Chat GPT의 용접기술사 129회 기출문제 풀이 (1교시)

Chat GPT가 할 수 있는 영역이 정말 넓다. 어떤 사람은 코딩을 하는데 쓰고 또 어떤 사람은 글을 쓰는데 쓴다. Chat GPT가 변호사 시험에 이어 의사시험에도 합격했다고 하는데, 필자는 오늘 문득, 기출문제가 전부 공개되어 있고, 그 기출문제가 나름대로 반복되어 출제되고 있는 기술사 시험에 Chat GPT를 이용하면 어떨까 생각해보았다. 그리고 오늘, Chat GPT를 이용해서 용접기술사 129회 기출문제를 풀어보았다. 아래는 가장 최신에 시험이 진행된 2023년 129회 기술사 시험 중 용접기술사 시험문제이다.

★제129회 용접기술사 문제지.pdf

0.21MB

ChatGPT 바로가기👆ChatGPT 프롬프트 배우기👆

1. 용접 금속의 결정립을 미세화 하는 방법 3가지를 설명하시오.

용접 금속의 입자 정제는 다양한 방법을 통해 달성될 수 있다.

합금화: 합금화는 입자 구조를 개선하기 위해 용접 금속에 소량의 원소를 추가하는 것이다. 예를 들어, 용접 금속에 티타늄, 지르코늄 또는 알루미늄을 첨가하면 입자 구조를 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 원소들은 더 작은 입자 구조의 성장을 위한 핵 형성 장소로 작용하는 질화물 또는 탄화물을 형성한다.

열처리: 열처리는 또한 용접 금속의 입자 구조를 정제하는 데 사용될 수 있다. 여기에는 용접 금속을 특정 온도로 가열하고 냉각하기 전에 일정 시간 동안 유지하는 작업이 포함된다. 이 과정은 더 크고 거친 곡물을 제거하면서 새로운 곡물의 성장을 촉진한다. 이렇게 하면 입자 구조가 더 미세해진다.

용접 프로세스: 용접 프로세스는 용접 금속의 그레인 구조에도 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 또는 가스 금속 아크 용접(GMAW)과 같은 공정을 사용하면 용접 금속의 급속한 냉각 속도로 인해 보다 미세한 입자 구조를 생성할 수 있다. 반대로, 차폐 금속 아크 용접(SMAW) 및 플럭스 코어 아크 용접(FCAW)과 같은 공정은 냉각 속도가 더 느리기 때문에 더 거친 입자 구조를 생성할 수 있다. 적절한 용접 프로세스를 선택하면 용접 금속의 입자 구조를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

2. 탄소강의 용접 결함에서 기공 및 변형의 발생 원인을 설명하시오.

기공의 원인

오염된 기본 금속: 모재가 오일, 그리스, 녹 등의 물질에 오염되면 용접 과정에서 기화되어 기공이 형성될 수 있다. 차폐 가스 부족: 용접 시 사용되는 차폐 가스가 부족할 경우 산소, 질소 등의 대기 가스가 용접 풀에 유입되어 기공이 형성될 수 있다. 부적절한 용접 풀 청결도: 용접 풀을 제대로 청소하거나 준비하지 않으면 용접 중 기화되어 기공이 생기는 불순물이 포함될 수 있다.

변형의 원인

불균일한 열 분포: 용접시 입력되는 열이 고르게 분포되지 않으면 국부적인 팽창이나 수축을 일으켜 변형이 발생할 수 있다. 부적절한 용접 기법 : 용접 기법이 제대로 수행되지 않을 경우 과도한 열 입력이 발생하여 변형이 발생할 수 있다. 부적절한 고정: 용접되는 부품이 제대로 지지되거나 고정되지 않으면 용접 중에 움직이거나 변형되어 변형될 수 있다.

이러한 용접 결함을 방지하기 위해서는 모재가 깨끗하고 적절하게 준비되어 있는지, 용접 파라미터가 적절한지, 용접 시 부품이 적절히 고정되어 지지되는지 확인하는 것이 중요하다. 적용에 적합한 용접 프로세스와 기법을 선택하는 것도 중요하다.

기공은 갇힌 가스에 의해 발생하는 용접 금속의 작은 공동 또는 구멍이며, 이는 기본 금속이 오염되거나 차폐 가스가 충분하지 않거나 용접 풀 청결 상태가 부적절하기 때문이다. 변형이란 용접 공정에 의해 용접부의 형상이나 크기가 변화하는 것을 말하며, 열분포가 불균일하거나 용접 기술이 부적절하거나 고정이 부적절하여 발생할 수 있다. 이러한 결함을 방지하기 위해서는 모재가 깨끗하고 적절하게 준비되어 있는지, 용접 파라미터가 적절한지, 용접 시 부품이 적절히 고정되어 지지되는지 확인하는 것이 중요하다.

3. 클래드재의 희석률(Dilution) 감소방안에 대하여 설명하시오.

피복 토치의 노즐과 기본 금속 표면 사이의 거리를 늘린다. 거리를 늘리면 모재로 전달되는 열의 양이 감소하고 클래드재와 모재의 혼합이 감소한다.

용접 전류 감소: 용접 전류를 감소시키면 모재로 유입되는 열도 감소하고 희석률도 낮아집니다. 그러나, 용접 전류의 감소는 클래드층의 품질에 영향을 미칠 수 있으므로, 원하는 클래드 특성을 달성하기 위해 용접 파라미터의 균형을 맞추는 것이 중요하다.

사전 배치된 레이어 사용: 사전 배치된 레이어는 클래드 공정 전에 모재 위에 배치된 클래드 재료의 레이어다. 이는 피복재와 모재 사이에 장벽을 형성함으로써 희석율을 감소시킬 수 있다.

클래딩 재료 구성을 수정: 피복재의 조성을 수정하는 것도 희석율을 낮추는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 녹는점이 높은 클래딩 재료 또는 확산 계수가 낮은 재료를 사용하면 희석률을 줄일 수 있다.

이러한 방법들을 이용함으로써, 클래드의 희석율을 감소시킬 수 있어, 특성 및 성능이 향상된 클래드층을 얻을 수 있다. 관련된 구체적인 용도와 재료를 바탕으로 적절한 방법을 선택하는 것이 중요하다.

4. 용접작업 시 발생하는 유해가스에 대하여 설명하시오.

이산화탄소: 이산화탄소는 무색, 무취의 기체로 호흡 자극, 두통, 현기증을 일으킬 수 있다. 탄소 기반 재료의 연소를 수반하는 용접 작업은 높은 수준의 CO2를 생성할 수 있다.

일산화탄소: 일산화탄소는 독성이 강한 무색, 무취의 기체로 두통, 메스꺼움, 어지럼증, 심지어 고농도로 사망을 일으킬 수 있습니다. 탄소 기반 재료의 불완전 연소를 수반하는 용접 작업은 높은 수준의 일산화탄소를 생성할 수 있다.

질소 산화물(NOx): 질소산화물은 독성이 매우 강한 기체로 호흡 자극, 기침, 호흡 곤란을 일으킬 수 있다. 고온을 수반하는 용접 작업은 높은 수준의 NOx를 생성할 수 있다.

오존 (O3): 오존은 호흡 자극, 기침, 호흡 곤란을 일으킬 수 있는 매우 반응성이 높은 기체로 플라즈마 아크 또는 레이저 빔과 같은 고에너지 소스를 사용하는 용접 작업은 높은 수준의 오존을 생성할 수 있다.

플루오린화 수소 (HF): 플루오린화 수소는 심각한 화상, 폐 손상, 심지어 고농도로 사망을 일으킬 수 있는 매우 독성이 강한 기체로, 플루오라이드 화합물을 포함하는 플럭스 또는 전극을 사용하는 용접 작업은 높은 수준의 HF를 생성할 수 있다.

용접 작업 중에 이러한 유해 가스의 수준을 제어하기 위한 적절한 조치를 취하는 것이 중요하다. 여기에는 환기 시스템 사용, 적절한 호흡 보호 착용, 낮은 수준의 유해 가스를 발생시키는 용접 프로세스 및 재료 선택 등이 포함될 수 있다.

5. ASME Sec.Ⅸ에 따른 용접작업자 자격인증의 필수변수에 대하여 설명하시오.

용접 프로세스: 사용할 용접 프로세스가 지정되고 인증되어야 한다. 일반적인 용접 공정에는 차폐 금속 아크 용접(SMAW), 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW) 및 가스 금속 아크 용접(GMAW)이 포함된다. 용접 위치: 용접기가 작업할 용접 위치(예: 평평, 수평, 수직 또는 오버헤드)를 지정하고 자격을 부여해야 한다. 모재: 용접할 모재가 지정되고 인증되어야 한다. 여기에는 재료 유형, 두께 및 등급이 포함된다. 필러 재료: 사용 중인 주입구 재료가 지정되고 자격이 부여되어야 합니다. 여기에는 재료 유형, 크기 및 등급이 포함된다. 조인트 디자인: 용접할 조인트 설계가 지정되고 인증되어야 한다. 여기에는 조인트 유형(예: 맞대기, 필렛 용접), 홈 각도 및 루트 개구부가 포함된다. 용접 매개변수: 각 용접 프로세스 및 용접 위치에 대해 용접 매개 변수(예: 전압, 암페어, 이동 속도)를 지정하고 검증해야 한다. 테스트 요구사항: 용접사 자격을 위한 시험 요건이 명시되고 자격이 부여되어야 한다. 여기에는 시험 유형(예: 시각, 방사선 촬영), 합격 기준 및 시험 빈도가 포함된다.

6. 고장력강의 용접부에서 발생하는 수소유기균열(Hydrogen induced cracking)의 3대 요인에 대하여 설명하시오.

수소 함량: 고강도 강철은 탄소 함량이 높고 용접 중 수소 픽업에 취약하기 때문에 종종 HIC에 더 취약하다. 수소는 용접 플럭스, 모재, 심지어 공기 중의 수분과 같은 다양한 소스로부터 용접 풀로 유입될 수 있다. 용접 풀에 수소가 존재하면 수소 원자가 형성될 수 있으며, 수소 원자는 강철로 확산되어 HIC를 유발할 수 있다.

잔류 응력: 용접 과정에서 발생하는 열팽창 및 수축으로 인해 용접된 조인트에 잔류 응력이 유입될 수 있다. 이러한 잔류 응력은 높은 응력 집중 영역을 생성하여 용접된 조인트를 HIC에 더 취약하게 만들 수 있다.

미세 구조: 고강도 강철의 미세 구조는 HIC에 대한 민감성에도 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 바이나이트 미세 구조를 가진 강철은 일반적으로 마텐사이트 미세 구조를 가진 강철보다 HIC에 더 취약하다. 바이나이트강은 수소 트랩의 농도가 높아 수소가 축적돼 HIC를 형성할 수 있기 때문이다.

7. 아크 용접에서 용접 입열을 계산할 수 있는 공식을 설명하시오.

용접 입열 = 용접전압V * 용접전류(암페어)I * 60 / 운봉속도(mm/min)

이 공식은 용접 아크에서 입력되는 열이 용접 조인트로 입력되는 유일한 에너지원이라는 가정에 기초한다. 실제로 예열, 패스 간 온도 및 주변 온도와 같은 다른 요인도 열 입력에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 이 공식은 아크 용접을 위한 열 입력의 유용한 근사치를 제공한다.

용접되는 재료, 사용되는 용접 공정 및 원하는 용접 특성에 따라 적절한 열 입력 범위가 다르다는 점에 유의해야 한다. 원하는 용접 품질을 달성하고 균열, 변형 또는 융접 불량과 같은 결함을 방지하기 위해 적절한 용접 매개변수를 선택하는 것이 중요하다.

8. 용접작업 시 사용하는 포지셔너의 사용목적 3가지를 설명하시오.

개선된 용접 품질: 포지셔너는 용접 조인트에 대한 접근성을 개선하고 용접자가 일관된 용접 위치를 유지할 수 있도록 함으로써 용접 품질을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 이로 인해 관통력이 향상되고 비드 외관이 개선되며 다공성 및 융착 부족과 같은 결함이 감소할 수 있다.

생산성 향상: 포지셔너는 또한 용접 중에 공작물을 조작하고 배치하는 데 필요한 시간과 노력을 줄여 생산성을 높이는 데 도움이 될 수 있다. 이를 통해 용접 프로세스를 가속화하고 주어진 시간 내에 완료할 수 있는 용접 횟수를 늘릴 수 있다.

안전성 향상: 포지셔너는 또한 용접 작업 시 무겁거나 어색한 공작물을 수동으로 조작할 필요성을 줄여줌으로써 안전성을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 공작물의 이동과 관련된 변형이나 사고로 인한 부상 위험을 줄일 수 있다. 포지셔너는 가드 및 인터록과 같은 안전 기능으로 설계하여 사고를 방지할 수도 있다.

포지셔너는 전반적으로 용접 작업의 품질 및 효율성을 향상시키는 동시에 안전성을 향상시키는 데 중요한 도구다. 용도에 적합한 포지셔너를 선택하고 적절한 교육 및 사용을 보장함으로써, 용접 작업은 포지셔너가 제공하는 이점을 활용할 수 있다.

9. 탄소강 용접 시 발생된 잔류응력 제거방법에 대하여 설명하시오.

열처리: 열처리를 사용하여 용접 접합부의 잔류 응력을 제거할 수 있다. 여기에는 용접된 조인트를 특정 온도로 가열하고 일정 시간 동안 유지한 후 냉각시키는 작업이 포함된다. 열처리는 재료를 이완시키고 잔류 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 정확한 열처리 매개변수는 용접되는 특정 용도 및 재료에 따라 달라진다.

기계적 응력 완화: 기계적 응력 완화는 잔류 응력을 줄이기 위해 용접된 조인트에 기계적 힘을 가하는 것을 포함한다. 이 작업은 조인트를 스트레치하거나 프레스를 사용하여 잔류 응력의 반대 방향으로 조인트를 압축하여 수행할 수 있다. 이는 재료를 이완시키고 잔류 응력을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

피닝: 피닝은 용접된 조인트의 표면을 해머 또는 기타 공구로 타격하여 표면에 압축 응력을 유도하는 공정이다. 이는 잔류 응력으로 인한 인장 응력을 상쇄하고 균열 또는 변형의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

가공: 잔류 응력을 완화하기 위해 용접된 조인트의 표면층을 제거하는 데 가공을 사용할 수 있다. 이는 용접된 접합부의 표면을 밀링 또는 분쇄하여 재료의 최상층을 제거하고 잔류 응력을 감소시킴으로써 이루어질 수 있다.

이러한 방법의 효과는 특정 용도와 잔류 응력의 심각도에 따라 달라진다는 점에 유의해야 한다. 용접된 조인트가 손상되지 않도록 상황에 맞는 방법을 선택하고 신중하고 올바르게 적용하는 것이 중요합니다.

10. 고탄소강 용접작업에서 예열과 후열의 목적에 대하여 각각 설명하시오.

예열의 목적

• 미세 구조 개선: 예열은 또한 기본 금속의 미세 구조를 개선하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 금속이 더 연성이 높고 균열에 덜 취약하게 만든다.
• 용접 품질 개선: 예열은 또한 관통력이 향상되고 비드 외관이 개선되며 다공성 및 융접 부족과 같은 결함이 감소하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

후열의 목적

• 잔류 응력 완화: 용접 시 용접된 조인트에 잔류 응력이 발생하여 조인트가 휘거나 변형될 수 있다. 후열은 이러한 응력을 완화하고 용접된 조인트의 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.
• 인성 개선: 후 가열은 미세 구조를 개선하고 균열 및 기타 결함의 위험을 줄여 용접된 조인트의 인성을 개선하는 데도 도움이 됩니다.

전반적으로 예열 및 후가열은 용접 접합부의 품질 및 성능을 향상시키기 위한 고탄소강 용접 작업에서 중요한 단계이다. 특정 예열 및 후 가열 매개 변수는 특정 용도와 용접되는 재료에 따라 달라진다. 가능한 한 최상의 용접 품질과 성능을 보장하려면 적절한 예열 및 후열 절차를 따르는 것이 중요하다.

Chat GPT의 용접기술사 풀이 후기

1교시의 문제는 13개의 문제중 10문제를 골라서 푸는 문제이다. Chat GPT에게 풀이를 시켜보니 생각보다 잘 풀어낸다. 물론 한글로 물어보면 종종 엉뚱한 대답을 하기 때문에 영어로 번역해서 물어보는 것이 좋고, 영어로 대답한 것을 다시 번역해야 되는 수고로움은 다소 존재하지만, 그런 불편함을 감수하면서도 할만 하다는 결론을 내리게 되었다.

특히나 용접의 경우에는 본래 용접 작업 자체가 서구에서 나온 발상이기 때문에, 한국어로 번역된 부분만 잘 다듬는다면 이대로 외워도 크게 지장이 없겠다는 생각이 든다. 물론, 어느정도의 서브노트는 필요하겠지만 말이다. 앞으로 이런식으로 기술사에 기출문제에 대한 정리를 좀 해볼까 한다.

Chat GPT는 개인적으로 공부를 하는데 있어서도 활용도가 상당해서 필자의 경우 유료결제 없이 사용하다가 최근 유료결제를 하고 사용중에 있다.