[방사선비파괴검사기능사 필기] 14년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

초음파 탐촉자(진동자)에서 초음파가 발생하는 원리는 압전효과이다.
수정이나 압전세라믹 같은 압전소자에 교류 전압을 걸어주면 결정이 주기적으로 신축하며 기계적 진동(초음파)을 만들어내고, 반대로 초음파를 받으면 전기신호를 발생시켜 수신에도 같은 소자가 쓰인다.

자력선은 도중에 갈라지거나 서로 교차하지 않는다는 것이 기본 성질이므로, 갈라지거나 교차한다는 설명은 틀린 내용이다.
자력선은 항상 폐곡선을 그리며 서로 만나지 않는데, 만약 한 점에서 두 방향의 자계가 동시에 존재한다면 그 점의 자계의 세기와 방향이 하나로 정해지지 않는 모순이 생기기 때문이다.
자력선이 N극에서 나와 S극으로 들어간다는 설명은 자력선의 방향 정의와 일치하는 맞는 내용이다.
자력선 밀도가 큰 곳일수록 자계가 세다는 설명도 자력선 밀도와 자계 세기의 관계를 옳게 나타낸다.
자력선의 밀도가 그 점의 자계 세기를 나타낸다는 설명도 같은 맥락에서 맞는 내용이다.

와전류탐상시험에서 표면코일(프로브)과 시험체 사이의 거리가 변할 때 코일의 임피던스가 변하여 신호 지시값이 변하는 현상을 리프트 오프(lift-off) 효과라고 한다.
코일이 시험체로부터 멀어질수록(들뜰수록) 재질 결함으로 인한 신호 변화와 무관하게 거리 변화만으로도 지시가 변하므로 검사 신뢰도에 영향을 미치는 중요한 인자다.
표피효과는 교류의 주파수가 높을수록 전류가 표면 근처에만 흐르는 현상이다.
오실로스코프 효과와 카이저 효과는 와전류탐상시험의 표준 용어가 아니다.

기포누설시험 발포액은 점도가 낮아야 결함부에서 쉽게 퍼져 기포를 잘 형성하므로, 점도가 높을 것이라는 설명은 발포액 특성과 맞지 않는다.
점도가 지나치게 높으면 액이 결함 틈으로 스며들지 못하고 표면에 두껍게 뭉쳐 기포 발생을 방해한다.
적심성이 좋아야 시험체 표면을 고르게 적셔 결함부의 누설 기체를 놓치지 않는다.
표면장력이 작아야 얇은 막을 이루며 작은 기포도 쉽게 부풀어 오른다.
시험품에 부식이나 손상 등 영향이 없어야 검사 후에도 제품을 그대로 쓸 수 있다.

방사선투과시험에서 농도가 짙은(어두운) 사진이 나오는 원인은 필름에 기록된 방사선량이 많거나 화학처리 과정에서 은입자 감소가 불완전할 때 발생한다.
초과 노출은 필름이 과도한 방사선을 받아 감광되어 어두운 사진을 만들고, 과현상(over-development)은 현상액에서 필름을 너무 오래 처리하여 미노출 부분의 은염까지 환원시켜 전체적으로 짙은 사진을 초래한다.
불충분한 세척은 정착액 잔여로 이어져 나중에 갈변을 야기하지만 초기 농도를 증가시키지 않는다.
오염된 정착액은 필름 처리 능력을 저하시켜 농도를 감소시킨다.

자분탐상시험은 자속 방향이 결함과 수직에 가까울수록 누설자속이 커져 검출이 쉬워지므로, 수직하면 검출이 어렵다는 설명은 틀린 내용이다.
반대로 자속이 결함과 나란한 방향이면 누설자속이 거의 생기지 않아 검출이 어려워지며, 이 때문에 한 시험체에 두 방향의 자화를 조합해 실시하는 것이 원칙이다.
핀홀처럼 점 모양의 결함은 지시가 뚜렷하게 남지 않아 검출이 어렵다는 설명은 맞는 내용이다.
시험체 두께 방향의 결함 깊이 정보를 얻기 어렵다는 설명도 자분탐상의 한계로 맞는 내용이다.
표면에서 깊은 곳의 결함 모양·종류를 알기 어렵다는 설명도 표면 결함 위주 검사법의 특성상 맞는 내용이다.

표면 경화층 깊이나 도금·피막 두께처럼 표면 근방의 물성 변화를 재는 데는 와전류탐상검사(ECT)가 쓰인다.
ECT는 코일에 교류를 흘려 시험체에 유도되는 와전류의 변화를 측정하는 방식이어서, 표면 부근의 전도율·투자율 차이로 경화층 깊이나 피막 두께를 비접촉으로 판별할 수 있다.
적외선분석검사는 표면의 온도 분포로 열적 이상을 찾는 방법이어서 경화층 깊이 측정과는 목적이 다르다.
방사선투과검사는 투과 영상으로 내부 결함을 찾는 데 적합한 방법이다.
음향방출검사는 균열이 자라면서 나오는 탄성파를 잡아 결함의 진전을 감시하는 방법이다.

'검출 가능한 모든 지시 및 불연속을 제거'하는 것은 신뢰도를 향상시키는 것이 아니라 제품 품질 자체를 개선하는 것일 뿐, 검사 방법이나 기준을 개선하는 것이 아니므로 신뢰도 향상의 방법이 될 수 없다.
비파괴검사의 신뢰도 향상은 검사 기술·방법·평가 기준의 개선을 통해 이루어진다.
기술자의 기량 향상은 기술자의 자격·훈련·경험 향상으로 검사 정확성을 높이는 것으로 올바르다.
적합한 비파괴검사법의 선정은 검사 대상의 재질·형상·결함 특성에 맞는 검사법(초음파, 와전류, 방사선 등) 선정으로 신뢰도를 향상시키는 것으로 타당하다.
적합한 평가 기준의 선정 및 적용은 국제규격(ISO, ASTM)이나 산업 기준에 따른 평가 기준 설정으로 검사 결과의 일관성과 신뢰도를 확보하는 것으로 맞다.

500A의 전류가 흐르는 직선도체 중심에서 50cm 떨어진 지점의 자계의 세기는 약 160A/m이다.
직선도체 주위 자계의 세기는 $H = \dfrac{I}{2\pi r}$로 구하며, 여기서 I는 전류, r은 도체 중심으로부터의 거리이다.
$H = \dfrac{500}{2\pi \times 0.5} = \dfrac{500}{\pi} \approx 159.2\,\mathrm{A/m}$로 약 160A/m이 되며, 거리가 멀어질수록 자계의 세기는 반비례해 약해진다.

형광침투액을 쓴 침투탐상시험에서 자외선등 아래 결함 지시는 일반적으로 황록색으로 밝게 빛난다.
형광침투액에 들어 있는 형광염료가 자외선(약 365nm)을 흡수해 가시광선으로 재방출하는데, 이때 사람 눈이 가장 예민하게 반응하는 파장대가 황록색 계열이어서 어두운 암실에서도 결함 지시를 뚜렷하게 식별할 수 있다.

방사선투과시험은 표면균열만을 검출할 수 있다는 설명이 틀렸다. 오히려 방사선투과시험의 강점은 내부결함 검출에 있다.
X선·감마선이 시험체를 투과하면서 두께 방향의 흡수 차이를 필름이나 검출기에 담아내므로, 표면이 아니라 내부의 기공·개재물·용입불량 같은 결함을 찾는 데 주로 쓰인다.
필름이나 디지털 영상으로 남길 수 있어 반영구적인 기록이 가능하다는 설명은 맞는 내용이다.
방사선 피폭 우려가 있어 차폐·관리구역 설정 등 방사선 안전관리가 요구된다는 설명도 맞는 내용이다.

비파괴검사법 중 결함의 깊이를 가장 정확히 측정할 수 있는 것은 초음파탐상시험(UT)이다.
초음파는 결함에서 반사되어 되돌아오는 시간(펄스 도달시간)을 측정해 결함의 위치와 깊이를 정량적으로 환산할 수 있는 원리를 갖는다.
자분탐상시험은 표면과 표면 직하의 누설자속 지시만 보여 주어 두께 방향 깊이를 알기 어렵다.
침투탐상시험은 표면에 열린 결함의 지시 모양만 드러낼 뿐 깊이 정보를 주지 못한다.
방사선투과시험은 결함의 존재와 대략적 크기는 보여주지만 두께 방향의 깊이 위치를 직접 알려주지는 못한다.

6:4 황동(구리 60%, 아연 40%)에 철(Fe)을 1% 내외 첨가한 합금은 델타메탈이다. 델타메탈은 철의 첨가로 강도와 내식성이 향상되어 주조재 및 가공재로 광범위하게 사용된다. 인바는 철-니켈 합금으로 열팽창계수가 낮은 특수강이고, 라우탈은 알루미늄 청동(구리-알루미늄 합금)이며, 하이드로날륨은 알루미늄 합금이므로 주어진 조건과 맞지 않는다.

탄소강 중의 Cu는 Ar1 변태점을 낮춘다. 또한 내식성을 향상시키고 강도·경도와 탄성한도를 높인다. 따라서 내식성 저하, 탄성한도 감소, 강도·경도 감소는 모두 반대로 서술된 것이다.

비중 7.14, 용융점 약 419℃이며 다이캐스팅용으로 많이 쓰이는 조밀육방격자(HCP) 금속은 Zn(아연)이다.
아연은 융점이 낮아 주조가 쉽고 유동성이 좋아 다이캐스팅에 적합하며, 결정구조가 조밀육방격자인 대표적인 비철금속이다.
Cr은 체심입방격자이고 융점이 1800℃대로 매우 높아 제시된 조건과 맞지 않는다.
Cu는 면심입방격자이며 융점이 약 1083℃로 훨씬 높다.
Pb는 면심입방격자에 비중이 11을 넘고 융점도 약 327℃여서 제시된 값과 다르다.

소성가공은 금속에 외력을 가하여 영구적 형태 변형을 일으키는 가공 방식이다. 단조, 인발, 압출은 모두 금속의 소성변형을 이용하여 형태를 바꾸는 소성가공에 해당하며, 표면처리는 금속의 표면 성질(산화, 도금, 코팅 등)을 개선하는 것으로 모재의 형태를 변화시키지 않으므로 소성가공에 해당되지 않는다.

물체가 진동 에너지를 흡수하여 진동이 점차 약화되고 정지하는 현상은 감쇠능(damping capacity)으로 설명된다. 주철은 이러한 감쇠능이 우수한 재료로, 내부 마찰에 의해 진동 에너지가 열로 변환되어 소산된다. 유동성은 액체 상태의 유동 특성, 연신능은 인장 변형 능력, 용해능은 용매에 대한 용해 특성으로 모두 진동 흡수와 무관하다.

자기 변태는 결정 구조는 변하지 않고 자성만 변하는 변태를 의미한다. A₀ 변태는 약 770°C에서 페라이트(α-Fe)의 강자성이 상자성으로 변하는 변태이고, A₂ 변태는 약 770°C에서 오스테나이트(γ-Fe)의 상자성이 강자성으로 변하는 변태로, 두 변태 모두 결정 구조 변화 없이 자성만 변한다.
Fe-C 평형상태도에서 변태는 결정 구조의 변화에 따라 분류된다. 반면 A₁ 변태(약 727°C, γ→α 변태), A₃ 변태(약 910°C, α→γ 변태), A₄ 변태(약 1394°C, δ→γ 변태)는 모두 결정 구조가 변하는 동소체 변태이다.

알루미늄 합금 여부를 판정하는 문항이다. Y합금(Al-Cu계), 라우탈(Al-Cu-Ni계), 실루민(Al-Si계)은 모두 알루미늄을 주성분으로 하는 합금이나, 콘스탄탄은 Cu-Ni(구리-니켈) 합금으로 알루미늄을 포함하지 않는다. 콘스탄탄은 전기저항이 온도에 따라 변하지 않는 특성을 이용해 정밀 기기의 저항체로 사용되는 합금이다.

두랄루민(Al-Cu-Mg-Mn)은 용체화 처리 후 상온에 두면 경도·강도가 커지는 시효경화성이 있는 대표 합금이다. 실루민·알팍스는 Al-Si계 주조 합금으로 개량처리를 하는 합금이다. 문쯔메탈은 6-4 황동이다.

SM25C는 탄소 함량이 약 0.22~0.28%인 기계구조용 탄소강으로, 볼트·너트·축 등에 사용한다. STC4는 탄소공구강, SKH2는 고속도공구강, SPS8은 스프링강이다.

'비중은 C, Si 등이 많을수록 커진다'는 반대의 내용이므로 틀렸다. 주철의 물리적 성질에서 비중(밀도)은 C, Si 등이 많을수록 감소한다.
특히 흑연이 석철(鐵)보다 밀도가 낮으므로, 탄소 함량이 증가하면 전체 비중이 낮아진다.
흑연편이 클수록 자기 감응도가 악화되는 것이 맞다(흑연이 자성 저해).
C, Si 함량이 증가하면 용융점이 저탄소 철(약 1,530°C)보다 낮아져 약 1,150~1,200°C로 되는 것이 맞다(용융점 강하 효과).
유리 탄소를 균일 분포시키고 화합 탄소를 감소시키면 기계적 성질이 개선되어 투자율이 좋아지는 것이 맞다.

오일리스 베어링(oilless bearing)은 Cu 분말에 약 10% Sn 분말과 2% 흑연 분말을 혼합한 뒤 윤활제나 휘발성 물질을 첨가해 가압 성형·소결하여 만드는 분말 베어링 합금이다.
소결 조직 내부의 기공에 윤활유가 스며들어 있어 별도의 급유 없이도 자기윤활 작용을 하는 것이 특징이며, 이는 주조로 제조되는 켈밋(Cu-Pb계)이나 배빗(Sn·Pb계) 메탈과 제조 방식 자체가 다르다.

체심입방격자(BCC)에서 근접 원자는 중심 원자와 꼭짓점 원자들이다. 중심 원자는 격자 중심 (a/2, a/2, a/2)에 위치하고, 가장 가까운 꼭짓점 원자는 (0,0,0)에 위치한다.
이 두 원자 사이의 거리는
$\sqrt{(a/2)^2 + (a/2)^2 + (a/2)^2} = \sqrt{3(a/2)^2} = \frac{a\sqrt{3}}{2}$
이다.
BCC 구조에서 한 원자 주위에 8개의 근접 원자(꼭짓점)가 모두 같은 거리에 있으므로, 근접 원자간 거리는 $\frac{\sqrt{3}a}{2}$이다.

애시큘러 주철은 회주철에 Mo와 Ni를 넣고 Cu, Cr를 소량 더해 기지를 침상(베이나이트) 조직으로 만든 주철이다. 강인하고 내마멸성이 좋아 크랭크축, 캠축, 실린더 재료로 쓰인다. 듀리론은 고규소 내산 주철, 니-레지스트는 고니켈 내식·내열 주철, 미하나이트 주철은 Ca-Si 접종으로 흑연을 미세화한 고급 주철이다.

용접봉 분류 기준에서 셀룰로오스(유기물) 함량에 따라 가스 발생량이 결정된다. E4311은 셀룰로오스 함량이 20~30% 정도로 가장 높아 용접 중 발생하는 가스량이 가장 많다. E4316, E4324, E4327은 상대적으로 셀룰로오스 함량이 낮으므로 가스 발생량이 적다. 셀룰로오스 함량이 높을수록 분해되면서 CO, CO₂ 등의 가스를 많이 생성하므로, 높은 셀룰로오스 함량은 곧 최대 가스 발생을 의미한다.

진유납이라고도 불리며 구리와 아연의 합금으로 융점이 약 820~935℃인 것은 황동납이다.
황동(진유, brass)은 Cu-Zn 합금이며, 이를 경납땜용 용가재로 쓸 때 황동납이라 부르고 아연 비율에 따라 융점 범위가 넓게 형성된다.
은납은 은을 주성분으로 하는 납재로 융점이 더 낮고 유동성이 좋다.
인동납은 구리에 인을 더한 납재로 구리·구리합금의 접합에 주로 쓰인다.
양은납은 Cu-Ni-Zn계 양은을 바탕으로 한 납재여서 구리-아연 2원계인 황동납과 조성이 다르다.