19년 2회차

발전기의 조속기(governor) 제어장치는 프로세스 제어의 제어대상 분류에 속하지 않는다.

프로세스제어는 압력, 온도, 유량(그 밖에 액위·농도 등) 같은 공정 변수를 제어대상으로 한다. 반면 조속기는 발전기의 회전속도(주파수)를 일정하게 유지하는 장치로, 전압·전류·주파수·회전속도를 다루는 자동조정(automatic regulation)으로 분류되어 대상 자체가 다르다.

가속도 센서를 기계에 영구적으로 설치하면서 드릴이나 탭 작업이 불가능한 경우, 에폭시 시멘트 고정을 사용한다. 에폭시 시멘트는 강력한 접착력으로 센서를 기계 표면에 화학적으로 부착시켜 준영구적 고정이 가능하며, 기계 가공 없이도 설치할 수 있다. 나사 고정은 탭 작업이 필요하고, 밀랍 고정과 마그네틱 고정은 임시 부착 방식으로 영구적 설치에는 적합하지 않다.

소음 방지 설명 중 틀린 것은 "투과손실은 재료의 굽힘강성과 내부 댐핑에 의한 영향을 받지 않는다"는 부분이다.

실제로는 재료의 굽힘강성과 내부 댐핑(감쇠)이 투과손실의 크기에 직접 영향을 준다.

차음벽의 차음 효과가 투과율로 결정된다는 것, 다공성 재료가 높은 흡음율을 갖는다는 것, 소음기가 덕트·배기 소음 방지에 쓰인다는 것은 모두 옳은 설명이다.

굴절은 음파가 서로 다른 매질의 경계에서 진행 방향이 바뀌는 현상으로, 중첩 원리가 아닌 스넬의 법칙(굴절의 법칙)으로 설명되며 음파의 직진성 변화를 다루는 독립적인 파동 현상이다.

소음의 중첩 원리(superposition principle)는 여러 음파가 동시에 존재할 때 합성 음파의 변위가 각 음파의 변위 합과 같다는 원리로, 음파의 간섭 현상을 설명하는 기본 법칙이다.

• 보강간섭: 음파들이 같은 위상으로 만나 진폭이 커지는 현상으로 중첩 원리에 기반한다.
• 소멸간섭: 반대 위상으로 만나 진폭이 작아지는 현상으로 중첩 원리에 기반한다.
• 맥놀이: 진동수가 약간 다른 두 음파의 중첩으로 음의 크기가 주기적으로 변하는 현상으로 중첩 원리에 기반한다.

파면의 정의를 다시 살펴보면, 파면은 같은 위상(phase)을 가진 점들을 연결한 면이지, "파동의 높이가 같은 점들"로 표현하는 것은 부정확하다. 같은 높이의 점들이 반드시 같은 위상을 가지는 것은 아니며, 특히 진행파에서 시간이 지나면 높이가 같은 점들의 위상이 달라질 수 있다.

• 음선: 음선이 파면에 수직이며 음의 진행방향을 나타낸다는 정의가 맞다.
• 음파: 공기 중에서 소밀파(압력파)로 전파된다는 설명이 올바르다.
• 파동: 매질의 변형운동으로 에너지가 전달된다는 설명이 올바르다.

측정범위 1~30m로 석유탱크·고로 등의 레벨을 재는 것은 마이크로 웨이브식 레벨계이다.

비접촉식으로 전자파를 발사해 반사시간(또는 위상)으로 액면을 측정하므로 넓은 범위와 열악한 환경에서도 사용할 수 있다. 저압식·부자식은 접촉식이고, 멜로디식은 이런 대용량 탱크의 장거리 레벨 측정에는 쓰이지 않는다.

진동 차단기는 진동 전달을 막는 탄성 지지 요소로, 강철 스프링·공기 스프링·합성고무 절연재 등이 쓰인다. 심 플레이트는 축 정렬 때 기계의 높이와 기울기를 맞추는 조정용 얇은 판이므로 진동 차단기가 아니다.

서미스터는 온도에 따라 저항이 변하는 반도체 소자로, 종류는 NTC(부특성), PTC(정특성), CTR(특정 온도에서 저항이 급변)이다. GTR은 서미스터가 아니라 트랜지스터 계열 소자다.

사람이 들을 수 있는 최저 가청음압(기준음압)은 $2 \times 10^{-5}\ \mathrm{N/m^2}$이다.

이는 0dB 음압레벨의 기준값으로 국제적으로 통일되어 사용되는 수치이다.

주파수가 약간 다른 두 음원이 만나 보강·소멸간섭을 교대로 일으켜 소리가 커졌다 작아졌다 하는 현상은 맥놀이(beat)이다.

공명은 고유진동수와 외력 진동수가 일치할 때 진폭이 커지는 현상이고, 마스킹은 큰 소리가 작은 소리를 묻히게 하는 현상이라 맥놀이와는 다른 개념이다.

터빈식 유량계의 특징을 정확히 파악하는 문제이다. "용적식 유량계에 비해서 대형이며, 구조가 복잡하고 비용이 많이 소요된다"는 설명은 용적식 유량계가 터빈식보다 대형·복잡·고가인 것을 역으로 서술한 오류이다.

터빈식 유량계는 용적식 유량계보다 소형이고 구조가 간단하며 비용이 저렴한 반면, 압력 손실이 작고 대유량 측정에 유리한 장점이 있다.

• 내구력이 있고 수리가 용이하다: 회전 날개의 내구성과 유지보수의 용이성으로 참이다.
• 용적식 유량계보다 압력 손실이 작다: 터빈식이 용적식보다 압력 강하가 작다는 올바른 특징이다.
• 고온ㆍ저온ㆍ고압의 특수 유체에 사용된다: 고온·저온·고압 및 특수 유체 측정에 적합한 것으로 참이다.

저항·인덕턴스·정전용량 등 임피던스 소자를 이용한 변환 방법에 속하지 않는 것은 전류 변환이다.

저항 변환(가변저항, 스트레인게이지 등), 인덕턴스 변환(차동변압기 등), 정전용량 변환(콘덴서형 센서 등)은 모두 소자의 임피던스 변화를 전압·전류 신호로 바꾸는 대표적 방식이며, 전류를 직접 소자로 삼는 변환 방식은 이 분류에 해당하지 않는다.

오실로스코프는 전압을 기본 측정값으로 시간축에 따라 표시하는 장비다. 파형(1번)은 화면에 직접 표시되고, 전압(2번)은 수직축 눈금으로, 주파수(3번)는 수평축의 시간 정보로부터 주기를 읽어 계산할 수 있다. 반면 임피던스는 전압과 전류의 비(Z = V/I)로 정의되는데, 오실로스코프는 전압만 측정하므로 전류를 직접 측정할 수 없어 임피던스를 구할 수 없다. 임피던스 측정을 위해서는 LCR 미터 같은 전용 측정 기기가 필요하다.

계측기가 측정량의 변화를 감지하는 민감성의 정도를 감도라 한다.

오차는 측정값과 참값의 차이, 정밀도는 반복 측정값들이 흩어진 정도, 정확도는 측정값이 참값에 가까운 정도를 뜻해 감도와는 개념이 다르다.

소음계의 측정감도를 보정하며 발생음의 주파수·음압도가 표시되고 오차 ±1dB 이내인 장치는 표준음 발생기(calibrator)이다.

방풍망은 바람소음을 줄이는 부속품, 주파수 분석기는 주파수 성분을 분석하는 장치, 동특성 조절기는 응답 특성을 조절하는 기능이라 기준음을 발생시켜 보정하는 역할과는 다르다.

마찰이나 다른 저항으로 에너지가 손실되지 않는 진동을 비감쇠진동이라 한다.

감쇠진동은 저항으로 진폭이 점차 줄어드는 진동이라 정반대 개념이며, 비선형진동·규칙진동은 에너지 손실 여부가 아니라 각각 복원력의 선형성, 파형의 규칙성을 기준으로 한 분류이다.

진동의 크기를 표현하는 용어 중 3번이 틀렸다. 실효값(RMS)은 진동에너지를 표현하는 것이 맞지만, 정현파의 경우 피크값의 1/√2배(약 0.707배)이지 2배가 아니다. 1번은 진동량의 평균값 정의로 맞고, 2번은 피크값을 절대값의 최대값으로 설명하여 맞으며, 4번은 양진폭(또는 전진폭)을 양의 최대값에서 음의 최대값까지의 거리로 설명하여 맞다.

기류음은 직접적인 공기의 압력변화에 의한 유체역학적 원인으로 발생하는 소리이다.

기계 본체나 물체의 진동에 의해 발생하는 소리, 지반진동을 수반하는 소리는 모두 구조물 진동이 원인인 고체음에 해당해 기류음과는 발생 메커니즘이 다르다.

진동 측정용 센서 중 비접촉형은 정전용량형이다.

압전형·서보형·동전형은 모두 측정 대상에 직접 부착해 측정하는 접촉형 센서이며, 정전용량형은 센서와 대상물 사이의 간극에 따른 용량 변화를 이용해 접촉 없이 변위를 측정한다.

진동 분류 설명 중 틀린 것은 불규칙진동에 대한 설명이다.

회전부의 불평형이나 커플링부의 중심 어긋남 등은 규칙적으로 반복되는 힘에 의한 강제진동의 원인이지, 예측 불가능한 불규칙진동(random vibration)의 원인이 아니다.

자유진동·강제진동·선형진동에 대한 나머지 설명은 정의에 부합한다.

수리율이 μ 인 지수분포에서는 평균수리시간이 수리율의 역수이므로 MTTR = 1/μ 이다.

수리율 μ 는 단위시간당 몇 건을 고칠 수 있는가(예: 0.5건/h)를 뜻하고, MTTR 은 한 건을 고치는 데 걸리는 평균시간이다. 서로 역수 관계이므로 μ = 0.5건/h 이면 MTTR = 1/0.5 = 2시간이 된다.

단위로 검산하면 분명해진다. μ 의 단위가 [1/h] 이므로 μ 나 μ² 로 두면 시간 차원이 되지 않고, 1/μ² 는 [h²] 이라 역시 시간이 아니다. [h] 가 나오는 형태는 1/μ 뿐이다. 고장률 λ 와 MTBF = 1/λ 도 같은 구조다.

이론사이클 시간과의 차이로 발생하는 로스는 속도저하 로스이다. 이론사이클 시간은 기계가 설계된 최적 조건에서 달성할 수 있는 표준 시간이며, 실제 사이클 시간이 이론사이클 시간보다 길어지는 것은 기계의 운전 속도가 저하되었음을 의미한다. 시가동 로스는 기계 시작 시 발생하는 손실, 공구교환 로스는 공구 교체에 소요되는 시간, 공정불량 로스는 부품 결함으로 인한 손실이므로 모두 이론사이클 시간과의 직접적인 차이와는 구분된다.

설비관리의 목적으로 거리가 먼 것은 설비투자비 증대이다.

설비관리는 품질향상, 원가절감, 생산계획 달성 등을 통해 오히려 투자비와 비용을 절감하는 것을 목표로 하므로 투자비 증대는 그 목적과 정반대이다.

품질불량현상·품질규격·품질특성과 설비의 기능·구조·운전 및 보전조건을 확인하는 단계는 현상분석 단계이다.

문제를 구체적으로 파악하는 초기 단계이며, 이후 요인해석 → 검토 및 대책 개선 → 표준화 순으로 품질보전 활동이 이어진다.

자주보전은 근로자가 자신의 설비를 스스로 점검·정비하는 활동으로, 계측화와는 직접적인 목적 관계가 없다. 계측화의 목적은 공정 및 설비의 상태를 정량적으로 파악하여 관리 및 개선을 도모하는 것이다.

• 설비보전·안전관리: 계측 데이터로 설비 이상을 조기 발견한다.
• 공정 작업의 기술적 관리: 계측값으로 공정 조건을 제어한다.
• 생산 공정의 기술적 해석: 계측 정보로 공정 특성을 분석한다.

이들은 모두 계측화의 핵심 목적에 해당한다.

만성로스에 관한 설명 중 거리가 먼 것은 "원인은 한 가지로 간단히 해결할 수 있다"는 부분이다.

만성로스는 여러 원인이 복합적으로 작용하며 그 조합이 발생할 때마다 달라지는 특성이 있어, 원인 규명을 위해 현상 해석을 철저히 해야 한다.

공사기간(공기) 단축 기법이 아닌 것은 GT(group technology)법이다.

GT법은 유사한 부품을 그룹화해 생산효율을 높이는 생산관리 기법으로 일정 단축과는 무관하다. LP(선형계획)법, MCX(최소비용촉진)법, SAM(지멘스 근사)법은 모두 PERT/CPM 등에서 공기를 단축하기 위해 활용되는 기법이다.

설비 또는 시스템의 설계부터 가동·보수·유지·폐기까지 전 과정에 필요한 비용을 생애비용(Life Cycle Cost)이라 한다.

보전비용·초기비용은 그 일부에 해당하는 비용이고, 공통비용은 전체 생애주기를 포괄하는 개념이 아니다.

설비의 갱신이나 개조를 통해 경비 절감을 목적으로 하는 투자는 합리적(합리화) 투자이다.

제품 투자는 신제품 생산을 위한 투자, 확장 투자는 생산량 증대를 위한 투자, 전략적 투자는 장기적 경쟁력 확보를 위한 투자로 목적이 각각 다르다.

공정 관리 불량은 운영 과정에서의 통제 미흡으로 발생하는 손실로, 전기·기계적 원인이 아닌 관리 및 조직 운영 영역의 문제이므로 간접 손실에 분류된다. 전력손실은 직접 손실(전기·기계적 손실)과 간접 손실(관리 및 운영 손실)으로 분류된다.

• 누전: 전선의 누설 전류로 인한 전기적 손실로 직접 손실에 해당한다.
• 기계의 공회전: 기계가 작동할 때 발생하는 기계적 손실로 직접 손실에 해당한다.
• 저능률 설비 사용: 전기설비의 비효율로 인한 손실로 직접 손실에 해당한다.

집중보전조직의 특징으로 틀린 것은 "작업의뢰와 완성까지의 시간이 매우 짧고, 작업표준을 위한 시간 손실이 적다"는 설명이다.

집중보전은 전문 인력과 설비를 한 곳에 모아 운용하므로 특수 기능자를 효과적으로 활용하고 충분한 인원을 동원할 수 있지만, 현장까지 이동하는 데 시간이 걸려 작업의뢰부터 완성까지 걸리는 시간은 오히려 길어질 수 있다.

설비관리조직의 개념에서 조직은 설비관리의 목적 달성을 위한 수단이며, 환경 변화에 순응하는 살아있는 유기체로서 기능해야 한다는 원칙이 기본이다. 보기 1·4는 이 원칙을 직접 표현하고, 보기 3은 인간을 수단적 요소로 보는 고전적 조직관으로 일반적 개념이다. 반면 보기 2는 "지장이 없는 한 전문화해야 한다"는 조건부 전문화를 제시하는데, 현대 설비관리조직론에서는 효율성 극대화를 위해 가능한 한 전문화를 적극 추구해야 한다고 본다. 조직이 과도하게 전문화되면 의사소통 단절과 통합 곤란이 발생하므로, "지장 없는 한"이라는 제약 조건을 두는 것 자체가 일반적 원칙과 배치된다.

설비보전에 강한 작업자에게 요구되는 능력이 아닌 것은 외주 발주 능력이다.

이는 구매·관리 부서의 업무 영역이며, 현장 작업자에게 필요한 능력은 수리 능력, 설비 이상 발견 및 개선 능력, 품질 이상의 예지와 원인 발견 능력처럼 설비를 직접 다루는 실무 역량이다.

치공구관리 기능 중 계획 단계에 해당하는 것은 공구의 설계 및 표준화이다.

공구의 검사, 보관과 대출, 제작 및 수리는 계획에 따라 실제로 치공구를 운용·관리하는 실행(운영) 단계의 기능이다.

설비종합효율은 시간가동률 × 성능가동률 × 양품률 의 곱으로 구한다.

세 항이 각각 다른 손실을 잡아낸다. 시간가동률은 고장·준비교체 등 정지 손실을, 성능가동률(= 속도가동률 × 실질가동률)은 속도 저하와 순간정지 손실을, 양품률은 불량·수정 손실을 반영한다.

그래서 속도가동률과 실질가동률을 성능가동률 자리에 나란히 쓰는 식은 성능 항을 잘못 나눈 것이고, 양품률을 분모에 두는 식은 불량이 많아질수록 종합효율이 올라가는 모순이 생겨 성립하지 않는다.

TPM(종합적 생산보전)의 내용으로 거리가 먼 것은 사후 활동 추구이다.

TPM은 고장이 난 뒤 처리하는 사후보전이 아니라 예방 활동을 통해 불량제로·고장제로를 추구하며, 자주보전 능력 향상과 LCC의 경제성 추구를 함께 지향한다.

설비배치의 목적으로 틀린 것은 생산인력의 증가이다.

설비배치는 생산량 증가, 생산 원가 절감, 우량품 제조 및 설비비 절감 등 효율 향상과 비용 절감을 목적으로 하며, 인력을 늘리는 것은 그 목적에 해당하지 않는다.

예방보전은 계획적 점검·정비로 고장을 사전에 막는 활동이므로 예비품 재고량은 오히려 감소시키는 효과를 가진다.

대수리 발생 감소, 설비 상태의 정확한 파악, 긴급 예비기기 필요성과 자본투자 감소는 모두 예방보전의 실제 효과에 해당한다.

보전 빈도 예측은 설비의 고유 설계 신뢰도, 보전 종류별 설비정지 횟수, 필요 인력·기술 수준 같은 객관적 데이터에 근거한다.

관리 조직의 자신감은 수치화할 수 없는 주관적 요소이므로 보전 빈도 예측 요인으로 보지 않는다.

사용고 발주방식은 최고 재고량을 미리 정해두고 사용한 만큼만 수시로 발주하여 항상 일정 재고 수준을 유지하는 방식이다.

• 정량 발주방식은 재고가 일정 수준(발주점) 이하로 떨어지면 정해진 수량을 발주하는 방식이다.
• 정기 발주방식은 발주 시기를 정해두고 그때그때 필요한 수량을 계산하여 발주하는 방식이다.

저항용접은 접합부에 대전류를 흘려 저항열로 접합하는 방식이라 대전류를 필요로 하고 설비가 복잡하다.

• 국부적으로 집중 가열되므로 산화·변질 부분이 작다.
• 재질이 다른 금속 간에는 저항값 차이로 접합이 어렵다.
• 열이 접합부에 집중되어 열손실은 오히려 적은 편이다.

단선은 전류가 흐르지 못해 전동기가 정지하는 고장이므로 과열의 원인이 아니다.

과부하 운전, 빈번한 기동·정지, 베어링부 발열은 모두 전동기 내부 발열을 늘려 과열을 일으키는 실제 원인이다.

보전비를 투입하여 설비를 원활하게 유지함으로써 막을 수 있었던 손실은 기회손실이다. 설비가 고장·정지되었을 때 생산할 수 있었던 제품을 생산하지 못해 발생하는 이윤 손실을 기회손실이라 하며, 보전활동은 이러한 설비 정지를 예방하여 기회손실을 방지하는 것을 목적으로 한다. 보전손실은 보전 자체에 드는 비용, 생산손실은 설비 정지로 인한 직접적 생산 저하, 설비손실은 설비 자체의 가치 감소를 의미하므로 구별된다.

기계가공이나 줄 작업 후 표면을 더 정밀하게 다듬는 수작업은 스크레이퍼(scraper) 작업이다.

날카로운 날로 표면의 미세한 돌출부를 긁어내어 평면도와 접촉 정밀도를 높이는 마무리 공정이다.

호칭에서 2032 는 V벨트의 길이(mm) 를 나타낸다.

표기를 나누어 보면 일반용 V벨트는 명칭, A 는 단면 형상에 따른 종류(M·A·B·C·D·E), 80 은 호칭번호다.

호칭번호는 인치 단위 길이를 뜻하므로
80 in × 25.4 mm/in = 2032 mm
즉 “A 80”과 “2032”는 같은 벨트를 인치 호칭번호와 mm 길이로 각각 적은 것임을 계산으로 확인할 수 있다.

유니파이 보통나사는 UNC(Unified National Coarse)로 표기한다.

같은 유니파이 나사 계열에서 UNF는 피치가 더 촘촘한 가는나사를 나타낸다.

담금질 직후 남아있는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 변태시키기 위해 0℃ 이하로 냉각하는 열처리를 심랭처리(subzero treatment)라 한다.

뜨임은 담금질 후 인성을 회복시키는 처리, 풀림은 조직을 연화·안정화하는 처리로 목적이 다르다.

베어링 체커는 운전(회전) 중인 베어링의 윤활 상태, 즉 금속 접촉 여부를 전기저항으로 확인하는 기기다. 그라운드 잭은 기계 본체에 연결한다. 입력 잭은 베어링에서 제일 가까운 곳에 접촉시킨다. 동력전달 상태가 아니라 윤활 상태를 판단하는 데 쓰인다.

스윙 체크밸브는 힌지 핀에 매달린 디스크가 유체 흐름에 밀려 열리고, 흐름이 멈추면 디스크의 자중과 배압으로 닫혀 역류를 막는 구조로 수평 배관에서 널리 사용된다.

글로브(리프트)형·나비형·파일럿 조작형은 구조와 용도가 달라, 수평 배관의 일반적인 역류 방지용으로는 스윙형을 쓴다.

펌프의 실양정이 설계 양정보다 낮으면 필요한 토출압력 자체가 줄어드는 상황이라 압력계가 오히려 낮게 나타나는 요인이며, 압력이 높게 나타나는 원인이 아니다.

• 배관이 막히면 유동 저항이 커져 압력계 지시값이 상승한다.
• 안전밸브가 불량하면 과잉압력을 제대로 배출하지 못해 압력이 높게 유지된다.
• 토출밸브를 과도하게 조이면 저항이 커져 압력이 상승한다.

내열성과 내화학성이 뛰어나고 자체 윤활성을 가져 다양한 운전조건에서 널리 쓰이는 패킹재료는 테프론(PTFE)이다.

유리섬유·그라파이트·천연섬유소는 각각 내열성이나 윤활성 중 일부만 갖추고 있어 테프론만큼 범용적으로 활용되지는 않는다.

날개가 회전방향의 반대쪽(후향)으로 굽은 원심형 통풍기가 터보팬이며, 원심형 통풍기 중 효율이 가장 높다.

반대로 날개가 회전방향으로 굽은 다익형인 시로코(실로코) 팬은 구조가 간단하지만 효율은 터보팬보다 낮다.

서로 교차하지도 평행하지도 않은 두 축 사이에 운동을 전달하는 기어는 나사기어(스크루 기어)이다.

• 스퍼기어는 평행한 두 축 사이에 운동을 전달한다.
• 베벨기어는 교차하는 두 축 사이에 운동을 전달한다.
• 내접기어도 평행한 축 사이에서 사용된다.

키 홈은 축과 보스에 축심과 평행하게 가공해야 키가 정확히 안착하므로, 축심과 직각으로 깎는다는 설명은 틀렸다.

키는 측면에서 힘을 받으므로 폭 치수의 정밀 마무리가 중요하고, 규격에 맞는 충분한 강도의 제품을 사용해야 한다. 또한 축과 보스의 끼워맞춤이 불량한 상태라면 키를 맞춰도 소용이 없으므로 그 상태부터 바로잡아야 한다.

리밍(reaming)은 이미 뚫려 있는 구멍을 리머로 다듬어 정밀도를 높이고 가공 표면의 거칠기를 개선하는 마무리 가공이다.

구멍에 나사를 내는 작업은 탭 작업, 나사 머리가 들어갈 자리를 가공하는 것은 카운터싱킹, 구멍을 필요한 크기로 넓히는 작업은 보링에 해당한다.

브레이크 블록 재료의 허용압력은 주철이 가장 크고 그 다음이 황동이다. 목재·파이버는 허용압력이 작다. 따라서 보기 중 허용압력이 가장 큰 것은 주철이다.

웜휠의 이 간섭면 중심을 웜의 중심에서 약간 어긋나게 조립해두면 치면 사이에 윤활유가 원활히 유입될 틈이 생겨 윤활 공급과 윤활상태가 안정적으로 유지된다.

웜기어는 미끄럼 접촉이 크고 마찰열이 크므로, 이러한 미세한 오프셋은 윤활막 형성을 돕기 위한 조립 관행이다.

관 이음쇠는 관로의 연장, 분기, 관 상호간의 운동 허용 등을 목적으로 하며, 유체의 온도를 유지하는 기능은 갖지 않는다.

온도 유지는 보온재·단열재의 역할이지 이음쇠 자체의 기능이 아니다.

원심식 압축기는 구조적으로 대용량·저~중압 영역에 적합하며, 고압을 발생시키는 데는 적합하지 않다. 고압이 필요한 경우는 왕복동식 압축기가 더 유리하다.

압력맥동이 적고 윤활이 용이하며 설치면적이 비교적 작은 것은 원심식 압축기의 실제 장점이다.

두께는 같고 폭이 테이퍼(구배)로 된 쐐기 모양이며, 인장·압축력이 축 방향으로 작용하는 축과 축을 체결하는 기계요소는 코터(cotter)이다.

키는 회전력(토크) 전달용, 핀은 부재 위치 고정이나 작은 힘의 전달용, 볼트는 나사 체결용으로 목적이 다르다.

그리스는 반고체 상태이므로 오일보다 누설이 적은 것이 장점이며, 누설이 오일보다 많다는 설명은 사실과 반대이다.

그리스는 유동성이 낮아 냉각효과가 오일보다 떨어지고 이물질을 막는 밀봉성은 좋지만, 일단 봉입되면 교환·순환이 오일윤활보다 번거롭다.

플러싱유는 세정 후 배출이 쉽도록 저점도여야 하고 화재 위험을 줄이기 위해 인화점이 높아야 하므로, 고점도이면서 인화점이 낮아야 한다는 설명은 틀렸다.

방청성이 우수하고 고온에서 청정·분산성이 좋으며, 이후 사용할 오일과 동질의 오일을 쓰는 것이 바람직하다는 조건은 모두 옳다.

윤활유에 협잡물이 혼입되면 즉시 제거하거나 교환해야 하며, 그대로 충분히 사용한 뒤 교환한다는 것은 오히려 열화와 설비 손상을 키우는 잘못된 방법이다.

교환 시 열화유를 완전히 제거하는 것, 신규 설비 도입 시 충분히 플러싱하는 것, 원심분리·백토처리로 사용유를 재생하는 것은 올바른 열화 방지법이다.

SOAP(분광분석법)는 오일 속 마모 금속 원소의 농도를 분광으로 정량하는 방법으로, 원자흡광법, ICP법, 회전전극법(발광분광)이 여기에 속한다. 페로그래피법은 자장을 이용해 마모 입자를 분리하고 입자의 형상·크기를 관찰하는 방법이므로 SOAP법에 속하지 않는다.

윤활관리를 제대로 시행하면 마찰·마모가 줄어 설비 고장이 감소하므로 오히려 전체 유지비용이 절감되며, 윤활제 비용이 증가한다는 것은 윤활관리의 효과가 아니다.

기계보전 비용 감소, 기계 유효수명 연장, 마찰 저하에 따른 소비동력 감소는 윤활관리를 통해 실제로 얻어지는 효과이다.

접촉면 사이에 유막을 형성해 금속끼리의 직접 마찰을 줄여 고착을 막는 윤활유의 작용을 감마(減摩)작용이라 한다.

청정작용은 이물질을 씻어내는 작용, 방청작용은 녹 발생을 막는 작용으로 감마작용과는 목적이 다르다.

오일 점도가 낮으면 펌프 내부 누설은 다소 늘 수 있지만 흡입 자체는 오히려 쉬워지므로, 점도가 낮은 것은 토출 불량의 원인이 아니다. 반대로 점도가 지나치게 높으면 흡입저항이 커져 토출이 안 될 수 있다.

흡입라인의 누설, 펌프 회전속도 저하, 탱크 내 유량 부족은 모두 실제로 유압펌프의 토출 불량을 일으키는 원인이다.

유압작동유는 점도등급(ISO VG) 수치가 낮을수록 경질유에 가까워 인화점도 낮아지는 경향이 있으므로, 보기 중 점도가 가장 낮은 ISO VG 15의 인화점이 가장 낮다.

VG32·46·68로 점도등급이 높아질수록 오일이 무거워져 인화점도 함께 높아진다.

유압 작동유는 온도가 과도하게 오르면 점도가 낮아지고 산화가 촉진되므로, 유압탱크의 유온은 통상 55℃ 이내로 관리하는 것이 일반적인 기준이다.

이보다 낮은 30℃는 지나치게 보수적인 기준이고, 75℃·90℃는 오일 열화와 씰 손상을 유발할 수 있는 높은 온도이다.

동식물계 윤활유는 원유가 아닌 동물성·식물성 유지에서 얻는 윤활유로, 석유(광물)계 윤활유로 분류되지 않는다.

파라핀계·나프텐계·혼합계(파라핀+나프텐) 윤활유는 모두 원유를 정제해 얻는 석유계 윤활유이다.

유체 윤활은 윤활유의 유막이 마찰면을 완전히 분리하여 금속 표면 간 직접 접촉을 방지하는 윤활 방식으로, 완전윤활 또는 후막윤활이라고도 불린다. 경계 윤활은 윤활유 분자가 표면에 흡착하여 부분적으로만 보호하는 방식이고, 극압 윤활은 고압 환경에서 화학 반응층을 형성하는 특수 윤활이며, 혼합 윤활은 유체 윤활과 경계 윤활이 함께 일어나는 과도기적 상태이므로 완전히 분리되지 않는다.

기름 속에 함유된 유리유황이나 부식성 물질이 금속을 부식시키는지 확인하는 시험은 동판부식 시험이다.

구리판을 일정 온도·시간 동안 오일에 담가 변색 정도를 관찰함으로써 부식성을 판정한다.

윤활관리의 4원칙은 적유·적량·적기·적법으로, 어떤 윤활유를 얼마나, 언제, 어떻게 급유할지를 규정하는 원칙이며 적소는 이 4원칙에 포함되지 않는다.

윤활은 금속면 사이에 유막을 형성해 직접 접촉을 막아 소음과 마모를 줄이는 것이 목적이므로, 금속류의 직접 접촉에 의한 소음을 발생시킨다는 설명은 윤활의 목적과 반대된다.

마모를 줄여 동력손실을 낮추고 베어링 수명을 연장하며, 발생열을 냉각시켜 온도 상승을 억제하는 것은 모두 실제 윤활 목적에 해당한다.

윤활유 첨가제는 기유(base oil)에 잘 녹아야 하며, 오히려 물(수용성 물질)에는 녹지 않아야 윤활유 성능이 유지되므로 수용성 물질에 잘 녹아야 한다는 설명은 틀렸다.

색상이 깨끗하고 다른 첨가제와 조화롭게 작용해야 한다는 조건은 첨가제가 갖춰야 할 일반적 성질에 해당한다.

두 축이 교차하지도 평행하지도 않은 엇갈린 축(skew axis) 관계에 있는 기어는 하이포이드 기어이다. 하이포이드 기어는 축 중심선이 엇갈려 교차하지도 평행하지도 않다.

• 평 기어: 평행축에만 사용된다.
• 베벨 기어: 교차축에만 사용된다.
• 헬리컬 기어: 평행축 또는 약간의 교차축에만 사용된다.

또한 하이포이드 기어는 접촉면에서 상대 미끄럼이 크고 고속·고부하 조건이 되므로 유막 강도가 높은 극압 기어유(EP oil)를 필수로 사용해야 하며, 일반 기어유로는 윤활 피막이 파괴되어 스코링이 발생한다.

왕복압축기의 운전부(크랭크축·베어링 등 외부윤활부) 윤활에는 산화 안정성이 좋은 터빈유 계열을 쓰며, 지방유를 혼합하면 산화·슬러지 생성이 촉진되어 열화가 빨라지므로 바람직하지 않다.

산화 안정성이 좋고 녹 발생을 억제하며, 터빈유를 사용하는 것은 운전부 윤활유에 요구되는 실제 조건이다.

적점(dropping point)은 그리스를 가열했을 때 반고체 상태에서 액체가 되어 처음 떨어지는 온도다. 그리스의 내열성을 평가하고 사용된 증주제의 종류를 추정하는 데 쓰인다. 주도는 굳기, 이유도는 기름이 분리되는 정도, 혼화안정도는 기계적 전단에 대한 안정성을 평가하는 시험이다.

베어링 온도가 올라 냉각이 필요할 때는 오일을 계속 순환시켜 열을 외부로 방출할 수 있는 순환식 급유법이 가장 적합하다.

링 급유법·체인 급유법·적하식 급유법은 소량의 오일을 지속적으로 공급하는 방식이라 순환식만큼의 냉각 효과는 기대하기 어렵다.

그리스의 적합한 사용 온도 범위는 기유와 증점제의 종류에 따라 결정된다. 칼슘 그리스는 약 60°C, 나트륨 그리스는 약 120°C, 알루미늄 그리스는 약 100°C의 최대 사용 온도를 가지는 반면, 리튬 그리스는 약 150~160°C의 가장 높은 최대 사용 온도를 지닌다. 리튬 증점제는 우수한 윤활성, 방수성, 기계적 안정성을 갖춘 범용 그리스로서 광범위한 산업 분야에서 가장 널리 사용된다.

공기압 서비스 유닛은 필터 → 압력조절기(레귤레이터) → 윤활장치(루브리케이터) 순서로 배치한다.

먼저 이물질과 수분을 걸러내고, 압력을 일정하게 낮춘 뒤, 마지막으로 공압기기에 필요한 윤활유를 안개 형태로 섞어 공급하는 순서이다.

온도가 일정할 때 기체의 압력과 체적이 반비례 관계($PV = \text{constant}$)를 나타내는 법칙은 보일의 법칙이다. 샤를의 법칙은 압력 일정 조건에서 체적과 절대온도의 비례 관계를 다루고, 베르누이 법칙은 유체의 에너지 보존을 설명하며, 보일-샤를의 법칙은 온도 변화를 포함한 일반적인 기체 법칙이므로 정답과 맞지 않는다.

기계적 에너지를 압축공기의 압력 에너지로 변환하는 기기는 공기 압축기이다.

압축기는 전동기 등의 회전 동력을 받아 공기를 압축해 압력 에너지로 저장·공급하는 기기이며, 반대로 압력 에너지를 기계적 운동으로 바꾸는 것이 공기압 모터나 실린더 같은 액추에이터이다.

루브리케이터는 압축공기에 윤활유를 미립화해 섞어 넣는 급유 장치로 에너지 변환과는 관련이 없다.

밸브 전환 시 포지티브 오버랩(닫힘 오버랩) 방식은 전환 도중 모든 포트가 순간적으로 막히는 구간을 지나기 때문에 유동이 급격히 정지되면서 서지압력이 발생할 수 있다.

• 모든 연결구가 순간적으로 서로 통하는 형태는 제로 오버랩이 아니라 네거티브(오픈) 오버랩이다.
• 실제 방향제어밸브는 가공 정밀도 한계로 대부분 약간의 오버랩을 가지며, 완전한 제로 오버랩을 갖기는 어렵다.
• 네거티브 오버랩에서는 전환 중 포트가 서로 통해 액추에이터가 부하에 따라 움직일 수 있지만, 포지티브 오버랩에서는 오히려 순간적으로 유로가 막혀 액추에이터가 정지한다.

개루프제어(open loop control)는 출력을 측정하지 않고 입력만으로 시스템을 제어하는 방식으로, 궤환이나 피드백 없이 미리 정해진 동작만 수행한다. 반면 궤환제어, 폐루프제어, 피드백제어는 모두 출력을 센서로 감지하여 다시 입력으로 되돌려 목표값과 비교하고 오차를 줄이는 제어 원리를 기반으로 하며, 세 용어는 동일한 개념의 다른 표현이다. 따라서 개루프제어만 기본 제어 구조와 원리가 완전히 다르다.

틀린 설명은 서보 레디(SVRDY)에 대한 것이다.

서보 레디는 드라이버(서보 앰프)가 정상적으로 기동되어 구동 준비가 되었음을 알리는 상태 신호이며, on/off 형태의 신호이다.

이를 최대 ±10V 범위를 갖는 아날로그 속도 지령 신호로 설명한 것이 이 문항의 오류이며, 속도 지령은 서보 레디와는 별개의 신호이다.

공기압 모터는 구동 초기에는 회전 저항이 크고 점진적으로 가속하여 시간이 지난 후에야 최고 회전 속도에 도달하는 특성을 보이므로, "구동 초기에 최고 회전 속도"를 얻을 수 없다.

공기압 모터는 압축공기의 팽창력을 이용하는 동력원으로, 다음 점이 주요 장점이다.

• 폭발 및 과부하에 안전하다: 폭발 위험이 없고 과부하 시 자동으로 슬립되어 안전하다.
• 회전 방향을 쉽게 바꿀 수 있다: 흡배기 포트 방향을 바꿔 회전 방향을 용이하게 역전할 수 있다.
• 속도를 무단으로 조절할 수 있다: 공기 공급량 조절로 속도를 무단 가변할 수 있다.

외란(disturbance)의 영향을 감지하고 이를 제거하기 위해 적절한 조작을 가하려면 시스템의 출력을 측정하여 목표값과 비교하고 오차에 따라 제어량을 조정해야 한다. 이는 폐회로 제어(피드백 제어)의 핵심 원리로, 센서로 실시간 상태를 피드백받아 외란 발생 시 자동으로 보정하는 방식이다. 동기·비동기 제어는 신호의 동기화 여부, 시퀀스 제어는 정해진 순서대로 동작하는 방식으로 외란 제거 기능이 없으며, 개루프 제어는 외란을 감지할 수 없다.

틀린 설명은 충격 완충용 어큐뮬레이터의 설치 위치에 대한 것이다.

서지압력이나 맥동을 흡수하는 완충용 어큐뮬레이터는 충격이 발생하는 지점에서 가급적 가까이 설치해야 완충 효과가 크며, 멀리 설치하면 배관 저항과 지연 때문에 효과가 떨어진다.

봉입 가스 종류, 용접·가공 금지, 펌프와 어큐뮬레이터 사이의 체크 밸브 설치는 모두 실제 취급 시 지켜야 하는 사항이다.

OR 논리는 둘 이상의 입력 중 하나라도 신호가 있으면 출력이 발생하는 조건이다. 셔틀 밸브는 두 개의 입력 포트 중 압력이 높은 쪽의 신호를 선택적으로 출력 포트로 전달하므로 OR 논리를 만족한다. 2압 밸브는 두 입력이 동시에 일정 압력 이상일 때만 출력(AND 논리)하며, 파일럿 조작 체크 밸브는 파일럿 신호가 있을 때만 역류를 허용하는 제어 기능이고, 3/2-way 장상상태 열림형 밸브는 방향 제어 밸브로 OR 논리와 무관하다.

미분(Derivative) 동작은 제어편차의 변화율(시간에 따른 미분값)을 제어변수로 하는 방식으로, 편차가 변하는 속도에 비례하여 즉각적으로 반응한다. 수식으로는 $u(t) = K_d \frac{de(t)}{dt}$ 형태이며, 편차가 증가하는 속도가 빠를수록 더 큰 제어신호를 출력한다. P 동작은 편차 자체에 비례하고, I 동작은 편차의 누적값에 비례하며, K 동작은 일반적인 제어용어가 아니므로 정답은 D 동작이다.

숙련이 필요한 조정 작업을 자동화 등으로 기계에 맡겨 누구나 다룰 수 있는 조절 수준으로 바꾸는 발상이 조정의 조절화 사고법이다.

사람의 감각과 숙련에 의존하던 조정을 기계·자동화로 대체하면 정밀도가 올라가고 작업이 단순해진다.

기능의 사고법은 설비가 수행해야 할 기능 자체에, 미결함의 사고법은 겉으로 드러나지 않은 잠재결함에, 바람직한 모습의 사고법은 설비가 있어야 할 이상적인 상태에 주목한다는 점에서 구분된다.

피스톤 O링이 압력에 의해 실린더 배럴과 피스톤 사이 틈새로 밀려 나오는 압출(extrusion) 현상을 막기 위해 O링 옆에 끼우는 부품이 백업 링이다.

개스킷은 고정부의 정지 밀봉에, V패킹은 별도의 립실 형태 밀봉에 쓰이고, 래버린스 실은 비접촉식 미로형 밀봉으로 이 문제의 압출 방지 목적과는 다르다.

회전각 a 만큼 돌았을 때의 이송거리는 S = (h / 360°) × a 이다.

스핀들이 1회전(360°) 하면 이송거리는 리드 h 만큼이다. 따라서 1° 당 이송량은 h/360° 이고, 여기에 실제 회전각 a 를 곱하면 S = h × a / 360° 가 된다.

수치로 검산하면, h = 5 mm 인 스핀들을 a = 360° 돌렸을 때
S = 5 × 360 / 360 = 5 mm
로 리드와 정확히 일치한다. 반대로 360°를 a 로 나누는 형태나 분모에 a·h 를 두는 형태는 회전각이나 리드가 커질수록 덜 움직인다는 모순된 결과가 되어 성립하지 않는다.

압축공기 공급 압력은 아마추어의 작동(여자된 후 이동)에는 관계없고, 밸브가 개방된 후 공기 배출량에만 영향을 준다. 따라서 전압이 걸려있을 때 아마추어가 작동하지 않는 직접적 원인으로는 부적절하다.

솔레노이드 밸브에서 전압이 걸려있음에도 아마추어가 작동하지 않는 원인은 전자기 회로와 기계적 결함에서 찾아야 한다.

• 전압이 너무 높다: 코일에 과전류가 흐르거나 코일이 타버려 아마추어가 여자(磁化)되지 않는다.
• 코일이 소손되었다: 자기장이 발생하지 않아 아마추어를 당길 수 없다.
• 아마추어가 고착되었다: 전자력이 존재해도 물리적으로 움직일 수 없다.

공기압 시스템의 특징을 검토하면, 과부하 발생 시 압력이 상승하면서 안전장치(릴리프 밸브)가 작동하여 시스템을 보호하므로 과부하에 대하여 안전하다. 1번 응답성은 유압이 우수하고, 2번 윤활 장치는 공기압에서도 필요하며(에어 필터·윤활기 포함), 4번 균일한 속도는 압축성으로 인해 공기압이 불균일하므로 유압이 우수하다.

입력과 출력이 서로 반대 값을 갖는 논리는 NOT(부정)이다.

OR와 AND는 여러 입력을 조합해 출력을 결정하는 논리이고, XOR는 두 입력이 서로 다를 때만 출력이 1이 되는 배타적 논리로, 입력 하나를 그대로 반전시키는 NOT과는 다르다.

대기압보다 낮은 부압을 만들어 부품을 흡착해 이동시키는 공기압 기구는 진공 패드이다.

진공 패드는 진공 발생기(이젝터 등)로 만든 부압을 이용해 평평하거나 얇은 부품 표면에 흡착력을 만들어 픽앤플레이스 작업에 사용된다.

액추에이터는 압력 에너지를 기계적 운동으로 바꾸는 장치이고, 배압 감지기는 흡착 여부를 감지하는 센서로 흡착 자체를 담당하지 않는다.

실린더 양쪽 배관에 파일럿 조작 체크 밸브를 하나씩 넣고 서로 반대쪽 라인의 압력으로 파일럿을 걸어 둔 회로이므로 로크(lock) 회로다.

방향제어 밸브가 중립(실린더 쪽 두 포트가 막힌 위치)으로 오면 두 체크 밸브에 걸리던 파일럿 압이 사라져 밸브가 닫힌다. 실린더 양쪽 유실의 기름이 갇히므로 외력이 걸려도 피스톤이 밀리지 않고 그 자리에 정지·유지된다.

• 증압 회로는 증압기(부스터)로 국부적으로 압력을 끌어올리는 구성인데 그림에 증압기가 없다.
• 축압 회로는 어큐뮬레이터에 압유를 모았다 쓰는 구성인데 어큐뮬레이터가 없다.
• 무부하 회로는 쉬는 동안 펌프 토출유를 탱크로 흘려보내는 것 자체를 목적으로 하는 회로인데, 이 그림의 주역은 실린더를 가두는 파일럿 체크 밸브 두 개이고 릴리프 밸브는 최고압 제한용이다.

피스톤펌프는 왕복 운동하는 피스톤이 실린더 내에서 체적 변화를 이용하여 고압을 발생시키므로 200bar 이상의 고압 영역에 적합하다. 기어펌프는 일반적으로 100~150bar, 나사펌프는 100~200bar, 베인펌프는 70~100bar 수준으로 작동 압력이 제한되는 반면, 피스톤펌프는 구조상 압축비를 높일 수 있어 250~350bar 이상의 극고압까지 대응 가능하다.