개념 한 쪽
금속의 용도 적합성은 물리적 성질과 화학적 내구성에 의해 결정된다. 인발·압연 같은 제조법, 알루미늄·황동·청동·납 등의 재료별 특성, 방사선 차폐성 등 기본 원리를 바탕으로 재료를 용도에 맞게 선택하는 능력을 검토한다.
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출제기준 단원 「금속공사 적용 검토」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방식방법의 옳고 그름 판단 | 1 | 금속의 잔응력 제거법 등 방식방법의 적절성 판단 |
| 재료와 용도 매칭 | 1 | 방화 설비 등 용도에 적합한 금속 선택 |
| 합금 조성 및 용도 구별 | 1 | 구리 기반 합금의 성분과 용도를 구분 |
금속 재료는 형태와 용도에 따라 적절한 가공법을 선택해야 한다. 가늘고 긴 선재는 인발 공법으로 단면을 줄이고 길이를 늘려 제조한다. 반면 판재나 형강은 압연 공법이 주로 사용된다.
금속의 화학적 성질은 사용 환경과 밀접한 관계가 있다. 알루미늄은 가볍고 가공이 쉬우며 반사율이 높지만 산과 알칼리, 해수에 의해 부식되기 쉬워 내식성이 취약한 환경에서는 주의해서 사용해야 한다.
합금은 성분에 따라 기계적 성질과 용도가 달라진다. 구리와 주석의 합금인 청동은 주조성이 우수하고 내식성이 커 건축장식 및 미술공예에 적합하다. 구리와 아연의 합금인 황동은 가공성과 내식성이 좋아 난간·논슬립·코너비드 같은 부속철물에 널리 사용된다.
특수 목적용 재료 선택에는 물리적 속성이 우선 고려된다. 방사선 차단은 재료의 밀도와 원자 번호가 클수록 유리하므로 납이 대표적 차폐재로 사용된다. 방화 설비에는 고온에서 형태를 유지하는 내열성이 중요한 판단 기준이므로 알루미늄보다 철강재가 적합하다.
금속의 방식방법은 부식 예방과 잔응력 제어 측면에서 상호 보완적으로 적용해야 한다. 상이한 금속의 직접 접촉을 피하고 표면을 청결히 하며 보호피막을 형성하는 것이 기본 원칙이다. 변형 잔응력 제거는 급냉인 담금질보다 천천히 냉각하는 시효처리가 적절하다.
철선 제작 관련 문제는 '선재는 인발'이라는 원리를 적용하면 해결된다. 예를 들어 보기에 '철선은 압연으로 제작된다'는 선택지는 잘못된 설명이다. 또한 방화셔터용 재료를 묻는 문제에서는 내열성 원칙에 따라 알루미늄을 배제하고 철강재를 선택해야 정답에 도달한다. 합금 문제에서는 성분 조합 기억법(구리+주석=청동, 구리+아연=황동)을 이용해 용도를 연결하면 정답을 빠르게 가릴 수 있다.
금속재료의 방식방법 중 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 금속재료의 방식·방법 중 부적절한 것을 묻고 있다. 변형 잔류응력을 제거하려면 급냉으로 조직을 고정시키는 담금질보다 서서히 냉각하여 응력을 완화시키는 시효처리나 풀림 등의 열처리가 적절하다.
변형 잔응력을 제거하려면 담금질(급냉)보다 시효처리(천천히 냉각)가 필요하므로 ②번이 틀린 방식이다.
다음 중 건축재료와 사용 용도의 결합이 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 보기의 용도 연결 중 3번 '알루미늄 – 방화셔터'의 연결이 옳지 않습니다. 일반적으로 방화셔터나 방화문은 화재 시 고온의 열에 견디고 차염 성능을 유지해야 하므로 철강재(강철) 등 금속재로 제작되는 것이 원칙입니다.
알루미늄은 녹는점이 낮아 고온 화재 시 변형되므로 방화셔터용으로는 부적합하며 철강재가 적합하다.
다음 중 구리(Cu)와 주석(Sn)을 주체로 한 합금으로 주조성이 우수하고 내식성이 크며 건축장식철을 또는 미술공예재료에 사용되는 것은?
정답 ① · 문항은 구리와 주석을 주성분으로 하는 합금의 명칭과 용도를 묻고 있다. 구리와 주석의 합금은 청동(브론즈)으로 주조성이 좋아 장식물이나 건축 장식, 미술공예품 등에 널리 사용되며 내식성도 우수하다.
구리와 주석의 합금인 청동은 주조성이 우수하고 내식성이 좋아 건축 장식이나 공예품에 널리 사용된다.
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