20년 1회차

시퀀스 밸브는 회로 내 설정 압력에 도달하면 열려 후속 액추에이터를 순차적으로 작동시키는 압력 제어 밸브다. 압력 조정을 통해 여러 실린더가 정해진 순서대로 움직이도록 하는 것이 바로 이 밸브의 기능이다.

카운터 밸런스 밸브는 부하의 자유낙하를 막기 위해 배압을 형성하는 용도이고, 파일럿 작동 체크밸브는 역류를 차단하되 파일럿 압력으로 역방향 흐름을 허용하는 용도이며, 일방향 유량제어 밸브는 한쪽 방향의 유량만 조절하는 용도로 순서 제어와는 목적이 다르다.

유압 실린더의 호칭 표시에는 규격 명칭(또는 규격 번호), 종류, 지지 형식, 실린더 안지름, 로드 지름 기호, 최고 사용 압력, 쿠션 구분, 행정 길이처럼 실린더 자체의 구조와 치수를 규정하는 항목이 들어간다.

반면 로드에 걸리는 무게는 실린더의 고정된 사양이 아니라 어떤 부하에 쓰느냐에 따라 달라지는 사용 조건이므로, 호칭 표시 항목에는 포함되지 않는다.

서비스 유닛(공기압 조정 유닛)은 압축공기를 사용 가능한 상태로 만들기 위한 구성으로, 이물질을 거르는 필터, 압력을 일정하게 유지하는 압력조절기(레귤레이터), 응축수를 배출하는 드레인 배출기, 그리고 윤활기(루브리케이터)로 이루어진다.

소음기는 배기되는 공기의 소음을 줄이기 위해 액추에이터나 밸브의 배기구에 부착하는 부품으로, 압축공기를 조정·정화하는 서비스 유닛의 구성요소에는 해당하지 않는다.

카운터 밸런스 회로는 실린더에 인장 방향의 하중이나 부하의 관성에 의한 당김 효과가 작용할 때, 배압(back pressure)을 형성해 피스톤 로드가 부하에 끌려가지 않도록 제어하는 회로다.

감압 회로는 회로 일부의 압력을 낮추는 용도, 언로딩 회로는 무부하 상태에서 펌프 동력을 절감하는 용도, 압력 시퀀스 회로는 설정 압력에 따라 순차 동작을 만드는 용도로 각각 목적이 다르다.

시간지연 밸브(타임 딜레이 밸브)는 공기저장 탱크에 압축공기가 채워지는 시간을 이용해 신호를 지연시키는 장치로, 공기저장 탱크, 속도 조절밸브(교축밸브), 3/2way 밸브의 조합으로 구성된다.

속도 조절밸브로 탱크에 공기가 채워지는 속도를 조절하고 설정 압력에 도달하면 3/2way 밸브가 전환되어 지연된 신호를 출력하는 원리다. 압력 증폭기는 압력을 증폭시키는 별도의 기기로 시간 지연 기능과는 무관하다.

피스톤펌프는 실린더 블록의 축이 구동축에 대해 경사져 배치되는 사축식과, 사판(swash plate)의 경사각으로 피스톤 행정을 만드는 사판식으로 분류된다.

피스톤과 실린더 사이의 정밀한 밀봉 구조 덕분에 고압에서도 누설이 적어 고압·고출력이 요구되는 유압 시스템에 적합하다. 기어펌프, 나사펌프, 베인형펌프는 구조상 상대적으로 저압·중압 영역에서 주로 사용된다.

공기압 실린더의 설치 형식 중 플랜지형은 실린더 몸체 전체를 면 접촉시켜 다수의 볼트로 고정하는 방식으로, 하중을 넓은 면적에 분산시켜 지지하므로 가장 강력하고 견고한 부착이 가능하다.

풋형은 다리 형태의 브래킷으로 가볍게 고정하는 방식이고, 피벗형과 트러니언형은 실린더가 회동(피벗)할 수 있도록 지지하는 방식이라 강성 측면에서 플랜지형만큼 견고하지 않다.

공압시스템은 압축공기를 매체로 사용하므로 과부하에 대해 안전하고, 압축된 형태로 에너지를 저장할 수 있으며, 공기는 어디서나 쉽게 얻을 수 있는 에너지원이라는 장점이 있다.

다만 압축공기 자체가 방청·윤활 작용을 자동으로 해주지는 않는다. 윤활이 필요한 부품은 별도의 윤활기(루브리케이터)를 통해 오일을 공급해야 하고 습기로 인한 부식 방지도 별도 관리가 필요하므로, 이 설명은 공압시스템의 특징으로는 틀린 내용이다.

전진(밀어내기) 행정에서는 압축공기가 피스톤 전면 전체에 작용하므로 로드 직경은 계산에 들어가지 않는다. 배압이 작용하지 않는다고 했으므로 추력은 공급 압력과 피스톤 단면적의 곱으로 바로 구한다.

피스톤 직경이 10 cm = 0.1 m이므로 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}(0.1)^{2}=2.5\times10^{-3}\pi\ \mathrm{m^{2}}$ 이고, 공급 압력은 1000 kPa = 10⁶ Pa 이다. 따라서 $F = P \cdot A = 10^{6} \times 2.5\times10^{-3}\pi = 2500\pi\ \mathrm{N}$ (약 7854 N)이 된다.

주어진 로드 직경 2 cm는 후진 추력을 구할 때 쓰이는 값이다. 후진에서는 로드가 차지하는 면적만큼 수압 면적이 줄어 유효 면적이 $\dfrac{\pi}{4}\left(0.1^{2}-0.02^{2}\right)$ 로 작아지므로, 같은 압력에서도 전진보다 작은 힘밖에 낼 수 없다.

그림은 4포트 3위치 방향제어밸브의 기호다. 중립(중앙) 위치를 보면 펌프 포트 P가 실린더 쪽 두 포트 A와 B에 모두 연결되어 있고, 탱크 포트 T는 막혀 있다. 좌우 위치는 각각 평행형(P→A, B→T)과 교차형(P→B, A→T)이다.

중립에서 헤드측과 로드측에 같은 압력이 동시에 걸리면, 로드가 차지하는 면적만큼 양쪽 수압 면적에 차이가 생겨 실린더는 전진 방향으로 밀린다. 더구나 로드측에서 밀려 나온 기름이 탱크로 빠지지 않고 헤드측 공급유에 합류하므로, 펌프 토출량보다 많은 유량이 헤드측으로 들어가 속도가 빨라진다.

이렇게 중립 위치에서 차동(재생) 회로를 만들어 실린더의 전진속도를 빠르게 하는 것이 이 밸브의 사용 목적이다. 중립에서 P와 T를 이어 펌프를 무부하로 돌리는 것은 탠덤형 중립의 기능이고, 추력은 압력과 수압 면적으로 정해지므로 중립 위치의 결선으로 힘을 키울 수는 없으며, 후진속도 제어는 유량조절밸브가 맡는 일이다.

공기압 실린더의 이론 출력은 피스톤에 작용하는 유효 수압 면적 × 사용 공기압력으로 구한다. 전진(밀어내기) 행정에서는 압축공기가 로드가 없는 헤드측 피스톤 전면에 그대로 작용하므로, 유효 면적은 실린더 내경 D만으로 정해지는 원 단면적 $\dfrac{\pi D^2}{4}$이다.

따라서 전진 시 이론 출력은 $F=\dfrac{\pi D^2}{4}\times P$가 된다. 문제 조건대로 마찰을 무시하고 로드측 압력이 대기압이므로 되미는 힘이나 마찰 손실은 빼지 않는다.

반대로 후진 행정에서는 로드 단면적만큼 수압 면적이 줄어 $F'=\dfrac{\pi}{4}\left(D^2-d^2\right)\times P$가 되므로 전진 출력보다 항상 작다. 전진 출력식에 로드 직경 d가 들어가서는 안 되고, 압력 P는 면적에 1차로 곱해질 뿐 제곱으로 들어가지 않으며, 지름의 차 (D−d)를 그대로 쓰면 면적 차원이 성립하지 않는다.

공기압 요동형 액추에이터의 속도는 통상 속도제어 밸브를 미터아웃 방식으로 접속하여 조정한다. 공기는 압축성이 있어 미터인 방식으로 접속하면 시동 시 압력이 먼저 쌓였다가 갑자기 튀어나가는 저속 운동 불안정(점핑) 현상이 발생하기 쉽기 때문이다.

부하의 운동에너지가 기기의 허용치를 넘으면 외부 완충기구를 설치하고, 이를 부하 쪽 지름이 큰 위치에 두어 내구성과 정지 정밀도를 높이는 것, 그리고 축·베어링에 과대부하가 직접 걸리지 않도록 부착하는 것은 모두 올바른 설명이다.

확도(정확도, accuracy)는 측정값이 참값에 얼마나 가까운지를 나타내는 척도다.

감도는 측정량 변화에 대한 계측기의 반응 민감도, 오차는 측정값과 참값의 차이 그 자체, 정도(정밀도)는 같은 조건에서 반복 측정했을 때 값들이 서로 얼마나 밀집되어 있는지를 나타내는 개념으로 확도와는 구분된다.

피드백 제어는 제어대상의 현재 상태를 되먹임해 목표값과 비교하는 폐루프 구조다. 신호는 센서가 제어대상의 상태를 검출하는 데서 출발한다.

검출된 값은 목표값과 비교되어 편차가 만들어지고, 이 편차를 프로세서가 제어 프로그램에 따라 연산·판단하여 출력 신호를 만든다. 그 출력으로 마지막에 액추에이터가 작동해 제어대상을 목표값에 가깝게 움직인다.

즉 신호 흐름은 센서의 신호 상태 확인 → 상태값과 목표값 비교 → 프로세서의 제어 프로그램 처리 → 액추에이터 작동 순이며, 액추에이터가 움직인 결과가 다시 센서로 되돌아오면서 루프가 닫힌다. 프로세서 연산이 맨 앞에 오거나 액추에이터 작동이 비교보다 먼저 오는 배열은 되먹임 구조와 맞지 않는다.

저투자성 자동화(LCA)는 적은 비용으로 단계적으로 자동화를 구축하며, 원리가 간단하고 확실하고, 기존에 사용하던 설비를 그대로 활용할 수 있다는 특징을 가진다.

반면 LCA는 저비용·단순 구조를 지향하는 만큼 다양한 제품에 유연하게 대응하는 능력은 상대적으로 떨어지며, 이러한 유연 대응력은 고가의 범용 자동화 설비가 갖는 특징에 가깝다.

온도센서가 출력하는 값은 연속적인 아날로그 신호이므로, 이를 디지털로 처리하는 PLC에 입력하려면 A/D(아날로그-디지털) 변환기를 거쳐야 한다.

D/A 변환기는 반대로 디지털 신호를 아날로그로 바꿔 액추에이터나 조절기를 구동할 때 사용하고, F/V 변환기는 주파수를 전압으로 바꾸는 소자다. U/D 변환기 역시 아날로그 온도 신호를 디지털 값으로 바꾸는 기능과는 무관하다.

발문의 조건은 두 갈래로 나뉘고 두 갈래가 OR(논리합)로 묶인다. 첫째는 S1과 S2가 동시에 작동이므로 AND(논리곱)로 $S_1 \cdot S_2$, 둘째는 S3이 작동하지 않은 상태에서 S4가 작동이므로 부정을 붙여 $\overline{S_3} \cdot S_4$이다.

"~하든지"는 두 조건 중 어느 하나만 성립해도 출력이 나온다는 뜻이므로 두 항을 더하여 $Z=S_1 \cdot S_2+\overline{S_3} \cdot S_4$가 된다.

네 입력을 모두 합으로만 이으면 어느 하나만 눌려도 출력이 나와 "동시에 작동"이라는 전제가 사라지고, S4를 곱의 묶음에서 떼어내 합으로만 붙이면 S4 하나만으로도 출력이 발생해 S3의 미작동 조건이 무의미해진다. 또한 작동하지 않아야 하는 신호에는 반드시 부정 표시가 붙어야 한다.

그림은 직사각형의 좌우 안쪽에 세로선이 하나씩 더 그어진 기호다. 흐름도에서 이 기호는 미리 정의된 처리(predefined process), 즉 다른 곳에 따로 정의해 둔 서브루틴을 불러 쓰는 것을 나타낸다.

세로선이 없는 단순 직사각형은 일반적인 처리(작업)를 뜻하고, 분기는 마름모(판단) 기호로, 흐름의 연결·전이는 작은 원이나 화살표로 나타낸다. 같은 사각형이라도 양옆에 덧그은 세로선이 "이 처리의 내용은 여기 적혀 있지 않고 별도로 정의되어 있다"는 표시다.

흐름이 이 기호에 도달하면 해당 서브루틴으로 넘어가 그 안의 처리를 끝낸 뒤 원래 흐름으로 되돌아온다. 반복되는 처리 묶음을 하나로 정의해 여러 곳에서 호출할 때 사용하므로 흐름도의 중복을 줄이는 역할을 한다.

설비의 신뢰성·보전성을 나타내는 대표적인 척도가 고장률, 평균 고장 간격 시간(MTBF), 평균 고장 수리 시간(MTTR)이다. 고장률은 단위 시간당 고장이 발생하는 빈도, MTBF는 고장과 고장 사이의 평균 간격, MTTR은 고장 후 수리에 걸리는 평균 시간을 뜻한다(엄밀히 MTTR은 보전성 지표이지만 설비 관리 지표로 함께 다룬다).

폐입률은 기어 펌프처럼 맞물리는 요소 사이에 유체가 갇히는 폐입 현상과 관련된 구조·설계상의 개념으로, 설비의 신뢰성을 나타내는 척도와는 관계가 없다.

직류 전동기는 자기장을 만드는 계자, 전기 에너지를 기계 에너지로 바꾸는 전기자, 전기자 전류의 방향을 기계적으로 바꿔 주는 정류자를 주요 구성 요소로 하며, 여기에 브러시가 더해져 외부 회로와 접속된다.

격자는 진공관의 전극 등에서 쓰이는 명칭으로, 직류 전동기의 구조를 이루는 요소가 아니다.

회전주파수는 $f_n = \dfrac{N}{60} = \dfrac{2400}{60} = 40\ \mathrm{Hz}$이다.

깃(블레이드) 통과주파수는 회전주파수에 깃수를 곱한 값이므로 $f_b = 40 \times 7 = 280\ \mathrm{Hz}$가 된다.

정미가동시간은 가동시간에서 속도 저하나 순간 정지 같은 성능 로스를 뺀 시간, 즉 설비가 실제로 제품을 만들어 낸 시간을 뜻한다. 설비종합효율에서 가동시간에 성능가동률을 곱해 구하는 시간이 바로 이것이다.

실제조업시간·실제생산시간·직접조업시간은 일반적인 표현일 뿐, 설비의 가동 시간 체계에서 '가동하여 직접 생산한 시간'을 가리키는 표준 용어는 정미가동시간이다.

예비품은 관리 범위에 따라 부품 단위의 부품예비품, 단일 기계 단위의 단일기계예비품, 여러 부품이 조립된 부분적세트예비품, 라인 전체 단위의 라인예비품으로 구분된다.

이 중 라인예비품은 관리 범위가 가장 크고 비용 부담도 커서, 통상적인 고장 대응보다는 라인 전체를 정지시킬 만한 특수하고 중대한 고장이 아니면 사용하지 않는 예비품에 해당한다.

진동 차단기의 변위가 걸리는 힘에 비례하므로 $W=k\delta$, 즉 스프링상수는 $k=\dfrac{W}{\delta}=\dfrac{mg}{\delta}$이다. 1자유도 진동계의 고유각진동수는 $\omega=\sqrt{\dfrac{k}{m}}$이므로 여기에 대입하면 $\omega=\sqrt{\dfrac{g}{\delta}}$가 된다.

정적변위 δ를 cm 단위로 쓰면 $g=981\,\mathrm{cm/s^2}$이므로 $\omega=\sqrt{\dfrac{981}{\delta}}=\dfrac{31.3}{\sqrt{\delta}}\approx\dfrac{10\pi}{\sqrt{\delta}}$이다. $10\pi=31.4$이므로 두 값이 사실상 같다.

핵심은 고유진동수가 정적변위의 제곱근에 반비례한다는 점이다. δ에 그대로 반비례하거나 δ에 비례하는 형태는 $\omega=\sqrt{g/\delta}$의 제곱근 관계를 만족하지 못한다. 차단기를 무르게 해 정적 처짐을 크게 할수록 고유진동수가 낮아지고, 그만큼 가진 진동수와 멀어져 방진 효과가 커진다.

스프링 방진기(차단기) 위에 거더와 같은 무거운 보·받침 구조물을 얹으면 스프링이 지지하는 질량이 늘어난다. 고유진동수는 질량이 커질수록 낮아지므로, 가진 진동수와의 간격이 벌어져 진동 절연 효과가 커진다.

고무·패드·파이버그라스는 그 자체가 탄성을 갖는 방진 재료로 쓰이는 것들이며, 스프링 위에서 질량을 더해 고유진동수를 낮추는 역할과는 성격이 다르다.

순간정지로스는 부품 걸림이나 센서 오작동 등으로 설비가 일시적으로 정지하거나 공회전하면서 발생하는 손실을 말하며, 복구 조치만으로 곧 정상 가동이 재개된다는 점에서 본격적인 고장과 구분된다.

고장로스는 설비 자체의 기능 상실로 인한 정지, 속도저하로스는 설계 속도보다 느리게 운전되는 손실, 수율저하로스는 초기 불량 등으로 양품 비율이 떨어지는 손실을 가리켜 이 상황과는 성격이 다르다.

설비위치 코드는 설비가 어디에 있는지 코드만 보고 찾아갈 수 있도록 넓은 범위에서 좁은 범위로, 상위 계층부터 하위 계층 순으로 자리를 배정한다.

따라서 사업장 전체를 가리키는 공장이 맨 앞자리에 오고, 이어서 그 안의 작업장, 작업장을 나누는 부서, 마지막으로 설비가 직접 놓이는 생산라인 순으로 이어진다. 이렇게 해야 앞자리만 잘라 보아도 공장별·작업장별 집계가 그대로 이루어진다.

생산라인이나 부서처럼 하위 단위가 앞자리에 오면 상위 조직으로 갈수록 코드가 뒤로 밀려 검색과 분류가 어긋나고, 공장이 맨 뒤에 놓이는 배열은 계층 구조 자체가 성립하지 않는다.

설비점검표준은 설비의 상태를 진단하는 방법, 점검 항목, 점검 부위, 점검 주기 등을 규정한 보전표준이다.

수리표준은 고장 발생 시 수리 절차와 기준을, 작업표준은 작업자의 작업 방법과 순서를, 일상점검표준은 운전자가 일상적으로 수행하는 간단한 점검 항목을 다루는 표준으로, 진단 방법·항목·부위·주기를 규정하는 것과는 초점이 다르다.

설비 이상진단은 크게 간이진단과 정밀진단으로 나뉘는데, 주파수분석법은 진동 신호를 주파수 영역으로 분해해 이상의 원인을 구체적으로 규명하는 방법으로 정밀진단에 해당한다.

상대판정법, 상호판정법, 절대판정법은 측정값을 기준값·과거값·동종 설비값과 단순 비교하여 이상 유무를 판단하는 방법으로, 정밀한 원인 분석 없이 신속하게 이상 여부를 가리는 간이진단에 해당한다.

동점도(kinematic viscosity)는 점도를 밀도로 나눈 값으로, 단위는 $\mathrm{cm^2/s}$(스토크스)를 사용한다.

m/s², s/cm², s/m은 각각 가속도나 점도 관련 단위와 형태가 유사할 뿐, 동점도의 단위로 쓰이지 않는다.

보전작업표준은 실제 작업 실적 데이터를 활용하는 실적 자료법, 숙련자의 노하우에 의존하는 경험법, 동작·시간 연구를 통해 표준시간을 산출하는 작업 연구법 등을 통해 설정한다.

공정 실험법이라는 명칭의 방법은 보전작업표준 설정 절차에서 표준적으로 사용되는 기법이 아니다.

케비테이션(공동현상)은 유체기계 내 국부적인 압력 저하로 기포가 생성되었다가 고압부에서 급격히 붕괴하면서 발생하는 현상으로, 붕괴가 무작위적으로 일어나기 때문에 불규칙한 광대역(고주파 성분 포함) 소음·진동을 발생시킨다. 따라서 '규칙적인 저주파가 발생한다'는 설명은 틀린 내용이다.

언밸런스는 회전체 질량 분포가 고르지 않아 통상 회전주파수 성분이, 미스얼라인먼트는 축 중심선의 어긋남으로 통상 회전주파수 성분이, 풀림은 기초볼트 이완이나 베어링 마모 등으로 회전주파수의 고차 성분이 나타난다는 설명은 실제 현상과 부합한다.

공진은 외부에서 가해지는 우발력(가진력)의 주파수와 기계의 고유진동수가 일치할 때 진폭이 크게 증폭되는 현상이므로, 우발력의 주파수를 고유진동수와 같게 만드는 것은 오히려 공진을 유발하는 조치이지 제거하는 방법이 될 수 없다.

실제로 공진을 없애려면 우발력 자체를 줄이거나, 질량 또는 강성을 변화시켜 고유진동수를 우발력 주파수와 겹치지 않도록 이동시키는 방법을 사용한다.

차음벽의 투과손실은 질량 법칙(mass law)에 따라 벽체의 단위면적당 질량이 커질수록 증가한다. 이론적으로 벽의 무게(면밀도)를 2배로 늘리면 투과손실은 약 6dB 정도 증가한다.

소음과 진동은 서로 밀접하게 연관되어 있고(진동이 소음 발생 원인이 되는 경우가 많다), 공진은 고유진동수와 가진 주파수의 관계에서 나타나는 현상이며, 투과손실은 반사뿐 아니라 흡수·투과 등 여러 요소가 함께 작용해 결정되므로 나머지 설명들은 옳지 않다.

MAPI(Machinery & Allied Products Institute) 방식은 설비의 열화와 진부화를 고려해 기존 설비를 계속 쓸지 새 설비로 교체할지를 판단하는 설비 교체(갱신)의 경제성 분석 방법이다.

연간 생산량을 결정하는 기법은 아니며, 계산 결과로 갱신의 긴급도를 매기기는 하지만 그 자체가 이 방식의 정의는 아니다. 또한 MAPI 방식은 인플레이션의 영향을 고려하지 않는다는 점이 특징이자 한계로 지적된다.

스위치나 퓨즈처럼 고장이 나면 수리하지 않고 바로 새 것으로 교체하는 비수리계 부품의 신뢰성은, 사용을 시작해 고장이 날 때까지 걸리는 평균 시간인 평균고장시간(MTTF, Mean Time To Failure)으로 평가한다.

평균고장간격(MTBF)은 수리해서 반복 사용하는 설비에서 고장과 고장 사이의 평균 간격을 나타내는 값이고, 유용성(가용도)은 수리 시간까지 반영해 설비가 사용 가능한 상태에 있을 비율을 뜻한다. 고장률은 단위 시간당 고장이 발생하는 정도를 나타내는 지표여서, 교체형 부품의 평균 수명을 직접 나타내는 척도로는 MTTF가 쓰인다.

감쇠진동은 마찰이나 공기저항 등 에너지를 소산시키는 저항 요소로 인해 진폭이 시간에 따라 점차 줄어드는 진동을 말한다.

자유진동은 외력 없이 초기조건에 의해 스스로 진동을 지속하는 상태를 일반적으로 지칭하는 개념이고, 규칙진동·선형진동은 진동의 파형이나 운동 형태를 설명하는 용어로 에너지 손실 여부를 직접 나타내지 않는다.

예방보전은 설비가 고장으로 정지하거나 성능이 저하되기 전에 그 징후를 미리 발견하여 조치함으로써 고장을 사전에 막는 보전 활동이다.

사후보전은 고장이 발생한 뒤에 수리하는 방식이고, 개량보전은 설비 자체의 약점을 개선해 고장을 줄이는 활동이며, 보전예방은 설계·제작 단계에서부터 보전이 필요 없는 설비를 만드는 활동으로, 모두 '사용 중 이상 징후를 미리 발견'하는 이 설명과는 초점이 다르다.

설비보전표준은 보전 작업의 방법, 기준, 절차 등을 규정한 문서로, 이를 근거로 보전작업을 측정·검사하고 일정을 계획할 수 있어 보전작업의 낭비를 없애고 효율을 높이는 데 반드시 필요하다.

설비효율측정이나 로스관리, 설비 경제성 평가는 보전 활동의 성과를 측정·평가하는 개념으로, 작업 측정·검사·일정계획의 직접적인 근거가 되는 표준 그 자체와는 역할이 다르다.

OSR(On Stream Repair)은 설비를 정지시키지 않고 운전 상태를 유지한 채로 실시하는 수리 작업을 말한다.

SD(Shut Down)는 설비를 정지시키고 실시하는 정기 보수를, OSI(On Stream Inspection)는 운전 중에 실시하는 점검(수리는 아님)을 가리키며, 유닛 방식은 정비를 단위별로 나누어 수행하는 방식을 뜻해 이 문제가 묻는 '운전 중 수리'와는 구분된다.

시퀀스제어의 조작용 기기는 사람이 직접 조작하여 신호를 입력하는 기기로, 캠스위치, 토글스위치, 선택스위치와 같이 수동으로 조작하는 스위치류가 여기에 해당한다.

압력스위치는 압력이라는 물리량의 변화를 감지해 신호를 발생시키는 검출용 기기로, 사람이 직접 조작하는 조작용 기기와는 성격이 다르다.

그림은 원 안에 가로 막대가 있고 그 막대에서 두 개의 사선이 좌우 단자로 뻗어 나간 접합형 트랜지스터(BJT) 기호다. 막대에서 아래로 곧게 내려간 단자가 베이스이고, 사선으로 이어진 좌우 두 단자가 각각 이미터와 콜렉터다.

이미터와 콜렉터를 가르는 유일한 표시는 화살표다. 그림에서 A로 표시된 왼쪽 단자로 이어지는 사선에 화살표가 그려져 있으므로 A는 이미터이고, 화살표가 없는 오른쪽 사선 단자가 콜렉터다.

화살표는 이미터 전류의 방향을 나타내며, 베이스 쪽을 향하면 PNP형, 베이스에서 바깥을 향하면 NPN형이다. 이 그림은 화살표가 베이스 막대를 향하므로 PNP형에 해당한다. 게이트는 FET나 SCR의 제어 단자 이름이어서 이 기호에는 나타나지 않는다.

역률이 80%이므로 $\cos\theta = 0.8$, $\sin\theta = \sqrt{1-0.8^2} = 0.6$이다.

무효전력은 $Q = P \times \tan\theta = 400 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 300\ \mathrm{kVar}$로 계산되어, 유효전력 400kW에 대응하는 무효전력은 300kVar가 된다.

대칭 3상 교류는 각 상의 기전력(전압)과 전류의 크기가 서로 같고, 위상이 $120^\circ$씩 일정하게 어긋나 있는 3상 교류를 말한다.

위상이 240도로 어긋나거나 각 상의 크기가 서로 다르다는 설명은 대칭이 아닌 비대칭(불평형) 3상을 나타내므로, 이 문제가 정의하는 대칭 3상과는 다르다.

발전기식 절연저항계(메거)는 손잡이를 돌려 직류 고전압을 발생시켜 절연저항을 측정하는 계기로, 손잡이의 표준 회전속도는 보통 매분 120회전(120rpm)으로 규정되어 있다. 매분 60회전을 표준으로 한다는 설명은 실제 규정과 맞지 않는다.

절연저항계에는 크게 발전기식과 전지식(전자식)이 있으며, 지침의 구동 방식은 영구자석과 교차코일(십자코일)로 구성된 가동코일형 계기가 널리 쓰인다. 메거(megger)는 절연저항계를 일컫는 대표적 명칭으로, 절연저항계의 일종이라는 설명은 옳다.

주기 T는 주파수 f의 역수로 구해진다.

따라서 1kHz의 정현파는 1ms의 주기를 가진다. μs, ns, ps 단위는 이보다 훨씬 높은 주파수(각각 MHz, GHz, THz대)에 대응하므로 옳지 않다.

10진수를 2로 계속 나누어 나머지를 역순으로 나열하면 2진수로 변환된다.

이를 이진 자리값으로 나타내면 11001이 된다. 실제로 11001을 십진수로 환산하면 16+8+0+0+1=25로 검증된다.

신호변환기의 필터링(filtering) 기능은 계측 신호에 섞여 들어오는 잡음 성분을 제거하여, 잡음으로 인한 수신측(수신계)의 오동작을 방지하는 역할을 한다.

트랜스나 포토커플러를 이용하는 것은 절연(아이솔레이션) 기능에 해당하고, 검출신호의 비선형성을 보정하는 것은 리니어라이즈(선형화) 기능에 해당하므로 필터링에 대한 설명과는 구분된다.

열전대(thermocouple)는 서로 다른 두 금속선의 양 접점 사이에 온도차가 있을 때 기전력이 발생하는 제벡(Seebeck) 효과, 즉 열기전력의 발생을 이용하여 온도를 측정하는 센서이다.

열팽창을 이용하는 것은 바이메탈이나 액체봉입식 온도계, 저항변화를 이용하는 것은 저항온도계(RTD)에 해당하므로 열전대의 측정 원리와는 다르다.

쿨롱의 법칙에서 두 자극(또는 전하) 사이에 작용하는 힘의 크기는 두 자극 세기의 곱에 비례하고, 두 자극 사이 거리의 제곱에는 반비례한다.

거리의 제곱에 비례한다고 서술한 것은 반비례 관계를 반대로 표현한 것으로 옳지 않다. 서로 다른 극성이 인력으로 작용하고 힘의 방향이 두 자극을 잇는 직선상에 있다는 설명은 쿨롱의 법칙에 부합한다.

프로세스 제어시스템의 조작부(조작기기)는 제어신호에 정확하게 반응하고, 응답성이 좋으면서도 히스테리시스(이력현상)는 작아야 정밀한 제어가 가능하다.

히스테리시스가 크면 같은 입력에도 이전 상태에 따라 출력이 달라져 제어 오차가 커지므로, "히스테리시스가 클 것"은 조작부의 바람직한 구비조건과 반대되는 설명이다. 보수점검의 용이성, 사용환경에 대한 내구성은 조작부에 요구되는 정상적인 조건이다.

1psi를 다른 압력 단위로 환산하면 다음과 같다.

즉 1ft²=144in²이므로 1psi는 약 144 lb/ft²에 해당한다. 제시된 "0.71 lb/ft²"는 이 값과 크게 달라, 서로 같은 압력을 나타내는 나머지 세 값(1psi, 0.0703kg/cm², 51.715mmHg)과 달리 홀로 다른 값이 된다.

1eV(전자볼트)는 전자 1개가 1V의 전위차를 통과할 때 얻는 에너지로 정의되며, 전하량과 전압의 곱으로 계산된다.

따라서 1eV는 에너지의 단위인 줄(J)로 환산된 값과 같으며, 전하(C)·전위차(V)·거리(m)·질량(kg) 등이 뒤섞인 다른 조합의 단위로는 표현되지 않는다.

그림은 AND 게이트 3개의 출력을 OR 게이트 하나로 모은 회로다. 왼쪽에서 A, B, C 세 입력선이 세로로 내려오며 각 AND 게이트에 두 개씩 갈라져 들어간다.

맨 위 AND에는 B와 C, 가운데 AND에는 A와 C, 맨 아래 AND에는 A와 B가 연결된다. 각 게이트 출력은 $BC$, $AC$, $AB$이고 이 셋이 OR 게이트에서 합쳐지므로 최종 출력은 $Y=AB+BC+AC$가 된다.

이 식은 세 입력 중 두 개 이상이 1일 때 출력이 1이 되는 다수결(과반) 회로를 뜻한다. 세 입력이 모두 1이어야 출력이 나오는 곱셈식이나 하나만 1이어도 출력이 나오는 덧셈식, 각 입력을 부정해 합한 식과는 동작이 전혀 다르다.

두 저항이 병렬로 연결되었을 때 합성저항은 다음과 같이 구한다.

따라서 100Ω과 400Ω을 병렬로 연결하면 합성저항은 80Ω이 되며, 이는 두 저항 중 더 작은 값(100Ω)보다도 작아지는 병렬합성의 일반적 특성과도 일치한다.

PD미터(용적식 유량계, Positive Displacement meter)는 일정한 용적의 계량실에 유체를 채운 뒤 배출시키는 과정을 반복하여 유량을 적산하는 방식으로, 오발기어식과 루츠미터식이 대표적인 형태이다.

면적식은 부자(플로트)의 위치 변화로, 차압식은 오리피스 등에서 발생하는 압력차로, 터빈식은 임펠러의 회전수로 유량을 측정하므로 용적식과는 측정 원리가 다르다.

프로세스 제어는 온도, 압력, 유량, 액위(레벨), 농도, 습도처럼 공정(프로세스)에서 나타나는 상태량을 제어량으로 하는 제어를 말하며, 보기 중에서는 압력이 여기에 해당한다.

반면 장력·전압·주파수는 전기적·기계적 양을 일정하게 유지하는 것을 목적으로 하는 자동조정(automatic regulation)에서 주로 다루는 제어량이고, 위치·방위·자세를 제어량으로 삼는 것은 서보기구이다. 따라서 이들은 프로세스 제어의 제어량과는 구분된다.

평행하게 놓인 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 두 도선 사이에는 인력이 작용하고, 서로 반대 방향으로 전류가 흐르면 반발력이 작용한다.

이는 각 도선이 만드는 자기장과 다른 도선에 흐르는 전류 사이의 전자기력(암페어 힘) 관계에서 비롯되므로, 반발력이 관측되었다면 두 전류는 서로 반대 방향으로 흐르고 있는 것이다.

폐루프 제어(폐회로 제어, 피드백 제어)는 출력을 검출하여 목표값과 비교한 뒤 그 차이를 제어에 반영하는 방식으로, 피드백 신호가 반드시 필요하다.

출력이 제어에 영향을 주지 않거나 외란을 고려하지 않아도 되는 것은 미리 정해진 순서대로 동작하는 시퀀스제어(개루프 제어)의 특징이므로, 폐루프 제어의 설명으로는 옳지 않다.

이득(gain)은 입력에 대한 출력의 비를 나타내는 양으로, 일반적으로 로그를 취한 데시벨(dB) 단위로 표시한다.

A(전류), C(정전용량), kW(전력)는 각각 전류, 커패시턴스, 일률(전력)을 나타내는 단위로 이득을 표시하는 단위가 아니다.

핀(pin)은 두 부품이 서로 미끄러지거나 어긋나는 것을 막기 위해 축과 직각 방향으로 끼워 사용하는 기계요소로, 하중을 받았을 때 주로 전단력(shear)에 의해 파괴된다. 인장력이나 압축력으로 파괴된다는 설명은 핀의 실제 파손 형태와 맞지 않는다.

평행핀, 스프링핀, 분할핀 등이 대표적인 종류이며, 분할핀은 코터이음의 빠짐 방지나 너트의 풀림 방지용으로 사용되고, 경하중의 부품 결합·위치결정용으로도 널리 쓰인다.

아이들 기어(idle gear, 중간기어)는 두 기어 사이에 삽입되어 동력의 속도비에는 영향을 주지 않고 회전 방향만 바꾸어 주는 기어이다.

웜기어는 큰 감속비를 얻는 데, 구동기어는 동력을 전달하는 원동측 기어, 헬리컬기어는 이가 비스듬히 경사진 기어로, 회전방향 전환만을 목적으로 하는 아이들 기어와는 역할이 다르다.

수격현상(water hammer)은 배관 내를 흐르는 유체의 속도가 밸브의 급격한 개폐 등으로 갑자기 변할 때, 그 운동에너지가 압력에너지로 바뀌면서 관내 압력이 급격히 상승하거나 하강하는 현상이다.

흡입양정이 높아 유체가 증발해 기포가 생기는 현상은 캐비테이션, 유체 속 불순물에 의한 충격파 발생은 수격현상의 정의와는 다른 설명이므로 옳지 않다.

고무벨트는 유연하고 접촉면과의 밀착성이 좋아 미끄럼이 적다는 장점이 있는 반면, 열과 기름에 약해 장시간 연속운전 시 손상되기 쉽고 연신율이 큰 특성을 가진다.

따라서 "수명이 길고 연신율이 작아 고정밀도의 큰 동력을 전달한다"는 설명은 고무벨트보다는 다른 재질의 벨트 특성에 가까워, 고무벨트의 특징으로는 적절하지 않다.

접선키를 120° 각도로 두 곳에 한 쌍을 사용하는 것은, 축이 한쪽 방향으로 회전할 때는 한 개의 키가 토크를 전달하고 반대 방향으로 회전이 바뀌면 다른 하나의 키가 토크를 전달하도록 하여 정회전과 역회전 모두에서 확실하게 동력을 전달하기 위함이다.

접선키 자체가 큰 회전력 전달에 유리한 형태이기는 하나, 두 곳에 배치하는 목적은 축의 강도 보강이나 보스 이동이 아니라 회전 방향 전환에 대응하기 위한 것이다.

펌프 흡입관은 배관 내에 공기가 고이지 않도록 펌프를 향해 위로 올라가는(상향) 구배로 배관하는 것이 원칙이며, 펌프를 향해 내려가는 구배로 하면 배관 최고점에 공기가 갇혀 흡입 불량의 원인이 될 수 있다.

흡입관 끝에 스트레이너를 설치해 이물질 유입을 막고, 관 길이를 짧게 하고 곡관 수를 줄이며, 편류나 와류가 생기지 않도록 하는 것은 모두 올바른 흡입관 배관 시 주의사항이다.

합성고무·합성수지·금속 클로이드 등을 주성분으로 하는 액상 개스킷은 접합면의 수분, 기름, 이물질을 완전히 제거한 뒤 얇고 균일하게 도포하여 사용해야 밀착성과 밀봉성이 확보된다.

다만 사용 가능한 온도 범위가 0~30℃로 제한된다는 설명은 액상 개스킷의 내열 특성과 맞지 않는다. 액상 개스킷은 상온뿐 아니라 상당히 높은 온도 환경에서도 사용할 수 있도록 설계되는 것이 일반적이므로, 이처럼 좁은 상온 범위로 한정하는 것은 옳지 않다.

펌프의 부식은 유체 온도가 높을수록, 재료 표면이 거칠수록, 재료가 응력을 받고 있는 부위일수록 촉진되는 경향이 있다.

반면 유체 내 산소량은 많을수록 금속의 산화(부식) 반응이 촉진되므로, "산소량이 적을수록 부식되기 쉽다"는 설명은 실제 부식 메커니즘과 반대되어 옳지 않다.

주철관은 내식성과 내구성이 우수하여 수도관, 가스관, 배수관 등으로 널리 사용되어 온 배관 재료이다.

다만 주철은 강(steel)보다 무겁고 기계적 강도(인장강도 등)는 상대적으로 낮은 재료이므로, "강관보다 가볍고 강하다"는 설명은 주철관의 실제 특성과 반대되어 옳지 않다.

체크 밸브(check valve, 역지밸브)는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하고 반대 방향으로의 역류를 막는 구조로 되어 있어, 역류 방지가 필요한 배관에 가장 적합한 밸브이다.

앵글밸브, 니들밸브, 슬루스(게이트)밸브는 각각 유로 방향 전환, 미세 유량 조절, 개폐(단속) 기능에 특화된 밸브로 역류 방지를 목적으로 하지 않는다.

수격현상으로 인한 압력 상승을 억제하려면 압력파의 발생 자체를 줄이거나 상승한 압력을 빠져나가게 해 주어야 한다. 밸브를 급격히 여닫지 않고 서서히 제어하는 것, 규정 압력을 넘으면 열려 압력을 빼 주는 안전밸브를 두는 것, 펌프 토출측에 체크밸브를 두어 정지 시 역류와 그에 따른 충격을 막는 것이 대표적인 대책이다.

반면 흡수조는 펌프가 물을 빨아올릴 수 있도록 흡입측에 물을 모아 두는 수조로, 저수량과 흡입 조건을 확보하기 위한 설비일 뿐 관로의 압력 변동을 흡수하는 장치가 아니다. 관로의 압력 변동을 완화하는 것은 조압수조(서지탱크)나 공기실이며, 흡수조는 이와 구분된다.

전동기의 기동불능은 대부분 전원 계통이 차단되거나 보호장치가 동작하여 전류가 흐르지 못하는 경우에 발생한다. 퓨즈 단락(용단), 서머(열동) 릴레이 작동, 노퓨즈브레이커 작동은 모두 전원 회로를 차단해 기동 자체를 막는 직접적인 원인이 된다.

반면 베어링의 손상은 회전 시 마찰 증가·소음·진동 등을 유발하는 기계적 결함으로, 손상 정도가 심하지 않은 이상 기동 자체가 불가능해지는 원인으로 보기는 어려워 나머지 보기들과는 거리가 멀다.

직접측정은 자, 캘리퍼스, 마이크로미터 등으로 측정물의 실제 치수를 그대로 읽어내는 방법으로, 측정범위가 넓고 실제 치수를 직접 얻을 수 있으며 양이 적고 종류가 많은 다품종 소량 제품의 측정에 적합하다는 장점이 있다.

반면 제품 치수가 고르지 못한 것을 계산하지 않고 알 수 있다는 것은 기준 치수와의 차이를 읽는 비교측정의 장점으로 분류되는 항목이다. 직접측정은 개별 제품의 절대 치수를 각각 읽어내는 방식이므로 이 항목은 직접측정의 장점으로 보기 어렵다.

송풍기의 진동은 축의 굽음, 임펠러의 마모나 손상, 임펠러에 더스트(먼지)가 불균일하게 부착되어 발생하는 불평형 등 회전체 자체의 기계적 결함이나 불균형에서 비롯되는 경우가 대부분이다.

반면 모터의 용량 증가 자체는 진동을 직접 유발하는 기계적 결함이 아니므로, 나머지 진동 원인들과는 성격이 달라 가장 거리가 먼 보기에 해당한다.

체결 후 오랜 기간 방치된 볼트와 너트가 서로 고착되는 가장 주된 원인은, 나사산 틈새로 수분이나 부식성 가스가 침입하거나 가열로 인해 표면에 산화철(녹)이 생성되어 나사면끼리 들러붙는 부식 고착 현상이다.

공구 선택, 절삭유 미사용, 표면 거칠기와 같은 요인은 체결 작업의 품질이나 초기 마찰에는 영향을 줄 수 있지만, 장기간 방치 후의 고착을 일으키는 근본 원인으로는 부식 작용이 가장 대표적이다.

보스의 구멍 지름과 키홈의 깊이처럼 안쪽 치수와 깊이를 함께 측정해야 하는 경우에는, 내측 측정용 조(jaw)와 깊이 측정용 로드를 함께 갖춘 버니어 캘리퍼스가 가장 적합하다.

강철자는 정밀도가 낮고, 틈새게이지는 좁은 간극 측정에, 마이크로미터는 주로 외경이나 두께 등 좁은 범위의 정밀 측정에 특화되어 있어 구멍 지름과 홈 깊이를 함께 재기에는 상대적으로 불편하다.

육각 홈이 있는 둥근 머리 볼트(육각홈붙이 볼트, 소켓헤드 캡스크류)는 머리부에 육각형 홈이 파여 있어, 이에 맞는 육각 L-렌치(육각 렌치, 알렌키)를 홈에 끼워 돌려서 체결·해체한다.

훅 스패너는 링 형태의 너트에, 조합 스패너와 더블 오프셋 렌치는 외부 육각 머리를 가진 볼트·너트에 사용하는 공구로, 홈이 안쪽에 있는 육각홈붙이 볼트에는 적합하지 않다.

송풍기의 회전수를 변화시키는 방법으로는 가변 풀리를 이용한 조절, 정류자 전동기를 이용한 조절, 극수 변환 전동기를 이용한 조절 등이 있으며, 이는 모두 전동기의 회전 속도 자체를 바꾸는 방식이다.

반면 열동 과전류 계전기는 전동기에 과부하 전류가 흐를 때 이를 감지해 회로를 차단하는 보호장치일 뿐, 회전수를 조절하는 수단이 아니므로 나머지 보기와는 성격이 다르다.

송풍기의 베어링 과열은 대체로 베어링 자체의 마모, 조립 불량, 그리스의 과충전과 같이 베어링과 그 주변 윤활 상태에 직접 관련된 요인에서 비롯된다.

반면 임펠러의 부식은 송풍기 유체 접촉부의 재료 손상 문제로, 베어링부의 열 발생과는 직접적인 인과관계가 약해 베어링 과열의 원인으로 보기는 어렵다.

유도전동기의 동기속도는 고정자에 생기는 회전자계가 1분 동안 도는 회전수로, 주파수에 비례하고 극수에 반비례한다. 회전자계는 1초에 주파수 F만큼 극쌍수 $P/2$로 나눈 만큼 돌므로 $N_s=\dfrac{F}{P/2}\,[\mathrm{rps}]=\dfrac{120F}{P}\,[\mathrm{rpm}]$이 된다.

예를 들어 4극 60Hz 전동기라면 $N_s=\dfrac{120\times 60}{4}=1800\,\mathrm{rpm}$, 같은 조건에서 6극이면 1200rpm으로 낮아진다.

주파수가 분모로 가거나 극수가 분자로 올라간 식은 "극수가 많을수록 느려지고 주파수가 높을수록 빨라진다"는 실제 특성과 반대가 되어 성립하지 않는다. 실제 회전자 속도는 동기속도보다 슬립만큼 뒤진 $N=(1-s)N_s$이다.