





출처 : 한국산업인력공단
제138회 금속가공기술사 기출문제 분석|출제경향과 향후 중요하게 공부해야 할 문제
제138회 금속가공기술사 시험은 금속가공의 전통적인 핵심 분야인 주조, 용접, 열처리, 소성가공, 절삭·연마뿐만 아니라 PVD, 분말기반 쾌속조형, 기가 캐스팅 등 최근 제조기술까지 폭넓게 출제되었다.
특히 이번 시험은 하나의 공정만 단독으로 공부하기보다는
재료 → 가공공정 → 조직변화 → 결함 → 검사 → 품질개선
이라는 흐름으로 공부해야 대응하기 좋은 문제들이 많이 출제되었다.
이번 글에서는 제138회 금속가공기술사 기출문제를 교시별로 분석하고, 이를 바탕으로 향후 중요하게 공부해야 할 분야와 예상문제를 정리해 보도록 하겠다.
1. 제138회 금속가공기술사 출제문제
1교시
- 초음파 가공
- 주조 결함 중 수축공의 발생원인 및 방지대책
- 알루미늄 피복아크용접 시 주의사항
- 물리적 증착법(PVD)
- 압탕의 구비조건과 냉금
- 연강과 알루미늄의 응력-변형률 곡선 비교
- 열간성형과 온간성형
- 구상흑연주철의 흑연 구상화 촉진·저해 원소
- 합금강 및 후판 용접 시 저수소계 용접봉 사용 이유
- 강의 풀림과 불림
- 주조 응고해석 시뮬레이션의 장점
- 탄소강 담금질 시 5대 원소의 영향
- Ni계 초내열합금
1교시부터 주조, 용접, 열처리, 소성가공, 특수재료, 절삭가공까지 상당히 넓은 범위가 출제되었다.
따라서 금속가공기술사에서 특정 분야 하나만 깊게 공부하는 것보다는 전체 공정에 대한 기본기를 갖추는 것이 중요하다는 것을 보여준다.
2교시
- 오스테나이트계 스테인리스강의 특성과 용접방법
- 초경합금 및 코팅 초경합금
- 인베스트먼트 주조와 사형주조 비교
- 아크용접 변형의 발생원인 및 최소화 방안
- 자유단조·형단조·밀폐단조
- 기가 캐스팅 기술
2교시는 금속가공기술의 대표적인 공정들을 비교하고 실제 제조기술에 적용하는 능력을 묻는 문제가 많았다.
특히 인베스트먼트 주조와 사형주조 비교, 단조공법 비교, 용접변형 대책 등은 "공정의 원리와 특징을 알고 적절한 공정을 선정할 수 있는가"를 확인하는 문제라고 볼 수 있다.
또한 기가 캐스팅이 출제되면서 자동차 경량화 및 대형 일체형 주조와 같은 최근 제조기술에 대한 관심도 확인할 수 있다.
3교시
- 크롬몰리브덴강의 노말라이징 및 조질열처리 후 미세조직 변화
- 분말기반 쾌속조형(RP) 시스템
- 탕구계의 역할과 설계
- 고주파열처리 제품의 경화층 깊이 및 경도 부족 원인
- 주철 주물의 균열 원인과 방지대책
- 마이크로 비커스 및 로크웰 경도시험과 측정오차 저감방법
3교시는 열처리와 주조, 시험평가가 연결되어 출제되었다.
특히 1번과 4번은 단순히 열처리 방법을 설명하는 문제가 아니라 "열처리 조건 → 미세조직 → 경도 → 제품성능"을 연결해야 하는 문제이다.
이는 금속가공기술사 답안에서 조직과 기계적 성질의 관계를 설명하는 능력이 중요하다는 것을 보여준다.
4교시
- 열간가공용 공구강 STD61과 냉간가공용 공구강 STD11 비교
- 초연마재 숫돌
- 다이캐스팅 금형 히트 체크 원인 및 방지대책
- 스테인리스강 응고조직, 결함 및 내식성 확보방안
- 알루미늄 합금 주조 시 수소가스 혼입·결함·제거대책
- 림드강·세미킬드강·킬드강과 라미네이션 및 비파괴검사
4교시는 재료, 주조, 열처리, 연마, 검사 분야가 종합적으로 출제되었다.
특히 알루미늄 주조의 수소결함과 주철 균열, 다이캐스팅 히트 체크, 강재의 라미네이션 등은 모두 "금속가공 과정에서 발생하는 결함과 그 원인 및 방지대책"이라는 하나의 큰 주제로 연결할 수 있다.
2. 제138회에서 가장 눈에 띄는 출제경향
① 주조 분야의 비중이 매우 높았다
이번 시험에서는 주조 관련 문제가 여러 형태로 반복되었다.
1교시
수축공
압탕
냉금
응고해석 시뮬레이션
구상흑연주철
2교시
인베스트먼트 주조
사형주조
기가 캐스팅
3교시
탕구계
주철 주물 균열
4교시
다이캐스팅 히트 체크
스테인리스강 응고
알루미늄 수소결함
림드·세미킬드·킬드강
이처럼 주조분야가 사실상 여러 교시에 걸쳐 반복되었다.
따라서 앞으로 금속가공기술사를 공부하는 수험생이라면 주조를 단순히 하나의 공정으로 공부해서는 안 된다.
다음과 같은 하나의 체계로 정리하는 것이 좋다.
원재료 및 용탕
↓
용해 및 정련
↓
탕구계 설계
↓
주입
↓
응고
↓
수축보상
↓
조직형성
↓
주조결함
↓
검사
↓
후처리
이 흐름을 만들어 놓으면 여러 기출문제를 동시에 대비할 수 있다.
② 용접은 '공정'보다 '결함과 품질관리'가 중요하게 출제되었다
용접 관련 문제도 여러 형태로 출제되었다.
알루미늄 용접 주의사항
저수소계 용접봉 사용 이유
오스테나이트계 스테인리스강 용접
용접변형 원인 및 방지대책
즉 단순히 용접법의 종류를 암기하는 방식보다는
재료 → 용접방법 → 열영향부 → 결함 → 변형 → 품질관리
의 연결이 중요하다.
특히 앞으로는 용접균열, 수소취성, 열영향부, 잔류응력, 용접변형을 서로 연결해서 공부할 필요가 있다.
③ 열처리는 '조직과 기계적 성질'의 연결이 핵심이다
이번 시험에서 열처리 분야는 상당히 중요했다.
풀림과 불림
탄소강 담금질
Cr-Mo강의 노말라이징 및 조질처리
고주파열처리
STD61과 STD11
등이 출제되었다.
특히 3교시 1번은 열처리 후 미세조직 변화를 묻고 있으며, 3교시 4번은 경화층 깊이와 경도가 부족한 원인을 묻고 있다.
따라서 열처리를 공부할 때는 다음 구조로 정리해야 한다.
열처리 조건
↓
냉각속도
↓
상변태
↓
미세조직
↓
경도·강도·인성
↓
제품성능
이 연결이 매우 중요하다.
④ 최신 제조기술도 반드시 대비해야 한다
이번 시험에서 눈에 띄는 문제는 다음과 같다.
PVD
분말기반 쾌속조형(RP)
기가 캐스팅
초연마재
응고해석 시뮬레이션
이러한 문제는 전통적인 금속가공기술과 달리 최근 제조산업의 변화를 반영한 문제이다.
따라서 앞으로는 전통적인 주조·용접·열처리만 공부하는 방식으로는 부족하다.
특히
적층제조
스마트 제조
공정 시뮬레이션
표면처리
자동화
고정밀 가공
대형 일체형 주조
등을 지속적으로 공부할 필요가 있다.
3. 제138회에서 가장 중요한 핵심 분야
이번 회차를 기준으로 향후 공부 우선순위를 정리하면 다음과 같다.
순위분야중요도핵심 공부내용
| 1 | 주조 | ★★★★★ | 응고, 탕구계, 압탕, 냉금, 결함, 다이캐스팅 |
| 2 | 열처리 | ★★★★★ | 담금질, 뜨임, 풀림, 불림, QT, 표면경화 |
| 3 | 용접 | ★★★★★ | 용접법, 결함, 수소, 변형, 잔류응력 |
| 4 | 금속재료·조직 | ★★★★★ | 상변태, 미세조직, 합금원소, 기계적 성질 |
| 5 | 주조결함 | ★★★★☆ | 수축공, 기공, 균열, 수소결함, 히트체크 |
| 6 | 소성가공 | ★★★★☆ | 열간·온간·냉간가공, 단조 |
| 7 | 절삭·연마 | ★★★★☆ | 초경합금, 초연마재, 가공조건 |
| 8 | 비파괴검사·시험 | ★★★★☆ | 경도시험, UT, RT, MT, PT |
| 9 | 신제조기술 | ★★★★☆ | RP, 적층제조, PVD, 시뮬레이션 |
| 10 | 특수재료 | ★★★★☆ | 스테인리스, Ni계 초내열합금, 공구강 |
4. 향후 가장 중요하게 공부해야 할 예상문제
제138회 기출문제를 단순히 반복하는 것보다, 출제된 주제에서 한 단계 확장하여 공부하는 것이 중요하다.
A. 주조 분야
- 주조의 응고과정과 응고조직에 대하여 설명하시오.
- 주조 시 수축공의 발생원인과 방지대책을 설명하시오.
- 주조 시 기공과 수축공의 차이 및 방지대책을 설명하시오.
- 압탕의 기능과 설계원리를 설명하시오.
- 냉금의 종류와 사용목적을 설명하시오.
- 탕구계의 구성과 설계 시 유의사항을 설명하시오.
- 탕구·탕도·게이트의 역할과 설계방법을 비교하시오.
- 주조 응고해석 시뮬레이션의 원리와 활용방안을 설명하시오.
- 사형주조와 정밀주조의 특징을 비교하시오.
- 인베스트먼트 주조의 장단점과 적용분야를 설명하시오.
- 다이캐스팅의 원리와 주요 결함 및 대책을 설명하시오.
- 다이캐스팅 금형의 히트 체크 원인과 방지대책을 설명하시오.
- 알루미늄 합금 주조에서 수소결함의 발생원인과 제거방법을 설명하시오.
- 주철 주물의 균열 원인과 방지대책을 설명하시오.
- 기가 캐스팅의 원리, 장점 및 기술적 과제를 설명하시오.
B. 용접 분야
- 피복아크용접의 원리와 용접조건에 대하여 설명하시오.
- 알루미늄 용접 시 발생하는 문제점과 대책을 설명하시오.
- 오스테나이트계 스테인리스강의 용접특성과 용접 시 주의사항을 설명하시오.
- 용접부의 주요 결함과 발생원인 및 방지대책을 설명하시오.
- 용접균열의 종류와 발생원인 및 방지대책을 설명하시오.
- 저수소계 용접봉의 특징과 사용목적을 설명하시오.
- 용접 시 수소가 용접부에 미치는 영향과 수소균열 방지대책을 설명하시오.
- 용접변형의 종류와 발생원인 및 방지대책을 설명하시오.
- 용접 잔류응력의 발생원인과 저감방법을 설명하시오.
- 용접부 비파괴검사 방법의 종류와 특징을 비교하시오.
C. 열처리 분야
- 탄소강의 담금질 원리와 냉각방법을 설명하시오.
- 담금질 균열의 발생원인과 방지대책을 설명하시오.
- 풀림, 불림, 담금질, 뜨임의 목적과 특징을 비교하시오.
- 조질열처리(QT)의 원리와 미세조직 변화를 설명하시오.
- 강의 탄소함량이 열처리 및 기계적 성질에 미치는 영향을 설명하시오.
- 탄소강 담금질에 영향을 미치는 합금원소의 역할을 설명하시오.
- 노말라이징과 조질열처리의 미세조직 및 기계적 성질을 비교하시오.
- 고주파 열처리의 원리와 장단점 및 적용분야를 설명하시오.
- 고주파 열처리의 경화층 깊이에 영향을 미치는 요인을 설명하시오.
- 표면경화처리의 종류와 특징을 비교하시오.
D. 금속조직 및 재료 분야
- 철-탄소 평형상태도와 주요 조직에 대하여 설명하시오.
- 오스테나이트의 생성과 분해과정을 설명하시오.
- 금속의 상변태와 냉각속도의 관계를 설명하시오.
- 연강과 알루미늄의 응력-변형률 곡선을 비교하시오.
- 금속의 항복현상과 가공경화에 대하여 설명하시오.
- 구상흑연주철의 조직과 기계적 성질에 대하여 설명하시오.
- 구상흑연주철의 구상화 처리와 영향원소에 대하여 설명하시오.
- 스테인리스강의 종류와 조직별 특성을 비교하시오.
- 스테인리스강의 내식성 저하원인과 방지대책을 설명하시오.
- Ni계 초내열합금의 특성과 주요 적용분야를 설명하시오.
E. 소성가공 및 단조 분야
- 열간가공, 온간가공, 냉간가공을 비교하시오.
- 열간가공과 냉간가공의 장단점을 비교하시오.
- 자유단조, 형단조, 밀폐단조의 특징을 비교하시오.
- 단조결함의 종류와 발생원인 및 방지대책을 설명하시오.
- 소성가공에서 가공경화와 재결정에 대하여 설명하시오.
- 금속의 재결정온도와 가공조건의 관계를 설명하시오.
- 단조품의 섬유상 조직과 기계적 성질의 관계를 설명하시오.
F. 절삭·연마 및 공구 분야
- 초경합금의 종류와 특성을 설명하시오.
- 코팅 초경합금의 종류와 특징 및 적용분야를 설명하시오.
- 절삭공구의 마모 형태와 발생원인을 설명하시오.
- 공구수명에 영향을 미치는 요인을 설명하시오.
- 초연마재 숫돌의 종류와 특징을 설명하시오.
- 연삭가공의 주요 결함과 방지대책을 설명하시오.
- 연삭열에 의한 가공변질층의 발생원인과 방지대책을 설명하시오.
- 초음파가공의 원리, 특징 및 적용분야를 설명하시오.
G. 시험 및 품질관리 분야
- 로크웰 경도시험의 원리와 특징을 설명하시오.
- 비커스 경도시험의 원리와 특징을 설명하시오.
- 마이크로 비커스 경도시험의 적용분야와 시험편 제작 시 주의사항을 설명하시오.
- 금속재료의 인장시험과 응력-변형률 곡선을 설명하시오.
- 금속재료의 비파괴검사 방법을 비교하시오.
- UT, RT, MT, PT의 원리와 적용대상을 비교하시오.
- 주조품의 품질검사 방법을 설명하시오.
- 열처리품의 경도 및 조직검사 방법을 설명하시오.
H. 최신 제조기술 분야
- 물리적 증착법(PVD)의 원리와 특징을 설명하시오.
- PVD와 CVD의 차이점을 비교하시오.
- 적층제조의 원리와 금속 3D 프린팅의 종류를 설명하시오.
- 분말기반 쾌속조형(RP)의 원리와 장단점을 설명하시오.
- 금속 적층제조의 주요 결함과 품질관리방법을 설명하시오.
- 제조공정 시뮬레이션의 종류와 활용방안을 설명하시오.
- 주조 응고해석 시뮬레이션의 원리와 활용방안을 설명하시오.
- 스마트 제조 및 금속가공공정의 디지털화 방안을 설명하시오.
5. 제138회에서 특히 주목해야 할 '연계 출제'
이번 시험에서 가장 중요한 것은 하나의 문제가 다른 문제와 연결된다는 점이다.
예를 들어 주조를 공부한다면
주조설계
→ 탕구계
→ 압탕
→ 냉금
→ 응고
→ 응고해석
→ 수축공
→ 기공
→ 균열
→ 검사
까지 연결해야 한다.
용접도 마찬가지이다.
용접법
→ 재료
→ 열영향부
→ 수소
→ 용접균열
→ 잔류응력
→ 용접변형
→ 비파괴검사
로 연결할 수 있다.
열처리는
열처리 조건
→ 냉각속도
→ 상변태
→ 미세조직
→ 경도
→ 강도
→ 인성
→ 제품성능
으로 연결된다.
이렇게 공부하면 개별 문제를 암기하는 것보다 훨씬 많은 예상문제에 대응할 수 있다.
6. 제138회 이후 최우선 공부순위 TOP 15
모든 문제를 한꺼번에 공부하기 어렵다면 다음 순서로 공부하는 것을 추천한다.
1순위. 주조
주조응고, 탕구계, 압탕, 냉금, 주조결함, 다이캐스팅
2순위. 열처리
담금질, 뜨임, 풀림, 불림, QT, 고주파열처리
3순위. 용접
용접결함, 수소균열, 용접변형, 잔류응력, 재료별 용접
4순위. 금속조직
철-탄소계, 상변태, 재결정, 합금원소, 미세조직
5순위. 주조결함
수축공, 기공, 수소결함, 균열, 히트 체크
6순위. 단조·소성가공
열간·온간·냉간가공, 자유단조, 형단조, 밀폐단조
7순위. 절삭·연마
초경합금, 코팅 초경, 초연마재, 연삭결함
8순위. 시험·검사
경도시험, 인장시험, 비파괴검사
9순위. 최신 제조기술
PVD, 적층제조, RP, 공정 시뮬레이션
10순위. 특수재료
스테인리스강, Ni계 초내열합금, 공구강
7. 제138회 금속가공기술사의 핵심 메시지
제138회 시험을 전체적으로 보면 금속가공기술사에서 요구하는 능력이 단순한 "금속재료 지식"이 아니라는 것을 알 수 있다.
이번 시험에서는
재료의 특성
↓
가공공정
↓
열적·기계적 변화
↓
미세조직
↓
결함 발생
↓
검사
↓
품질개선
이라는 연결관계를 이해하고 있는지를 확인하는 문제가 많이 출제되었다.
특히 주조에서는 수축공, 압탕, 냉금, 탕구계, 응고해석, 주조결함 등이 서로 연결되었고, 용접에서는 재료별 용접특성, 저수소계 용접봉, 용접변형 등이 연결되었다.
열처리 역시 풀림·불림·담금질·조질처리·고주파열처리 등이 각각 독립된 문제가 아니라 미세조직과 기계적 성질이라는 하나의 큰 틀에서 이해해야 한다.
또한 PVD, RP, 기가 캐스팅, 공정 시뮬레이션과 같은 최신 제조기술이 출제된 것은 앞으로 금속가공기술사에서도 전통적인 제조공정뿐만 아니라 첨단 제조기술에 대한 준비가 필요하다는 것을 보여준다.
따라서 앞으로의 공부는
기출문제 → 관련 이론 → 공정원리 → 결함 → 검사 → 개선대책 → 최신기술
순서로 확장해 나가는 것이 좋다.
제138회 금속가공기술사에서 가장 중요한 분야를 압축하면
주조 + 열처리 + 용접 + 금속조직 + 주조결함 + 소성가공 + 절삭·연마 + 시험·검사 + 최신 제조기술
이라고 정리할 수 있다.
특히 수험생들은 제138회에 나온 문제의 답만 외우기보다는 각 문제에서 출제자가 어떤 분야를 확장해서 물을 수 있는지를 생각해야 한다.
예를 들어 "수축공"이 출제되었다면 수축공만 공부하는 것이 아니라
응고 → 수축 → 압탕 → 냉금 → 탕구계 → 응고해석 → 수축공 → 품질검사
까지 공부해야 한다.
이렇게 기출문제를 하나의 네트워크로 만들어 놓는 것이 금속가공기술사 합격을 위한 효율적인 공부방법이라고 할 수 있다.
※ 위 예상문제는 제138회 기출문제를 바탕으로 향후 학습방향을 제시하기 위한 것으로, 실제 시험 출제를 보장하는 것은 아니다.
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