2010년 용접기능사 1회차

정답은 1번 전면 필릿 용접입니다. 전면 필릿 용접은 용접선이 응력 방향과 직각으로 배치되어 응력을 효과적으로 분산시키므로 가장 효율적인 필릿 용접 방식입니다. 측면 필릿 용접은 응력 방향과 평행하거나 비스듬하게 배치되어 응력 집중이 발생할 수 있습니다.

불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG 용접)에는 용접부 산화를 방지하고 안정적인 아크를 유지하기 위해 불활성 가스가 사용됩니다. 보기 중 헬륨(He)과 아르곤(Ar)은 대표적인 불활성 가스로, TIG 용접에 가장 널리 사용됩니다. 다른 보기의 기체들은 불활성 가스가 아니거나 용접에 적합하지 않습니다.

연강재 용접 이음부에 충격하중이 작용할 때의 안전율은 12입니다. 이는 충격하중이 일반적인 정적하중보다 훨씬 큰 동적 효과를 유발하기 때문에, 재료의 파손을 방지하고 충분한 안전성을 확보하기 위해 높은 안전율이 요구되기 때문입니다. 특히 용접부는 모재와 물성이 다를 수 있어 더욱 보수적인 안전율 적용이 필요합니다.

안전모의 내부수직거리는 머리와 안전모 쉘 사이의 공간으로, 충격 흡수에 중요한 역할을 합니다. 정답인 1번(25mm 이상 50mm 미만)은 머리에 가해지는 충격을 효과적으로 분산시키고 완화하기 위한 최소 및 최대 기준을 제시합니다. 이 거리가 너무 좁으면 충격 흡수가 제대로 이루어지지 않고, 너무 넓으면 안전모가 불안정해질 수 있습니다.

정답은 3번입니다. 용접순서 결정의 핵심은 **변형 최소화**입니다. 수축이 작은 이음을 먼저 용접하면 전체적인 변형을 줄이는 데 유리하며, 수축이 큰 이음을 나중에 용접하여 발생할 수 있는 큰 변형을 제어하는 데 도움이 됩니다. 2번과 4번은 변형을 줄이기 위한 중요한 기준이지만, 3번은 수축량 자체에 대한 직접적인 고려가 잘못된 설명입니다.

서브머지드 아크 용접은 용융 슬래그가 아크를 덮어 용접 상태를 육안으로 확인하기 어렵습니다. 따라서 용접 진행 상태의 좋고 나쁨을 직접 눈으로 볼 수 없다는 점이 단점이며, 보기 4번은 서브머지드 아크 용접의 장점에 해당되지 않습니다.

정답은 1번입니다. 습기찬 작업복, 장갑, 구두는 전기를 잘 통하게 하여 감전 위험을 높이기 때문에 전격 방지 대책으로 올바르지 않습니다. 핵심 개념은 **절연**으로, 전기와의 접촉을 차단하여 감전을 예방하는 것이 중요합니다.

정답은 3번입니다. 맥동 점 용접은 전류를 간헐적으로 통전하여 용접 변형을 방지하는 데 효과적이지만, 전류를 연속적으로 통전하는 방식은 아닙니다. 핵심 개념은 맥동 점 용접의 전류 통전 방식과 그 효과입니다.

정답은 **4. 스프레이 이행**입니다. 스프레이 이행은 MIG 용접에서 가장 많이 사용되는 방식으로, 용가재가 고속으로 용융되어 미세한 액체 금속 입자로 분사되어 모재로 옮겨가는 특징을 보입니다. 이는 높은 용접 속도와 깊은 용입을 가능하게 하며, 주로 두꺼운 모재나 고속 용접이 필요한 경우에 사용됩니다.

CO2 아크 용접에서 가장 두꺼운 판을 용접할 때는 **H형 홈**이 사용됩니다. H형 홈은 양면을 동시에 용접할 수 있도록 홈의 양쪽 면에 경사를 주어, 두꺼운 판의 전체 두께를 효과적으로 용접하고 용입을 깊게 할 수 있기 때문입니다. 다른 형태의 홈들은 H형 홈만큼 두꺼운 판에 대한 용접 효율성이 떨어집니다.

**해설:** 융점 450℃ 이상의 경납은 주로 금속 간 화합물을 이용하며, 주석-납 합금은 융점이 낮아 연납에 속합니다. 황동납, 인동납, 은납은 모두 융점이 높아 경납의 범주에 해당합니다. 따라서 융점 450℃ 이상의 경납에 속하지 않는 것은 주석-납 합금입니다.

아크 용접 작업 중 20~50mA의 전류는 인체에 상당한 영향을 미칩니다. 이 정도 전류는 근육을 강하게 수축시켜 움직임을 어렵게 만들고, 심한 경우 호흡 곤란까지 유발할 수 있습니다. 따라서 보기 2번이 가장 정확한 설명이며, 핵심 개념은 **전류의 크기에 따른 인체의 반응**입니다.

용접 결함 중 오버랩은 용접 금속이 모재 표면을 충분히 덮지 못하고 겹쳐지는 현상입니다. 이를 보수하기 위해서는 결함이 발생한 **일부분을 깎아내어** 결함 부위를 제거하고, 그 위에 **재용접**하여 정상적인 용접부를 형성하는 것이 가장 적절합니다. 이는 결함 자체를 제거하고 완전한 용접부를 복원하는 가장 효과적인 방법이기 때문입니다.

용접에서 저온균열은 일반적으로 **200~300℃ 이하**의 비교적 낮은 온도에서 발생하는 균열을 의미합니다. 이는 용접 후 냉각 과정에서 강재 내부에 잔류하는 응력과 수소의 확산이 결합하여 발생하며, 특히 탄소 함량이 높은 강재에서 발생하기 쉽습니다.

용접부의 시험 및 검사에서 충격 시험은 재료가 외부 충격에 얼마나 잘 견디는지를 평가하는 **기계적 시험**에 속합니다. 이는 재료의 인성과 취성을 파악하여 용접부의 구조적 안전성을 확보하기 위한 중요한 과정입니다. 낙하 시험, 화학점 시험, 압력 시험과는 구분되는 시험 방법입니다.

이 문제는 볼트나 환봉을 모재에 용접하는 특정 방식을 묻고 있습니다. 정답은 2번 스터드 용접입니다. 스터드 용접은 볼트나 환봉(스터드)을 피스톤형 홀더에 고정하고, 모재와 스터드 사이에 순간적으로 아크를 발생시켜 두 재료를 접합하는 방식입니다. 이는 다른 보기의 용접 방식과는 확연히 구분되는 특징입니다.

TIG 용접에서 용입 깊이는 전류의 극성에 따라 달라집니다. **직류 정극성(DCSP)**은 전류가 모재로 흐르므로 용입이 가장 깊습니다. **직류 역극성(DCRP)**은 전류가 전극으로 흐르므로 용입이 얕고, **교류(AC)**는 두 극성의 중간 정도의 용입 깊이를 가집니다. 따라서 용입 깊이는 DCRP < AC < DCSP 순서로 깊어집니다.

용접봉에 습기가 있으면 용접 시 수증기가 발생하여 용접 금속 내부에 가스 기포가 생기게 됩니다. 이러한 가스 기포가 응고되면서 발생하는 결함이 바로 기공입니다. 따라서 용접봉의 습기가 원인이 되어 발생하는 결함으로 가장 적절한 것은 기공입니다.

테르밋 용접은 고온의 용융 금속을 이용하는 방식으로, 용접 작업이 단순하고 특수한 장비 없이도 작업이 가능하여 이동성이 좋습니다. 또한 전기가 필요 없다는 장점이 있습니다. 하지만 용접 시간이 짧고 용접 후 변형이 크지 않다는 것이 특징이므로, 2번 보기의 "용접 시간이 길고 용접 후 변형이 크다"는 설명은 틀렸습니다.

탄산가스 아크 용접에서 아크 전압은 용접 전류와 함께 용접 품질에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 용접 전류가 증가하면 아크 길이도 길어지므로 아크 전압도 함께 상승하는 경향이 있습니다. 100A의 용접 전류로 3.2mm 두께의 박판을 맞대기 용접할 경우, 안정적인 아크를 유지하고 적절한 용입을 얻기 위해 **18~21V** 범위의 아크 전압이 적합합니다. 이 범위는 용접 전류 100A에 대한 일반적인 경험적 값이며, 보기 중 가장 적절한 선택지입니다.

초음파 탐상법은 재료 내부의 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법입니다. 보기 중 스테레오법은 초음파 탐상법의 종류가 아니며, 주로 광학적인 방법을 통해 입체적인 형상을 복원하는 데 사용됩니다. 투과법, 펄스반사법, 공진법은 모두 초음파를 이용하여 재료 내부를 탐상하는 대표적인 방법들입니다.

정답은 4번입니다. 가스절단 작업 시에는 절단면에서 발생하는 불꽃, 스파크, 유해 가스 등을 직접적으로 보게 되므로 **시선은 절단면을 계속 주시해야 합니다.** 절단 진행 중에 시선을 다른 곳으로 돌리면 화상이나 눈 손상을 입을 위험이 있습니다. 나머지 보기들은 안전한 작업 환경 조성을 위한 올바른 주의사항입니다.

정답은 2번입니다. 아크 길이가 너무 길면 아크가 불안정해지는 것은 맞지만, 오히려 **용융금속이 공기 중의 산소 및 질소와 접촉하는 면적이 넓어져 산화 및 질화되기 쉽습니다.** 따라서 2번 보기가 틀렸습니다. 핵심 개념은 아크 길이와 용융금속의 산화/질화 관계입니다.

용극식 용접법은 용접봉이 녹아 용가재 역할을 하면서 모재와 아크를 형성하는 방식입니다. 보기 중 피복 아크 용접은 용접봉에 피복제가 발라져 있어 아크 안정화 및 보호 가스 생성 역할을 하며, 용접봉과 모재 사이의 아크 열을 이용하여 용접하는 대표적인 용극식 용접법입니다. 따라서 정답은 1번입니다.

헬멧이나 핸드실드의 차광유리 앞에 보호유리를 끼우는 가장 타당한 이유는 **차광유리 자체를 보호하기 위해서**입니다. 용접과 같이 강한 불꽃과 열이 발생하는 작업 환경에서는 차광유리에 튀는 스패터나 긁힘으로 인해 시야가 방해되거나 차광 기능이 저하될 수 있습니다. 보호유리는 이러한 손상을 막아 차광유리의 수명을 연장하고 작업자의 안전을 유지하는 역할을 합니다. 따라서 핵심 개념은 **보호유리를 통한 차광유리의 물리적 보호**입니다.

가연성 가스 중 불꽃 온도가 가장 높은 것은 아세틸렌입니다. 이는 아세틸렌이 연소 시 다른 가스에 비해 더 많은 열을 방출하고, 완전 연소를 위한 산소 요구량이 높아 고온을 형성하기 때문입니다. 따라서 용접 및 절단 등 높은 온도가 필요한 작업에 주로 사용됩니다.

직류 아크 용접기는 교류 용접기에 비해 극성(플러스, 마이너스)을 바꾸어 용접 특성을 조절할 수 있다는 장점이 있습니다. 이를 통해 용접물의 종류나 용접 조건에 맞춰 최적의 용접 품질을 얻을 수 있습니다. 반면, 교류 용접기는 극성 변화가 불가능하며, 아크 안정성이나 감전 위험 측면에서 직류 용접기가 일반적으로 더 유리한 경우가 많습니다.

가스용접 시 용접봉의 지름은 모재 두께에 비례하여 선택해야 합니다. 일반적으로 모재 두께의 0.7배에서 1배 정도의 용접봉 지름을 사용하며, 3.2mm 두께의 모재에는 2.6mm 지름의 용접봉이 가장 적합합니다. 이는 용접부의 충분한 용융과 강도를 확보하기 위한 일반적인 기준입니다.

피복 아크 용접봉의 용융 속도는 아크 전류와 용접봉 쪽 전압 강하의 곱으로 결정됩니다. 이는 용접봉이 녹아 모재에 증착되는 양이 아크 전류의 크기와 용접봉 자체에서 소비되는 에너지(전압 강하)에 비례하기 때문입니다. 즉, 더 강한 전류와 용접봉에서의 더 큰 전압 강하는 더 많은 용융을 유발합니다.

이 문제는 이상기체 상태 방정식을 이용하여 산소병에 들어있는 산소의 부피를 계산하는 문제입니다. 게이지 압력은 대기압을 제외한 압력이므로, 절대 압력을 구하기 위해 대기압(약 1 kgf/cm²)을 더해야 합니다. 계산 결과, 산소병에 들어있는 산소량은 약 5055 L입니다.

아세틸렌은 아세톤에 매우 잘 용해되는 기체입니다. 문제에서 제시된 1기압 조건에서 아세톤 2L에는 약 50L의 아세틸렌이 용해될 수 있습니다. 이는 아세틸렌의 높은 용해도와 아세톤의 용해 능력을 나타내는 핵심 개념입니다.

아크에어 가우징은 치핑, 그라인딩, 가스 가우징에 비해 훨씬 빠르고 효율적으로 금속을 제거할 수 있습니다. 이러한 작업 능률의 차이는 각 공법의 원리와 적용 방식에 기인합니다. 아크에어 가우징은 높은 온도와 압력을 이용해 금속을 녹여 제거하는 방식이므로, 다른 공법들보다 훨씬 빠른 속도로 작업이 가능합니다. 따라서 아크에어 가우징은 치핑, 그라인딩, 가스 가우징보다 약 2~3배 정도 높은 작업 능률을 보입니다.

정답은 **1번 초음파 용접**입니다. 초음파 용접은 기계적인 진동 에너지를 이용하여 재료를 마찰열로 녹여 접합하는 방식입니다. 다른 보기들은 열원에서 전자기파(고주파, 전자빔, 레이저빔)를 사용하여 용접하는 방식과는 근본적으로 다릅니다.

피복 아크 용접봉은 용접 시 발생하는 고온의 용융 금속을 보호하기 위해 다양한 방식으로 분류됩니다. 이 중 용접부 보호 방식에 따른 분류는 슬래그 생성식, 가스 발생식, 반가스 발생식으로 나뉩니다. 아크 발생식은 용접봉 자체의 보호 방식 분류에 해당하지 않는 개념입니다.

정답은 3번 '치핑'입니다. 치핑은 망치와 끌을 사용하여 금속 표면의 불필요한 부분을 제거하는 기계적인 방식이며, 특수 절단이나 가스 가공과는 거리가 있습니다. 반면 수중 절단, 스카핑, 가스 가우징은 모두 특수한 장비나 가스를 이용하여 금속을 절단하거나 표면을 가공하는 방법들입니다.

정답은 3번 엔진 구동형입니다. 교류 전원이 없는 옥외 장소에서는 자체 동력원으로 작동하는 용접기가 필요합니다. 엔진 구동형 용접기는 휘발유나 디젤 엔진을 사용하여 전기를 생산하므로, 외부 전원 없이도 아크 용접을 할 수 있어 옥외 작업에 가장 적합합니다.

산소-아세틸렌 절단 시 발생하는 강한 빛으로부터 눈을 보호하기 위해 적절한 차광번호를 선택해야 합니다. 두께 25mm 이하의 연강판을 절단할 때는 비교적 낮은 강도의 빛이 발생하므로, **3~4번**의 차광번호가 가장 적합합니다. 이는 눈에 과도한 자극을 주지 않으면서도 안전하게 작업할 수 있는 수준입니다.

후진법은 용접 토치를 진행시키면서 용접봉을 뒤에서 밀어 넣는 방식입니다. 이로 인해 용접봉이 용융 풀을 가려주어 외부로부터의 열 손실을 줄이고, 용융 풀을 안정시켜 두꺼운 판재도 용접할 수 있게 합니다. 따라서 후진법은 전진법에 비해 용접 가능한 판 두께가 두껍다는 특징을 가집니다.

가스절단 시 절단용 산소에 불순물이 증가하면, 불순물이 연소를 방해하여 절단면이 거칠어지고 절단 속도가 느려지며 슬래그 배출이 원활하지 않게 됩니다. 따라서 산소 소비량이 오히려 증가하는 것이 일반적입니다. 정답은 4번으로, 산소 소비량이 적어지는 것은 불순물 증가의 결과가 아닙니다.

탄소 공구강 및 일반 공구재료는 다양한 가공 환경에서 사용되므로, 높은 경도와 내마모성이 필수적입니다. 또한, 제품의 안정적인 사용을 위해 충격이나 진동에 견딜 수 있는 강인성과 내충격성이 중요합니다. 따라서 강인성 및 내충격성이 작다는 조건은 공구재료의 구비조건에 맞지 않습니다.

두랄루민은 알루미늄 합금으로, 강도를 높이기 위해 구리(Cu)를 주성분으로 첨가합니다. 여기에 마그네슘(Mg)과 망가니즈(Mn)를 소량 첨가하여 내식성과 가공성을 향상시킵니다. 따라서 두랄루민의 주요 성분 재료는 Al, Cu, Mg, Mn입니다.

정답은 3번입니다. 뜨임은 담금질로 인해 높아진 경도를 낮추고 취성을 제거하여 재료를 더욱 인성과 강하게 만드는 열처리 방법입니다. 따라서 담금질된 것에 취성을 부여한다는 설명은 틀렸습니다. 핵심 개념은 각 열처리 방법의 목적을 정확히 이해하는 것입니다.

구리와 구리 합금은 전기 및 열 전도율이 높고, 연성과 전연성이 뛰어나 가공이 용이하며, 철강보다 내식성이 우수합니다. 하지만 **비중이 낮아 가볍다는 것은 사실이 아닙니다.** 구리는 철보다 비중이 높아 더 무겁습니다. 따라서 3번이 구리와 구리 합금이 다른 금속에 비해 우수한 점이 아닌 것입니다.

주강은 용융점이 높아 유동성이 나쁘고, 응고 시 수축률이 커서 주조 시 결함이 발생하기 쉽습니다. 따라서 보기 2번 '주조시의 수축이 적다'는 주강의 특성과 반대되는 설명입니다. 주강은 고온 인장강도가 낮고 표피 품질이 양호한 편입니다.

마그네슘 합금은 가벼우면서도 강도가 높아 무게 경감에 유리하고 가공성이 좋다는 특징이 있습니다. 하지만 바닷물과 같은 염분에 매우 취약하여 쉽게 부식되는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 바닷물에 접촉해도 침식되지 않는다는 4번 보기는 마그네슘 합금의 일반적인 특징과 일치하지 않습니다.

냉간가공은 상온에서 금속을 변형시키는 공정으로, 표면이 매끄럽고 치수 정밀도가 높다는 장점이 있습니다. 하지만 가공경화 현상으로 인해 재료의 강도가 오히려 높아지는 특징을 가집니다. 따라서 '가공경화에 의한 강도가 낮아진다'는 설명은 틀렸습니다.

정답은 **1. 화염 경화법**입니다. 화염 경화법은 산소-아세틸렌 불꽃으로 강철 표면을 고온으로 가열한 후, 물이나 기름으로 급랭시켜 표면층만 단단하게 만드는 방법입니다. 이 방법은 표면만을 경화시키면서도 강철의 내부 특성은 그대로 유지할 수 있다는 장점이 있습니다.

Ni-Fe 합금은 자기적 특성이 뛰어나 전자기 재료로 많이 사용됩니다. 인바, 슈퍼인바, 플라티나이트는 모두 Ni-Fe 합금으로, 낮은 열팽창 계수나 특정 자기 특성을 활용하여 전자기 부품 등에 사용됩니다. 반면, 콘스탄탄은 니켈과 구리의 합금으로, 열전대나 저항선 등으로 주로 사용되며 전자기 재료로서의 Ni-Fe 합금과는 다른 특성을 가집니다.

오스테나이트계 스테인리스강 용접 시 아크 길이를 길게 유지하는 것은 피해야 할 사항입니다. 긴 아크는 용접부의 산화 및 질화 가능성을 높여 품질을 저하시키고, 용접부의 변형을 유발할 수 있습니다. 따라서 아크 길이는 짧고 안정적으로 유지하는 것이 중요합니다.

가단 주철은 백선 주물을 열처리하여 연성과 강도를 높인 주철입니다. 문제에서 제시된 보기 중 **오스테나이트 가단주철**은 가단 주철의 일반적인 종류에 해당하지 않습니다. 가단 주철은 주로 백심, 펄라이트, 특수 가단 주철로 분류됩니다.

이 용접 도시기호는 슬롯 용접을 나타내며, 기호의 위치와 숫자를 통해 용접의 상세 정보를 파악할 수 있습니다. 슬롯 용접 기호에서 화살표 방향의 아래쪽에 위치한 숫자는 슬롯의 너비를, 그 옆의 숫자는 용접 길이를 의미합니다. 따라서 6mm 너비에 22mm 길이로 용접한다는 것을 나타냅니다.

이 문제는 입체도의 특정 방향에서 바라본 투상도를 찾는 문제입니다. 정답인 3번은 입체도의 화살표 방향에서 보았을 때, 윗면의 튀어나온 부분과 사각형의 구멍이 정확하게 표현된 모습입니다. 핵심 개념은 **정면도, 평면도, 측면도의 관계**를 이해하고, 입체도를 **정해진 시점에서 바라보는 시뮬레이션**을 통해 올바른 투상도를 도출하는 것입니다.

접시머리 리벳은 머리 부분을 포함한 전체 길이를 리벳 호칭 길이로 나타냅니다. 이는 다른 리벳들과 달리 접시머리 리벳의 머리 높이가 일정하고 돌출되지 않아, 전체 길이를 기준으로 규격화하기 용이하기 때문입니다. 따라서 접시머리 리벳은 설계 및 제작 시 길이를 명확하게 지정할 수 있다는 장점이 있습니다.

기계 제도에서 외형선은 물체의 겉모양을 나타내므로 굵은 실선으로 그려야 합니다. 따라서 외형선을 가는 실선으로 표현한 1번 보기가 틀렸습니다. 나머지 보기들은 각각 피치선, 중심선, 숨은선에 대한 올바른 선 종류를 제시하고 있습니다.

용접부의 보조기호에서 제거 가능한 이면 판재를 사용하는 경우, 표면 기호는 **3번**입니다. 이는 용접 후 제거될 이면 판재의 존재를 나타내며, 실제 용접되는 표면과는 다른 상태임을 의미합니다. 따라서 용접 품질 평가 시 이 점을 고려해야 합니다.

정답은 4번입니다. 3각법 투상은 물체를 정면도, 평면도, 측면도로 나타내는 방법으로, 정면도를 기준으로 평면도는 위에서 아래로, 측면도는 오른쪽에서 왼쪽으로 투상합니다. 4번 그림은 이러한 3각법 투상의 원리에 따라 정면도, 평면도, 측면도가 올바르게 배치되어 있습니다.

정답은 2번 '평행선을 이용한 전개도법'입니다. 이 방법은 각기둥이나 원기둥처럼 옆면이 직사각형이나 평행사변형으로 이루어진 입체를 전개할 때 가장 적합합니다. 입체의 모서리나 중심축에 평행하게 선을 그어 펼치면 옆면이 평행선으로 연결된 직사각형 형태로 나타나기 때문입니다.

이 문제는 원호의 길이를 나타내는 올바른 그림을 찾는 문제입니다. 핵심 개념은 **원호의 길이 공식**입니다. 원호의 길이는 중심각의 크기와 반지름에 비례하며, 공식은 $L = 2\pi r \times \frac{\theta}{360^\circ}$ (여기서 $L$은 원호의 길이, $r$은 반지름, $\theta$는 중심각) 또는 $L = r\theta$ (여기서 $\theta$는 호도법으로 나타낸 중심각)입니다. 정답인 4번은 주어진 원호의 길이 42mm를 시각적으로 가장 잘 표현하고 있습니다. 다른 보기들은 원호의 길이, 반지름, 중심각 간의 관계를 고려했을 때 42mm라는 길이를 제대로 나타내지 못하고 있습니다.

이 문제는 3개의 좌표축이 투상면에서 서로 120°를 이루며, 이를 통해 평면, 측면, 정면을 한 번에 볼 수 있는 투상법을 묻고 있습니다. 정답은 **등각 투상법**입니다. 등각 투상법은 세 축이 동일한 각도로 투영되어 물체의 세 면을 동시에 관찰할 수 있다는 특징을 가집니다.

도면에서 표제란의 투상법란에 표시된 기호는 **3각법**을 나타냅니다. 3각법은 물체를 정면도, 평면도, 우측면도를 기준으로 세 면에 투영하여 나타내는 방식으로, 국제적으로 가장 널리 사용되는 투상법입니다. 따라서 해당 기호는 3각법을 의미합니다.