[압연기능장 필기] 15년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

식물유의 원료유에는 올리브유, 채종유, 콩기름 등이 포함된다. 운모는 광물성 무기물로 식물에서 얻는 기름이 아니므로 식물유의 원료유가 아니다.

선진율은 (롤 주속도-입측속도) / 입측속도 × 100으로 계산하므로, 분모를 롤 주속도로 제시한 1번의 연결이 잘못되었다. 압하량은 소재두께에서 제품두께를 뺀 값이며, 감면량은 초기 단면적에서 압연 후 단면적을 뺀 값이다. 롤 주속도는 $v=\frac{\pi DN}{60}$으로 구하므로 2~4번은 올바르게 연결되었다.

WEDGE 결함은 판 폭 방향의 양 끝 두께가 달라지는 현상으로, 롤 평행도 불량, 슬라브의 폭 방향 편열, 통판 중 판의 한쪽 치우침 등이 원인이 된다. 반면 압연기의 BENDER 작동에 의한 롤 휨은 판 폭 방향 두께 편차를 보정하기 위한 수단이므로 WEDGE 결함의 원인으로 보기 어렵다.

가열로의 고상 보호재는 로 바닥에 깔아 강괴 밑부분의 불균일한 평탄도를 보완하고, 강괴를 세워 배치할 때 안정적인 직립 배열이 가능하도록 한다. 편열을 유발하거나 충격을 주거나 스케일과의 화학반응을 일으키는 목적은 아니다.

압연 중 롤이 축방향으로 변형되면 판의 폭 방향 두께가 균일하지 않게 되며, 중앙부가 두껍고 양끝이 얇은 단면 형상을 크라운(Crown)이라 한다. 캠버는 판의 길이 방향 휨, 웨이브는 판 표면의 물결 모양 결함, 벤딩은 휨 또는 굽힘을 의미한다.

단면이 대략 정사각형이고 크기가 250×250mm에서 350×350mm 정도인 강재 반제품은 블룸이다. 핫코일과 시트는 판·띠 형태의 제품이며, 슬랩은 폭이 넓고 두께가 얇은 직사각형 단면의 반제품이다.

열연 곱쇠(Coil Break)는 소재의 항복점 연신, 권취장력·압력롤 압력의 부적정, 권취온도가 너무 높은 경우 등에 의해 발생할 수 있다. 반면 냉각이 완전히 끝난 상태에서 Uncoiling하는 것은 열연 곱쇠의 발생 원인이 아니므로 해당 보기의 내용이 옳다.

냉연 공정의 표면청정은 압연유와 같은 오염물 및 풀림 과정에서 유분해로 발생한 탄화물을 제거하고, 도금불량의 원인을 없애기 위한 작업이다. 반면 스케일 제거는 주로 열연 공정의 산세 작업 목적이므로 표면청정 작업의 목적과 관계없다.

열연 고온권취는 MnS를 적정하게 분산하고 냉연 전 조직의 결정립을 조대화하며, Al킬드강에서는 AlN 석출로 고용 질소를 고정하여 연속풀림 시 가공성을 개선한다. 반면 탄소의 고용을 빠르게 하는 것은 열연 고온권취의 목적이 아니므로 3번이 해당한다.

표면 스케일은 최종제품의 표면 품질과 직접 관계가 있으므로 1번 설명이 틀리다. 2차 스케일은 압연 중 발생하며, 열연제품 표면의 스케일은 FeO, Fe2O3, Fe3O4 등의 산화철로 구성된다. 1차 스케일의 생성에는 가열로 분위기 중 산소·CO, 가열온도 및 재로시간 등이 영향을 미친다.

스트레이트 방식의 결점을 개선하기 위해 공형을 경사지게 배치하여 직접 압하를 쉽게 한 방식은 다이애거널 방식이다. 다곡법은 공형을 여러 곡선으로 구성하는 방식이고, 무압하 변형 방식은 압하 없이 변형시키는 방식이며, 버터플라이 방식은 나비 모양의 공형을 이용하는 방식이다.

교정 프레스, 연신 교정기, 로터리 스트레이터는 압연재의 굽힘이나 휨을 바로잡는 교정설비이다. 페이 오프 릴은 압연재를 풀어 공급하는 장치이므로 교정설비가 아니다.

빌드업은 스트립 프로필에 피크가 있는 경우 압연 중 국부적으로 판두께가 증가하여 발생하는 품질 결함이다. 캠버는 압연폭 부족이 아니라 스트립의 좌우 장력·압하 불균형 등에 의해 발생하며, 텔레스코프는 권취 정렬 불량으로 코일 단면이 망원경처럼 어긋나는 현상이다. 양파는 과다한 압연 피치 단축에 따른 작업롤의 Thermal Crown 과대 형성이 아니라 권취 및 형상 조건과 관련된 결함이다.

Back up Roll에는 내마모성이 크고 스폴링이 발생하지 않으며, 압연 하중에 견뎌 휘거나 편심이 생기지 않는 특성이 요구된다. 따라서 비철금속으로만 사용해야 한다는 내용은 요구 특성이 아니므로 옳지 않다.

가열로에서 탄소강의 적열 색은 온도가 높아질수록 붉은색, 앵두색, 황색, 백색 순으로 밝아진다. 따라서 가장 높은 온도를 나타내는 색은 백색이다.

Looper는 연속 사상압연기에서 인접한 Stand 사이의 압연재 장력을 검출·조절하여 압연재의 안정적인 통판과 판 두께·폭 제어를 돕는다. 따라서 소재 중심 정렬, 2차 스케일 제거, 압연재 선후단부 제거가 아니라 Stand 간 장력조절이 주목적이다.

피니언은 전동기의 회전 동력을 상·하 롤에 분배하여 전달하는 기어 장치이다. 쵸크는 롤의 베어링을 지지하고, 스핀들은 피니언과 롤 사이에서 동력을 전달하며, 커플링은 축을 연결하는 역할을 한다.

출강 후 8시간 이내의 강괴는 아직 고온 상태이므로 열괴라고 한다. 출강 후 냉각되어 상온에 가까워진 강괴는 냉괴로 구분한다.

철-탄소 합금은 탄소 함유량 약 2.0%를 기준으로, 그 이하를 강, 그 이상을 주철로 분류한다. 따라서 약 3.0%, 4.9%, 6.7%는 주철과 강을 구분하는 기준값이 아니다.

냉간압연 후 조질압연된 강판은 표면층이 중심부보다 큰 소성변형을 받아 수축하려는 경향이 커지므로, 표면에는 압축 잔류응력이 남고 이를 구속하는 중심부에는 인장 잔류응력이 남는다. 따라서 표면과 중심부의 잔류응력 분포는 2번이다.

가열로 연도에 설치된 댐퍼(Damper)는 폐가스의 배출량을 조절하여 가열로 내부의 로압을 조정한다. 루퍼는 강판 등의 저장·완충 장치이고, 셔터 스키드는 소재를 지지·이송하는 장치이며, 리큐퍼레이터는 배기가스의 열을 회수해 연소용 공기를 예열하는 장치이다.

Automatic Gauge Control(A.G.C)은 압연 중 롤 간극과 압하량을 자동으로 조절하여 판내 두께 편차를 줄이고 일정한 판 두께를 유지하는 장치이다. 성분, 첨가성분 또는 결함을 조정하는 기능이 주목적은 아니다.

유압식 압하 장치는 압하력과 위치를 신속하게 제어할 수 있어 압하 적응성이 좋고 최적 압하 속도를 얻기 쉽다. 또한 압연 조건에 따라 유압을 조절하여 스프링 정수를 바꿀 수 있으며, 과대 부하가 발생하면 압력을 해제해 설비를 보호할 수 있으므로 과대 부하의 방지가 불가능하다는 설명은 특징이 아니다.

방향성 전기강판은 압연 방향으로 자화가 잘 되어 변압기 철심 등에 사용되므로 자속밀도가 높아야 하며, 철손·자기변형·자기시효가 작아야 한다. 따라서 자속밀도가 낮아야 한다는 설명이 틀리다.

공형 설계는 정확한 치수·형상 확보와 표면결함 방지, 롤의 국부 마모 방지, 소재의 정확한 가이드 및 롤 갭 조정 용이성을 고려해야 한다. 반면 압연소요동력을 최소화하면서 폭퍼짐량을 최대화하는 것은 공형 형상 결정의 일반적인 고려사항이 아니므로 적절하지 않다.

규소강판과 같은 특수강종은 산화스케일이 치밀하고 제거가 어려워 일반 강종보다 디스케일링 시간이 길어진다. 권취온도가 높으면 스케일이 두껍고 치밀해져 산세 시간이 길어질 수 있으며, 산동도가 높을수록 산세 능력은 일반적으로 향상된다. 또한 황산은 용액 중 철분이 증가하면 산세 능력이 저하되므로 3번이 옳다.

가열·압연·냉각 조건을 종합적으로 제어하고, 합금원소 첨가와 압연온도 제어 후 수냉에 의한 가속 냉각으로 강의 기계적 성질을 향상시키는 공정은 TMCP(Thermo Mechanical Control Process)이다. 형상제어 압연과 판 두께 제어 압연은 각각 판 형상과 두께 정밀도 제어가 주목적이며, 롤 굽힘은 롤을 휘어 판의 형상을 조정하는 방법이다.

열간 압연에서 폭퍼짐은 롤 직경이 클수록, 변형저항이 클수록, 소재 폭이 좁을수록 증가한다. 반면 소재 온도가 높아지면 변형저항이 감소하여 폭퍼짐이 줄어들므로, “소재의 온도가 높을수록 폭퍼짐이 많다”는 설명이 틀리다.

저탄소강은 완성온도와 권취온도가 높을수록 냉각 중 페라이트 결정립이 조대화되어 변형 저항이 감소한다. 따라서 인장강도와 항복강도는 낮아지고, 재료의 소성 변형 능력을 나타내는 연신율은 증가한다.

압연은 소성가공으로 체적 불변(비압축성)이 성립하여 $H_0 B_0 L_0 = H_1 B_1 L_1$이 항상 만족된다. 따라서 $\dfrac{H_0}{H_1}\times\dfrac{B_0}{B_1}\times\dfrac{L_0}{L_1} = \dfrac{H_0 B_0 L_0}{H_1 B_1 L_1} = 1$이 된다.

롤의 주속도는 $v=\frac{\pi DN}{60}$이므로, 지름을 미터로 환산하여 $v=\frac{\pi\times0.35\times200}{60}\approx3.67\ \mathrm{m/s}$이다. 따라서 약 3.67 m/s가 된다.

작업롤 상하에 받침롤을 각각 2개씩 배치하면 작업롤 2개와 받침롤 4개로 구성되어 총 6개의 롤이 되므로 6단 압연기이다. 6단 압연기는 작업롤의 지름을 줄여 대판의 냉간압연에 사용되며, 역전식으로 운전할 수 있어 클러스터 압연기라고도 한다.

철강 소재를 산화성 분위기에서 가열하면 산소와의 반응에 따라 표면부터 FeO → Fe3O4 → Fe2O3 순으로 산화층이 형성되므로, 소재 기준 조성 변화는 Fe → FeO → Fe3O4 → Fe2O3이다.

냉간압연에서 발생하는 대표적인 결함은 압연 및 권취 과정에서 생기는 선상 scratch, Dull mark, Reel mark이다. Blow hole은 주로 주조 과정에서 용강 내부의 가스가 빠져나가지 못해 생기는 기공 결함이므로 냉간압연공정과 가장 관련이 멀다.

조질압연은 냉간압연 후 평탄도 교정, 표면의 조도·광택 부여, 항복점 연신에 따른 Stretcher-Strain 결함 방지 등을 목적으로 한다. 반면 결정립 성장은 조질압연의 목적이 아니며, 주로 소둔 과정에서 발생한다.

냉간압연은 표면이 매끄럽고 판두께 정밀도가 높으며, 도금하면 내식성이 향상된다. 또한 냉간압연은 얇은 박판 제조가 가능하므로, “박상판의 제조가 불가능하다”는 설명이 틀리다.

봉·형강 압연의 공형설계를 직선적으로 하면 롤 공형가공이 편리하고, 압연 중 폭 증가량 계산도 단순해지며, 롤의 특정 부위에 마멸이 집중되는 국부마멸을 피하는 데 유리하다. 반면 직선적인 공형설계가 공형의 수량을 줄여 주는 것은 아니므로 해당되지 않는다.

Strip의 소성변형 특성에 따른 판두께 변동은 재질 편차로 변형저항이 달라지는 것이 핵심 원인이다. 롤 gap 설정치, 유막과 롤 편심, 롤 열팽창은 각각 압연기의 설정·기계적 상태·열적 상태에 따른 두께 변동 요인으로, Strip의 소성특성변형 요인과는 구분된다.

Saw는 톱날로 재료를 절단하는 일반적인 절단 장비로, 냉연공장에서 대상(帶狀)을 폭 방향으로 분할하거나 귀를 절단·시트 절단하는 대표 설비가 아니다. Slitter는 폭이 좁은 여러 스트립으로 분할하고, Side Trimmer는 양쪽 귀를 절단하며, Flying Shear는 이동 중인 소재를 시트 길이로 절단한다.

연료의 고위 발열량은 일반적으로 액화석유가스(LPG) ＞ 휘발유 ＞ 경유 ＞ 석탄 순이다. LPG는 주성분인 프로판·부탄의 발열량이 가장 높고, 석탄은 수분과 회분을 포함하므로 상대적으로 낮다.

압연재가 롤에 물려 들어가기 위한 조건은 마찰계수 μ가 접촉각의 탄젠트보다 크거나 같아야 한다는 것이므로, $\mu \ge \tan\alpha$를 적용한다. 접촉각이 10°일 때 $\mu \ge \tan 10^\circ \approx 0.176$이므로, 보기 중 약 0.18이 해당한다.

TPM(Total Productive Maintenance) 활동의 5가지 기둥은 ①설비초기관리, ②개별개선, ③예방보전, ④운전·보전 교육훈련, ⑤안전·환경으로 구성된다. 보기 1, 2, 3은 각각 설비초기관리, 개별개선, 운전·보전 스킬 업 훈련으로 TPM 5대 기둥에 직접 포함되는 핵심 활동이다. 반면 보기 4의 설비경제성검토를 위한 설비투자분석은 TPM 체제의 기본 기둥을 이루지 않으며, 경영 의사결정 차원의 분석활동으로 TPM의 운영 기둥과는 거리가 있다.

미리 정해진 일정단위에 포함된 부적합수(불량의 개수)를 기준으로 공정을 관리하는 관리도는 c 관리도다. c 관리도는 표본크기가 일정할 때 단위당 부적합수를 추적하며, 포아송 분포를 따른다. P 관리도는 부적합품의 비율을, nP 관리도는 부적합품의 개수를 관리하는데 이들은 표본크기가 변할 수 있고 이항분포 기반이다. X 관리도는 측정치(계량)의 평균을 관리하는 도구로 속성관리도가 아니다. 따라서 정해진 일정단위 내 부적합수를 관리하는 것은 c 관리도다.

로트에서 일부 시료(샘플)를 무작위로 추출하여 검사한 결과로 전체 로트의 합격·불합격을 판정하는 방법을 샘플링검사라 한다. 자주검사는 공정 중 주기적으로 실시하는 검사, 간접검사는 측정값의 산포도나 불량률 등으로 판정하는 방법, 전수검사는 모든 제품을 검사하는 방식이므로 로트의 일부 시료 추출 후 판정하는 정의와 맞지 않는다.

작업자 1명이 월간 사용 가능한 총 공수에서 생산종합효율을 적용한 후, 자전거 1대당 소요공수로 나누면 된다. 월간 총 공수는 1일 8H × 월 25일 = 200H이고, 생산종합효율 80%를 적용하면 200H × 0.8 = 160H의 실제 생산 가능 공수이다. 자전거 1대당 소요공수가 14.5H이므로 $\text{월 생산 가능 대수} = \frac{160}{14.5} = 11.03\cdots \approx 11\text{대}$이다.

인청동(phosphor bronze)은 인(P)을 0.05~0.5% 정도 함유하는 구리 합금이다. 인은 청동의 강도와 탄성을 높이는 첨가원소로 작용하며, 이 함량 범위에서 최적의 기계적 성질을 나타낸다.

주물 표면을 급냉(급랭)하여 Fe₃C(시멘타이트) 조직으로 만들어 경도와 내마모성을 확보하고, 내부는 회주철(페라이트+그래파이트) 조직으로 유지하여 인성을 부여하는 주철이 냉경주철(chilled cast iron)이다. 냉경주철은 금형의 냉각을 이용한 급냉으로 표면에만 백주철 조직(Fe₃C)을 형성시키되, 내부는 정상적인 냉각 속도로 회주철 조직을 유지하는 이중 조직 재료로, 마모 부위에는 높은 경도를, 구조적으로는 충격에 강한 인성을 동시에 제공한다. 합금주철은 원소를 첨가한 주철, 보통주철은 합금원소 없는 주철, 가단주철은 백주철을 열처리로 흑연화한 주철로서 모두 표면 경화라는 개념이 아니다.

정답은 Ni의 담금질성 개선 효과가 Cr보다 우수하다는 것이 틀렸다. Ni은 페라이트에 고용되어 인성과 저온 충격저항성을 개선하는 데는 우수하지만, 담금질성(깊이 경화성) 개선 능력은 Cr보다 현저히 낮다. 담금질성 개선은 Cr, Mo 등이 훨씬 더 효과적이다.
1번은 정확하다(Ni은 탄소와 친화력이 낮고 페라이트에 고용됨). 3번도 정확하다(Mo는 400℃ 부근까지 고온강도를 유지하는 효과가 있음). 4번도 정확하다(Mn 1.0% 이상 첨가 시 입자 조대화와 취성 증대).

피아노 선재는 현의 진동 운동에 견디고 음질을 유지하기 위해 높은 탄성과 반복 응력에 대한 저항성이 필요하다. 탄성한도는 높아야 한다는 것이 올바른 특성이므로, 탄성한도가 낮아야 한다는 1번이 틀렸다. 2번의 피로강도는 현이 반복적으로 진동할 때 파단되지 않아야 하므로 높아야 하고, 3번의 소르바이트 조직은 적절한 경도와 인성을 동시에 제공하므로 적합하며, 4번의 인과 유황은 취성을 증가시켜 현의 수명을 단축시키므로 함량이 적어야 한다.

석출경화계 스테인리스강의 석출경화성 원소는 Al, Ti, Nb 등으로 이들이 Ni, Co와 함께 금속간화합물(예: Ni₃Al, Ni₃Ti, Ni₃Nb)을 형성하여 시효처리 시 석출되어 경화를 유발한다. Sn(주석)은 석출경화성 원소가 아니며, 스테인리스강에서 불순물로 취급되거나 일부 합금강에서 경화제로 쓰이기도 하지만 석출경화계 스테인리스강의 주요 강화 메커니즘에 포함되지 않는다.

0.25% 탄소강이 723℃ 선상(A₁선, 공석온도)에서 냉각할 때 펄라이트 생성량을 구하는 문제로, 역합금 법칙(lever rule)을 적용한다. 공석반응 Fe₃C + γ(오스테나이트) → α(페라이트) + Fe₃C(시멘타이트)에서 펄라이트는 α와 Fe₃C의 혼합상이다. 주어진 조건: 합금 탄소 함유량 0.25%, 공석점 탄소 함유량 0.8%, α의 탄소 함유량은 0(무시), 시멘타이트(Fe₃C)의 탄소 함유량 6.67%(철강학 표준값). 역합금 법칙에 따라 냉각 직후 α(페라이트)의 양 = (0.8 − 0.25)/(6.67 − 0) = 0.55/6.67 ≈ 8.25%, 펄라이트 양 = 100 − 8.25 = 91.75%이나, 문제는 "펄라이트의 양"을 역합금 법칙 상 시멘타이트 기준으로 묻는 것으로 해석할 수 있다. 시멘타이트 기준으로 계산하면: 시멘타이트 양 = (0.25 − 0)/(6.67 − 0) = 0.25/6.67 ≈ 3.75%인데, 펄라이트 내 시멘타이트 비율은 펄라이트 구성상 약 12% 시멘타이트 + 88% 페라이트이므로, 전체 시멘타이트 3.75%가 펄라이트에 포함된다면 펄라이트 양 = 3.75/0.12 ≈ 31.25%이다.

베빗메탈(Babbit metal)은 주성분이 주석(Sn)이고 구리, 안티몬 등을 포함하는 합금으로, 알루미늄을 기본 원소로 하지 않는다. 베빗메탈은 주로 베어링 합금으로 사용되며, 다른 세 보기는 모두 알루미늄을 주성분으로 하는 합금이다. 라우탈은 알루미늄에 구리를 첨가한 합금, 두랄루민은 알루미늄에 구리·마그네슘·망간 등을 첨가한 합금, 하이드로날륨은 알루미늄에 마그네슘을 첨가한 합금이다.

신체 기능의 저하와 긴장감 감소를 직접 야기하는 요인은 피로다. 피로는 근력, 반응속도, 집중력 등 신체 기능을 물리적으로 감소시키고 동시에 작업에 대한 정신적 긴장감을 저하시켜 부주의와 판단 오류를 증가시킨다. 반면 경험 부족, 의욕 결여, 지식 부족은 모두 심리적·인지적 요인으로서 신체 기능 자체를 직접 저하시키지 않으며, 특히 의욕과 지식 결여는 긴장감을 높일 수도 있다.

안전모의 종류는 A형(물체 낙하·비래), B형(추락), AB형(낙하·비래·추락 복합), BE형(추락·감전)으로 분류된다. 보기 1, 2, 3번은 각 안전모 종류와 용도가 정확히 일치하나, 4번 BE형은 물체의 낙하 또는 비래 위험을 포함하지 않으며, 추락과 감전 위험만 대상이다. 따라서 4번이 잘못된 연결이다.

전기 계전기에서 코일부와 접점이 전기적으로 절연되어 있다는 특성은 입력 신호(코일 측)와 출력 신호(접점 측)를 독립적으로 제어할 수 있음을 의미한다. 이를 통해 직류 신호를 교류 신호로, 저전압을 고전압으로, 또는 전혀 다른 성질의 신호로 변환하여 처리할 수 있는데, 이것이 바로 변환기능이다. 전달기능은 신호를 그대로 전달하는 것이고, 증폭기능은 신호의 크기를 키우는 것, 연산기능은 논리 연산을 수행하는 것이므로 절연성을 활용한 서로 다른 성질의 신호 처리와는 맞지 않는다.

서보 기구(SERVO MECHANISM)는 위치, 방위, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하여 외부 입력신호에 정확하게 추종하도록 설계된 피드백 제어계다. 프로세스 제어는 온도, 압력, 유량 등 물리량을 제어하고, 자동 조정은 외란에 대한 평형 유지가 목표이며, 프로그램 제어는 미리 정해진 시간표에 따라 작동하므로 추종 제어가 아니다.

작동유에 수분이 흡입되면 캐비테이션이 발생한다. 수분은 작동유의 포화증기압을 높여 유압 시스템 내 저압 부분에서 기포 발생을 촉진하고, 이 기포가 고압 부분에서 붕괴되면서 캐비테이션 현상을 일으킨다. 반면 수분 혼입은 윤활성을 저하시키고, 산화·열화를 가속시키며, 방청성을 악화시키므로 보기 2, 3, 4는 모두 오류다.