15년 1회차

펀치가 잘라내는 면은 구멍 둘레를 따라 생기는 원통면이므로 전단 면적은 지름이 아니라 둘레를 쓴 $A=\pi d t$이다. $P=\pi d t\,\tau=\pi\times 24\,\mathrm{mm}\times 2\,\mathrm{mm}\times 440\,\mathrm{MPa}\approx 6.63\times 10^{4}\,\mathrm{N}$이므로 약 66,300 N이 필요하다.

안전기는 토치 쪽에서 생긴 불꽃이 호스를 타고 발생기·용기 쪽으로 거꾸로 번지는 것을 차단하는 장치로, 역할은 역화 방지다. 산소 압력 조정은 압력조정기가, 가스 누설 방지는 밸브·이음부가 담당한다.

다이캐스팅은 용융금속을 금형(다이)에 고압으로 압입하므로 다이의 내열강도 한계 때문에 용융점이 낮은 비철합금(Al·Zn·Mg 등)에만 적합하다. 용융점이 높은 금속은 다이 수명이 급격히 떨어져 적용이 제한되므로 4번은 장점이 아니라 오히려 제약이다.

레이저는 에너지 밀도가 매우 높아 초경합금·스테인리스강 같은 고경도 재료도 절단·구멍가공이 가능하다. 나머지는 모두 맞는 설명으로, 단색성과 직진성이 좋고 목재·종이·반도체 기판·세라믹 판까지 가공할 수 있다.

전주가공은 전기도금 원리로 모형 위에 금속을 두껍게 석출시키는데, 전류가 집중되는 모서리·돌출부는 두껍고 오목부는 얇게 전착되어 두께가 균일하지 않다. 전착속도가 느려 가공시간이 길고 모형 형상을 그대로 옮겨 정밀도가 높은 것은 맞는 설명이다.

마템퍼링은 Ms점 이하(약 100~200℃)의 열욕에 담가 항온 유지한 뒤 공랭하는 열처리로, 마텐자이트와 베이나이트가 섞인 조직을 얻는다. 마퀜칭은 Ms점 바로 위에서 내외부 온도를 균일하게 한 뒤 냉각해 마텐자이트를, 오스템퍼링은 베이나이트 영역에서 항온변태시켜 베이나이트 단일 조직을 얻는다.

흑연 전극은 비중이 약 1.7로 구리(약 8.9)보다 훨씬 가볍다. 전극 소모가 적고 방전 가공속도가 빠른 대신 절삭·연삭할 때 칩이 분진처럼 날리는 것이 흑연의 장·단점이다.

드릴지그의 3대 요소는 위치 결정 장치, 클램프 장치, 공구 안내 장치(부시)다. 측정은 가공이 끝난 뒤 검사 공정이 담당하므로 지그의 구성 요소가 아니다.

침투탐상은 침투액을 결함에 스며들게 한 뒤 표면의 여분을 씻어내고, 현상액으로 결함 속 침투액을 빨아올려 지시를 관찰한다. 즉 침투 → 세척 → 현상 → 검사 순서이며, 세척을 침투보다 먼저 놓은 보기는 전처리와 혼동한 것이다.

만능 압연기는 수평 롤과 수직 롤을 함께 갖춰 소재의 상하면과 좌우 측면을 동시에 압연한다. H형강·레일처럼 측면 치수까지 잡아야 하는 형강 압연에 쓰인다.

칠드 주조는 주형의 필요한 부위에 금속제 냉금(chiller)을 대어 그 면만 급랭시키는 방법이다. 급랭된 표면은 시멘타이트가 많은 백주철 조직이 되어 경도·내마모성·내압성이 높아지고, 내부는 회주철로 남아 인성을 유지한다.

비교 측정은 블록게이지처럼 이미 치수를 아는 표준과의 편차를 읽어 치수를 구하는 방법으로, 다이얼게이지·비교측장기가 대표적이다. 눈금에서 값을 곧바로 읽는 직접(절대) 측정과 구분된다.

구성인선은 절삭속도가 낮을 때 심하고 고속으로 절삭할수록 발생이 감소해 임계속도를 넘으면 거의 사라진다. 윗면 경사각을 크게 하거나 절삭깊이를 작게 하면 오히려 줄어들고, 칩의 유동 저항이 클수록 발생은 늘어난다.

금속 침투법(세라다이징·칼로라이징 등)은 표면에 다른 금속 원소를 확산 침투시키는 화학적 표면경화법이다. 화염·고주파 경화법은 열로, 쇼트 피닝은 소성변형(가공경화)으로 경화시키는 물리적 방법이다.

치직각(법선) 모듈이 주어졌으므로 피치원 지름은 $D=\dfrac{m_n z}{\cos\beta}$이고 외경은 여기에 $2m_n$을 더한다. $D_o=\dfrac{3\times 36}{\cos 30^\circ}+2\times 3=124.7+6\approx 131\,\mathrm{mm}$이며, 나선각으로 나눠 주는 것을 빠뜨리면 114로 오답이 된다.

전조는 소재를 깎지 않고 굴려서 성형하므로 금속 조직의 흐름선(섬유상 조직)이 끊기지 않고 형상을 따라 연속되어 피로강도가 높아진다. 흐름선이 절단된다는 서술이 틀렸고, 나머지는 전조의 맞는 특징이다.

램이 직선 왕복운동하면서 공구대에 고정된 바이트로 절삭하고 공작물을 직각 방향으로 이송시키는 기계는 셰이퍼다. 평면·측면·경사면·홈 가공에 쓰이며 절삭은 전진 행정에서만 이루어진다.

철의 재결정 온도는 350~450℃이며, 이 온도를 기준으로 열간가공과 냉간가공이 나뉜다. 재결정 온도는 대체로 융점(절대온도)의 0.3~0.5배 수준이다.

래핑 후 가공면에 남은 랩제(연마입자)는 반드시 제거해야 하며, 잔류하면 상대 부품을 마모시키고 부식의 원인이 된다. 거울면 수준의 다듬질면, 높은 기하 정밀도, 좋은 내식·내마멸성은 래핑의 실제 장점이다.

V은 강력한 흑연화 방지 원소로, 탄화물을 안정시키고 흑연을 미세화해 경도와 내마모성을 높인다. 흑연을 조대화하고 흑연화를 촉진하는 원소는 Si·Ni 등이므로 2번 서술이 반대다.

양쪽 오버행 끝에 5 kN이 걸리므로 지점 단면의 굽힘모멘트는 $M=5\,\mathrm{kN}\times 1\,\mathrm{m}=5\,\mathrm{kN\cdot m}$이다. 대칭이라 반력은 각 7 kN이고 중앙 단면은 $7\times 1-5\times 2-(2\times 1)\times 0.5=-4\,\mathrm{kN\cdot m}$로 더 작으므로, 최대 굽힘모멘트는 지점 위의 5 kNㆍm다.

원형 단면의 굽힘응력은 $\sigma=\dfrac{32M}{\pi d^{3}}$이므로 $d=\sqrt[3]{\dfrac{32M}{\pi\sigma}}$다. $d=\sqrt[3]{\dfrac{32\times 8\times 10^{3}}{\pi\times 60\times 10^{6}}}=0.111\,\mathrm{m}$, 즉 약 11.1 cm다.

양단에 크기 M의 순수 굽힘만 작용하므로 전 길이에서 굽힘모멘트가 일정하다. 변형에너지는 $U=\displaystyle\int_{0}^{L}\dfrac{M^{2}}{2EI}\,dx=\dfrac{M^{2}L}{2EI}$이며, 굽힘이므로 분모에 AE가 아니라 EI가 온다.

등분포하중 외팔보의 자유단 처짐 $\delta=\dfrac{wL^{4}}{8EI}$를 쓰되, w는 강관 자중과 내부 물 무게의 합이다.

$w_s=\dfrac{\pi}{4}(0.2^{2}-0.16^{2})\times 7800\times 9.81=865\,\mathrm{N/m}$
$w_w=\dfrac{\pi}{4}(0.16)^{2}\times 1000\times 9.81=197\,\mathrm{N/m}$
이므로 $w=1062\,\mathrm{N/m}$다.

$I=\dfrac{\pi}{64}(0.2^{4}-0.16^{4})=4.64\times 10^{-5}\,\mathrm{m^4}$를 넣으면
$\delta=\dfrac{1062\times 4^{4}}{8\times 200\times 10^{9}\times 4.64\times 10^{-5}}\approx 3.67\times 10^{-3}\,\mathrm{m}$,
즉 약 3.66 mm다.

비틀림각은 $\theta=\dfrac{TL}{GI_P}$이므로, 이를 길이로 나눈 단위 길이당 비틀림각은 $\dfrac{\theta}{L}=\dfrac{T}{GI_P}$가 된다. 길이 L이 소거되고 G가 분모에 남는다는 점이 정답을 가른다.

모어원의 중심은 항상 $\left(\dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2},\;0\right)$, 즉 수직응력 축(가로축) 위에만 놓인다. 따라서 원점의 좌우로는 얼마든지 이동하지만 원점의 위아래에는 놓일 수 없으므로 1번이 틀렸다.

단위 길이당 토크 $t_0$가 전 길이에 걸쳐 작용하면 고정단에 누적되는 최대 토크는 $T=t_0L$이다. 원형 단면의 최대 전단응력은 $\tau=\dfrac{16T}{\pi d^{3}}$이므로 $\tau_{max}=\dfrac{16t_0L}{\pi d^{3}}$가 된다.

코일스프링의 전단응력은 $\tau=\dfrac{8PD}{\pi d^{3}}$이고, $\tau\le 250\,\mathrm{MPa}$에서 $D\le\dfrac{250\times\pi\times 10^{3}}{8\times 2000}=49.1\,\mathrm{mm}$다. 즉 D=5cm이면 254.6 MPa로 허용치를 넘고, D=4cm이면 203.7 MPa로 안전하므로 4 cm를 택한다.

체적변형률은 $\dfrac{\Delta V}{V}=\dfrac{1-2\nu}{E}(\sigma_x+\sigma_y+\sigma_z)$이고, 세 방향 모두 압축이므로 응력 합은 $-(40+10+10)=-60\,\mathrm{MPa}$다.

$\dfrac{\Delta V}{V}=\dfrac{1-2(0.25)}{100\times 10^{3}}\times(-60)=-3.0\times 10^{-4}$이고
$V=\dfrac{\pi}{4}(120)^{2}\times 200=2.262\times 10^{6}\,\mathrm{mm^3}$이므로
$\Delta V\approx -679\,\mathrm{mm^3}$다.

자유단에 모멘트만 받는 외팔보의 최대 처짐은 $\delta=\dfrac{ML^{2}}{2EI}$다. $EI=200\times 10^{9}\times 50\times 10^{-8}=1\times 10^{5}\,\mathrm{N\cdot m^2}$이므로 $\delta=\dfrac{40\times 2^{2}}{2\times 10^{5}}=8\times 10^{-4}\,\mathrm{m}=0.08\,\mathrm{cm}$이다.

구형 용기는 두 방향 응력이 같으므로 $\varepsilon=\dfrac{\sigma(1-\nu)}{E}$이고, 게이지 변형률은 $\varepsilon=\dfrac{0.009}{15}=6\times 10^{-4}$다.

따라서
$\sigma=\dfrac{6\times 10^{-4}\times 200\times 10^{3}}{1-0.3}=171.4\,\mathrm{MPa}$이고,
구형 용기 응력식 $\sigma=\dfrac{pd}{4t}$에서
$p=\dfrac{4\times 5\times 171.4}{1000}\approx 3.43\,\mathrm{MPa}$이다.

원주(가로) 방향 게이지가 읽은 $-1.5\times 10^{-4}$는 가로변형률이므로 축방향 변형률은 $\varepsilon=\dfrac{1.5\times 10^{-4}}{0.3}=5\times 10^{-4}$다. 가로가 줄었다는 것은 축방향으로 늘어났다는 뜻이므로 $\Delta L=5\times 10^{-4}\times 3000=1.5\,\mathrm{mm}$ 인장이다.

$A=\dfrac{\pi}{4}(25)^{2}=490.9\,\mathrm{mm^2}$이므로 $\sigma=\dfrac{100\times 10^{3}}{490.9}=203.7\,\mathrm{MPa}$다. 변형률은 $\varepsilon=\dfrac{6}{6000}=0.001$이므로 203.7 MPa과 0.001의 조합이 맞다.

봉의 변형에너지는 $U=\sum\dfrac{P^{2}L_i}{2A_iE_i}$이므로 탄성계수가 작고($E_1=E/2$) 가는 단면(지름 d)이 긴 쪽이 커진다.

2번은 $E_1$이면서 지름 d 구간이 $\ell/2$로 가장 길어
$U=\dfrac{P^{2}\ell}{EA}\left(\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{18}\right)\approx 0.56\dfrac{P^{2}\ell}{EA}$($A=\pi d^{2}/4$)이다.

• 1번: 약 0.44배로 더 작다.
• 3번: 약 0.31배로 더 작다.
• 4번: 약 0.17배로 더 작다.

A절점에서 500 N은 연직성분 $500\cos 30^\circ=433\,\mathrm{N}$, 수평성분 $500\sin 30^\circ=250\,\mathrm{N}$으로 나뉘고, 연직성분은 경사부재 AC만 부담한다.

$AC=\sqrt{5^{2}+3^{2}}=5.83\,\mathrm{m}$이므로
$F_{AC}=433\times\dfrac{5.83}{3}=842\,\mathrm{N}$이고,
A점 수평 평형에서
$F_{AB}=842\times\dfrac{5}{5.83}+250\approx 972\,\mathrm{N}$이다.

세장비는 $\lambda=\dfrac{L}{k}$, 회전반경은 $k=\sqrt{I/A}$다. $I=\dfrac{\pi}{64}(90^{4}-80^{4})=1.21\times 10^{6}\,\mathrm{mm^4}$, $A=\dfrac{\pi}{4}(90^{2}-80^{2})=1335\,\mathrm{mm^2}$이므로 $k=30.1\,\mathrm{mm}$이고 $\lambda=\dfrac{3000}{30.1}\approx 100$이다.

등분포하중을 받는 단순보의 반력은 양단 모두 $\dfrac{qL}{2}$이고, 전단력은 $V(x)=\dfrac{qL}{2}-qx$로 x에 대해 1차(직선)로 변한다. 따라서 A에서 $+\dfrac{qL}{2}$, B에서 $-\dfrac{qL}{2}$이며 중앙에서 0을 지나는 직선 선도가 된다.

탄성은 외력을 제거하면 원래 형상으로 되돌아가려는 성질이다. 외력을 없애도 남는 변형은 영구변형(소성변형)이므로 3번과 구분된다.

직사각형 단면의 단면 2차 모멘트는 $I=\dfrac{(\text{폭})(\text{높이})^{3}}{12}$이므로 $I_A=\dfrac{bh^{3}}{12}$, $I_B=\dfrac{hb^{3}}{12}$다. 비는 $\dfrac{I_A}{I_B}=\left(\dfrac{h}{b}\right)^{2}=1.5^{2}=2.25$로, 높이가 세제곱으로 들어간다는 점이 핵심이다.

그림은 한쪽이 단순지지, 반대쪽이 고정된 일단고정 타단지지보(프롭 캔틸레버)가 등분포하중을 받는 경우다. 이때 최대 처짐은 지지단에서 약 0.579L 지점에 생기며 $\delta_{max}=\dfrac{wL^{4}}{184.6EI}$다.

용융금속에 산소가 들어오면 Mn·Si 같은 합금원소를 산화시켜 소모시키고, 생성된 산화물이 비금속 개재물로 남아 인성이 떨어지며 취성이 커진다. 그래서 페로망간·페로실리콘 같은 탈산제로 산소를 제거한다.

결정구조는 그대로인 채 강자성이 사라지는 자기변태점(A2)을 큐리점이라 한다. 순철의 큐리점은 약 768℃이며(문제의 168℃는 오기), 격자형 자체가 바뀌는 동소변태와는 구분된다.

쇼어경도는 다이아몬드 해머를 일정 높이에서 떨어뜨려 반발한 높이로 값을 정하는 반발식 시험이다. 브리넬·비커스·로크웰은 압입자를 눌러 생긴 자국의 면적이나 깊이로 재는 압입식이다.

오스테나이트를 매우 천천히 냉각하면 A1(약 723℃)에서 공석변태가 일어나 페라이트(α철)와 시멘타이트가 층상으로 배열된 펄라이트가 된다. 베이나이트·트루스타이트는 항온변태나 급랭 후 뜨임으로 얻어지는 조직이다.

치환형 고용체는 용매 원자의 격자점을 용질 원자가 대신 차지하는 형태이므로 두 원자의 지름 차가 작아야 만들어진다. 여기에 결정격자형이 같고 전기음성도 차가 작으며 원자가가 비슷할수록 고용도가 커지므로 1·2·3번은 조건이 반대로 서술되어 있다.

Sn(주석)은 재결정 온도가 상온 이하여서 상온에서 가공해도 곧바로 재결정이 일어난다. 융점이 높을수록 재결정 온도도 높아 W는 약 1200℃, Ni은 약 600℃, Cu는 약 200℃ 수준이다.

켈멧은 Cu에 Pb를 20~40% 넣은 베어링용 합금으로, 열전도가 좋고 고속·고하중에 견뎌 자동차·항공기 엔진 베어링에 쓰인다. 콜손합금은 Cu-Ni-Si계 고력 도전재료, 호이슬러합금은 Cu-Mn-Al계 강자성 합금이다.

순철의 동소체는 α철(BCC)·γ철(FCC)·δ철(BCC) 셋뿐이다. 이른바 β철은 A2 변태로 자성만 잃은 α철이어서 결정구조가 달라지지 않으므로 동소체가 아니다.

18Cr-8Ni강을 용접하면 열영향부가 약 500~800℃ 구간을 지나면서 Cr 탄화물이 결정입계에 석출한다. 그 주변은 Cr이 부족해져 부동태 피막을 유지하지 못하고 입계부식(예민화)이 일어나므로, 저탄소형(304L)이나 Ti·Nb 안정화강을 쓴다.

Mg의 용융점은 약 650℃로 보기 중 가장 낮다. Cu는 약 1083℃, Ni은 약 1455℃, Fe는 약 1538℃다.

질소(N)는 용착금속에 고용되거나 질화물로 석출되어 인장강도와 경도는 높이지만 연신율과 충격치를 떨어뜨리고, 시효경화와 뜨임취성의 원인이 된다. 그래서 아크 길이를 짧게 유지해 대기 중 질소가 흡수되지 않도록 관리한다.

열영향부는 급랭하면 마텐자이트가 생겨 오히려 경화하고 저온균열 위험이 커진다. 경화를 막으려면 예열·후열로 냉각속도를 늦춰야 하므로 2번이 품질을 가장 나쁘게 하는 조치다.

응고는 과냉된 용융금속에서 결정핵이 생기고 → 핵이 수지상으로 성장하며 → 성장한 결정끼리 부딪쳐 결정립(입계)이 형성되는 순서로 진행된다. 냉각속도가 빠를수록 핵 생성이 많아져 결정립이 미세해진다.

풀림은 조직을 연화시키고 잔류응력을 없애는 열처리이므로 강화 방법이 아니다. 고용강화·가공경화·입자분산강화는 모두 전위의 이동을 방해해 강도를 높이는 방법이다.

전위는 버거스 벡터와 전위선의 관계에 따라 인상(칼날)전위·나선전위·둘이 섞인 혼합전위로 분류된다. 굽힘전위라는 형태는 없다.

피로파괴는 응력집중부에서 시작하므로 표면 덧붙이를 크게 하면 지단부 응력집중이 심해져 피로수명이 오히려 짧아진다. 덧살은 낮고 완만하게 다듬어야 하며, 편석·언더컷·오버랩 제거와 잔류응력 저감은 모두 피로수명에 도움이 된다.

잔류 오스테나이트는 상온에서 준안정 상태여서 시간이 지나거나 응력·저온을 받으면 마텐자이트로 변태하며 치수 변화(경년변화)를 일으킨다. 이를 없애려면 심랭처리(서브제로)를 한다.

일미나이트(FeTiO₃)는 슬래그를 만드는 피복제 원료이지 탈산제가 아니다. 탈산제로는 산소와 결합력이 큰 페로망간·페로실리콘·알루미늄 분말 등이 쓰인다.

재료가 클수록 중심부는 냉각속도가 느려 표면과 내부의 담금질 효과가 달라지는데, 이를 질량효과라 한다. 질량효과가 작은 강일수록 담금질성이 좋다.

응고할 때 먼저 굳는 부분과 나중에 굳는 부분의 성분이 달라져 부위별 화학조성이 불균일해지는 현상이 편석이다. 확산풀림(균질화 처리)으로 완화한다.

완전히 구속된 부재의 열응력은 $\sigma=E\alpha\Delta T$로, 영률·선팽창계수·온도차만으로 결정된다. 단면적은 응력이 아니라 힘($P=\sigma A$)을 구할 때 필요하므로 열응력 자체와는 관계가 없다.

용접균열지수 $P_w$는 조성 지표 $P_{cm}$에 확산성 수소량과 구속도 K를 더한 $P_w=P_{cm}+\dfrac{[\mathrm{H}]}{60}+\dfrac{K}{40000}$로 계산한다. 조성만 보는 탄소당량과 달리 용접부의 크기·구속도·수분(수소) 흡수 상태 같은 시공 조건까지 반영해 균열 발생 가능성을 평가한다.

피닝은 용접부 표면을 해머나 쇼트로 두들겨 소성변형(연신)을 주어 인장 잔류응력을 완화하는 방법이다. 풀림은 열로 응력을 없애는 것이고 그라인딩은 깎아내는 가공이라 소성변형을 주는 방식이 아니다.

용접기 1대의 소요 용량은 개로전압 × 평균사용전류 × 사용률이므로 $80\,\mathrm{V}\times 200\,\mathrm{A}\times 0.5=8\,\mathrm{kVA}$다. 20대이므로 $8\times 20=160\,\mathrm{kVA}$의 전원 변압기가 필요하다.

헬륨은 분자가 매우 작고 가벼워 미세한 틈으로도 잘 빠져나가며 질량분석기로 검출하므로 누설검사 중 감도가 가장 높다. 수압·공기압·유압 검사는 육안이나 압력강하로 확인해 감도가 훨씬 낮다.

킨젤 시험은 노치를 낸 시험편을 굽혀 연성과 균열 발생을 보는 굽힘 시험이라 용접하지 않은 모재도 그대로 시험할 수 있다. 리하이·CTS 시험은 구속을 준 상태의 용접 균열 시험이라 반드시 용접부가 있어야 한다.

피로 시험은 크기나 방향이 시간에 따라 반복 변동하는 하중으로 하므로 일정하게 걸리는 정하중은 쓰지 않는다. 단진 하중, 왕복(반복) 하중, 양진 하중이 피로 시험용 하중이다.

Co-60은 투과력이 큰 감마선을 방출해 방사선투과검사(RT)의 선원으로 쓰인다. 알파선·베타선은 투과력이 약해 금속 내부 결함 검사에는 쓸 수 없다.

발생 위치로 나눈 용접균열은 용접금속, 열영향부, 모재의 원질부다. 용접변형부는 위치 구분이 아니라 변형이 생긴 상태를 가리키는 말이므로 이 분류에 들지 않는다.

용접 길이가 길수록 입열과 용착량이 늘어 변형·잔류응력·결함 확률이 커지므로 필요한 강도를 만족하는 범위에서 되도록 짧게 설계한다. 이음을 한곳에 몰지 않고 반복하중부의 표면을 평평하게 다듬는 것은 옳은 지침이다.

면내 변형은 판 평면 안에서 일어나는 횡수축·종수축·회전변형이다. 각변형은 판이 두께 방향으로 꺾이는 면외 변형이므로 면내 변형이 아니다.

투과도계(IQI)는 모재와 같은 재질의 시험편을 함께 촬영해 투과사진의 상질(감도)이 규정을 만족하는지 판정하는 게이지다. 필름 성능을 높이거나 명암도를 조절하거나 결함 크기를 조정하는 도구가 아니다.

내압을 받는 원통 동체에 생기는 원주(후프) 응력은 $\sigma=\dfrac{pD}{2t}$다. $\sigma=\dfrac{100\times 50}{2\times 6}=416.7\,\mathrm{N/mm^2}$이며, 축방향 응력식 $\dfrac{pD}{4t}$와 혼동하지 않아야 한다.

용접물을 강하게 고정하면 변형은 줄지만 구속 때문에 잔류응력은 오히려 커진다. 적당한 예열, 용착금속량 최소화, 알맞은 용접 순서 선택은 모두 잔류응력을 줄이는 방법이다.

T형 필릿 이음은 열이 세 방향으로 빠져나가 맞대기 이음보다 냉각속도가 오히려 빠르다. 후판일수록, 열전도율이 클수록(구리 등) 열이 빨리 흩어져 냉각이 빠르다는 나머지 설명은 옳다.

용접 이음은 홀더·토치를 넣고 자세를 잡을 수 있도록 충분한 작업 공간을 확보해야 한다. 강도상 필릿보다 맞대기가 유리하고, 판 두께가 다르면 완만한 테이퍼를 두어야 하며, 용접선은 교차·집중시키지 않아야 하므로 나머지는 반대로 서술되어 있다.

저수소계(E4316)의 피복제는 석회석(CaCO₃)과 형석(CaF₂)이 주성분이어서 수소 발생이 적고 내균열성이 좋다. 산화티탄(TiO₂)을 약 35% 포함한 것은 고산화티탄계(E4313)이므로 3번이 틀렸다.

용접기호에는 홈의 형상·각도·루트간격·다리길이·용접선의 길이와 피치처럼 시공에 필요한 형상과 치수가 표시된다. 용접 설계법은 설계 과정의 방법론이지 도면에 기호로 적는 항목이 아니다.

표준 용접성 시험은 용접부 자체의 성질을 보는 조성 분석·용접 균열·용접 연성 시험 등으로 구성된다. 용접 작업성 시험은 아크 안정성이나 슬래그 박리성 같은 시공 편의를 평가하는 것이라 표준 용접성 시험에 들지 않는다.

용접 변형은 구속 지그, 가용접의 크기와 피치, 부재 치수·주변 지지 조건처럼 구속 상태가 좌우한다. 용접기의 정격용량은 사용 가능한 전류 범위를 정하는 기기 사양일 뿐 변형 억제와는 관계가 없다.

알루미늄은 산화·질화가 심해 완전 불활성 가스로만 보호해야 한다. CO₂·O₂·N₂가 섞이면 산화물과 기공을 만들므로 쓸 수 없고 Ar+He가 정답이다. He를 섞으면 아크 열량이 커져 열전도율이 높은 알루미늄의 용입 확보에 유리하다.

스터드 용접 토치는 끝단의 스터드 척에 스터드를 물리고, 내부의 스프링·전자석·스위치로 스터드를 모재에 눌렀다가 들어 올리면서 아크를 발생시킨다. 콘택트 팁·안내 튜브는 와이어를 보내는 반자동 아크용접 토치의 구성이고, 페룰은 토치 부품이 아니라 모재 쪽 용접부에 씌우는 내열 링이다.

후열은 용접이 끝난 뒤 가열해 잔류응력을 완화하고 확산성 수소를 방출시켜 기계적 성질을 높이고 균열을 막는 처리다. 슬래그는 용접 중 피복제·플럭스가 녹아 생기는 것이라, 이미 용접이 끝난 뒤의 후열로는 생성 자체를 막을 수 없다.

절단 산소는 순도가 높을수록 절단속도가 빨라지고 절단면도 깨끗해진다. 순도가 1% 떨어지면 절단속도가 크게 저하될 만큼 영향이 커서, "순도가 높으면 절단속도가 느리다"는 서술이 틀렸다. 팁의 동심형·이심형 구분과 모재 온도가 높을 때 고속절단이 가능하다는 설명은 옳다.

산소-아세틸렌 불꽃은 가스 불꽃 중 가장 뜨거워 백심 바로 앞 끝에서 약 3200~3430℃에 이르므로 최고온도 범위는 3000~3500℃다. 산소-수소는 약 2900℃, 산소-프로판은 약 2820℃로 이보다 낮아 절단·용접 능률이 떨어진다.

용착효율은 소비한 용접재료 대비 실제 용착금속의 비율이라 스패터·잔봉·슬래그 손실이 작을수록 높다. 서브머지드 아크 용접은 와이어가 연속 공급되고 아크가 용제 속에 묻혀 있어 스패터가 거의 없으므로 용착효율이 약 100%로 가장 높다. 피복 아크 용접은 심선 끝이 잔봉으로 버려져 60% 안팎에 그친다.

아크 절단은 아크열로 모재를 녹여 절단하는 방식으로 금속아크절단·플라스마 제트 절단·아크에어가우징이 여기에 속한다. 수중절단은 물속에서 예열불꽃과 절단산소를 쓰는 가스절단의 한 형태라 아크 절단법이 아니다.

역률은 겉보기전력에 대한 유효전력의 비이므로 소비전력(kW)을 전원입력(kVA)으로 나눈 값에 100을 곱해 구한다. 아크 발생시간을 작업시간으로 나누는 식은 사용률을 구하는 식이므로 혼동하면 안 된다.

매니폴드는 여러 개의 용기를 배관으로 묶어 가스를 대량·연속 공급하는 장치이므로 용기 교환주기, 순간 최대 사용량, 필요한 용기 수 같은 공급 능력이 설치 기준이 된다. 산소와 아세틸렌의 혼합비는 토치에서 불꽃을 조절할 때의 문제라 매니폴드 설치 고려사항이 아니다.

위빙 비드의 위빙 폭은 용접봉 지름의 2~3배 이내로 제한한다. 폭이 이보다 넓어지면 아크가 용융지를 벗어나 보호가 깨지고 언더컷·기공·용입 불량이 생기기 쉽다.

용접 흄에 의한 금속열(metal fume fever)은 산화아연 등 금속산화물 미립자를 흡입한 뒤 수 시간 후 38~40℃의 발열이 오는 발열성 질환이다. 이때 혈액 반응은 백혈구 증가이므로, 적혈구 수가 일시적으로 증가한다는 서술이 사실과 가장 거리가 멀다.

허용 사용률은 $\text{허용 사용률}=\left(\dfrac{\text{정격 2차 전류}}{\text{실제 용접 전류}}\right)^2 \times \text{정격 사용률}$로 구한다. 대입하면 $\left(\dfrac{300}{150}\right)^2 \times 40 = 4 \times 40 = 160\ \%$이다. 전류를 절반으로 낮추면 허용 사용률은 4배가 된다.

용제는 납땜온도에서 활성이 살아 있어야 산화막을 녹여내고 젖음성을 확보할 수 있다. 유효온도 범위가 납땜온도보다 낮으면 정작 땜이 이루어지는 순간에는 이미 분해·소진되어 제 역할을 못 하므로 틀린 조건이다. 나머지 셋은 용제가 갖춰야 할 정상 조건이다.

용입 부족은 열량이 루트까지 닿지 못해 생기므로 개선(홈) 각도를 크게 하고 루트 간격을 넓혀 아크가 루트면에 직접 닿게 해야 한다. 용접속도를 빠르게 하거나 아크길이를 길게 하면 단위길이당 입열이 줄어 용입이 더 얕아진다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄 분말의 화학반응열(약 2800℃)로 만든 용융철을 주형에 부어 접합하므로 전원 없이 시공할 수 있다. 그래서 전기 공급이 어려운 야외의 레일·차축 접합에 쓰인다. 일렉트로 슬래그·업셋 용접은 모두 전원이 필요하다.

플라스마 아크는 전극과 모재 사이에 아크를 만드는 이행형, 전극과 노즐 사이에 만들어 열플라스마만 뿜는 비이행형, 두 방식을 겹친 중간형으로 나뉜다. 단락형은 소모전극식 아크용접의 용적이행 형태를 가리키는 말이라 플라스마 아크의 종류가 아니다.

TIG는 텅스텐 전극이 소모되지 않고 용가재를 따로 넣어야 해 용착속도가 느리므로 후판에서는 오히려 능률이 낮다 — 주로 박판·정밀 용접에 쓴다. 슬래그가 없어 비드가 깨끗하고, 플럭스 없이 불활성 가스만으로 보호해 비철금속 용접에 적합하다는 나머지 설명은 옳다.

계단은 각 단의 간격(높이)과 너비가 일정해야 발을 헛디디는 사고를 막을 수 있고, 손잡이도 한 곳이 아니라 양측에 설치하는 것이 원칙이다. 따라서 "간격과 넓이를 다르게 하고 한곳에만 손잡이를 설치"한다는 서술이 틀렸다.

용접입열은 $H=\dfrac{60EI}{v}\ \mathrm{[J/cm]}$로 구한다(E는 아크전압, I는 용접전류, v는 용접속도 cm/min). 대입하면 $H=\dfrac{60 \times 20 \times 200}{10}=24000\ \mathrm{J/cm}$이다.

점화 시 폭음은 팁 안에 남은 혼합가스가 완전히 배출되지 않았거나, 가스 압력·분출속도가 부족해 불꽃이 팁 안쪽으로 되돌아 들어갈 때 생긴다. 아세틸렌 순도가 높은 것은 오히려 안정된 연소에 유리하므로 폭음의 원인이 될 수 없다.