개념 한 쪽
재료의 역학적 성질은 재료가 외부 하중에 대해 보이는 거동을 설명하는 용어군을 말한다. 주요 항목으로는 취성, 연성, 인성, 경도, 강성 등이 있으며 각 항목은 파괴나 변형에 대한 서로 다른 관점을 제공한다. 시험 문제는 대체로 용어 정의를 직접 묻거나 비슷한 개념들 사이의 차이를 따져 정답을 골라내게 출제한다.
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출제기준 단원 「재료의 역학적 성질」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 취성 판단 | 1 | 파괴 전 변형률이 작은 재료를 고르기 |
| 경도 정의 선택 | 1 | '단단한 정도'에 해당하는 용어를 찾기 |
| 목재 특성 판별 | 1 | 목재의 열전도율 및 보온성 서술의 옳고 그름 가리기 |
취성은 외력이 가해질 때 소성 변형이 거의 없이 갑자기 깨지는 성질을 말한다. 취성 재료는 파괴 전 변형률이 매우 작아 인장이나 압축 하중 하에서 거의 변형 없이 파괴되는 특징을 가진다. 유리는 전형적인 취성 재료로, 힘을 가하면 거의 늘어나지 않고 바로 깨지므로 취성이 가장 크다고 본다.
연성은 재료가 늘어나거나 늘여질 수 있는 성질을 말한다. 고무나 연성이 큰 금속류는 큰 변형을 견디며 소성 변형을 통해 에너지를 흡수하는 거동을 보인다. 인성은 재료가 파괴될 때까지 흡수할 수 있는 에너지의 양, 즉 파괴에 대한 저항 능력을 뜻하므로 연성과는 다른 관점에서 재료 성질을 설명한다.
경도는 재료 표면의 국부 변형에 저항하는 단단한 정도를 나타내는 용어이다. 경도는 긁힘이나 압입에 대한 저항성을 평가하는 물성으로, 연성·취성·인성과 같은 변형성 지표와 구분하여 이해해야 한다. 강성(강직성)은 외력에 대한 변형 저항성으로 탄성계수와 밀접한 관계가 있으므로 강성과 탄성계수를 혼동하지 않고 구분해야 한다.
배합 설계나 혼화재 적용 등 실무 관련 문항에서는 재료 특성의 상호작용을 묻는 경우가 많다. 예컨대 콘크리트의 분리 현상이나 고로슬래그 미분말의 내구성 영향 등은 재료 특성의 원리적 이해를 바탕으로 판단해야 한다.
취성 관련 문제는 '깨지기 쉬운 재료=취성' 연결로 바로 판별할 수 있다. 예시: 유리는 파괴 전 변형률이 극히 작으므로 취성이 가장 크다고 답을 고른다. 경도 문제는 '단단한 정도' 키워드가 보이면 경도(hardness)를 선택하고, 연성·인성·취성 중 어느 개념과 혼동되는지 확인하여 오답을 걸러낸다.
콘크리트의 배합 설계의 목적 중 틀린 것은?
정답 ② · 문제는 콘크리트 배합 설계의 목적 중 잘못된 것을 고르라는 것이다. 배합 설계는 소요강도 확보, 내구성 확보, 시공성(치기 좋은 워커빌리티) 확보 및 경제성을 목표로 하며, 경제성 측면에서는 치기에 지장 없도록 최대 치수의 골재를 사용하는 것이 일반 원칙이다.
배합설계는 시공에 지장 없는 범위에서 '최대치수' 골재를 쓰는 것이 경제적이다 — ②의 '최소치수'가 반대 서술이라 오답.
재료의 역학적 성질 중에서 취성(脆性)이 가장 큰 재료는?
정답 ① · 문제는 재료들 가운데 취성이 가장 큰 재료를 묻고 있다. 취성은 소성 변형 없이 파괴되는 성질로, 유리는 파괴 직전까지 거의 소성 변형을 보이지 않아 전형적인 취성재료이다.
취성 재료는 파괴 전에 소성 변형이 거의 없으므로, 변형률이 극히 작은 유리가 가장 취성이 크다.
목재의 일반적인 특성으로 부적합한 것은?
정답 ① · 문항은 목재의 일반적 특성 중 부적합한 설명을 찾는 문제이다. 목재는 세포 구조로 인해 열전도율이 낮아 보온·방한성이 우수하고 차음·흡음성도 높으므로 열전도율이 높아 보온성이 낮다는 진술은 틀리다.
목재는 열전도율이 낮아 보온성이 뛰어나므로, 보온성이 낮다고 한 ①번은 틀린 설명이다.
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