개념 한 쪽
마그네슘은 가벼운 금속으로 여러 합금 계열을 통해 강도나 내열성 등을 개선하여 사용한다. 합금마다 주성분과 소량 첨가 원소에 따라 기계적 성질과 적용 분야가 달라지므로 명칭과 특성의 매칭을 통해 정답을 찾는다.
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출제기준 단원 「마그네슘」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| Mg-Al계 합금 식별 | 1 | 알루미늄 함량으로 Mg 합금 종류를 가리기 |
| 알루미늄 합금 특성 판단 | 1 | 알루미늄의 산화막과 부식성 설명의 옳고 그름 가리기 |
| 합금 물성-용도 연결 | 1 | Y 합금의 내열성·열전도율 특성 판단하기 |
마그네슘 합금 가운데 알루미늄을 주성분으로 첨가한 Mg-Al계 합금은 주조성과 기계적 성질이 향상되는 특징을 가진다. 특히 알루미늄이 7% 이상 첨가된 합금은 인장강도와 연신율이 크게 향상되어 경량이면서 고강도가 요구되는 부품에 적합하다. 이러한 합금의 대표명칭으로 다우메탈 같은 종류가 출제 지문에 등장한다.
알루미늄-규소계 합금은 실루민 계열로 분류되며, 여기에 구리, 마그네슘, 니켈 등을 소량 첨가하면 내열성과 열팽창 계수가 작아지는 특성을 얻는다. 이러한 변형 합금은 정밀 부품이나 고온 안정성이 필요한 부위에 유리하다.
두랄루민과 같은 알루미늄계 합금은 알루미늄을 주성분으로 구리, 마그네슘, 망간 등을 첨가하여 고강도를 확보한 합금이다. 합금의 표준 성분을 묻는 문제에서는 특정 원소의 포함 여부를 기준으로 옳고 그름을 판단해야 한다.
Y 합금과 같이 알루미늄에 구리·마그네슘·니켈 등을 섞은 합금은 고온에서의 내열성과 열전도율 특성이 강조된다. 합금의 물성이 부품 적용과 어떻게 연결되는지 파악하면 오답을 제거하는 데 도움이 된다.
문항 유형 예시는 합금명의 주성분과 특성을 연결하는 문제이다. 예컨대 '알루미늄을 7% 이상 첨가한 Mg 합금'이라는 설명이 나오면 Mg-Al계 고강도 합금인 다우메탈을 선택해야 한다. 'Al-Si계에 Cu·Mg·Ni를 첨가해 내열성·저팽창성을 갖춘 합금'이라는 설명이 나오면 로엑스를 떠올려야 한다.
또한 '두랄루민의 표준 성분에 포함되지 않는 원소'를 묻는 문제는 두랄루민의 기본 성분인 Cu, Mg, Mn과 관련된 지식을 바탕으로 코발트 같은 원소를 배제하는 방식으로 풀어야 한다. Y 합금 관련 문제에서는 내열성과 높은 열전도율을 동시에 고려해야 하며 '열전도율이 작다'는 선택지는 틀린 진술로 판정한다.
고탄성이 요구되는 판, 선 등의 가공재료로 쓰이며, 내식성, 내마모성이 필요한 펌프 부품, 선박용 부품에 쓰이는 구리합금은?
정답 ① · 질문은 고탄성, 내식성, 내마모성이 요구되는 부품에 적합한 구리합금을 묻고 있다. 인을 첨가한 인청동은 주조성 및 기계적 성질이 우수하고 내식·내마모성이 좋아 펌프 부품이나 선박용 부품 등에 널리 쓰이므로 정답이다.
고탄성, 내식성, 내마모성이 모두 요구되는 구리합금은 인청동이다.
알루미늄 및 알루미늄 합금의 특징 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 알루미늄 합금의 특성 중 올바르지 않은 것을 찾는 것이다. 알루미늄은 공기 중에서 치밀한 산화막(Al2O3)을 형성하여 부식을 방지하므로 ‘표면에 산화막이 형성되지 않아 부식이 쉽게 된다’는 기술은 사실과 반대이다.
알루미늄은 공기 중 산소와 반응하여 표면에 치밀한 산화막(Al2O3)을 형성하여 부식을 방지하므로, 산화막이 형성되지 않는다는 설명은 틀렸다.
Y 합금에 대한 다음의 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · Y 합금(Y-alloy)은 알루미늄(Al)을 주성분으로 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni) 등이 합금된 내열성 알루미늄 합금입니다. 이 합금은 고온에서도 기계적 강도가 높고 열전도율이 우수하여 엔진의 실린더 헤드나 피스톤 등 열을 많이 받는 부품에 주로 사용됩니다.
Y 합금은 고온에서 열전도율이 우수하므로, 열전도율이 작다는 설명은 틀린 내용이다.
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