[제선기능사 필기] 13년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

순철의 동소 변태(A3 변태)가 일어나는 온도는 약 912℃이다.
이 온도에서 저온의 체심입방구조(α철)가 고온의 면심입방구조(γ철)로 원자 배열이 바뀐다.

중금속에 해당하는 것은 구리이다.
알루미늄·마그네슘·베릴륨은 비중이 작은 경금속으로 분류되는 반면, 구리는 비중이 커서 중금속으로 구분된다.

항공기와 자동차용 고속베어링에 주로 사용되는 Pb계 청동 합금은 켈밋(Kelmite)이다. 켈밋은 구리에 납(Pb)을 주성분으로 첨가한 합금으로, 윤활성이 우수하고 내마모성이 뛰어나 고속에서의 베어링 재료로 이상적이다. 톰백은 Cu-Zn계 황동으로 장식용이고, Y합금은 Al계 경합금, 스테인리스는 철계 합금으로 이 용도에 적합하지 않다.

자철광(magnetite)은 Fe₃O₄의 화학식을 가지며, 이는 FeO·Fe₂O₃로도 표현되는 철의 산화물이다. Fe₃O₄는 자성(磁性)을 띠는 검은색 광물로, 철광석 중에서도 철 함량이 높고 자석에 끌리는 특성이 있다. 1번 Fe₂O₃는 적철광(hematite), 4번 Fe₂O₃·3H₂O는 갈철광(limonite), 3번 Fe₂CO₃는 철의 탄산염(siderite)으로 각각 다른 철광석이다.

기지 금속에 0.01~0.1μm 정도의 미세한 산화물 입자를 균일하게 분산시켜 고온 크리프 특성을 높인 재료는 TD Ni 재료이다.
서멧은 세라믹과 금속의 소결 복합재료, FRM은 섬유강화금속, 클래드 재료는 서로 다른 금속을 접합한 재료로 분산강화 원리와는 다르다.

탄소(C)와 규소(Si) 함유량에 따라 주철의 조직 변화를 나타낸 도표는 마우러조직도이다.
하드필드강은 고망간강의 상표명이고, 불스아이 조직은 구상흑연주철에서 페라이트가 흑연을 둘러싼 조직을 가리키며, 미하나이트주철은 접종으로 조직을 미세화한 주철의 한 종류일 뿐 C·Si 함유량과 조직의 관계를 나타내는 도표는 아니다.

7-3황동에 주석(Sn)을 약 1% 첨가해 전연성을 높인 합금으로, 증발기·열교환기용 관이나 판에 쓰이는 것은 에드미럴티 황동이다.
네이벌 황동은 6-4황동에 Sn을 첨가한 합금이고, 톰백은 Zn 함유량이 낮은 황동, 망간 황동은 Mn을 첨가해 강도를 높인 황동으로 각각 조성과 용도가 다르다.

하나의 고체상이 냉각되면서 두 가지 고체상으로 동시에 분해되는 공석반응이다.
보기의 반응식은 $\gamma(0.76\%\mathrm{C}) \rightleftarrows \alpha + \mathrm{Fe_3C}(6.70\%\mathrm{C})$ 로, 왼쪽의 오스테나이트(γ)도 고체이고 오른쪽의 페라이트(α)와 시멘타이트($\mathrm{Fe_3C}$)도 모두 고체이다. 액체가 전혀 관여하지 않는다는 점이 판별의 핵심이다.
탄소량 0.76%는 공석점의 조성, 6.70%는 시멘타이트의 조성이며, 이 반응은 약 723°C(A1 변태점)에서 일어나 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 겹친 펄라이트 조직을 만든다.
포정반응은 액체와 고체가 반응해 다른 고체가 되는 것으로 약 1,495°C에서 일어난다.
공정반응은 액체 하나가 두 고체로 분해되는 것으로 약 1,148°C에서 레데뷰라이트를 만든다.
편정반응은 액체가 다른 조성의 액체와 고체로 나뉘는 반응이다.

인장 시험은 시편에 축방향 하중을 가해 파단시키는 시험이므로 충격값은 별도의 충격시험(샤르피 등)으로 구해야 한다.
인장강도, 항복강도, 연신율은 인장 시험 결과로부터 직접 구할 수 있는 값이다.

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.

He(헬륨)과 Ar(아르곤)은 다른 물질과 거의 반응하지 않는 불활성 가스로만 이루어진 조합이다.
NH3·CO는 환원성·반응성 가스이고, O2·CH4는 산화성·가연성 가스이며, N2·CO2도 반응에 관여할 수 있어 순수한 불활성 가스 조합으로 보기 어렵다.

마그네슘 및 마그네슘 합금의 성질 중 옳은 설명은 알칼리에는 잘 견디나 산이나 염수에는 침식된다는 것이다.
마그네슘은 알칼리 용액에는 비교적 안정하지만, 산이나 염화물이 있는 환경에서는 부식이 빠르게 진행된다.
Mg의 열전도율과 전기전도율은 Cu·Al보다 낮으며, 비강도는 Al합금보다 Mg합금 쪽이 우수한 편이라 나머지 설명은 실제와 반대다.

탄소강의 5대 원소는 C, Si, Mn, P, S이며, Al은 이에 포함되지 않는다.
Al은 탈산이나 결정립 미세화 목적으로 소량 첨가되는 특수 원소일 뿐, 탄소강에 기본적으로 함유되는 5대 원소로는 분류되지 않는다.

심랭 처리는 담금질한 강을 0℃ 이하의 저온으로 냉각하여, 담금질 후 조직 중에 남아있는 (A) 잔류 오스테나이트를 (B) 마텐자이트로 변태시켜 경도를 높이고 치수 변화를 방지하는 처리이다. 게이지강, 정밀금형 등 치수 안정성이 중요한 부품에 주로 적용된다.

Al-Mg계 합금에 Si가 일정량 이상 첨가되면 Mg₂Si가 석출되어 오히려 연성이 저하되므로, Si 첨가로 연성이 향상된다는 설명은 옳지 않다.
Al-Mg계 합금은 내식성과 강도가 우수하며, 하이드로날륨은 Al에 Mg를 첨가한 합금이다.

견적도는 주문 받을 제품의 대략적인 크기와 구조를 보여주어 제작 예산을 산출하고 주문 내용을 설명하는 데 이용되는 도면이다.
설명도는 구조·기능을 설명하기 위한 도면이다.
제작도는 실제 가공·제작에 사용하는 상세 도면이다.
계획도는 설계 초기 단계에서 계획 내용을 나타내는 도면이다.

모듈은 피치원 지름을 잇수로 나눈 값이다.
피치원 지름 100mm를 잇수 20개로 나누면 $m = \dfrac{100}{20} = 5$이므로, 이 기어의 모듈은 5이다.

축 윗면에 나란히 그어진 굵은 1점 쇄선이 A가 가리키는 선이며, 이는 특수 가공 부분의 표시이다.
그림에서 그 선은 축 외형선 바로 위에 근접해 그려져 있고, 왼쪽 치수 10과 그 오른쪽 치수 5로 구간의 위치와 길이가 지정되어 있다. 열처리나 특수 다듬질처럼 일부 구간에만 적용되는 가공이 있을 때 이렇게 굵은 1점 쇄선으로 범위를 두르고 치수를 기입한다.
나머지 표시법은 쓰는 선이 다르다.
평면임을 나타낼 때는 그 부분에 가는 실선의 대각선(X)을 긋는다.
가공 전·후의 모양이나 인접 부분은 가는 2점 쇄선으로 그린다.

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.

절단면을 90° 회전시켜 그 자리에 겹쳐 그린 단면이므로 회전단면도(회전도시단면도)이다.
그림의 왼쪽은 중심에 작은 구멍이 뚫린 원형 보스이고, 거기서 오른쪽으로 점점 가늘어지는 암이 뻗어 있다. 암의 도중에 해칭한 타원형 단면이 외형선 위에 포개어 그려져 있고 오른쪽 끝은 파단선으로 잘려 있다 — 따로 단면도를 만들지 않고 제자리에서 암의 단면 모양을 보여 준 것이다.
다른 단면도는 형태가 전혀 다르다.
반단면도는 대칭인 물체를 중심선 기준으로 절반만 잘라 한쪽은 외형, 한쪽은 단면으로 그린다.
계단단면도는 절단선을 계단처럼 꺾어 떨어진 여러 곳을 한 번에 자른 것으로, 꺾인 절단선과 화살표를 함께 표시한다.

제도 용지의 세로와 가로 비는 1 : √2이며, 1:2라는 설명은 옳지 않다.
제도 용지는 A열 용지 사용이 원칙이다.
도면의 크기는 사용한 용지의 크기로 나타낸다.
큰 도면을 접을 때는 표제란이 겉으로 보이도록 A4 크기로 접는다.

KS 부문별 분류 기호에서 기본 부문은 KS A이다.
KS B는 기계, KS C는 전기, KS D는 금속 부문을 나타낸다.

눈 → 투상면 → 물체의 차례로 놓고 보는 투상법은 제3각법이다.
그림은 옆모습의 관찰자가 손에 든 물체(두 개의 직육면체가 층을 이루며 붙은 모양)를 바라보고, 머리 위 말풍선 안에 그 물체의 치수가 들어간 입체도가 떠오르는 삽화다. 이처럼 보는 사람과 물체 사이에 투명한 투상면을 두고 거기에 비친 모양을 그대로 옮기는 것이 제3각법의 원리다.
그래서 제3각법은 본 방향 쪽에 그 투상도를 배치해 정면도의 오른쪽에 우측면도, 위쪽에 평면도가 온다.
제1각법은 눈 → 물체 → 투상면의 차례여서 투상면이 물체 뒤에 놓이고, 투상도 배치가 제3각법과 정반대가 된다.
제2각법과 제4각법은 투상도가 서로 겹쳐 알아보기 어려워 제도 규격에서는 쓰지 않는다.

두 치수 모두 정사각형의 한 변을 나타내므로 앞에 □(정사각형 기호)를 붙여 □20, □26으로 쓴다.
그림 아래쪽 투상도는 네 모서리가 둥글려진 정사각형 판으로, 가운데에 큰 구멍이 하나 있고 네 모서리 부근에 같은 크기의 구멍이 4개 뚫려 있다. 오른쪽에 세로로 겹쳐 기입된 치수 가운데 안쪽 20은 네 구멍 중심이 이루는 정사각형의 변, 바깥쪽 26은 판 바깥 윤곽인 정사각형의 변이다.
다른 보조 기호는 쓰임이 다르다.
S는 구(球)임을 나타내 SØ·SR처럼 지름·반지름 기호 앞에 붙인다.
t는 판의 두께, ( )는 참고 치수를 뜻한다.

10점 평균 거칠기를 나타내는 기호는 Rz이다.
Ra는 산술평균거칠기, Rmax는 최대높이거칠기를 나타내는 기호로, 각각 거칠기를 계산하는 방식이 10점 평균거칠기와 다르다.

세 모서리가 서로 120°를 이루도록 정면·평면·측면을 하나의 그림에 함께 나타내는 방법은 등각투상도법이다.
세 축이 같은 각도로 벌어지고 각 축 방향의 길이를 같은 비율로 그리므로, 입체의 형상을 한 장의 그림으로 직관적으로 파악할 수 있다.
부등각투상도법은 세 축이 이루는 각도가 서로 다르다.
사투상도법은 정면을 실제 형상대로 그리고 나머지를 비스듬히 그린다.
정투상도법은 각 면을 별도의 투상면에 나누어 그린다.

구멍과 축 사이의 최대 틈새는 구멍의 최대허용치수에서 축의 최소허용치수를 뺀 값이다.
계산식은 $50.025\,\mathrm{mm} - 49.950\,\mathrm{mm}$이다.
이를 계산하면 $0.075\,\mathrm{mm}$가 된다.
반대로 최소 틈새는 구멍의 최소허용치수에서 축의 최대허용치수를 뺀 $50.000\,\mathrm{mm} - 50.000\,\mathrm{mm} = 0\,\mathrm{mm}$이므로, 이 끼워맞춤은 죔새가 생기지 않는 헐거운 끼워맞춤이다.

재해 누발자 중 미숙성 누발자는 작업 환경에 아직 익숙하지 못해 재해를 반복적으로 겪는 경우를 말한다.
심신의 근심, 기계설비의 결함, 주의력 집중을 흐트러뜨리는 환경은 각각 상황성 누발자나 설비적 원인에 가까운 내용이다.

장입물의 입도와 분포를 조정하거나 장입 방법을 바꾸는 것은 국부 관통류(channelling)를 없애는 데 도움이 되는 조치이다.
반대로 송풍량을 늘리면 이미 뚫려 있는 통로로 가스가 더 몰려 관통류가 오히려 악화될 수 있다.

고로에 장입된 원료는 하강하면서 예열 → 환원 → 용해의 순서로 변화를 겪는다.

미분 철광석을 구상으로 만들어 소성한 제선원료를 펠리트(Pellet)라 한다.
소결광은 판상으로 소성한 것이고, 정립광은 입도를 고른 원광, 단광은 압축 성형한 괴상 원료로 제조 방식이 서로 다르다.

출선할 때 용선과 함께 흘러나온 슬래그를 비중 차를 이용해 걸러 내는 장치가 스키머이다.
해머는 두드려 작업할 때 쓰는 공구이다.
머드건은 출선이 끝난 뒤 머드재를 밀어 넣어 출선구를 막는 설비이다.
무브블 아머는 노정에서 장입물의 분포를 조절하는 설비이다.

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.

광석의 환원과 연화·융착이 거의 동시에 진행되는 고로 내 영역은 융착대이다.
괴상대는 고체 상태의 원료가 그대로 쌓여 있는 상부 영역, 적하대는 녹은 물질이 방울져 떨어지는 하부 영역으로, 연화와 환원이 겹쳐 일어나는 융착대와는 진행 단계가 다르다.

물건이 주체가 되어 사람을 맞힌 재해는 낙하·비래로 분류한다.
협착은 물체 사이에 끼이는 것, 파열은 압력용기 등이 터지는 것, 충돌은 사람이나 장비가 물체에 부딪히는 것을 말한다.

고로의 유효 내용적은 풍구 수준면에서 장입 기준선까지의 용적을 말하며, 실제로 원료가 채워져 반응이 일어나는 부피를 나타낸다.
노저에서 풍구, 노저에서 장입 기준선, 출선구에서 장입 기준선까지의 용적은 각각 다른 구간을 가리키는 개념이다.

저렴한 분광석과 분탄을 예비처리 없이 직접 노에 넣어 용선을 생산하는 차세대 제선법은 파이넥스(FINEX)법이다.
BF법은 기존 고로법, LD법은 전로 제강법, 스트립 캐스팅법은 박판 연속주조법으로 제선법과는 다른 공정이다.

고로 슬래그 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 것은 CaO이다.
석회석에서 유래한 CaO가 슬래그의 염기도를 결정하는 주성분이며, SiO2·MgO·Al2O3는 그보다 적은 비율로 포함된다.

고로가스(BFG)는 질소와 이산화탄소 비중이 높아 발열량이 낮은 저품위 가스로, 약 850kcal/m³ 수준이다.
이는 코크스로가스(COG)나 액화석유가스(LPG)에 비해 훨씬 낮은 값으로, BFG는 주로 열풍로 가열이나 보일러 연료 등 저품위 열원으로 활용된다.

유동로 내 가스 흐름을 고르게 하여 장입물을 균일하게 유동화시키는 고속 유속 형성 장치는 분산판(노즐)이다.
노 하부에 설치되어 가스를 여러 노즐로 분산시켜 올려보내며, 딥 레그·친니스 햇·가이드 파이프는 각각 분리·집진이나 가스 배출 경로에 관계된 다른 설비이다.

고로용 철광석의 입도가 작을 때 나타나는 영향과 관련이 없는 것은 산화성 저하이다.
입도가 작아지면 노 안의 통기성이 나빠지고 가스 분포가 불균일해져 걸림(행잉) 사고로 이어지기 쉬운데, 이는 모두 통기·투과성 문제이며 광석의 산화 반응성 자체와는 직접 관련이 없다.

고압 조업을 하면 오히려 노정 온도가 낮아지는 효과가 나타나므로, 로정 온도가 올라간다는 설명은 고압 조업의 효과가 아니다.
고압 조업은 가스 유속을 늦춰 열교환 효율을 높이므로 연진이 줄고 출선량이 늘며 코크스비도 낮아지는 효과가 있다.

산성 내화물은 SiO₂(이산화규소)를 주성분으로 하는 내화물이다. 규석(silica)을 주원료로 하며 산성 산화물 특성을 가지므로 염기성 용융물에 대한 저항성이 우수하고, 고온에서 높은 내구성을 유지한다. 반면 MgO는 염기성 내화물, CaO는 주로 염기성 내화물의 첨가제, Al₂O₃는 중성 내화물의 주성분이므로 산성 내화물의 정의에 맞지 않는다.

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.

출선비(출선능력)는 1일 출선량을 고로 내용적으로 나누어 구한다.
출선량 12000t/d를 내용적 4500m3로 나누면 $\dfrac{12000}{4500} \approx 2.67$이 되어, 출선비는 약 2.67t/d/m3이다.

소결 배합원료를 급광할 때는 아래쪽에 굵은 입자, 위쪽에 잔 입자가 놓이는 수직 방향의 입도 편석이 바람직하다.
굵은 입자가 하부에 깔리면 그레이트 바를 보호하면서 통기층을 이루어 통기성이 좋아지고, 위쪽의 미분은 착화와 소결 반응이 고르게 진행되도록 돕는다.
반대로 폭 방향이나 길이 방향으로 입도가 치우치면 소결층의 통기가 불균일해져 부분적인 생소결·과소결로 품질 편차가 커지므로 피해야 한다.

배합탄 관리에서 탄화도를 나타내는 지표는 휘발분(VM)이다.
전팽창(TD), 유동도(MF), 조직평형지수(CBI)는 주로 점결성을 나타내는 지수이다.

조재(造滓)성분은 소결 원료에서 불순물을 제거하고 결합을 촉진하는 성분들을 말한다. Al₂O₃는 결합상(alumina cement)을 형성하면서 결정수를 감소시키고 제품의 강도와 내구성을 향상시킨다.
SiO₂: 규산염 화합물을 형성하여 강도를 증가시키므로 오답이다.
MgO: MgO가 증가하면 마그네시아 화합물의 부피 팽창으로 인해 생산성이 감소하므로 오답이다.
CaO: CaO의 적정량 증가는 칼슘 화합물 형성을 통해 강도를 증가시키므로 오답이다.

페이라라이트(fayalite, 2FeO·SiO₂)는 융점이 낮은 규산염으로, 치밀한 유리질을 형성해 오히려 피환원성을 나쁘게 만든다.
산화도가 높고 기공률이 크며 입도가 작을수록 환원이 잘 되는 것은 피환원성을 좋게 하는 조건이다.

코크스 중 탄소는 철 속에 용해되어 철의 용융점을 오히려 낮추는 역할을 하므로, 용융점을 높인다는 설명은 틀린 내용이다.
코크스는 철 중에 용해되어 선철을 만들고, 노 안의 통기성을 확보하는 골격 역할을 하며, 연소로 생긴 일산화탄소가 철광석을 간접 환원시킨다.

석탄의 풍화는 산화반응이므로 탄화도가 낮을수록(즉, 미성숙 석탄일수록) 산화되기 쉽고, 탄화도가 높을수록 풍화되기 어렵다. 따라서 '탄화도가 높은 석탄일수록 풍화되기 쉽다'는 틀렸다.
온도: 정확한데, 온도 상승은 산화반응을 촉진하므로 풍화를 크게 촉진한다.
미분: 맞으며, 미분은 입자가 작아 표면적이 크므로 산화에 노출되는 면적이 증가하여 풍화되기 쉽다.
환기: 정확하며, 환기가 양호하면 열방산이 증가하는 장점이 있으나 동시에 산소 공급이 많아져 산화반응이 활발해지므로 자연발열(자연발화)의 위험이 오히려 높아진다.

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

소결광 내 유효 슬래그는 입자 사이를 결합시켜 강도를 높이는 역할을 하므로, 이를 감소시키는 것은 오히려 품질을 떨어뜨려 품질향상 대책이 될 수 없다.
분화 방지, 사전처리 강화, 소결 통기성 증대는 실제로 소결광 품질을 향상시키는 대책들이다.

제게르 콘 번호 SK33의 용융 연화점은 1730℃이다.
제게르 콘은 내화물의 내화도를 온도별로 표준화한 지표로, 번호가 높을수록 연화가 시작되는 온도도 높아진다.

자연침전, 자연부상, 입상물여과는 미생물 작용 없이 물리적 힘으로 오염물을 걸러내는 물리적 처리에 해당한다.
혐기성소화는 미생물을 이용해 오염물을 분해하는 생물학적 처리 방법이다.

코크스로 연소실 구조 중 폐가스를 순환시켜 재사용하는 순환식 구조에 해당하는 것은 코퍼스식이다.

고로용 철광석은 철 함유량이 높고 적정한 입도와 물리적 성질을 갖추어야 하지만, '산화력'은 철광석 자체에 요구되는 구비조건이 아니므로 옳지 않다.

소결광은 분말이 서로 엉겨 붙어 만들어진 덩어리(괴상) 형태이므로, 미세 분말 상태인 배소광과 달리 빠른 기체 흐름에 쉽게 날려가지 않는다.
충진 밀도와 기공도가 크고, 분말 형태인 일반 배소광보다 부피가 작아지는 것은 입자들이 서로 엉겨 치밀하게 뭉쳐진 소결광에서 실제로 나타나는 특징들이다.

코크스 생산량은 oven당 석탄의 장입량(투입량)에 코크스 실수율을 곱하여 실제 코크스 수율을 반영한 후, 가동 중인 압출문수(oven 개수)를 곱해 계산한다. 즉, 코크스 생산량 = oven당 석탄의 장입량 × 코크스 실수율 × 압출문수이다. 보기 1은 뺄셈을 사용하고, 보기 2는 곱셈과 뺄셈을 혼합하며, 보기 3은 나눗셈을 사용하는데 모두 코크스 생산량의 산출 논리에 맞지 않는다.

드와이트·로이드식 소결기는 벨트가 연속으로 이동하는 연속식 설비이므로, 소결이 불량하더라도 도중에 재점화하기가 어렵다.
배기 장치의 누풍량이 많고, 고로 자동화에 유리하며, 연속식이라 대량생산에 적합하다는 설명은 옳다.