[방사선비파괴검사기능사 필기] 13년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

누설된 양을 정량적으로 쉽게 알 수 있는 방법은 헬륨법이다.
질량분석기로 헬륨 가스의 검출량을 직접 수치화할 수 있어 누설량 파악이 정밀하다.
발포법은 거품이 생기는지를 육안으로 보는 정성적 방법이다.
방치법은 압력이 떨어지는 추이를 지켜보는 정성적 방법이다.
암모니아법은 색 변화로 누설 여부만 확인하는 정성적 방법이다.

와전류탐상검사에서 쓰는 시험코일에 침투형 코일이라는 종류는 없다.
내삽형 코일은 시험체 내부에 넣어 사용한다.
표면형 코일은 시험체 표면에 대고 사용한다.
관통형 코일은 시험체를 감싸듯 통과시켜 사용한다.
실제 와전류탐상 코일은 이 세 가지 형태로 구분된다.

균질성이 있는 재료 특성은 오히려 음파 전파가 안정적이고 배경 잡음이 적어 검출을 용이하게 하므로, 검출 확률에 부정적 영향을 미치지 않는다는 점에서 영향을 미치지 않는 요인에 해당한다.
결함검출 확률은 검사 장비의 성능, 결함의 크기·형태·방향성, 시험체의 형상·표면 상태 등에 영향을 받는다.
결함의 이방성(방향성)은 초음파나 와전류 검사에서 결함 방향에 따라 신호 감도가 달라져 검출 확률을 좌우한다.
검사시스템의 성능(주파수, 감도, 해상도)은 직접적으로 결함 감지 능력을 결정한다.
시험체의 기하학 특징(두께, 곡률, 형상)은 음파 전파 경로와 반사 특성에 영향을 주므로 검출 확률을 변화시킨다.

압력변화법은 압력 변화 자체를 측정하는 별도의 누설검사 방식으로, 헬륨질량분석시험의 종류에는 속하지 않는다.
검출기프로브법은 헬륨 가스를 탐침으로 검출하는 방식이다.
침지법은 시험체를 헬륨 속에 담가 검출하는 방식이다.
진공후드법은 시험체를 후드로 덮고 진공 상태에서 검출하는 방식이다.

초음파탐상시험의 공진법은 시험체의 양면이 평행해야 음파가 두 평행면 사이에서 반사·간섭하면서 공진 현상을 일으킬 수 있다. 이를 통해 시험체의 두께 측정이나 결함 탐지 시 최대의 검출 감도를 얻을 수 있다. 다른 방법들—방사선투과(형광투시)는 평행성 무관, 자분탐상(선형자화)은 자화 방향만 중요, 침투탐상은 표면 상태가 주요 조건—은 평행면을 필수 조건으로 하지 않는다.

정답은 '표면이 거친 시험체에 적용할 수 있다.'이다.
용제제거성 형광 침투탐상검사의 장점에는 '수도시설이 필요 없다.'·'구조물의 부분적인 탐상이 가능하다.'·'형광 침투탐상검사방법 중에서 휴대성이 가장 좋다.'가 들어 있고, '표면이 거친 시험체에 적용할 수 있다.'는 그에 들지 않는다. 표면이 거친 시험체에는 수세성 침투탐상검사가 알맞다.
'수도시설이 필요 없다.'는 용제제거성 형광 침투탐상검사의 장점이다.
'구조물의 부분적인 탐상이 가능하다.'는 용제제거성 형광 침투탐상검사의 장점이다.
'형광 침투탐상검사방법 중에서 휴대성이 가장 좋다.'는 용제제거성 형광 침투탐상검사의 장점이다.

침투탐상용 침투액은 점도가 낮은 편이어야 하므로, 점도가 높아야 한다는 조건은 옳지 않다.
점도가 지나치게 높으면 결함 속으로 스며드는 데 시간이 오래 걸리고, 표면에 남은 여분의 침투액을 닦아내기도 어려워져 배경이 지저분해진다.
결함 속으로 잘 스며드는 침투성이 좋아야 한다는 조건은 맞다.
지시를 뚜렷하게 보려면 형광 휘도나 색도가 선명해야 한다는 조건도 맞다.
시험체를 상하게 하지 않도록 부식성이 없어야 한다는 조건도 맞다.

자분탐상시험에서 시험체를 먼저 자화시킨 후 자화를 제거하고 남아있는 잔류 자기장에 자분을 뿌려 검사하는 방법을 잔류법이라 한다. 연속법은 자화와 자분 살포를 동시에 진행하는 방식이고, 습식법과 건식법은 자분의 형태(습식 슬러리 vs 건조 분말)에 따른 분류이므로 시험 방법의 분류 관점이 다르다.

와전류탐상시험으로 측정할 수 있는 것은 전도체인 파이프의 표면 결함이다.
와전류탐상은 도체에 유도전류를 흘려 그 변화를 검출하는 원리이므로, 전기가 통하는 재질의 표면 및 표면 근처 결함 검출에 적합하다.
고무막과 같은 절연체는 와전류가 유도되지 않아 측정이 불가능하다.
보일러의 수면 높이처럼 액체의 위치를 재는 것은 와전류탐상의 적용 대상이 아니다.
용접부의 내부 결함은 와전류가 표면 근처에만 집중되는 표피효과 때문에 검출이 어렵다.

X선 필름의 후방산란을 막는 가장 적절한 방법은 두꺼운 납판으로 필름 카세트 뒷면을 가리는 것이다.
산란선은 필름 뒤쪽 구조물에서 반사되어 되돌아오는데, 카세트 후면에 납판을 대면 이 되돌아오는 산란선을 흡수해 필름의 안개(포그) 발생을 줄일 수 있다.

중성자투과검사는 시험체 내부 깊숙한 곳까지 투과해 결함을 찾는 방법이라, 표면 또는 표면직하 결함을 대상으로 하는 검사법과는 거리가 멀다.
자분탐상검사는 강자성체 표면이나 표면 바로 아래의 결함을 검출한다.
침투탐상검사는 표면에 열려 있는 결함만 검출한다.
와전류탐상검사도 표면 및 표면 직하의 결함을 대상으로 한다.

시험체에 전류를 흘려 형성된 전위분포를 측정해 표면 결함을 찾는 시험법을 전위차시험법이라고 한다.
결함이 있는 부위는 전류 경로가 좁아지거나 우회하면서 전위차가 달라지므로, 이 변화를 통해 결함의 위치와 크기를 추정한다.

켈멧(kelmet)이 정답이다. 켈멧은 구리(Cu)에 납(Pb)을 첨가한 베어링합금으로, 얇은 강대금(steel back)에 접착시켜 바이메탈 구조의 베어링으로 사용한다.
납 성분이 자기윤활 작용을 주어 고속·고하중 베어링에 적합하며, 강대금이 강도를 보완해 준다.
백동은 구리에 니켈을 첨가한 내식성 합금으로 구리-납계 베어링합금과는 조성이 다르다.
베비트메탈은 주석 또는 납을 주성분으로 하는 연질 백색합금으로 구리-납계와는 별도의 계통이다.
화이트메탈 역시 주석·납 계열의 연질 합금으로 강대금 접착용 구리-납계 합금과는 다르다.

라우탈(Lautal) 합금 설명 중 틀린 것은 주조 균열이 크다고 한 부분이다.
라우탈은 Al-Cu-Si계 합금으로, 규소(Si)가 용탕의 유동성을 높이고 주조균열 경향을 오히려 줄여 주기 때문에 사형·금형 주조 모두에 무리 없이 쓰인다.
구리에 의한 시효경화성이 있다는 설명은 맞다.
규소를 첨가해 주조성을 개선했다는 설명도 맞다.
구리를 첨가해 피삭성을 좋게 했다는 설명도 맞다.

납(Pb)을 첨가하여 절삭성을 개선한 황동 합금은 리드 브라스(lead brass)이다. 리드 브라스는 구리-아연 합금인 황동에 납을 2~3% 정도 첨가하여 절삭 가공성을 대폭 향상시키며, 스크류, 나사, 시계용 기어 등 정밀가공이 필요한 부품에 널리 사용된다. 문츠메탈은 고아연 황동(Cu 60%, Zn 40%)으로 냉간 가공성이 우수하고, 틴 브라스는 주석을 첨가한 황동, 실루민은 알루미늠 합금이므로 모두 납 첨가 황동과는 다르다.

인바(Invar)는 철(Fe) 약 64%와 니켈(Ni) 약 36%의 합금으로, 상온 근처에서 열팽창계수가 0에 가까운 특성을 가지고 있어 정밀 측정 기구와 표준 게이지의 표준 재료로 널리 사용된다.
줄자와 표준자는 온도 변화에 따른 길이 변화가 최소화되어야 정밀한 측정이 가능하므로 열팽창계수가 아주 작은 재료가 필수적이다.
센더스트는 자성 감소를 주 특성으로 하므로 열팽창계수 최소화에는 적합하지 않다.
초경합금은 경도와 내마모성을 주 특성으로 하므로 열팽창계수 최소화에는 적합하지 않다.
바이탈륨은 가공성을 주 특성으로 하므로 열팽창계수 최소화에는 적합하지 않다.

진정강(Killed steel)은 탈산을 완전히 한 강을 가리킨다.
Si·Al 등 탈산제를 충분히 넣어 용강 속 산소를 제거하므로 응고 시 기포가 거의 생기지 않아 재질이 균질하다.
탄소가 없는 강이라는 설명은 틀린 정의로, 진정강은 탄소량과 무관한 탈산 정도의 개념이다.
캡을 씌워 만든 강은 캡트강을 가리키는 별도 방식이다.
탈산제를 첨가하지 않는 강은 오히려 림드강에 해당해 진정강과 반대된다.

Fe-C계 평형상태도에서 Acm선은 γ고용체(오스테나이트)에서 시멘타이트(Fe₃C)가 석출하는 온도선이다. Acm선은 고탄소강(약 0.77% C 이상) 영역에서 γ상이 냉각될 때 과포화도가 증가하여 시멘타이트가 결정화하기 시작하는 선이다.
이는 δ→γ 변태선인 A3선이나 γ→α 변태선인 A1선과는 다르다. δ→γ 석출, α→펄라이트 석출, γ→α 석출은 모두 상 변태이지만 Acm선은 동일 상(γ) 내에서 새로운 상(시멘타이트)이 석출되는 선이다.

주철은 철과 탄소의 합금으로서 탄소 함유량이 2% 이상인 철합금을 말하며, 실용되고 있는 주철의 탄소 함유량은 3.2~3.8% 범위에 있다. 이 범위 내에서 주철은 주조성이 우수하고 기계적 성질이 안정적이어서 엔진 블록, 기어, 파이프 등 다양한 주물 제품으로 널리 사용된다. 0.5~2.0% 범위는 강(steel)의 탄소 함유량 영역에 해당한다.

변형된 형상이 가열로 원래 모양으로 되돌아가는 현상은 형상기억효과다.
특정 합금은 소성변형을 받아도 특정 온도로 가열되면 결정구조 변화(역변태)를 통해 원래 기억된 형상으로 복원된다.
석출경화효과는 미세한 석출물로 강도를 높이는 현상이라 형상 복원과는 다르다.
시효현상효과는 시간 경과에 따라 성질이 서서히 변하는 현상으로 형상 복원과는 무관하다.
자기변태효과는 형상이 아니라 자성 성질이 변하는 현상이다.

Cr(크롬)은 강의 자경성을 주는 가장 효과적인 원소로, 함유량이 증가할수록 자경성이 현저히 증가하며 동시에 강도, 경도, 내식성도 향상된다.
자경성(자동 경화성)은 담금질 후 상온에서 시간이 경과하면서 강도와 경도가 자동으로 증가하는 성질이며, 이는 주로 탄소강에 합금원소를 첨가하여 얻어진다.
Mn은 담금질성을 개선하지만 자경성 부여 효과는 상대적으로 제한적이다.
Ni는 주로 인성과 저온충격값을 개선하는 원소이다.
Si는 탄성과 강도를 높이지만 자경성 부여의 주요 원소가 아니다.

강도·경도·인성을 감소시킨다는 설명은 망간이 연신율 감소 없이 강도·경도·인성을 동시에 감소시킨다는 내용인데, 망간은 오히려 강도와 경도를 증가시키면서 인성(충격값)은 유지하는 특성을 가지므로 망간의 실제 영향이 아니다.
탄소강에 포함된 망간(Mn)의 주요 역할을 검토하면 나머지는 모두 망간의 실제 영향이다.
결정립 미세화로 고온에서의 결정립 성장을 억제한다.
주조성 개선 및 황화물(MnS) 형성으로 황의 해로운 영향을 감소시킨다.
담금질성 증대로 경화능을 크게 한다.

전성(展性)은 금속을 두드리거나 압연해 얇은 박(箔)으로 가공할 수 있는 성질을 말한다.
이는 원자층이 미끄러지며 형태만 변하고 끊어지지 않는 소성변형 능력에서 비롯된다.
광택이 촉진되는 성질은 표면 반사 특성이라 전성과는 무관하다.
소재를 용해해 접합하는 성질은 용접·납땜에 해당하며 전성과는 다른 가공법이다.
원소를 첨가해 단단하게 하는 성질은 합금 강화 원리이지 전성의 정의가 아니다.

베릴륨(Be) 동이 정답이다. 베릴륨을 첨가한 구리합금은 시효경화를 통해 동합금 중 가장 높은 강도와 경도를 얻을 수 있다.
또한 내식성과 도전성, 내피로성이 우수해 스프링, 베어링, 전기접점, 전극재료 등 정밀·고신뢰성 부품에 사용된다.
인청동은 구리에 주석과 인을 더한 합금으로 스프링성은 있으나 강도·경도가 베릴륨동에 미치지 못한다.
니켈청동 계열은 강도보다 내식성 위주의 특성을 가져 이 문제가 요구하는 최고 강도·경도와는 거리가 있다.
규소동은 강도는 있으나 도전성이 상대적으로 낮아 전기접점용으로는 베릴륨동만큼 우수하지 않다.

이 조건에서 허용사용률은 약 139%다.
허용사용률은 $\left(\dfrac{\text{정격 2차 전류}}{\text{실제 용접전류}}\right)^2 \times \text{정격사용률}$로 구한다.
수치를 대입하면 $\left(\dfrac{200}{120}\right)^2 \times 50$(단위: %)이고, $\left(\dfrac{200}{120}\right)^2 \approx 2.78$이므로 결과는 $2.78 \times 50 \approx 139$, 즉 139%가 된다.
즉 실제 전류가 정격보다 낮게 사용될수록 허용사용률은 정격사용률보다 커진다.

가스용접봉 성분 중 강도를 높이지만 연신율·굽힘성을 떨어뜨리는 성분은 탄소(C)다.
탄소량이 많아지면 용착금속의 강도·경도는 증가하지만 조직이 취약해져 연성·굽힘성은 오히려 감소한다.
Si은 주로 탈산 작용을 하는 성분이다.
P은 강을 취약하게 만드는 상온취성의 원인이 되는 성분이다.
S은 고온에서 균열을 일으키는 적열취성의 원인이 되는 성분이다.