[압연기능장 필기] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

강의 풀림(뜨임, 열처리 후 경화도)은 압연 후 가공경화 제거를 위한 열처리 공정이며, 이미 결정된 크라운 설정값에 영향을 주지 않는 사후 공정이다. 따라서 크라운 결정 요인과 가장 거리가 멀다.
냉간압연에서 작업 롤의 크라운(crown, 중앙부 볼록도)은 압연 중 롤의 열변형과 탄성변형으로 인한 압연재의 두께 편차를 보정하기 위해 설정된다. 소재의 폭이 넓을수록, 제품 두께가 얇을수록, 강도가 높은 재질일수록 압연력이 증대되어 롤의 처짐이 커지므로 더 큰 크라운이 필요하다.

롤과 소재 사이에 유막이 두껍게 형성될수록 유체 윤활에 가까워진다. 유막은 압하율이 낮을수록, 압연속도가 빠를수록, 점도가 높을수록, 공급량이 많을수록 두꺼워진다. 따라서 보기 중 유체 윤활에 가까워지는 조건은 압하율이 낮은 경우뿐이다.

유성 압연기는 상·하 받침롤 둘레에 여러 개의 작은 작업롤을 배치한 특수 압연기로, 4단 압연기가 아니다. 분괴 압연기는 2단, 라우드식은 3단 압연기이다. 클러스터식은 6단 이상의 다단 압연기로, 짝이 맞다.

가열 시 공기를 많이 사용하면 연료의 완전연소에는 도움이 되지만, 산화가 촉진되어 스케일 손실이 증가하므로 스케일을 줄이는 방법이 아니다. 슬래브는 균일하고 경제적으로 가열하며, 품질과 압연 능률을 위해 온도를 정밀하게 조절해야 한다.

원판의 표면마무리 중 거친 면 마무리는 일정 방향으로 숫돌 줄이 보이는 상태이며, 이에 해당하는 기호는 R이다.

Run out Table의 냉각 조건은 스트립 두께, 주행속도, 목표 권취온도 등을 기준으로 설정한다. 반면 압연기의 입측온도는 냉각 조건이 아니므로 해당되지 않는다.

망간은 강의 강도와 경도를 증가시키고, 황과 결합해 황화망간을 형성함으로써 고온취성을 완화하므로 4번의 설명이 틀리다. 탄소량이 증가하면 일반적으로 연신율과 충격값이 감소하고, 인은 상온취성의 원인이 되며, 황은 강도·충격값·연신율을 저하시킨다.

열간 스카핑은 압연 전 고온 상태에서 표면 결함을 제거하는 방법으로, 손질 깊이 조정이 쉽고 평탄한 손질면을 얻을 수 있으며 작업속도가 빨라 압연 능률을 저하시키지 않는다. 또한 냉간 스카핑보다 산소 소비량이 작으므로, 산소 소비량이 크다는 설명이 틀리다.

윤활유의 열화가 진행되면 산화 생성물이 증가하여 전산가가 높아지므로, 전산가를 측정하면 윤활유의 열화 정도를 판단할 수 있다. 점도와 유화도, 잔류탄소도 윤활유의 상태를 나타내는 지표이지만 열화 정도를 직접적으로 평가하는 대표 지표는 전산가이다.

검댕은 불완전연소로 발생하며, 연소 공기 부족, 로내 압력 상승, 가스 확산 화염 내부의 탄소 결합 등이 발생 원인이다. 탄소와 수소의 비가 작으면 수소가 상대적으로 많아 검댕 발생이 감소하므로, 검댕의 발생 원인으로는 적절하지 않다.

강종의 경도가 서로 다른 경우에는 연한 재료에서 경한 재료 순으로 편성하는 것이 일반적이므로, ‘경한 것에서 연한 것으로 편성한다’는 2번이 틀리다. 두께 공차는 큰 범위에서 작은 범위로, 작업롤 마모를 고려해 광폭재에서 협폭재로 편성하며, 치수 정도 확보를 위해 두께·폭의 세트 바뀜량도 규제한다.

폭 연신량은 압연 중 재료가 폭 방향으로 퍼지는 양으로, 동일한 압하량에서는 폭이 넓고 얇은 재료일수록 폭 연신량이 작다. 롤 직경이 클수록, 압연 속도가 낮을수록, 롤 표면이 거칠수록 일반적으로 폭 연신은 커지므로 1~3번은 옳지 않다.

대면각이 136°인 다이아몬드 사각추 누르개를 사용하여 압입 자국의 대각선을 측정하는 시험은 비커즈경도시험이다. 에릭슨시험은 판재의 성형성을 평가하고, 로크웰경도시험은 압입 깊이를 측정하며, 브리넬경도시험은 주로 강구 누르개를 사용한다.

롤의 탄성변형과 강판의 소성변형으로 인해 강판 에지부의 두께가 중앙부보다 급격히 감소하는 현상을 Edge Drop이라 한다. 따라서 1번 Edge Up, 3번 Side Flat, 4번 Flat Edge가 아니라 2번이 해당한다.

압연하중은 롤에서 발생하여 롤 넥을 거쳐 롤을 지지하는 쵸크, 압하력을 조절하는 압하장치를 지나 최종적으로 하우징에 전달된다. 따라서 전달 순서는 롤 넥→쵸크→압하장치→하우징이다.

KS D 3512에서 냉간압연 강판 및 강대의 일반용 강 기호는 SPCC이며, 표준 조질은 S로 표시한다. SPCD와 SPCE는 각각 드로잉용 및 깊은 드로잉용 강의 기호이고, A·8·4는 일반용 표준 조질 기호가 아니다.

Wedge는 롤의 평행도 불량, 슬래브의 편열 또는 통판 중 소재가 한쪽으로 치우쳐 압연될 때 발생하는 폭 방향 두께 편차 결함이다. Build Up은 롤 표면에 압연재가 부착되는 현상이고, Body Crown은 판 중앙부가 두꺼워지는 형상, High Spot은 국부적으로 돌출된 압연 결함을 뜻한다.

순환 방식은 압연유를 회수·여과하여 반복 사용하므로 폐유 처리 설비의 용량을 작게 할 수 있고, 직접 방식보다 압연유 비용이 저렴하다. 반면 철분과 이물질이 혼입되어 성능이 저하될 수 있으며, 반복 사용 특성상 윤활 성능이 우수한 압연유를 사용하면서 냉각 효과까지 우수하다는 설명은 순환 방식의 특징으로 보기 어렵다.

맨드릴(mandrel)은 권취된 코일을 고정하고 인출하기 위해 경(내경)을 확대·수축할 수 있는 구조이므로 2번 설명이 틀리다. 권취 설비는 반복되는 충격력에 견딜 수 있도록 고강도·고강성이어야 하며, 유니트 롤은 스트립과 맨드릴 사이에 마찰력을 발생시켜 권취를 돕는다.

메니플레이터(Manipulator)는 압연재를 압연 방향에 대해 90° 회전시키거나 옆 공형으로 수평 이동시키고, 필요할 때 압연재의 위치를 정정하는 장치이다. 에져는 폭 조정, 피닝 기어는 표면 가공, 가이드 및 가드는 압연재의 진입과 이탈을 안내·보호하는 장치이다.

후판의 일반적인 제조 공정은 강편 가열 후 가열 과정에서 발생한 스케일을 제거하고, 압연하여 소정의 두께로 만든 다음 열간교정→냉각→전단 순서로 진행된다. 따라서 올바른 순서는 1번이다.

밀 스프링은 압연 하중에 의해 롤의 벤딩, 하우징의 연신·변형, 롤 접촉면의 변형 등이 발생하여 나타난다. 사이드 가이드의 변형은 밀 스프링의 주요 원인이 아니므로 해당 보기와 일치한다.

염산 산세척에서 철 스케일의 주성분인 철 산화물은 염산과 반응하여 염화철(FeCl2)과 물(H2O)을 생성하며, 산화철의 산소가 산화·환원 과정에서 산소 기체(O2)로 발생할 수 있다. 반면 질소(N2)는 철 스케일과 염산의 반응 생성물이 아니므로 해당하지 않는다.

Controlled Rolling(CR 압연)은 압연온도를 조정하고 압하 조건을 제어하여 오스테나이트 결정립과 변태 조직을 미세화하는 압연법이다. 이로 인해 강도와 항복점이 향상되고 인성이 개선된다. 폭내기 압연은 폭을 늘리는 작업, Pair Cross 압연은 롤을 교차시켜 형상을 제어하는 방식, 크로스 압연은 압연 방향을 교차하는 방식이다.

가열로의 입열은 연료 연소나 산화 과정 등으로 로 내부에 유입되는 열을 말하며, 보기 중에는 스케일의 생성열이 해당한다. 로벽 축열량, 폐가스의 현열, 냉각수 손실열은 모두 열이 외부로 빠져나가거나 저장되는 출열 항목이다.

공기비가 1.0 이하이면 공급 공기가 부족하여 불완전연소가 발생하고, 연소가스 중 가연성 성분이 증가해 불완전연소 손실열이 커진다. 또한 로폭 방향의 O2 농도 차가 커지고, 연도에서 2차 연소가 일어나 recuperator의 고온 부식을 유발할 수 있다. 반면 피가열물의 전열성능 저하는 공기비가 작을 때의 대표적인 현상이 아니므로 해당 보기와 맞지 않는다.

유막베어링은 회전축과 베어링 사이에 유막을 형성하여 마찰과 마멸을 줄이므로 수명이 길고, 지름을 크게 설계할 수 있다. 또한 회전 상승에 따라 부하 용량이 감소하지 않고 일정한 특성을 보인다. 그러나 유막 형성을 위해 충분한 윤활유 공급이 필요하므로 대규모 윤활 장치가 필요 없다는 설명은 틀리다.

스크루 업(screw up)은 내부에 로드 셀이 내장되어 압연 롤에 작용하는 힘을 검출하고, 그 신호를 이용해 압연 패스라인을 조정하는 AGC 설비이다. 스크루 다운은 롤 간격 조정 장치이며, 상부 빔과 하부 빔은 하중을 지지하는 구조 부재이다.

냉간압연은 열간압연보다 치수 정밀도와 형상, 표면 상태가 우수하므로 두께의 정도가 나쁘다고 한 2번이 틀린 설명이다. 냉간압연은 열간압연으로 생산하기 어려운 얇은 박판까지 제조할 수 있으며, 산화 스케일이 거의 없어 깨끗하고 미려한 표면을 얻을 수 있다.

열간 압연로의 온도는 소재를 직접 가열하는 가열대가 가장 높고, 이어서 균열대, 소재를 예열하는 예열대 순으로 낮아진다. 따라서 온도 순서는 가열대 ＞ 균열대 ＞ 예열대이다.

유압 압하는 압하량과 압하 속도를 유연하게 조절할 수 있어 압하의 적응성이 좋고 최적 압하 속도를 얻기 쉽다. 또한 과부하가 발생하면 압력을 신속히 조절하여 압연사고를 방지할 수 있다. 반면 스프링 정수는 압연 목적과 설비 조건에 따라 달라질 수 있으므로 항상 일정하다는 설명은 틀리다.

Side Trimmer의 나이프에서 Lap과 Clearance가 불량하면 소재 절단 상태와 장력이 불안정해져 폭 방향 형상이 변하고, 그 결과 형상불량인 Edge Wave가 발생한다. 착색불량은 표면처리 문제, 반곡은 교정 조건 문제, 센터마크는 압연 롤이나 이물에 의한 국부 결함과 관련된다.

가열온도가 낮거나 충분히 균열되지 않으면 소재의 변형 저항이 커져 형상 불량, 압연 하중 증가, 롤의 마모 및 절손이 발생할 수 있다. 반면 스케일은 과열이나 고온 장시간 가열에서 증가하므로, 스케일 생성량의 급격한 증대는 해당 조건의 현상이 아니다.

슬리팅은 스트립을 길이 방향으로 절단하여 여러 개의 폭이 좁은 코일로 분할하는 작업이다. 따라서 강판의 검사·형상 교정·내부응력 제거가 아니라 폭 방향 분할이 목적이다.

냉간 압연은 재료의 변형저항이 크고 롤의 탄성 편평화가 크게 발생하므로, 롤 직경을 작게 하면 접촉 길이와 압연 하중을 줄여 편평화의 영향을 완화할 수 있다. 1번은 열변형, 2번은 BUR 접촉면, 4번은 주형·슬래브 대형화에 관한 내용으로 냉간 압연기 롤 직경을 작게 하는 주된 이유가 아니다.

내권부 텔레스코프는 권취 중 스트립이 폭 방향으로 밀려 층이 어긋나는 불량이므로, 각 기기의 평행도, 사이드 가이드 설정, 맨드렐의 흔들림 양을 적정하게 관리해야 한다. 반면 스트립의 톱부에서 캠버 발생을 최대화하면 주행 및 권취 정렬성이 악화되어 텔레스코프를 방지할 수 없으므로 틀린 대책이다.

압하량을 크게 하려면 롤 지름을 크게 하여 물림각을 확보하고, 롤 회전속도를 늦추거나 압연재를 뒤에서 밀어 롤 사이로 잘 물리게 해야 한다. 압연재의 온도를 낮추으면 변형저항과 압연 하중이 증가하여 압하량을 크게 하기 어려우므로 해당 조건이 아니다.

산세 설비의 출측 설비에는 스트립의 양쪽 가장자리를 절단하는 사이트 트리머가 해당된다. 텐션 레벨러는 형상 교정, 플래시 용접기는 입측에서 코일 연결, 페이 오프 릴은 입측에서 코일을 풀어 공급하는 설비이다.

전해청정은 강판 표면의 압연유와 오염물을 제거하기 위해 알칼리의 검화작용, 계면활성제의 유화·분산작용, 전기분해로 발생한 수소·산소 가스의 교반작용을 이용한다. 반면 가열에 의한 증발은 전해청정의 주요 세정 현상과 거리가 멀다.

플랫(flat) 방식은 강판 압연과 유사하게 소재를 평평한 상태에서 단계적으로 성형하므로 공정이 단순하고 작업 변동이 적다. 따라서 고능률·고실수율을 기대할 수 있는 공형설계 방식이다.

가열로의 가열온도는 강종과 작업 조건에 따라 달라지며, 일반적으로 열간가공이 가능한 온도인 약 1,100~1,300℃ 정도로 가열한다. 따라서 500~600℃로 가열한다는 1번이 틀리며, 불균일 가열은 내부 온도차와 왜곡으로 균열을 일으킬 수 있고 강편 각부의 온도차를 줄여야 한다. 또한 필요 이상으로 가열하면 연료가 낭비되고 제품 품질이 저하된다.

열연 롤은 고온에서 사용되므로 물로 충분히 냉각하고, 급격한 열팽창과 국부적인 집중하중이 발생하지 않도록 압연계획을 세워야 한다. 또한 제품 형상과 롤의 변형을 보정하기 위해 크라운이나 테이퍼를 고려하여 롤면을 연삭해야 하므로, 이를 고려하지 않는 것은 잘못된 사용조건이다.

검사공정에 의한 분류에는 수입검사·공정검사·출하검사가 포함되며, 출장검사는 검사 장소나 수행 형태에 따른 분류이므로 해당되지 않는다.

부적합품 수는 이항분포 $X\sim B(n,p)$를 따르므로, 기대값은 $E(X)=np=10\times0.2=2.0$이고 분산은 $V(X)=np(1-p)=10\times0.2\times0.8=1.6$이다. 따라서 기대값 2.0, 분산 1.6에 해당한다.

3σ 관리한계에서는 관리상태인데도 이를 벗어날 확률(제1종 과오)이 정규분포에서 ±3σ 밖의 확률 약 0.27%에 해당한다. 이는 표준정규분포표에서 양쪽 꼬리 확률 $2\times0.135\%=0.27\%$로 계산된다.

지역보전은 보전요원이 담당 구역이나 설비 가까이에 배치되는 방식이므로 현장 왕복 시간이 감소한다. 또한 조업요원과의 관계가 밀접해지고, 담당 설비에 대한 이해와 책임감이 높아져 충분한 서비스를 제공할 수 있으므로 2~4번은 장점에 해당한다. 따라서 현장 왕복 시간이 증가한다는 지역보전의 장점이 아닌 내용이다.

워크 샘플링은 관측대상을 일정한 간격으로 순간 관측하여 상태의 비율을 통계적으로 추정하는 기법이며, 스톱워치를 사용하여 관측하는 방법이 아니다. 1번의 스냅리딩, 3번의 L. H. C. Tippett 창안, 4번의 사람·기계·작업 상태에 대한 순간 관측은 워크 샘플링의 설명에 해당한다.

설비배치 및 개선은 설비투자 최소화, 물류·이동거리 감소, 작업자 부하 평준화 등을 통해 생산 효율과 작업환경을 향상시키는 데 목적이 있다. 반면 재공품의 증가는 생산 흐름을 저해하고 재고·대기시간을 늘리므로 설비배치 개선의 목적과 가장 거리가 멀다.

황동의 자연균열은 가공으로 발생한 잔류응력과 부식 환경이 함께 작용해 발생하므로, 185~260℃에서 응력제거풀림하여 잔류응력을 제거하면 방지할 수 있다. 수은 및 그 화합물, 암모니아 분위기는 황동의 균열을 촉진할 수 있으며, Mn·Cr 첨가는 내식성 향상 대책으로 볼 수 있지만 이 문항의 직접적인 방지법은 아니다.

엘린바는 온도 변화에 따른 탄성계수의 변화가 매우 작아 열탄성계수가 우수하므로 고급시계, 정밀저울의 스프링 및 정밀기계부품에 사용된다. 두랄루민은 알루미늄 합금, 고망간강은 내마모·고인성 합금강, 하이드로날륨은 알루미늄계 합금으로 해당 용도와 다르다.

순철의 변태에는 동소변태인 A3(약 910℃)와 A4(약 1400℃)가 있으며, 자기변태는 약 770℃ 부근에서 일어나는 A0 변태이다. 따라서 자기변태 온도를 약 210℃로 제시한 3번이 틀린 설명이다. 순철은 전연성이 풍부하고 전기재료로 사용되며, α·δ철은 체심입방격자, γ철은 면심입방격자이다.

수소는 강 내부에서 확산·집적되어 강을 여리게 하는 수소취성을 일으키며, 응고·냉각 과정에서 백점(flakes)과 헤어크랙(hair crack)의 원인이 된다. 1번은 황, 2번은 인에 의한 대표적 영향이며, 3번처럼 페라이트에 고용·석출되어 강도와 경도를 높이는 현상은 수소의 영향이 아니다.

Cr은 상온에서 체심입방격자(BCC)를 가지므로 면심입방격자(FCC) 금속이 아니다. Ag, Ni, Al은 모두 상온에서 FCC 구조를 갖는다.

금속의 비중은 Mg 약 1.74, Sn 약 7.3, Ni 약 8.9, Au 약 19.3이므로, 제시된 금속 중 비중이 가장 작은 것은 Mg(마그네슘)이다.

공석점 직상에서 초석 α와 펄라이트의 양은 레버 법칙으로 구한다. 초석 α의 양은 $\frac{0.8-0.3}{0.8-0.025}\times100=\frac{0.5}{0.775}\times100\approx64.5\%$이고, 펄라이트의 양은 $\frac{0.3-0.025}{0.8-0.025}\times100=\frac{0.275}{0.775}\times100\approx35.5\%$이다. 따라서 α는 약 64.5%, 펄라이트는 약 35.5%이다.

분진 작업 근로자에게는 작업장 및 개인위생 관리, 호흡용 보호구의 사용 방법, 분진의 발산 방지와 작업장 환기 방법 등을 알려야 한다. 반면 분진의 입자크기와 연소범위는 법정 고지 대상 사항에 해당하지 않는다.

브레인스토밍의 4원칙은 비판 금지, 대량 발언, 자유분방한 발언, 타인의 의견에 편승하거나 결합하여 개선하는 발언이다. 따라서 기존 의견을 보완·수정하는 발언은 허용되므로 수정발언 금지는 4원칙이 아니다.

시스템의 출력을 입력단으로 되돌려 기준입력과 비교하고, 그 오차가 감소하도록 제어하는 방식은 되먹임 제어이다. 개루프 제어는 출력의 피드백 없이 제어하며, 플랜트는 제어 대상, 서보 시스템은 추종 제어를 수행하는 시스템을 의미한다.

일정 진폭의 정현파 입력을 주파수별로 인가하고 출력의 진폭비와 위상 변화를 측정하여 제어계의 특성을 파악하는 방법은 주파수응답법이다. 상태공간법은 상태변수로 동특성을 표현하고, 위상평면법은 상태변수의 궤적을 분석하며, 공정속도분석법은 공정의 응답 속도를 평가하는 방법이다.

AND회로는 입력이 여러 개일 때 모든 입력 신호가 동시에 들어와야 출력이 동작하는 논리 회로이다. 1번은 어느 하나의 입력만 들어와도 동작하는 OR회로, 3번은 시간 지연 회로, 4번은 입력과 출력이 반대인 NOT회로에 해당한다.