[용접기사 필기] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

주물의 주입시간을 구하는 공식은 다음과 같다.
$T = \dfrac{W \times K}{\sqrt{h}}$
여기서 $W$는 주물의 중량(kg), $K$는 주물 두께에 따른 계수, $h$는 살두께(mm)이다.
주어진 값을 대입하면
$T = \dfrac{1000 \times 1.86}{\sqrt{6}} = \dfrac{1860}{\sqrt{6}}$
이고, $\sqrt{6} \approx 2.449$이므로
$T = \dfrac{1860}{2.449} \approx 58.82$초이다.
따라서 쇳물의 주입시간은 약 58.82초이다.

구성인선은 칩이 공구 경사면에 강하게 압착·응착되어 생기므로 절삭깊이를 작게 해 접촉압력을 낮추면 억제된다. 나머지는 반대로 경사각을 크게, 절삭속도를 크게, 인선을 예리하게 해야 방지된다.

마폼법은 펀치는 금속으로 두고 다이를 고무(우레탄)로 만들어 고무의 탄성 반력으로 판재를 눌러 성형하는 딥드로잉법이다. 하이드로폼법은 다이 대신 액체 압력을, 폭발성형법은 폭약의 충격압을 이용한다.

스파이럴 다이스는 날 끝이 나선으로 되어 칩이 진행 방향 앞쪽으로 배출되므로 막힘 없이 긴 나사나 관용나사를 기계 다이스로 깎는 데 쓰인다. 소형 나사 전용이라는 설명이 틀렸고, 나머지 세 가지 용도 설명은 옳다.

랙 커터나 호브를 공작물과 맞물려 굴리며 깎는 창성법은 공구와 기어가 구르는 궤적이 그대로 정확한 인벌류트 치형을 만들어 정밀도와 능률이 높다. 총형커터법·형판법은 잇수마다 전용 공구나 형판이 필요하고 정밀도가 떨어진다.

쇼보리노프(Chvorinov) 법칙에 따라 응고시간은 주물의 체적을 표면적으로 나눈 값의 제곱에 비례한다. 즉 $t = C\left(\dfrac{V}{S}\right)^{2}$이므로 같은 체적이라도 표면적이 클수록 빨리 굳는다.

하프너트(반너트)는 에이프런에 달린 반쪽 암나사로, 닫으면 리드 스크루와 맞물려 왕복대가 나사 피치만큼 정확히 이송된다. 따라서 선반의 나사 절삭에 사용하는 장치다.

고체침탄법은 목탄·코크스 같은 고체 침탄제를 상자에 채워 가열하므로 설비비가 싸고 큰 부품이나 소량 생산에 적합하다. 다만 분진·연기와 무거운 상자 취급 때문에 작업환경이 나쁘고 침탄층 조절도 어렵다.

절삭온도는 열전대법, 칩의 색(변색)에 의한 방법, 시온 도료에 의한 방법, 복사고온계 등으로 측정한다. 공구동력계는 절삭저항(절삭 3분력)을 재는 장치라 온도 측정법이 아니다.

칼로라이징은 알루미늄(Al)을 고온에서 금속 표면에 확산 침투시켜 내열·내산화성을 높이는 금속침투법이다. 세라다이징은 Zn, 크로마이징은 Cr, 브로나이징은 B를 침투시킨다.

열단형 칩은 연성이 큰 재료를 깊게 절입할 때 칩이 경사면에 달라붙어 흐르지 못하고 공작물에서 뜯겨 나가듯 생기는 칩으로, 가공면이 거칠어진다. 유동형 칩은 경사면을 따라 연속적으로 매끄럽게 흐르는 가장 이상적인 형태다.

고정식 방진구는 베드에 고정하고 조(jaw)가 3개여서 공작물을 3점으로 감싸 지지한다. 이동식 방진구는 새들(왕복대)에 붙어 바이트와 함께 움직이며 조가 2개다.

오버 핀법은 기어의 이홈에 지름을 아는 핀(볼)을 물리고 바깥쪽 치수를 측정해 이두께를 산출하는 방법이다. 걸치기 이두께법, 이두께 버니어법과 함께 기어 이두께 측정에 쓰인다.

GC(녹색 탄화규소)는 경도가 매우 높고 취성 재료 연삭에 적합해 초경합금·유리·주철 연삭용 숫돌입자로 쓰인다. A·WA는 알루미나계로 인장강도가 큰 일반 강재용이고, C는 GC보다 인성이 큰 흑색 탄화규소다.

테르밋 용접은 산화철과 알루미늄의 반응열로 순간에 접합하므로 작업이 단순하고 설비비가 싸며, 용접시간이 짧아 변형과 잔류응력이 적다. 변형이 많이 발생한다는 설명이 틀렸다.

회전수는 $N = \dfrac{1000V}{\pi D} = \dfrac{1000 \times 62.8}{\pi \times 50} \approx 400\ \mathrm{rpm}$이다. 가공시간은 $T = \dfrac{L}{fN} = \dfrac{400}{0.2 \times 400} = 5\ \text{분}$이며, 절삭깊이는 시간 계산에 관여하지 않는다.

압출의 3대 결함은 표면균열, 파이프 결함(빌릿 표면 산화물이 중심으로 말려드는 결함), 내부균열(셰브론 균열)이다. 정수압결함은 존재하지 않는 용어로, 정수압(hydrostatic) 압출은 오히려 결함을 줄이는 가공방식의 이름이다.

센터리스 연삭은 조정숫돌과 지지판이 공작물을 자동으로 잡아 주므로 센터 작업이 필요 없고 숙련을 요하지 않아 대량생산에 적합하다. 가늘고 긴 공작물이나 중공품 연삭에 유리하고, 숫돌 폭이 커서 마멸이 적고 수명이 길다.

불활성 가스 아크용접의 보호가스로 실제 쓰이는 것은 헬륨(He)과 아르곤(Ar)이다. 크립톤·크세논도 불활성 기체이지만 함께 묶인 산소·아세틸렌이 활성 가스여서 답이 될 수 없고, 수소도 활성 가스다.

레이저 가공기는 발진 매질에 따라 YAG(고체), CO2(기체), 엑시머(기체) 등으로 분류된다. 물(H2O)은 레이저 발진 매질이 될 수 없어 H2O 레이저 가공기라는 종류는 존재하지 않는다.

중공 원형 단면의 극단면 2차모멘트는 $I_P = \dfrac{\pi}{32}\left(d_2^{4} - d_1^{4}\right) = \dfrac{\pi}{2}\left(r_2^{4} - r_1^{4}\right)$이다. 직교축 정리 $I_P = I_x + I_y$에 따라 단면 2차모멘트 $\dfrac{\pi}{4}(r_2^{4}-r_1^{4})$의 2배가 된다.

보의 전체 길이가 $\dfrac{\ell}{2} + \ell + \dfrac{\ell}{2} = 2\ell$이므로 등분포하중의 총합은 $2\omega\ell$이다. 하중과 지점이 좌우 대칭이므로 두 반력이 같아 $R_A = R_B = \dfrac{2\omega\ell}{2} = \omega\ell$이다.

y방향이 구속된 평면 변형률 상태에서는 $\varepsilon_y = 0$이므로 $\sigma_y = \nu\sigma_x$가 유발된다. 이를 $\varepsilon_x = \dfrac{1}{E}\left(\sigma_x - \nu\sigma_y\right)$에 대입하면 $\varepsilon_x = \dfrac{1-\nu^{2}}{E}\sigma_x$가 된다.

원형 단면의 단면계수는 $Z = \dfrac{\pi d^{3}}{32} = \dfrac{\pi \times 0.3^{3}}{32} = 2.65\times10^{-3}\ \mathrm{m^3}$이다. 따라서 $M = \sigma Z = 100\times10^{6} \times 2.65\times10^{-3} \approx 2.65\times10^{5}\ \mathrm{N\cdot m} = 265\ \mathrm{kN\cdot m}$이다.

BC 구간을 자른 단면에는 바깥쪽 W와 안쪽으로 작용하는 P가 상쇄되어 $N = W - P = 60 - 25 = 35\ \mathrm{kN}$의 인장력이 걸린다. 따라서 $\varepsilon = \dfrac{N}{AE} = \dfrac{35\times10^{3}}{4\times10^{-4} \times 200\times10^{9}} = 4.375\times10^{-4} \approx 0.00043$이다.

비틀림 변형에너지는 $u = \dfrac{T^{2}L}{2GI_P}$이고 $I_P = \dfrac{\pi d^{4}}{32}$이므로, 같은 T·L·재질이면 u는 $d^{4}$에 반비례한다. 따라서 $\dfrac{u_1}{u_2} = \dfrac{d_2^{4}}{d_1^{4}} = \left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)^{4}$이다.

단면적은 $A = 3 \times 2 = 6\ \mathrm{m^2}$, 편심 방향 단면계수는 $Z = \dfrac{2 \times 3^{2}}{6} = 3\ \mathrm{m^3}$이다. 편심하중의 최대 압축응력은 $\sigma = \dfrac{P}{A} + \dfrac{Pe}{Z} = \dfrac{150}{6} + \dfrac{150 \times 1}{3} = 25 + 50 = 75\ \mathrm{kPa}$이다.

최대 주응력은 $\sigma_1 = \dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2} + \sqrt{\left(\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}\right)^{2} + \tau_{xy}^{2}}$이다. 대입하면 $\sigma_1 = 105 + \sqrt{70^{2}+60^{2}} = 105 + 92.2 \approx 197\ \mathrm{MPa}$이다.

외팔보에서는 고정단부터 하중점까지의 길이만 처짐에 관여하므로, $\delta = \dfrac{Pa^{3}}{3EI}$에 $a = \dfrac{L}{2}$를 대입한다. 따라서 하중점 처짐은 $\delta = \dfrac{P(L/2)^{3}}{3EI} = \dfrac{PL^{3}}{24EI}$이다.

단면 2차모멘트는 세로판 $\dfrac{4 \times 30^{3}}{12} = 9000$과 좌우 날개 $2 \times \dfrac{8 \times 10^{3}}{12} = 1333$을 더해
$I \approx 10333\ \mathrm{cm^4}$
이다.
a-b 위쪽 면적의 1차모멘트 $Q = (4\times10)\times10 = 400\ \mathrm{cm^3}$, 폭 $b = 4\ \mathrm{cm}$를 넣으면
$\tau = \dfrac{VQ}{Ib} = \dfrac{40\times10^{3} \times 400\times10^{-6}}{10333\times10^{-8} \times 0.04} \approx 3.87\ \mathrm{MPa}$
이다.

B점에는 수평재 AB와 경사재 BC만 모이므로 수직하중 10kN은 BC가 홀로 부담한다. BC가 수직선과 60°를 이루므로 수직분력이 $\cos 60^{\circ} = 0.5$이고, $F_{BC} = \dfrac{10}{0.5} = 20\ \mathrm{kN}$이다.

양단 고정축은 m-n 단면의 비틀림각이 양쪽에서 같아야 하므로 $\dfrac{T_A a}{GI_P} = \dfrac{T_B b}{GI_P}$가 성립한다. 따라서 $\dfrac{T_A}{T_B} = \dfrac{b}{a}$로, 구간이 긴 쪽이 오히려 작은 저항 비틀림 모멘트를 받는다.

지지점 A의 반력은 A의 처짐을 0으로 만드는 조건에서 구한다. 고정단 쪽이 최대인 삼각형 하중의 자유단 처짐 $\dfrac{w_0L^{4}}{30EI}$와 반력에 의한 처짐 $\dfrac{R_AL^{3}}{3EI}$를 같게 놓으면 $R_A = \dfrac{w_0L}{10}$이다.

축응력은
$\sigma = \dfrac{P}{A} = \dfrac{88\times10^{3}}{\pi \times 0.04^{2}/4} \approx 70\ \mathrm{MPa}$
이므로 세로변형률은
$\varepsilon = \dfrac{\sigma}{E} = 1.0\times10^{-3}$
이다.
가로변형률은
$\mu\varepsilon = 0.3 \times 1.0\times10^{-3} = 3\times10^{-4}$
이므로
$\Delta d = 3\times10^{-4} \times 40 = 0.012\ \mathrm{mm}$
줄어든다.

원형 단면의 회전반경은 $k = \sqrt{\dfrac{I}{A}} = \sqrt{\dfrac{\pi d^{4}/64}{\pi d^{2}/4}} = \dfrac{d}{4}$이다. 세장비 조건 $\dfrac{\ell}{k} \gt 100$에 대입하면 $\dfrac{4\ell}{d} \gt 100$, 즉 $\ell \gt 25d$이다.

전달 토크는
$T = \dfrac{P}{\omega} = \dfrac{147\times10^{3}}{2\pi \times 2000/60} \approx 702\ \mathrm{N\cdot m}$
이다.
$T = \tau\dfrac{\pi d^{3}}{16}$에서
$d = \sqrt[3]{\dfrac{16T}{\pi\tau}} = \sqrt[3]{\dfrac{16 \times 702}{\pi \times 50\times10^{6}}} \approx 0.0414\ \mathrm{m} = 4.2\ \mathrm{cm}$
이다.

단위 길이당 무게가 W이면 단위 길이당 질량은 $\dfrac{W}{g}$이고, 원심력에 의해 링에 생기는 인장력은 $T = \dfrac{W}{g}V^{2}$이다. 따라서 인장응력은 $\sigma = \dfrac{T}{A} = \dfrac{WV^{2}}{Ag}$로 지름 D와는 무관하다.

고정단의 굽힘모멘트는
$M = PL = 10 \times 1.5 = 15\ \mathrm{kN\cdot m}$
이고, 단면계수는
$Z = \dfrac{bh^{2}}{6} = \dfrac{0.1 \times 0.15^{2}}{6} = 3.75\times10^{-4}\ \mathrm{m^3}$
이다.
따라서
$\sigma = \dfrac{M}{Z} = \dfrac{15\times10^{3}}{3.75\times10^{-4}} = 40\ \mathrm{MPa}$
이다.

양단에 모멘트를 받는 단순보의 A점 처짐각은 $\theta_A = \dfrac{M_A L}{3EI} + \dfrac{M_B L}{6EI}$이다. $M_A = M$, $M_B = 2.5M$을 대입하면 $\theta_A = \dfrac{2ML + 2.5ML}{6EI} = \dfrac{4.5ML}{6EI} = \dfrac{3ML}{4EI}$이다.

탄소량이 늘면 강도·경도·전기저항과 함께 비열이 증가한다. 반대로 비중·용융점·열팽창률·열전도율·연신율은 모두 감소한다.

탈산제는 용융지의 산소를 뺏어 결합하는 원소로 페로망간·페로실리콘·알루미늄 분말(그 밖에 페로티탄) 등이 쓰인다. 일미나이트(FeO·TiO2)는 일미나이트계 용접봉(E4301)의 피복 주원료로 슬래그 생성제·아크 안정제 역할을 하는 광물이므로 탈산제 원료와는 거리가 멀다.

용접의 야금 반응은 제강로 반응과 달리 아크에 의해 온도가 매우 높고(아크 기둥 수천 ℃, 용융지 약 2000℃) 용융지가 곧바로 응고하므로 반응 시간이 극히 짧다(수 초 내외). 그래서 반응이 평형에 도달하지 못하고 비평형 조직·성분 편석이 남는다.

R형 열전대가 백금로듐(Pt-13%Rh)-백금 조합으로, 최고 약 1600℃까지 측정할 수 있어 고온용으로 쓰인다. K형은 크로멜-알루멜, J형은 철-콘스탄탄, T형은 구리-콘스탄탄으로 모두 사용 온도가 낮은 비귀금속 열전대다.

격자결함은 차원에 따라 점결함(0차원)·선결함(1차원)·면결함(2차원)으로 나뉜다. 공공(vacancy)은 원자가 있어야 할 격자점이 비어 있는 것으로 침입형·치환형 원자와 함께 대표적인 점결함이다. 전위는 선결함, 결정립계와 적층결함은 면결함이다.

인(P)은 페라이트에 고용되어 강도·경도를 올리는 대신 연신율을 떨어뜨리고 상온취성(청열·냉간취성)을 일으키며, Fe3P가 편석되어 고스트라인을 만든다. 다만 결정립을 조대화시키는 원소이므로 '결정립을 미세화시킨다'는 설명이 틀렸다.

냉각 속도는 용접부의 열이 빠져나갈 모재 방향(전열 경로)의 수가 많을수록 빨라진다. 맞대기 이음은 열이 좌우 2방향으로 흐르지만 T형 필릿 이음은 3방향으로 흩어지므로 냉각이 더 빠르다. 예열을 하면 느려지고, 후판이 박판보다 빠르며, 열전도율이 낮을수록 느려진다.

일반 상률은 $f=n-p+2$이며, 여기서 2는 온도와 압력 두 개의 외부 변수를 뜻한다. 금속계는 보통 압력을 1기압으로 고정하므로 변수가 하나 줄어 $f=n-p+1$, 즉 f=n+1-p가 된다.

Fe-C 상태도의 주요 반응 온도는 공석점 723℃, 공정점 1148℃, 포정점 1495℃, δ-Fe↔γ-Fe 변태(A4) 1400℃이다. 따라서 공석점(A1 변태)이 가장 낮다.

용융지는 모재와 접한 융합선에서 중심 쪽으로 열이 빠지므로, 결정이 온도 구배 반대 방향(용접부 중앙)으로 길게 자라 기둥 모양이 된다. 이 조직이 주상정(주상결정)으로 용접 금속의 가장 대표적인 응고 조직이다.

대표적인 알루미늄 내열합금은 Y합금(Al-Cu-Ni-Mg계)과 Lo-Ex 합금으로, 고온에서 강도가 유지되어 실린더 헤드·피스톤에 쓰인다. Al-Mn계·Al-Mg계는 내식성 가공용, Al-Zn계는 강도용이라 내열용이 아니다.

순철의 변태점은 A2(자기변태) 768℃, A3(α↔γ) 910℃, A4(γ↔δ) 1400℃이다. A2는 강자성체가 상자성체로 바뀌는 자기변태점(퀴리점)으로 결정 구조는 변하지 않는다. 723℃는 강의 A1 공석 변태점이다.

실루민(silumin)은 Al-Si계 주조용 합금으로, 공정 조성(약 Si 11.6%) 부근에서 유동성이 좋아 주물에 널리 쓰인다. 조대한 Si 결정을 미세화하기 위해 Na 등을 넣는 개량처리를 한다. Al-Cu-Mg계는 두랄루민이다.

적열취성은 황(S)이 FeS로 결정립계에 편석되고, 이 FeS의 융점이 낮아 900~1200℃의 고온 가공 중 입계가 녹아 갈라지는 현상이다. Mn을 첨가해 MnS로 만들면 방지된다. 인(P)은 상온취성의 원인이다.

포정반응은 '액상 + 고상 → 다른 고상'으로, Fe-C 합금(1495℃)·Au-Fe 합금·Al-Cu 합금 상태도에 나타난다. Al-Si 합금은 약 577℃, Si 11.6%에서 '액상 → 두 고상'인 공정반응만 갖는 전형적인 공정형 상태도라 포정반응이 없다.

온도를 낮추며 충격시험을 하면 흡수에너지와 연성 파면율이 급격히 떨어지는 구간이 나타나는데, 이때 연성파괴에서 취성파괴로 바뀌는 온도가 천이온도(연성-취성 천이온도)다. 저온에서 쓰는 용접 구조물은 천이온도가 낮은 재료를 골라야 한다.

탄소량이 늘수록 시멘타이트(펄라이트)량이 많아져 인장강도·항복점은 높아지고 연신율은 작아진다. 그림에서 ㉠은 응력이 가장 높이 올라가는 대신 변형률이 가장 짧은 구간에서 끝나므로 탄소 함량이 가장 많다. 반대로 ㉣은 응력이 가장 낮고 변형이 커 탄소량이 가장 적다.

슬래그 산화물은 산소 이온을 내놓으면 염기성, 받아들이면 산성으로 분류한다. CaO는 MgO·MnO·FeO와 함께 대표적인 염기성 산화물이며, 그중에서도 염기도가 가장 크다. P2O5·SiO2·TiO2는 산성, Fe2O3·Al2O3는 중성(양성) 쪽이다.

오스테나이트 영역에서 물·기름으로 급랭하면 탄소가 확산할 시간이 없어 무확산 전단변태가 일어나 마텐자이트가 된다. 탄소가 과포화 고용된 체심정방(BCT) 조직이라 매우 단단하고 취약하다. 서랭하면 펄라이트가 된다.

뜨임은 담금질한 마텐자이트를 A1 변태점 이하로 재가열·냉각해 잔류응력(내부응력)을 제거하고 인성을 회복시키는 열처리다. 경도를 더 올리는 처리가 아니고, A1 이상으로 가열하면 오스테나이트로 되돌아가므로 뜨임이 아니다.

용접공수는 본용접공수 + 가용접(가접)공수 + 간접공수로 구성된다. 운반공수는 부재 이동·물류에 드는 부대작업 공수여서 용접공수와 별도로 집계한다.

피닝은 용접 직후 비드를 특수 해머로 두드려 표면을 소성 변형시켜 잔류응력 완화·변형 경감·균열 방지를 노리는 방법이다. 가공경화에 따른 취성 증가는 과도한 피닝에서 생기는 부작용이지 목적이 아니다.

루트 균열은 첫 층(루트) 부근 열영향부에서 시작해 비드 속으로 성장하는 저온균열로, 확산성 수소와 구속응력, 경화 조직이 겹칠 때 발생한다. 예열·후열과 저수소계 용접봉 사용이 대책이다. 설퍼 균열은 S 편석에 의한 고온균열이고, 라멜라 티어·라미네이션은 압연 결함에 기인한다.

용접 구조 설계는 기본계획 → 강도계산 → 구조설계 → 시공도면 → 재료적산 → 절차 사양서 순으로 진행한다. 하중 조건으로 강도를 먼저 계산해야 부재 치수가 정해지고, 그 결과로 구조설계·도면·적산이 이어지며, 시공 방법을 정하는 절차 사양서가 마지막이다.

맞대기 이음의 목두께는 보강 덧살을 뺀 판 두께(t), 단면적은 판 두께 × 용접선의 길이(ℓ)이다. 따라서 $\sigma=\dfrac{P}{t\,\ell}$, 즉 인장하중을 (판두께 × 용접선의 길이)로 나눈 식이 인장응력이다.

로크웰 C 스케일은 150 kgf 하중에 다이아몬드 원뿔 압입자를 써서 담금질강처럼 단단한 재료를 측정한다. B 스케일은 100 kgf에 지름 1.588 mm 강구를 쓰는 연한 재료용이다.

힐 균열(heel crack)은 필릿 용접 이음의 루트부에서 발생하는 저온균열로, 모재의 열팽창·수축에 따른 각변형(비틀림)이 루트에 굽힘응력을 주는 것이 주원인이다. 토 균열은 비드 지단부(모재 표면), 크레이터 균열은 비드 끝 크레이터에 생긴다.

면외 변형(판 두께 방향으로 휘는 변형)은 각변형·세로굽힘변형·좌굴변형이다. 회전변형은 가로·세로 수축과 함께 판이 평면 안에서 벌어지거나 오므라드는 면내 변형이라 면외 변형이 아니다.

구리 및 구리합금의 현미경 조직 관찰에는 염화제2철 용액(FeCl3)을 부식제로 쓴다. 철강은 피크린산·질산 알코올(나이탈), 알루미늄은 수산화나트륨, 니켈·스테인리스강은 왕수를 사용한다.

각변형은 판 두께 방향의 수축 차이로 생기므로, 판이 얇을수록 첫 패스(개선) 측의 개선 깊이를 크게 잡아 반대편 수축과 균형을 맞춘다. 나머지는 반대로 서술되어 있다 — 용접속도는 빠르게, 개선각도는 지장 없는 범위에서 작게, 용접봉은 굵은 것을 써서 패스 수를 줄여야 한다.

조립순서는 수축이 자유로운 상태에서 먼저 용접하도록 짜야 하므로 구속이 큰 이음은 나중에 용접한다. 또 작업성과 품질이 나쁜 위보기 자세는 최대한 피하고 아래보기 위주로 계획하므로 4번이 부적절하다.

이음성능(접합성능)은 용접 시공 중 건전한 이음이 만들어지는가를 뜻하므로 균열·기공 같은 용접 결함의 정도가 여기에 속한다. 노치인성이나 기계적 성질은 완성된 이음이 사용 중 견디는 능력, 즉 사용성능에 해당한다.

그림은 두 판을 겹쳐 놓고 겹친 부분의 하중 방향과 나란한 양쪽 가장자리를 따라 필릿 비드를 놓은 형태다. 하중 방향에 평행하게 놓인 필릿이므로 측면 필릿 이음이며, 하중과 직각인 비드가 놓이면 전면 필릿 이음이 된다.

가접은 본용접에 남는 결함의 시발점이 되므로 단면이 급변해 응력이 집중되는 부품의 끝·모서리는 피해서 실시한다. 나머지 세 항목(본용접과 같은 예열, 동등한 기량의 용접자, 약간 가는 용접봉 사용)은 모두 옳은 주의사항이다.

다층용접에서 층을 쌓는 방법은 덧살 올림법(빌드업)·전진 블록법·캐스케이드법 세 가지다. 비석법(스킵법)은 이음을 몇 구간으로 나눠 띄엄띄엄 용착하는 용착 방향에 따른 분류이므로 층 쌓기 방법이 아니다.

용접 연성 시험은 용접부를 굽혀 변형 능력을 보는 시험으로 킨젤(Kinzel) 시험과 코머렐(Kommerell) 시험이 대표적이다. 샤르피는 충격시험, 카안인열·슈나트는 취성(노치취성) 시험, 피스코 균열·리하이형 구속 시험은 용접 균열 시험이다.

용접 이음 설계의 기본은 용접봉과 토치가 들어갈 충분한 작업 공간 확보다. 위보기 자세는 능률과 품질이 나빠 피하고, 용접선은 교차나 한쪽 집중을 피해 분산시키며, 강도가 높은 맞대기 용접을 우선하고 필릿은 최소화해야 한다.

연신율은 $\varepsilon=\dfrac{L-L_0}{L_0}\times 100\%$이므로 $0.25=\dfrac{120-L_0}{L_0}$이다. 정리하면 $L_0=\dfrac{120}{1.25}=96\,\mathrm{mm}$로 최초 길이는 96 mm다.

역변형법은 용접 후 생길 변형량을 미리 계산해 반대 방향으로 굽혀 놓고 용접함으로써, 수축이 끝났을 때 부재가 제 형상이 되게 하는 방법이다. 억제법·냉각법과 달리 변형을 막는 것이 아니라 상쇄시키는 방식이다.

보기 중 열전도율은 Cu(약 385 W/m·K)가 가장 높고, Zn 113, Mg 156, Ni 90 W/m·K 수준이다. 그래서 구리는 열이 빨리 달아나 용접 시 충분한 예열과 큰 용접 입열이 필요하다.

플래시 용접은 접합면을 가볍게 접촉시켜 플래시(불꽃)로 산화물과 불순물을 날려 보낸 뒤 업셋하므로, 접합면에 산화물 개입이 적고 단면을 정밀 가공하지 않아도 된다. 이종 금속 용접이 가능하고 가열 범위와 열영향부가 좁으며, 업셋 용접보다 용접시간과 전력 소비가 적다.

구리는 열전도율이 철의 약 8배로 매우 높아 용융지의 열이 순식간에 빠져나가므로 냉각속도가 크고 예열과 큰 입열이 필요하다. 따라서 '열전도율이 낮고 냉각속도가 작다'는 설명이 틀렸다. 수소 흡수에 의한 기공, 산화동(Cu2O)에 의한 융점 저하와 균열은 실제 용접을 어렵게 하는 요인이다.

젖은 작업복·장갑·구두는 인체 저항을 크게 떨어뜨려 감전 위험을 높이므로 반드시 마른 것을 착용해야 한다. 나머지 세 항목(누수 토치 사용 금지, 미사용 전극봉 제거, 밀폐 장소 자동 전격 방지기 부착)은 모두 올바른 전격 방지대책이다.

아크 안정제는 이온화 전위가 낮아 아크를 잘 유지시키는 물질로 산화티탄, 규산나트륨·규산칼륨, 탄산칼슘(석회석) 등이 쓰인다. 페로티탄은 Fe-Mn·Fe-Si·Al과 함께 용융금속의 산소를 제거하는 탈산제·합금 첨가제다.

일렉트로 슬래그 용접은 용융 슬래그의 저항열로 한 번에 두꺼운 단면을 세워서 용접하는 방법이라 후판 전용이며, 보일러 드럼·대형 구조물처럼 두께 수십 mm 이상에 쓴다. 따라서 '박판용접에 이용된다'는 설명이 틀렸다. 아크가 없어 스패터가 없고 홈 가공이 간단하며 능률이 높은 것은 맞다.

일렉트로 가스 아크 용접은 일렉트로 슬래그와 같은 수직 상진 방식이면서 아크를 쓰는 용접으로, 보호가스로 값이 싼 이산화탄소(CO2)를 공급한다. 슬래그가 아닌 가스로 용융지를 보호한다는 점이 일렉트로 슬래그 용접과의 차이다.

점 용접에서 피치가 너무 좁으면 앞서 만든 너깃으로 전류가 새는 분류(shunt) 현상이 생겨 용접이 불량해지므로 판 두께별 최소 피치가 정해져 있다. 연강판 두께 0.4~0.6 mm에서는 최소 피치가 8~10 mm 정도이며, 판이 두꺼워질수록 피치도 커진다.

허용사용률은 $\text{허용사용률}=\left(\dfrac{\text{정격 2차 전류}}{\text{실제 용접전류}}\right)^{2}\times\text{정격사용률}$로 구한다. 대입하면 $\left(\dfrac{300}{150}\right)^{2}\times 40=4\times 40=160\%$다. 정격보다 낮은 전류로 쓰면 사용률을 그만큼 늘려 쓸 수 있다는 뜻이다.

아세톤은 용해 아세틸렌 용기에서 아세틸렌을 안전하게 녹여 담는 용제이지 폭발 원인이 아니다. 아세틸렌은 구리·은·수은과 반응해 폭발성 아세틸라이드를 만들고, 압력(온도)이 높아지면 자기분해 폭발을, 산소와 혼합되면 혼합가스 폭발을 일으킨다.

아연도금 강판을 용접하면 아연 흄이 발생해 금속열(아연중독)을 일으키므로 국소배기 등 환기장치를 반드시 가동해야 한다. 환기장치를 차단하고 작업하라는 3번이 틀렸다.

피복 아크 용접봉 심선은 저탄소 림드강(SWRW)으로, 화학성분은 C·Si·Mn·P·S·Cu를 규정하며 불순물인 P·S는 극히 낮게 제한한다. Al은 심선의 규정 성분에 들어가지 않고, 필요한 경우 탈산제로 피복제 쪽에 배합한다.

연삭 작업은 숫돌이 파손되면 파편이 정면으로 날아오므로 숫돌차의 정면을 피해 측면에 서서 작업해야 한다. 따라서 '숫돌차 정면에서 작업한다'는 3번이 틀렸고, 나머지는 올바른 용접장비 취급 요령이다.

매니폴드는 여러 용기를 배관으로 묶어 가스를 집중 공급하는 장치이므로 순간 최대 사용량, 필요한 용기(산소병) 수, 용기 교환주기가 설계 기준이 된다. 산소-아세틸렌 혼합비는 토치에서 불꽃을 조절할 때의 사항이라 매니폴드 설치 고려사항이 아니다.

점화 시 폭음(역화음)은 가스 분출 속도가 연소 속도보다 느릴 때 생기므로, 압력 부족·분출 속도 부족·팁 내 혼합가스 배출 불완전이 원인이 된다. 아세틸렌 순도가 높은 것은 오히려 불꽃이 안정되는 조건이라 폭음의 원인이 아니다.

가열하면서 압력을 가해 접합하는 압접에는 초음파 용접, 점(스폿) 용접, 마찰 용접이 속한다. 스터드 용접은 스터드와 모재 사이에 아크를 발생시켜 녹여 붙이는 융접(아크용접)이므로 압접이 아니다.

가스 용접봉 지름은 $D=\dfrac{T}{2}+1$(T: 판 두께)로 구한다. 판 두께 10 mm를 대입하면 $D=\dfrac{10}{2}+1=6\,\mathrm{mm}$이다.

탭 전환형은 코일의 감김 수를 탭으로 바꿔 전류를 단계적으로만 조정하므로 미세·연속 조정이 어렵다. 넓은 범위를 쉽게 조정하는 것은 가동철심형·가동코일형·가포화 리액터형의 특징이다. 탭 전환부의 접촉 불량으로 소손되기 쉽고, 작은 전류 조정 시 무부하 전압이 높은 것은 맞는 설명이다.

아크 용접은 전원에서 공급된 전기 에너지가 모재와 전극 사이 아크에서 열과 빛으로 변환되어 금속을 녹이는 방식이다. 가스 용접은 화학(연소) 에너지, 마찰·초음파 용접은 기계적 에너지를 열원으로 쓴다.

GTAW는 토치에 가스 노즐과 냉각 구조가 있어 부피가 크므로, 좁고 토치 접근이 어려운 부위는 오히려 용접하기 곤란하다. 따라서 3번이 틀렸다. 열원이 집중되어 변형이 적고, 저전류에서도 아크가 안정되어 박판에 적합하며, 용가재 끝이 보호가스 밖으로 나오면 산화·오염되는 것은 맞다.

CO2 용접의 팁-모재 간 거리는 저전류 영역(약 200 A 미만)에서 10~15 mm, 고전류 영역(약 200 A 이상)에서는 15~25 mm가 적당하다. 거리가 너무 짧으면 팁이 스패터로 막히고, 너무 길면 보호가스가 흐트러져 기공이 생긴다.