕도(iron notch)에서 비중 차이로 인해 슬래그와 자동으로 분리된다. 이 비중 차이(약 4.3~4.4의 차이)가 충분히 커서 탕도의 짧은 체류 시간에서도 효과적인 물리적 분리가 가능하다.
고로 내벽의 연와(내화벽돌)를 침식하는 주요 원소는 Zn(아연)이다. 아연은 고로 내 고온에서 증기화되어 로내벽 연와와 화학적 반응을 일으키며, 특히 산화물 기반 연와를 용융·침식하여 로체의 물리적 손상을 가속화한다. P(인)는 주로 강화 취성을 유발하고, Al과 Ti는 고로 운영 중 로내벽 침식의 주요 원인이 아니다.
작업자의 안전심리에서 가장 중요한 요소는 개성과 사고력이다. 안전심리는 개인의 태도, 판단력, 의사결정 능력 등 심리적 특성에 영향을 받으며, 이러한 개성과 사고력이 위험 상황을 인식하고 안전 행동을 선택하는 데 결정적인 역할을 한다. 지식이나 규칙, 신체 조건은 안전의 필요조건이지만 실제 행동으로 옮기는 데 있어 개인의 심리 상태와 사고방식이 가장 핵심적인 영향 요소가 된다.
수분이나 탄산염 성분처럼 제련에 방해가 되는 성분을 가열하여 날려보내는 조작은 하소이다.
철광석을 가열하면 결합수가 증발하고 탄산염이 분해되어 가 방출되는데, 이처럼 가열만으로 휘발 성분을 없애는 예비처리가 하소의 핵심이다.
- 단광과 괴성은 가루 상태의 광석을 덩어리로 뭉치는 조작이다.
- 소결은 배합원료를 고온에서 부분 용융시켜 괴상화하는 별개의 공정이다.
'야드 적치시 편석이 잘 되게 한다'는 오히려 블렌딩이 피해야 할 현상이다. 편석(偏析)은 적치 과정에서 입도·비중 차이로 광석이 분리·층상화되는 현상으로, 블렌딩 효과를 무효화하므로 블렌딩의 이점이 아니라 방지해야 할 문제이다.
철광석 블렌딩의 목적은 여러 종류의 광석을 혼합하여 원료의 품질을 균일하고 안정적으로 유지하는 것이다. 입도 균일화와 성분 안정화는 블렌딩의 핵심 이점이며, 소량 광종의 활용도 여러 광석을 섞음으로써 달성되는 장점이다.
소결용 코크스는 연소성과 통기성을 좋게 하기 위해 수분과 불순물 함량이 적어야 하므로, 이를 많게 하는 것은 구비 조건으로 옳지 않다.
소결성이 좋고 발열량이 높으며 입도가 적당한 것은 소결용 코크스가 갖추어야 할 조건이다.
소결기의 윈드박스(wind box)는 소결대 하부에서 공기를 빨아들여 소결층 내부로 통기시키는 흡인장치이다.
점화장치는 소결원료 표면에 불을 붙이는 설비, 집진장치는 분진을 포집하는 설비, 파쇄장치는 원료나 소결광을 잘게 부수는 설비로 윈드박스의 흡인 기능과는 역할이 다르다.
미립자를 물에 넣고 부선제로 기포를 발생시켜 광물과 맥석을 분리하는 방법은 부유 선광이다.
광물 표면의 젖음성(소수성) 차이를 이용해 기포에 달라붙어 떠오르는 유효 광물과 가라앉는 맥석을 갈라내며, 미세하게 분쇄한 광석에 주로 적용한다.
- 자력 선광은 광물의 자성 차이를 이용한다.
- 중액 선광은 비중이 큰 매질 속에서 뜨고 가라앉는 차이를 이용한다.
- 비중 선광은 물속에서의 침강 속도 차이를 이용한다.
드럼믹서는 분말이나 과립 형태의 원료들을 균일하게 혼합하는 장비로서, 혼합(1번)이 주된 역할이다. 또한 드럼 내부에서 재료들이 회전·낙하하면서 자연스럽게 입자 간 접촉이 이루어져 조습(3번)도 함께 일어나며, 필요시 소량의 액체를 첨가하여 조립(2번)(응결·造粒)도 가능하다. 반면 파쇄(4번)는 큰 덩어리를 작은 입자로 분쇄하는 작업으로, 분쇄기나 밀 같은 별도의 장비가 필요하며 드럼믹서의 기본 기능에 포함되지 않는다.
의사입화가 잘 이루어지면 통기성이 좋아져 코크스 등 원단위가 오히려 감소하므로, 원단위가 증가한다는 서술은 틀렸다.
품질 향상, 회수율 증가, 생산성 증가는 의사입화를 통해 실제로 얻어지는 대표적인 효과들이다.
코크스를 건류(고온 건류)하는 과정에서 발생하는 가스는 COG(코크스로가스)이다.
BFG는 고로에서, LDG는 전로(LD 전로)에서 발생하는 가스이고, LPG는 석유를 정제해 얻는 액화석유가스로 코크스 건류와는 발생 공정 자체가 다르다.
고로에 장입되는 괴광은 다공질 구조여야 노 내부 가스와의 접촉 면적이 넓어져 환원이 잘 이루어진다.
- 로에 장입·강하되는 동안 쉽게 부서지지 않고 강도를 유지해야 하므로, 잘 분쇄되는 성질은 오히려 바람직하지 않다.
- 황과 인은 선철 품질을 떨어뜨리는 불순물이므로 함유량이 적어야 한다.
- 맥석 성분에 알칼리류가 많거나 열팽창·수축으로 쉽게 붕괴되는 성질은 노의 안정 조업을 해치므로 피해야 한다.
Hardgrove Grindability Index(HGI)는 석탄의 분쇄 용이성을 나타내는 지수로, HGI가 클수록 분쇄하기 쉽고 작을수록 분쇄하기 어렵다. 따라서 3번 "석탄의 HGI가 작으면 파쇄하기 쉽다"는 HGI의 정의와 반대되므로 틀렸다.
1번은 석탄 내 수분이 많으면 입자 간 응집력이 증가하여 파쇄저항이 커지므로 맞고, 2번은 급량이 많으면 분쇄실의 체류시간이 부족하여 미분쇄 상태가 되므로 맞으며, 4번은 입도가 큰 석탄은 동일한 분쇄 조건에서도 최종 입도가 더 크게 유지되는 원칙이므로 맞다.
자용성 소결광을 고로 원료로 사용하면 이미 염기성 성분(CaO)을 포함하고 있어 노 내 반응이 개선되면서 코크스비가 저하한다.
피환원성은 오히려 향상되고 노내 탈황률도 개선되므로, 피환원성 감소나 탈황률 감소라는 설명은 옳지 않다.
코크스로에서 원료 석탄이 투입되어 압출될 때까지 노 내부에 머무르는 시간을 탄화시간이라 한다. 이는 석탄이 고온의 노 내에서 열분해되어 코크스로 변환되는 전체 공정 기간을 의미하며, 일반적으로 12~24시간 정도 소요된다. 잠입시간은 단순히 투입하는 순간을, 압출시간은 제거하는 순간을, 방치시간은 정의되지 않은 용어로, 모두 석탄의 탄화 변환 과정 전체를 나타내지 못한다.
전기 집진장치는 배기가스 중 입자에 전하를 걸어 전극에 포집하는 방식으로 미세먼지까지 잡아낼 수 있어 집진효율이 가장 높다.
- 중력 집진장치는 입자의 자중만 이용해 효율이 낮다.
- 관성력 집진장치는 비교적 큰 입자만 효과적으로 포집한다.
- 원심력 집진장치는 전기 집진에 비해 미세입자 포집효율이 떨어진다.
고로 내 코크스의 주요 역할은 통기성 확보, 열 공급, 환원제이다. 고로에서는 철광석을 환원시켜 산화철을 금속철로 변환하는 과정이 일어나므로, '철광석의 산화반응 촉진'은 고로의 작동 원리와 맞지 않으며 고로 내 코크스의 역할이 아니다.
- 통기성 향상: 코크스 입자 사이의 공극이 가스 흐름을 원활하게 하는 통기성 향상으로 고로의 필수 역할이다.
- 연소를 통한 열원제: 코크스 연소(C + O₂ → CO₂)로 고로 내 고온을 유지하는 열원이다.
- 선철, 슬래그 간의 열교환 매체: 고온의 코크스가 선철과 슬래그 간 열 전달의 매개 역할을 한다.
고온에서 맥석성분이 용체(liquid phase)로 변하여 고체 광석입자를 결합시키는 현상을 용융결합(liquid phase bonding)이라 한다. 소결 과정에서 맥석은 저융점 물질로서 고온에 도달하면 액상으로 변하고, 이 액상이 인접한 광석 입자들 사이를 채워 냉각 후 고체 결합체를 형성하게 된다. 맥석결합은 용어가 정확하지 않으며, 확산결합과 화합결합은 고온에서의 고체 확산이나 화학 반응 메커니즘으로 액상 개입이 없다.
주어진 합금의 성분 조성 4%Cu, 2%Ni, 5%Mg은 알루미늄 합금의 표준 분류에서 Y 합금의 특징적 구성입니다. Y 합금은 이들 원소를 이러한 비율로 함유하며, 높은 강도와 열에 대한 우수한 저항성을 가져 내연기관용 피스톤, 실린더 헤드 등 고온 부하 환경에서 사용됩니다. 라우탈은 Al-Cu 계통의 경량 합금, 알클래드는 표면 코팅 처리된 합금, 하이드로날륨은 Al-Mg 계통이므로 주어진 다원소 조성과 용도에 맞지 않습니다.
결정면과 결정 방향을 수치로 규정하는 지수는 밀러지수이다.
탄성계수는 재료의 변형 저항성을, 가공지수나 전이계수는 가공·상변태와 관련된 값으로, 결정면·방향을 지정하는 밀러지수와는 성격이 다른 개념이다.
구리가 산소, 이산화탄소, 수증기가 포함된 습한 공기 중에서 산화되어 녹청색(또는 청록색)의 녹, 즉 구리의 산화물이나 염기성 탄산염(malachite Cu₂(OH)₂CO₃ 등)을 형성하는 것이 맞다.
- 자성체: 구리는 비자성체(상자성체)로 자성을 띠지 않으므로 오류이다.
- Fe 다음으로 열전도율이 높다: 구리는 금속 중 열전도율이 은 다음으로 높으며, Fe보다 훨씬 높지만 Fe 다음이 아니다는 점에서 오류이다(순서는 은 > 구리 > 금 > 알루미늄 > 텅스텐 순).
- 황동은 구리와 주석의 합금: 황동은 구리와 아연의 합금이며, 구리와 주석의 합금은 청동(브론즈)이므로 오류이다.
코비탈륨은 Y합금에 Ti과 Cu를 약 0.2%씩 첨가한 내열 알루미늄 합금으로, 피스톤에 쓰인다. 라우탈은 Al-Cu-Si계, 엘린바는 Fe-Ni-Cr계 불변강, 문쯔메탈은 6-4 황동이다.
비중은 물질의 밀도를 물의 밀도(4°C에서 1 g/cm³)로 나눈 값으로, 금속의 경우 밀도 순서와 동일하다. 주어진 금속들의 밀도는 Mg 약 1.74 g/cm³, Cr 약 7.19 g/cm³, Mn 약 7.47 g/cm³, Pb 약 11.34 g/cm³이므로 Mg의 비중이 가장 작다. Mg은 경금속으로 분류되며 모든 금속 중에서도 실용적으로 사용되는 금속 중 가장 가볍다.
하이드로날륨은 Al-Mg계 내식 알루미늄 합금이라 구리가 들어 있지 않다. 황동은 Cu-Zn, 톰백은 Zn 함량이 적은 Cu-Zn, 청동은 Cu-Sn 합금으로 모두 구리 합금이다.
기체 급랭법은 금속을 기체 상태로 만든 후 극도로 빠르게 냉각하여 결정화를 억제하는 제조 방법으로, 진공 종착법과 스퍼터링법이 대표적이다. 이렇게 빠른 냉각 속도(초당 수백만~수억도)에서는 원자들이 규칙적인 결정 구조를 형성할 시간이 없어 무질서한 원자 배열을 가진 상태로 고체화되는데, 이것이 바로 비정질 합금(amorphous alloy)의 특징이다.
- 제진 합금: 감쇠 특성이 우수한 합금이지만 이 방법의 필수 결과물은 아니다.
- 초전도 합금·형상 기억 합금: 다른 제조 방법이나 특정 조성을 필요로 하므로 기체 급랭법의 직접적 산물이 아니다.
저용융점 합금은 일반적으로 250℃ 이하에서 녹는 Bi, Pb, Sn 등을 주성분으로 하는 합금을 말한다.
퓨즈나 화재 감지 장치처럼 낮은 온도에서 빨리 녹아야 하는 용도에 사용된다.
특수강의 합금원소 영향을 판단하는 문제로, 각 원소의 역할을 검토하면 Ni(니켈)은 탄화물을 만들지 않는다는 점에서 정답이 결정된다. Ni는 기지 강화(substitutional strengthening)를 통해 인성과 강도를 개선하지만 탄화물 형성 원소(carbide former)가 아니라 비탄화물 형성 원소이므로, "Ni : 탄화물을 만든다"가 특수강에서의 영향을 잘못 설명한 것이다.
- Si: 규소로서 자기포화도를 높여 전자기적 성질을 개선한다.
- Cr: 내마멸성과 내식성을 증가시킨다.
- Mo: 뜨임메짐(temper brittleness)을 방지하는 원소로 알려져 있다.
공석강(eutectoid steel)은 0.77~0.8% 범위의 탄소를 함유한 강으로, 이 조성에서 오스테나이트가 냉각 시 페라이트와 시멘타이트로 변태하여 층상 조직인 펄라이트를 형성한다. 정답 0.8%는 공석강의 표준 탄소함유량을 나타낸다.
오스테나이트계 스테인리스강은 크롬(Cr)과 니켈(Ni)을 주요 합금원소로 첨가한 철-크롬-니켈 합금이다. 크롬은 부동태 피막을 형성하여 내식성을 부여하고, 니켈은 오스테나이트 안정화 원소로서 상온에서 오스테나이트 조직을 유지하게 한다. 1번 Pb-Mg는 비철금속 합금, 2번 Cu-Al은 동합금과 알루미늄 합금의 조합, 4번 P-Sn은 주석 기반 합금으로 모두 스테인리스강과 무관하다.
주상 결정이 생긴 주물은 결정이 만나는 경계(입계)에 불순물이 모여 약해진다(메짐). 입자 내부(입내)에 모인다는 설명은 틀리다. 나뭇가지 모양 응고(수지상정), 핵 생성 속도가 성장 속도보다 빠를 때의 결정 미세화, 주형 벽에서 안쪽으로 진행되는 응고는 모두 맞는 설명이다.
그림은 다이(구멍이 좁아지는 원뿔형 공구) 속으로 재료를 잡아당겨 통과시켜 단면적을 줄이는 가공법을 나타낸다. 화살표가 재료를 다이 밖으로 끌어내는 방향으로 표시되어 있는 것이 특징이며, 이는 인발가공(drawing)의 전형적인 원리도이다. 압연은 회전하는 롤 사이로, 단조는 타격·압축으로, 전조는 다이나 롤로 나사·기어 형상을 성형하는 방식이므로 그림과 다르다.
제진 합금의 제진 기구는 내부 마찰(internal friction)에 의한 것으로, 이는 전위(dislocation) 이동, 쌍정 경계 이동, 자기 도메인 벽 이동 등 미시적 소성 변형에서 발생한다. 마텐자이트 변태는 무확산 상변태로서 결정 구조가 급격히 변하는 현상이며, 제진 기구와는 다른 메커니즘이므로 "제진 기구는 마텐자이트 변태와 같다"는 설명이 잘못되었다.
제진 재료는 진동 에너지를 열로 변환하여 진동을 감쇠시키는 재료로, 정의상 진동 제어용 재료라는 설명과 두드려도 소리가 나지 않는 합금이라는 설명은 맞다.
회주철은 기지 조직이 취성인 주철이므로 충격에 약하고 인성이 매우 낮다. 반면 탄소공구강, 합금공구강, 고속도공구강은 모두 강(鋼) 계열로서 기지가 페라이트와 펄라이트 등 연성 조직이어서 회주철에 비해 훨씬 높은 인성을 가지고 있다. 따라서 인성이 가장 낮은 것은 회주철이다.
실물을 보고 프리핸드로 그린 도면을 스케치도라 한다.
KS B ISO 4287 표면거칠기 측정 표준에서 거칠기 프로파일(roughness profile)은 R-파라미터로 표시된다. R은 거칠기 성분만 추출한 프로파일에서 산출되는 파라미터로서 실제 표면 가공 품질 평가에 가장 직접적으로 사용된다.
표면거칠기 프로파일은 세 가지로 구분된다.
- P-파라미터: 원시 프로파일(primary profile)
- W-파라미터: 파동 프로파일(waviness profile)
- Y-파라미터: 표준에 정의되지 않은 기호
물체를 위에서 내려다본 모양을 나타내는 도면을 평면도라고 한다. 정면도는 정면에서 본 모양, 배면도는 뒷면에서 본 모양, 우측면도는 우측에서 본 모양을 나타내므로, 수직 상방에서 내려다본 도면인 평면도가 정답이다.
수면이나 유면 등의 위치를 나타내는 수준면선은 가는 실선으로 그린다. 가는 실선은 치수선·치수 보조선·지시선·해칭선 등에도 쓰인다.
대상물의 경사면을 실제 모양으로 나타내기 위해 그 경사면과 마주하는 위치에 투상하는 것이 보조 투상도이며, 경사면이 멀리 떨어져 있어 그대로 이어 그리기 어려울 때는 중심선을 꺾어서 그 사이를 연결하여 도시할 수 있다. 국부 투상도는 필요한 일부분만 국부적으로 나타내는 것, 부분 투상도는 도형의 일부를 생략하여 나타내는 것, 회전 투상도는 각도를 가진 부분을 회전시켜 실형으로 나타내는 것이므로 중심선 절단·연결과는 관계가 없다.
그림의 물체는 원통이 잘려나간 형태로, 정면도와 측면도(또는 평면도) 2개만으로 원통의 절단 형상과 전체 형태를 명확하게 표현할 수 있다. 형상이 복잡하지 않고 대칭적인 원통 절단체이므로 3개 이상의 투상도는 불필요하며, 최소 2개의 도면으로 충분히 물체를 나타낼 수 있다.
가공방법의 기호는 국제표준(ISO) 및 KS 규격에서 정의한 기호 체계를 따른다. C는 주조(Casting), L은 선삭(Lathe turning), G는 연삭(Grinding)을 나타내는 표준 기호이며, 모두 정확하게 연결되어 있다. 소성가공(Plastic deformation/Forming)의 표준 기호는 FF가 아니라 P 또는 F로 표기되므로, FF-소성가공의 연결이 틀렸다.
A0 제도용지의 크기는 841×1189mm(세로×가로)이며, 제시된 594×841mm는 A1 제도용지의 크기이므로 "A0 제도용지의 크기는 594×841이다"가 틀렸다.
제도용지는 국제표준 ISO 216에 따르며, A 시리즈와 B 시리즈로 나뉜다.
- A0 넓이: A0 제도용지의 넓이는 약 1m²이므로 맞다.
- B0 넓이: B0 제도용지는 1000×1414mm이고 넓이는 약 1.5m²이므로 맞다.
- 세로와 가로의 비: 1:√2로 설정되어 있어 용지를 반으로 접으면 같은 비율의 작은 용지가 되므로 맞다.
척도 1:2는 도면상의 길이 1이 실제 길이 2에 해당한다는 의미이므로, 실제 치수를 도면상 치수로 변환하려면 실제 치수를 척도의 분모로 나눈다. 따라서 도면상 치수 = 20mm ÷ 2 = 10mm이다.
구멍과 축 사이에 틈새 없이 죔새만 있으면 억지 끼워 맞춤이다. 최대 죔새는 축의 최대 허용 치수 − 구멍의 최소 허용 치수이고, 최소 죔새는 축의 최소 허용 치수 − 구멍의 최대 허용 치수이다. 구멍의 최소 치수가 축의 최대 치수보다 작으면 죔새가 생길 수 있으므로 헐거운 끼워 맞춤이 아니다.
테이퍼(Taper)는 축방향 길이에 대한 지름 차이의 비율로 정의된다. 도형에서 큰 지름 øa, 작은 지름 øb, 길이 L이 주어졌으므로 테이퍼 값은 로 계산한다. 이는 지름차를 길이로 나눈 값이며, 보기 4의 식이 이 형태에 해당한다.
2N은 2줄 나사를 뜻한다. M50×2는 호칭지름 50mm, 피치 2mm인 미터 가는 나사이고, 6h는 수나사의 공차 등급이다. 왼나사일 때는 L(LH)을 붙이며, 피치를 1인치당 산 수로 나타내는 것은 유니파이 나사이다.
파이넥스 유동로의 환원율은 주로 환원가스의 조성·공급량·온도에 좌우되며, 유동로 압력 자체는 환원율을 결정하는 직접 인자가 아니다.
환원가스 중 CO, H2 농도가 높을수록, 광석 1t당 가스 원단위가 클수록, 가스 온도가 높을수록 환원 반응이 촉진되지만, 압력은 주로 유동층의 유동화 상태(가스 유속·베드 안정성)에 관여하는 조건이다.
고로를 수리하기 위해 일시적으로 송풍을 중지시키는 것을 blowing out이라 한다.
blowing in은 새로 화입해 조업을 시작하는 것을 말하며, hanging은 장입물이 걸려 하강이 멈추는 현상으로 송풍 중지와는 다른 개념이다.
산업안전보건법에서는 공기 중 산소 농도가 18% 미만인 상태를 산소결핍으로 규정하고 있다.
제시된 것 중 염기성 내화물에 해당하는 것은 마그네시아질이다.
마그네시아(MgO)는 대표적인 염기성 산화물로 만든 내화물이다.
- 점토질·샤모트질·규산질은 모두 실리카·알루미나 계열의 산성 또는 중성 내화물로 분류된다.
배가스 처리장치(세정탑 등)를 거쳐 배출되는 가스 중에서도 제거 대상인 CO, CO₂, 분진 등이 처리되지만, 제거되지 않는 N₂는 그대로 통과하여 가장 많은 양으로 배출된다.
고로조염 공정에서 배가스는 주로 코크스 연소로부터 생성되는 CO, CO₂, N₂로 구성되며, 이 중 N₂는 공기 중 질소가 연소 시 산화되지 않고 그대로 배출되는 불활성 가스다. 고로조염의 배가스 조성은 일반적으로 N₂ 약 55~60%, CO 약 20~25%, CO₂ 약 15~20%, H₂ 약 3~5% 정도로, N₂가 압도적으로 많은 비중을 차지한다.
'노삼온도를 높인다'는 선철 중 인의 함유를 증가시키는 방법이다. 고로 하부의 온도가 올라가면 환원력이 강해져 슬래그의 인산화물(P₂O₅)이 더 쉽게 환원되어 선철로 유입되기 때문이다.
고로 제련에서 인(P)의 선철 유입을 억제하는 방법을 평가하는 문항이다. 인은 주로 노슬래그에 산화물 형태로 존재하며, 슬래그의 염기도가 높을수록, 조업 속도가 빠를수록, 장입물의 인 함량이 낮을수록 선철로의 인 환원을 줄일 수 있다. 따라서 인의 유입을 억제하려면 오히려 노삼온도를 낮춰야 하므로, 노삼온도를 높이는 것이 틀린 방법이다.
소결기 중 연속 조업이 가능한 것은 드와이트-로이드식이다.
이동식 그레이트(팔레트) 위에서 원료를 연속으로 통과시키며 소결하는 벨트형 연속식 구조로, 현재 가장 널리 쓰이는 소결기다.
출선구에서 나오는 용선과 슬래그(광재)를 비중차를 이용해 갈라내는 설비는 스키머이다.
출재구는 슬래그가 나오는 구멍 자체를, 당도(러너)는 용선이 흐르는 통로를 가리킬 뿐 분리 기능을 하는 것은 스키머이다.
'질소 강소에 의해 발열량을 감소시킨다'가 틀린 이유는 산소 부화가 질소 강소(질소의 냉각 효과) 자체를 발열량 감소로 이어지게 하는 것이 아니라, 오히려 산소 농도를 높여 발열량을 증가시키기 때문이다.
산소 부화(산소 공기 주입)는 고로의 송풍 공기에 산소를 추가로 공급하여 연소 효율을 높이는 공정이다.
- 바람 구멍 앞 온도 상승: 산소 농도 증가로 연소 온도가 상승하여 바람 구멍 앞의 온도가 높아지므로 맞다.
- 코크스 연소 속도 증가: 산소 부화로 코크스의 연소 속도가 빨라지므로 맞다.
- 출선량 증대: 연소 효율 증대로 출선량(선철 생산량)이 증가하므로 맞다.
코크스 중 회분이 많아지면 코크스비가 증가한다.
회분은 연소·환원에 기여하지 못하고 슬래그 양만 늘리므로, 같은 양의 선철을 얻기 위해 더 많은 코크스를 투입해야 하며, 슬래그량 감소나 행깅 방지, 출선량 증가와는 반대 방향으로 작용한다.
코크스의 구성 성분은 회분, 휘발분, 수분, 고정탄소로 이루어지며, 이들의 합은 100%이다. 주어진 조건에서 고정탄소(%) = 100 - (회분 + 휘발분 + 수분) = 100 - (7 + 5 + 4) = 100 - 16 = 84%이다.
생 펠릿 성형기(디스크형·드럼형)는 회전하면서 분광을 굴려 구상으로 만든다. 그래서 틀이나 가압이 필요 없고 연속조업이 가능하다. 따라서 연속조업이 불가능하다는 설명은 특징이 아니다.
V, Cr, Mn은 탄화물을 만드는 원소로 선철 중 탄소의 용해도를 증가시킨다. 반면 Si는 흑연화를 촉진하여 탄소의 용해도를 감소시킨다.
수세법은 물로 광석을 씻어 불순물을 제거하거나 품위를 높이는 기계적 선광 방법이다. 보기 2번이 정답인 이유는 갈철광·주석광 등 표면에 진흙이나 산화물이 붙어 있는 광석을 물로 세척하여 맥석을 분리하고 품위를 개선하는 것이 수세법의 정의와 정확히 일치하기 때문이다. 보기 1번은 자철광·사철광의 선광법이지만 수세법의 정의가 아니고, 보기 3번은 중력 선별에 해당하며, 보기 4번은 비중 선별에 해당한다.
고로(용광로)의 상부에서 하부로 내려가는 구조적 순서는 로구(로 입구)→샤프트(원통형 본체)→로복(로 밑동)→보시(용탕을 받는 보호벽)→로상(로 바닥)이다. 로구는 원료를 투입하는 최상단 입구이고, 샤프트는 로의 주요 원통 구간, 로복은 샤프트 하단부의 넓어진 구간, 보시는 용탕이 모이는 구간, 로상은 최하단의 바닥부를 의미한다.
용선은 주로 철과 탄소, 규소, 망간 등으로 구성되어 있으며 비중이 약 7.0이고, 슬래그는 규산염 광물(CaO, SiO₂, Al₂O₃ 등) 혼합물로 비중이 약 2.6~2.7로 훨씬 가볍기 때문에 용선 위에 떠올라 분리된다.
고로에서 출선된 용선(선철)은 탕도(iron notch)에서 비중 차이로 인해 슬래그와 자동으로 분리된다. 이 비중 차이(약 4.3~4.4의 차이)가 충분히 커서 탕도의 짧은 체류 시간에서도 효과적인 물리적 분리가 가능하다.
고로 내벽의 연와(내화벽돌)를 침식하는 주요 원소는 Zn(아연)이다. 아연은 고로 내 고온에서 증기화되어 로내벽 연와와 화학적 반응을 일으키며, 특히 산화물 기반 연와를 용융·침식하여 로체의 물리적 손상을 가속화한다. P(인)는 주로 강화 취성을 유발하고, Al과 Ti는 고로 운영 중 로내벽 침식의 주요 원인이 아니다.
작업자의 안전심리에서 가장 중요한 요소는 개성과 사고력이다. 안전심리는 개인의 태도, 판단력, 의사결정 능력 등 심리적 특성에 영향을 받으며, 이러한 개성과 사고력이 위험 상황을 인식하고 안전 행동을 선택하는 데 결정적인 역할을 한다. 지식이나 규칙, 신체 조건은 안전의 필요조건이지만 실제 행동으로 옮기는 데 있어 개인의 심리 상태와 사고방식이 가장 핵심적인 영향 요소가 된다.
수분이나 탄산염 성분처럼 제련에 방해가 되는 성분을 가열하여 날려보내는 조작은 하소이다.
철광석을 가열하면 결합수가 증발하고 탄산염이 분해되어 가 방출되는데, 이처럼 가열만으로 휘발 성분을 없애는 예비처리가 하소의 핵심이다.
- 단광과 괴성은 가루 상태의 광석을 덩어리로 뭉치는 조작이다.
- 소결은 배합원료를 고온에서 부분 용융시켜 괴상화하는 별개의 공정이다.
'야드 적치시 편석이 잘 되게 한다'는 오히려 블렌딩이 피해야 할 현상이다. 편석(偏析)은 적치 과정에서 입도·비중 차이로 광석이 분리·층상화되는 현상으로, 블렌딩 효과를 무효화하므로 블렌딩의 이점이 아니라 방지해야 할 문제이다.
철광석 블렌딩의 목적은 여러 종류의 광석을 혼합하여 원료의 품질을 균일하고 안정적으로 유지하는 것이다. 입도 균일화와 성분 안정화는 블렌딩의 핵심 이점이며, 소량 광종의 활용도 여러 광석을 섞음으로써 달성되는 장점이다.
소결용 코크스는 연소성과 통기성을 좋게 하기 위해 수분과 불순물 함량이 적어야 하므로, 이를 많게 하는 것은 구비 조건으로 옳지 않다.
소결성이 좋고 발열량이 높으며 입도가 적당한 것은 소결용 코크스가 갖추어야 할 조건이다.
소결기의 윈드박스(wind box)는 소결대 하부에서 공기를 빨아들여 소결층 내부로 통기시키는 흡인장치이다.
점화장치는 소결원료 표면에 불을 붙이는 설비, 집진장치는 분진을 포집하는 설비, 파쇄장치는 원료나 소결광을 잘게 부수는 설비로 윈드박스의 흡인 기능과는 역할이 다르다.
미립자를 물에 넣고 부선제로 기포를 발생시켜 광물과 맥석을 분리하는 방법은 부유 선광이다.
광물 표면의 젖음성(소수성) 차이를 이용해 기포에 달라붙어 떠오르는 유효 광물과 가라앉는 맥석을 갈라내며, 미세하게 분쇄한 광석에 주로 적용한다.
- 자력 선광은 광물의 자성 차이를 이용한다.
- 중액 선광은 비중이 큰 매질 속에서 뜨고 가라앉는 차이를 이용한다.
- 비중 선광은 물속에서의 침강 속도 차이를 이용한다.
드럼믹서는 분말이나 과립 형태의 원료들을 균일하게 혼합하는 장비로서, 혼합(1번)이 주된 역할이다. 또한 드럼 내부에서 재료들이 회전·낙하하면서 자연스럽게 입자 간 접촉이 이루어져 조습(3번)도 함께 일어나며, 필요시 소량의 액체를 첨가하여 조립(2번)(응결·造粒)도 가능하다. 반면 파쇄(4번)는 큰 덩어리를 작은 입자로 분쇄하는 작업으로, 분쇄기나 밀 같은 별도의 장비가 필요하며 드럼믹서의 기본 기능에 포함되지 않는다.
의사입화가 잘 이루어지면 통기성이 좋아져 코크스 등 원단위가 오히려 감소하므로, 원단위가 증가한다는 서술은 틀렸다.
품질 향상, 회수율 증가, 생산성 증가는 의사입화를 통해 실제로 얻어지는 대표적인 효과들이다.
코크스를 건류(고온 건류)하는 과정에서 발생하는 가스는 COG(코크스로가스)이다.
BFG는 고로에서, LDG는 전로(LD 전로)에서 발생하는 가스이고, LPG는 석유를 정제해 얻는 액화석유가스로 코크스 건류와는 발생 공정 자체가 다르다.
고로에 장입되는 괴광은 다공질 구조여야 노 내부 가스와의 접촉 면적이 넓어져 환원이 잘 이루어진다.
- 로에 장입·강하되는 동안 쉽게 부서지지 않고 강도를 유지해야 하므로, 잘 분쇄되는 성질은 오히려 바람직하지 않다.
- 황과 인은 선철 품질을 떨어뜨리는 불순물이므로 함유량이 적어야 한다.
- 맥석 성분에 알칼리류가 많거나 열팽창·수축으로 쉽게 붕괴되는 성질은 노의 안정 조업을 해치므로 피해야 한다.
Hardgrove Grindability Index(HGI)는 석탄의 분쇄 용이성을 나타내는 지수로, HGI가 클수록 분쇄하기 쉽고 작을수록 분쇄하기 어렵다. 따라서 3번 "석탄의 HGI가 작으면 파쇄하기 쉽다"는 HGI의 정의와 반대되므로 틀렸다.
1번은 석탄 내 수분이 많으면 입자 간 응집력이 증가하여 파쇄저항이 커지므로 맞고, 2번은 급량이 많으면 분쇄실의 체류시간이 부족하여 미분쇄 상태가 되므로 맞으며, 4번은 입도가 큰 석탄은 동일한 분쇄 조건에서도 최종 입도가 더 크게 유지되는 원칙이므로 맞다.
자용성 소결광을 고로 원료로 사용하면 이미 염기성 성분(CaO)을 포함하고 있어 노 내 반응이 개선되면서 코크스비가 저하한다.
피환원성은 오히려 향상되고 노내 탈황률도 개선되므로, 피환원성 감소나 탈황률 감소라는 설명은 옳지 않다.
코크스로에서 원료 석탄이 투입되어 압출될 때까지 노 내부에 머무르는 시간을 탄화시간이라 한다. 이는 석탄이 고온의 노 내에서 열분해되어 코크스로 변환되는 전체 공정 기간을 의미하며, 일반적으로 12~24시간 정도 소요된다. 잠입시간은 단순히 투입하는 순간을, 압출시간은 제거하는 순간을, 방치시간은 정의되지 않은 용어로, 모두 석탄의 탄화 변환 과정 전체를 나타내지 못한다.
전기 집진장치는 배기가스 중 입자에 전하를 걸어 전극에 포집하는 방식으로 미세먼지까지 잡아낼 수 있어 집진효율이 가장 높다.
- 중력 집진장치는 입자의 자중만 이용해 효율이 낮다.
- 관성력 집진장치는 비교적 큰 입자만 효과적으로 포집한다.
- 원심력 집진장치는 전기 집진에 비해 미세입자 포집효율이 떨어진다.
고로 내 코크스의 주요 역할은 통기성 확보, 열 공급, 환원제이다. 고로에서는 철광석을 환원시켜 산화철을 금속철로 변환하는 과정이 일어나므로, '철광석의 산화반응 촉진'은 고로의 작동 원리와 맞지 않으며 고로 내 코크스의 역할이 아니다.
- 통기성 향상: 코크스 입자 사이의 공극이 가스 흐름을 원활하게 하는 통기성 향상으로 고로의 필수 역할이다.
- 연소를 통한 열원제: 코크스 연소(C + O₂ → CO₂)로 고로 내 고온을 유지하는 열원이다.
- 선철, 슬래그 간의 열교환 매체: 고온의 코크스가 선철과 슬래그 간 열 전달의 매개 역할을 한다.
고온에서 맥석성분이 용체(liquid phase)로 변하여 고체 광석입자를 결합시키는 현상을 용융결합(liquid phase bonding)이라 한다. 소결 과정에서 맥석은 저융점 물질로서 고온에 도달하면 액상으로 변하고, 이 액상이 인접한 광석 입자들 사이를 채워 냉각 후 고체 결합체를 형성하게 된다. 맥석결합은 용어가 정확하지 않으며, 확산결합과 화합결합은 고온에서의 고체 확산이나 화학 반응 메커니즘으로 액상 개입이 없다.