[제선기능장 필기] 04년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

고로 노상(hearth)부는 항상 용선과 접촉하며 극도로 높은 온도에 노출되므로 내식성과 내열성이 뛰어난 Carbon벽돌을 사용한다.
Alumina·Silica·Magnesia벽돌은 각각 노체 상부나 열풍로 등 다른 온도·화학 조건의 부위에 쓰이는 내화물로, 용선과 직접 접하는 노상부에는 적합하지 않다.

망간광석에서 유입되는 Mn은 노 내에서 탈황·탈산 작용을 하고 슬래그의 유동성을 높이는 역할을 한다.
반면 탈탄작용은 탄소를 제거하는 별개의 반응으로, Mn이 담당하는 역할에 속하지 않는다.

고로에서 나오는 용선의 비중은 약 7.0, 용재(슬래그)의 비중은 약 2.0 수준으로 알려져 있다.
용선은 철을 주성분으로 하는 금속 용액이라 비중이 크고, 용재는 규산염 위주의 산화물 용융체라 상대적으로 가벼워 두 액체가 노 내에서 자연스럽게 층을 이루며 분리된다.

고로용 내화재료는 냉각설비를 통한 열 배출이 원활해야 노체를 보호할 수 있으므로, 오히려 열전도도가 적절히 커야 한다.
따라서 열전도가 작아 보온 효과가 클 것이라는 조건은 냉각을 방해하는 방향이라 고로용 내화재료의 요구 조건과 맞지 않는다.

고로에서 발생하는 부생가스는 BFG(Blast Furnace Gas)로 표기한다.
COG는 코크스로에서 나오는 코크스로가스이다.
LNG는 액화천연가스로 고로와 무관하다.
GOG는 고로가스를 가리키는 표기가 아니다.

고로 장입장치는 가스 누출 방지, 균일 장입, 보수 용이성을 갖춰야 하지만, 장입속도가 충분하다고 해서 장입물의 분포 문제가 해결되는 것은 아니다.
장입물의 반경 방향 분포는 속도가 아니라 장입 방식과 분배 장치의 구조에 의해 결정되므로, 속도만으로 분포가 해결된다는 설명은 성립하지 않는다.

Mg(마그네슘)의 용융점은 약 650℃ 수준으로, 950℃라는 설명은 실제 값과 맞지 않는다.
Mg은 비중이 약 1.74인 가벼운 금속이며 산화되기 쉬운 성질을 가지는데, 이 부분은 사실과 일치한다.

간접환원(CO에 의한 환원)은 발열반응이므로, 이를 흡열반응이라고 설명하는 것은 옳지 않다.
반면 코크스에 의한 직접환원(FeO+C→Fe+CO)은 흡열반응이며, 피환원성이 좋을수록·간접환원율이 높을수록 코크스 사용량(코크스비)이 줄어든다는 설명은 타당하다.

고로 노저(노상 바닥)의 침식을 억제하기 위해 소결광에 TiO2를 포함시킨다.
TiO2는 노 내 고온부에서 Ti 화합물의 보호층(스컬)을 형성해 용선에 의한 내화물 침식을 줄여주는 역할을 한다.

고로에서 SiO2의 환원은 고체 탄소가 규소를 곧바로 만들어내는 것이 아니라, 연소대(레이스웨이) 부근의 고온에서 SiO 기체가 생성되고 이 기체가 탄소·용선과 반응해 Si로 흡수되는 기체를 매개로 한 환원으로 보는 것이 타당하다.
SiO2는 산화철보다 훨씬 환원되기 어려운 산화물이어서, 노 상부의 낮은 온도대나 단순히 용융된 상태만으로는 환원이 잘 일어나지 않고 노하부의 매우 높은 온도에서만 진행된다.

행잉(hanging)이 발생하면 장입물이 내려가지 못해 가스 통로가 막히므로 풍압은 상승하고 풍량은 저하하는 현상이 나타난다.
이는 노 내 통기 저항이 커져 송풍이 원활히 빠져나가지 못하기 때문이며, 걸려 있던 장입물이 갑자기 무너지는 슬립(slip)으로 이어지면 반대로 풍압이 급락하고 풍량이 급증한다.

DL식 소결기의 생산율은 원료층 두께(h)·장입밀도(d)·파렛트 속도(s)·소결수율(η)·기동율(r)에 비례하는 관계로 설명되므로, 생산율을 높이려면 이 다섯 가지 인자를 모두 크게 하는 방향이 된다.
어느 한 인자만 낮추는 방안은 전체 생산율 산식에서 오히려 불리하게 작용하므로 적절한 방안이 될 수 없다.

용선 중 Si 함량을 높이려면 노상온도를 높이고 슬래그의 염기도를 낮추는 조업이 필요하다.
노상온도가 높을수록 SiO2의 환원 반응이 촉진되고, 슬래그 염기도가 낮을수록(산성에 가까울수록) 슬래그 중 SiO2의 활동도가 커져 환원되어 용선으로 흡수되는 Si의 양이 늘어난다.

펠릿(pellet)은 회전하는 디스크나 드럼 형태의 펠리타이저에서 회전운동에 의해 원료가 구르며 조립되는 것이며, 좌우로 진동하는 운동에 의해 조립되는 것이 아니다.
펠릿 원료는 믹서에서 혼합·파쇄된 뒤 테이블피더로 절출되며, 조립 과정에서 수분을 분무해 조립을 돕는다는 설명은 실제 공정과 일치한다.

Fume·Smog·Mist는 모두 작업환경에서 발생하는 분진(에어로졸)의 한 형태로 분류되는 용어이다.
반면 Slag(슬래그)는 제련 과정에서 생기는 고체·용융 부산물을 가리키는 말로, 분진의 분류 항목에 속하지 않는다.

게시판 활용·간행물 발행·경진대회 개최는 흥미와 참여를 유도해 안전의식을 자연스럽게 높이는 효과적인 안전교육 수단으로 꼽힌다.
반면 강제교육은 참여자의 자발성을 전제하지 않는 방식이라, 효과적인 안전교육 기법으로 분류되지 않는다.

적열취성(red shortness)은 FeS·FeO·Fe로 이루어진 3원 공정(共晶)이 결정립계에 낮은 융점으로 존재하다가 열간가공 온도에서 녹아 균열을 일으키는 현상이다.
이 저융점 공정 조직은 황(S)이 많이 함유된 강에서 주로 생기므로, 적열취성을 줄이려면 Mn을 첨가해 S를 MnS 형태로 고정하는 방법이 쓰인다.

압연 로울러, 기차 타이어, 볼밀의 볼처럼 표면 내마모성이 특히 중요한 부품에는 칠드주철이 적합하다.
칠드주철은 급랭으로 표면에 백주철(시멘타이트) 조직을 형성해 표면은 단단하고 내부는 회주철처럼 인성을 유지하는 특성을 가진다.

주물용선철과 제강용선철의 성분 차이는 Si와 Mn 함량에서 가장 크게 나타난다.
주물용선철은 유동성과 흑연화를 위해 Si 함량이 높게 관리되는 반면, 제강용선철은 이후 정련 과정을 고려해 Si을 낮추고 Mn을 상대적으로 높게 관리한다는 점에서 두 선철의 용도별 성분 설계가 갈린다.

중상자가 발생할 우려가 있는 작업장에는 출혈을 막는 지혈대와 골절 부위를 고정하는 부목을 필수로 비치해야 한다.
붕대·핀셋·옥시풀·에칠알콜 같은 소독·경상 처치용 물품은 경상자 응급처치에 주로 쓰이는 것으로, 중상자 대응에 필수적인 용구와는 구분된다.

재해 강도율은 근로손실일수를 연근로시간수로 나눈 값에 1,000을 곱해 구한다.
재해자수를 연평균 근로자수로 나눈 값은 연천인율이다.
재해자수를 연근로시간수로 나눈 값(×1,000,000)은 도수율이다.
근로손실일수를 재해건수로 나눈 값은 평균강도율이다.
강도율은 재해의 발생 빈도가 아니라 재해의 경중(피해 크기)을 근로시간당 손실일수로 나타내는 지표라는 점이 핵심이다.

환원에 소요되는 탄소 1,200kg에 선철 속에 남는 탄소량을 더하면 총 필요 탄소량은 약 1,242kg이 된다.
Fe 1,000kg이 선철 전체 질량의 95%에 해당하므로 선철의 총량은 $1000 \div 0.95 \approx 1052.6\ \mathrm{kg}$이다.
이 선철에는 탄소 4%가 성분으로 포함되므로 선철에 녹아 들어가는 탄소량은 $1052.6 \times 0.04 \approx 42.1\ \mathrm{kg}$이다.
따라서 환원 반응용 탄소 1,200kg과 선철 성분으로 남는 탄소 약 42.1kg을 더하면 총 필요 탄소량은 $1200 + 42.1 \approx 1242\ \mathrm{kg}$이 된다.

철광석 예비처리는 맥석을 걸러내 철품위를 높이고, 분광을 펠릿으로 조립하며, 입도를 균일하게 맞춰 이후 소결·제선 공정에 적합한 원료를 만드는 것을 목적으로 한다.
반면 괴광 파쇄는 이미 고로에 쓸 수 있는 덩어리 광석을 단순히 잘게 부수는 작업이어서, 품위 향상이나 조립을 지향하는 예비처리의 목적과는 관련이 가장 적다.

소결 시 수분 첨가는 미분을 뭉쳐 통기성을 높이고, 소결층 내 온도구배를 개선해 열효율을 높이며, 분진의 비산을 억제하는 것을 목적으로 한다.
반면 강도가 높고 치밀한 괴광을 생산하는 것은 수분 첨가 자체의 목적이라기보다 소결 반응 후 생기는 결과에 가까우며, 지나치게 치밀한 소결광은 오히려 피환원성을 떨어뜨릴 수 있어 수분첨가의 목적으로 보기 어렵다.

레이들 안에 교반기의 회전날개(임펠러)를 담가 회전시키면서 CaC2 분말을 용선에 투입해 탈황하는 방식은 KR(Kanbara Reactor) 탈황법이다.
탈황제를 캐리어 가스와 함께 불어넣는 취입(인젝션) 방식이나 토페도카(용선차) 안에 탈황제를 넣는 방식은 기계식 교반을 쓰지 않는다는 점에서 KR법과 구분된다.

페이라이트(2FeO·SiO2)는 용융점이 낮은 화합물로, 융점이 높다는 설명은 사실과 반대된다.
낮은 융점 탓에 소결·고로 조업 중 쉽게 생성되지만 피환원성이 나쁘고 조업에 불리하므로, 생성량을 줄이는 것이 유리하다는 나머지 설명은 타당하다.

더스트 캐처, 벤추리 스크루버, 전기집진장치는 모두 고로가스에 섞인 분진을 제거하는 가스 청정장치이다.
반면 스크린은 원료의 입도를 선별하는 장치로, 가스를 정제하는 설비와는 목적이 다르다.

연소실과 축열실(체커실)로 구성되며 내연식과 외연식이 있는 고로 부대설비는 열풍로(Hot stove)이다.
열풍로는 연소실에서 연료를 태워 축열실의 내화물을 가열한 뒤, 저장된 열을 이용해 고로에 불어넣는 송풍을 예열하는 설비이다.

복합송풍은 기본적인 송풍 조건에 추가로 결합하는 연료취입·산소부화 송풍·조습송풍 같은 부가적 기법을 가리킨다.
반면 고온송풍은 송풍 자체의 온도를 높이는 기본적인 조업 조건으로, 별도로 결합되는 복합송풍 기법의 범주에 포함되지 않는다.

고로 광재(슬래그)는 염기도가 높아지고 Al2O3 함량이 많아질수록 융점이 높아지는 경향을 보인다.
이는 CaO나 Al2O3 비중이 커질수록 슬래그의 결정화 온도가 올라가기 때문으로, 조업에서는 이를 고려해 슬래그 유동성이 확보되는 범위 내로 염기도를 관리한다.

코크스가 통기재·통액재로서 제 역할을 하려면 노 내 하강 과정에서도 일정한 공극을 유지해야 하므로, 이는 코크스의 입도와 강도에 직접적으로 좌우된다.
입도가 적절히 크고 강도가 높은 코크스일수록 분화(미분화)가 적어 통기·통액에 필요한 공극 구조를 오래 유지할 수 있다.

Flooding(현체)은 가스 속도가 과도해 흘러내리던 액체가 위로 밀려 올라가거나 넘쳐흐르는 현상으로, 가스의 질량속도가 클수록(유량비가 작을수록) 오히려 더 잘 일어난다.
따라서 유량비가 적을수록, 즉 가스 질량속도가 클수록 현체가 적게 일어난다는 설명은 실제 경향과 반대되어 옳지 않다.
온도가 낮은 곳에서 액체가 응고해 걸림(hanging)을 유발하거나, 액체의 점성과 비표면적이 클수록 현체가 잘 일어난다는 나머지 설명은 타당하다.

소결광이나 펠릿을 쓰는 이유는 코크스비 저하와 생산성·환원성 향상에 있으므로, 코크스비가 늘어난다는 설명은 목적과 반대된다.
분광을 그대로 장입하면 노내 통기성이 나빠지고 피환원성도 떨어지므로, 소결·펠릿화를 거치면 입도가 균일해져 통기성이 좋아지고 환원 반응 표면적이 늘어 피환원성이 개선되며 생산량도 늘어난다.

고로 열정산에서 슬래그 생성열은 염기성 산화물과 산성 산화물이 결합해 슬래그를 만들 때 발생하는 발열 반응으로, 입열(들어오는 열) 항목으로 계상된다.
용선 현열과 슬래그 현열은 노 밖으로 빠져나가는 출열 항목이다.
석회석 분해열은 CaCO₃→CaO+CO₂ 흡열 반응이므로 열을 소비하는 출열 항목이다.

흑연질(카본질) 연와는 탄소가 주성분으로 화학적으로 중성에 가까운 성질을 가지며, 슬래그와 잘 반응하지 않고 내화도와 열전도율이 모두 높다.
따라서 산성이라고 설명하는 것은 흑연질 연와의 실제 성질과 맞지 않는다.

산소부화송풍을 하면 풍구 앞에서 연소되는 기체 중 질소 비율이 줄고 산소 농도가 높아져 연소 반응이 더 격렬해지므로 연소대 온도가 상승한다.
조습송풍은 수분이 분해되며 흡열 반응을 일으켜 오히려 온도를 낮추는 방향으로 작용하고, 중유·미분탄 취입은 보조 연료 투입으로 온도를 낮추는 보정 수단으로 쓰인다.

산소부화송풍은 질소 유입량을 줄여 코크스비를 낮추고 출선량과 조업속도를 높이는 효과가 있다.
반면 노내 가스량 자체가 줄어들어 가스와 광석이 접촉하는 시간이 짧아지므로 간접환원량은 오히려 감소하는 경향을 보이며, 늘어난다는 설명은 산소부화송풍의 실제 효과와 맞지 않는다.

Cu-Sn계(주석청동) 평형상태도에서 β상은 체심입방(BCC) 구조를 갖는 고온 안정상이다.
실온 부근에서 나타나는 주된 α상은 면심입방(FCC) 고용체이며, β상은 그보다 높은 온도 영역에서 형성된다.

공기 중 CO 농도가 1% 이상이 되면 단시간 흡입만으로도 의식을 잃고 생명에 위험을 줄 수 있는 수준으로 알려져 있다.
0.005~0.05% 수준은 장시간 노출 시 중독 증상을 일으키는 수치이지만, 즉각적인 생명 위험 기준으로 제시되는 값은 이보다 훨씬 높은 농도이다.

크롬(Cr)은 강 표면에 치밀한 산화막(Cr₂O₃)을 형성해 고온에서의 산화를 억제하므로 내열·내산화성 개선에 가장 효과적인 합금 원소로 쓰인다.
주석·아연·인은 내열·내산화성을 목적으로 첨가되는 원소가 아니다.

카아보런덤(탄화규소, SiC) 벽돌은 산이나 염기 어느 쪽과도 잘 반응하지 않는 중성 내화물로 분류된다.
도로마이트 벽돌은 CaO·MgO 계로 염기성 내화물이다.
납석 벽돌은 규산염 성분이 많아 산성 내화물로 분류된다.
마그네시아 벽돌도 MgO가 주성분인 대표적 염기성 내화물이다.

코크스 제조용 원료탄은 입도가 작을수록 배합이 균일해져 건류 후 코크스 강도가 높아지므로, 입도가 크면 강도가 커진다는 설명은 사실과 반대다.
실제로는 3mm 이하 입자가 86~90% 정도를 차지하도록 미분쇄하는 것이 일반적이며, 수분 함량 역시 강도에 큰 영향을 준다.

코크스로 연소실은 온도가 매우 높아 열전대 등 접촉식 온도계를 직접 넣기 어려우므로, 복사에너지를 이용해 비접촉으로 측정하는 광(방사) 온도계를 사용한다.
저항 온도계·알콜 온도계·석유 온도계는 상대적으로 저온 영역에서 사용되는 접촉식 온도계여서 초고온 환경에는 적합하지 않다.

버스틀라인(Burstlein)법은 코크스로에 넣을 장입탄의 입도를 좁은 범위로 조정해 조업하는 방법으로, 문제에서 제시한 4mm 이하·0.2mm 이상이 그 조정 범위에 해당한다. 지나친 미분을 줄여 장입 부피밀도와 건류 후 코크스 강도를 개선하는 것이 목적이다.
오일링(Oiling)법: 장입탄에 소량의 기름을 뿌려 부피밀도를 높이는 방법.
성형탄 장입법: 배합탄의 일부를 성형탄(브리켓)으로 만들어 분탄과 섞어 장입하는 방법.
스탬핑(Stamping)법: 장입탄을 다져 압축한 상태로 장입하는 방법.

코크스를 만드는 건류(탄화) 공정에서 연소실(가열실) 온도는 대략 1,100~1,200℃ 수준으로 유지된다.
이보다 낮은 온도대는 충분한 건류·탄화가 이루어지지 않아 코크스화가 제대로 진행되지 않는다.

코크스오븐가스(COG)는 고온 건류 과정에서 발생하는 가스로, 성분 중 수소(H₂)가 가장 큰 비중을 차지한다.
그 뒤를 메탄(CH₄)이 잇고, CO와 N₂는 상대적으로 적은 비중을 차지한다.

다수의 접점이 모두 직렬로 접속되어 모든 접점이 닫혀야 회로가 동작하는 형태는 AND회로(직렬 조건회로)이다.
OR회로는 접점이 병렬로 연결되어 하나만 닫혀도 동작하며, ON/OFF회로는 특정 접점의 켜짐·꺼짐 동작 자체를 가리키는 명칭이다.

밀폐된 유체 내부의 압력이 방향에 관계없이 모든 부분에 동일하게 전달된다는 원리는 파스칼의 원리이며, 유압기기의 힘 증폭 원리의 기초가 된다.
베르누이 원리는 유속과 압력의 관계를, 연속의 원리는 유량 보존을 다루는 개념으로 압력의 등전달과는 별개다.

고로 주상(출선설비) 자동화는 출선구 개공·경동장치·레들 계측처럼 용선을 받아내는 과정과 관련된 설비를 대상으로 한다.
합금철 투입설비는 제강 공정에서 성분 조정을 위해 쓰이는 설비로 고로 주상 자동화 범위와는 직접 관련이 없다.

릴리프 밸브·시퀜스 밸브·언로드 밸브는 회로의 압력을 설정·제어하는 압력제어밸브에 속한다.
반면 교축밸브(throttle valve)는 오리피스 단면을 조여 유량을 조절하는 유량제어밸브이므로 압력제어밸브로 분류되지 않는다.

프로세스 컴퓨터와 PLC를 데이터 링크로 연결해 생산정보를 종합적으로 관리·운용하는 토탈제어 방식은 계층제어 시스템이다.
단독제어는 개별 설비 단위, 집중제어는 한 컴퓨터가 전체를 직접 제어, 분산제어는 제어 기능을 여러 장치에 나누는 방식으로 상위 데이터 링크를 통한 종합관리 개념과는 차이가 있다.

철광석 100kg에 들어있는 철분은 $100 \times 0.572 = 57.2\ \mathrm{kg}$이다.
연진 손실률 0.5%를 제외하면 실제 넘어가는 철분은 $57.2 \times (1-0.005) = 56.914\ \mathrm{kg}$이다.
선철 중 철 함유량이 93%이므로 생성되는 선철량은 $\dfrac{56.914}{0.93} \approx 61.2\ \mathrm{kg}$이다.

고로용 코크스는 회분(재)이 적을수록 유리하며, 회분이 많으면 슬래그량이 늘고 코크스비도 나빠지므로 회분이 높아야 한다는 설명은 요구조건과 반대다.
반응성이 적당하고 황 함량이 낮으며 수분이 일정하게 유지되는 것은 실제로 양호한 코크스가 갖춰야 할 조건이다.

풀림(소둔)은 재료를 가열한 뒤 서서히 냉각해 내부 응력을 제거하고 조직을 연화·미세화하는 열처리로, 인성을 높여 취성을 줄이는 것이 목적이다.
따라서 취성을 증가시킨다는 설명은 풀림의 목적과 정반대다.

일정한 단위(예: 제품 1개, 일정 면적 등) 안에 포함된 부적합(결점) 수를 관리 대상으로 삼을 때 쓰는 관리도는 c관리도이다.
p관리도·nP관리도는 부적합품률·부적합품수를, u관리도는 단위 크기가 일정하지 않을 때의 결점수를 다루므로 조건이 다르다.

도수분포표에서 도수가 가장 많은 구간(계급)의 대표값을 최빈값, 즉 모우드(mode)라고 한다.
중위수는 자료를 크기순으로 나열했을 때 가운데 위치한 값이며, 비대칭도·첨도는 분포의 치우침과 뾰족한 정도를 나타내는 지표로 최빈값과는 다른 개념이다.

1로트당 작업시간은 준비작업시간을 로트수로 나눈 값에 정미작업시간을 더해 구한다.
$\dfrac{20}{10} + 60 = 2 + 60 = 62$(분)이므로 1로트당 작업시간은 62분이다.

더미활동(dummy activity)은 실제 작업이 아니라, 네트워크 공정표에서 활동 간 선후 관계를 명확히 표현하기 위해 점선 화살표로 표시하는 가상의 활동이다.
소요시간이 가장 긴 공정은 주공정(critical path), 단계별 최장 경로 값은 가장 이른 예정일(EST) 계산과 관련된 개념으로 더미활동과는 다르다.

단순지수평활법으로 이번 달 수요를 예측하려면 전월의 예측치와 실제치, 그리고 지수평활계수만 있으면 된다.
추세선·최소자승법이나 평균값·가중값 같은 자료는 다른 예측기법(추세분석, 가중이동평균 등)에서 필요한 자료이며, 지수평활법은 직전 데이터를 이용해 순차적으로 갱신하는 방식이다.

수량검사·중량검사·성능검사는 무엇을 검사하는가(검사항목)에 따른 분류이다.
자주검사는 작업자 스스로 검사를 수행한다는 검사 주체에 따른 분류이므로 검사항목에 의한 구분과는 기준이 다르다.