[용접기사 필기] 03년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

코어를 주형 안에 정확히 앉히려고 코어 양끝을 소요치수보다 길게 빼내고 주형 쪽에는 그 돌출부가 얹힐 지지좌를 파 놓은 것이 코어 프린트다. 코어 상자는 코어를 성형하는 목형이고, 코어가 뜨는 것을 아래에서 받쳐 주는 금속 받침은 코어 체이플릿이라 부른다.

주물사는 통기성·성형성·내열성(내화도)·붕괴성이 좋아야 하지만 열전도성은 오히려 낮아야 쇳물이 급냉되지 않고 구석까지 채워진다. 열전도가 좋으면 표면이 먼저 굳어 미충전이나 백선화 결함이 생긴다.

지그 보링 머신은 주축 중심선과 테이블의 상대 위치를 마이크로미터·광학식 장치로 1/1000mm 단위까지 읽어 구멍 위치를 잡는 정밀 보링기다. 보통·수직·심공 보링 머신에는 이런 좌표 측정장치가 없다.

세이퍼·슬로터·플레이너는 테이블 위에 바이스로 공작물을 물려 고정한다. 선반은 공작물을 회전시켜야 하므로 척·면판·센터·맨드릴로 잡고 바이스는 쓰지 않는다.

펀칭에서 전단되는 면적은 구멍 둘레×판두께이므로 $P=\tau\pi dt$다. $P=45\times\pi\times24\times2\approx6786\,\mathrm{kgf}$.

사인바는 $\sin\theta=\dfrac{H}{L}$ 관계이므로 블록게이지 높이는 $H=L\sin\theta$다. $H=300\times\sin29^\circ=300\times0.4848\approx145.44\,\mathrm{mm}$.

구성인선은 칩이 공구 경사면에 압착·응착되어 자라므로, 윗면 경사각을 크게 해 칩이 잘 흘러가게 하고 절삭속도를 임계속도 이상으로 높여 응착을 끊는 것이 정석이다. 절삭깊이·이송을 키우고 속도를 낮추면 접촉압력과 온도조건이 오히려 구성인선을 키운다.

TIG의 텅스텐 봉은 녹지 않는 비소모성 전극으로 아크만 발생시키고, 필요한 용가재는 별도의 필러 와이어로 공급한다. 전극 자체가 녹아 용착금속이 되는 것은 MIG·피복아크용접 같은 소모식 방식이다.

주철 주물의 잔류응력 제거 풀림은 약 600℃ 전후에서 가열한 뒤 노 안에서 서냉한다. 800℃·1000℃는 흑연화와 조직 변화가 일어나는 영역이라 응력제거 목적을 넘어서고, 400℃로는 응력이 충분히 풀리지 않는다.

주물사 강도시험은 압축·인장·전단·굽힘 강도를 측정한다. 모래는 결합력이 약해 파괴에너지를 재는 충격 강도 시험은 시험 항목에 들어가지 않는다.

렌치·스패너처럼 같은 모양을 대량으로 찍어내는 소공구는 상·하 형틀 사이에 소재를 넣고 두들기는 형 단조가 적합하다. 자유단조는 소량·대형품용이고, 로터리 스웨이징은 봉·관의 지름을 줄이는 가공이다.

연삭은 원통연삭으로 진원도, 센터리스·원통연삭으로 진직도, 평면연삭으로 평면도를 모두 잡을 수 있다. 호닝은 구멍 내면 전용이라 평면도를 수정할 수 없고, 브로칭은 형상 창성 가공, 래핑은 표면 다듬질 위주여서 형상 수정력이 약하다.

선반의 테이퍼 절삭은 복식 공구대 회전, 테이퍼 절삭장치, 심압대 편위, 총형 바이트로 한다. 백 기어는 주축을 저속·큰 토크로 감속시키는 장치일 뿐 테이퍼 가공과는 관계가 없다.

CNC의 S는 주축 회전수(spindle speed)를 지령하는 주축기능이다. F는 이송기능, T는 공구기능, M은 보조기능이다.

방전가공의 가장 기본이 되는 회로는 콘덴서를 충전했다가 방전시키는 RC 회로(이완발진회로)다. 트랜지스터 회로나 임펄스 발전기 회로는 방전에너지와 펄스 폭을 정밀 제어하려고 뒤에 발전한 개량형이다.

대형기는 이송계 강성이 낮아 백래시와 로스트모션을 줄이기 어렵고, 폐쇄 루프만 쓰면 게인을 높일 때 진동한다. 서보모터 쪽 검출과 테이블 직접 검출을 함께 쓰는 복합(하이브리드) 루프는 낮은 게인에서도 안정되게 높은 정밀도를 낸다.

실린더 블록처럼 복잡한 형상을 다량으로 뽑을 때는 가열한 금속 모형에 레진 코티드 샌드를 태워 붙여 얇은 주형을 찍어내는 쉘 주형법이 유리하다. 치수정밀도가 균일하고 주형 제작이 빨라 기계화·대량생산에 맞는다. 인베스트먼트·쇼 주조법은 소량 정밀주물용이다.

모형에는 수축여유·기계가공여유·목형구배·라운딩·덧붙임 등을 준다. 쇳물은 굳으면서 수축하지 팽창하지 않으므로 팽창여유라는 항목 자체가 없다.

티타늄은 열전도도가 낮아 절삭열이 칩이나 공작물로 빠져나가지 못하고 공구 날 끝 좁은 면적에 집중된다. 그 결과 공구면 온도가 급격히 올라 마모와 응착이 심해지는 난삭재다.

절삭속도 $V=\dfrac{\pi DN}{1000}$에서 $N=\dfrac{1000V}{\pi D}$다. $N=\dfrac{1000\times115}{\pi\times60}\approx610\,\mathrm{rpm}$.

A가 고정단, B가 자유단이고 하중은 A에서 270N/m, B에서 0인 삼각분포이므로 C에서 자유단 쪽(오른쪽) 하중만으로 계산하면 된다.
C(A에서 3m)의 하중강도는
$270\times\dfrac{6}{9}=180\,\mathrm{N/m}$
C~B 구간 합력은
$\dfrac{1}{2}\times180\times6=540\,\mathrm{N}$
이고 작용점은 C에서 2m다.
따라서
$M_C=540\times2=1080\,\mathrm{N\cdot m}$.

자유단에 우력 M만 받는 외팔보는 전 구간의 굽힘모멘트가 M으로 일정하므로 $EI\dfrac{d^2y}{dx^2}=M$을 두 번 적분하면 된다. 고정단 조건을 넣어 정리하면 자유단 처짐은 $\delta=\dfrac{M\ell^2}{2EI}$, 처짐각은 $\theta=\dfrac{M\ell}{EI}$다.

B에서 볼 때 A는 수평으로 200mm, 수직으로 160mm 떨어져 있으므로 1000N을 두 성분으로 나눠 각각의 모멘트를 더한다. $M_B=1000\sin60^\circ\times0.2+1000\cos60^\circ\times0.16$. 계산하면 $173.2+80=253.2\,\mathrm{N\cdot m}$.

가열해 넓힌 링이 식으면서 축을 죄므로, 링은 안쪽에서 밀려 원주방향으로 늘어나 인장응력을 받고 축은 사방에서 눌려 압축응력을 받는다. 이 조임력이 접촉면 마찰이 되어 토크를 전달한다.

주응력은 $\sigma_{1,2}=\dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2}\pm\sqrt{\left(\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}\right)^2+\tau_{xy}^2}$로 구한다. $=55\pm\sqrt{5^2+30^2}=55\pm30.4$이므로 $\sigma_1\approx85.4\,\mathrm{MPa}$, $\sigma_2\approx24.6\,\mathrm{MPa}$다.

보가 위로 볼록하게 휘므로 아래쪽 섬유는 압축이다.
수평력 400N이 보 축에서 150mm 위에 걸리므로
$M=400\times0.15=60\,\mathrm{N\cdot m}$
의 우력으로 바꿔 풀면 반력은
$R_B=\dfrac{60}{0.4}=150\,\mathrm{N}$(위), $R_A=150\,\mathrm{N}$(아래)다.
C의 굽힘모멘트는
$150\times0.2=30\,\mathrm{N\cdot m}$
단면계수는
$Z=\dfrac{10\times20^2}{6}=666.7\,\mathrm{mm^3}$
이므로
$\sigma=\dfrac{30000}{666.7}=45\,\mathrm{MPa}$.

빗금친 면적은 $y=1\sim2$ 구간에서 $x=\dfrac{y^3}{2}$까지이므로
$A=\displaystyle\int_1^2\dfrac{y^3}{2}\,dy=\dfrac{15}{8}=1.875\,\mathrm{cm^2}$다.
가로 스트립으로 1차 모멘트를 적분하면
$\bar{x}=\dfrac{1}{A}\displaystyle\int_1^2\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{y^3}{2}\right)^2dy=\dfrac{2.268}{1.875}\approx1.210$
$\bar{y}=\dfrac{1}{A}\displaystyle\int_1^2 y\cdot\dfrac{y^3}{2}\,dy=\dfrac{3.1}{1.875}\approx1.653$이다.

냉각 수축을 막아 길이를 그대로 유지하려면 열응력과 같은 크기의 인장하중을 걸어야 한다. $\sigma=E\alpha\Delta T=200\times10^9\times1.2\times10^{-5}\times20=48\,\mathrm{MPa}$. 단면적 $10\,\mathrm{cm^2}=10^{-3}\,\mathrm{m^2}$이므로 $P=\sigma A=48\,\mathrm{kN}$.

노치가 있으면 힘의 흐름선이 급히 휘어져 노치 끝(표면)에서 응력이 최대가 되고 단면 중앙으로 갈수록 낮아진다. 따라서 분포도는 양 가장자리가 길고 가운데가 오목하게 들어간 모양이며, 이 최대응력과 공칭응력의 비가 응력집중계수다.

주변형률은
$\varepsilon_{1,2}=\dfrac{\varepsilon_x+\varepsilon_y}{2}\pm\sqrt{\left(\dfrac{\varepsilon_x-\varepsilon_y}{2}\right)^2+\left(\dfrac{\gamma_{xy}}{2}\right)^2}$다.
$=125\pm\sqrt{75^2+60^2}=125\pm96$(단위 $10^{-6}$)이므로
$221\times10^{-6}$과 $29\times10^{-6}$이다.
전단변형률의 부호는 제곱되므로 결과가 모두 양수다.

토크는
$T=\dfrac{P}{\omega}=\dfrac{120\times10^3}{2\pi\times40}=477.5\,\mathrm{N\cdot m}$
이고, 중공축은
$\tau=\dfrac{16Td_o}{\pi(d_o^4-d_i^4)}$다.
$d_i^4=d_o^4-\dfrac{16Td_o}{\pi\tau_a}=4.477\times10^{-6}-1.398\times10^{-6}=3.079\times10^{-6}$
이므로
$d_i\approx41.8\,\mathrm{mm}$.

세장비 $\lambda=\dfrac{L}{k}$이고 회전반경은 원형이 $k=\dfrac{d}{4}=5\,\mathrm{cm}$, 정사각형이 $k=\dfrac{a}{\sqrt{12}}=5.77\,\mathrm{cm}$다. 세장비가 같으면 길이가 회전반경에 비례하므로 $\dfrac{L_{\text{원형}}}{L_{\text{정사각형}}}=\dfrac{5}{5.77}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$.

비틀림각은 $\theta=\dfrac{M_tL}{GI_p}$이고 원형축의 극단면 2차모멘트는 $I_p=\dfrac{\pi r^4}{2}$다. 대입하면 $\theta=\dfrac{2M_tL}{\pi Gr^4}$로, 반지름의 4제곱에 반비례한다.

두 강선이 천장과 각각 60°를 이루므로 C점의 연직 평형식은 $2P\sin60^\circ=100$이다. $P=\dfrac{100}{2\times0.866}\approx57.7\,\mathrm{N}$으로, 각 강선의 힘이 하중의 절반(50N)보다 크다.

A에서 0.4m 지점(C)에 400N이 걸리므로
$R_A=\dfrac{400\times0.2}{0.6}=133.3\,\mathrm{N}$
A에서 0.2m 단면의 굽힘모멘트는
$133.3\times0.2=26.67\,\mathrm{N\cdot m}$다.
단면계수
$Z=\dfrac{0.01\times0.02^2}{6}=6.67\times10^{-7}\,\mathrm{m^3}$
이므로
$\sigma=\dfrac{26.67}{6.67\times10^{-7}}=40\,\mathrm{MPa}$.

지름이 달라지므로 구간별로 $\delta=\sum\dfrac{PL}{AE}$를 더한다.
굵은 쪽(⌀4cm·25cm)은
$\dfrac{200\times10^3\times0.25}{1.257\times10^{-3}\times200\times10^9}=0.0199\,\mathrm{cm}$
가는 쪽(⌀2cm·15cm)은
$\dfrac{200\times10^3\times0.15}{3.14\times10^{-4}\times200\times10^9}=0.0477\,\mathrm{cm}$다.
늘어난 양이 0.068cm이므로 전체 길이는
$40+0.068=40.068\,\mathrm{cm}$.

$G=\dfrac{E}{2(1+\nu)}$를 포아송비에 대해 풀면 $\nu=\dfrac{E}{2G}-1$이다. $\nu=\dfrac{210}{2\times83}-1=1.265-1\approx0.265$로, 금속의 일반적인 범위(0.25~0.35)에 든다.

자중에 의한 상단 인장응력은 단면적과 무관하게 비중량×길이로 정해진다. $\sigma=\gamma L=0.0785\,\mathrm{N/cm^3}\times1500\,\mathrm{cm}=117.75\,\mathrm{N/cm^2}$이고, $1\,\mathrm{N/cm^2}=10\,\mathrm{kPa}$이므로 $1177.5\,\mathrm{kPa}$다.

평면응력에서는 $\varepsilon_x=\dfrac{1}{E}(\sigma_x-\nu\sigma_y)$, $\varepsilon_y=\dfrac{1}{E}(\sigma_y-\nu\sigma_x)$를 연립해 응력에 대해 풀면
$\sigma_x=\dfrac{E}{1-\nu^2}(\varepsilon_x+\nu\varepsilon_y)$가 된다.
분모가 1−ν²이고 괄호 안에서 자기 방향 변형률 εx가 앞에 오는 형태여야 한다.
1−2ν가 들어간 식은 체적변형(체적탄성계수) 쪽에서 나오는 형태다.

고정단 A의 굽힘모멘트는 두 하중이 만드는 모멘트의 합이다. 집중하중은 $100\times0.5=50\,\mathrm{kN\cdot m}$, 수직부재의 등분포하중은 합력 $20\times0.5=10\,\mathrm{kN}$이 수평보 축에서 0.25m 아래에 작용해 $10\times0.25=2.5\,\mathrm{kN\cdot m}$다. 따라서 $50+2.5=52.5\,\mathrm{kN\cdot m}$.

은점(fish eye)은 용착금속에 녹아든 수소가 응고 후 기공·개재물 주위로 모여 그 부분을 취화시켜 파단면에 흰 점으로 드러나는 결함이다. 저수소계 용접봉을 300~350℃로 건조해 쓰고, 용접 후 확산성 수소를 빼내는 열처리로 막는다.

탈산제는 산소와의 친화력이 철보다 큰 원소라야 하며 망간철(Fe-Mn)·규소철(Fe-Si)·알루미늄이 대표적이다. 형석은 슬래그 유동성 조절제, 규산칼리는 피복제 고착제, 이산화망간은 슬래그·아크안정제여서 탈산 작용을 하지 않는다.

냉간가공한 강을 저온으로 뜨임할 때 고용된 질소(N)가 전위로 확산해 달라붙으면서 항복점이 되살아나고 경화하는 것이 변형시효다. 질소는 탄소보다 확산이 빨라 낮은 온도에서도 시효를 일으키므로 Al 등으로 고정시켜(킬드강) 억제한다.

가공 온도가 재결정온도보다 높으면 가공경화가 즉시 회복·재결정으로 풀려 열간가공, 그보다 낮으면 경화가 그대로 남아 냉간가공이다. 그래서 재결정온도가 두 가공을 가르는 기준점이 된다.

용접비드 부근은 급열·급냉과 구속 때문에 인장 잔류응력이 크게 남고, 여기에 부식환경이 겹치면 응력부식균열이 빠르게 진행된다. 응력제거 풀림이나 피닝으로 잔류응력을 낮추면 부식 저항이 눈에 띄게 좋아진다.

알루미늄 표면에는 융점이 약 2050℃인 Al2O3 산화막이 있어 용접을 방해하는데, 보호가스에 산소를 섞으면 산화막이 더 두꺼워져 용입 조절 수단이 될 수 없다. 전류 조절, 극성 변경(역극성의 청정작용), He 혼합비 조절은 실제로 쓰는 방법이다.

주철 용접이 어려운 것은 취성이 커서 균열이 쉽고, 탄소가 산소와 만나 CO 가스가 생겨 기공이 나며, 용융부를 급냉하면 백선화되어 가공조차 안 되기 때문이다. 500~600℃ 예열은 이런 문제를 막으려고 쓰는 대책이므로 곤란한 이유가 될 수 없다.

니켈은 페라이트 기지를 인성화하고 오스테나이트를 안정시켜 천이온도를 크게 낮추므로 저온취성 개선 효과가 가장 크다. 탄소와 유황은 오히려 천이온도를 올려 취성을 키우고, 망간은 유황을 MnS로 고정해 도움을 주지만 니켈만큼 결정적이지는 않다.

알루미늄 합금은 용체화 처리 → 담금질 → 시효(자연·인공)와 풀림으로 성질을 조정한다. 마퀜칭은 강을 Ms점 부근 열욕에 담가 온도를 고르게 한 뒤 마텐자이트로 변태시키는 강의 항온 담금질이라 알루미늄 합금 열처리에는 없다.

순철에 가까운 페라이트는 상온에서 강자성을 띠고 연성·전성이 크며 인장강도와 경도는 표준조직 중 가장 낮고, 부식시킨 파면이 백색으로 보여 백색조직이라고도 한다. 시멘타이트는 매우 단단하고 취약하며, 오스테나이트는 상온에서 강자성이 아니다.

4.3%C 액체가 약 1130℃에서 공정반응을 일으켜 오스테나이트와 시멘타이트가 동시에 정출해 섞인 조직이 레데뷰라이트다. 펄라이트는 0.77%C가 723℃에서 공석반응으로 만든 페라이트+시멘타이트 층상조직이라 반응 자체가 다르다.

퍼커션 용접은 콘덴서에 모아 둔 전기를 순간 방전시켜 접합면을 순식간에 녹인 뒤 곧바로 충돌·가압해 붙이는 방식으로, 축적 에너지와 가압을 쓰는 전기 저항용접(충격용접)으로 분류한다. 가는 선이나 이종금속의 맞대기 접합에 쓰인다.

결정 내 전위는 여분의 원자면 끝에서 생기는 인상(칼날)전위, 나선 계단 모양으로 어긋나는 나선전위, 이 둘이 섞인 혼합전위 세 가지다. 굽힘전위라는 형태는 존재하지 않는다.

Al·Ni·Cu는 모두 면심입방격자(FCC)다. V와 W는 체심입방(BCC), Mg·Zn·Cd는 조밀육방(HCP)이라 나머지 보기는 격자가 섞여 있다.

루트 크랙은 용착금속이 수축할 때 루트부에 응력이 몰려 200℃ 이하에서 생기는 저온균열이고, 주위에 노치가 있으면 더 잘 생긴다. 반대로 비드가 작을수록 냉각이 빠르고 구속에 버틸 단면이 부족해 균열이 쉬우므로, 비드가 클수록 일어나기 쉽다는 설명은 틀렸다.

용제는 산화물의 융점을 낮춰 슬래그로 띄우기 위한 것인데, 연강은 생기는 FeO의 융점이 모재보다 낮아 저절로 떠올라 제거되므로 용제가 필요 없다. 알루미늄·구리·주철은 융점이 높고 점성이 큰 산화물이 생겨 반드시 용제를 써야 한다.

용융슬래그를 이루는 산화물은 염기성·중성·산성의 세 종류로 나뉘며, 이 염기도가 탈산·탈황 능력을 좌우한다. 질소와 수소의 용해량은 온도가 높을수록 늘어나므로 ‘온도에 반비례하여 증가한다’는 두 보기는 성립하지 않는다.

항온변태곡선(TTT·S곡선)은 일정 온도에 유지했을 때의 변태 시작·완료를 그린 것이며 코(nose)와 베이나이트 영역이 여기서 나온다. CCT는 연속냉각 변태곡선이라 항온변태곡선과는 다른 선도다.

페라이트계 스테인리스강은 상온부터 융점까지 오스테나이트 변태가 없어 용접열로 경화하지는 않지만, 융합선 부근이 고온에 놓이면 결정립이 현저히 조대화해 연성·인성이 떨어진다. 마텐자이트계는 반대로 열영향부가 경화해 균열이 생기기 쉽다.

온도를 낮추면 어느 구간에서 파괴가 연성(전단)에서 취성(벽개)으로 급격히 바뀌는데, 그 온도범위를 천이온도라 하고 샤르피 충격시험으로 구한다. 천이온도가 낮은 강일수록 저온에서도 안전하다.

피닝은 비드를 해머로 두드려 표면을 소성 연신시킴으로써 수축으로 생긴 잔류(인장)응력을 완화하고 변형·균열을 줄이는 작업이다. 슬래그나 결함 제거는 치핑·가우징이 맡는 별개의 작업이다.

노치부의 최대응력을 공칭응력으로 나눈 값이 형상만으로 정해지는 응력집중계수다. 노치계수는 노치가 없는 시험편과 있는 시험편의 피로한도 비여서 재료의 노치 민감도까지 반영한다는 점이 다르다.

굽힘모멘트는
$M=PL=5000\times120=6\times10^5\,\mathrm{kgf\cdot mm}$다.
유효 단면은 판두께 36mm 가운데 불용착부 12mm를 뺀 위·아래 홈깊이 12mm 두 층이므로
$Z=\dfrac{\ell\left(t^3-(t-2h)^3\right)}{6t}=\dfrac{240\left(36^3-12^3\right)}{6\times36}=49920\,\mathrm{mm^3}$.
따라서
$\sigma_b=\dfrac{6\times10^5}{49920}\approx12\,\mathrm{kgf/mm^2}$.

용접선이 한 곳에 모이면 그 부위에 입열과 잔류응력·변형이 집중되고 열영향이 겹쳐 균열이 생기기 쉬우므로, 설계에서는 오히려 분산 배치한다. 알맞은 이음 형식 선택, 용접선 최소화, 작업하기 쉬운 자세는 모두 옳은 설계 지침이다.

수축으로 생길 변형량을 미리 예상해 용접 전에 반대 방향으로 굽혀 놓고 작업하는 것이 역변형법이다. 억제법은 지그로 강제 구속하는 것, 도열법은 열을 빼앗아 변형을 줄이는 것, 피닝법은 용접 후 두드리는 방법이다.

인장과 굽힘을 함께 받는 T이음은 판 두께 전체가 이어지는 양면 개선(K형) 완전용입 그루브 용접이 모재와 같은 강도를 내므로 신뢰도가 가장 높다. 필릿이나 한쪽만 개선한 부분용입은 루트에 미용착부라는 노치가 남아 그 끝에서 응력집중과 균열이 시작된다.

열원이 이동하므로 아직 데워지지 않은 전방은 온도가 급격히 치솟아 온도구배가 급하고, 이미 가열된 후방은 서서히 식어 완만하다. 따라서 전방의 온도구배가 완만하다는 설명이 틀렸다.

목두께는 하중을 실제로 전달하는 용입 깊이의 합이며, 표면에 솟은 덧살 ℓ4·ℓ5와 가운데 미용착부 ℓ2는 계산에 넣지 않는다. 따라서 위·아래 양면에서 파고든 ℓ1 + ℓ3가 목두께다.

용접 중 열을 가한 부분은 팽창하려 하지만 주위의 찬 모재가 붙잡고 있어 그 자리에 압축응력이 생긴다. 이때 눌려 소성변형된 만큼이 냉각 시 다시 줄어들면서 나중에는 용접부에 인장 잔류응력으로 남는다.

CTS(Controlled Thermal Severity) 시험은 판을 겹쳐 볼트로 죄고 열이 2방향·3방향으로 빠지도록 구속도를 바꿔 가며 비드 균열을 조사하는 열적 구속도 시험이다. 리하이는 슬릿 길이로 구속도를 바꾸는 시험, 피스코는 맞대기 구속시험, 뮤렉스는 고온균열 시험이다.

맞대기 용접부의 목두께는 판두께와 같으므로 $\sigma_a=\dfrac{P}{tb}$에서 두께를 구한다. $t=\dfrac{30000}{800\times50}=0.75\,\mathrm{cm}=7.5\,\mathrm{mm}$(폭 500mm=50cm, 하중 30ton=30000kgf).

라멜라 테어는 판 두께 방향으로 잡아당기는 구속응력이 걸릴 때 압연으로 늘어난 개재물을 따라 계단 모양으로 찢어지는 균열이다. 그래서 판두께 방향 인장시험의 단면수축률(Z값)이 저항성을 나타내는 지표이며, 이 값이 클수록 라멜라 테어에 강하다.

점 수축법·직선 수축법·피닝은 모두 용접 후에 변형을 잡는 교정법이다. 역변형법은 용접 전에 미리 반대로 굽혀 놓는 예방책이므로 사후 교정법에 넣을 수 없다.

T형 이음은 열이 3방향으로 빠져나가므로 맞대기 이음보다 냉각속도가 빠르다. 따라서 T형이 늦다는 설명이 틀렸고, 같은 이유로 후판이 박판보다 방열 경로가 많아 더 빨리 식는다.

플러그 용접 기호는 $(\text{구멍지름}\times\text{판두께})\ \text{접시각}\ (\text{개수})-\text{피치}$ 순으로 적는다. 도면이 ⌀22 구멍·판두께 6·60°·4개·피치 100이므로 (22×6) 60° (4)-100이 맞으며, 50은 끝단에서 첫 구멍까지의 거리일 뿐 기호에 들어가지 않는다.

굴곡(굽힘)시험은 시험편을 규정 각도로 굽힌 뒤 인장측 표면에 나타난 균열의 길이를 재어 합격 여부를 판정한다. 압력시험은 누설, 피로시험은 반복하중 수명, 초음파시험은 내부결함을 보는 방법이라 표면 균열 길이 측정과는 목적이 다르다.

비틀림 강성은 폐단면이 개방단면보다 압도적으로 크고, 브레트 식 $T=2A_m\tau t$처럼 둘러싸인 면적 Am이 넓을수록 유리하다. 웨브를 플랜지 양 끝으로 벌려 넓은 상자형 폐단면을 만든 구조가 가장 강하며, 웨브가 가운데 몰린 I형이나 폭이 좁은 폐단면은 훨씬 약하다.

열전도율은 구리가 약 400W/m·K로 가장 크고 알루미늄 약 237, 연강 약 50, 18-8 스테인리스강 약 16 순으로 낮아진다. 그래서 구리는 열이 순식간에 달아나 충분한 예열과 큰 입열이 필요하다.

열확산도 $\alpha=\dfrac{k}{\rho c}$는 Cu가 약 $1.1\times10^{-4}\,\mathrm{m^2/s}$로 가장 크다. W·Mo는 열전도율이 높아도 밀도가 커서 Cu의 절반 수준이고, Fe는 그보다도 훨씬 작다.

용접입열 $H=\dfrac{60EI}{v}$가 클수록 최고 도달온도가 높고 냉각속도는 느려져 결정립 조대화와 조직 변화가 달라진다. 따라서 입열 크기가 재질변화에 영향이 없다는 설명은 틀렸고, 최고 도달온도·냉각속도·예열온도는 모두 재질변화를 좌우한다.

모재는 녹이지 않고 용가재(납재)만 녹여 접합하는 납땜에서, 용가재의 융점이 450℃ 이상이면 브레이징(경납땜), 그 미만이면 연납땜(soldering)으로 구분한다. 450℃가 경납과 연납을 가르는 기준 온도다.

화상 물집은 그 자체가 상처를 덮어 세균 침입을 막는 보호막이므로 터뜨리면 안 된다 — 터뜨리는 순간 감염 위험이 급격히 커진다. 로션·기름 도포 금지, 눌어붙지 않은 탄 옷 제거, 쇼크 방지 처치는 모두 올바른 응급조치다.

전안염(전기성 안염)은 아크 광선의 자외선이 각막·결막을 손상시켜 생기는 급성 염증으로, 피폭 후 수 시간 뒤 통증·눈물·이물감이 나타난다. 스패터나 슬래그 비산은 화상·기계적 안구 상해를 일으키는 요인이지 전안염의 원인은 아니다.

용접성 시험은 용접부가 균열·취화 없이 건전하게 접합되는가를 보는 시험으로 노치취성시험(용착금속·열영향부의 노치인성 평가)이 대표적이며, 그 밖에 용접균열시험·용접연성시험·최고경도시험 등이 속한다. 피로시험은 기계적 시험, 부식시험은 화학적 시험, 파면시험은 야금적 시험으로 분류된다.

용접봉 기호 뒤 두 자리가 피복제 계통을 나타내며 E4340은 특수계다. 참고로 E4301 일미나이트계, E4303 라임티탄계, E4316 저수소계, E4326 철분저수소계, E4327 철분산화철계로 구분된다.

전력 $P=EI$[W]는 초당 $EI$[J]의 열이므로, 1 J = 0.24 cal를 곱하면 $Q=0.24EI\ [\mathrm{cal/s}]$가 된다. 줄의 법칙의 열당량 계수 0.24가 붙고 전압·전류는 1승씩만 곱해지는 점이 정답을 가른다.

역률은 소비전력을 전원입력으로 나눈 값이며, 소비전력 = 아크출력 + 내부손실, 전원입력 = 무부하전압 × 아크전류다. $\text{역률}=\dfrac{30\times300+4000}{80\times300}=\dfrac{13000}{24000}\approx0.542$이므로 약 54.2%다. 내부손실 4 kW를 분자에 더해야 하는 점이 핵심이다.

액화 CO2 1 kg은 기화하면 약 509 L의 가스가 되므로 $25\times509=12{,}725\ \mathrm{L}$다. 분당 20 L를 쓰면 $\dfrac{12725}{20}\approx636\ \text{분}\approx10.6\ \text{시간}$이므로 보기 중 10시간 30분이 해당한다.

피복제 계통 기호는 E4303이 라임티탄계다. 나머지는 E4316 저수소계, E4301 일미나이트계, E4327 철분산화철계이므로 보기의 짝이 모두 어긋난다.

저항용접은 겹치기식(점·시임·프로젝션)과 맞대기식(업셋·플래시·퍼커션)으로 나뉜다. 보기 중 두 가지가 모두 맞대기식인 것은 플래시 용접과 퍼커션 용접뿐이며, 나머지 보기에는 겹치기식인 시임·점·프로젝션이 섞여 있다.

정격보다 낮은 전류를 쓰면 허용사용률이 커진다. $\text{허용사용률}=\left(\dfrac{300}{200}\right)^2\times40=90\%$이므로 가동 60분 중 아크 발생 시간은 $60\times0.9=54\ \text{분}$, 즉 54분이다.

교류 용접기는 무부하(2차 무부하) 전압이 직류보다 높아 감전 위험이 크다는 것이 단점이므로 "낮다"는 설명은 틀렸다. 극성이 주기적으로 바뀌어 아크가 다소 불안정하고, 구조가 단순해 고장이 적으며 회전부가 없어 소음이 작은 것은 모두 맞는 특징이다.

지그는 부재를 정확한 위치에 구속·고정해 작업을 쉽게 하고 치수 정밀도를 높이는 도구다. 다만 구속이 과하면 수축이 방해되어 잔류응력·균열이 커지므로, 열응력을 "강화한다"는 것은 지그의 역할이 아니라 피해야 할 부작용이다.

저수소계(E4316)는 피복제에 석회석·형석을 써서 용착금속의 수소량이 가장 적고 인성이 우수하므로 내균열성이 최고다. 그래서 고장력강·후판·구속이 큰 구조물 용접에 쓰인다.

언더필은 용착금속이 부족해 용접부 표면(윗면 또는 이면)이 모재 표면보다 낮게 패인 결함이다. 보기 1은 언더컷, 보기 2는 오버랩, 보기 3은 융합 불량에 대한 설명이다.

원자수소 용접은 텅스텐 전극 사이에 아크를 발생시켜 수소 분자를 원자로 해리시킨 뒤 재결합열로 용접하는 아크 용접이다. 단접과 업셋 용접은 압접, 테르밋 용접은 알루미늄 산화·환원 반응열을 쓰는 화학반응 용접이다.

드래그는 절단 산소가 판을 통과하며 뒤로 밀린 양으로, 값이 클수록 절단 속도 대비 산소·예열 조건이 부적절해 절단면이 거칠어진다. 따라서 양호한 절단면 조건은 드래그가 가능한 한 작을 것이며, 평활한 절단면·양호한 슬래그 박리성·예리한 표면 각은 모두 옳은 조건이다.

가포화 리액터형은 리액터의 직류 여자전류만 바꾸어 출력 전류를 조정하므로 가동부가 없고, 소전류 제어신호만 끌어가면 되어 원격 조정이 쉽다. 가동철심형·가동코일형은 기계적으로 철심·코일을 움직여야 하고, 탭전환형은 탭을 직접 바꿔야 해 원격 조정에 부적합하다.

용접 입열은 $H=\dfrac{60EI}{v}\ [\mathrm{J/cm}]$이므로 속도로 정리하면 $v=\dfrac{60EI}{H}$다. 대입하면 $v=\dfrac{60\times25\times150}{12500}=18\ \mathrm{cm/min}$이므로 18 cm/min이다.

차광유리 번호는 용접전류가 클수록 커지며, 100 A 이상 300 A 미만 구간의 아크 용접에는 10~12번이 적당하다. 3~5번은 가스용접·절단용 저전류, 14번 이상은 300 A를 크게 넘는 대전류 작업용이다.