16년 1회차

진동 차단기는 고유 진동수가 차단 대상 진동의 최저 주파수보다 작아야 공진을 피하고 효과적으로 진동을 차단할 수 있다. 1번은 틀렸는데, 진동 차단기는 오히려 강성이 작아야(유연해야) 낮은 고유 진동수를 가지므로 "강성이 충분히 커야 한다"는 명제 자체가 차단기의 기본 원리에 모순된다. 2번은 지지하는 하중을 견뎌야 하고, 3번은 환경 변화에 대한 재료 안정성이 필요하며, 4번이 진동 차단의 핵심 요구조건이다.

자계의 방향과 강도를 측정하는 센서는 홀 센서(Hall sensor)다. 홀 효과는 도체나 반도체에 전류가 흐를 때 자계가 작용하면 전하 캐리어가 편향되어 전압이 발생하는 현상으로, 이 전압의 크기와 극성으로 자계의 강도와 방향을 직접 측정할 수 있다. 서미스터는 온도 감지, 서모파일은 적외선 에너지 측정, 포토 다이오드는 빛의 강도 측정 센서로 자계 측정과 무관하다.

실효값 $RMS = \frac{A}{\sqrt{2}} \approx 0.707A$는 진동이 얼마나 많은 에너지를 가졌는지 나타내므로 에너지 평가에 가장 적합하며, 피크값의 약 0.7배가 맞다.

정현파 신호 $x(t) = A\sin(\omega t)$에서 진동 크기 표현법을 검토한다.

• 피크-피크값은 최대값과 최소값의 차이로 2A이고, 실효값은 $\frac{A}{\sqrt{2}} \approx 0.707A$이므로 피크-피크값은 실효값의 약 2√2배(≈2.83배)이지 2배가 아니다.
• 피크값(편진폭)은 최대 진동량의 절대값으로 최댓값을 의미하므로 "최솟값"은 틀렸다.
• 한 주기에 대한 정현파의 평균값은 0이므로 "피크값의 1/√2배"라는 표현은 의미가 없다.

온도제어와 유량제어의 응답지연 특성을 비교하면, 온도제어는 열용량이 크고 열전달 과정이 느려서 검출부의 응답지연이 발생하는 반면, 유량제어는 유량계의 기계적 응답이 빠르므로 검출부의 응답지연이 무시할 수 있을 정도로 작다. 온도와 유량 모두 신호 전송부(예: 전기신호 변환)의 응답은 매우 빨라서 실무적으로 응답지연을 고려하지 않는다. 따라서 보기 1, 2, 3은 유량제어나 온도제어의 실제 지연 특성과 맞지 않으며, 온도제어의 검출부 응답지연만이 제어 시스템 설계에서 중요한 인자이다.

휘트스톤 브리지 회로는 미지 저항을 기준 저항들과 평형시켜 정밀하게 측정하는 대표적인 저항 측정 회로다.

열전대 회로는 온도(기전력) 측정, 부자식 레벨 센서 회로는 액위 측정에 쓰이고, 포텐셔미터 회로는 전위차(전압)를 비교하는 회로라 저항 자체를 정밀 측정하는 용도와는 다르다.

진동계를 이루는 기본요소는 에너지를 저장·소산·복원하는 질량, 스프링(강성), 감쇠 세 가지다.

고유진동수는 이 세 요소로부터 계산되어 나오는 결과값이지, 그 자체가 독립적인 기본요소는 아니다.

신호변환기(transducer)는 물리량을 전기신호로 변환하거나 전기신호를 다른 형태로 변환하는 장치로, 필터링을 통해 노이즈를 제거하고, 신호레벨 변환으로 임피던스나 크기를 조정하며, 신호형태 변환으로 아날로그-디지털 변환 등을 수행한다. 반면 비선형화는 신호를 의도적으로 비선형 특성으로 만드는 처리로, 신호변환기의 기본 기능이 아니라 신호처리 알고리즘이나 별도의 신호보정 단계에 해당한다.

언밸런스는 회전체 질량 불균형이 원인이므로 진동 신호를 주파수 분석하면 회전 주파수의 1f 성분이 탁월하게 나타나고, 수평·수직 방향에서 최대 진폭이 나오며, 언밸런스량과 회전수가 커질수록 진동값도 커진다.

포락선(엔벨로프) 처리는 구름베어링 결함처럼 충격성 고주파 성분을 검출할 때 쓰는 기법으로, 저주파 1f 성분이 지배적인 언밸런스 진단에는 사용하지 않는다.

음선(음의 진행방향을 나타내는 선)은 파면에 대해 수직으로 그어지므로, 파면에 수평이라는 설명은 틀렸다.

• 파면은 위상이 같은 점들을 연결한 면이라는 정의는 옳다.
• 음파가 매질 입자의 진행방향과 나란히 진동하는 종파라는 설명도 옳다.
• 매질 자체가 아니라 매질의 변형 운동으로 에너지가 전달된다는 설명 역시 옳다.

변위센서는 대상물과의 거리를 직접 측정하는 와전류식, 정전용량식, 전자광학식 등이 대표적이다.

압전방식 센서는 압전소자의 전하 발생을 이용해 주로 가속도(진동)나 힘을 측정하는 데 쓰여 변위센서로 분류되지 않는다.

페로그래피법은 채취한 오일 시료를 용제로 희석한 뒤 자석을 이용해 마모입자를 크기별로 분리·부착시키고, 그 크기·형상·재질을 현미경으로 관찰해 마모 원인을 규명하는 오일분석법이다.

원자흡광법과 회전전극법, 오일 SOAP법은 모두 빛의 흡수나 발광 스펙트럼으로 마모 금속의 농도를 정량하는 기법이라, 자력으로 입자를 분리해 형상을 관찰하는 방식과는 원리가 다르다.

조작부(액추에이터)의 제어신호 조건은 응답성, 재현성, 직선성이 우수해야 하며, 히스테리시스는 작아야 한다. 히스테리시스가 크면 같은 입력에 대해 출력값이 상승·하강 시 달라져 제어 정밀도가 떨어지고 시스템 안정성을 해친다. 따라서 "히스테리시스가 클 것"은 조작부의 필요 조건에 모순된다.

고유진동수가 같은 두 진동체 중 하나를 울리면 그 진동 에너지가 전달되어 다른 하나도 함께 울리는 현상을 공명(공진)이라 한다.

공명은 두 계의 고유진동수가 일치할 때 진폭이 급격히 커지는 현상으로, 난류·맥동·방사와는 발생 메커니즘이 다르다.

축의 회전수가 일정할 때 기어 손상으로 인한 주파수는 회전수 × 잇수(Gear Mesh Frequency)로 결정된다. 회전수가 같으므로 잇수가 많을수록 주파수가 높아진다. 각 보기의 잇수를 비교하면 1번 30개, 2번 60개, 3번 50개, 4번 40개이므로 2번의 60개 잇수가 가장 많다. 따라서 2번이 가장 높은 주파수를 발생시킨다.

음파가 장애물을 만나면 그 뒤쪽 그늘진 영역까지 음에너지가 돌아 들어가 퍼지는 현상을 음의 회절이라 한다.

파장이 길수록(저주파일수록) 회절이 더 잘 일어나 장애물 뒤에서도 소리가 들리게 된다.

설비진단 기술을 도입하면 상태를 정량적으로 파악해 오버홀(분해 정비) 횟수를 줄이는 것이 목적이자 효과이며, 필요한 시점에만 정비를 수행하게 되어 과잉 정비가 줄어든다.

따라서 오버홀의 횟수가 증가하게 된다는 설명은 설비진단 기술 도입의 실제 효과와 반대된다.

• 경향관리를 통해 설비 수명을 예측할 수 있다는 설명은 옳다.
• 중요설비를 상시 감시해 돌발고장을 방지할 수 있다는 설명도 옳다.
• 점검원의 경험과 진단기기로 이상 상태를 정량적으로 판단할 수 있다는 설명 역시 옳다.

강철 스프링은 금속 탄성체로서 진동을 흡수하기보다는 저장했다가 방출하는 특성이 있어 진동차단 용도보다는 하중 지지용 부품으로 분류되므로 진동차단패드의 재질로 사용되지 않는다.

진동차단기로 이용되는 패드는 진동을 흡수·감쇠하기 위해 탄성 있는 재질이 필요하며, 다음은 모두 진동차단패드 재료로 널리 사용된다.

• 코르크는 셀룰러 구조로 진동 감쇠 성능이 우수하다.
• 스펀지 고무는 높은 탄성으로 충격을 흡수한다.
• 파이버 글라스는 진동 전달을 억제하는 복합재다.

속도 센서의 측정 주파수 범위 설명이 틀렸다. 동전형 속도센서(픽업)는 기계적 진동 측정용으로 널리 사용되지만, 측정 가능한 주파수 범위는 보통 10Hz~1000Hz 이상이며, 1Hz~100Hz는 과도하게 좁은 범위 설명이다.

나머지 설명은 모두 정확하다.

• 변위 검출형이 비접촉으로 사용되는 점(와전류식, 정전용량식 등)
• 압전형 가속도센서의 광대역·소형·광온도범위 특성
• 와전류식 변위센서가 축 운동 같은 직선 측정에 사용되는 점

전자 유량계는 도전성 유체가 자계를 가로질러 흐를 때 패러데이 전자기 유도 법칙에 따라 발생하는 기전력을 이용해 유속(유량)을 측정한다.

와류식·초음파식·정전용량식 유량계는 각각 소용돌이 발생, 초음파 전달시간, 정전용량 변화를 이용하는 방식이라 자계 속 기전력 발생 원리와는 다르다.

열전대의 종류별 특성에서 R type(백금-백금로듐)은 1000℃ 이상의 고온에서 사용되며, 산화성 분위기에 강한 내열성을 가진다. J type(철-콘스탄탄)은 최대 760℃, K type(크로멜-알루멜)은 최대 1200℃이지만 환원성 분위기에 약하고, T type(구리-콘스탄탄)은 저온용으로 최대 400℃ 정도이다. R type은 백금 합금으로 만들어져 산화성 환경에서 안정적이며 1000℃ 이상의 고온 측정에 가장 적합하다.

설비대장에는 설비의 설치 장소, 기능, 크기(규격) 등 설비 자체에 대한 정보가 핵심적으로 담겨야 한다.

설비 구입자 및 설치자와 같은 인물 정보는 설비대장이 반드시 갖추어야 할 필수 항목과는 거리가 멀다.

TPM은 고장 제로, 불량 제로와 같은 개별 성과 지표를 달성하는 활동을 통해 궁극적으로 현장(기업) 체질 개선을 이루는 것을 목표로 한다.

고장 제로, 불량 제로, 예방 보전은 그 체질 개선을 위한 구체적인 활동·수단에 해당하며, TPM이 지향하는 최종 목표는 이를 아우르는 현장 체질 개선이다.

설비보전시스템 체계도를 구성할 때는 설비 운용의 목적인 생산계획을 가장 먼저 고려하고, 이를 바탕으로 보전계획·보전예방·표준설정 등을 뒤이어 수립한다.

보전 활동은 결국 생산을 뒷받침하기 위한 것이므로 생산계획이 선행되어야 정합성 있는 보전체계를 세울 수 있다.

설비보전에 강한 작업자에게는 설비 이상을 스스로 발견해 개선하고 직접 수리하며, 설비와 품질의 관계를 이해해 품질 이상의 원인을 찾아내는 현장 실무 능력이 요구된다.

외주 발주 능력은 구매·관리 부서의 행정 업무에 가깝고, 작업자 개인이 설비를 직접 다루는 보전 역량과는 성격이 다르다.

제품 단위당 보전비는 생산비 ÷ 생산량으로 계산하며, 보기 1번은 분자와 분모가 역순이고 덧셈 기호를 사용하여 식의 구조 자체가 잘못되었다. 고장 도수율(2번)은 고장 횟수를 부하시간으로 나누고 100을 곱한 값으로, 설비 가동률(3번)은 가동시간을 부하시간으로 나누고 100을 곱한 값으로, 고장 강도율(4번)은 고장 정지시간을 부하시간으로 나누고 100을 곱한 값으로 모두 정확하다.

열변환의 관리는 열을 다른 형태의 에너지(예: 전기, 기계에너지)로 변환하는 과정의 관리를 의미하며, 이는 에너지 변환 전략으로서 열관리 범주에 포함되지 않는다.

공장의 열관리 방법은 에너지 효율을 높이기 위해 연료 조달부터 최종 활용까지의 전 단계를 관리하는 것이며, 다음은 모두 열관리의 핵심 요소다.

• 연료의 관리: 적절한 연료 선정과 저장
• 연소의 관리: 최적 연소 조건 유지
• 열설비의 관리: 보일러·열교환기 등 기기의 효율성 관리

설비관리 활동은 설비자산의 효율적 관리, 사용 중 보전도 유지를 포함한 생산보전, 신규·기존 설비 설계와 연계된 보전도 향상처럼 설비 자체를 대상으로 한 구체적 활동을 가리킨다.

원가절감을 위한 경영활동은 특정 부서에 국한되지 않는 전사적 경영 목표에 가까워, 설비관리 고유의 활동 범주로 보기는 어렵다.

계측기는 계측 목적, 계측 대상의 사용·환경 조건, 측정하려는 변수의 종류에 적합하게 선정해야 한다.

계측기의 설계자나 디자이너를 기준으로 고르는 것은 계측기의 성능·적합성과 무관한 기준이라 올바른 선정 방법이 아니다.

집중보전은 보전요원을 한 조직으로 모아 운용하는 형태로, 인원 동원과 특수 기능자 활용, 긴급작업 대응에는 유리하지만 보전요원이 여러 현장에 분산되어 작업하므로 관리감독은 오히려 어렵다는 단점이 있다.

따라서 보전요원의 관리감독이 용이하다는 설명은 집중보전의 실제 특성과 반대이므로 장점으로 볼 수 없다.

인원 동원의 용이성, 특수 기능자의 효과적 활용, 긴급·신규 작업에 대한 신속한 처리는 모두 집중보전 조직의 대표적인 장점에 해당한다.

TPM은 설비 효율화, 전 부문의 참여, 최고경영층부터 제일선까지 전원 참가, 동기부여 관리, 즉 자주적 소집단 활동으로 PM을 추진하는 활동으로 정의된다. 따라서 '대집단' 활동이라고 한 2번은 틀렸다.

기능별(공정별) 배치는 동일한 기능이나 공정의 기계·설비가 한 곳에 모여 있는 형식으로, 다품종 소량 생산에 적합하며 절차 계획, 일정 계획, 재고 관리, 운반 관리 등 체계적인 지원이 필요하다는 점에서 1, 2, 4번은 모두 정확하다. 3번은 기능별 배치의 가장 큰 단점을 잘못 설명한 것인데, 작업 흐름이 불규칙하고 운반 거리가 길며 생산 기간이 길어서 재고가 발생하는 것이 맞지만, "작업 흐름이 거의 없다"는 표현은 부정확하다. 기능별 배치에서는 제품별로 공정 경로가 다르므로 작업 흐름 자체가 존재하되 불규칙할 뿐이며, 따라서 3번이 가장 부적절한 설명이다.

비용비교법 중 평균 이자법에서 설비의 연간비용은 가동비, 상각비, 평균이자 세 가지를 모두 합산하여 산출한다.

$\text{연간비용} = \text{가동비} + \text{상각비} + \text{평균이자}$

상각비는 설비 취득원가를 내용연수에 걸쳐 배분한 비용이고, 평균이자는 투하자본에 대한 자본비용이므로 둘 다 가동비에 더해지는 항목이지 빼는 항목이 아니다.

주어진 조건에서 일정 기간 동안 요구된 기능을 성공적으로 수행할 확률로 정의되는 개념은 신뢰성이다.

신뢰성은 설비나 부품이 정해진 사용 조건과 기간 안에서 고장 없이 기능을 유지할 가능성을 확률로 나타낸 지표로, 설비보전 분야에서 고장률·MTBF 등과 함께 핵심 평가기준으로 쓰인다.

설비 효율을 높이기 위한 개별개선 활동은 먼저 로스가 큰 중점설비(테마)를 선정하는 것에서 시작한다.

중점설비를 정한 뒤에야 그 설비의 로스를 정량적으로 측정하고, 로스가 미치는 영향을 분석하며, 마지막으로 개선안을 수립하는 순서로 진행된다.

여러 개의 계량치 데이터가 어떤 값을 중심으로 어떻게 흩어져 있는지를 파악하는 데 사용하는 대표적인 도구는 히스토그램이다.

히스토그램은 데이터를 일정한 구간(계급)으로 나누어 각 구간에 속하는 빈도를 막대 형태로 나타내므로 데이터의 중심 경향과 산포 형태를 한눈에 파악할 수 있다.

• 관리도는 시간 순서에 따른 공정 변동을 추적하는 도구이다.
• 파레토도는 항목별 빈도를 크기순으로 나열해 중요 문제를 가려내는 도구이다.
• 체크시트는 데이터를 수집·기록하기 위한 표 형식의 도구이다.

설비가 본래의 성능을 계속 유지하도록 관리하고 이를 효과적으로 이용하는 활동을 설비보전이라 한다.

설비보전은 예방보전과 사후보전을 포괄하는 개념으로, 설비의 성능 유지와 가동률 확보를 목표로 하는 활동 전반을 가리킨다.

공장 계측관리에서 계측화의 목적은 설비보전, 공정 작업의 기술적 관리, 생산 공정의 기술적 해석 등 측정·분석과 관련된 활동에 있다.

자주보전은 작업자가 스스로 청소·급유·점검을 수행하는 TPM 활동으로, 계측을 통한 데이터 분석 목적과는 성격이 다르므로 계측화의 목적으로 보기 어렵다.

치공구 관리 기능 중 보전 단계는 공구의 검사, 보관과 공급, 제작 및 수리와 같이 이미 만들어진 공구를 유지·관리하는 활동을 말한다.

공구의 연구 시험은 새로운 공구를 개발하기 위한 계획·설계 단계의 활동으로, 완성된 공구를 관리하는 보전 단계에는 해당하지 않는다.

주문점 수량만큼을 미리 여러 개의 묶음(포장)으로 나누어 두고, 한 묶음이 다 소비되어 새 묶음을 개봉할 때마다 발주하는 재고관리 방식을 포장법이라 한다.

이는 재고를 실사하며 발주점 도달 여부를 매번 확인하는 정량 유지 방식이나, 일정 주기마다 발주량을 결정하는 정기 발주 방식과는 구분되는 방식이다.

설비의 갱신이나 개조를 통해 경비를 절감하려는 목적의 투자를 합리적(합리화) 투자라 한다.

확장 투자는 생산 능력 증대를, 제품 투자는 신제품 생산을 목적으로 하며, 전략적 투자는 경영전략 차원의 투자로서 모두 경비절감을 직접 목적으로 하는 갱신·개조 투자와는 성격이 다르다.

결론: 9.15mm다.

아들자(버니어) 오른쪽에 0.05mm라고 적혀 있으므로 최소 읽음값은 0.05mm이고, 아들자에 적힌 0·1·2…10은 0.1mm 단위를 뜻한다. 즉 숫자와 숫자 사이의 눈금 하나가 0.05mm다.

먼저 어미자에서 아들자의 영점이 지나온 마지막 눈금을 읽으면 9mm다.
다음으로 어미자 눈금과 일치하는 아들자 눈금을 찾는데, 화살표가 가리키는 곳이 아들자 1과 2 사이의 눈금이므로 0.15mm다(이 눈금이 어미자 15mm와 맞아떨어진다).

따라서 측정값은 9 + 0.15 = 9.15mm가 된다. 화살표가 아들자 1 눈금에 있었다면 9.1mm였겠지만 그보다 한 눈금 더 갔고, 아들자 영점이 어미자 9mm를 이미 지났으므로 9mm도 아니다. 15mm는 아들자 눈금이 맞아떨어진 어미자 위치일 뿐 측정값이 아니다.

운전 중 두 축이 이루는 각도가 수시로 변화하는 조건에서 사용하는 축이음은 유니버셜 조인트이다.

유니버셜 조인트는 십자축 구조를 이용해 각도가 계속 바뀌는 두 축 사이에서도 동력을 전달할 수 있어 공작기계나 자동차의 구동축 이음에 널리 쓰인다.

마찰 원통 커플링과 플랜지·그리드 플렉시블 커플링은 두 축이 거의 일직선상에 놓인 상태에서 약간의 편심·굽힘만 흡수하는 이음이므로 각도가 크게 변하는 곳에는 쓸 수 없다.

펌프 효율식 중 옳은 것은 기계효율을 나타낸 식으로, 축동력에서 베어링·패킹 등의 기계손실을 뺀 값이 축동력에서 차지하는 비율로 정의된다.

$\eta_m = \dfrac{L_s - \text{기계손실}}{L_s}$ (단, $L_s$는 축동력)

나머지 식들은 모두 다른 효율의 정의를 잘못된 이름에 붙여 놓은 것이다.

• 수동력과 축동력의 비는 수력효율이 아니라 펌프의 전효율이다.
• 실제양정과 이론양정의 비는 체적효율이 아니라 수력효율이다.
• 실제 토출량과 임펠러를 지나는 유량의 비는 전효율이 아니라 체적효율이다.

나사의 유효지름을 측정하는 여러 방법 중 정밀도가 가장 높은 것은 삼침법이다.

삼침법은 나사산 사이에 지름이 같은 세 개의 정밀 와이어(침)를 끼우고 그 위를 마이크로미터로 측정해 유효지름을 계산하는 방법으로, 투영기·공구현미경·나사마이크로미터를 이용한 측정보다 오차가 작다.

일반적으로 용접은 품질검사가 어렵고 열영향에 의한 변형이 발생하기 쉽다는 단점을 가지므로, 이 설명은 용접의 특징과 반대된다.

용접은 작업 공정수가 적어 경제적이고, 재료가 절약되어 구조물의 중량이 가벼워지며, 소음이 적어 실내 작업과 복잡한 구조물 제작에도 유리하다는 장점이 있다.

펌프의 캐비테이션은 흡입 측 압력이 낮아져 기포가 발생하는 현상이므로, 흡입 양정을 길게 하면 흡입 압력이 더 낮아져 오히려 캐비테이션을 악화시킨다.

양흡입 펌프 사용, 펌프 회전수를 낮추는 것, 펌프 설치위치를 낮게 하여 흡입양정을 줄이는 것은 모두 흡입 측 압력 저하를 완화해 캐비테이션을 방지하는 대책이다.

스퍼기어가 정확히 맞물리는지는 이면에 남는 접촉 자국으로 판정하며, 기준은 치형의 축 방향 길이 80% 이상, 유효 이 높이 20% 이상이 닿는 것이다.

축 방향(이 폭 방향)으로는 하중이 이 폭 전체에 고르게 걸려야 하므로 넓은 범위가 닿아야 하지만, 이 높이 방향은 피치원 부근에서 접촉이 이루어지고 이끝·이뿌리 쪽에는 여유가 있어 유효 이 높이의 일부만 닿아도 정상으로 본다.

접촉 자국이 이 폭의 한쪽으로 치우치면 축의 평행도 불량이나 편심을, 이끝이나 이뿌리에만 몰리면 중심거리 이상을 의심한다.

전동기가 회전 중 진동을 보이는 원인은 대개 기계적 불평형이나 접촉 이상에서 비롯되며, 냉각 불충분은 온도 상승의 원인일 뿐 직접적인 진동 원인은 아니다.

• 베어링의 손상은 회전체 지지가 불안정해져 진동을 유발한다.
• 커플링·풀리의 이완은 축 정렬이 흐트러져 진동을 유발한다.
• 로터와 스테이터의 접촉은 에어갭 불균일로 인한 진동을 유발한다.

사심(Dead Center)은 드릴 끝에서 절삭 날이 이루는 각도가 아니라 드릴 중심부의 날카로운 끝점을 의미한다. 사심은 절삭각(Cutting angle) 또는 점각(Point angle)과 혼동되었으며, 사심 자체는 드릴 끝의 중심부 구조 요소일 뿐 각도를 지칭하지 않는다.

• 생크는 맞게 드릴머신에 고정하는 부분이다.
• 홈 나선각은 맞게 중심축과 홈의 비틀림 각도이다.
• 마진은 맞게 홈을 따라 나타나는 좁은 날로 안내 역할을 한다.

웜기어의 특징을 검토하면, 1번 효율이 낮은 것은 마찰손실이 크기 때문에 참이고, 3번 작은 용량으로 큰 감속비를 얻는 것은 웜의 나선각이 작아서 높은 감속비를 제공하므로 참이다. 4번 웜 휠의 정밀 측정 곤란과 높은 가격도 정밀도 요구와 특수 제작으로 인한 참인 특징이다. 반면 2번은 웜기어의 가장 큰 장점인 자기-잠금(self-locking) 성질로 역전이 방지되며, 오일막 형성으로 인해 소음이 적은 특징이 있어 틀린 서술이다.

크로스헤드와 크랭크 케이스 가이드 사이의 틈새는 정밀하게 관리하는 미세 간극이다. 1.7~2.54mm처럼 mm 단위로 크게 두면 크로스헤드가 흔들려 타격음과 편마모가 생긴다. 급유 홀 청소, 구배부 청소, 동판와셔로 기름 누설을 막는 나머지 설명은 옳다.

코일 스프링에서 양 끝을 제외한 같은 모양 부분을 생략할 때는 선지름의 중심선을 가는 1점 쇄선으로 표시한다. 가는 실선이라고 한 4번은 틀렸다. 스프링은 원칙적으로 무하중 상태로 그리며, 하중이 걸린 상태로 그릴 때는 그 하중을 기입한다.

고무 스프링은 내부 마찰에 의한 감쇠작용이 커서 진동의 절연이나 충격 흡수에 유리하다는 장점을 가진다.

• 고무는 기름에 접촉하면 팽윤·열화되므로 기름을 발라 두면 오히려 노화가 촉진된다.
• 고무 스프링은 압축력에 강하고 인장력에는 약해 압축 방향으로 사용하는 것이 좋다.
• 고무는 성형이 자유로워 다양한 크기와 모양으로 만들 수 있어 여러 용도에 활용된다.

임펠러의 이상 유무 점검은 송풍기를 기동하기 전에 해야 할 점검 사항이며, 기동 후 점검사항으로는 적절하지 않다.

기동 후에는 윤활유 상태, 베어링 온도의 급상승 여부, 미끄럼 베어링 오일링의 정상 회전 여부 등 운전 중 상태를 확인하는 점검이 이루어진다.

관이음은 접합 방식에 따라 나사 관이음, 용접 이음, 플랜지 이음 등으로 나뉘고, 여기에 관의 열팽창·수축을 흡수하는 신축 이음이 더해진다.

롤러 관이음은 이러한 관이음 분류에 존재하지 않는 명칭이므로 관이음의 종류로 볼 수 없다.

관용나사(pipe thread)는 수도·가스관 등 유체 배관에 사용되는 나사로, 나사산의 각도는 55°(Withworth 규격 기준)이며, "75°"라는 설명은 틀렸습니다. 또한 관용나사는 인치 단위 규격을 주로 사용하므로 "미터 나사"라는 표현도 부정확합니다.

• 보통나사에 비해 피치와 나사산 높이가 낮다는 설명은 참입니다(일반 미터나사보다 피치와 산높이가 작음).
• 관용테이퍼 나사가 1/16 테이퍼를 가진다는 설명은 참입니다(축심에 대해 1/16 테이퍼).
• 관용테이퍼 나사의 기밀성이 우수하다는 설명도 참입니다(테이퍼 형태로 나사산이 서로 압착되어 기밀성 우수).

결정조직을 조절하고 재료를 연화시키기 위해 실시하는 열처리는 어닐링(풀림)이다.

어닐링은 가열 후 서서히 냉각시켜 내부 응력을 제거하고 결정립을 조정함으로써 재료를 연화시키는 열처리이며, 퀜칭(담금질)은 경화, 템퍼링(뜨임)은 인성 부여, 노멀라이징(불림)은 조직의 표준화를 목적으로 한다.

토출관이 짧고 전 양정이 약 10m 이하인 저양정 펌프의 토출관에 설치하는 역류방지 밸브로는 플랩 밸브가 적합하다.

체크 밸브는 일반적인 양정 범위에서 널리 쓰이고, 푸트 밸브는 흡입관 끝에 설치해 흡입측 역류를 막는 용도로 사용되므로 저양정 토출관용 밸브로는 플랩 밸브가 적당하다.

녹에 의한 볼트너트의 고착을 방지하려면 방청 처리를 하거나 부식성 물질의 침입을 막아야 하며, 죈 후 높은 온도로 가열했다가 식히는 것은 고착 방지와 무관한 방법이다.

• 나사 부분에 유성 페인트를 칠하는 것은 방청 효과로 고착을 막는다.
• 부식성 물질이 나사 틈새에 침입하지 않도록 하는 것은 근본적인 방청 대책이다.
• 산화 연분을 기계유로 반죽한 적색 페인트를 칠하는 것도 방청용 도포 방법이다.

테르밋 용접은 화학반응열을 이용하는 용접법으로, 국부적으로 가열·용융시키므로 용접 후의 변형이 적다는 특징을 가진다.

전기가 필요 없고 용접용 기구가 간단해 이동이 쉬우며 작업 방법도 비교적 단순해, 레일이나 축과 같은 대형 부재의 이음에 활용된다.

적정 유종 선정, 윤활제 교환주기 결정, 윤활대장 및 기록 관리·보고와 같은 업무는 전문 지식이 필요한 윤활 관리자의 직무인 반면, 기계설비의 일상점검 및 급유는 비교적 간단하고 단순하여 현장 작업자에게 대행시킬 수 있는 자주보전 성격의 업무이다.

윤활기술자의 직무는 기존 설비에 대한 윤활관리 운영에 중점을 두며, 1번 사고 문제점 검토, 2번 업무 개선 및 시험, 3번 윤활제 선정 및 품질관리는 모두 현장에서의 윤활관리 최적화에 해당한다. 반면 4번 새로운 설비의 윤활제와 급유장치 설계 및 구매는 설계·엔지니어링 단계의 업무로서 윤활기술자가 아닌 설계팀이나 엔지니어의 직무에 해당하며, 윤활기술자는 이미 정해진 설비에 대해 운영 과정에서 윤활을 관리하는 역할을 한다.

기어 손상 중 리징(ridging)은 외관이 미세한 홈과 퇴적상으로 나타나고 그것이 마찰 방향과 평행하게 거의 등간격으로 형성되는 것이 특징이므로, 이 설명이 옳다.

• 국부적으로 금속 접촉이 일어나 용융되어 뜯겨나가는 현상은 리플링이 아니라 스코링(스커핑)에 대한 설명이다.
• 스폴링은 높은 응력이 반복 작용한 결과 이면이 실제로 박리되는 손상이므로 '박리현상이 없다'는 설명은 틀리다.
• 유막이 파단되어 국부적 금속 접촉이 일어나는 것 또한 피팅이 아니라 스코링이며, 피팅은 반복되는 접촉응력에 의한 피로로 이면에 작은 구멍이 생기는 손상이다.

윤활유의 점도는 기름이 흐를 때 나타나는 내부 저항(끈적임)의 정도를 나타내는 성질이며, 유리유황이나 부식성 물질에 의한 금속 부식 여부는 점도가 아니라 동판부식시험 등 별도의 부식시험으로 확인하는 항목이다.

나머지는 각각 옳은 설명으로, 유동점은 기름을 냉각시킬 때 유동성을 잃기 직전의 온도, 주도는 윤활유의 점도에 해당하는 것으로 그리스가 무르고 단단한 정도, 적하점은 가열된 그리스가 액체 상태가 되어 떨어지는 최초의 온도를 뜻한다.

결론: ⓐ는 5(초), ⓑ는 10(배)이다.

그리스의 굳기를 나타내는 주도(consistency)는 규정된 원추를 그리스 표면에 떨어뜨려 5초 동안 파고든 깊이를 mm로 재고, 그 값에 10을 곱해 나타낸다. 깊이가 1mm이면 주도는 10이 되는 셈이다.

0.1mm를 1로 환산해 정수로 만든 이 값이 NLGI 주도 번호(000호~6호)를 나누는 기준이 되며, 주도 값이 클수록 무르고(연질), 작을수록 단단한 그리스다.

그리스의 기유는 사용 중 증발 손실이 적어야 하므로 증발온도가 낮을 것이 아니라 오히려 높을 것이 요구된다.

증주제와의 친화력, 적당한 점도 특성, Oil Seal 등에 대한 무영향은 모두 그리스 기유에 요구되는 옳은 성질이다.

강제순환급유장치의 오일 탱크는 최고유면을 탱크 유량의 90% 이하, 운전 시 최저유면을 탱크 유량의 50% 이상으로 관리한다.

탱크를 가득 채우면 유온 상승에 따른 팽창분을 받아 줄 여유가 없어 넘침과 기포 혼입의 원인이 되므로 상한을 두고, 운전 중 유량이 지나치게 줄면 순환하는 기름의 양이 부족해 유온이 오르고 산화·열화가 빨라지므로 하한을 둔다.

최저유면은 '이 값 이상을 유지하라'는 하한 기준이므로, 최저유면을 '몇 % 이하'로 규정한 설명들은 관리기준으로 성립하지 않는다.

'약 30g, 65±0.5℃, 3±0.5h' 시험 조건 설명은 시료량과 온도, 시간 조건이 모두 잘못되어 있으므로 틀린 것이다. 시료는 약 100g을 취하고 100±2℃의 조건에서 24h 동안 항온 공기중탕기에서 가열한다.

그리스의 이유도(油遊度) 시험은 그리스에서 기유가 분리되는 정도를 측정하는 시험이다.

• 분리된 기유의 무게를 중량 %로 표시한다(중량 %로 구한다는 설명 정확).
• 저온에서 장시간 저장 시 기유 분리 현상을 측정하는 것이 이유도의 목적이다(장시간 저장 시 오일 분리 현상이라는 설명 정확).
• 시험 장치로 비커, 개스킷, 항온 공기중탕기, 쇠그물 원뿔형 여과기 등을 사용한다(시험 기구 설명 정확).

베어링 윤활유는 고온·고속 회전 환경에서 산화안정성, 내열성, 내부식성이 필수적이다. 반면 유화성은 물과 유분이 잘 섞이는 특성으로, 베어링 윤활유는 물의 혼입을 방지하고 수분을 배제해야 하므로 오히려 낮은 유화성(비유화성)이 요구된다. 따라서 유화성은 베어링 윤활유의 요구특성이 아니다.

그리스계 급유법은 반고체 상태의 그리스를 사용하기 때문에 윤활유계 급유법 대비 누설이 적고, 급유간격이 길며, 밀봉성이 우수하고 외부 오염물질 침입을 방지하는 장점이 있다. 반면 그리스는 유동성이 낮아 냉각작용이 제한적이며, 윤활유는 순환·배출 과정에서 베어링의 열을 효과적으로 방출하므로 냉각성능이 우수하다. 따라서 냉각작용이 우수하다는 것은 그리스계 급유법의 장점이 아니라 오히려 윤활유계 급유법의 장점이다.

나프텐계 윤활유는 파라핀계에 비해 저온에서도 유동성이 좋아 유동점이 낮다는 특성을 가지므로, '유동점이 높다'는 설명은 옳지 않다.

나프텐계는 파라핀계보다 휘발성이 높고 점도지수와 산화 안정도는 낮다는 특성을 가진다.

윤활유 속에 섞인 금속 성분이 내는 발광 또는 흡광 현상을 분광학적으로 분석해 마모를 초기에 진단하는 방법은 SOAP법이다.

페로그래피법은 자성을 이용해 마모 입자를 분리·관찰하는 방식이고, Conradson법과 Ramsbottom법은 잔류탄소분을 측정하는 방법이므로 발광·흡광 분석과는 원리가 다르다.

윤활유 열화의 원인 중 윤활유 자체의 화학적 변질에 해당하는 것은 산화이다.

유화, 희석, 이물혼입은 외부에서 수분·다른 물질이 섞여 발생하는 외부적 요인이며, 산화는 윤활유 성분 자체가 산소와 반응해 변질되는 내부적 요인이다.

열, 수분, 슬러지는 정상적으로 운전되는 설비에서도 자연적으로 발생할 수 있는 오염원이지만, 부동액은 냉각계통의 누설과 같은 비정상적인 상황에서 혼입되는 것으로 자연 발생 오염원으로 보기 어렵다.

윤활제의 인화점 측정 방식에는 태그 밀폐식, 클리브랜드 개방식, 펜스키 마텐스 밀폐식 등이 있으며, 콘라드손(conradson) 개방식은 인화점이 아니라 잔류탄소분을 측정하는 방법이다.

공기 압축기의 윤활 트러블은 주로 탄소(카본) 퇴적, 부품의 마모, 응축수(드레인) 유입 등에 의해 발생하며, 냉각 자체는 압축열을 제거하는 정상적인 운전 과정으로 윤활 트러블의 원인으로 보기 어렵다.

플러싱 오일은 배관과 부품 내부의 이물질·슬러지를 씻어내는 용도이므로 저점도여야 순환과 세정력이 좋고, 화재 위험을 줄이기 위해 인화점은 높아야 한다.

고점도이면서 인화점이 낮은 오일은 세정 효율이 떨어지고 안전성도 낮아 플러싱 오일의 조건에 맞지 않는다.

• 방청성이 양호해야 부품 손상을 막을 수 있다.
• 고온에서도 청정분산성을 가져야 슬러지가 재부착되지 않는다.
• 플러싱 후 잔류 오일이 있을 수 있어 사용유와 동질의 오일을 쓰는 것이 바람직하다.

유욕 급유법은 오일 탱크에 부품을 담가 오일이 계속 순환·재사용되는 방식이라 순환 급유에 해당한다.

나머지는 한 번 공급된 오일이 재사용되지 않고 소모되는 비순환 급유 방식이다.

• 손 급유법은 필요할 때마다 손으로 오일을 부어주는 방식이다.
• 적하 급유법은 오일을 방울방울 떨어뜨려 공급한다.
• 사이펀 급유법은 심지 등의 모세관 작용으로 오일을 공급한다.

윤활유는 마찰열을 흡수해 외부로 방출하는 냉각 작용을 하므로, 스스로 열을 일으키는 발열 작용은 윤활유의 기능이 아니다.

발열은 오히려 윤활이 불량해 마찰이 커질 때 나타나는 부작용에 가깝다.

• 밀봉 작용으로 이물질 유입과 가스 누출을 막는다.
• 방진 작용으로 마모 분진이 표면에 쌓이는 것을 막는다.
• 방청 작용으로 금속 표면의 부식을 방지한다.

운전온도가 60~100℃로 높으면 오일 점도가 크게 떨어지므로 상온용 저점도유로는 유막을 유지하기 어렵고, 속도지수 dn이 15000 이하로 낮으면(저속) 점도가 높은 오일을 써도 교반 저항이나 발열 부담이 작다. 따라서 고온·저속·보통 하중 조건에는 ISO VG 100급의 비교적 높은 점도가 적합하다.

ISO VG 32는 상온·고속 조건용 저점도유라 이 조건에서는 유막이 끊길 수 있고, SAE 점도등급에는 46·68 같은 번호 자체가 없다(46·68은 ISO VG 등급 번호다).

어큐뮬레이터(축압기) 회로는 유압유를 압축성 있는 기체와 함께 저장해 두었다가 회로 내 급격한 압력 변동(서지압력)이 생기면 이를 흡수·완충하는 역할을 한다.

동조 회로는 여러 실린더의 속도를 맞추는 회로이고, 압력 시퀀스 회로는 설정 압력 도달 시 다음 동작을 순차 진행시키는 회로이며, 블리드 오프 회로는 여분의 유량을 배출시켜 속도를 제어하는 회로로 서지압력 흡수와는 목적이 다르다.

공기압 배관은 점검·분해·조립이 잦고 기밀 유지가 중요해 나사 이음, 플레어 이음, 플랜지 이음처럼 착탈 가능한 이음 방식을 주로 사용한다.

용접 이음은 관을 영구적으로 고정해 분해가 불가능하므로 유지보수가 잦은 공기압 배관에는 적합하지 않다.

회전 피스톤 펌프는 높은 회전속도에서도 안정적인 효율을 유지하는 펌프다. 회전 피스톤 펌프는 왕복 피스톤식의 체적 효율과 밸런싱 특성으로 인해 고속 영역에서 상대적으로 우수한 효율을 나타내며, 특히 고속·고압 운전이 요구되는 산업용 펌프로 널리 사용되는 이유도 여기에 있다.

• 기어 펌프는 고속 운전 시 누설 손실과 기계적 손실이 급증한다.
• 베인 펌프와 트로코이드 펌프도 일정 속도 이상에서는 효율 저하가 두드러진다.

나사 펌프, 베인 펌프, 왕복동 펌프는 밀폐된 공간의 체적 변화로 유체를 밀어내는 용적식 펌프다. 벌류트 펌프는 임펠러의 원심력으로 유체를 보내는 원심식(비용적식) 펌프다.

국제단위계(SI)의 온도 기본단위는 켈빈(K)이며, 섭씨(℃)는 켈빈에서 273.15를 뺀 값을 쓰는 관용단위일 뿐 SI 기본단위가 아니다.

길이의 미터(m), 전류의 암페어(A), 온도의 켈빈(K)은 모두 SI 7개 기본단위에 속한다.

유도형(inductive) 센서는 코일이 만드는 고주파 자계가 금속체에 와전류를 유도하는 원리를 이용하므로 금속 물체만 검출할 수 있고, 비금속 재료는 감지하지 못한다.

전력 소모가 적고 별도의 영구자석을 쓰지 않으며 감지 물체에 온도 상승을 일으키지 않는 것은 유도형 센서의 실제 특징이다.

서보 모터로 입력된 경로를 따라 용접하는 아크 용접 로봇은 위치·속도를 피드백해 목표값과 비교하며 스스로 수정하는 자동제어(피드백 제어)에 해당한다.

리밋 스위치나 센서, 캠에서 나온 신호를 받아 정해진 순서대로 전·후진이나 회전을 반복하는 나머지 방식들은 미리 짜인 순서대로만 진행되는 시퀀스(순차) 제어에 가깝다.

공압 센서(유체 센서)는 낮은 압력의 공기 흐름을 이용해 신호를 검출하는 방식이라 작동힘이 크지 않은 검출용으로 쓰이며, 높은 작동힘이 필요한 용도에는 적합하지 않다.

자장의 영향을 받지 않고, 폭발 위험이 있는 장소에서도 안전하게 사용할 수 있으며, 물체의 재질·색에 무관하게 검출할 수 있는 것은 공압 센서의 실제 장점이다.

결론: 마름모 안에 위·아래로 짧은 수평선이 하나씩 그어진 이 기호는 에어 드라이어(공기 건조기)다.

공유압 기호에서 마름모는 압축공기를 다듬는 유체 조정 기기의 공통 몸체이고, 그 안에 무엇을 그려 넣느냐로 종류를 구분한다. 참고로 공기 필터는 마름모 안에 흐름과 직각인 세로 점선을 긋는다.

• 루브리케이터(윤활기)는 마름모 안 위쪽에만 짧은 수평선을 긋는다.
• 드레인 배출기는 아래쪽 수평선과 함께 아래로 빠지는 배출구를 붙여 그린다.
• 기름 분무 분리기도 걸러낸 기름을 빼내는 배출구가 아래에 달리는데, 이 기호에는 배출구가 없다.

대기압보다 낮은 압력(진공)을 만들어 그 압력차로 부품 표면에 흡착시키는 기구는 진공 패드이다.

액추에이터는 동력을 운동으로 변환하는 요소이고, 배압 감지기와 공기 배리어기는 분사된 공기의 배압 변화나 공기막의 차단으로 물체 유무를 검출하는 센서일 뿐 흡착 기구가 아니라는 점에서 진공 패드와 구분된다.

공유압 시퀀스 회로에서 앞 공정이 정상적으로 완료되지 않으면 다음 공정으로 넘어가지 못하도록 서로 조건을 걸어 잠그는 회로가 인터록 회로이다.

기억 회로나 자기유지 회로는 입력이 끊겨도 신호를 유지시키는 것이 목적이고, 우선 회로는 여러 입력이 동시에 들어왔을 때 정해진 우선순위의 신호만 출력시키는 회로여서, 오동작을 원천 차단하는 인터록과는 기능이 다르다.

포핏 밸브 계열인 디스크 시트 밸브는 접촉면이 단순한 평면 구조여서 오히려 구조가 간단한 것이 특징이며, 구조가 복잡하다는 설명은 맞지 않는다.

단순한 구조 덕분에 내구성이 좋고 밀봉이 우수하며 개폐 시 이동 거리가 짧아 반응시간이 짧은 것이 디스크 시트 밸브의 실제 장점이다.

실린더 직경이 125mm 이상인 대형 실린더는 마찰이 크므로 윤활이 필수적으로 필요하며, 작은 실린더는 윤활이 불필요할 수 있다.

윤활기(lubrication device)는 압축공기에 오일을 미세하게 분무하여 공기압 부품의 마찰을 줄이는 장치다.

• 윤활기는 베르누이 원리를 적용하여 오일을 기화시키는 것이지 파스칼의 원리(정압 전달)와는 무관하다.
• 과도한 윤활은 부품 내부 축적, 기계 손상, 효율 저하를 초래한다.
• 윤활유는 부품을 거쳐 배출되므로 환경오염 가능성이 있다.

단동 실린더는 한쪽 방향(주로 전진)만 유압으로 밀어주고 반대 방향(후진)은 스프링이나 자중 등 외력으로 이루어지므로, 전진·후진 모두를 압력만으로 수행한다는 설명은 틀렸다.

편로드 복동 실린더는 로드가 있는 쪽 수압면적이 작아 후진 속도가 더 빠르고, 다중 피스톤 실린더는 여러 피스톤이 연속으로 이어져 마치 하나의 긴 행정처럼 작동하며, 텔레스코프형 실린더는 단면적이 순차로 작아지는 슬리브 구조여서 전진할수록 속도가 점점 빨라진다.

브레이크 회로는 관성으로 움직이려는 부하를 멈추거나 역류를 막기 위해 압력 제어 밸브(카운터밸런스 밸브 등)로 구성하는 회로로, 유량 조절 밸브만으로는 만들 수 없다.

미터-인, 미터-아웃, 블리드 오프 회로는 모두 유량 조절 밸브로 실린더에 들고 나는(혹은 우회하는) 유량을 조절해 속도를 제어하는 대표적인 유량 제어 회로이다.

결론: “작동 효율이 가장 우수하여 경제적이다”는 이 회로의 특징이 아니다. 효율이 가장 좋은 것은 블리드 오프 회로다.

그림은 방향제어 밸브와 실린더 사이, 그것도 피스톤(캡)측 관로 한 곳에만 일방향 유량조절(교축+체크) 밸브를 직렬로 넣어 실린더로 들어가는 유량을 조절하는 미터 인 방식이다.

미터 인에서는 교축하고 남은 유량이 릴리프 밸브를 넘어 탱크로 버려지므로 동력 손실이 커 효율이 나쁘다. 대신 입구쪽에만 압력이 걸려 피스톤측에만 부하 압력이 형성되고, 유량을 잘게 조이면 저속에서도 속도가 안정된다.

다만 배출쪽에 저항이 없어 하중이 실린더를 끌어당기는 경우(수직 하강 등) 피스톤이 공급 유량보다 앞서 달아나므로, 카운터 밸런스 회로로 배압을 걸어 주어야 한다.

비중량은 단위 체적당 유체가 갖는 중량(무게)으로 정의되며, 단위는 $\mathrm{N/m^3}$이다.

밀도는 단위 체적당 질량, 비중은 물과의 무게(밀도) 비, 비체적은 단위 질량이 차지하는 체적으로 정의가 각각 달라 구분된다.

공기는 압축성이 있어 탱크에 압축해 두면 많은 에너지를 저장할 수 있다. 유압에서 에너지를 저장하는 것은 기름 탱크가 아니라 어큐뮬레이터다. 공압 신호의 전달 속도는 음속보다 느리므로 1000m/s 이상이 될 수 없다. 공압은 압축성 때문에 저속에서 균일한 속도를 얻기 어렵다.

공기압 발생장치는 압축 원리에 따라 용적형(displacement type)과 동적형(dynamic type)으로 분류된다. 베인 압축기, 나사형 압축기, 피스톤 압축기는 모두 용적을 변화시켜 공기를 압축하는 용적형이며, 터보 압축기는 회전하는 임펠러의 동적 에너지로 공기를 압축하는 동적형이다. 따라서 터보 압축기만 원리가 다르다.

공유압 변환기는 배관과 액추에이터 내부에 공기가 남아 있으면 압력 전달이 불안정해지고 작동이 튀는 현상이 생기므로, 설치 후 공기를 충분히 빼주어야 한다.

변환기는 수평이 아니라 수직으로, 발열장치에서 떨어진 곳에, 액추에이터보다 높은 위치에 설치하는 것이 올바른 사용법이다.