20년 3회차

Al-Si 합금 용탕에 소량의 금속나트륨을 첨가해 조직을 미세화하고 공정점을 이동시키는 처리는 개량처리이다.

나트륨 같은 개량제는 공정 실리콘의 결정을 미세하고 둥글게 만들어 합금의 강도와 연신율을 높인다.

• 용체화처리는 합금원소를 고용시키기 위한 가열·급랭 열처리로 목적이 다르다.
• 접종처리·구상화처리는 주로 주철에서 흑연의 형태를 조정하는 처리로 대상 합금과 목적이 다르다.

구리분말에 주석·흑연분말을 섞어 가압 성형한 뒤 급유가 어려운 부분에 쓰는 합금은 오일리스 베어링이다.

분말야금으로 만든 다공질 조직 안에 윤활유를 함침시켜, 별도의 급유 없이도 자체 윤활 작용을 하도록 만든 소재다.

• 자마크는 아연을 주체로 한 다이캐스팅용 합금이다.
• 하스텔로이는 내식·내열용 니켈기 합금이고, 화이트 메탈은 Sn·Sb·Cu 계 베어링용 합금으로 제조 공정과 용도가 다르다.

강괴는 탈산 정도에 따라 킬드강, 세미킬드강, 캡드강, 림드강으로 분류되며, 쾌삭강은 절삭성을 높이기 위한 강종 분류로 강괴 종류에 해당하지 않는다.

순철의 동소 변태(A3 변태)가 일어나는 온도는 약 912℃이다.

이 온도에서 저온의 체심입방구조(α철)가 고온의 면심입방구조(γ철)로 원자 배열이 바뀐다.

고 투자율을 갖는 자성합금은 퍼멀로이이다.

니켈을 다량 함유한 Ni-Fe계 합금으로, 투자율이 매우 높아 통신기기의 자심 재료 등에 사용된다.

• 화이트 메탈은 베어링용 합금, 바이탈륨은 내식성 코발트기 합금, 하스텔로이는 내식·내열용 니켈기 합금으로 모두 고투자율 자성재료와는 용도가 다르다.

제시된 비철합금 중 비중이 가장 가벼운 것은 마그네슘 합금이다.

마그네슘의 비중은 약 1.7 정도로 알루미늄(약 2.7), 아연(약 7.1), 니켈(약 8.9)보다 훨씬 가볍다.

Ti은 녹는점이 약 1,668°C로 매우 높은 고융점 금속이며, 열전도율이 낮아 열 차폐 용도에도 사용된다.

• ‘Ti 및 그 합금은 비강도가 낮다’는 틀렸는데, Ti 합금은 오히려 비강도(강도/밀도)가 높아 항공우주 분야에서 선호된다.
• ‘상온에서 체심입방격자의 구조를 갖는다’도 틀렸는데, Ti은 상온에서 조밀육방격자(HCP) 구조를 가지며, 882°C 이상에서 체심입방격자로 변태한다.
• ‘Ti은 화학적으로 반응성이 없어 내식성이 나쁘다’는 역설이 아니라 정반대인데, Ti은 화학적으로 매우 반응성이 높아 산소, 질소와 쉽게 반응하지만, 표면에 치밀한 산화막(TiO₂)을 형성하여 오히려 내식성이 우수하다.

Sn-Sb-Cu계 합금으로 주석계 화이트 메탈이라 부르는 것은 배빗메탈이다.

주석을 주성분으로 하고 안티모니·구리를 첨가해 경도와 내마모성을 높인 베어링용 합금이다.

• 인코넬은 니켈기 내열합금, 콘스탄탄은 Cu-Ni계 저항선 합금, 알클래드는 두랄루민 표면에 순수 Al을 입힌 클래드재로 각각 조성과 용도가 다르다.

물체의 뒤쪽 면을 수평 방향으로 바라보고 그린 그림은 배면도이다.

정면도의 반대편, 즉 물체 뒤쪽에서 바라본 모습을 나타내는 투상도이다.

• 저면도는 아래에서 위로 올려다본 모습이고, 평면도는 위에서 내려다본 모습이므로 수평 시선이 아니다.
• 측면도는 옆면을 바라본 것으로 뒤쪽 면이 아니다.

표면의 각 부분에서 채취한 10점 평균 거칠기를 나타내는 기호는 R_z이다.

산술평균거칠기는 R_a, 최대높이거칠기는 R_y로 표기해 각각 다른 방식으로 표면 거칠기를 나타낸다.

제시된 청동 중 주석(Sn)을 함유하지 않는 것은 알루미늄 청동이다.

알루미늄 청동은 이름과 달리 구리에 알루미늄을 첨가한 Cu-Al계 합금으로, 강도와 내식성이 우수해 선박 부품 등에 쓰인다.

• 납 청동·인 청동·니켈 청동은 모두 구리-주석 합금을 기본으로 납, 인, 니켈을 추가한 합금이어서 주석을 포함한다.

‘주조 균열이 크므로 사형 주물에 적합하다’가 틀린 설명이다. 라우탈 합금은 오히려 주조 균열이 적고 주조성이 우수하기 때문에 사형 주물뿐 아니라 다양한 주조법에 적합하며, "주조 균열이 크므로"라는 표현은 이 합금의 특성과 정반대다.

라우탈(Lautal) 합금은 Al-Si 계 합금으로, 알루미늄에 규소를 첨가하여 주조성과 기계적 성질을 개선한 합금이다.

• ‘시효경화성이 있는 합금이다’는 정확한데, 이 합금은 시효경화 처리로 강도를 높일 수 있다.
• ‘규소를 첨가하여 주조성을 개선한 합금이다’도 맞으며, 규소 첨가로 융점을 저하시키고 유동성을 향상시켜 주조성을 개선한다.
• ‘구리를 첨가하여 피삭성을 좋게 한 합금이다’도 맞으며, 구리를 첨가하면 경도와 피삭성이 증가한다.

온도에 따라 원자 배열이 달라져 두 가지 이상의 결정구조를 갖는 현상은 동소체이다.

순철이 저온에서는 체심입방구조, 고온에서는 면심입방구조를 갖는 것이 대표적인 예다.

• 전위는 결정 내부의 선 결함이고, 재결정은 가공조직이 새 결정립으로 바뀌는 현상이며, 고용체는 두 원소가 하나의 결정구조로 섞인 상태로 온도에 따른 결정구조 변화와는 다른 개념이다.

주철 용탕에 칼슘-실리케이트계 접종제를 최초로 접종하여 만든 강인한 회주철은 미해나이트 주철이다.

접종에 의해 흑연이 미세한 편상 흑연으로 고르게 석출되고 바탕조직이 펄라이트로 치밀해져, 보통 회주철보다 강도와 인성이 크게 향상된다.

• 칠드 주철은 주형의 일부를 급랭해 표면만 백선화시켜 경도를 높인 주철이다.
• 백심가단 주철은 백주철을 산화성 분위기에서 탈탄 풀림하여 인성을 준 주철이다.
• 구상흑연 주철은 마그네슘·세륨 등을 첨가해 흑연을 구상으로 만든 것으로, 흑연을 미세화하는 접종과는 처리 방법이 다르다.

강 중의 탄소량이 늘어날수록 커지는 성질은 경도이다.

탄소 함량이 증가하면 강도와 경도는 높아지지만, 연신율·충격값·단면수축률 같은 연성·인성 지표는 오히려 낮아진다.

제도에서 문자의 크기를 나타내는 기준은 문자의 높이이다.

도면에 쓰는 문자는 높이(mm) 값으로 크기를 규정하며, 문자의 폭이나 굵기와는 별도로 관리한다.

경사면과 맞서는 위치에 투상면을 두고 그 경사면의 실제 모양을 나타낸 것이 보조 투상도이다.

정면·평면·측면의 기본 투상만으로는 경사면이 실제 길이와 모양으로 나타나지 않으므로, 경사면에 평행한 투상면을 따로 설정하고 그 면에 직각으로 투상하여 보이는 부분의 전부 또는 일부를 그린다.

• 회전 투상도는 각도를 이루고 있는 부분을 회전시켜 실제 모양으로 펴서 그리는 방법이다.
• 부분 투상도는 그림의 일부만 나타내어도 충분할 때 필요한 부분만 그리는 것으로, 확대해서 그리는 방법이 아니다.
• 국부 투상도는 구멍·홈 등 한 국부의 모양만 도시하는 방법이다.

결론: V자 기호에 작은 원이 덧붙은 기호가 대상면에 제거가공을 하지 않음을 지시한다.

표면의 결 지시 기호는 60° V자를 바탕으로 무엇을 덧붙이느냐로 뜻이 갈린다. V자 위에 가로선을 그어 삼각형으로 닫으면 제거가공이 필요한 면, V자에 원을 붙이면 주조·단조 그대로 두어 절삭하지 말라는 면이다.

• 가로선만 그어 삼각형이 된 기호는 절삭 등 제거가공을 지시하는 것이어서 뜻이 정반대다.
• 삼각형 옆에 ⊥ 나 X 가 덧붙은 기호는 가공으로 생기는 줄무늬(결)의 방향을 지정한 것으로, 바탕이 닫힌 삼각형이어서 이 역시 제거가공을 하는 면을 뜻한다.

결론: 볼트의 길이는 머리부를 뺀 축부 전체이므로, 머리 밑면에서 나사 끝까지를 재고 있는 ㄷ이 볼트의 길이다.

그림의 가로 치수는 아래로 갈수록 기준이 왼쪽으로 옮겨간다. 나사부가 시작되는 곳부터 끝까지가 ㄴ으로 나사부 길이, 머리 밑면부터 끝까지가 ㄷ, 머리 바깥면부터 끝까지가 ㄹ이다.

• 머리 왼쪽에 세로로 그은 ㄱ은 머리부의 크기를 나타내는 치수여서 길이와는 무관하다.
• ㄹ은 머리 높이까지 더한 전체 길이, ㄴ은 나사가 난 부분만의 길이여서 호칭에 쓰는 볼트 길이와 다르다.

결론: 11-ø4에서 앞의 11은 같은 구멍이 몇 개인지, 즉 구멍의 수를 나타낸다.

도면을 보면 전체 길이 80인 판재에 구멍이 일정 간격으로 늘어서 있고 위쪽에 10×7(=70)이라는 치수가 붙어 있다. 간격 7이 10칸이면 구멍은 그보다 하나 많은 11개가 되므로, 숫자 11이 개수라는 것이 그림 안에서 그대로 확인된다.

• 구멍의 지름은 ø 뒤에 적힌 4이고, 구멍의 피치는 7이다.
• 깊이를 지시하려면 '깊이 ○○'처럼 따로 적어야 하므로, 이 표기만으로는 깊이를 나타내지 않는다.

형강 등을 압연 제조할 때 쓰는 조강용 강편은 블룸과 빌릿이다.

제강 후 얻은 강괴(또는 연속주조 슬래브)를 1차 압연해 얻는 반제품 중, 단면이 정사각형에 가까운 것을 블룸, 이를 더 작게 압연한 것을 빌릿이라 하며 형강·봉강 압연의 소재로 쓰인다.

• 슬래브는 단면이 넓고 얇아 후판·박판 같은 판재 압연용 강편이라 형강 제조용과는 용도가 다르다.

×2는 2줄 나사(멀티 스타트)를 의미하는데, 이는 피치 2mm를 가진 2개의 독립적인 나선이 있다는 뜻이므로 ‘2줄 나사이다’가 옳다.

나사 표시 "M50×2-6h"를 분석하면, M은 미터 나사를 의미하고, 50은 지름(mm), ×2는 피치(mm)를 나타낸다.

• 왼나사는 보통 "LH" 표시가 별도로 붙으므로 ‘왼나사이다’는 오답이다.
• 미터 나사는 ISO 규격이므로 유니파이(TPI 단위) 나사가 아니어서 ‘유니파이 보통 나사이다’는 오답이다.
• 미터 나사의 피치는 1mm 단위의 절대값으로 표시되므로 TPI(1인치당 산의 개수) 기준인 ‘피치는 1인치당 산의 개수로 표시한다’도 오답이다.

CAD 시스템의 하드웨어 중 출력장치에 해당하는 것은 플로터이다.

플로터는 도면을 종이에 그려내는 출력 장치이다.

• 디지타이저·마우스·키보드는 모두 명령이나 좌표를 입력하는 입력장치다.

결론: 수나사의 골지름은 가는 실선으로 그린다는 설명이 옳다.

그림처럼 나사부가 드러난 육각볼트를 약도로 옮길 때, 나사산 꼭대기인 바깥지름은 굵은 실선, 골에 해당하는 안쪽 지름은 가는 실선으로 그려 두 지름을 구분하는 것이 나사 제도의 약속이다.

• 육각 머리는 모따기 때문에 각 면에 곡선이 나타나므로, 머리의 외형선을 모두 직선으로만 그릴 수는 없다.
• 가려서 보이지 않는 나사부는 숨은선(파선)으로 그리고, 완전 나사부와 불완전 나사부의 경계선은 굵은 실선으로 긋는다.

SM10C의 표기에서 “10C”는 탄소함유량을 의미한다.

기계구조용 탄소강재 기호에서 숫자는 탄소 함유량을 백분율의 100배(즉 0.10%)로 나타낸 값이다.

물체 한쪽에 암나사를 깎고 직접 나사박기하여 죄며 너트를 쓰지 않는 볼트는 탭볼트이다.

상대 쪽 부품에 너트 역할을 할 암나사를 미리 가공해 두고 볼트만으로 체결하는 방식이다.

• 관통볼트는 구멍을 관통시켜 너트로 죄고, 스터드 볼트는 양쪽에 나사가 있는 볼트를 심어 한쪽은 너트로 죄는 방식이라 너트를 사용하지 않는다는 조건과 맞지 않다.
• 기초볼트는 콘크리트 기초에 매설해 기계를 고정하는 볼트로 체결 방식 자체가 다르다.

KS 규격은 부문별로 알파벳 기호를 부여하는데, KS D는 금속 부문을 나타내는 분류기호이다. 참고로 KS A는 기본, KS B는 기계, KS C는 전기·전자 부문을 의미한다. 따라서 재질란의 "KS D 3503 SS 330"에서 KS D는 금속 부분 규격임을 나타낸다.

코크스로 가스(coke oven gas)는 석탄을 건식 증류할 때 발생하는 가스로, 주요 성분의 함량 순서는 H₂ > CH₄ > CO > N₂이다. 일반적으로 수소(H₂) 약 50~55%, 메탄(CH₄) 약 25~30%, 일산화탄소(CO) 약 5~8%, 질소(N₂) 약 3~5% 정도로 구성된다. 3번이 이 조성을 정확히 반영하고 있으며, 다른 보기들은 성분의 순서가 잘못되어 있다.

철이 산화될 때 산소와 닿는 가장 바깥쪽 표면에 생기는 산화물은 Fe₂O₃이다.

철 표면의 산화층(스케일)은 지철에 가까운 쪽부터 FeO → Fe₃O₄ → Fe₂O₃의 순서로 층을 이루는데, 바깥쪽일수록 산소 분압이 높아 철이 가장 높은 산화 상태로 존재하기 때문이다.

• FeO는 산소가 부족한 지철 쪽 안쪽 층에 생긴다.
• Fe₃O₄는 그 사이의 중간층을 이룬다.
• FeS₂는 산화물이 아니라 황화물이므로 산화층에 나타나지 않는다.

제시된 것 중 부주의가 발생하는 현상과 가장 거리가 먼 것은 의식의 집중화이다.

부주의는 의식의 단절, 의식의 우회, 의식 수준의 저하처럼 주의력이 흐트러지는 상태에서 비롯되는데, 의식이 한 곳에 집중된 상태는 오히려 부주의와 반대되는 상태다.

재해 발생의 관리적 원인에 해당하지 않는 것은 점검보존의 불충분이다.

설비의 점검·정비·보존이 부실한 것은 설비 자체의 결함으로 이어지는 기술적 원인으로 분류된다.

• 노동의욕의 침체, 안전기준의 불명확, 안전관리조직의 결함은 모두 조직·제도 운영과 관련된 관리적 원인에 해당한다.

고로 조업에서 벤틸레이션·슬립 발생 시 대책과 관계없는 것은 통기 저항을 크게 하고 가스 상승차가 발생하게 하는 것이다.

슬립 대책은 문제 부위의 코크스를 추가 장입하거나 해당 풍구의 송풍량을 줄이는 등 통기성을 개선하는 방향으로 이루어져야 한다.

통기 저항을 오히려 키우고 가스가 불균일하게 올라오도록 두는 것은 슬립을 악화시키는 원인이지 대책이 될 수 없다.

고로 노체냉각 방식 중 냉각반식(cooling stave)은 냉각 패널을 노체 내부에 직접 삽입하여 고압 조업 하에서 가스 실(seal)면에서의 누수 위험을 줄이고, 연와(내화물)가 마모될 때 패널이 평활하게 노체 형상을 유지하는 장점이 있다. 따라서 현대 고로에서 차츰 많이 채용되는 방식은 냉각반식이다.

• 살수식은 냉각수를 분사하는 방식으로 고압에서 누수 문제가 발생하기 쉽다.
• 자켓식은 외부 냉각으로 효율이 낮다.
• 스테이브식은 같은 의미이지만 문제에서는 냉각반식으로 명기되어 있다.

석탄은 입자가 작을수록 표면적이 커져 공기와 접촉면이 넓어지므로 미분일수록 풍화되기 쉽다.

온도가 높을수록, 탄화도가 낮을수록, 환기가 나빠 열이 축적될수록 풍화(자연발화)가 촉진된다.

‘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 공정이며, 나머지 설명은 다음과 같은 점에서 모두 맞다.

• 산소 농도 증가로 연소 온도가 상승하여 바람 구멍 앞의 온도가 높아진다.
• 산소 부화로 코크스의 연소 속도가 빨라진다.
• 연소 효율 증대로 출선량(선철 생산량)이 증가한다.

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.

비중이 중간 정도인 액체 속에서 광물을 비중 차로 선별하는 방법은 중액 선광이다.

가벼운 광물은 뜨고 무거운 광물은 가라앉는 원리를 이용한다.

• 자기 선광·자력 선광은 자성의 차이를, 부유 선광은 표면 성질의 차이를 이용하는 선별법으로 원리 자체가 다르다.

제강용 선철과 주물용 선철에서 성분 차이가 가장 큰 원소는 규소(Si)이다.

주물용 선철은 규소를 대략 1.5~3%로 높여 흑연화를 촉진하고 용탕의 유동성을 좋게 하는 반면, 제강용 선철은 규소가 많으면 정련 시 슬래그량과 산소 소모가 늘어나므로 규소를 낮게 관리한다.

• 유황과 인은 어느 쪽에서도 해로운 불순물이어서 모두 낮게 제한하므로 구분 기준이 되지 못한다.
• 티탄은 원료에 따라 소량 들어오는 성분으로 용도별 규격 차이가 크지 않다.

고로 풍구에서 들어온 압풍에 의해 풍구 앞에 만들어지는 공간을 레이스 웨이라 한다.

이 공간에서 코크스가 연소하며 노 안으로 열과 환원가스를 공급하는 핵심 반응이 일어난다.

• 행잉은 장입물이 내려가지 않고 걸리는 현상, 슬로핑·플루딩은 각각 노 안 가스·용융물의 이상 거동을 가리키는 용어로 풍구 앞 공간과는 다른 개념이다.

정상 조업 중 노정가스 성분에서 가장 적은 비율을 차지하는 것은 H₂이다.

노정가스는 대체로 질소가 가장 많고 CO·CO₂가 그 뒤를 이으며, 수소는 코크스·수분에서 소량 생성되는 데 그쳐 함유량이 가장 낮다.

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.

분상 원료는 장입물 사이의 빈틈을 메워 통기성을 나쁘게 하므로, 가스 흐름이 불균일해지고 통기 저항이 커져 걸림(hanging)이나 슬립 같은 노황 장애가 일어나기 쉽다.

또 미분은 상승 가스에 실려 노 밖으로 빠져나가므로 연진 손실이 늘어나고, 노황이 불안정해져 출선량은 오히려 줄어든다. 이 때문에 분광은 소결·펠릿으로 괴성화하여 장입한다.

• 장입물 강하는 불균일해지고 출선량은 감소한다.
• 연진 배출량은 줄어드는 것이 아니라 늘어난다.
• 노황이 흐트러지므로 코크스비는 오히려 높아진다.

고로는 위에서부터 로구·샤프트·노복·보시·노상으로 이어지는 수직형 로이며, 이 구조에 속하지 않는 것은 탄화실이다.

로구는 원료를 넣는 최상부 장입구, 샤프트는 그 아래의 원뿔형 예열·환원부, 노복은 로의 지름이 가장 큰 부분, 노상은 용선과 슬래그가 고이는 최하부다.

• 탄화실은 석탄을 장입해 건류하는 코크스로의 방으로, 고로가 아니라 코크스 제조 설비의 구조물이다.

고로에 장입되는 원료는 철광석·코크스·석회석이며, 보크사이트는 고로 장입물에 포함되지 않는다.

보크사이트는 알루미늄 제련에 쓰이는 광석으로, 제선 공정에서 철분을 얻거나 슬래그를 조정하는 데 쓰이는 물질이 아니다.

벨리스 톱은 벨 대신 노정에 설치한 회전 슈트(rotating chute)로 장입물을 떨어뜨리는 장치로, 슈트의 경사각과 회전을 바꾸어 장입물을 노 단면의 중심부까지 원하는 위치에 분포시킬 수 있다.

장입물 분포 제어가 자유로워 가스 이용률을 높일 수 있고 노정 압력을 높게 유지하기 쉬워 대형 고로에 널리 쓰인다. 구동 장치는 노정의 고열에 노출되므로 냉각수 순환 등으로 냉각하여 보호한다.

• 대벨·소벨의 2단 벨로 장입하는 것은 벨식(2-bell type) 장입 장치이다.
• 벨리스 톱은 분포 조절이 뛰어나 대형 고로에 적합하다.
• 구동 장치는 반드시 냉각하여 고열로부터 보호한다.

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.

소결용 코크스를 다른 원료보다 잘게 쓰는 조업상 이유는 적절한 열분포를 얻기 위해서다.

코크스 입자를 세립화하면 배합원료 전체에 고르게 분산되어, 소결층 안에서 연소열이 한쪽에 몰리지 않고 균일하게 퍼진다.

확산형 소결광은 고온에서 열을 받아 미세한 입자들이 표면 확산을 통해 결합되는 반소결 상태의 코크스로, 기공이 많이 남아 있어 투과성과 기공율이 우수하고 산화도와 환원성이 높다는 장점이 있다. 그러나 입자 간 결합이 완전하지 않아 강도가 상대적으로 낮으며, 이는 소성(완전소결)광과 비교했을 때 역으로 작용한다. 따라서 1, 2, 4번은 모두 확산형 소결광의 장점이지만, 3번 강도가 크다는 것은 확산형 소결광의 단점에 해당하므로 장점이 아니다.

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.

철분이 모두 환원되고 손실이 없다는 조건에서 광석 중 철분의 함유량만 고려하면 되므로, 필요한 광석량은 약 1592kg이다.

선철 1톤에 포함된 실제 철(Fe)의 양을 먼저 구한다. 선철의 철분이 92%이므로 철의 양은
1톤 × 92% = 0.92톤 = 920kg
이다.

광석에서 나오는 철의 양이 920kg이고 광석의 품위가 57.8%(철분 함유율)이므로, 필요한 광석량은
$광석량 = \frac{920\text{ kg}}{0.578} = 1591.7\text{ kg} \approx 1592\text{ kg}$
이다.

슬래그 염기도는 $\text{염기도} = \frac{\text{CaO}}{\text{SiO}_2}$로 정의되므로, 염기도 1.2일 때 필요한 CaO는 $\text{CaO} = 1.2 \times 250 = 300\text{ kg}$이다. 석회석 중 유효 CaO가 56%이므로, 필요한 석회석의 질량은 $\frac{300}{0.56} = 535.7\text{ kg}$이다.

고로 원료의 균일성과 안정된 품질을 얻기 위해 여러 원료를 섞는 것을 블랜딩이라 한다.

여러 산지·품질의 원료를 미리 혼합해 성분과 입도의 편차를 줄이는 조업이다.

• 워싱은 광석을 물로 씻어 불순물을 제거하는 공정, 정립은 입도를 고르는 공정, 선광은 유용 광물을 선별·농축하는 공정으로 원료 배합과는 목적이 다르다.

철광석 종류와 화학식의 연결 중 틀린 것은 갈철광의 화학식 표기이다.

갈철광(리모나이트)은 수산화철 계열의 광물이며, 제시된 “Fe₂SO₄”는 존재하는 황산철 조성과도 맞지 않아 갈철광의 화학식으로 적절하지 않다.

• 적철광(Fe₂O₃), 자철광(Fe₃O₄), 능철광(FeCO₃)의 화학식은 모두 올바르게 짝지어져 있다.

소결기의 급광장치에는 호퍼, 드럼 피더, 셔틀 컨베이어 등이 있으며, 스크린은 입도를 선별하는 장치로 급광장치에 해당하지 않는다.

광석을 용융 온도 이하로 가열해 CO₂나 결정수 같은 휘발성 성분을 날려 보내는 조작은 하소이다.

석회석에서 CO₂를 떼어 생석회를 얻거나 수산화철 계열 광석에서 결정수를 제거하는 전처리가 여기에 해당한다.

• 배소는 광석을 녹지 않는 온도로 가열해 산화·탈황 등 화학적 변화를 일으키는 조작으로 목적이 다르다.
• 소결은 분광을 가열해 덩어리로 굳히는 조작이고, 선광은 물리적 성질 차이로 유용 광물을 골라내는 조작이다.

소결광의 낙하정도(SI, Shatter Index)와 환원성이 고로 조업에 미치는 영향을 정확히 파악해야 한다. 보기 1, 2, 4는 모두 타당한 설명이다. SI 저하는 미분(분화)이 증가해 노황 부조를 야기하고 통기성을 저해하며, 염기도 변동 폭이 크면 부원료 직접 장입으로 열손실이 발생한다. 반면 보기 3은 인과관계가 역이다. 피환원성이 좋은 소결광일수록 환원이 용이해 분화가 쉽고 입자 직경이 작아지는 경향을 보이며, 오히려 환원시 분화가 어려운 것은 환원성이 낮은 소결광이다. 따라서 정답은 3번이다.

고로의 풍구는 용선(hot metal)이 직접 접촉할 때 파손되는 가장 큰 원인이다. 풍구는 고로 하부에서 고온의 공기를 불어넣는 장치인데, 노즐 끝부분이 용선에 잠긴 상태에서 용선의 화학적·물리적 침식과 극도의 열응력으로 인해 급속히 손상된다. 코크스 접촉은 풍구 손상을 야기하지만 용선 접촉만큼 심각하지 않으며, 온도와 슬립은 풍구 손상의 간접적 원인에 불과하다.

소결광은 철광석 분체를 고온에서 부분 용융·소결하여 제조하는 철 원료로, 코크스 제조 과정과 무관한 독립적인 제철 공정의 산물이므로 건류생성물이 아니다.

코크스 제조는 유연탄을 건류(건식 증류)하는 과정으로, 이때 발생하는 건류생성물은 크게 가스상·액상·고상으로 나뉜다.

• 경유(타르유)는 타르를 분별증류하여 얻는 유분으로 건류생성물에 포함된다.
• 타르는 응축되는 액상 산물의 주성분이다.
• 황산암모늄은 건류가스에서 추출한 암모니아를 황산과 반응시켜 얻는 회수 제품이다.

셉텀 밸브는 노정가스 청정 계통의 벤투리 스크러버 뒤쪽에 설치되어 개도를 조절함으로써 노정 압력을 목표값으로 유지하는 압력 제어 밸브이며, 고압 조업의 핵심 설비이다.

대형 고로에서는 노정가스의 압력 에너지를 회수하는 TRT(노정압 발전 설비)를 두어 터빈으로 압력을 조절하고, 셉텀 밸브는 그 우회 계통으로 쓰기도 한다.

• 블리더 밸브는 노정 압력이 비정상적으로 오를 때 가스를 대기로 방산하는 안전 밸브이다.
• 수봉 밸브는 물로 가스를 차단하는 밸브이고, 열풍 밸브는 열풍로와 고로 사이의 열풍 배관을 여닫는 밸브이다.

안전 보호구의 용도가 옳게 짝지어진 것은 추락방지를 위한 안전대이다.

안전대는 고소 작업 시 신체를 지지물에 연결해 떨어짐을 막는 추락방지용 보호구다.

• 두부 보호구는 안전모, 얼굴 보호구는 보안면·보안경, 손 보호구는 안전장갑이 올바른 짝이므로 각각 안전각반·절연장갑·보안면과의 연결은 틀렸다.