[제선기능장 필기] 18년 1회차
제선기능장 필기 기출문제

18년 1회차

총 60문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
제선기능장 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

18년 1회차

총 60문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
코크스 중 회분을 구하는 식은?
1장입탄 중 회분 / 전 코크스 실수율
2장입탄 중 회분 - 전 코크스 실수율
3장입탄 중 회분 × 전 코크스 실수율
4장입탄 중 회분 + 전 코크스 실수율
정답 및 해설

코크스 중 회분은 장입탄에 들어있던 회분이 코크스화 과정에서 거의 그대로 남는다는 질량보존 관계로 구한다.

장입한 석탄의 회분 질량은 생성된 코크스의 회분 질량과 같으므로, 장입탄 회분율에 장입탄량을 곱한 값이 코크스 회분율에 코크스량을 곱한 값과 같아진다.

여기서 전 코크스 실수율(코크스량/장입탄량)로 정리하면, 코크스 회분율은 장입탄 회분율을 실수율로 나눈 값이 된다.

문제 2
고로 내에서 코크스의 역할로 옳지 않은 것은?
1환원제로서의 역할
2연소에 따른 열원으로서의 역할
3고로 내의 통기를 잘하기 위한 spacer로서의 역할
4선철, 슬래그 간을 냉각시키는 매개체로서의 역할
정답 및 해설

코크스가 고로 안에서 선철과 슬래그 사이의 냉각 매개체 역할을 한다는 설명은 옳지 않다.

코크스는 철광석을 환원시키는 환원제, 연소를 통해 노 내부에 열을 공급하는 열원, 그리고 장입물 사이에서 통기성을 확보해 주는 스페이서 역할을 한다.

선철과 슬래그는 비중 차이에 의해 자연스럽게 층을 이루며 분리될 뿐, 코크스가 그 사이를 냉각시키는 매개체로 기능하지는 않는다.

문제 3
고로용 펠릿의 소성기구에 대한 설명으로 옳은 것은?
1펠릿의 소성은 보통 환원성 분위기에서 실시한다.
2펠릿의 소성과 경화는 재결정 hematite 결합이 가장 쉽다.
3압궤강도를 증대시키려면 소성온도를 올려 기공률을 감소시킨다.
4원료가 magnetite 일 때 광석입자는 환원하면서 확산에 의해 분해된다.
정답 및 해설

압궤강도를 높이려면 소성온도를 올려 기공률을 낮추는 것이 옳은 설명이다.

소성온도가 높아질수록 입자 간 소결·재결정이 촉진되어 조직이 치밀해지고 기공이 줄어들며, 그 결과 압궤강도가 증가한다.

  • 펠릿의 소성은 환원성이 아니라 산화성 분위기에서 진행되어 자철광이 적철광으로 산화되며 결합을 이룬다.
  • 자철광 원료는 소성 중 산화되며 재결정 결합을 이루는 것이지, 환원되어 분해되는 것이 아니다.
문제 4
소결조업시 장입물의 착화에서 배광까지 진행되는 Pallet 내를 4개 층으로 구분하였을 때, Pallet의 장입층 표면부터 순서대로 옳게 나열한 것은?
1소결대 → 하소대 → 건조대 → 습원료대
2건조대 → 소결대 → 하소대 → 습원료대
3소결대 → 건조대 → 습원료대 → 하소대
4하소대 → 소결대 → 건조대 → 습원료대
정답 및 해설

소결기 팔렛 내 장입층은 표면(점화면)에서부터 소결대 → 하소대 → 건조대 → 습원료대 순으로 나뉜다.

점화로 착화된 표면에서는 소결이 진행되고, 그 아래로 내려갈수록 순서대로 하소(탄산염 분해), 건조(수분 증발), 그리고 아직 열을 받지 못한 습윤 상태의 원료층이 남는다.

문제 5
품위 55.10%의 철광석으로부터 철분 93.45%의 선철 1.5톤을 만드는데 필요할 광석량은 몇 kg인가? (단, 철분이 모두 환원되어 철의 손실이 없다고 가정한다.)
11476
21576
32444
42544
정답 및 해설

필요한 광석량은 선철에 들어갈 철분량을 철광석 품위로 나누어 구한다.

선철 1.5톤(1500kg) 중 철분은 1500×0.9345=1401.75kg이며, 이 철분이 품위 55.10%의 광석에서 나왔다고 보면 광석량은 1401.75÷0.5510≈2544kg이다.

문제 6
다음 중 소결 장비의 구성요소가 아닌 것은?
1배재구
2배사판
3드럼 피더
4서지 호퍼
정답 및 해설

배재구는 소결기가 아니라 고로의 출선 설비에 속하는 구성요소이므로 소결 장비의 구성요소로 보기 어렵다.

배사판, 드럼 피더, 서지 호퍼는 모두 원료 이송·배출과 관련된 소결기 설비의 구성요소이다.

문제 7
소결광의 생산성과 품질은 통기도의 영향이 크다. 통기도에 대한 설명으로 옳은 것은?
1통기도가 커지면 소결속도는 늦어진다.
2의사입자를 강화하면 통기도는 감소한다.
3원료 입자를 작게 할수록 통기도는 향상된다.
4통기도가 좋으면 열효율 개선으로 품질이 좋아진다.
정답 및 해설

통기도가 좋으면 열효율 개선으로 소결광의 품질이 좋아진다는 설명이 옳다.

  • 통기도가 커지면 소결속도는 오히려 빨라진다.
  • 의사입자(가상입자)를 강화하면 입자 사이 공극이 늘어나 통기도는 향상된다.
  • 원료 입자를 작게 할수록 공극이 줄어들어 통기도는 오히려 나빠진다.

따라서 통기도가 좋아질수록 노내 가스 흐름과 열교환이 원활해져 소결 품질이 향상된다.

문제 8
고로에서 선철 1ton을 제조할 때, 원료 중 가장 많이 필요한 원료는?
1석회석
2코크스
3소결광
4Mn 광석
정답 및 해설

고로에서 선철 1톤을 만들 때 가장 많이 소요되는 원료는 소결광이다.

소결광은 고로에 장입되는 철분 함유 원료 중 비중이 가장 큰 주원료이며, 코크스나 석회석, Mn 광석은 이에 비해 장입량이 훨씬 적다.

문제 9
코크스 습식 소화 설비와 비교한 코크스 건식 소환 설비의 특징이 아닌 것은?
1낮은 고정 탄소비
2코크스의 강도 향상
3코크스 평균 입경하락
4적열코크스의 폐열회수
정답 및 해설

코크스 건식소화(CDQ)는 물을 쓰지 않아 코크스에 수분이 거의 남지 않으므로 고정탄소비가 오히려 높아진다. 따라서 고정탄소비가 낮다는 것은 건식소화의 특징이 아니다.

건식소화는 적열 코크스의 폐열을 회수해 증기·전력으로 활용하고, 물에 의한 급랭이 없어 열충격이 줄어 코크스 강도가 향상되는 것이 장점이다.

다만 냉각설비 안에서 코크스가 순환하며 서로 부딪혀 마모되기 때문에 평균 입경은 다소 낮아지는 특징이 함께 나타난다.

문제 10
그림은 소결 과정 중 점화 후 약 10분이 경과하였을 때 소결층 내의 수직 단면상 온도 분포를 나타낸 것이다. B가 나타내는 것으로 옳은 것은?
1습윤대
2연소대
3건조대
4소결광대
정답 및 해설

하방 흡인식 소결에서는 표면에 붙인 불이 아래로 내려가며 연소가 진행되므로, 점화 후 10분 남짓 지난 소결층은 높이에 따라 온도가 크게 달라진다. 그림의 가로축은 왼쪽이 저면, 오른쪽이 표면이고, 왼쪽 끝의 A는 온도가 낮은 채 평탄하다가 뒤쪽에서 완만하게 올라 500℃ 부근에 이르는 구간으로, 아직 수분이 남아 있거나 그 수분이 증발하면서 원료가 예열되는 층에 해당한다.

B는 500℃ 부근에서 1,000℃까지 온도가 급격히 치솟는 좁은 띠로, 예열된 배합원료 속 분코크스에 불이 붙어 연소가 일어나는 연소대이다. 이어지는 C는 그 연소열로 1,000℃를 넘는 최고 온도에 이르러 원료 일부가 녹아 서로 붙는 소결·용융 구간이고, 표면 쪽 끝의 D는 소결이 끝난 뒤 빨려 들어오는 공기에 식어 가면서 온도가 급히 떨어지는 구간이다.

  • 습윤대는 열이 아직 닿지 않아 위에서 내려온 수증기가 응축되는 저면 쪽 저온 구간으로, 그림에서는 평탄하게 낮은 A의 앞부분이다.
  • 건조대는 습윤대 바로 위에서 수분이 증발하며 원료가 예열되는 구간이므로, 온도가 완만하게 오르는 A의 뒷부분에 해당한다.
  • 소결광대는 소결이 끝나 공기에 식어 가는 표면 쪽 구간인 D이다.
문제 11
다음 중 선광의 종류가 아닌 것은?
1비중선광
2입도선광
3자력선광
4중액선광
정답 및 해설

입도선광은 광물 종류에 따른 물리적 성질 차이를 이용해 분리하는 선광법이 아니라 단순히 입자 크기로 걸러내는 분급(sizing) 조작에 가까우므로 선광의 종류로 보기 어렵다.

비중선광, 자력선광, 중액선광은 각각 비중, 자성, 매질의 비중 차이를 이용해 유용광물과 맥석을 분리하는 대표적인 선광법이다.

문제 12
코크스로의 최고 가동률을 옳게 나타낸 식은?
1(coke oven의 수 / 일일 최고 압출문수) × 100
2(일일 최고 압출문수 / coke oven의 수) × 100
3(일간 최대작업 가능문수 / 일간 평균작업 가능문수) × 100
4(일간 평균작업 가능문수 / 일간 최대작업 가능문수) × 100
정답 및 해설

코크스로 가동률은 실제 조업 실적을 설비 규모로 나눈 비율로 나타내므로, 하루 중 가장 많이 압출한 문수를 코크스로(오븐) 수로 나눈 뒤 100을 곱한 식이 옳다.

분모와 분자를 뒤바꾸거나 최대·평균 작업가능문수끼리 비교하는 식은 조업 실적을 설비능력으로 나눈다는 가동률의 의미와 맞지 않는다.

문제 13
다음 중 소결광의 부원료와 가장 거리가 먼 것은?
1규사
2사문암
3생석회
4능철광
정답 및 해설

능철광은 소결의 부원료가 아니라 철분을 공급하는 주원료(철광석)에 해당한다.

규사, 사문암, 생석회는 각각 SiO₂, MgO, CaO 성분을 보충해 염기도와 소결성을 조정하는 대표적인 부원료이다.

문제 14
다음 중 소결광 재료원료로 가장 적절하지 않은 것은?
1분광
2반광
3밀 스케일
4분 슬러지
정답 및 해설

분 슬러지는 수분·유분 함량이 높고 불순물이 섞이기 쉬워 소결 원료로 쓰기에 가장 부적절하다.

분광, 반광, 밀 스케일은 모두 철분 함유율이 높고 취급이 비교적 용이한 대표적인 소결 원료이다.

문제 15
다음 중 원료탄의 파쇄입도에 영향을 주는 요인에 대한 설명과 가장 거리가 먼 것은?
1탄의 수분이 많으면 파쇄하기 어렵다.
2분쇄전 입도가 크면 분쇄후 입도도 크다.
3석탄의 휘탄부는 파쇄하기 쉽고 암탄부는 파쇄하기 어렵다.
4탄의 HGI(Hardgrove Grindability Index)가 크면 파쇄하기 어렵다.
정답 및 해설

HGI(Hardgrove Grindability Index)는 값이 클수록 분쇄가 쉬운 석탄임을 나타내는 지수이므로, HGI가 크면 파쇄하기 어렵다는 설명은 틀렸다.

탄의 수분이 많거나 분쇄 전 입도가 크면 분쇄 후에도 입도가 커지기 쉽고, 석탄 중 암탄부는 휘탄부보다 단단해 파쇄가 어렵다는 설명은 모두 파쇄입도에 영향을 주는 옳은 요인이다.

문제 16
다음 중 코크스가 갖추어야 할 조건으로 옳은 것은?
1입도는 클수록 좋다.
2황 함유량은 적고 수분의 함유량은 많아야 한다.
3취급시 또는 고로 안에서도 잘 분쇄되어야 한다.
4회분의 양은 적고, 고정탄소의 양은 많아야 한다.
정답 및 해설

코크스는 회분이 적고 고정탄소는 많아야 연소·환원 효율이 높아지므로 이 설명이 옳다.

  • 입도는 무조건 큰 것이 아니라 노내 통기성에 맞는 적정 범위가 좋다.
  • 황과 수분은 많을수록 품질을 떨어뜨리므로 둘 다 적어야 한다.
  • 코크스는 취급이나 노 내에서 쉽게 분쇄되지 않고 강도를 유지해야 한다.

즉 회분·황·수분은 적고 고정탄소와 강도는 높아야 고로 안에서 안정적으로 연소·환원 역할을 수행할 수 있다.

문제 17
다음 중 적철광에 대한 설명으로 옳은 것은?
1화학식은 FeCO3이다.
2철광석 중 자성이 가장 강하다.
3순수한 상태의 적철광은 철분을 48.3% 함유하고 있다.
4CO 가스와 반응하여 Fe3O4 상태로 환원될 때, 열이 발생한다.
정답 및 해설

적철광(Fe₂O₃)이 CO 가스와 반응해 Fe₃O₄로 환원될 때는 발열반응이 일어난다는 설명이 옳다.

  • 적철광의 화학식은 FeCO₃가 아니라 Fe₂O₃이다.
  • 철광석 중 자성이 가장 강한 것은 적철광이 아니라 자철광이다.
  • 순수한 적철광의 철분 함량은 48.3%가 아니라 약 70%에 이른다.

이 성질들을 종합하면 적철광에 대한 설명 중 환원 시 발열반응이 일어난다는 내용만 옳다.

문제 18
결정수제거, 탄산염분해를 통해 CO2를 제거할 목적으로 철광석을 산소와의 반응이 별로 일어나지 않은 온도 범위에서 가열 하는 공정은?
1하소
2배소
3소결
4선광
정답 및 해설

결정수 제거와 탄산염 분해로 CO₂를 날리되 산소와의 반응은 거의 일어나지 않는 온도 범위에서 가열하는 공정은 하소이다.

배소는 산화 반응을 동반하는 가열 공정, 소결은 입자를 녹여 붙이는 공정, 선광은 물리적 분리 공정이라는 점에서 이 정의와 구분된다.

문제 19
고로의 유효높이를 바르게 설명한 것은?
1풍구 수준면에서 장입 기준선까지
2출선구 수준면에서 장입 기준선까지
3풍구 수준면에서 노구 하단 선까지
4출선구 수준면에서 노구 하단 선까지
정답 및 해설

고로의 유효높이는 풍구 수준면에서 장입 기준선까지의 높이로 정의된다.

출선구가 아닌 풍구를 기준으로 삼고, 노구 하단선이 아닌 장입(스톡라인) 기준선까지를 유효한 반응 공간으로 보기 때문이다.

문제 20
주물용선에 Si를 많이 함유하고 Mn을 적게 함유 하도록 배합할 때, 고려해야할 사항과 가장 거리가 먼 것은?
1필요에 따라 조업도를 약간 낮춘다.
2슬래그의 염기도를 약간 낮게 한다.
3일정량의 코크스량에 대하여 광석 장입량을 적게 한다.
4선철 중에 들어가는 금속원소 환원율을 최저로 하여 광석배합을 한다.
정답 및 해설

주물용선처럼 Si는 높이고 Mn은 낮추려면 노상 온도를 높이고 슬래그를 산성 쪽으로 가져가는 배합이 필요하다.

조업도를 약간 낮추고 일정한 코크스량에 대해 광석 장입량을 줄이면 코크스비가 올라가 노상 온도가 높아져 Si 환원이 촉진되며, 슬래그 염기도를 낮추면 SiO₂의 환원은 쉬워지는 반면 Mn의 환원은 억제된다.

반면 선철 중 금속원소의 환원율을 최저로 맞추어 광석을 배합한다는 것은 목표로 하는 Si의 환원까지 함께 억제해 버리므로 고려사항으로 보기 어렵다.

문제 21
열풍로의 내화물에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?
1고온 하중에서의 체적 안정성이 있어야 한다.
2내화도와 열간 용적 안정성이 좋은 연와를 사용해야 한다.
3연소가스와 연소공기 중에 함유된 dust에 대한 내구성이 중요하다.
4열풍로 내화물로 규석연와는 600℃ 이하에서 용적변화가 작기 때문에 많이 사용된다.
정답 및 해설

규석질 연와는 저온 영역에서 오히려 결정 구조 변화로 용적 변화가 크게 일어나는 내화물이므로, 600℃ 이하에서 용적변화가 작아 많이 쓰인다는 설명은 옳지 않다.

규석질 연와는 고온에서 용적이 안정되는 특성을 이용해 열풍로처럼 고온이 유지되는 부위에 사용되는 것이지, 저온 안정성 때문에 쓰이는 것이 아니다.

고온 하중에서의 체적 안정성, 열간 용적 안정성, dust에 대한 내구성은 열풍로 내화물이 갖춰야 할 옳은 조건들이다.

문제 22
다음 중 출선 설비에 대한 설명으로 옳은 것은?
1탕도 : 용선과 슬래그를 비중차에 따라 분리시키는 설비
2스키머 : 출선종료 후 내화재료를 이용하여 출선구를 막는 장치
3폐쇄기 : 출선된 용선을 용선운반차까지 흐르도록 주상에 설치된 용탕 통로
4개공기 : 고로 내의 용융물을 출선구로 배출하기 위하여 출선구 개공에 이용되는 것
정답 및 해설

개공기는 고로 내 용융물을 배출하기 위해 출선구를 뚫는 데 쓰이는 설비라는 설명이 옳다.

  • 용선과 슬래그를 비중차로 분리하는 설비는 탕도가 아니라 스키머이다.
  • 출선 후 내화재로 출선구를 막는 장치는 스키머가 아니라 폐쇄기이다.
  • 용선을 운반차까지 흐르게 하는 주상 위 통로는 폐쇄기가 아니라 탕도이다.

이처럼 용어와 정의를 정확히 짝지어야 출선 설비의 역할을 혼동하지 않는다.

문제 23
고로 노정장입 장치에 구비조건에 해당되지 않은 것은?
1원료장입시 가스 유출이 쉬워야 한다.
2장치가 간단하고 유지보수가 쉬워야 한다.
3조업속도와 장입속도의 균형이 맞아야 한다.
4원료장입이 균일해야 하고 장입방법 변경이 쉬워야 한다.
정답 및 해설

고로 노정장입 장치는 원료 장입 시 가스가 새어 나가지 않도록 밀폐를 유지해야 하므로, 가스 유출이 쉬워야 한다는 것은 구비조건이 아니다.

장입 균일성과 장치의 유지보수 용이성, 조업속도와 장입속도의 균형은 모두 노정장입 장치에 요구되는 옳은 조건이다.

문제 24
다음 중 고로의 주상설비가 아닌 것은?
1개공기
2주선기
3Mud Gun
4집진장치
정답 및 해설

주선기는 고로 출선구 주변의 주상설비가 아니라 별도의 선철 주조 공정에서 쓰이는 설비이므로 주상설비에 해당하지 않는다.

개공기, Mud Gun, 집진장치는 모두 출선구가 있는 주상(캐스트하우스)에서 출선 작업과 직접 관련해 운용되는 설비이다.

문제 25
다음 중 염기성 내화벽돌에 해당되는 것은?
1납석질 벽돌
2규석질 벽돌
3알루미나질 벽돌
4돌로마이트질 벽돌
정답 및 해설

돌로마이트질 벽돌은 CaO·MgO 성분을 주체로 하는 대표적인 염기성 내화벽돌이다.

납석질과 규석질 벽돌은 산성 내화물이고, 알루미나질 벽돌은 중성 내화물로 분류되어 염기성 벽돌과 구분된다.

문제 26
다음 노외탈황법 중 교반법의 종류가 아닌 것은?
1KR법
2NKK법
3ATH법
4Rheinstahl법
정답 및 해설

ATH법은 임펠러로 용선을 직접 휘저어 탈황제를 분산시키는 교반법 계열에 속하지 않고, 다른 방식으로 분류되는 노외탈황법이다.

KR법, NKK법, Rheinstahl법은 모두 회전 임펠러 등으로 용선을 기계적으로 교반하면서 탈황제를 혼합시키는 교반법 계열의 대표적인 방법들이다.

문제 27
54% CaO, 1.8% SiO2, 0.23% Al2O3, 0.92% MgO, 0.45% FeO, 0.27% S인 석회석으로, 염기도 1.3으로 조업하면 유효 석회성분은 약 몇 %인가? (단, Ca, Si, Al, Mg, Fe, Mn, S, O의 원자량은 각각 40, 28, 27, 24, 56, 55, 32, 16로 계산한다.)
145.19
251.19
355.45
460.45
정답 및 해설

유효 석회성분은 석회석이 가진 CaO 중에서, 석회석 자신이 데리고 들어온 SiO₂를 목표 염기도로 잡아주고 황을 고정하는 데 쓰이고 남는 몫을 말한다.

염기도 1.3을 맞추는 데 필요한 CaO는 1.3×1.8=2.34%이고, 황을 CaS로 고정하는 데는 CaO와 S의 화학식량비(56/32=1.75)에 따라 1.75×0.27≈0.47%가 더 소비된다.

따라서 유효 석회성분은 54−2.34−0.47≈51.19%이다.

문제 28
다음 중 노상 냉각 사고의 원인과 가장 거리가 먼 것은?
1노내 침수 발생
2장기간 걸림 발생
3코크스 과다 장입
4장기간 휴풍 발생
정답 및 해설

코크스 과다 장입은 오히려 노내 열량을 늘리는 방향이므로 노상 냉각 사고의 원인으로 보기 어렵다.

노내 침수, 장기간의 걸림 발생, 장기간의 휴풍은 모두 노 안으로 들어가는 열량이나 조업 안정성을 떨어뜨려 노상이 식는 사고로 이어질 수 있는 원인들이다.

문제 29
200kg의 순수한 석회석 중 CaO의 함량은 몇 kg인가? (단, Ca, C, O의 원자량은 각각 40, 12, 16이다.)
156
284
3112
4156
정답 및 해설

순수한 석회석(CaCO₃) 200kg 중 CaO 함량은 화학식량 비를 이용해 구한다.

CaCO₃의 분자량은 100(40+12+16×3)이고 이 중 CaO(분자량 56)가 차지하는 비율은 56/100이므로, 200×56/100=112kg이 된다.

문제 30
다음 중 고로 장입물의 걸림(Hanging) 원인과 가장 거리가 먼 것은?
1산소 취입량 증가
2슬래그의 점도 증가
3노내 통기 저항 지수 증가
4풍압 상승에 따른 풍량 저하
정답 및 해설

산소 취입량 증가는 노내 통기성을 개선하는 방향으로 쓰이는 조치이지, 걸림(Hanging)을 일으키는 원인으로 보기 어렵다.

슬래그 점도 상승, 노내 통기저항 지수 증가, 풍압 상승에 따른 풍량 저하는 모두 가스 흐름을 방해해 장입물이 걸리는 현상으로 이어지는 대표적인 원인들이다.

문제 31
고로내의 각 영역별 특징으로 옳은 것은?
1융착대 - 광석의 환원, 연화융착
2괴상대 - 광석의 직접환원, 적하개시
3적하대 - 원료의 예열, 간접환원반응
4연소대 - carbon deposition반응, 간접환원반응
정답 및 해설

융착대는 광석이 환원되면서 연화·융착이 함께 일어나는 구역이라는 설명이 옳다.

  • 괴상대는 직접환원과 적하가 시작되는 곳이 아니라 원료가 예열되며 간접환원이 진행되는 구역이다.
  • 적하대는 원료 예열·간접환원이 아니라 용융물이 녹아 떨어지는 적하와 직접환원이 함께 일어나는 구역이다.
  • 연소대(레이스웨이)는 carbon deposition이나 간접환원이 아니라 코크스가 산소와 만나 연소하는 구역이다.

이처럼 각 영역은 온도와 반응 특성에 따라 순서대로 배열되어 있다.

문제 32
다음 중 탄소의 용해도를 감소시키는 원소는?
1V
2Mn
3Cr
4Si
정답 및 해설

용선 중 탄소의 용해도를 감소시키는 대표적인 원소는 Si이다.

Si는 흑연화를 촉진해 탄소를 용액 밖으로 밀어내는 경향이 강한 반면, Mn과 Cr, V 같은 탄화물 형성 원소들은 오히려 탄소의 용해도를 높이는 쪽으로 작용한다.

문제 33
다음 중 용광로 공정해석의 목적과 가장 거리가 먼 것은?
1조업성적을 향상시키기 위하여
2안정적인 조업을 확보하기 위하여
3용광로 융착대의 노내 상황을 실측하기 위하여
4장기 또는 단기적인 용광로의 각종 조업지표의 변화를 예측하기 위하여
정답 및 해설

용광로 융착대의 노내 상황을 직접 실측하는 것은 실제로는 측정이 어려운 영역이므로, 이는 공정해석의 목적으로 보기 어렵다.

공정해석은 측정 가능한 외부 데이터를 바탕으로 조업성적 향상, 안정적인 조업 확보, 장단기 조업지표 변화 예측 등을 위해 수행되는 것이지, 노 내부를 직접 들여다보기 위한 것이 아니다.

문제 34
파이넥스(FINEX) 공정에서 사용하는 주연료로 적합한 것은?
1분탄
2분광
3소결광
4괴상 철광석
정답 및 해설

파이넥스(FINEX) 공정은 소결이나 코크스 제조 공정 없이 분탄을 주연료로 사용하는 것이 특징이다.

가루 형태의 철광석(분광)은 원료로 유동환원로에 바로 투입되고, 별도의 코크스 제조 없이 분탄이 용융가스화로에서 연료 겸 환원제로 쓰인다.

문제 35
고로의 종풍 조업에 대한 설명으로 틀린 것은?
1최종 출선 후 휴풍하고 노정 가스를 빼낸다.
2종풍에 앞서 노내 장입물을 코크스로 치환하면서 장입물 레벨을 낮춘다.
3노정을 개방하여 정압으로 유지하고 공기를 취입하는 등의 작업을 한다.
4노내 잔류 코코스의 냉각을 위해 노정 주수시 가스반응이 폭발적으로 일어날 위험이 있다.
정답 및 해설

노정을 개방해 정압을 유지한 채 공기를 취입한다는 설명은 옳지 않다.

노 안에는 가연성 가스가 남아 있는 상태이므로 이 시점에 공기를 그대로 불어넣으면 폭발적인 반응이 일어날 위험이 있어, 실제로는 불활성 가스 등을 이용해 안전하게 가스를 치환하는 절차를 따른다.

최종 출선 후 휴풍하며 노정가스를 빼내는 것, 종풍에 앞서 장입물을 코크스로 치환하며 레벨을 낮추는 것, 잔류 코크스 냉각을 위한 노정 주수 시 폭발 위험이 있다는 점은 모두 종풍조업과 관련해 옳은 설명이다.

문제 36
노정가스 중 N2는 60%, 노정가스량은 4500m3/t일 때, 송풍량은 약 얼마인가? (단, 공기 중에 N2는 79%이다.)
12700m3/t
23060m3/t
33418m3/t
47500m3/t
정답 및 해설

송풍량은 노정가스 중 질소가 모두 송풍 공기에서 왔다고 보고 역산하여 구한다.

노정가스 4500m³/t 중 질소는 60%이므로 4500×0.6=2700m³/t이며, 이 질소가 공기 중 79% 농도에서 유입된 것이므로 송풍량은 2700÷0.79≈3418m³/t이다.

문제 37
그림은 고로 내 가스반응 곡선으로 부두아 곡선을 나타낸 것이다. 이때의 설명으로 옳은 것은?
1고로에서 고압조업을 하면 carbon-deposition의 가능성이 커진다.
2carbon-deposition 반응은 고온부에서 일어나므로 반응 속도가 아주 빠르다.
3carbon-solution 반응은 고온측에서 일어남에도 반응 속도가 비교적 느리다.
4압력이 1기압보다 커지게 되면 곡선의 왼쪽으로 이동하게 되어 CO2+C→2CO 의 carbon-solution 반응이 일어난다.
정답 및 해설

고로를 고압으로 조업하면 카본 석출(carbon deposition)이 잘 일어난다.

그림의 부두아 곡선은 가로축이 온도 300~900℃, 세로축이 CO 농도(%)이며, 곡선 위쪽 저온 영역에 2CO → CO2 + C(C-deposition), 아래쪽 고온 영역에 CO2 + C → 2CO(C-solution)가 표시돼 있다. 석출은 기체 2몰이 1몰로 줄어드는 반응이라 압력을 높이면 평형이 석출 쪽으로 이동한다.

나머지 설명이 어긋나는 이유는 다음과 같다.

  • 카본 석출은 곡선 위쪽 저온부에서 일어나고 반응 속도도 느리다.
  • 용해손실 반응은 고온측에서 일어나며 속도가 매우 빠르다.
  • 가압하면 곡선이 고온측으로 밀리므로 CO2 + C → 2CO 쪽이 아니라 석출 쪽이 유리해진다.
문제 38
고로용 열풍로에 대한 설명으로 틀린 것은?
1열풍로의 외연식에는 Koppers식이 있다.
2열풍로의 내연식에는 Cowper식이 있다.
3열풍로는 연소실과 축열실로 구성되어 있다.
4내연식은 연소실과 축열실이 동일한 원통 철피 내에 들어 있지 않다.
정답 및 해설

내연식 열풍로는 연소실과 축열실이 하나의 원통형 철피 안에 함께 배치되는 구조이므로, 이 둘이 서로 다른 철피에 나뉘어 있다는 설명은 사실과 반대되어 틀렸다.

외연식에는 Koppers식이, 내연식에는 Cowper식이 해당하며, 열풍로는 공통적으로 연소실과 축열실로 이루어진다.

문제 39
고로의 열정산에서 입열에 해당되는 것은?
1열풍의 현열
2용선의 현열
3슬래그의 현열
4노정가스 현열
정답 및 해설

열풍의 현열은 고로 열정산에서 입열에 해당하는 항목이다.

나머지는 모두 노 외부로 빠져나가는 출열 항목이다.

  • 용선이 지닌 열은 출선과 함께 배출되는 출열이다.
  • 슬래그가 지닌 열도 슬래그 배출과 함께 나가는 출열이다.
  • 노정가스가 지닌 열 역시 가스와 함께 노 밖으로 빠져나가는 출열이다.
문제 40
열풍로에서 나온 열풍이 고로 내부로 송입되는 과정의 순서로 옳은 것은?
1열풍본관 → 환상관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 풍구
2열풍본관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 환상관 → 풍구
3열풍본관 → 환상관 → 블로우 파이프 → 송풍지관 → 풍구
4열풍본관 → 송풍지관 → 환상관 → 블로우 파이프 → 풍구
정답 및 해설

열풍은 열풍본관 → 환상관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 풍구 순서로 흘러 고로 내부에 송입된다.

열풍본관의 고온 바람이 노체를 둘러싼 환상관(bustle pipe)을 거쳐 각 풍구 위치로 나뉘고, 이후 개별 송풍지관과 블로우 파이프를 통과해 풍구에서 노 안으로 분사된다.

문제 41
고로 내에서 환원되기 쉬운 것부터 옳게 나열한 것은?
1FeO → Fe2O3 → SiO2 → CaO
2CaO → FeO → Fe2O3 → SiO2
3Fe2O3 → FeO → MnO → SiO2
4SiO2 → CaO → FeO → Fe2O3
정답 및 해설

고로 안에서는 Fe2O3→FeO→MnO→SiO2\mathrm{Fe_2O_3} \rightarrow \mathrm{FeO} \rightarrow \mathrm{MnO} \rightarrow \mathrm{SiO_2} 순서로 환원이 쉬운 것에서 어려운 것으로 진행된다.

이는 산화물의 안정도 차이 때문으로, 철산화물이 가장 불안정해 먼저 환원되고 규소산화물(SiO₂)은 매우 안정해 고온에서도 환원되기 어렵다.

문제 42
다음 성분 중 고로가스에서 가장 적은 것은?
1CO
2H2
3CO2
4N2
정답 및 해설

고로가스(노정가스) 성분 중 수소(H₂)가 차지하는 비율이 가장 낮다.

일반적인 고로가스 조성은 질소(N₂)가 절반 이상으로 가장 많고, 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO₂)가 그 뒤를 이으며, 수소는 수 % 수준으로 가장 적게 포함된다.

문제 43
Ralph M. Barnes 교수가 제시한 동작경제의 원칙 중 작업장 배치에 관한 원칙(Arrangement of the workplace)에 해당되지 않는 것은?
1가급적이면 낙하식 운반방법을 이용한다.
2모든 공구나 재료는 지정된 위치에 있도록 한다.
3적절한 조명을 하여 작업자가 잘 보면서 작업할 수 있도록 한다.
4가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할 수 있도록 작업을 구성하여야 한다.
정답 및 해설

"가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할 수 있도록 작업을 구성한다"는 원칙은 작업장 배치가 아니라 신체 사용에 관한 원칙에 속하는 내용이다.

다음은 모두 작업장 배치(Arrangement of the workplace)에 관한 원칙에 해당한다.

  • 가급적 낙하식 운반방법을 이용하는 것
  • 모든 공구나 재료를 지정된 위치에 두는 것
  • 적절한 조명으로 작업자가 잘 보면서 작업하도록 하는 것
문제 44
어떤 회사의 매출액이 80000원, 고정비가 15000원, 변동비가 40000원일 때 손익분기점 매출액은 얼마인가?
125000원
230000원
340000원
455000원
정답 및 해설

손익분기점 매출액은 30,000원이다.

변동비율은 4000080000=0.5\dfrac{40000}{80000} = 0.5이므로 공헌이익률은 1−0.5=0.51 - 0.5 = 0.5이다.

따라서 손익분기점 매출액은 150000.5=30000\dfrac{15000}{0.5} = 30000(원)으로 계산된다.

문제 45
국제 표준화의 의의를 지적한 설명 중 직접적인 효과로 보기 어려운 것은?
1국제간 규격통일로 상호 이익도모
2KS 표시품 수출 시 상대국에서 품질인증
3개발도상국에 대한 기술개발의 촉진을 유도
4국가 간의 규격상이로 인한 무역장벽의 제거
정답 및 해설

"KS 표시품을 수출할 때 상대국에서 품질을 인증해 준다"는 내용은 국제 표준화의 직접적 효과로 보기 어렵다.

KS는 국내 규격이므로 그 표시만으로 상대국의 품질인증까지 자동으로 보장되지는 않기 때문이다.

반면 규격 통일에 따른 상호이익 도모, 개발도상국의 기술개발 촉진, 국가 간 규격 차이로 인한 무역장벽 제거는 국제 표준화의 대표적인 직접효과다.

문제 46
전수검사와 샘플링검사에 관한 설명으로 맞는 것은?
1파괴검사의 경우에는 전수검사를 적용한다.
2검사항목이 많을 경우 전수검사보다 샘플링검사가 유리하다.
3샘플링검사는 부적합품이 섞여 들어가서는 안되는 경우에 적용한다.
4생산자에게 품질향상의 자극을 주고 싶을 경우 전수검사가 샘플링검사보다 더 효과적이다.
정답 및 해설

검사항목이 많은 경우에는 전수검사보다 샘플링검사가 시간과 비용 면에서 더 유리하다.

  • 파괴검사는 검사 대상이 파괴되므로 전수검사가 아니라 샘플링검사를 적용해야 한다.
  • 부적합품이 섞여서는 안 되는 경우는 샘플링검사가 아니라 전수검사를 적용해야 한다.
  • 생산자에게 품질향상 자극을 주는 효과는 전수검사보다 오히려 샘플링검사가 더 크다.
문제 47
직물, 금속, 유리 등의 일정 단위 중 나타나는 흠의 수, 핀홀 수 등 부적합수에 관한 관리도를 작성하려면 가장 적합한 관리도는?
1c 관리도
2np 관리도
3p 관리도
4 관리도
정답 및 해설

일정 단위 중에 나타나는 흠의 수·핀홀 수처럼 부적합수(결점수)를 관리할 때는 c관리도가 가장 적합하다.

c관리도는 검사 단위(시료 크기)가 일정할 때 그 단위에서 세어진 결점 수를 푸아송분포로 보고 관리하는 계수형 관리도다. 직물 1㎡, 유리판 1장, 금속판 1매처럼 단위가 고정되어 있으면 그 안의 흠 개수를 그대로 타점한다.

  • 부적합품수(불량 개수)를 시료 크기가 일정한 조건에서 관리하는 것은 np관리도이고, 부적합품률을 관리하는 것은 p관리도로, 둘 다 '결점 수'가 아니라 '불량품의 개수·비율'을 다룬다.
  • 보기에 그림으로 제시된 X̄-R관리도는 길이·무게·강도처럼 측정값이 연속량인 계량형 데이터를 평균과 범위로 관리하는 관리도여서 흠의 개수에는 쓰지 않는다.
  • 검사 단위의 크기가 일정하지 않을 때의 단위당 결점 수는 u관리도를 쓴다.
문제 48

다음 데이터의 제곱합(sum of squares)은 약 얼마인가?

18.819.118.818.218.418.3
19.018.619.2
10.129
20.338
30.359
41.029
정답 및 해설

주어진 9개 데이터의 제곱합(편차제곱합) S는 약 1.029다.

제곱합은 편차를 일일이 구하지 않고 S=∑x2−(∑x)2nS=\sum x^2-\dfrac{(\sum x)^2}{n} 로 계산하는 것이 빠르다.

데이터 18.8, 19.1, 18.8, 18.2, 18.4, 18.3, 19.0, 18.6, 19.2 에서 n=9n=9, ∑x=168.4\sum x=168.4, ∑x2=3151.98\sum x^2=3151.98 이다.
대입하면 S=3151.98−168.429=3151.98−3150.951=1.029S=3151.98-\dfrac{168.4^2}{9}=3151.98-3150.951=1.029

평균은 xˉ=168.49≈18.711\bar{x}=\dfrac{168.4}{9}\approx18.711 이며 각 편차를 제곱해 더해도 같은 값이 나온다. 제곱합은 분산·표준편차의 분자가 되는 값이라 여기서 불편분산 1.0298≈0.1286\dfrac{1.029}{8}\approx0.1286 과 혼동하지 않도록 주의한다.

문제 49
탄소강에서 탄소함량이 0.2%에서 0.8%로 증가할 때 감소하는 기계적 성질은?
1충격치
2경도
3항복점
4인장강도
정답 및 해설

탄소강에서 탄소함량이 증가하면 강도와 경도는 높아지지만 충격치(인성)는 오히려 낮아진다.

탄소함량이 0.2%에서 0.8%로 늘어나는 구간에서는 경도, 항복점, 인장강도가 모두 상승하는 반면, 충격치만 감소하는 경향을 보인다.

문제 50
쾌삭강에서 피삭성 향상에 기여하지 않는 원소는?
1W
2S
3Pb
4Ca
정답 및 해설

쾌삭강의 피삭성(절삭가공성)을 높이는 원소는 황(S), 납(Pb), 칼슘(Ca) 등이며, 텅스텐(W)은 피삭성 향상에 기여하지 않는다.

S와 Pb는 절삭 중 칩을 잘게 끊어지게 해 가공성을 높이고, W은 오히려 강도와 내마모성을 높이는 원소로 절삭성과는 관계가 없다.

문제 51
주철에 대한 설명으로 옳은 것은?
1주철은 탄소함량이 약 4.3% 이상이다.
2백주철은 마텐자이트와 펄라이트를 탈탄시켜 주철에 가단성을 부여한 것이다.
3고급주철이란 편상흑연 주철 중에서 인장강도가 약 250MPa 정도 이상인 주철이다.
4칠드주철은 저탄소, 저규소의 백주철을 풀림 상자 속에서 열처리하여 시멘타이트를 분해시켜 흑연을 입상으로 석출시킨 것이다.
정답 및 해설

고급주철은 편상흑연주철 중에서 인장강도가 약 250MPa 이상인 주철을 가리키는 정의이다.

다음 설명들은 실제 내용과 어긋난다.

  • 주철은 탄소가 약 2.0% 이상인 철-탄소 합금이며, 4.3%는 Fe-C계의 공정 조성에 해당하는 값이므로 "약 4.3% 이상"이라는 한정은 주철의 정의가 아니다.
  • 백주철에 대한 설명은 실제로는 가단주철을 만드는 탈탄 처리 과정을 가리키는 내용이다.
  • 칠드주철에 대한 설명 역시 실제로는 흑연을 입상으로 석출시키는 가단주철의 제조 과정을 가리키는 내용이다.
문제 52
Fe-C 평행상태도에 관한 설명으로 틀린 것은?
1강은 탄소함유량 0.8%를 기준으로 하여 아공석강과 과공석강으로 분류된다.
2Fe3C는 시멘타이트라고 하며, 탄소의 최대 고용한도는 약 6.67% 까지 이다.
3A3 변태점은 약 910℃이며, α⇆γ 가 된다.
4A1 변태점은 약 210℃에서 일어나며 Fe의 자기변태점 이라고 한다.
정답 및 해설

철의 자기변태점(A₂)은 약 768℃이며, A₁ 변태점(공석온도)은 약 727℃로 두 온도 모두 210℃가 아니다.

따라서 "A₁ 변태점이 약 210℃에서 일어나며 Fe의 자기변태점"이라는 설명은 온도와 변태점의 종류를 모두 잘못 짝지은 틀린 내용이다.

강은 탄소 0.8%를 기준으로 아공석강·과공석강으로 나뉘고, 시멘타이트(Fe₃C)의 최대 탄소 고용한도는 약 6.67%이며, A₃ 변태점은 약 910℃에서 α⇆γ 변태가 일어난다는 나머지 설명은 모두 옳다.

문제 53
다음의 격자결함 중 선결함에 해당되는 것은?
1공공(vacancy)
2전위(dislocation)
3결정립계(grain boundary)
4침입형 원자(interstitial atom)
정답 및 해설

결정 격자결함 중 선결함(1차원 결함)에 해당하는 것은 전위(dislocation)이다.

공공과 침입형 원자는 점결함(0차원), 결정립계는 면결함(2차원)으로 분류된다.

문제 54
마텐자이트(Martensite) 변태를 설명한 것 중 틀린 것은?
1마텐자이트 변태를 하면 표면기복이 생긴다.
2마텐자이트는 단일상이 아닌 금속간 화합물이다.
3Ms점에서 마텐자이트 변태를 개시하여 Mf에서 완료한다.
4오스테나이트에서 마텐자이트로 변태하는 무확산 변태이다.
정답 및 해설

마텐자이트는 금속간화합물이 아니라 탄소가 과포화된 단일상(체심정방정 고용체)이므로, 이를 금속간화합물이라고 한 설명이 틀렸다.

오스테나이트에서 마텐자이트로의 변태는 확산 없이 일어나는 무확산 변태이며, 변태 시 표면기복이 생기고 Ms점에서 시작해 Mf점에서 완료된다는 나머지 설명은 모두 옳다.

문제 55
다음의 청동 중 석출경화성이 있으며, 동합금 중에서 가장 높은 강도와 경도를 얻을 수 있는 청동으로 옳은 것은?
1길딩 청동
2베릴륨 청동
3네이벌 청동
4애드밀러티 청동
정답 및 해설

베릴륨청동은 석출경화(시효경화) 처리를 통해 동합금 중 가장 높은 강도와 경도를 얻을 수 있는 청동이다.

길딩청동, 네이벌청동, 애드미럴티청동은 각각 화폐·장식용이나 선박용 내식 합금 등으로 쓰이지만 베릴륨청동과 같은 수준의 석출경화 강화 효과는 없다.

문제 56
사업장의 무재해운동의 기대효과가 아닌 것은?
1원가 상승
2기업의 번영
3생산성 향상
4노사화합 형성
정답 및 해설

무재해운동의 기대효과는 재해로 인한 손실을 줄여 오히려 원가를 절감하는 것이므로, "원가 상승"은 무재해운동의 기대효과가 아니다.

무재해운동은 생산성 향상, 기업의 번영, 노사화합 형성 등 긍정적 효과를 목표로 한다.

문제 57
산업안전보건기준에 관한 규칙 중 허가대상 유해물질을 제조하거나 사용하는 작업장에서는 보기 쉬운 장소에 해당내용을 게시하도록 하고 있다. 게시되는 내용이 아닌 것은?
1인가대상 유해물질의 성분
2인체에 미치는 영향
3취급상의 주의사항
4응급처치와 긴급 방재 요령
정답 및 해설

허가대상 유해물질 작업장에 게시해야 하는 항목은 유해물질의 명칭, 인체에 미치는 영향, 취급상의 주의사항, 착용해야 할 보호구, 응급조치와 긴급 방재 요령이다.

따라서 물질의 명칭이 아닌 "성분"을 게시 항목으로 든 것은 규정과 맞지 않는 내용이다.

문제 58
프로세스 모델(Process model)을 작성하는 방법 중 실적 데이터를 분류해서 활용하는 패턴(Pattern)법에 대한 설명으로 틀린 것은?
1Modeling이 쉽다.
2실용화가 빠르다.
3식이 단순하고 계산이 쉽다.
4Data file이 작아진다.
정답 및 해설

패턴법(Pattern법)은 실적 데이터를 그대로 분류해 활용하므로 데이터 파일의 크기가 오히려 커지는 특징이 있어, "Data file이 작아진다"는 설명은 틀렸다.

대신 모델링이 쉽고 실용화가 빠르며 식이 단순해 계산이 쉽다는 장점은 패턴법의 특징으로 옳다.

문제 59
공정의 변화에 의해 영향을 받는 기본적인 3가지 형태에 해당되지 않는 것은?
1제한의 변화
2원자재의 변화
3모델계수의 변화
4모델의 구조적인 변화
정답 및 해설

공정 변화에 영향을 받는 기본적인 3가지 형태는 제한(constraint)의 변화, 모델계수의 변화, 모델 구조의 변화이다.

원자재 자체의 변화는 공정을 바꾸는 원인이 될 수는 있어도, 이 3가지 분류 항목에는 포함되지 않는다.

문제 60
자동화를 하여 얻어지는 효과가 아닌 것은?
1생산성이 향상된다.
2원자재 비용이 감소된다.
3노무비가 감소된다.
4노동인력이 많아진다.
정답 및 해설

자동화는 사람이 하던 작업을 기계가 대신하므로 노동인력을 줄이는 방향으로 작용하며, "노동인력이 많아진다"는 자동화의 효과가 아니다.

대신 생산성 향상, 원자재 비용 감소, 노무비 감소는 자동화를 통해 실제로 얻어지는 효과들이다.

제선기능장 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
18년 1회차
총 60문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
코크스 중 회분을 구하는 식은?
1장입탄 중 회분 / 전 코크스 실수율
2장입탄 중 회분 - 전 코크스 실수율
3장입탄 중 회분 × 전 코크스 실수율
4장입탄 중 회분 + 전 코크스 실수율
정답 및 해설

코크스 중 회분은 장입탄에 들어있던 회분이 코크스화 과정에서 거의 그대로 남는다는 질량보존 관계로 구한다.

장입한 석탄의 회분 질량은 생성된 코크스의 회분 질량과 같으므로, 장입탄 회분율에 장입탄량을 곱한 값이 코크스 회분율에 코크스량을 곱한 값과 같아진다.

여기서 전 코크스 실수율(코크스량/장입탄량)로 정리하면, 코크스 회분율은 장입탄 회분율을 실수율로 나눈 값이 된다.

문제 2
고로 내에서 코크스의 역할로 옳지 않은 것은?
1환원제로서의 역할
2연소에 따른 열원으로서의 역할
3고로 내의 통기를 잘하기 위한 spacer로서의 역할
4선철, 슬래그 간을 냉각시키는 매개체로서의 역할
정답 및 해설

코크스가 고로 안에서 선철과 슬래그 사이의 냉각 매개체 역할을 한다는 설명은 옳지 않다.

코크스는 철광석을 환원시키는 환원제, 연소를 통해 노 내부에 열을 공급하는 열원, 그리고 장입물 사이에서 통기성을 확보해 주는 스페이서 역할을 한다.

선철과 슬래그는 비중 차이에 의해 자연스럽게 층을 이루며 분리될 뿐, 코크스가 그 사이를 냉각시키는 매개체로 기능하지는 않는다.

문제 3
고로용 펠릿의 소성기구에 대한 설명으로 옳은 것은?
1펠릿의 소성은 보통 환원성 분위기에서 실시한다.
2펠릿의 소성과 경화는 재결정 hematite 결합이 가장 쉽다.
3압궤강도를 증대시키려면 소성온도를 올려 기공률을 감소시킨다.
4원료가 magnetite 일 때 광석입자는 환원하면서 확산에 의해 분해된다.
정답 및 해설

압궤강도를 높이려면 소성온도를 올려 기공률을 낮추는 것이 옳은 설명이다.

소성온도가 높아질수록 입자 간 소결·재결정이 촉진되어 조직이 치밀해지고 기공이 줄어들며, 그 결과 압궤강도가 증가한다.

  • 펠릿의 소성은 환원성이 아니라 산화성 분위기에서 진행되어 자철광이 적철광으로 산화되며 결합을 이룬다.
  • 자철광 원료는 소성 중 산화되며 재결정 결합을 이루는 것이지, 환원되어 분해되는 것이 아니다.
문제 4
소결조업시 장입물의 착화에서 배광까지 진행되는 Pallet 내를 4개 층으로 구분하였을 때, Pallet의 장입층 표면부터 순서대로 옳게 나열한 것은?
1소결대 → 하소대 → 건조대 → 습원료대
2건조대 → 소결대 → 하소대 → 습원료대
3소결대 → 건조대 → 습원료대 → 하소대
4하소대 → 소결대 → 건조대 → 습원료대
정답 및 해설

소결기 팔렛 내 장입층은 표면(점화면)에서부터 소결대 → 하소대 → 건조대 → 습원료대 순으로 나뉜다.

점화로 착화된 표면에서는 소결이 진행되고, 그 아래로 내려갈수록 순서대로 하소(탄산염 분해), 건조(수분 증발), 그리고 아직 열을 받지 못한 습윤 상태의 원료층이 남는다.

문제 5
품위 55.10%의 철광석으로부터 철분 93.45%의 선철 1.5톤을 만드는데 필요할 광석량은 몇 kg인가? (단, 철분이 모두 환원되어 철의 손실이 없다고 가정한다.)
11476
21576
32444
42544
정답 및 해설

필요한 광석량은 선철에 들어갈 철분량을 철광석 품위로 나누어 구한다.

선철 1.5톤(1500kg) 중 철분은 1500×0.9345=1401.75kg이며, 이 철분이 품위 55.10%의 광석에서 나왔다고 보면 광석량은 1401.75÷0.5510≈2544kg이다.

문제 6
다음 중 소결 장비의 구성요소가 아닌 것은?
1배재구
2배사판
3드럼 피더
4서지 호퍼
정답 및 해설

배재구는 소결기가 아니라 고로의 출선 설비에 속하는 구성요소이므로 소결 장비의 구성요소로 보기 어렵다.

배사판, 드럼 피더, 서지 호퍼는 모두 원료 이송·배출과 관련된 소결기 설비의 구성요소이다.

문제 7
소결광의 생산성과 품질은 통기도의 영향이 크다. 통기도에 대한 설명으로 옳은 것은?
1통기도가 커지면 소결속도는 늦어진다.
2의사입자를 강화하면 통기도는 감소한다.
3원료 입자를 작게 할수록 통기도는 향상된다.
4통기도가 좋으면 열효율 개선으로 품질이 좋아진다.
정답 및 해설

통기도가 좋으면 열효율 개선으로 소결광의 품질이 좋아진다는 설명이 옳다.

  • 통기도가 커지면 소결속도는 오히려 빨라진다.
  • 의사입자(가상입자)를 강화하면 입자 사이 공극이 늘어나 통기도는 향상된다.
  • 원료 입자를 작게 할수록 공극이 줄어들어 통기도는 오히려 나빠진다.

따라서 통기도가 좋아질수록 노내 가스 흐름과 열교환이 원활해져 소결 품질이 향상된다.

문제 8
고로에서 선철 1ton을 제조할 때, 원료 중 가장 많이 필요한 원료는?
1석회석
2코크스
3소결광
4Mn 광석
정답 및 해설

고로에서 선철 1톤을 만들 때 가장 많이 소요되는 원료는 소결광이다.

소결광은 고로에 장입되는 철분 함유 원료 중 비중이 가장 큰 주원료이며, 코크스나 석회석, Mn 광석은 이에 비해 장입량이 훨씬 적다.

문제 9
코크스 습식 소화 설비와 비교한 코크스 건식 소환 설비의 특징이 아닌 것은?
1낮은 고정 탄소비
2코크스의 강도 향상
3코크스 평균 입경하락
4적열코크스의 폐열회수
정답 및 해설

코크스 건식소화(CDQ)는 물을 쓰지 않아 코크스에 수분이 거의 남지 않으므로 고정탄소비가 오히려 높아진다. 따라서 고정탄소비가 낮다는 것은 건식소화의 특징이 아니다.

건식소화는 적열 코크스의 폐열을 회수해 증기·전력으로 활용하고, 물에 의한 급랭이 없어 열충격이 줄어 코크스 강도가 향상되는 것이 장점이다.

다만 냉각설비 안에서 코크스가 순환하며 서로 부딪혀 마모되기 때문에 평균 입경은 다소 낮아지는 특징이 함께 나타난다.

문제 10
그림은 소결 과정 중 점화 후 약 10분이 경과하였을 때 소결층 내의 수직 단면상 온도 분포를 나타낸 것이다. B가 나타내는 것으로 옳은 것은?
1습윤대
2연소대
3건조대
4소결광대
정답 및 해설

하방 흡인식 소결에서는 표면에 붙인 불이 아래로 내려가며 연소가 진행되므로, 점화 후 10분 남짓 지난 소결층은 높이에 따라 온도가 크게 달라진다. 그림의 가로축은 왼쪽이 저면, 오른쪽이 표면이고, 왼쪽 끝의 A는 온도가 낮은 채 평탄하다가 뒤쪽에서 완만하게 올라 500℃ 부근에 이르는 구간으로, 아직 수분이 남아 있거나 그 수분이 증발하면서 원료가 예열되는 층에 해당한다.

B는 500℃ 부근에서 1,000℃까지 온도가 급격히 치솟는 좁은 띠로, 예열된 배합원료 속 분코크스에 불이 붙어 연소가 일어나는 연소대이다. 이어지는 C는 그 연소열로 1,000℃를 넘는 최고 온도에 이르러 원료 일부가 녹아 서로 붙는 소결·용융 구간이고, 표면 쪽 끝의 D는 소결이 끝난 뒤 빨려 들어오는 공기에 식어 가면서 온도가 급히 떨어지는 구간이다.

  • 습윤대는 열이 아직 닿지 않아 위에서 내려온 수증기가 응축되는 저면 쪽 저온 구간으로, 그림에서는 평탄하게 낮은 A의 앞부분이다.
  • 건조대는 습윤대 바로 위에서 수분이 증발하며 원료가 예열되는 구간이므로, 온도가 완만하게 오르는 A의 뒷부분에 해당한다.
  • 소결광대는 소결이 끝나 공기에 식어 가는 표면 쪽 구간인 D이다.
문제 11
다음 중 선광의 종류가 아닌 것은?
1비중선광
2입도선광
3자력선광
4중액선광
정답 및 해설

입도선광은 광물 종류에 따른 물리적 성질 차이를 이용해 분리하는 선광법이 아니라 단순히 입자 크기로 걸러내는 분급(sizing) 조작에 가까우므로 선광의 종류로 보기 어렵다.

비중선광, 자력선광, 중액선광은 각각 비중, 자성, 매질의 비중 차이를 이용해 유용광물과 맥석을 분리하는 대표적인 선광법이다.

문제 12
코크스로의 최고 가동률을 옳게 나타낸 식은?
1(coke oven의 수 / 일일 최고 압출문수) × 100
2(일일 최고 압출문수 / coke oven의 수) × 100
3(일간 최대작업 가능문수 / 일간 평균작업 가능문수) × 100
4(일간 평균작업 가능문수 / 일간 최대작업 가능문수) × 100
정답 및 해설

코크스로 가동률은 실제 조업 실적을 설비 규모로 나눈 비율로 나타내므로, 하루 중 가장 많이 압출한 문수를 코크스로(오븐) 수로 나눈 뒤 100을 곱한 식이 옳다.

분모와 분자를 뒤바꾸거나 최대·평균 작업가능문수끼리 비교하는 식은 조업 실적을 설비능력으로 나눈다는 가동률의 의미와 맞지 않는다.

문제 13
다음 중 소결광의 부원료와 가장 거리가 먼 것은?
1규사
2사문암
3생석회
4능철광
정답 및 해설

능철광은 소결의 부원료가 아니라 철분을 공급하는 주원료(철광석)에 해당한다.

규사, 사문암, 생석회는 각각 SiO₂, MgO, CaO 성분을 보충해 염기도와 소결성을 조정하는 대표적인 부원료이다.

문제 14
다음 중 소결광 재료원료로 가장 적절하지 않은 것은?
1분광
2반광
3밀 스케일
4분 슬러지
정답 및 해설

분 슬러지는 수분·유분 함량이 높고 불순물이 섞이기 쉬워 소결 원료로 쓰기에 가장 부적절하다.

분광, 반광, 밀 스케일은 모두 철분 함유율이 높고 취급이 비교적 용이한 대표적인 소결 원료이다.

문제 15
다음 중 원료탄의 파쇄입도에 영향을 주는 요인에 대한 설명과 가장 거리가 먼 것은?
1탄의 수분이 많으면 파쇄하기 어렵다.
2분쇄전 입도가 크면 분쇄후 입도도 크다.
3석탄의 휘탄부는 파쇄하기 쉽고 암탄부는 파쇄하기 어렵다.
4탄의 HGI(Hardgrove Grindability Index)가 크면 파쇄하기 어렵다.
정답 및 해설

HGI(Hardgrove Grindability Index)는 값이 클수록 분쇄가 쉬운 석탄임을 나타내는 지수이므로, HGI가 크면 파쇄하기 어렵다는 설명은 틀렸다.

탄의 수분이 많거나 분쇄 전 입도가 크면 분쇄 후에도 입도가 커지기 쉽고, 석탄 중 암탄부는 휘탄부보다 단단해 파쇄가 어렵다는 설명은 모두 파쇄입도에 영향을 주는 옳은 요인이다.

문제 16
다음 중 코크스가 갖추어야 할 조건으로 옳은 것은?
1입도는 클수록 좋다.
2황 함유량은 적고 수분의 함유량은 많아야 한다.
3취급시 또는 고로 안에서도 잘 분쇄되어야 한다.
4회분의 양은 적고, 고정탄소의 양은 많아야 한다.
정답 및 해설

코크스는 회분이 적고 고정탄소는 많아야 연소·환원 효율이 높아지므로 이 설명이 옳다.

  • 입도는 무조건 큰 것이 아니라 노내 통기성에 맞는 적정 범위가 좋다.
  • 황과 수분은 많을수록 품질을 떨어뜨리므로 둘 다 적어야 한다.
  • 코크스는 취급이나 노 내에서 쉽게 분쇄되지 않고 강도를 유지해야 한다.

즉 회분·황·수분은 적고 고정탄소와 강도는 높아야 고로 안에서 안정적으로 연소·환원 역할을 수행할 수 있다.

문제 17
다음 중 적철광에 대한 설명으로 옳은 것은?
1화학식은 FeCO3이다.
2철광석 중 자성이 가장 강하다.
3순수한 상태의 적철광은 철분을 48.3% 함유하고 있다.
4CO 가스와 반응하여 Fe3O4 상태로 환원될 때, 열이 발생한다.
정답 및 해설

적철광(Fe₂O₃)이 CO 가스와 반응해 Fe₃O₄로 환원될 때는 발열반응이 일어난다는 설명이 옳다.

  • 적철광의 화학식은 FeCO₃가 아니라 Fe₂O₃이다.
  • 철광석 중 자성이 가장 강한 것은 적철광이 아니라 자철광이다.
  • 순수한 적철광의 철분 함량은 48.3%가 아니라 약 70%에 이른다.

이 성질들을 종합하면 적철광에 대한 설명 중 환원 시 발열반응이 일어난다는 내용만 옳다.

문제 18
결정수제거, 탄산염분해를 통해 CO2를 제거할 목적으로 철광석을 산소와의 반응이 별로 일어나지 않은 온도 범위에서 가열 하는 공정은?
1하소
2배소
3소결
4선광
정답 및 해설

결정수 제거와 탄산염 분해로 CO₂를 날리되 산소와의 반응은 거의 일어나지 않는 온도 범위에서 가열하는 공정은 하소이다.

배소는 산화 반응을 동반하는 가열 공정, 소결은 입자를 녹여 붙이는 공정, 선광은 물리적 분리 공정이라는 점에서 이 정의와 구분된다.

문제 19
고로의 유효높이를 바르게 설명한 것은?
1풍구 수준면에서 장입 기준선까지
2출선구 수준면에서 장입 기준선까지
3풍구 수준면에서 노구 하단 선까지
4출선구 수준면에서 노구 하단 선까지
정답 및 해설

고로의 유효높이는 풍구 수준면에서 장입 기준선까지의 높이로 정의된다.

출선구가 아닌 풍구를 기준으로 삼고, 노구 하단선이 아닌 장입(스톡라인) 기준선까지를 유효한 반응 공간으로 보기 때문이다.

문제 20
주물용선에 Si를 많이 함유하고 Mn을 적게 함유 하도록 배합할 때, 고려해야할 사항과 가장 거리가 먼 것은?
1필요에 따라 조업도를 약간 낮춘다.
2슬래그의 염기도를 약간 낮게 한다.
3일정량의 코크스량에 대하여 광석 장입량을 적게 한다.
4선철 중에 들어가는 금속원소 환원율을 최저로 하여 광석배합을 한다.
정답 및 해설

주물용선처럼 Si는 높이고 Mn은 낮추려면 노상 온도를 높이고 슬래그를 산성 쪽으로 가져가는 배합이 필요하다.

조업도를 약간 낮추고 일정한 코크스량에 대해 광석 장입량을 줄이면 코크스비가 올라가 노상 온도가 높아져 Si 환원이 촉진되며, 슬래그 염기도를 낮추면 SiO₂의 환원은 쉬워지는 반면 Mn의 환원은 억제된다.

반면 선철 중 금속원소의 환원율을 최저로 맞추어 광석을 배합한다는 것은 목표로 하는 Si의 환원까지 함께 억제해 버리므로 고려사항으로 보기 어렵다.

문제 21
열풍로의 내화물에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?
1고온 하중에서의 체적 안정성이 있어야 한다.
2내화도와 열간 용적 안정성이 좋은 연와를 사용해야 한다.
3연소가스와 연소공기 중에 함유된 dust에 대한 내구성이 중요하다.
4열풍로 내화물로 규석연와는 600℃ 이하에서 용적변화가 작기 때문에 많이 사용된다.
정답 및 해설

규석질 연와는 저온 영역에서 오히려 결정 구조 변화로 용적 변화가 크게 일어나는 내화물이므로, 600℃ 이하에서 용적변화가 작아 많이 쓰인다는 설명은 옳지 않다.

규석질 연와는 고온에서 용적이 안정되는 특성을 이용해 열풍로처럼 고온이 유지되는 부위에 사용되는 것이지, 저온 안정성 때문에 쓰이는 것이 아니다.

고온 하중에서의 체적 안정성, 열간 용적 안정성, dust에 대한 내구성은 열풍로 내화물이 갖춰야 할 옳은 조건들이다.

문제 22
다음 중 출선 설비에 대한 설명으로 옳은 것은?
1탕도 : 용선과 슬래그를 비중차에 따라 분리시키는 설비
2스키머 : 출선종료 후 내화재료를 이용하여 출선구를 막는 장치
3폐쇄기 : 출선된 용선을 용선운반차까지 흐르도록 주상에 설치된 용탕 통로
4개공기 : 고로 내의 용융물을 출선구로 배출하기 위하여 출선구 개공에 이용되는 것
정답 및 해설

개공기는 고로 내 용융물을 배출하기 위해 출선구를 뚫는 데 쓰이는 설비라는 설명이 옳다.

  • 용선과 슬래그를 비중차로 분리하는 설비는 탕도가 아니라 스키머이다.
  • 출선 후 내화재로 출선구를 막는 장치는 스키머가 아니라 폐쇄기이다.
  • 용선을 운반차까지 흐르게 하는 주상 위 통로는 폐쇄기가 아니라 탕도이다.

이처럼 용어와 정의를 정확히 짝지어야 출선 설비의 역할을 혼동하지 않는다.

문제 23
고로 노정장입 장치에 구비조건에 해당되지 않은 것은?
1원료장입시 가스 유출이 쉬워야 한다.
2장치가 간단하고 유지보수가 쉬워야 한다.
3조업속도와 장입속도의 균형이 맞아야 한다.
4원료장입이 균일해야 하고 장입방법 변경이 쉬워야 한다.
정답 및 해설

고로 노정장입 장치는 원료 장입 시 가스가 새어 나가지 않도록 밀폐를 유지해야 하므로, 가스 유출이 쉬워야 한다는 것은 구비조건이 아니다.

장입 균일성과 장치의 유지보수 용이성, 조업속도와 장입속도의 균형은 모두 노정장입 장치에 요구되는 옳은 조건이다.

문제 24
다음 중 고로의 주상설비가 아닌 것은?
1개공기
2주선기
3Mud Gun
4집진장치
정답 및 해설

주선기는 고로 출선구 주변의 주상설비가 아니라 별도의 선철 주조 공정에서 쓰이는 설비이므로 주상설비에 해당하지 않는다.

개공기, Mud Gun, 집진장치는 모두 출선구가 있는 주상(캐스트하우스)에서 출선 작업과 직접 관련해 운용되는 설비이다.

문제 25
다음 중 염기성 내화벽돌에 해당되는 것은?
1납석질 벽돌
2규석질 벽돌
3알루미나질 벽돌
4돌로마이트질 벽돌
정답 및 해설

돌로마이트질 벽돌은 CaO·MgO 성분을 주체로 하는 대표적인 염기성 내화벽돌이다.

납석질과 규석질 벽돌은 산성 내화물이고, 알루미나질 벽돌은 중성 내화물로 분류되어 염기성 벽돌과 구분된다.

문제 26
다음 노외탈황법 중 교반법의 종류가 아닌 것은?
1KR법
2NKK법
3ATH법
4Rheinstahl법
정답 및 해설

ATH법은 임펠러로 용선을 직접 휘저어 탈황제를 분산시키는 교반법 계열에 속하지 않고, 다른 방식으로 분류되는 노외탈황법이다.

KR법, NKK법, Rheinstahl법은 모두 회전 임펠러 등으로 용선을 기계적으로 교반하면서 탈황제를 혼합시키는 교반법 계열의 대표적인 방법들이다.

문제 27
54% CaO, 1.8% SiO2, 0.23% Al2O3, 0.92% MgO, 0.45% FeO, 0.27% S인 석회석으로, 염기도 1.3으로 조업하면 유효 석회성분은 약 몇 %인가? (단, Ca, Si, Al, Mg, Fe, Mn, S, O의 원자량은 각각 40, 28, 27, 24, 56, 55, 32, 16로 계산한다.)
145.19
251.19
355.45
460.45
정답 및 해설

유효 석회성분은 석회석이 가진 CaO 중에서, 석회석 자신이 데리고 들어온 SiO₂를 목표 염기도로 잡아주고 황을 고정하는 데 쓰이고 남는 몫을 말한다.

염기도 1.3을 맞추는 데 필요한 CaO는 1.3×1.8=2.34%이고, 황을 CaS로 고정하는 데는 CaO와 S의 화학식량비(56/32=1.75)에 따라 1.75×0.27≈0.47%가 더 소비된다.

따라서 유효 석회성분은 54−2.34−0.47≈51.19%이다.

문제 28
다음 중 노상 냉각 사고의 원인과 가장 거리가 먼 것은?
1노내 침수 발생
2장기간 걸림 발생
3코크스 과다 장입
4장기간 휴풍 발생
정답 및 해설

코크스 과다 장입은 오히려 노내 열량을 늘리는 방향이므로 노상 냉각 사고의 원인으로 보기 어렵다.

노내 침수, 장기간의 걸림 발생, 장기간의 휴풍은 모두 노 안으로 들어가는 열량이나 조업 안정성을 떨어뜨려 노상이 식는 사고로 이어질 수 있는 원인들이다.

문제 29
200kg의 순수한 석회석 중 CaO의 함량은 몇 kg인가? (단, Ca, C, O의 원자량은 각각 40, 12, 16이다.)
156
284
3112
4156
정답 및 해설

순수한 석회석(CaCO₃) 200kg 중 CaO 함량은 화학식량 비를 이용해 구한다.

CaCO₃의 분자량은 100(40+12+16×3)이고 이 중 CaO(분자량 56)가 차지하는 비율은 56/100이므로, 200×56/100=112kg이 된다.

문제 30
다음 중 고로 장입물의 걸림(Hanging) 원인과 가장 거리가 먼 것은?
1산소 취입량 증가
2슬래그의 점도 증가
3노내 통기 저항 지수 증가
4풍압 상승에 따른 풍량 저하
정답 및 해설

산소 취입량 증가는 노내 통기성을 개선하는 방향으로 쓰이는 조치이지, 걸림(Hanging)을 일으키는 원인으로 보기 어렵다.

슬래그 점도 상승, 노내 통기저항 지수 증가, 풍압 상승에 따른 풍량 저하는 모두 가스 흐름을 방해해 장입물이 걸리는 현상으로 이어지는 대표적인 원인들이다.

문제 31
고로내의 각 영역별 특징으로 옳은 것은?
1융착대 - 광석의 환원, 연화융착
2괴상대 - 광석의 직접환원, 적하개시
3적하대 - 원료의 예열, 간접환원반응
4연소대 - carbon deposition반응, 간접환원반응
정답 및 해설

융착대는 광석이 환원되면서 연화·융착이 함께 일어나는 구역이라는 설명이 옳다.

  • 괴상대는 직접환원과 적하가 시작되는 곳이 아니라 원료가 예열되며 간접환원이 진행되는 구역이다.
  • 적하대는 원료 예열·간접환원이 아니라 용융물이 녹아 떨어지는 적하와 직접환원이 함께 일어나는 구역이다.
  • 연소대(레이스웨이)는 carbon deposition이나 간접환원이 아니라 코크스가 산소와 만나 연소하는 구역이다.

이처럼 각 영역은 온도와 반응 특성에 따라 순서대로 배열되어 있다.

문제 32
다음 중 탄소의 용해도를 감소시키는 원소는?
1V
2Mn
3Cr
4Si
정답 및 해설

용선 중 탄소의 용해도를 감소시키는 대표적인 원소는 Si이다.

Si는 흑연화를 촉진해 탄소를 용액 밖으로 밀어내는 경향이 강한 반면, Mn과 Cr, V 같은 탄화물 형성 원소들은 오히려 탄소의 용해도를 높이는 쪽으로 작용한다.

문제 33
다음 중 용광로 공정해석의 목적과 가장 거리가 먼 것은?
1조업성적을 향상시키기 위하여
2안정적인 조업을 확보하기 위하여
3용광로 융착대의 노내 상황을 실측하기 위하여
4장기 또는 단기적인 용광로의 각종 조업지표의 변화를 예측하기 위하여
정답 및 해설

용광로 융착대의 노내 상황을 직접 실측하는 것은 실제로는 측정이 어려운 영역이므로, 이는 공정해석의 목적으로 보기 어렵다.

공정해석은 측정 가능한 외부 데이터를 바탕으로 조업성적 향상, 안정적인 조업 확보, 장단기 조업지표 변화 예측 등을 위해 수행되는 것이지, 노 내부를 직접 들여다보기 위한 것이 아니다.

문제 34
파이넥스(FINEX) 공정에서 사용하는 주연료로 적합한 것은?
1분탄
2분광
3소결광
4괴상 철광석
정답 및 해설

파이넥스(FINEX) 공정은 소결이나 코크스 제조 공정 없이 분탄을 주연료로 사용하는 것이 특징이다.

가루 형태의 철광석(분광)은 원료로 유동환원로에 바로 투입되고, 별도의 코크스 제조 없이 분탄이 용융가스화로에서 연료 겸 환원제로 쓰인다.

문제 35
고로의 종풍 조업에 대한 설명으로 틀린 것은?
1최종 출선 후 휴풍하고 노정 가스를 빼낸다.
2종풍에 앞서 노내 장입물을 코크스로 치환하면서 장입물 레벨을 낮춘다.
3노정을 개방하여 정압으로 유지하고 공기를 취입하는 등의 작업을 한다.
4노내 잔류 코코스의 냉각을 위해 노정 주수시 가스반응이 폭발적으로 일어날 위험이 있다.
정답 및 해설

노정을 개방해 정압을 유지한 채 공기를 취입한다는 설명은 옳지 않다.

노 안에는 가연성 가스가 남아 있는 상태이므로 이 시점에 공기를 그대로 불어넣으면 폭발적인 반응이 일어날 위험이 있어, 실제로는 불활성 가스 등을 이용해 안전하게 가스를 치환하는 절차를 따른다.

최종 출선 후 휴풍하며 노정가스를 빼내는 것, 종풍에 앞서 장입물을 코크스로 치환하며 레벨을 낮추는 것, 잔류 코크스 냉각을 위한 노정 주수 시 폭발 위험이 있다는 점은 모두 종풍조업과 관련해 옳은 설명이다.

문제 36
노정가스 중 N2는 60%, 노정가스량은 4500m3/t일 때, 송풍량은 약 얼마인가? (단, 공기 중에 N2는 79%이다.)
12700m3/t
23060m3/t
33418m3/t
47500m3/t
정답 및 해설

송풍량은 노정가스 중 질소가 모두 송풍 공기에서 왔다고 보고 역산하여 구한다.

노정가스 4500m³/t 중 질소는 60%이므로 4500×0.6=2700m³/t이며, 이 질소가 공기 중 79% 농도에서 유입된 것이므로 송풍량은 2700÷0.79≈3418m³/t이다.

문제 37
그림은 고로 내 가스반응 곡선으로 부두아 곡선을 나타낸 것이다. 이때의 설명으로 옳은 것은?
1고로에서 고압조업을 하면 carbon-deposition의 가능성이 커진다.
2carbon-deposition 반응은 고온부에서 일어나므로 반응 속도가 아주 빠르다.
3carbon-solution 반응은 고온측에서 일어남에도 반응 속도가 비교적 느리다.
4압력이 1기압보다 커지게 되면 곡선의 왼쪽으로 이동하게 되어 CO2+C→2CO 의 carbon-solution 반응이 일어난다.
정답 및 해설

고로를 고압으로 조업하면 카본 석출(carbon deposition)이 잘 일어난다.

그림의 부두아 곡선은 가로축이 온도 300~900℃, 세로축이 CO 농도(%)이며, 곡선 위쪽 저온 영역에 2CO → CO2 + C(C-deposition), 아래쪽 고온 영역에 CO2 + C → 2CO(C-solution)가 표시돼 있다. 석출은 기체 2몰이 1몰로 줄어드는 반응이라 압력을 높이면 평형이 석출 쪽으로 이동한다.

나머지 설명이 어긋나는 이유는 다음과 같다.

  • 카본 석출은 곡선 위쪽 저온부에서 일어나고 반응 속도도 느리다.
  • 용해손실 반응은 고온측에서 일어나며 속도가 매우 빠르다.
  • 가압하면 곡선이 고온측으로 밀리므로 CO2 + C → 2CO 쪽이 아니라 석출 쪽이 유리해진다.
문제 38
고로용 열풍로에 대한 설명으로 틀린 것은?
1열풍로의 외연식에는 Koppers식이 있다.
2열풍로의 내연식에는 Cowper식이 있다.
3열풍로는 연소실과 축열실로 구성되어 있다.
4내연식은 연소실과 축열실이 동일한 원통 철피 내에 들어 있지 않다.
정답 및 해설

내연식 열풍로는 연소실과 축열실이 하나의 원통형 철피 안에 함께 배치되는 구조이므로, 이 둘이 서로 다른 철피에 나뉘어 있다는 설명은 사실과 반대되어 틀렸다.

외연식에는 Koppers식이, 내연식에는 Cowper식이 해당하며, 열풍로는 공통적으로 연소실과 축열실로 이루어진다.

문제 39
고로의 열정산에서 입열에 해당되는 것은?
1열풍의 현열
2용선의 현열
3슬래그의 현열
4노정가스 현열
정답 및 해설

열풍의 현열은 고로 열정산에서 입열에 해당하는 항목이다.

나머지는 모두 노 외부로 빠져나가는 출열 항목이다.

  • 용선이 지닌 열은 출선과 함께 배출되는 출열이다.
  • 슬래그가 지닌 열도 슬래그 배출과 함께 나가는 출열이다.
  • 노정가스가 지닌 열 역시 가스와 함께 노 밖으로 빠져나가는 출열이다.
문제 40
열풍로에서 나온 열풍이 고로 내부로 송입되는 과정의 순서로 옳은 것은?
1열풍본관 → 환상관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 풍구
2열풍본관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 환상관 → 풍구
3열풍본관 → 환상관 → 블로우 파이프 → 송풍지관 → 풍구
4열풍본관 → 송풍지관 → 환상관 → 블로우 파이프 → 풍구
정답 및 해설

열풍은 열풍본관 → 환상관 → 송풍지관 → 블로우 파이프 → 풍구 순서로 흘러 고로 내부에 송입된다.

열풍본관의 고온 바람이 노체를 둘러싼 환상관(bustle pipe)을 거쳐 각 풍구 위치로 나뉘고, 이후 개별 송풍지관과 블로우 파이프를 통과해 풍구에서 노 안으로 분사된다.

문제 41
고로 내에서 환원되기 쉬운 것부터 옳게 나열한 것은?
1FeO → Fe2O3 → SiO2 → CaO
2CaO → FeO → Fe2O3 → SiO2
3Fe2O3 → FeO → MnO → SiO2
4SiO2 → CaO → FeO → Fe2O3
정답 및 해설

고로 안에서는 Fe2O3→FeO→MnO→SiO2\mathrm{Fe_2O_3} \rightarrow \mathrm{FeO} \rightarrow \mathrm{MnO} \rightarrow \mathrm{SiO_2} 순서로 환원이 쉬운 것에서 어려운 것으로 진행된다.

이는 산화물의 안정도 차이 때문으로, 철산화물이 가장 불안정해 먼저 환원되고 규소산화물(SiO₂)은 매우 안정해 고온에서도 환원되기 어렵다.

문제 42
다음 성분 중 고로가스에서 가장 적은 것은?
1CO
2H2
3CO2
4N2
정답 및 해설

고로가스(노정가스) 성분 중 수소(H₂)가 차지하는 비율이 가장 낮다.

일반적인 고로가스 조성은 질소(N₂)가 절반 이상으로 가장 많고, 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO₂)가 그 뒤를 이으며, 수소는 수 % 수준으로 가장 적게 포함된다.

문제 43
Ralph M. Barnes 교수가 제시한 동작경제의 원칙 중 작업장 배치에 관한 원칙(Arrangement of the workplace)에 해당되지 않는 것은?
1가급적이면 낙하식 운반방법을 이용한다.
2모든 공구나 재료는 지정된 위치에 있도록 한다.
3적절한 조명을 하여 작업자가 잘 보면서 작업할 수 있도록 한다.
4가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할 수 있도록 작업을 구성하여야 한다.
정답 및 해설

"가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할 수 있도록 작업을 구성한다"는 원칙은 작업장 배치가 아니라 신체 사용에 관한 원칙에 속하는 내용이다.

다음은 모두 작업장 배치(Arrangement of the workplace)에 관한 원칙에 해당한다.

  • 가급적 낙하식 운반방법을 이용하는 것
  • 모든 공구나 재료를 지정된 위치에 두는 것
  • 적절한 조명으로 작업자가 잘 보면서 작업하도록 하는 것
문제 44
어떤 회사의 매출액이 80000원, 고정비가 15000원, 변동비가 40000원일 때 손익분기점 매출액은 얼마인가?
125000원
230000원
340000원
455000원
정답 및 해설

손익분기점 매출액은 30,000원이다.

변동비율은 4000080000=0.5\dfrac{40000}{80000} = 0.5이므로 공헌이익률은 1−0.5=0.51 - 0.5 = 0.5이다.

따라서 손익분기점 매출액은 150000.5=30000\dfrac{15000}{0.5} = 30000(원)으로 계산된다.

문제 45
국제 표준화의 의의를 지적한 설명 중 직접적인 효과로 보기 어려운 것은?
1국제간 규격통일로 상호 이익도모
2KS 표시품 수출 시 상대국에서 품질인증
3개발도상국에 대한 기술개발의 촉진을 유도
4국가 간의 규격상이로 인한 무역장벽의 제거
정답 및 해설

"KS 표시품을 수출할 때 상대국에서 품질을 인증해 준다"는 내용은 국제 표준화의 직접적 효과로 보기 어렵다.

KS는 국내 규격이므로 그 표시만으로 상대국의 품질인증까지 자동으로 보장되지는 않기 때문이다.

반면 규격 통일에 따른 상호이익 도모, 개발도상국의 기술개발 촉진, 국가 간 규격 차이로 인한 무역장벽 제거는 국제 표준화의 대표적인 직접효과다.

문제 46
전수검사와 샘플링검사에 관한 설명으로 맞는 것은?
1파괴검사의 경우에는 전수검사를 적용한다.
2검사항목이 많을 경우 전수검사보다 샘플링검사가 유리하다.
3샘플링검사는 부적합품이 섞여 들어가서는 안되는 경우에 적용한다.
4생산자에게 품질향상의 자극을 주고 싶을 경우 전수검사가 샘플링검사보다 더 효과적이다.
정답 및 해설

검사항목이 많은 경우에는 전수검사보다 샘플링검사가 시간과 비용 면에서 더 유리하다.

  • 파괴검사는 검사 대상이 파괴되므로 전수검사가 아니라 샘플링검사를 적용해야 한다.
  • 부적합품이 섞여서는 안 되는 경우는 샘플링검사가 아니라 전수검사를 적용해야 한다.
  • 생산자에게 품질향상 자극을 주는 효과는 전수검사보다 오히려 샘플링검사가 더 크다.
문제 47
직물, 금속, 유리 등의 일정 단위 중 나타나는 흠의 수, 핀홀 수 등 부적합수에 관한 관리도를 작성하려면 가장 적합한 관리도는?
1c 관리도
2np 관리도
3p 관리도
4 관리도
정답 및 해설

일정 단위 중에 나타나는 흠의 수·핀홀 수처럼 부적합수(결점수)를 관리할 때는 c관리도가 가장 적합하다.

c관리도는 검사 단위(시료 크기)가 일정할 때 그 단위에서 세어진 결점 수를 푸아송분포로 보고 관리하는 계수형 관리도다. 직물 1㎡, 유리판 1장, 금속판 1매처럼 단위가 고정되어 있으면 그 안의 흠 개수를 그대로 타점한다.

  • 부적합품수(불량 개수)를 시료 크기가 일정한 조건에서 관리하는 것은 np관리도이고, 부적합품률을 관리하는 것은 p관리도로, 둘 다 '결점 수'가 아니라 '불량품의 개수·비율'을 다룬다.
  • 보기에 그림으로 제시된 X̄-R관리도는 길이·무게·강도처럼 측정값이 연속량인 계량형 데이터를 평균과 범위로 관리하는 관리도여서 흠의 개수에는 쓰지 않는다.
  • 검사 단위의 크기가 일정하지 않을 때의 단위당 결점 수는 u관리도를 쓴다.
문제 48

다음 데이터의 제곱합(sum of squares)은 약 얼마인가?

18.819.118.818.218.418.3
19.018.619.2
10.129
20.338
30.359
41.029
정답 및 해설

주어진 9개 데이터의 제곱합(편차제곱합) S는 약 1.029다.

제곱합은 편차를 일일이 구하지 않고 S=∑x2−(∑x)2nS=\sum x^2-\dfrac{(\sum x)^2}{n} 로 계산하는 것이 빠르다.

데이터 18.8, 19.1, 18.8, 18.2, 18.4, 18.3, 19.0, 18.6, 19.2 에서 n=9n=9, ∑x=168.4\sum x=168.4, ∑x2=3151.98\sum x^2=3151.98 이다.
대입하면 S=3151.98−168.429=3151.98−3150.951=1.029S=3151.98-\dfrac{168.4^2}{9}=3151.98-3150.951=1.029

평균은 xˉ=168.49≈18.711\bar{x}=\dfrac{168.4}{9}\approx18.711 이며 각 편차를 제곱해 더해도 같은 값이 나온다. 제곱합은 분산·표준편차의 분자가 되는 값이라 여기서 불편분산 1.0298≈0.1286\dfrac{1.029}{8}\approx0.1286 과 혼동하지 않도록 주의한다.

문제 49
탄소강에서 탄소함량이 0.2%에서 0.8%로 증가할 때 감소하는 기계적 성질은?
1충격치
2경도
3항복점
4인장강도
정답 및 해설

탄소강에서 탄소함량이 증가하면 강도와 경도는 높아지지만 충격치(인성)는 오히려 낮아진다.

탄소함량이 0.2%에서 0.8%로 늘어나는 구간에서는 경도, 항복점, 인장강도가 모두 상승하는 반면, 충격치만 감소하는 경향을 보인다.

문제 50
쾌삭강에서 피삭성 향상에 기여하지 않는 원소는?
1W
2S
3Pb
4Ca
정답 및 해설

쾌삭강의 피삭성(절삭가공성)을 높이는 원소는 황(S), 납(Pb), 칼슘(Ca) 등이며, 텅스텐(W)은 피삭성 향상에 기여하지 않는다.

S와 Pb는 절삭 중 칩을 잘게 끊어지게 해 가공성을 높이고, W은 오히려 강도와 내마모성을 높이는 원소로 절삭성과는 관계가 없다.

문제 51
주철에 대한 설명으로 옳은 것은?
1주철은 탄소함량이 약 4.3% 이상이다.
2백주철은 마텐자이트와 펄라이트를 탈탄시켜 주철에 가단성을 부여한 것이다.
3고급주철이란 편상흑연 주철 중에서 인장강도가 약 250MPa 정도 이상인 주철이다.
4칠드주철은 저탄소, 저규소의 백주철을 풀림 상자 속에서 열처리하여 시멘타이트를 분해시켜 흑연을 입상으로 석출시킨 것이다.
정답 및 해설

고급주철은 편상흑연주철 중에서 인장강도가 약 250MPa 이상인 주철을 가리키는 정의이다.

다음 설명들은 실제 내용과 어긋난다.

  • 주철은 탄소가 약 2.0% 이상인 철-탄소 합금이며, 4.3%는 Fe-C계의 공정 조성에 해당하는 값이므로 "약 4.3% 이상"이라는 한정은 주철의 정의가 아니다.
  • 백주철에 대한 설명은 실제로는 가단주철을 만드는 탈탄 처리 과정을 가리키는 내용이다.
  • 칠드주철에 대한 설명 역시 실제로는 흑연을 입상으로 석출시키는 가단주철의 제조 과정을 가리키는 내용이다.
문제 52
Fe-C 평행상태도에 관한 설명으로 틀린 것은?
1강은 탄소함유량 0.8%를 기준으로 하여 아공석강과 과공석강으로 분류된다.
2Fe3C는 시멘타이트라고 하며, 탄소의 최대 고용한도는 약 6.67% 까지 이다.
3A3 변태점은 약 910℃이며, α⇆γ 가 된다.
4A1 변태점은 약 210℃에서 일어나며 Fe의 자기변태점 이라고 한다.
정답 및 해설

철의 자기변태점(A₂)은 약 768℃이며, A₁ 변태점(공석온도)은 약 727℃로 두 온도 모두 210℃가 아니다.

따라서 "A₁ 변태점이 약 210℃에서 일어나며 Fe의 자기변태점"이라는 설명은 온도와 변태점의 종류를 모두 잘못 짝지은 틀린 내용이다.

강은 탄소 0.8%를 기준으로 아공석강·과공석강으로 나뉘고, 시멘타이트(Fe₃C)의 최대 탄소 고용한도는 약 6.67%이며, A₃ 변태점은 약 910℃에서 α⇆γ 변태가 일어난다는 나머지 설명은 모두 옳다.

문제 53
다음의 격자결함 중 선결함에 해당되는 것은?
1공공(vacancy)
2전위(dislocation)
3결정립계(grain boundary)
4침입형 원자(interstitial atom)
정답 및 해설

결정 격자결함 중 선결함(1차원 결함)에 해당하는 것은 전위(dislocation)이다.

공공과 침입형 원자는 점결함(0차원), 결정립계는 면결함(2차원)으로 분류된다.

문제 54
마텐자이트(Martensite) 변태를 설명한 것 중 틀린 것은?
1마텐자이트 변태를 하면 표면기복이 생긴다.
2마텐자이트는 단일상이 아닌 금속간 화합물이다.
3Ms점에서 마텐자이트 변태를 개시하여 Mf에서 완료한다.
4오스테나이트에서 마텐자이트로 변태하는 무확산 변태이다.
정답 및 해설

마텐자이트는 금속간화합물이 아니라 탄소가 과포화된 단일상(체심정방정 고용체)이므로, 이를 금속간화합물이라고 한 설명이 틀렸다.

오스테나이트에서 마텐자이트로의 변태는 확산 없이 일어나는 무확산 변태이며, 변태 시 표면기복이 생기고 Ms점에서 시작해 Mf점에서 완료된다는 나머지 설명은 모두 옳다.

문제 55
다음의 청동 중 석출경화성이 있으며, 동합금 중에서 가장 높은 강도와 경도를 얻을 수 있는 청동으로 옳은 것은?
1길딩 청동
2베릴륨 청동
3네이벌 청동
4애드밀러티 청동
정답 및 해설

베릴륨청동은 석출경화(시효경화) 처리를 통해 동합금 중 가장 높은 강도와 경도를 얻을 수 있는 청동이다.

길딩청동, 네이벌청동, 애드미럴티청동은 각각 화폐·장식용이나 선박용 내식 합금 등으로 쓰이지만 베릴륨청동과 같은 수준의 석출경화 강화 효과는 없다.

문제 56
사업장의 무재해운동의 기대효과가 아닌 것은?
1원가 상승
2기업의 번영
3생산성 향상
4노사화합 형성
정답 및 해설

무재해운동의 기대효과는 재해로 인한 손실을 줄여 오히려 원가를 절감하는 것이므로, "원가 상승"은 무재해운동의 기대효과가 아니다.

무재해운동은 생산성 향상, 기업의 번영, 노사화합 형성 등 긍정적 효과를 목표로 한다.

문제 57
산업안전보건기준에 관한 규칙 중 허가대상 유해물질을 제조하거나 사용하는 작업장에서는 보기 쉬운 장소에 해당내용을 게시하도록 하고 있다. 게시되는 내용이 아닌 것은?
1인가대상 유해물질의 성분
2인체에 미치는 영향
3취급상의 주의사항
4응급처치와 긴급 방재 요령
정답 및 해설

허가대상 유해물질 작업장에 게시해야 하는 항목은 유해물질의 명칭, 인체에 미치는 영향, 취급상의 주의사항, 착용해야 할 보호구, 응급조치와 긴급 방재 요령이다.

따라서 물질의 명칭이 아닌 "성분"을 게시 항목으로 든 것은 규정과 맞지 않는 내용이다.

문제 58
프로세스 모델(Process model)을 작성하는 방법 중 실적 데이터를 분류해서 활용하는 패턴(Pattern)법에 대한 설명으로 틀린 것은?
1Modeling이 쉽다.
2실용화가 빠르다.
3식이 단순하고 계산이 쉽다.
4Data file이 작아진다.
정답 및 해설

패턴법(Pattern법)은 실적 데이터를 그대로 분류해 활용하므로 데이터 파일의 크기가 오히려 커지는 특징이 있어, "Data file이 작아진다"는 설명은 틀렸다.

대신 모델링이 쉽고 실용화가 빠르며 식이 단순해 계산이 쉽다는 장점은 패턴법의 특징으로 옳다.

문제 59
공정의 변화에 의해 영향을 받는 기본적인 3가지 형태에 해당되지 않는 것은?
1제한의 변화
2원자재의 변화
3모델계수의 변화
4모델의 구조적인 변화
정답 및 해설

공정 변화에 영향을 받는 기본적인 3가지 형태는 제한(constraint)의 변화, 모델계수의 변화, 모델 구조의 변화이다.

원자재 자체의 변화는 공정을 바꾸는 원인이 될 수는 있어도, 이 3가지 분류 항목에는 포함되지 않는다.

문제 60
자동화를 하여 얻어지는 효과가 아닌 것은?
1생산성이 향상된다.
2원자재 비용이 감소된다.
3노무비가 감소된다.
4노동인력이 많아진다.
정답 및 해설

자동화는 사람이 하던 작업을 기계가 대신하므로 노동인력을 줄이는 방향으로 작용하며, "노동인력이 많아진다"는 자동화의 효과가 아니다.

대신 생산성 향상, 원자재 비용 감소, 노무비 감소는 자동화를 통해 실제로 얻어지는 효과들이다.