14년 2회차
현미경 조직 검사를 위한 시편 준비는 거친 연마 → 미세 연마 → 광택 연마 순서로 진행되며, 마모 연마라는 단계는 표준 공정에 해당하지 않는다.
게이지용 공구강은 고도의 치수 정밀성과 안정성을 요구하므로 경도, 팽창계수, 치수 안정성, 담금질 특성이 모두 중요하다. HRC 40 이하라는 기준이 잘못되었는데, 게이지용 공구강은 오히려 HRC 60~65 정도의 높은 경도를 가져야 마모 저항성이 우수하고 정밀도를 오래 유지할 수 있다.
다음은 모두 게이지용 공구강의 필수 조건이다.
- 팽창계수가 보통강보다 작아야 한다: 온도 변화에 따른 치수변화 최소화
- 시간이 지남에 따라 치수변화가 없어야 한다: 안정성
- 담금질에 의한 균열이나 변형이 없어야 한다: 내구성
용융점은 금속이 고체에서 액체로 변할 때의 온도이며, 각 금속의 용융점은 Cu 1085°C, Ni 1455°C, Cr 1857°C, W 3422°C이다. 이 중 텅스텐(W)은 모든 금속 중에서도 가장 높은 용융점을 가지므로 산업에서 전구 필라멘트, 고온 로의 부품 등에 사용된다.
문쯔메탈은 Cu 60%-Zn 40%의 6-4 황동으로 베어링용 합금이 아니다. 켈밋(Cu-Pb계), 배빗메탈(Sn계), 화이트메탈은 대표적인 베어링용 합금이다.
구리의 물리적·화학적 특성을 검토하면, 1번 구리는 자성을 띠지 않는 비자성체이고, 2번 전기전도율은 은(Ag) 다음으로 우수하며, 3번 공기 중에서 산화되어 녹청(검은색 또는 암적색)이 형성되는 것이 모두 맞다. 그러나 4번은 구리의 결정구조는 면심입방격자(FCC)이며 동소변태점이 존재하지 않는다는 점에서 오류다. 구리는 상온에서 안정한 구조가 면심입방격자 하나뿐이고, 철처럼 결정구조가 변하는 동소변태 현상이 일어나지 않는다.
탄소강에 함유된 불순물 원소들이 철강의 성질에 미치는 영향을 검토하면, Si는 강도를 높이는 대신 연신율과 충격값을 감소시키는 특성을 가진다. S는 고온에서 결정립계를 취약하게 하는 적열메짐의 원인이고, P는 저온취성을 유발하는 저온메짐의 원인으로 알려져 있으므로 1번과 4번은 역순이다. Cu는 산화물 피막 형성으로 부식 저항을 증가시키므로 3번도 틀렸다. 따라서 정답은 2번이다.
과냉은 응고점보다 낮은 온도에서 응고가 시작되는 현상을 말한다.
실온에서 액체 상태이거나 고온에서도 고체인 것은 단순히 녹는점의 높낮이를 나타낼 뿐이며, 응고점보다 낮은 온도에서 오히려 녹는 현상은 과냉과는 다른 개념이다.
휘스커(whisker) 섬유는 매우 가는 단결정 섬유로, 이를 연성과 인성이 높은 금속이나 합금 중에 균일하게 배열시켜 강도를 높이는 복합재료는 섬유강화 금속 복합재료이다.
섬유강화 금속 복합재료는 금속 기지에 연속 또는 불연속 섬유를 강화재로 사용하여 강도와 경도를 증가시키는 방식이며, 휘스커는 입자강화(산화물 입자 분산)와 달리 1차원 선형 강화재로 기능한다.
나머지는 휘스커의 선형 배열과 구조적으로 상이하다.
- 클래드 복합재료: 층상 구조
- 분산강화 금속 복합재료: 미세한 입자 분산
- 입자강화 금속 복합재료: 구형 입자 분산
Y합금은 Al-Cu(4%)-Ni(2%)-Mg(1.5%)계 합금이다. 열전도율이 좋고 고온 강도가 우수해 내연기관 피스톤, 공랭 실린더 헤드에 쓰인다. 라우탈은 Al-Cu-Si계, 하이드로날륨은 Al-Mg계다.
주어진 조건 비중 약 1.74, 용융점 약 650℃, 비강도(강도/밀도 비율)가 크다는 특성으로부터 정답은 Mg(마그네슘)이다. Mg의 밀도는 약 1.74 g/cm³로 주어진 비중과 정확히 일치하며, 용융점은 약 650℃이고, 가장 가벼운 구조용 금속으로서 비강도가 매우 우수하여 휴대용 기기와 항공우주 재료로 널리 사용된다.
나머지는 모두 Mg보다 훨씬 더 무거워 비강도 측면에서 부적합하다.
- Al: 밀도 2.7 g/cm³로 더 무겁다.
- Zn: 비중 7.1 g/cm³
- Sb: 비중 6.7 g/cm³
주철의 칠드 층(chill layer)은 급속 냉각 시 형성되는 백주철 조직으로, 이를 얇게 하려면 오스테나이트 형성 원소가 필요하다. Co(코발트)는 강한 오스테나이트 형성 원소로서 흑주철화를 촉진하여 칠드 층을 얇게 만든다. 반면 Sn, Mn, S는 모두 칠드 층을 두껍게 하는 원소들이다: Sn은 백주철화, Mn은 탄화물 안정화, S는 강한 백주철 형성 원소로 작용하기 때문이다.
체심입방격자(BCC, Body-Centered Cubic)는 입방체의 8개 꼭짓점과 정육면체 중심에 원자가 배치되는 구조다. 중심의 원자 기준으로 가장 가까운 원자들은 중심에서 체대각선(body diagonal) 방향으로 배치된 8개의 꼭짓점 원자이며, 이들이 최근전원자다. 같은 층의 면심(face-centered) 원자들이나 다른 단위포 내 원자들은 중심 원자로부터 더 멀리 위치하므로 배위수에 포함되지 않는다.
70% 구리와 30% 아연의 7-3황동(일반 황동)에 약 1%의 주석을 첨가하면 주석이 산화막을 형성하여 탈아연부식을 방지하고 내식성을 향상시킨 애드미럴티 황동(admiralty brass)이 된다.
- 탈아연부식 촉진: 오류로, 주석 첨가는 탈아연부식을 억제하는 역할을 한다.
- Cu₄Sn 상의 고연성: 오류로, 고용한도를 초과한 Cu₄Sn 상은 경하고 취약하여 저연성을 나타낸다.
- 플래티나이트: 오류로, 6-4황동(6%아연-4%주석 함유 황동 또는 다른 조성)에 주석을 첨가한 것은 플래티나이트(platinite)가 아니며, 플래티나이트는 철-니켈 합금으로 유리와의 열팽창 계수 일치용으로 사용되는 전혀 다른 합금이다.
탄소강의 표준조직 중 Fe₃C로 나타내며 6.67%의 탄소를 함유한 화합물은 시멘타이트(Cementite)다. 시멘타이트는 철과 탄소의 화합물로서 매우 경하고 취성이 높다.
탄소 함유량 계산 시 Fe₃C에서 C의 질량비는
12/(12+55.85×3) = 12/179.55 ≈ 6.67%
로 정확히 일치한다.
나머지는 모두 특정 화합물이 아니다.
- 오스테나이트: 고온 오스테나이트 상
- 페라이트: 순철 근처의 페라이트 상
- 펄라이트: 페라이트와 시멘타이트의 층상 조직
담금질한 강을 뜨임할 때 온도에 따라 조직이 단계적으로 변화하는데, 250~400℃ 온도 범위에서는 트루스타이트(troostite) 조직이 형성된다.
이 온도 범위는 저온 뜨임 구간으로, 마텐자이트에서 탄화물이 미세하게 석출되면서 트루스타이트라 불리는 미세한 시멘타이트와 페라이트의 혼합 조직으로 변화한다.
일반적으로 뜨임 온도가 올라가면서 250℃ 이하에서 α-마텐자이트, 250~400℃에서 트루스타이트, 400~650℃에서 소르바이트(sorbite), 650℃ 이상에서 펄라이트로 순차적으로 변환되는 특성을 갖는다.
45° 모따기는 모서리를 45도 각도로 깍아내는 가공을 의미하며, C로 표기한다. R은 라운드(둥근 모따기), □는 정사각형 기호로 평면을 나타내고, SR은 구면 반경을 의미하므로 45° 모따기 기호가 아니다.
그림은 대상물 전체를 자르지 않고 필요한 일부분만 파단선으로 잘라내어 내부 구조를 나타낸 것이 특징이다. 파단선(불규칙한 자유곡선)으로 절단 범위를 한정한 점이 부분단면도의 대표적 표현 방식이며, 온단면도처럼 전체를 절단하거나 계단단면도처럼 여러 평면을 꺾어 절단한 것이 아니고, 회전단면도처럼 단면을 90° 회전시켜 도시한 것도 아니다. 따라서 이 그림은 부분단면도에 해당한다.
도면의 표제란(title block)에 표시되는 항목은 KS(한국산업규격)에서 정하는 기준에 따라 결정된다. 표제란에는 도면 번호, 척도, 투상법, 제도자, 작성일, 도면 명칭 등이 포함되는데, 1번의 '품명'과 '도면 내용'은 도면 본체에 직접 표기되거나 부속서 형태로 작성되며 표제란의 필수 항목이 아니다. 2, 3, 4번은 모두 표제란에 표시되는 표준 항목들이다.
경사면을 실제의 모양으로 나타내기 위해 그 경사면과 맞서는 위치에서 물체가 보이는 부분을 그려 나타내는 방법은 보조 투상도(auxiliary view)이다. 보조 투상도는 경사면이나 기울어진 면을 정면으로 보기 위해 표준 투상면(정면, 평면, 측면)이 아닌 추가적인 투상면을 설정하여 그 면에 직각으로 투사하는 기법으로, 경사면의 실제 크기와 형태를 왜곡 없이 나타낼 수 있다.
나머지는 모두 다른 목적을 가진다.
- 회전 투상도: 부품의 회전 상태를 표현한다.
- 부분 투상도: 일부분만 확대하여 나타낸다.
- 국부 투상도: 국소적인 부분을 별도로 그려 나타내는 방식이다.
모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이다.
이므로
따라서 이 기어의 모듈은 3mm이다.
물체는 상부 모서리를 경사지게 절단한 육면체로, 정면도와 평면도에 나타난 계단형 모서리선의 위치를 볼 때 경사면이 좌측 상단에서 우측 하단으로 깎여 내려가는 형태임을 알 수 있다.
이 경사구조를 측면(우측면)에서 바라보면 대각선 형태의 경사 절단선이 사각형 윤곽 안에 나타나야 하며, 정면도·평면도와 투상선이 일치하도록 높이와 폭의 비례, 절단선의 기울기 방향이 맞는 측면도를 골라야 한다. 나머지 보기는 절단선의 방향이 반대이거나 위치·비례가 정면도·평면도와 대응되지 않아 제외된다.
지름 10mm 드릴 구멍이 3개이고, 그 깊이가 12mm라는 뜻이다.
도면은 중심선 오른쪽만 그린 반쪽 그림으로, ø60 피치원 위에 뚫린 구멍 하나에서 지시선이 나와 ‘3-10 DRILL 깊이 12’라고 적혀 있다. 같은 구멍이 여러 개일 때 대표로 한 곳에만 기입하고 개수를 함께 적는 방식이다.
‘n-치수’ 형식에서 하이픈 앞의 3은 구멍의 개수, 뒤의 10은 드릴 지름이다. 구멍 치수는 반지름이 아니라 지름으로 기입하며, DRILL은 드릴 가공임을, ‘깊이 12’는 뚫린 깊이 12mm를 뜻한다.
- 앞뒤를 뒤바꿔 3을 지름, 10을 개수로 읽으면 안 된다. 하이픈 앞이 개수, 뒤가 치수이다.
- 구멍은 지름으로 기입하므로 10을 반지름으로 읽어 ø20 구멍으로 보는 해석도 틀린다.
- 깊이는 ‘깊이 12’로 따로 적혀 있으므로, 10을 깊이로 12를 개수로 옮겨 읽을 수 없다.
정답은 1번이다. 외형선·중심선·기준선 및 이들의 연장선은 치수선으로 사용하지 않으며, 이들과는 별도로 독립적인 치수선을 그어야 한다는 것이 기술도면의 표준이다. 치수선은 외형선이나 중심선으로부터 적절한 거리를 두고 평행하게 그은 별개의 선이어야 한다. 2번은 지시선의 정의상 맞으며, 3번은 각도 치수의 표기법으로 정확하고, 4번도 일반적인 치수 배치 원칙으로 타당하다.
11은 같은 구멍의 개수를 뜻한다. 즉 지름 4mm 구멍이 11개라는 표기이다.
도면 위쪽에 전체 길이 80과 함께 괄호로 (10×7=70)이 기입되어 있다. 피치 7mm 간격이 10칸이므로 구멍은 칸 수보다 하나 많은 11개가 되고, 이 값이 ‘11-ø4’의 앞 숫자와 정확히 일치한다.
- 구멍의 지름은 하이픈 뒤의 ø4로 따로 기입되어 있다.
- 구멍의 피치는 (10×7=70)의 7이며, 구멍 사이 간격을 뜻한다.
- 구멍의 깊이는 이 기입에 들어 있지 않고, 오른쪽 측면도에 나타난 판 두께로 정해진다.
KS 부문별 분류에서 전기 부문은 KS C로 지정되어 있다.
참고로 KS A는 기본, KS B는 기계, KS D는 금속 부문을 나타낸다.
제도에서 가상선(phantom line, 두 점 – 한 점 반복)의 용도는 인접 부분, 이동 중인 위치, 공구·지그 등 참고 정보를 나타낼 때 사용된다. 1번 인접 부분 참고 표시, 2번 가공부분의 이동 위치 표시, 4번 공구·지그 위치 참고는 모두 가상선의 정당한 사용 용도이다. 물체가 단면 형상임을 표시하는 경우는 가상선이 아닌 해칭(cross-hatching) 또는 단면 기호로 나타내므로 가상선을 사용하지 않는다.
AC8B는 알루미늄 합금 주물을 나타내는 재질 기호다. 여기서 A는 알루미늄(Aluminum), C는 주물(Casting)을 의미하며, 뒤의 숫자와 문자는 합금 계열과 특성을 구분한다.
자동차 디젤엔진의 피스톤은 높은 강도, 낮은 밀도, 우수한 열전도성이 필요한데, 알루미늄 합금 주물이 이 조건을 모두 만족하므로 자동차 엔진 부품의 표준 재질로 사용된다.
- 황동 합금 주물: 기계적 성질이 낮다.
- 청동 합금 주물: 기계적 성질이 낮다.
- 탄소강 합금 주강: 밀도가 높아 피스톤으로는 부적합하다.
풍구에서 불어넣은 열풍이 코크스를 격렬하게 태우면서 풍구 앞에 생기는 공간을 레이스웨이(race way)라 한다. 이 영역을 연소대라 하며, 여기서 CO 가스와 고온이 만들어진다.
냉입 사고는 노 안이 비정상적으로 냉각되며 발생하는데, 연료 취입을 늘려 노 내 열 밸런스를 회복시키는 조치는 냉입을 막기 위한 대응에 해당하므로 냉입 사고의 발생 원인과는 거리가 멀다.
- 풍구·냉각반 파손으로 노 안에 물이 들어가면 급격한 냉각이 일어난다.
- 날바람·박락 등 노황 부조는 노 안의 열적 균형을 무너뜨린다.
- 돌발 휴풍이 길어지면 노 안의 온도가 떨어져 냉입으로 이어질 수 있다.
스테이브(stave) 냉각방식은 냉각수관을 넣은 주철판(스테이브)을 철피 안쪽에 촘촘히 붙여 노체를 고르게 냉각하는 방식이다. 철피 전체가 연속된 면이 되므로 고압 조업에서 가스 실(seal)에 유리하다. 또 연와가 마모되어도 노벽 면이 평활하게 유지되어 점점 많이 채용되고 있다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 2번을 4번으로 바로잡았습니다. 제선 교재: 스테이브(stave) 냉각은 주철 스테이브 내부에 냉각관을 매설해 노체 내면 전체를 덮으므로 고압 조업에서 가스 실(seal)면에 유리하고 연와가 마모돼도 냉각면이 평활해지는 장점이 있어 근래 많이 채용. 냉각반(cooling plate)식은 연와 사이에 동판을 삽입하는 방식이라 연와 마모 시 냉각반이 돌출해 평활하지 않으며 실 효과도 떨어짐.
염기성 내화물에 해당하는 것은 마그네시아질이다.
규석질·납석질·샤모트질은 실리카 성분이 주가 되는 산성 내지 중성 내화물로, 염기성 슬래그에 대한 저항성이 마그네시아질보다 떨어진다.
적철광(赤鐵鑛)은 고로 원료로 가장 광범위하게 사용되는 철광석이며, Fe₂O₃를 주성분으로 한다. Fe₃O₄(자철광)는 자성이 강해 선별에 유리하지만 산업적으로는 적철광이 더 풍부하고 널리 채굴되며, Fe₃O₄·H₂O(갈철광)와 2Fe₂O₃·3H₂O(갈철광의 다른 형태)는 함수 화합물로서 고로 투입 전에 건조·로스팅 공정을 거쳐야 하므로 원료로서 직접 사용도가 낮다. 따라서 고로 원료로 가장 많이 사용되는 것은 무수 산화철인 Fe₂O₃이다.
DL식 소결법은 통기성과 생산성을 높여 코크스 원단위를 오히려 낮추는 효과가 있으므로, 코크스 원단위가 증가한다는 서술은 틀렸다.
생산성 향상, 피환원성 향상, 상온강도 향상은 DL식 소결로 얻어지는 실제 이점들이다.
광석이 녹아 생긴 슬래그는 냉각되며 굳는 과정에서 입자들을 서로 붙게 하는데, 이러한 점착 작용을 용융결합이라 한다.
이온결합·공유결합은 원자 사이의 화학적 결합 형태를 가리키고, 확산결합은 고체 상태에서 원자가 이동해 접합되는 방식으로 용융된 슬래그의 점착 작용과는 다르다.
산소부화 송풍은 산소 농도를 높인 공기를 송풍하는 기술로, 연소 온도 상승과 발열량 증대를 주요 효과로 한다. '송풍량을 증가시키는 요인이 되어 코크스비가 증가한다'는 오류인데, 산소부화 송풍은 송풍량 증가가 아니라 같은 송풍량에서 더 효율적인 연소를 이루므로, 오히려 코크스비(철 1톤당 필요한 코크스양)를 감소시킨다.
- 풍구 앞의 온도가 높아진다: 정산소의 연소로 풍구 앞(노 내부) 온도가 상승하므로 맞다.
- 로정가스 온도·발열량: 맞는데, 로정가스(로 상부의 배출가스)는 고온이지만 산소부화로 더 빠른 연소가 일어나 로 전체 온도가 올라가면서 상대적으로 로정가스 온도 상승을 억제하고, 동시에 발열량은 증가한다.
- 출선량 증대: 정확한데, 산소 농도 증가로 코크스 연소속도가 빨라져 출선량(선철 생산량)이 증대한다.
주상설비는 출선과 출재를 처리하는 설비다. 출선구 개공기, 주상 집진기, 출재구 폐색기 등이 여기에 해당한다. 탄화실은 석탄을 건류하는 코크스로의 설비이므로 고로 주상설비가 아니다.
괴광(구성)의 제조에 사용되는 괴상법(괴성법)에서 필요한 성질을 판단하는 문항이다. 점결제 사용 시 고로벽을 침식하지 않도록 알칼리류를 함유해야 한다는 설명이 오류다.
괴광 제조에서 점결제로 사용되는 벤토나이트 같은 물질은 중성이거나 산성이어야 고로벽의 내화물을 보호하며, 알칼리류를 함유하면 오히려 고로벽을 침식시키는 문제를 야기한다. 따라서 점결제는 고로벽을 침식시키지 않기 위해 알칼리류를 배제해야 한다.
- 다공질: 괴광은 고로 내에서 환원이 용이하도록 다공질 구조를 가져야 한다.
- 강도: 운반·저장·강하 과정에서 파괴되지 않도록 충분한 강도를 유지해야 한다.
- 풍화·붕괴 방지: 장기 보관 시 풍화, 열팽창·수축에 의한 붕괴를 방지해야 한다는 것도 필수 요구사항이다.
좋은 슬래그의 특징을 판단하려면 로황이 안정된 상태에서 형성되는 정상 슬래그의 성질을 이해해야 한다. 정상적인 제강 슬래그는 회색 또는 회백색을 띠고, 유동성이 우수하며, 파면이 암석 모양의 결정질 구조를 나타낸다. 반면 SiO₂의 과다 포함은 슬래그의 산성화를 초래하여 유동성 저하, 점도 증가, 불완전한 용융 등 슬래그 성질 악화의 원인이 되므로 좋은 슬래그의 특징이 아니다.
고로가스는 철광석을 코크스로 환원할 때 발생하는 가스로서, 질소(N₂)가 약 50~55%로 가장 많은 성분이다. 일산화탄소(CO)는 약 25~30%, 이산화탄소(CO₂)는 약 15~20%, 수소(H₂)는 약 3~5% 정도로 구성되며, N₂의 대부분은 공기 중 질소가 고로에 주입되기 때문이다.
고로의 불을 끄는 조업(폐로 조업)의 순서는 클리닝 조업→감척 종풍 조업→노저 출선 작업→주수 냉각 작업이다. 클리닝 조업에서 로내 부착물을 제거한 후, 감척 종풍 조업으로 고온의 가스 공급을 차단하고, 노저 출선 작업에서 용선과 슬래그를 배출한 다음, 주수 냉각 작업으로 고로를 냉각시키는 순서가 올바른 절차다.
고로에서 선철 1톤을 얻으려면 철광석이 약 1.6톤 정도 필요하다.
장입되는 철광석에는 맥석·수분 등이 섞여 있고 제련 과정에서 산소와 불순물이 슬래그·가스로 빠져나가므로, 광석 소요량은 만들어지는 선철량보다 많아진다.
일반적으로 선철 1톤을 생산하는 데에는 철광석 외에 코크스 약 0.4~0.5톤, 석회석 약 0.2~0.3톤이 함께 필요한 것으로 알려져 있다.
고로의 열수지 입열 항목은 고로 반응에 필요한 에너지를 공급하는 요소들이다. 열풍 현열(hot blast sensible heat)은 고온으로 가열된 공기가 고로 내로 주입될 때 직접 반입되는 현열로서, 고로 열수지의 주요 입열원이다. 슬래그 현열은 출열(배출되는 현열), 노정가스의 연형(노정에서 배출되는 가스의 현열)과 산화철 환원열은 모두 출열 또는 반응열에 해당된다.
산업안전보건 분야에서 재해의 원인은 불안전한 행동(Unsafe Act)과 불안전한 상태(Unsafe Condition)로 구분된다. '작업 장소가 밀집되어 있다'는 물리적·환경적 요인으로, 작업 공간 설계, 시설 배치 등 근로자의 행동과 무관하게 존재하는 객관적 위험 조건이므로 불안전한 상태에 해당한다.
불안전한 행동은 근로자의 의도적·부주의적 행동 오류로서 다음은 모두 개인의 행동 선택에 해당한다.
- 허가 없이 장치를 운전한다.
- 잘못된 작업 위치를 취한다.
- 개인보호구를 사용하지 않는다.
제강용 고로 용선의 배합 원료는 고품위 정립광석의 비율이 높을수록 유리하다.
- Al₂O₃가 많으면 슬래그의 유동성이 오히려 나빠진다.
- 자용성 소결광은 통기성과 환원성을 개선하므로 많을수록 유리하다.
- P와 As는 강의 품질을 해치는 유해 원소이므로 적을수록 좋다.
코크스는 고로 안에서 열원, 환원제, 통기성 향상의 역할을 한다.
탈탄은 강 중의 탄소를 제거하는 별도의 공정 개념으로, 코크스가 고로 안에서 수행하는 역할이 아니다.
장입물의 하강이 느린 것은 노황 이상이나 통기 불량 등 별도의 원인 진단이 필요한 현상으로, 그 자체가 곧바로 조기 출선이 필요한 상황을 의미하지는 않는다.
출선·출재가 불충분할 때, 감압 휴풍이 예상될 때, 풍구에서 슬래그가 관찰될 때는 용선·슬래그가 노 안에 과다하게 남아 위험해질 수 있어 실제로 조기 출선이 필요한 대표적 상황들이다.
좋은 슬래그를 만들려면 불순물을 잘 흡수해야 하므로 불순물의 용해도가 커야 하며, 용해도가 작을 것이라는 설명은 옳지 않다.
용융점이 낮고 유해 성분이 적으며 조금속과 비중 차가 큰 것은 좋은 용제가 갖추어야 할 조건이다.
배합수분을 결정할 때 고려하지 않아도 되는 것은 원료의 열량이다.
배합수분은 원료의 입도, 통기도, 그리고 조업 중 풍압·온도 조건에 맞춰 정해지며, 원료의 발열량(칼로리)은 연료 배합과 관련된 요소이지 배합수분 결정 요소는 아니다.
화염속도는 장입 층후를 소결기가 스탠드를 통과하는 데 걸리는 시간으로 나눈 값이므로 이다.
팔레트가 길이 인 스탠드를 지나는 데 걸리는 시간은 이고, 그 시간 동안 화염층이 장입 층후 를 위에서 아래까지 모두 내려가야 소결이 완결된다.
따라서 가 되어, 층후 h와 기속 P.S에 비례하고 스탠드 길이 L에 반비례한다. 단위로 확인해도 (m/min × mm) ÷ m = mm/min 으로 속도 차원이 맞는다.
- L을 분자에, P.S를 분모에 둔 식은 스탠드가 길수록 화염이 빨라진다는 뜻이 되어 반대이다.
- L만 분자에 두고 P.S와 h를 모두 분모에 둔 식은 층후가 두꺼울수록 화염속도가 느려진다는 뜻이 되어 성립하지 않는다.
- h를 분모로 내리고 L을 분자에 둔 식도 층후와 스탠드 길이의 역할이 서로 뒤바뀐 것이다.
소결성이 좋은 원료의 조건은 생산성, 강도, 수율 면에서 우수해야 한다는 의미다. '분율이 높은 소결광'은 소결광 자체의 품질 특성이지, 원료의 소결성 평가 기준이 아니며, 높은 분율만으로는 원료의 반응성이나 효율성을 보장하지 않으므로 소결성이 좋은 원료의 조건이 될 수 없다.
- 생산성이 높은 원료: 소결성 평가의 직접적 지표이다.
- 강도가 높은 소결광을 제조할 수 있는 원료: 소결성이 좋은 것을 의미한다.
- 적은 원료로서 소결광을 제조할 수 있는 원료: 수율이 높다는 의미로, 이 역시 소결성 평가의 중요 항목이다.
코크스로에서 석탄이 건류되는 설비는 탄화실이다.
연소실은 가스를 연소시켜 열을 공급하는 곳이고, 축열실은 폐가스의 열을 회수·저장하는 설비이다.
펠릿(원료층)을 통해 공기를 흡인하는 장치는 소결기 하부의 윈드 박스(Wind Box)이다.
쿨러는 소결광 냉각, 핫 스크린은 고온 상태의 소결광 선별, 콜드 크러셔는 냉각 후 파쇄에 쓰이는 설비이다.
미세한 분철광석을 벤토나이트와 혼합해 구상으로 만들어 소성한 것을 펠릿이라 한다.
소결광은 판상으로 소성한 것이고, 정립광은 입도를 고른 것, 코크스는 석탄을 건류한 연료로 서로 다른 개념이다.
참기공률은 로 구한다.
부피 비중 는 기공까지 포함한 벽돌 전체 부피를 기준으로 한 비중이고, 참비중 는 기공을 완전히 없앤 실체만의 비중이다. 그러므로 는 벽돌 부피 중 실체가 차지하는 비율이 된다.
전체에서 실체 비율을 빼면 남는 것이 기공이므로 에 100을 곱한 값이 참기공률(%)이다.
- 두 비중의 비에 100만 곱한 식은 기공이 아니라 실체가 차지하는 비율(또는 그 역수)을 나타낸다.
- 처럼 분자와 분모를 뒤집으면 이므로 값이 음수가 되어 성립하지 않는다.
철이 산소와 접촉하여 산화될 때 가장 바깥쪽 표면에 먼저 생성되는 산화물은 Fe₂O₃(산화철(III))이다.
상온 대기 중에서 철 표면의 녹은 주로 Fe₂O₃·xH₂O(수화산화철) 형태이다. 따라서 정상적인 대기 산화 조건에서 철 표면에 생기는 것은 Fe₂O₃이다.
- FeO: 철의 산화 과정에서 FeO는 불안정하여 공기 중에서 자동으로 Fe₂O₃로 산화된다.
- Fe₃O₄: 고온에서 형성되는 중간 산화물이다.
- FeS₂: 철의 산화물이 아닌 황화물이므로 일반적인 산화 과정에서 생성되지 않는다.
코크스 제조는 유연탄을 건류(건식 증류)하는 과정으로, 이때 발생하는 건류생성물은 크게 가스상·액상·고상으로 나뉜다. 소결광은 철광석 분체를 고온에서 부분 용융·소결하여 제조하는 철 원료로, 코크스 제조 과정과 무관한 독립적인 제철 공정의 산물이므로 건류생성물이 아니다.
- 경유(타르유): 타르를 분별증류하여 얻는 유분으로 건류생성물에 포함된다.
- 타르: 응축되는 액상 산물의 주성분이다.
- 황산암모늄: 건류가스에서 추출한 암모니아를 황산과 반응시켜 얻는 회수 제품이다.
소결 열정산에서 점화는 원료 표면에 불을 붙이기 위한 입열 항목에 해당하며, 출열 항목이 아니다.
수분 증발, 하소(탈탄산), 환원 반응은 열을 소비하는 출열 항목으로 계산된다.
야드(Yard) 설비의 하역설비는 물료를 적재·하역·이송하는 장비를 의미한다. Stacker는 물료를 쌓아올리는 적재 장비, Train Hopper는 열차에서 물료를 하역하는 장비, Unloader는 적하 장비로 모두 하역설비에 해당한다. 반면 Rodmill(로드밀)은 분쇄·분쇄 처리 설비로 광산이나 제련소에서 광석을 분쇄하는 연삭기이므로 물료 처리 공정 설비이지 하역설비가 아니다.
갈철광(limonite)은 Fe₂O₃·nH₂O 형태로 결정수를 포함하는 수화철광석이며, 다른 철광석들과 달리 상당한 양의 함유 수분을 가지고 있다. 자철광(Fe₃O₄)은 자성철광으로 수분을 거의 함유하지 않으며, 적철광(Fe₂O₃)은 무수산화철로 결정수가 없고, 능철광(FeCO₃)은 탄산철광으로 역시 결정수를 포함하지 않는다. 따라서 함유 수분이 가장 높은 것은 갈철광이다.
균광(均光)은 고로(고함로)에서 장입물을 고르게 분산시켜 노 내부의 온도·환원 조건을 균일하게 유지하는 기술이다. 이를 통해 코크스의 연소가 효율적으로 진행되어 같은 양의 코크스로 더 많은 선철을 생산할 수 있으므로 코크스비(단위 선철 생산에 필요한 코크스 사용량)가 저하된다. 노황 안정성 향상, 제선능률 향상, 장입물 균일화는 모두 균광의 직·간접적 효과이지만, 가장 정량적이고 핵심적인 경제 지표는 코크스비 개선이다.
현미경 조직 검사를 위한 시편 준비는 거친 연마 → 미세 연마 → 광택 연마 순서로 진행되며, 마모 연마라는 단계는 표준 공정에 해당하지 않는다.
게이지용 공구강은 고도의 치수 정밀성과 안정성을 요구하므로 경도, 팽창계수, 치수 안정성, 담금질 특성이 모두 중요하다. HRC 40 이하라는 기준이 잘못되었는데, 게이지용 공구강은 오히려 HRC 60~65 정도의 높은 경도를 가져야 마모 저항성이 우수하고 정밀도를 오래 유지할 수 있다.
다음은 모두 게이지용 공구강의 필수 조건이다.
- 팽창계수가 보통강보다 작아야 한다: 온도 변화에 따른 치수변화 최소화
- 시간이 지남에 따라 치수변화가 없어야 한다: 안정성
- 담금질에 의한 균열이나 변형이 없어야 한다: 내구성
용융점은 금속이 고체에서 액체로 변할 때의 온도이며, 각 금속의 용융점은 Cu 1085°C, Ni 1455°C, Cr 1857°C, W 3422°C이다. 이 중 텅스텐(W)은 모든 금속 중에서도 가장 높은 용융점을 가지므로 산업에서 전구 필라멘트, 고온 로의 부품 등에 사용된다.
문쯔메탈은 Cu 60%-Zn 40%의 6-4 황동으로 베어링용 합금이 아니다. 켈밋(Cu-Pb계), 배빗메탈(Sn계), 화이트메탈은 대표적인 베어링용 합금이다.
구리의 물리적·화학적 특성을 검토하면, 1번 구리는 자성을 띠지 않는 비자성체이고, 2번 전기전도율은 은(Ag) 다음으로 우수하며, 3번 공기 중에서 산화되어 녹청(검은색 또는 암적색)이 형성되는 것이 모두 맞다. 그러나 4번은 구리의 결정구조는 면심입방격자(FCC)이며 동소변태점이 존재하지 않는다는 점에서 오류다. 구리는 상온에서 안정한 구조가 면심입방격자 하나뿐이고, 철처럼 결정구조가 변하는 동소변태 현상이 일어나지 않는다.
탄소강에 함유된 불순물 원소들이 철강의 성질에 미치는 영향을 검토하면, Si는 강도를 높이는 대신 연신율과 충격값을 감소시키는 특성을 가진다. S는 고온에서 결정립계를 취약하게 하는 적열메짐의 원인이고, P는 저온취성을 유발하는 저온메짐의 원인으로 알려져 있으므로 1번과 4번은 역순이다. Cu는 산화물 피막 형성으로 부식 저항을 증가시키므로 3번도 틀렸다. 따라서 정답은 2번이다.
과냉은 응고점보다 낮은 온도에서 응고가 시작되는 현상을 말한다.
실온에서 액체 상태이거나 고온에서도 고체인 것은 단순히 녹는점의 높낮이를 나타낼 뿐이며, 응고점보다 낮은 온도에서 오히려 녹는 현상은 과냉과는 다른 개념이다.
휘스커(whisker) 섬유는 매우 가는 단결정 섬유로, 이를 연성과 인성이 높은 금속이나 합금 중에 균일하게 배열시켜 강도를 높이는 복합재료는 섬유강화 금속 복합재료이다.
섬유강화 금속 복합재료는 금속 기지에 연속 또는 불연속 섬유를 강화재로 사용하여 강도와 경도를 증가시키는 방식이며, 휘스커는 입자강화(산화물 입자 분산)와 달리 1차원 선형 강화재로 기능한다.
나머지는 휘스커의 선형 배열과 구조적으로 상이하다.
- 클래드 복합재료: 층상 구조
- 분산강화 금속 복합재료: 미세한 입자 분산
- 입자강화 금속 복합재료: 구형 입자 분산
Y합금은 Al-Cu(4%)-Ni(2%)-Mg(1.5%)계 합금이다. 열전도율이 좋고 고온 강도가 우수해 내연기관 피스톤, 공랭 실린더 헤드에 쓰인다. 라우탈은 Al-Cu-Si계, 하이드로날륨은 Al-Mg계다.
주어진 조건 비중 약 1.74, 용융점 약 650℃, 비강도(강도/밀도 비율)가 크다는 특성으로부터 정답은 Mg(마그네슘)이다. Mg의 밀도는 약 1.74 g/cm³로 주어진 비중과 정확히 일치하며, 용융점은 약 650℃이고, 가장 가벼운 구조용 금속으로서 비강도가 매우 우수하여 휴대용 기기와 항공우주 재료로 널리 사용된다.
나머지는 모두 Mg보다 훨씬 더 무거워 비강도 측면에서 부적합하다.
- Al: 밀도 2.7 g/cm³로 더 무겁다.
- Zn: 비중 7.1 g/cm³
- Sb: 비중 6.7 g/cm³
주철의 칠드 층(chill layer)은 급속 냉각 시 형성되는 백주철 조직으로, 이를 얇게 하려면 오스테나이트 형성 원소가 필요하다. Co(코발트)는 강한 오스테나이트 형성 원소로서 흑주철화를 촉진하여 칠드 층을 얇게 만든다. 반면 Sn, Mn, S는 모두 칠드 층을 두껍게 하는 원소들이다: Sn은 백주철화, Mn은 탄화물 안정화, S는 강한 백주철 형성 원소로 작용하기 때문이다.
체심입방격자(BCC, Body-Centered Cubic)는 입방체의 8개 꼭짓점과 정육면체 중심에 원자가 배치되는 구조다. 중심의 원자 기준으로 가장 가까운 원자들은 중심에서 체대각선(body diagonal) 방향으로 배치된 8개의 꼭짓점 원자이며, 이들이 최근전원자다. 같은 층의 면심(face-centered) 원자들이나 다른 단위포 내 원자들은 중심 원자로부터 더 멀리 위치하므로 배위수에 포함되지 않는다.
70% 구리와 30% 아연의 7-3황동(일반 황동)에 약 1%의 주석을 첨가하면 주석이 산화막을 형성하여 탈아연부식을 방지하고 내식성을 향상시킨 애드미럴티 황동(admiralty brass)이 된다.
- 탈아연부식 촉진: 오류로, 주석 첨가는 탈아연부식을 억제하는 역할을 한다.
- Cu₄Sn 상의 고연성: 오류로, 고용한도를 초과한 Cu₄Sn 상은 경하고 취약하여 저연성을 나타낸다.
- 플래티나이트: 오류로, 6-4황동(6%아연-4%주석 함유 황동 또는 다른 조성)에 주석을 첨가한 것은 플래티나이트(platinite)가 아니며, 플래티나이트는 철-니켈 합금으로 유리와의 열팽창 계수 일치용으로 사용되는 전혀 다른 합금이다.
탄소강의 표준조직 중 Fe₃C로 나타내며 6.67%의 탄소를 함유한 화합물은 시멘타이트(Cementite)다. 시멘타이트는 철과 탄소의 화합물로서 매우 경하고 취성이 높다.
탄소 함유량 계산 시 Fe₃C에서 C의 질량비는
12/(12+55.85×3) = 12/179.55 ≈ 6.67%
로 정확히 일치한다.
나머지는 모두 특정 화합물이 아니다.
- 오스테나이트: 고온 오스테나이트 상
- 페라이트: 순철 근처의 페라이트 상
- 펄라이트: 페라이트와 시멘타이트의 층상 조직
담금질한 강을 뜨임할 때 온도에 따라 조직이 단계적으로 변화하는데, 250~400℃ 온도 범위에서는 트루스타이트(troostite) 조직이 형성된다.
이 온도 범위는 저온 뜨임 구간으로, 마텐자이트에서 탄화물이 미세하게 석출되면서 트루스타이트라 불리는 미세한 시멘타이트와 페라이트의 혼합 조직으로 변화한다.
일반적으로 뜨임 온도가 올라가면서 250℃ 이하에서 α-마텐자이트, 250~400℃에서 트루스타이트, 400~650℃에서 소르바이트(sorbite), 650℃ 이상에서 펄라이트로 순차적으로 변환되는 특성을 갖는다.
45° 모따기는 모서리를 45도 각도로 깍아내는 가공을 의미하며, C로 표기한다. R은 라운드(둥근 모따기), □는 정사각형 기호로 평면을 나타내고, SR은 구면 반경을 의미하므로 45° 모따기 기호가 아니다.
그림은 대상물 전체를 자르지 않고 필요한 일부분만 파단선으로 잘라내어 내부 구조를 나타낸 것이 특징이다. 파단선(불규칙한 자유곡선)으로 절단 범위를 한정한 점이 부분단면도의 대표적 표현 방식이며, 온단면도처럼 전체를 절단하거나 계단단면도처럼 여러 평면을 꺾어 절단한 것이 아니고, 회전단면도처럼 단면을 90° 회전시켜 도시한 것도 아니다. 따라서 이 그림은 부분단면도에 해당한다.
도면의 표제란(title block)에 표시되는 항목은 KS(한국산업규격)에서 정하는 기준에 따라 결정된다. 표제란에는 도면 번호, 척도, 투상법, 제도자, 작성일, 도면 명칭 등이 포함되는데, 1번의 '품명'과 '도면 내용'은 도면 본체에 직접 표기되거나 부속서 형태로 작성되며 표제란의 필수 항목이 아니다. 2, 3, 4번은 모두 표제란에 표시되는 표준 항목들이다.
경사면을 실제의 모양으로 나타내기 위해 그 경사면과 맞서는 위치에서 물체가 보이는 부분을 그려 나타내는 방법은 보조 투상도(auxiliary view)이다. 보조 투상도는 경사면이나 기울어진 면을 정면으로 보기 위해 표준 투상면(정면, 평면, 측면)이 아닌 추가적인 투상면을 설정하여 그 면에 직각으로 투사하는 기법으로, 경사면의 실제 크기와 형태를 왜곡 없이 나타낼 수 있다.
나머지는 모두 다른 목적을 가진다.
- 회전 투상도: 부품의 회전 상태를 표현한다.
- 부분 투상도: 일부분만 확대하여 나타낸다.
- 국부 투상도: 국소적인 부분을 별도로 그려 나타내는 방식이다.
모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이다.
이므로
따라서 이 기어의 모듈은 3mm이다.
물체는 상부 모서리를 경사지게 절단한 육면체로, 정면도와 평면도에 나타난 계단형 모서리선의 위치를 볼 때 경사면이 좌측 상단에서 우측 하단으로 깎여 내려가는 형태임을 알 수 있다.
이 경사구조를 측면(우측면)에서 바라보면 대각선 형태의 경사 절단선이 사각형 윤곽 안에 나타나야 하며, 정면도·평면도와 투상선이 일치하도록 높이와 폭의 비례, 절단선의 기울기 방향이 맞는 측면도를 골라야 한다. 나머지 보기는 절단선의 방향이 반대이거나 위치·비례가 정면도·평면도와 대응되지 않아 제외된다.
지름 10mm 드릴 구멍이 3개이고, 그 깊이가 12mm라는 뜻이다.
도면은 중심선 오른쪽만 그린 반쪽 그림으로, ø60 피치원 위에 뚫린 구멍 하나에서 지시선이 나와 ‘3-10 DRILL 깊이 12’라고 적혀 있다. 같은 구멍이 여러 개일 때 대표로 한 곳에만 기입하고 개수를 함께 적는 방식이다.
‘n-치수’ 형식에서 하이픈 앞의 3은 구멍의 개수, 뒤의 10은 드릴 지름이다. 구멍 치수는 반지름이 아니라 지름으로 기입하며, DRILL은 드릴 가공임을, ‘깊이 12’는 뚫린 깊이 12mm를 뜻한다.
- 앞뒤를 뒤바꿔 3을 지름, 10을 개수로 읽으면 안 된다. 하이픈 앞이 개수, 뒤가 치수이다.
- 구멍은 지름으로 기입하므로 10을 반지름으로 읽어 ø20 구멍으로 보는 해석도 틀린다.
- 깊이는 ‘깊이 12’로 따로 적혀 있으므로, 10을 깊이로 12를 개수로 옮겨 읽을 수 없다.
정답은 1번이다. 외형선·중심선·기준선 및 이들의 연장선은 치수선으로 사용하지 않으며, 이들과는 별도로 독립적인 치수선을 그어야 한다는 것이 기술도면의 표준이다. 치수선은 외형선이나 중심선으로부터 적절한 거리를 두고 평행하게 그은 별개의 선이어야 한다. 2번은 지시선의 정의상 맞으며, 3번은 각도 치수의 표기법으로 정확하고, 4번도 일반적인 치수 배치 원칙으로 타당하다.
11은 같은 구멍의 개수를 뜻한다. 즉 지름 4mm 구멍이 11개라는 표기이다.
도면 위쪽에 전체 길이 80과 함께 괄호로 (10×7=70)이 기입되어 있다. 피치 7mm 간격이 10칸이므로 구멍은 칸 수보다 하나 많은 11개가 되고, 이 값이 ‘11-ø4’의 앞 숫자와 정확히 일치한다.
- 구멍의 지름은 하이픈 뒤의 ø4로 따로 기입되어 있다.
- 구멍의 피치는 (10×7=70)의 7이며, 구멍 사이 간격을 뜻한다.
- 구멍의 깊이는 이 기입에 들어 있지 않고, 오른쪽 측면도에 나타난 판 두께로 정해진다.
KS 부문별 분류에서 전기 부문은 KS C로 지정되어 있다.
참고로 KS A는 기본, KS B는 기계, KS D는 금속 부문을 나타낸다.
제도에서 가상선(phantom line, 두 점 – 한 점 반복)의 용도는 인접 부분, 이동 중인 위치, 공구·지그 등 참고 정보를 나타낼 때 사용된다. 1번 인접 부분 참고 표시, 2번 가공부분의 이동 위치 표시, 4번 공구·지그 위치 참고는 모두 가상선의 정당한 사용 용도이다. 물체가 단면 형상임을 표시하는 경우는 가상선이 아닌 해칭(cross-hatching) 또는 단면 기호로 나타내므로 가상선을 사용하지 않는다.
AC8B는 알루미늄 합금 주물을 나타내는 재질 기호다. 여기서 A는 알루미늄(Aluminum), C는 주물(Casting)을 의미하며, 뒤의 숫자와 문자는 합금 계열과 특성을 구분한다.
자동차 디젤엔진의 피스톤은 높은 강도, 낮은 밀도, 우수한 열전도성이 필요한데, 알루미늄 합금 주물이 이 조건을 모두 만족하므로 자동차 엔진 부품의 표준 재질로 사용된다.
- 황동 합금 주물: 기계적 성질이 낮다.
- 청동 합금 주물: 기계적 성질이 낮다.
- 탄소강 합금 주강: 밀도가 높아 피스톤으로는 부적합하다.
풍구에서 불어넣은 열풍이 코크스를 격렬하게 태우면서 풍구 앞에 생기는 공간을 레이스웨이(race way)라 한다. 이 영역을 연소대라 하며, 여기서 CO 가스와 고온이 만들어진다.
냉입 사고는 노 안이 비정상적으로 냉각되며 발생하는데, 연료 취입을 늘려 노 내 열 밸런스를 회복시키는 조치는 냉입을 막기 위한 대응에 해당하므로 냉입 사고의 발생 원인과는 거리가 멀다.
- 풍구·냉각반 파손으로 노 안에 물이 들어가면 급격한 냉각이 일어난다.
- 날바람·박락 등 노황 부조는 노 안의 열적 균형을 무너뜨린다.
- 돌발 휴풍이 길어지면 노 안의 온도가 떨어져 냉입으로 이어질 수 있다.
스테이브(stave) 냉각방식은 냉각수관을 넣은 주철판(스테이브)을 철피 안쪽에 촘촘히 붙여 노체를 고르게 냉각하는 방식이다. 철피 전체가 연속된 면이 되므로 고압 조업에서 가스 실(seal)에 유리하다. 또 연와가 마모되어도 노벽 면이 평활하게 유지되어 점점 많이 채용되고 있다.
※ 정답 정정(2026-09-23): 종전 등록 정답 2번을 4번으로 바로잡았습니다. 제선 교재: 스테이브(stave) 냉각은 주철 스테이브 내부에 냉각관을 매설해 노체 내면 전체를 덮으므로 고압 조업에서 가스 실(seal)면에 유리하고 연와가 마모돼도 냉각면이 평활해지는 장점이 있어 근래 많이 채용. 냉각반(cooling plate)식은 연와 사이에 동판을 삽입하는 방식이라 연와 마모 시 냉각반이 돌출해 평활하지 않으며 실 효과도 떨어짐.
염기성 내화물에 해당하는 것은 마그네시아질이다.
규석질·납석질·샤모트질은 실리카 성분이 주가 되는 산성 내지 중성 내화물로, 염기성 슬래그에 대한 저항성이 마그네시아질보다 떨어진다.
적철광(赤鐵鑛)은 고로 원료로 가장 광범위하게 사용되는 철광석이며, Fe₂O₃를 주성분으로 한다. Fe₃O₄(자철광)는 자성이 강해 선별에 유리하지만 산업적으로는 적철광이 더 풍부하고 널리 채굴되며, Fe₃O₄·H₂O(갈철광)와 2Fe₂O₃·3H₂O(갈철광의 다른 형태)는 함수 화합물로서 고로 투입 전에 건조·로스팅 공정을 거쳐야 하므로 원료로서 직접 사용도가 낮다. 따라서 고로 원료로 가장 많이 사용되는 것은 무수 산화철인 Fe₂O₃이다.
DL식 소결법은 통기성과 생산성을 높여 코크스 원단위를 오히려 낮추는 효과가 있으므로, 코크스 원단위가 증가한다는 서술은 틀렸다.
생산성 향상, 피환원성 향상, 상온강도 향상은 DL식 소결로 얻어지는 실제 이점들이다.
광석이 녹아 생긴 슬래그는 냉각되며 굳는 과정에서 입자들을 서로 붙게 하는데, 이러한 점착 작용을 용융결합이라 한다.
이온결합·공유결합은 원자 사이의 화학적 결합 형태를 가리키고, 확산결합은 고체 상태에서 원자가 이동해 접합되는 방식으로 용융된 슬래그의 점착 작용과는 다르다.
산소부화 송풍은 산소 농도를 높인 공기를 송풍하는 기술로, 연소 온도 상승과 발열량 증대를 주요 효과로 한다. '송풍량을 증가시키는 요인이 되어 코크스비가 증가한다'는 오류인데, 산소부화 송풍은 송풍량 증가가 아니라 같은 송풍량에서 더 효율적인 연소를 이루므로, 오히려 코크스비(철 1톤당 필요한 코크스양)를 감소시킨다.
- 풍구 앞의 온도가 높아진다: 정산소의 연소로 풍구 앞(노 내부) 온도가 상승하므로 맞다.
- 로정가스 온도·발열량: 맞는데, 로정가스(로 상부의 배출가스)는 고온이지만 산소부화로 더 빠른 연소가 일어나 로 전체 온도가 올라가면서 상대적으로 로정가스 온도 상승을 억제하고, 동시에 발열량은 증가한다.
- 출선량 증대: 정확한데, 산소 농도 증가로 코크스 연소속도가 빨라져 출선량(선철 생산량)이 증대한다.
주상설비는 출선과 출재를 처리하는 설비다. 출선구 개공기, 주상 집진기, 출재구 폐색기 등이 여기에 해당한다. 탄화실은 석탄을 건류하는 코크스로의 설비이므로 고로 주상설비가 아니다.
괴광(구성)의 제조에 사용되는 괴상법(괴성법)에서 필요한 성질을 판단하는 문항이다. 점결제 사용 시 고로벽을 침식하지 않도록 알칼리류를 함유해야 한다는 설명이 오류다.
괴광 제조에서 점결제로 사용되는 벤토나이트 같은 물질은 중성이거나 산성이어야 고로벽의 내화물을 보호하며, 알칼리류를 함유하면 오히려 고로벽을 침식시키는 문제를 야기한다. 따라서 점결제는 고로벽을 침식시키지 않기 위해 알칼리류를 배제해야 한다.
- 다공질: 괴광은 고로 내에서 환원이 용이하도록 다공질 구조를 가져야 한다.
- 강도: 운반·저장·강하 과정에서 파괴되지 않도록 충분한 강도를 유지해야 한다.
- 풍화·붕괴 방지: 장기 보관 시 풍화, 열팽창·수축에 의한 붕괴를 방지해야 한다는 것도 필수 요구사항이다.
좋은 슬래그의 특징을 판단하려면 로황이 안정된 상태에서 형성되는 정상 슬래그의 성질을 이해해야 한다. 정상적인 제강 슬래그는 회색 또는 회백색을 띠고, 유동성이 우수하며, 파면이 암석 모양의 결정질 구조를 나타낸다. 반면 SiO₂의 과다 포함은 슬래그의 산성화를 초래하여 유동성 저하, 점도 증가, 불완전한 용융 등 슬래그 성질 악화의 원인이 되므로 좋은 슬래그의 특징이 아니다.
고로가스는 철광석을 코크스로 환원할 때 발생하는 가스로서, 질소(N₂)가 약 50~55%로 가장 많은 성분이다. 일산화탄소(CO)는 약 25~30%, 이산화탄소(CO₂)는 약 15~20%, 수소(H₂)는 약 3~5% 정도로 구성되며, N₂의 대부분은 공기 중 질소가 고로에 주입되기 때문이다.
고로의 불을 끄는 조업(폐로 조업)의 순서는 클리닝 조업→감척 종풍 조업→노저 출선 작업→주수 냉각 작업이다. 클리닝 조업에서 로내 부착물을 제거한 후, 감척 종풍 조업으로 고온의 가스 공급을 차단하고, 노저 출선 작업에서 용선과 슬래그를 배출한 다음, 주수 냉각 작업으로 고로를 냉각시키는 순서가 올바른 절차다.
고로에서 선철 1톤을 얻으려면 철광석이 약 1.6톤 정도 필요하다.
장입되는 철광석에는 맥석·수분 등이 섞여 있고 제련 과정에서 산소와 불순물이 슬래그·가스로 빠져나가므로, 광석 소요량은 만들어지는 선철량보다 많아진다.
일반적으로 선철 1톤을 생산하는 데에는 철광석 외에 코크스 약 0.4~0.5톤, 석회석 약 0.2~0.3톤이 함께 필요한 것으로 알려져 있다.
고로의 열수지 입열 항목은 고로 반응에 필요한 에너지를 공급하는 요소들이다. 열풍 현열(hot blast sensible heat)은 고온으로 가열된 공기가 고로 내로 주입될 때 직접 반입되는 현열로서, 고로 열수지의 주요 입열원이다. 슬래그 현열은 출열(배출되는 현열), 노정가스의 연형(노정에서 배출되는 가스의 현열)과 산화철 환원열은 모두 출열 또는 반응열에 해당된다.
산업안전보건 분야에서 재해의 원인은 불안전한 행동(Unsafe Act)과 불안전한 상태(Unsafe Condition)로 구분된다. '작업 장소가 밀집되어 있다'는 물리적·환경적 요인으로, 작업 공간 설계, 시설 배치 등 근로자의 행동과 무관하게 존재하는 객관적 위험 조건이므로 불안전한 상태에 해당한다.
불안전한 행동은 근로자의 의도적·부주의적 행동 오류로서 다음은 모두 개인의 행동 선택에 해당한다.
- 허가 없이 장치를 운전한다.
- 잘못된 작업 위치를 취한다.
- 개인보호구를 사용하지 않는다.
제강용 고로 용선의 배합 원료는 고품위 정립광석의 비율이 높을수록 유리하다.
- Al₂O₃가 많으면 슬래그의 유동성이 오히려 나빠진다.
- 자용성 소결광은 통기성과 환원성을 개선하므로 많을수록 유리하다.
- P와 As는 강의 품질을 해치는 유해 원소이므로 적을수록 좋다.
코크스는 고로 안에서 열원, 환원제, 통기성 향상의 역할을 한다.
탈탄은 강 중의 탄소를 제거하는 별도의 공정 개념으로, 코크스가 고로 안에서 수행하는 역할이 아니다.
장입물의 하강이 느린 것은 노황 이상이나 통기 불량 등 별도의 원인 진단이 필요한 현상으로, 그 자체가 곧바로 조기 출선이 필요한 상황을 의미하지는 않는다.
출선·출재가 불충분할 때, 감압 휴풍이 예상될 때, 풍구에서 슬래그가 관찰될 때는 용선·슬래그가 노 안에 과다하게 남아 위험해질 수 있어 실제로 조기 출선이 필요한 대표적 상황들이다.
좋은 슬래그를 만들려면 불순물을 잘 흡수해야 하므로 불순물의 용해도가 커야 하며, 용해도가 작을 것이라는 설명은 옳지 않다.
용융점이 낮고 유해 성분이 적으며 조금속과 비중 차가 큰 것은 좋은 용제가 갖추어야 할 조건이다.
배합수분을 결정할 때 고려하지 않아도 되는 것은 원료의 열량이다.
배합수분은 원료의 입도, 통기도, 그리고 조업 중 풍압·온도 조건에 맞춰 정해지며, 원료의 발열량(칼로리)은 연료 배합과 관련된 요소이지 배합수분 결정 요소는 아니다.
화염속도는 장입 층후를 소결기가 스탠드를 통과하는 데 걸리는 시간으로 나눈 값이므로 이다.
팔레트가 길이 인 스탠드를 지나는 데 걸리는 시간은 이고, 그 시간 동안 화염층이 장입 층후 를 위에서 아래까지 모두 내려가야 소결이 완결된다.
따라서 가 되어, 층후 h와 기속 P.S에 비례하고 스탠드 길이 L에 반비례한다. 단위로 확인해도 (m/min × mm) ÷ m = mm/min 으로 속도 차원이 맞는다.
- L을 분자에, P.S를 분모에 둔 식은 스탠드가 길수록 화염이 빨라진다는 뜻이 되어 반대이다.
- L만 분자에 두고 P.S와 h를 모두 분모에 둔 식은 층후가 두꺼울수록 화염속도가 느려진다는 뜻이 되어 성립하지 않는다.
- h를 분모로 내리고 L을 분자에 둔 식도 층후와 스탠드 길이의 역할이 서로 뒤바뀐 것이다.
소결성이 좋은 원료의 조건은 생산성, 강도, 수율 면에서 우수해야 한다는 의미다. '분율이 높은 소결광'은 소결광 자체의 품질 특성이지, 원료의 소결성 평가 기준이 아니며, 높은 분율만으로는 원료의 반응성이나 효율성을 보장하지 않으므로 소결성이 좋은 원료의 조건이 될 수 없다.
- 생산성이 높은 원료: 소결성 평가의 직접적 지표이다.
- 강도가 높은 소결광을 제조할 수 있는 원료: 소결성이 좋은 것을 의미한다.
- 적은 원료로서 소결광을 제조할 수 있는 원료: 수율이 높다는 의미로, 이 역시 소결성 평가의 중요 항목이다.
코크스로에서 석탄이 건류되는 설비는 탄화실이다.
연소실은 가스를 연소시켜 열을 공급하는 곳이고, 축열실은 폐가스의 열을 회수·저장하는 설비이다.
펠릿(원료층)을 통해 공기를 흡인하는 장치는 소결기 하부의 윈드 박스(Wind Box)이다.
쿨러는 소결광 냉각, 핫 스크린은 고온 상태의 소결광 선별, 콜드 크러셔는 냉각 후 파쇄에 쓰이는 설비이다.
미세한 분철광석을 벤토나이트와 혼합해 구상으로 만들어 소성한 것을 펠릿이라 한다.
소결광은 판상으로 소성한 것이고, 정립광은 입도를 고른 것, 코크스는 석탄을 건류한 연료로 서로 다른 개념이다.
참기공률은 로 구한다.
부피 비중 는 기공까지 포함한 벽돌 전체 부피를 기준으로 한 비중이고, 참비중 는 기공을 완전히 없앤 실체만의 비중이다. 그러므로 는 벽돌 부피 중 실체가 차지하는 비율이 된다.
전체에서 실체 비율을 빼면 남는 것이 기공이므로 에 100을 곱한 값이 참기공률(%)이다.
- 두 비중의 비에 100만 곱한 식은 기공이 아니라 실체가 차지하는 비율(또는 그 역수)을 나타낸다.
- 처럼 분자와 분모를 뒤집으면 이므로 값이 음수가 되어 성립하지 않는다.
철이 산소와 접촉하여 산화될 때 가장 바깥쪽 표면에 먼저 생성되는 산화물은 Fe₂O₃(산화철(III))이다.
상온 대기 중에서 철 표면의 녹은 주로 Fe₂O₃·xH₂O(수화산화철) 형태이다. 따라서 정상적인 대기 산화 조건에서 철 표면에 생기는 것은 Fe₂O₃이다.
- FeO: 철의 산화 과정에서 FeO는 불안정하여 공기 중에서 자동으로 Fe₂O₃로 산화된다.
- Fe₃O₄: 고온에서 형성되는 중간 산화물이다.
- FeS₂: 철의 산화물이 아닌 황화물이므로 일반적인 산화 과정에서 생성되지 않는다.
코크스 제조는 유연탄을 건류(건식 증류)하는 과정으로, 이때 발생하는 건류생성물은 크게 가스상·액상·고상으로 나뉜다. 소결광은 철광석 분체를 고온에서 부분 용융·소결하여 제조하는 철 원료로, 코크스 제조 과정과 무관한 독립적인 제철 공정의 산물이므로 건류생성물이 아니다.
- 경유(타르유): 타르를 분별증류하여 얻는 유분으로 건류생성물에 포함된다.
- 타르: 응축되는 액상 산물의 주성분이다.
- 황산암모늄: 건류가스에서 추출한 암모니아를 황산과 반응시켜 얻는 회수 제품이다.
소결 열정산에서 점화는 원료 표면에 불을 붙이기 위한 입열 항목에 해당하며, 출열 항목이 아니다.
수분 증발, 하소(탈탄산), 환원 반응은 열을 소비하는 출열 항목으로 계산된다.
야드(Yard) 설비의 하역설비는 물료를 적재·하역·이송하는 장비를 의미한다. Stacker는 물료를 쌓아올리는 적재 장비, Train Hopper는 열차에서 물료를 하역하는 장비, Unloader는 적하 장비로 모두 하역설비에 해당한다. 반면 Rodmill(로드밀)은 분쇄·분쇄 처리 설비로 광산이나 제련소에서 광석을 분쇄하는 연삭기이므로 물료 처리 공정 설비이지 하역설비가 아니다.
갈철광(limonite)은 Fe₂O₃·nH₂O 형태로 결정수를 포함하는 수화철광석이며, 다른 철광석들과 달리 상당한 양의 함유 수분을 가지고 있다. 자철광(Fe₃O₄)은 자성철광으로 수분을 거의 함유하지 않으며, 적철광(Fe₂O₃)은 무수산화철로 결정수가 없고, 능철광(FeCO₃)은 탄산철광으로 역시 결정수를 포함하지 않는다. 따라서 함유 수분이 가장 높은 것은 갈철광이다.
균광(均光)은 고로(고함로)에서 장입물을 고르게 분산시켜 노 내부의 온도·환원 조건을 균일하게 유지하는 기술이다. 이를 통해 코크스의 연소가 효율적으로 진행되어 같은 양의 코크스로 더 많은 선철을 생산할 수 있으므로 코크스비(단위 선철 생산에 필요한 코크스 사용량)가 저하된다. 노황 안정성 향상, 제선능률 향상, 장입물 균일화는 모두 균광의 직·간접적 효과이지만, 가장 정량적이고 핵심적인 경제 지표는 코크스비 개선이다.