[초음파비파괴검사기능사 필기] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

정답은 '전류관통법'이다.
시험체의 구멍 등에 통과시킨 도체에 전류를 흘리고, 그 전류가 만드는 자계로 시험체를 자화하는 방법을 전류관통법이라 한다. 이 방법의 KS D 0213 부호는 B이다.
'극간법'은 전자석 또는 영구자석의 자극 사이에 시험체를 두고 자화하는 방법이다.
'자속관통법'은 시험체 구멍에 통과시킨 철심에 교류 자속을 주고 시험체에 유도전류를 만드는 방법이다.
'축통전법'은 시험체 축 방향으로 전류를 흘리는 방법이다.

무현상법은 현상제를 쓰지 않는 방법이다. 과잉 침투액을 제거한 뒤 시험체를 가열하면 결함 속 침투액이 팽창해 표면으로 스며 나오고, 이것으로 지시모양을 만든다. 가열현상법, 팽창현상법, 가압현상법은 침투탐상검사의 정식 현상법이 아니다.

와전류탐상시험(Eddy Current Testing)은 전자기유도 원리로 도전성 재료의 결함을 검출하는 방법이다. 형상복잡성은 와전류탐상의 제한사항으로, 복잡한 형상에서는 탐침 설계의 어려움과 결함 신호 해석 복잡성이 증가하며, 초음파탐상 같은 다른 방법이 더 유리하다.
자동화 가능 — 탐침을 스캔하거나 재료를 이송시켜 자동검사 가능
비접촉 — 탐침이 시험체와 접촉하지 않아도 작동
도금두께 측정 — 기본 원리가 두께 변화에 민감해 도금층 두께 측정에 활용된다.

정답은 '침투탐상시험법'이다.
침투탐상시험은 표면에 열린 불연속에 침투액을 스며들게 한 뒤 현상하는 시험이며, 다공질이 아닌 금속·비금속 재료에 모두 적용된다.
'자분탐상시험법'은 강자성체에만 적용되는 시험법이다.
'초음파탐상시험법'은 초음파 반사로 내부 불연속을 검출하는 시험법이다.
'중성자투과시험법'은 중성자선 투과로 내부를 검사하는 시험법이다.

정답은 '빠른 누설'이다.
기포누설시험의 감도 저해 요소에는 '표면오염물'·'부적절한 점도'·'과도한 진공'이 들어 있고, '빠른 누설'은 그 저해 요소에 들지 않는다.
'표면오염물'은 그 저해 요소에 해당한다.
'부적절한 점도'는 그 저해 요소에 해당한다.
'과도한 진공'은 그 저해 요소에 해당한다.

강자성체와 비자성 재료 모두에서 균열의 깊이 정보를 얻을 수 있는 방법은 와전류 탐상검사이다. 와전류 탐상검사는 도전성 있는 모든 금속(강자성체, 비자성체 구분 없음)에 적용 가능하며, 코일에 교류를 흘려 발생하는 와전류가 균열에 의해 방해받는 정도를 측정하여 균열의 깊이를 정량적으로 파악할 수 있다. 자분탐상검사는 자성재료만 검사 가능하고 표면 결함 위주이며, 자기기록탐상검사도 강자성체 전용이고, 침투탐상검사는 표면 결함만 검출한다.

정답은 '외삽법'이다.
초음파탐상 시험방법에는 '공진법'·'투과법'·'펄스반사법'이 들어 있고, '외삽법'은 그 시험방법에 들지 않는다.
'공진법'은 그 시험방법에 해당한다.
'투과법'은 그 시험방법에 해당한다.
'펄스반사법'은 그 시험방법에 해당한다.

와전류 탐상시험 기기의 게인(Gain) 조정 장치는 수신 신호의 증폭 정도를 조절하여 검출 신호의 크기를 제어하는 역할을 한다. 게인은 신호의 절대적 크기를 증감시킴으로써 결함 검출의 감도(sensitivity)를 조정하므로, 신호를 더 크게 또는 작게 증폭할 수 있어 미세한 결함 감지 능력에 직접 영향을 미친다.
위상 조절: 위상 앵글 조정장치가 담당하는 기능이다.
평형 조정: 밸런스 컨트롤이 담당하는 기능이다.
진동수 조정: 주파수 선택장치가 담당하는 기능이다.
이들은 각각 게인의 역할과 구분된다.

자분탐상검사에서 자화 방법 선택 시 고려 사항은 시험체의 형상·크기, 결함의 예상 방향, 검사 환경(온도, 습도 등) 및 사용 가능한 장비가 핵심이다. 검사원의 기량은 자화 방법 자체를 결정하는 요소가 아니며, 올바른 자화 방법이 선택되면 숙련도와 관계없이 일정한 검출 확률을 유지할 수 있다. 따라서 검사원의 기량은 자화 방법 선택과 거리가 먼 사항이다.

정답은 '문턱값'이다.
계측감도의 교정 항목에는 '변환자'·'변환자를 접착한 상태'·'피검체의 음속감소'가 들어 있고, '문턱값'은 그 교정 항목에 들지 않는다.
'변환자'는 그 교정 항목에 해당한다.
'변환자를 접착한 상태'는 그 교정 항목에 해당한다.
'피검체의 음속감소'는 그 교정 항목에 해당한다.

정답은 '포스겐'이다.
누설검사에 사용되는 가압 기체에는 '헬륨'·'질소'·'공기'가 들어 있고, 독성이 있는 '포스겐'은 그 가압 기체에 들지 않는다.
'헬륨'은 그 가압 기체에 해당한다.
'질소'는 그 가압 기체에 해당한다.
'공기'는 그 가압 기체에 해당한다.

비파괴검사는 결함이 전혀 없는 완벽한 제품을 만들어내는 것 자체가 목적은 아니다.
비파괴검사는 제품을 파괴하지 않고 결함의 유무와 정도를 파악해 신뢰성을 평가하는 수단일 뿐, 제조 과정에서 결함 발생 자체를 없애 주지는 않는다.
결함 유무와 정도를 파악해 신뢰성을 높인다는 설명은 비파괴검사의 목적에 맞다.
시험 결과를 분석해 제조 조건을 개선하고 제조기술을 발전시킨다는 설명도 맞다.
불량품을 조기에 발견해 수리·교체함으로써 제조 원가를 절감한다는 설명도 맞다.

정답은 '연속 스펙트럼을 가진다.'이다.
특성 X선의 성질에는 '재료의 물성분석에 이용된다.'·'단일 에너지를 가진다.'·'파장은 관전압이 바뀌어도 변하지 않는다.'가 들어 있고, '연속 스펙트럼을 가진다.'는 그 성질에 들지 않는다. 특성 X선은 원자 내 전자껍질 사이의 전자 전이에서 나오는 선 스펙트럼이고, 연속 스펙트럼은 제동 X선에서 나타난다.
'재료의 물성분석에 이용된다.'는 옳은 설명이다.
'단일 에너지를 가진다.'는 옳은 설명이다.
'파장은 관전압이 바뀌어도 변하지 않는다.'는 옳은 설명이다.

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.

정답은 'Y합금'이다.
Y합금은 구리·니켈·마그네슘이 첨가된 알루미늄 합금이며 내연기관용 피스톤이나 실린더 헤드에 쓰인다.
'라우탈(lautal)'은 Al-Cu-Si계 주조용 알루미늄 합금이다.
'알클래드(alclad)'는 고강도 알루미늄 합금판 표면에 순수 알루미늄을 피복한 재료이다.
'하이드로날륨(hydronalium)'은 Al-Mg계 내식성 알루미늄 합금이다.

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.

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.

정답은 '제진 합금에서 제진 기구는 마텐자이트 변태와 같다.'이다.
제진 재료의 설명에는 '제진 합금으로는 Mg-Zr, Mn-Cu 등이 있다.'·'제진 재료는 진동을 제어하기 위하여 사용되는 재료이다.'·'제진 합금이란 큰 의미에서 두드려도 소리가 나지 않는 합금이다.'가 들어 있고, '제진 합금에서 제진 기구는 마텐자이트 변태와 같다.'는 그 설명에 들지 않는다. 제진 합금은 진동 에너지를 내부 마찰에서 열에너지로 소모하는 합금이다.
'제진 합금으로는 Mg-Zr, Mn-Cu 등이 있다.'는 옳은 설명이다.
'제진 재료는 진동을 제어하기 위하여 사용되는 재료이다.'는 옳은 설명이다.
'제진 합금이란 큰 의미에서 두드려도 소리가 나지 않는 합금이다.'는 옳은 설명이다.

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.

결정면과 결정 방향을 수치로 규정하는 지수는 밀러지수이다.
탄성계수는 재료의 변형 저항성을, 가공지수나 전이계수는 가공·상변태와 관련된 값으로, 결정면·방향을 지정하는 밀러지수와는 성격이 다른 개념이다.

진공 증착법이나 스퍼터링법처럼 금속을 기체 상태로 만든 뒤 급랭시켜 얻는 합금은 비정질 합금이다.
원자가 규칙적인 결정을 이룰 시간 여유 없이 매우 빠르게 굳으면 결정 구조를 갖지 못한 상태로 응고하는데, 이러한 재료를 비정질(아모르퍼스) 합금이라 한다.
제진 합금은 진동 에너지를 흡수하는 성질에 초점을 둔 합금이다.
초전도 합금은 극저온에서 전기저항이 사라지는 현상을 이용한다.
형상 기억 합금은 변형된 뒤 가열하면 본래 형상으로 돌아오는 성질을 이용한다.

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.

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.

하이드로날륨은 Al-Mg계 내식성 알루미늄 합금이므로 구리가 주성분이 아니다. 황동은 Cu-Zn 합금이고, 톰백은 Zn을 8~20% 정도 넣은 Cu-Zn 합금이며, 청동은 Cu-Sn 합금이다.

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.

정답은 '수하특성'이다.
부하전류가 늘어나면 단자전압이 낮아지는 전원 특성은 수하특성이며 피복아크 용접 등 수동 용접에 쓰인다.
'정전압특성'은 부하전류가 변해도 단자전압이 일정한 특성이며 자동·반자동 용접에 쓰인다.
'부하특성'은 그 전원특성의 명칭이 아니다.
'상승특성'은 전류가 늘면 단자전압도 높아지는 특성이다.