[초음파비파괴검사기능사 필기] 14년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

강자성체의 자계의 세기(자기장 세기, H)는 $\mathrm{A/m}$ 단위로 나타낸다.
자계의 세기는 전류가 만드는 자기장의 크기를 나타내는 값으로, 단위길이당 전류의 차원을 갖는다.
T(테슬라)는 자속밀도(B)의 단위이지 자계의 세기가 아니다.
S(스토크스)는 유체의 동점도를 나타내는 단위로 자기와 무관하다.
N/m는 힘을 길이로 나눈 단위로 자계와는 다른 물리량이다.

정답은 '유화시간'이다.
후유화성 침투탐상시험에서 유화시간이 길면 결함 속 침투액까지 유화·세척 제거되고, 짧으면 표면의 잉여 침투액이 남는다. 이 유화시간이 결함 검출 감도에 가장 큰 영향을 준다.
'침투시간'은 침투액이 결함 속으로 스며드는 시간이다.
'건조시간'은 시험체 표면의 물기를 말리는 시간이다.
'현상시간'은 현상제가 결함 속 침투액을 표면으로 빨아올리는 시간이다.

정답은 '1차 AE-돌발형'이다.
재료의 균열이나 변형에 수반되는 음향방출 신호는 1차 AE 중에서 돌발형으로 나타난다.
'1차 AE-연속형'은 소성변형이 서서히 진행될 때 나타나는 파형이다.
'2차 AE-연속형'은 마찰·누설 같은 재료의 균열·변형 이외 원인에서 나오는 신호이다.
'2차 AE-돌발형'은 마찰·누설 같은 재료의 균열·변형 이외 원인에서 나오는 신호이다.

정답은 '자분모양이 더 명확하게 된다.'이다.
불연속의 위치가 표면에 가까울수록 누설자속이 강하고 자분모양이 뚜렷하다.
'자분모양이 희미한 상태로 된다.'는 옳지 않으며, 표면에 가까운 결함일수록 자분모양이 뚜렷해진다.
'누설자속 자장이 더 희미하게 된다.'는 옳지 않으며, 표면에 가까운 결함일수록 누설자속이 강해진다.
'표면으로부터의 깊이와는 무관하다.'는 옳지 않으며, 결함이 깊을수록 누설자속이 약하고 자분모양이 희미하다.

와전류탐상시험은 기전력에 의해 시험체에 유도되는 소용돌이 전류(와전류)를 이용해 결함이나 재질 변화에 따른 전류의 변화를 측정하는 시험법이다.
코일에 교류 전류를 흘려 발생시킨 교번 자계가 도체인 시험체 표면에 와전류를 유도하고, 이 와전류가 결함·재질 변화에 반응해 만들어내는 임피던스 변화를 검출하는 원리이다.
자성체에도 적용되지만, 베크라이트나 목재처럼 도체가 아닌 재료에는 적용할 수 없다.
적용 범위가 좁다거나 결함 깊이·형태 측정에 이용된다는 설명은 실제 특성과는 거리가 있어, 오히려 깊이·형태 판별은 어려운 편에 속한다.
와전류의 흐름이나 속도 변화를 직접 측정한다는 서술도 실제로는 와전류가 만드는 임피던스·전자기적 변화를 검출하는 방식과는 차이가 있다.

물속에서 5MHz 초음파의 파장은 0.3mm이다.
파장은 $\lambda = \dfrac{v}{f}$로 구하며, $v = 1500\,\mathrm{m/s}$, $f = 5\,\mathrm{MHz} = 5\times10^{6}\,\mathrm{Hz}$를 대입하면 $\lambda = \dfrac{1500}{5\times10^{6}} = 3\times10^{-4}\,\mathrm{m} = 0.3\,\mathrm{mm}$가 된다.
매질이 물로 바뀌면 음속이 달라지므로, 공기 중 주파수는 그대로 두고 물속 음속을 대입해 파장을 다시 계산해야 한다.

정답은 '검사시간'이다.
음향방출 시험장치의 설정 기본항목에는 '게인'·'문턱값'·'불감시간'이 들어 있고, '검사시간'은 그 항목에 들지 않는다.
'게인'은 신호를 증폭하는 비율을 정하는 항목이다.
'문턱값'은 신호를 검출로 인정하는 기준 레벨을 정하는 항목이다.
'불감시간'은 한 신호를 검출한 뒤 다음 신호를 받지 않는 시간을 정하는 항목이다.

정답은 '온도 변화'이다.
압력변화시험은 밀폐 기체의 압력 저하로 누설을 판정하며, 부피가 일정한 기체의 압력은 절대온도에 비례한다. 온도 변화는 누설이 없어도 압력을 바꾼다.
'습도 변화'는 그 주된 환경 요인이 아니다.
'대기압 변화'는 그 주된 환경 요인이 아니다.
'풍속 변화'는 그 주된 환경 요인이 아니다.

정답은 '액체침투탐상검사'이다.
액체침투탐상검사는 침투액의 발색이나 형광을 눈으로 관찰하는 광학적 원리를 이용한다.
'방사선투과검사'는 방사선의 투과와 흡수를 이용하는 검사법이다.
'초음파탐상검사'는 초음파의 반사를 이용하는 검사법이다.
'음향방출검사'는 재료 내부에서 발생하는 탄성파를 이용하는 검사법이다.

정답은 '염색침투탐상시험'이다.
염색침투탐상시험은 전기 없이 침투액과 세척액, 현상제만으로 검사가 가능하다.
'X선 투과시험'은 X선을 발생시키는 전원 장치가 필요한 검사법이다.
'와전류탐상시험'은 코일에 교류를 흘려야 하는 검사법이다.
'중성자투과시험'은 중성자원을 다루는 장치가 필요한 검사법이다.

정답은 '원리상 자분탐상시험은 전자기유도의 법칙, 와전류탐상시험은 자력선 유도에 의한 법칙이 적용된다.'이다.
자분탐상시험과 와전류탐상시험의 비교에는 '검사 속도는 일반적으로 자분탐상시험보다는 와전류탐상시험이 빠른 편이다.'·'일반적으로 자동화의 용이성 측면에서 자분탐상시험보다는 와전류탐상시험이 용이하다.'·'검사할 수 있는 재질로 자분탐상시험은 강자성체, 와전류탐상시험은 전도체이어야 한다.'가 들어 있고, '원리상 자분탐상시험은 전자기유도의 법칙, 와전류탐상시험은 자력선 유도에 의한 법칙이 적용된다.'는 그 비교에 들지 않는다. 원리상 자분탐상시험은 누설자속, 와전류탐상시험은 전자기유도를 이용한다.
'검사 속도는 일반적으로 자분탐상시험보다는 와전류탐상시험이 빠른 편이다.'는 옳은 설명이다.
'일반적으로 자동화의 용이성 측면에서 자분탐상시험보다는 와전류탐상시험이 용이하다.'는 옳은 설명이다.
'검사할 수 있는 재질로 자분탐상시험은 강자성체, 와전류탐상시험은 전도체이어야 한다.'는 옳은 설명이다.

정답은 '교정'이다.
초음파탐상시험에서 표준이 되는 장치나 기기로 측정값을 맞추는 과정을 교정이라 한다.
'감쇠'는 초음파 에너지가 매질에서 줄어드는 현상이다.
'상관관계'는 두 물리량 사이의 대응 관계를 뜻하는 용어이다.
'경사각 탐상'은 초음파를 시험면에 비스듬히 입사시키는 탐상 방법이다.

정답은 '1', 즉 $1$이다.
사진 농도는 $D=\log_{10}\dfrac{I_0}{I}=\log_{10}\dfrac{100}{10}=1$이다.
'2'는 투과한 빛의 강도가 $1$일 때의 값이다.
'3'은 투과한 빛의 강도가 $0.1$일 때의 값이다.
'4'는 투과한 빛의 강도가 $0.01$일 때의 값이다.

정답은 '기포누설시험-진공상자법'이다.
대형 석유저장탱크의 밑판처럼 한쪽 면에서만 접근 가능한 부위에는 진공상자를 사용하는 기포누설시험을 적용한다.
'기포누설시험-가압발포액법'은 시험체 내부 압력을 높인 상태에서 표면의 발포액으로 기포 발생을 살피는 방법이다.
'헬륨질량분석시험-가압법'은 헬륨을 채운 뒤 검출기로 누출을 찾는 방법이다.
'헬륨질량분석시험-진공법'은 시험체 안을 진공으로 만든 뒤 헬륨 검출기로 누출을 찾는 방법이다.

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.

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.

Fe3C로 표시되며 탄소를 6.67% 포함하는 탄소강의 표준조직은 시멘타이트다.
시멘타이트는 철과 탄소의 금속간화합물로 매우 단단하고 취성이 커서, 탄소강의 강도와 경도에 큰 영향을 준다.
오스테나이트는 고온에서 안정한 면심입방 조직으로 탄소 함유량이 다르다.
펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 섞인 조직이다.
페라이트는 탄소를 거의 고용하지 않는 순철에 가까운 조직이다.

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

문쯔메탈은 Cu 60%-Zn 40%의 6-4 황동으로 베어링용 합금이 아니다. 켈밋(Cu-Pb계), 배빗메탈(Sn계), 화이트메탈은 대표적인 베어링용 합금이다.

현미경 조직 검사를 위한 시편 준비는 거친 연마 → 미세 연마 → 광택 연마 순서로 진행되며, 마모 연마라는 단계는 표준 공정에 해당하지 않는다.

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.

Co(코발트)는 흑연화 원소로서 흑연 석출을 촉진하므로 칠드 층의 형성을 억제하여 칠드 층을 얇게 만든다.
칠드 층(chill layer)은 주철 주물의 표면에 형성되는 경질의 백주철(white cast iron) 층으로, 냉각 속도가 빨라서 흑연이 석출되지 못하고 시멘타이트(Fe₃C)가 형성되는 영역이다. 반면 다음 원소들은 모두 칠드 층을 두껍게 하거나 강화시킨다.
Sn은 흑연화를 억제하는 원소다.
Mn은 일반적으로 백주철을 형성하는 원소다.
S는 탄화물 형성을 촉진하는 원소다.

구리는 면심입방격자(FCC) 구조여서, 체심입방격자이며 동소변태점이 존재한다는 설명은 옳지 않다.
구리는 녹는점에 이를 때까지 결정구조가 바뀌지 않아 동소변태점을 갖지 않는 대표적인 금속이다.
구리는 자석에 붙지 않는 비자성체이다.
전기전도율은 은(Ag) 다음으로 크며, 공기 중에서는 표면이 산화되어 암적색을 띤다.

아크쏠림(자기불림) 방지대책으로 틀린 것은 용접부가 긴 경우 전진법을 사용한다는 설명이다.
용접부가 길 때는 전진법 대신 후퇴법으로 나누어 용접해야 아크쏠림의 영향을 줄일 수 있다.
접지점을 용접부에서 멀리 두는 것은 자기장 편중을 줄여주는 올바른 대책이다.
직류 대신 교류 용접을 사용하는 것은 극성이 주기적으로 바뀌어 아크쏠림을 줄이는 올바른 대책이다.
짧은 아크를 사용하는 것도 아크쏠림의 영향을 줄이는 올바른 대책이다.