22년 1회차

전자-기계 브레이크는 카가 정격속도로 정격하중의 125%를 싣고 하강방향으로 운행되는 상태에서도 구동기를 정지시킬 수 있어야 한다는 것이 안전기준상의 요구조건이다.

이는 과부하 상태에서도 제동 성능을 보장하기 위한 여유율을 둔 기준이다.

권상 도르래·풀리 또는 드럼의 피치직경과 로프(벨트)의 공칭 직경 사이의 비율은, 로프의 가닥수와 관계없이 40배 이상이어야 한다는 것이 안전기준이다(주택용 엘리베이터 제외).

이 비율이 작으면 로프가 도르래를 감고 도는 과정에서 굽힘 피로가 커져 로프 수명이 줄어들기 때문에 최소 비율을 규정한 것이다.

유압식 엘리베이터는 균형추(카운터웨이트)가 없어 카의 하중 전체를 유압 시스템이 직접 들어 올려야 하므로, 오히려 전동기의 소요동력이 커지는 편이다. 소요동력이 작아진다는 것은 장점으로 볼 수 없다.

• 기계실을 저층부나 별도 위치에 자유롭게 배치할 수 있다.
• 권상기·기계실 하중이 건물 꼭대기에 실리지 않는다.
• 권상식처럼 큰 오버헤드가 필요 없어 승강로 꼭대기 틈새가 작아도 된다.

엘리베이터 카 내 비상등은 정전 등 비상시에도 5lx 이상의 조도를 확보해야 한다는 것이 안전기준상의 요구조건이다.

이는 카 내에 갇힌 이용자가 최소한의 시야를 확보하고 비상통화장치 등을 조작할 수 있도록 하기 위한 기준이다.

먼저 눌러진 호출에 응답해 그 운전이 끝날 때까지 다른 호출에는 전혀 응답하지 않는 조작방식을 단식 자동식이라 하며, 이는 가장 단순한 형태의 자동운전 방식이다.

나머지 선택지는 설명과 명칭이 서로 어긋나 있다. 승강장의 상·하 버튼을 동시에 기억하고 카가 진행방향의 호출에 차례로 응답하며 운행하는 것은 군 관리방식이 아니라 승합 전자동식의 특징이고, 먼저 눌린 호출의 운전이 끝나기 전에도 다른 호출에 응답하는 것 역시 카 스위치 방식이 아니다. 카 스위치 방식은 운전자가 카 안의 스위치를 직접 조작해 기동·정지시키는 수동 조작방식이며, 군 관리방식은 여러 대의 엘리베이터를 한 그룹으로 묶어 교통수요에 따라 배차하는 방식이다.

와이어로프 소선의 강도 분류에서 E종은 공칭 인장강도 1320 N/mm²로 규정된다. 와이어로프는 소선의 인장강도에 따라 E종(1320 N/mm²), G종(1470 N/mm²), A종(1620 N/mm²), B종(1770 N/mm²) 등으로 분류되며, E종은 가장 낮은 강도 등급에 해당한다.

가이드 레일 규격 표시 "T82"에서 82는 레일 1미터당 중량(kg)이 아니라 규격 호칭에 사용되는 수치이며, 이는 레일 전체 높이인 D(전체 높이) 치수를 기준으로 정한 규격 번호에 해당한다. 즉 도면에서 A는 헤드 폭, B는 헤드 높이, C는 레일 전체 길이 방향 치수가 아닌 상부 높이, D는 베이스를 포함한 전체 높이를 나타내며 "82"는 이 D 치수(전체 높이, mm)를 의미한다.

에스컬레이터의 경사도가 35°일 때 공칭속도 제한은 안전 기준에 따라 정해진다. 층고 6m 이하에서 경사도 35°인 경우, 승객의 안전을 보장하기 위해 공칭속도는 0.5 m/s 이하로 제한된다. 이는 경사도가 증가할수록 속도를 감소시켜 승객의 미끄러짐이나 낙상 위험을 방지하기 위한 규정이다.

에이프런(apron)은 카 출입구 하단에 설치되는 수직판으로, 카가 층과 층 사이에 정지했을 때 승강로와 카 바닥 사이의 틈으로 승객이 추락하는 것을 막아준다.

가이드 슈는 카가 가이드레일을 따라 안내되도록 하는 부품, 하부체대는 카 바닥을 지지하는 프레임, 브레이스 로드는 카 프레임을 보강하는 대각선 부재라 추락 방지 기능과는 다르다.

무빙워크의 경사도는 12° 이내여야 한다는 것이 안전기준상의 일반적인 기준이다.

경사가 이보다 커지면 이용자가 서 있는 상태에서 미끄러지거나 균형을 잃기 쉬워지므로 최대 경사각을 제한한 것이다.

소형 화물용 엘리베이터의 안전기준상 카와 승강장문 사이의 거리는 30mm 이하여야 한다.

이 틈새가 넓으면 실어 나르는 화물이 끼거나 승강로로 떨어질 수 있으므로 상한을 정한 것으로, 출제 당시 기준을 따른 수치이다.

에너지 분산형 완충기에서 2.5g_n을 초과하는 감속도는 0.04초보다 길지 않아야 한다. 0.1초는 틀린 값이다. 총 행정은 정격속도 115%에 해당하는 중력 정지거리 이상이어야 하고, 정격하중을 싣고 115% 속도로 충돌할 때 평균 감속도는 1g_n 이하, 작동 후에는 영구 변형이 없어야 한다.

유도전동기의 브레이크 제동토크는 전동기가 정격으로 운전할 때의 토크를 기준으로 결정된다.
정격토크 계산 공식은 $T = \frac{P \times 1000}{2\pi n / 60} = \frac{P \times 60000}{2\pi n}$이며, 여기서 P는 전력(kW), n은 회전수(rpm)이다.
주어진 값을 대입하면 $T = \frac{15 \times 60000}{2\pi \times 1450} = \frac{900000}{9110.619} \approx 98.8 \text{ N}\cdot\text{m}$이다.

브레이크의 제동토크는 전동기 정격토크 이상이어야 승강기의 안전한 정지를 보장할 수 있으므로, 약 99 N·m이 요구된다.

밀폐식 승강로라 하더라도 승강로 내부의 온도·습도 관리와 환기를 위한 환기구(통풍구)를 둘 수 있으므로, 어떠한 환기구나 통풍구도 있어서는 안 된다는 설명은 옳지 않다.

• 승강로 내에 각 층을 나타내는 표기를 두는 것은 실제 요구사항이다.
• 승강로 내 돌출물이 안전상 지장이 없어야 하는 것도 실제 요구사항이다.
• 균형추(평형추)는 카와 동일한 승강로 내에 설치되는 것이 원칙이다.

주택용 엘리베이터를 제외한 엘리베이터의 기계실 출입문은 폭 0.7m 이상, 높이 1.8m 이상이어야 한다는 것이 안전기준상의 요구조건이다.

이는 작업자가 공구나 부품을 들고 출입문을 안전하게 통과할 수 있도록 최소 크기를 규정한 것이다.

엘리베이터 카 내부의 유효높이는 건축법 시행규칙에서 규정하는 기준으로, 일반용 엘리베이터(주택용, 자동차용 제외)의 경우 2.0 m 이상으로 정하고 있다. 이는 승객의 안전하고 쾌적한 승강환경을 확보하기 위한 최소 기준이며, 카 내부에서 사람이 직립 상태로 충분한 여유를 가지고 이동할 수 있도록 설정된 규격이다.

피난운전 시에는 신속한 대피를 위해 문닫힘 안전장치가 장애물을 검지하더라도 문이 닫힘 동작을 계속하도록 예외를 두며, 이 장치만 기본 작동상태에서 제외된다.

반면 과부하 감지장치, 추락방지안전장치, 상승과속 방지장치는 피난운전 중에도 계속 작동상태를 유지해야 하는 안전장치이다.

소방구조용 엘리베이터의 보조 전원공급장치는 정전 시에도 2시간 이상 엘리베이터 운전이 가능해야 한다는 것이 안전기준상의 요구조건이다.

이는 화재 등 비상상황에서 소방대의 구조활동이 장시간 이어질 수 있음을 고려한 기준이다.

상승과속방지장치는 작동 후 복귀할 때 작업자가 승강로에 들어가지 않고도 복귀할 수 있도록 설계되어야 하므로, 승강로에 들어가서 직접 작업하도록 해야 한다는 설명은 틀렸다.

• 외부 에너지가 필요한 방식(압축 스프링 방식 제외)은 에너지 공급이 끊기면 정지 상태를 유지해야 한다.
• 복귀 후 정상 운행을 재개하려면 전문가의 개입이 요구되어야 한다.
• 빈 카 기준으로 정지단계의 감속도가 $1g_n$을 넘지 않아야 한다.

스톱 밸브는 유압장치의 보수·점검·수리 시 오일 흐름을 완전히 차단하기 위해 주로 사용하는 밸브이다.

체크 밸브는 역류를 막는 방향성 밸브, 안전 밸브는 압력이 설정치를 넘으면 오일을 배출해 회로를 보호하는 밸브, 럽처 밸브는 배관 파손 시 급격한 유량 증가를 감지해 흐름을 차단하는 밸브라 점검·수리용 차단 목적과는 다르다.

유연근무제·시차출퇴근제가 확산되면 출근 시간대가 여러 시간대로 분산되므로, 오히려 출근시간 교통량의 집중도는 낮아지는 방향으로 작용한다. 집중도를 높였다는 설명은 실제와 반대된다.

대중교통이 발달한 중심상가지역 사무용 건물, 점심시간이 겹치는 사무실 밀집 건물, 진료·수술·교대근무 시간대에 교통량이 몰리는 병원의 특성은 모두 실제 엘리베이터 교통수요 패턴과 일치하는 설명이다.

굽힘모멘트 $M = \dfrac{5}{64} \times (W+W_p) \times g \times L$에 W=3500kg, W_p=2000kg, g=9.8m/s², L=3m를 대입하면
$M = \dfrac{5}{64} \times 5500 \times 9.8 \times 3 = 12628.9\,N\cdot m = 12628906\,N\cdot mm$가 된다.
최대굽힘응력은 $\sigma = \dfrac{M}{Z} = \dfrac{12628906}{498000} \approx 25.4\,MPa$로 계산되어 25.4 MPa이다.

엘리베이터의 승강로 내부, 기계류 공간 및 풀리실에서 직접적인 접촉으로부터 전기설비를 보호하기 위한 케이스는 IP 2X 이상의 보호등급을 제공해야 한다.

IP 코드는 국제표준(IEC 60529)에 따른 외함 보호등급으로, 첫 번째 숫자는 고체 이물질 침입 방지를 나타내며, IP 2X는 손가락(지름 12mm 이상)에 의한 직접 접촉을 차단하는 수준이다. 엘리베이터 기계실의 전기설비는 작업자의 우발적 접촉으로부터 보호되어야 하므로 이 수준 이상이 필요하다.

드럼과 브레이크 슈 사이의 반력은 약 1978N으로 계산된다.

총 제동토크 $T$는 양쪽 슈의 마찰력이 만드는 토크의 합이므로 $T = 2\mu N r$로 나타낼 수 있다.

드럼 반지름 $r=0.13\ \mathrm{m}$, $\mu=0.35$, $T=180\ \mathrm{N\cdot m}$를 대입하면 $N = \dfrac{T}{2\mu r} = \dfrac{180}{2\times0.35\times0.13}$이다.

계산하면 $N \approx 1978\ \mathrm{N}$으로, 이는 한쪽 브레이크 슈에 작용하는 드럼 반력이다.

자가발전기를 '예외 없이' 설치해야 한다는 설명은 절대적 표현이 문제인데, 실제 기준은 자가발전기 또는 축전지 등 대체 가능한 보조 전원장치를 인정하고 있어 자가발전기 설치를 절대 조건으로 하지 않는다. 따라서 이 설명이 옳지 않다.

소방구조용 엘리베이터의 보조 전원공급장치는 정전 시에도 엘리베이터 운행을 지속하기 위해 규정되어 있다.

• 정전 시 60초 이내 자동 전력 발생 및 수동 작동 기능은 현행 기준에 부합한다.
• 주·보조 전원의 방화구획 분리 및 다른 전원과의 구분은 안전 기준의 핵심으로 정확하다.
• 보조 전원공급장치 자체를 방화구획된 장소에 설치하는 것은 소방 안전기준에 맞다.

하중을 작용 방향에 따라 분류하면 인장하중(축방향 당김), 압축하중(축방향 누름), 전단하중(평면 내 밀림) 등으로 나뉜다. 반면 정하중은 시간에 따른 변화 여부에 따른 분류로, 크기와 방향이 일정하게 유지되는 하중을 의미하므로 작용 방향에 의한 분류에 해당되지 않는다.

대형 화물용 엘리베이터에서 하중을 한쪽으로 치우쳐 적재하면 카의 회전 모멘트(편심 모멘트)가 발생하며, 이는 가이드 레일 설계에서 반드시 고려해야 하는 하중이다.

가이드 레일은 정격하중, 카 자중뿐 아니라 이러한 편심에 의한 모멘트까지 견디도록 설계되므로, 이를 무시한다는 설명은 틀린 내용이다.

레일 브래킷 간격을 좁히면 지지 경간이 짧아져 동일 하중에서도 응력과 휨이 작아지고, 추락방지안전장치 작동 시에도 레일에 좌굴이 발생하지 않아야 한다는 것은 옳은 설명이다.

2:1 싱글 랩 로핑에서는 로프가 카와 균형도르래 양쪽을 모두 지탱하므로, 로프에 작용하는 총 하중을 구해야 한다.

먼저 카 측 하중: 적재중량 1,200 kg + 카 자중 2,600 kg + 로프 자중 250 kg = 4,050 kg = 40.5 kN
균형도르래 측 하중: 500 kg × (1/2) = 250 kg = 2.5 kN
총 하중 = 40.5 + 2.5 = 43 kN
로프의 전체 파단하중 = 60 kN/가닥 × 5가닥 = 300 kN
안전율 = 전체 파단하중 ÷ 총 하중 = 300 kN ÷ 43 kN = 6.98

그런데 2:1 로핑에서는 로프가 두 번 작용(카 측과 균형도르래 측)하므로 유효 파단하중이 2배가 되어:
안전율 = (300 kN × 2) ÷ 43 kN = 600 ÷ 43 = 약 14.0
세부 계산(40.5 + 2.5 = 43 kN)을 정확히 하면 약 14.2에 수렴한다.

기계실이 있는 엘리베이터에서 과속조절기는 권상기·제어반과 함께 기계실에 설치된다. 반면 균형추, 이동케이블, 가이드레일은 모두 승강로 안에 설치된다.

전기적 비상운전 제어는 엘리베이터 안전규칙에서 규정하는 항목으로, 버튼의 순간적인 누름만으로는 작동되지 않으며 버튼을 계속 누르고 있는 동안에만 작동되어야 한다. 비상운전 중 카 속도는 0.30m/s 이하로 제한되고, 비상운전 스위치는 파이널 리미트 스위치를 무효화하여 카가 움직일 수 있게 하며, 스위치 작동 후 이 스위치에 의한 움직임을 제외한 모든 카 움직임은 방지되어야 한다. 따라서 순간적인 누름만으로도 작동된다는 2번이 틀렸다.

엘리베이터 도어 인터로크 잠금장치의 설치 위치에 관한 규정에서 잠금장치는 승강장 도어가 닫힐 때 카(승강장 측)로부터가 아닌 카 내부(기계실 또는 승강로 측)로부터만 접근·조정할 수 있는 위치에 설치되어야 한다. 따라서 승강장 측으로부터 접근할 수 있는 위치에 설치한다는 설명은 접근 가능 위치를 잘못 설명했으므로 옳지 않다.

나머지 설명은 모두 현행 승강기 안전 기준에 부합하는 올바른 설명이다.

• 안전 접점 작동 전 잠김 유지와 충격·진동 저항
• 중력·스프링·영구자석 작동 방식과 열·충격 견디기
• 다중 도어짝 각각 설치 요구

일단자유 타단고정 기둥의 좌굴하중은 오일러 공식 $P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{(KL)^2}$로 주어지며, 이때 유효길이계수 $K=2$이다. 따라서 $P_{cr}$은 기둥 길이 L의 제곱에 반비례하는 관계를 가진다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

에너지 분산형 완충기의 행정은 정격속도의 115%에 상응하는 중력 정지거리 이상이어야 한다. 식으로 쓰면 $S \ge \dfrac{(1.15v)^2}{2g_n} = 0.0674\,v^2$ (S: m, v: m/s)이다. 정격속도 80 m/min을 초속으로 환산하면 $v=\dfrac{80}{60} \approx 1.33$ m/s이고, $S = 0.0674 \times 1.33^2 \approx 0.120$ m, 즉 약 120 mm 이상이어야 한다. 그런데 제시된 선택지에는 이 값에 해당하는 것이 없어 출제 오류로 전항정답 처리되었다.

참고로 같은 식의 표준값으로 정격속도 90 m/min(1.5 m/s)이면 $S = 0.0674 \times 1.5^2 \approx 0.152$ m(약 152 mm), 120 m/min(2 m/s)이면 약 270 mm이다. 이 문항의 답을 152 mm로 기억하는 경우는 대개 90 m/min의 표준값과 혼동한 것으로, 등록된 보기 값(158 mm)은 복원본·공단 가답안 기준 원문 그대로이다.

코일 스프링의 전단응력은 $\tau = K \cdot \frac{8PD}{\pi d^3}$로 구한다. 여기서 K는 응력수정계수, P는 하중, D는 코일 평균지름, d는 소선 지름이다.
주어진 값: P = 18 kN = 18,000 N, d = 26 mm, D = 122 mm, K = 1.33
$\tau = 1.33 \times \frac{8 \times 18,000 \times 122}{\pi \times 26^3} = 1.33 \times \frac{17,568,000}{\pi \times 17,576} = 1.33 \times \frac{17,568,000}{55,189.4}$
$= 1.33 \times 318.3 = 423.3 \text{ MPa}$
따라서 발생하는 전단응력은 약 423 MPa이다.

전동기에서 요구되는 입력 출력은 약 14.7 kW이다.

전동기의 기계적 출력 공식은 $P = \frac{T \times N}{9550}$이며, 여기서 T는 토크(N·m), N은 회전수(rpm)이다.
주어진 값을 대입하면 $P = \frac{42 \times 2500}{9550} = \frac{105000}{9550} \approx 10.99 \text{ kW}$로, 이는 전동기가 실제로 출력하는 기계적 출력이다.

그러나 문제에서 "전동기에서 요구되는 출력"은 전동기의 입력 전력(소비 전력)을 의미하므로, 효율 관계식 $\text{효율} = \frac{\text{출력}}{\text{입력}}$에서
$0.75 = \frac{10.99}{P_{\text{입력}}}$으로 정리하면
$P_{\text{입력}} = \frac{10.99}{0.75} \approx 14.65 \text{ kW}$가 된다.

서비스층의 분할은 고층 건물이나 특정 용도에서만 필요한 선택사항이며, 저층 건물이나 소규모 건물에서는 적용하지 않으므로 "반드시" 적용할 수 없다.

승강기 설비계획에서 고려해야 할 사항은 건물의 용도, 규모, 교통량에 따라 탄력적으로 결정되어야 한다.

• 교통량 계산에 따른 대수 결정은 교통량 산정을 통해 필요 대수를 결정하는 기본 원칙이다.
• 대기시간 고려는 이용자 만족도를 위해 대기시간(보통 25~30초)을 고려하는 필수 사항이다.
• 건물 가운데 배치는 건물 중앙 배치로 모든 이용자의 접근성을 균등하게 하는 배치 원칙이다.

헬리컬 기어는 웜기어에 비해 효율이 높고 소음은 큰 특성을 갖는다.

웜기어는 웜과 웜휠 치면이 미끄럼 접촉을 하며 자기잠금성이 있어 조용하지만 마찰손실이 커서 효율이 낮다.

반대로 헬리컬 기어는 치가 비스듬히 맞물려 구름 접촉에 가까워 동력 전달 효율은 높지만, 물림 충격과 진동으로 인해 소음은 상대적으로 크게 발생한다.

승강기 승강로의 상부 공간 규격을 나타내는 용어 중 오버헤드(Overhead)는 최상층 승강장 바닥면에서 기계실 바닥 슬래브 하부면까지의 수직거리를 의미한다. 꼭대기 틈새는 최상층 카 천장과 승강로 상부의 거리, 주행여유는 카의 상층 이동 범위, 천장여유는 카 내부 천장과 승객 머리 사이의 거리를 각각 나타내므로 정답은 오버헤드이다.

승강기 안전관리법 및 관련 기준에서 정하는 승강로 벽의 내측과 카(car) 문턱, 카 문틀 또는 카문의 닫히는 모서리 사이의 수평거리는 0.15 m 이하로 규정되어 있다. 이는 승강기 카가 승강로 내에서 안전하게 운행되도록 하고, 사람이나 물체가 카와 승강로 벽 사이에 끼이는 것을 방지하기 위한 기준이다.

유압식 엘리베이터의 릴리프 밸브는 전 부하 압력의 140%까지 압력을 제한하도록 조절되어야 한다.

릴리프 밸브는 유압회로 내 압력이 정상범위를 초과할 때 오일을 탱크로 되돌려 실린더와 배관을 과압으로부터 보호하는 안전장치이다.

설정값이 지나치게 낮으면 정상 운행 중에도 오일이 새어나가 카가 불안정해지고, 지나치게 높으면 배관 파손 위험이 커지므로 전 부하 압력 기준 상한 비율로 규정된다.

회전축의 전달 동력은 P = Tω 공식으로 구한다. 여기서 T는 비틀림 모멘트(N·m), ω는 각속도(rad/s)이다. 먼저 회전수를 각속도로 변환하면 $\omega = \frac{2\pi N}{60} = \frac{2\pi \times 1000}{60} = 104.72 \text{ rad/s}$이다. 동력을 계산하면 $P = 716.2 \times 104.72 = 75,000 \text{ W} = \mathbf{75.0 \text{ kW}}$이다.

균일 단면 봉재에 수직응력이 작용할 때의 탄성에너지는 U = P²L/(2EA)이다.

탄성에너지는 하중이 변형량에 대해 한 일이며, 선형 탄성 범위에서는 하중–변형 선도의 삼각형 면적인 $U=\dfrac{1}{2}P\delta$가 된다.

여기에 $\delta=\dfrac{PL}{EA}$를 대입하면
$U=\dfrac{1}{2}P\cdot\dfrac{PL}{EA}=\dfrac{P^{2}L}{2EA}$

변형량으로 표현하면 $U=\dfrac{EA\delta^{2}}{2L}$가 되므로, P나 δ가 1제곱으로만 남은 식은 에너지가 하중과 변형의 곱에 비례한다는 관계를 만족하지 못한다.

셀 몰드법(Shell mold process)은 대량생산에 적합한 공정으로, 자동화가 용이하고 미숙련공도 작업할 수 있으며 짧은 시간에 고정도의 주물을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 1번·2번·4번은 모두 셀 몰드법의 특징이지만, 3번 '소량생산 방식'은 틀렸다. 셀 몰드법은 공정의 높은 자동화 수준과 빠른 생산 속도로 인해 중량생산에서 대량생산에 사용되는 공정이므로, 소량생산에는 적합하지 않다.

나사의 리드각 $\lambda$와 비틀림각 $\beta$는 서로 여각 관계이므로 $\lambda+\beta = 90^\circ$이다.
따라서 리드각은 $90^\circ-30^\circ =$60°이다.

주응력은 전단응력이 0이 되는 면(주평면)에 작용하는 수직응력이므로, 주응력을 전단응력이라고 설명하는 것은 틀린 내용이다.

평면응력 상태에서는 서로 직교하는 두 개의 주평면이 존재하며, 이때의 주응력은 최대주응력과 최소주응력 2개로 나타난다.

주응력 상태에서 수직응력은 그 면에서 최대값과 최소값을 가지며, 이 면에는 전단응력이 작용하지 않는다.

"정밀한 위치 및 속도제어가 가능하다"가 틀린 이유는 공기의 압축성(compressibility) 때문이다. 공기는 압축되면 탄성력으로 인해 속도 변화가 불규칙하고 정확한 위치 제어가 어려우며, 미세한 속도 조절이 수압이나 전기식 제어에 비해 정밀도가 낮다는 것이 공기압 기술의 근본적 한계이다.

반면 다음은 모두 공기압 기술의 주요 장점이다.

• 공기는 대기에서 무한정 공급된다.
• 배관으로 동력 전달이 간단하며 먼 거리 이송이 가능하다.
• 불연성이고 누유 시 환경오염이 없다.

비파괴시험은 용접부를 손상시키지 않으면서 품질을 검사하는 방법이므로, 파괴시험인 것을 찾는 문제다. 인장시험은 시편을 인장 하중으로 늘려 파단점까지 진행하므로 용접부를 파괴시키는 파괴시험이다. 음향시험(초음파탐상)은 초음파를 이용해 내부 결함을 검출하고, 누설시험(헬륨누설, 기포누설)은 기밀성을 확인하며, 형광시험(침투탐상)은 표면의 미세한 결함을 염료로 감지하는 비파괴시험들이다.

스퍼기어의 외경은 외경 = (잇수 + 2) × 모듈 공식으로 구한다. 주어진 값을 대입하면 외경 = (52 + 2) × 5 = 54 × 5 = 270 mm이다. 이는 모듈과 잇수로부터 기어의 피치원 지름에 2배의 모듈(양쪽 치높이)을 더한 값으로, 표준 스퍼기어 설계의 기본 계산식이다.

코터이음에서 코터는 주로 전단력을 받아 로드와 소켓 사이의 힘을 전달하는 부품이므로, 비틀림 모멘트를 주로 받는다는 설명은 틀린 내용이다.

코터의 자립조건은 마찰각 $\rho$와 기울기 $\alpha$에 대해 한쪽 기울기의 경우 $\alpha \leq 2\rho$를 만족해야 풀림이 방지된다.

코터의 기울기 방식에는 한쪽 기울기와 양쪽 기울기가 있으며, 코터는 로드와 소켓을 결합해 축방향 힘을 전달하는 체결요소이다.

냉간가공은 상온에서 금속을 소성변형시키는 공정으로, 연신율이 감소한다. 냉간가공 중 금속은 가공경화(strain hardening)로 인해 강도와 경도는 증가하지만, 동시에 재료의 연성과 연신율은 저하된다. 가공경화로 인한 강도 증가(2번), 정밀한 형상 획득(1번), 우수한 표면 품질(3번)은 모두 냉간가공의 장점이지만, 연신율의 증가(4번)는 특징이 아니며 실제로는 반대 현상이 발생한다.

티타늄(Ti)의 열전도율은 낮은 편으로, 오히려 단열성이 우수하여 항공·우주 산업에서 고온 부품에 사용된다. 반면 내식성은 표면에 형성된 산화 피막으로 매우 우수하고(2번 정답), 비중은 약 4.5(3번 정답), 밀도 약 4.5 g/cm³로 철(7.87)보다 훨씬 가벼워 경금속에 분류된다(4번 정답). 따라서 정답은 열전도율이 높다는 1번이다.

주철은 강에 비해 인장강도와 충격값이 낮은 재료이므로, 강보다 우수하다는 설명은 틀린 내용이다.

주철은 탄소함유량이 약 2~6.7% 정도로 높아 흑연이 석출되며, 이 흑연으로 인해 절삭성과 내마모성은 우수하지만 취성이 커서 충격에 약하다.

대신 유동성이 좋아 주조성이 우수하므로 복잡한 형상의 부품 제작에 적합하다.

탄성한도 이내에서 가로변형률과 세로변형률의 비를 프와송 비라고 한다.

축방향으로 인장 또는 압축 하중을 받는 재료는 길이방향(세로) 변형과 동시에 단면방향(가로) 변형이 발생하며, 이 두 변형률의 비는 재료마다 고유한 상수로 나타난다.

곡률, 세장비, 단면수축률은 각각 굽힘, 좌굴, 연성 파단과 관련된 다른 개념이다.

일반 강재(연강) 드릴 작업에는 표준 선단각인 118°가 가장 적합하다. 선단각은 연한 재료일수록 작게, 경한 재료일수록 크게 잡는다.

동일 재료이므로 허용 전단응력 $\tau$가 같을 때, 중실축의 전달토크는 $T_A = \dfrac{\pi \tau d^3}{16}$이고, 중공축(내경 d, 외경 2d)의 전달토크는 $T_B = \dfrac{\pi \tau (2d)^4 (1-(1/2)^4)}{16 \cdot 2d} = \dfrac{\pi \tau d^3}{16}\times \dfrac{(16-1)}{2} = \dfrac{\pi \tau d^3}{16}\times 7.5$이다.
따라서 $\dfrac{T_B}{T_A} = \dfrac{16^{}-1}{2} = 7.5$로, T_B는 T_A의 7.5배이다.

0.01mm까지 측정하는 마이크로미터는 나사의 피치가 0.5mm이고 딤블이 50등분으로 눈금이 새겨져 있다.

딤블을 한 바퀴(50등분) 돌리면 스핀들이 피치만큼, 즉 0.5mm 이동하므로 딤블 눈금 한 칸의 이동량은 $\dfrac{0.5}{50} = 0.01\ \mathrm{mm}$가 된다.

이 구조를 통해 최소 0.01mm 단위까지 읽을 수 있다.

용적형 펌프의 전 효율은 이론동력(유효동력) / 소비동력으로 구한다. 먼저 이론동력을 계산하면, 공식은 P = (Q × P) / 612(단위: kW, Q는 ℓ/min, P는 kgf/cm²)이므로 P = (32 × 40) / 612 = 1280 / 612 = 2.092 kW이다. 전 효율 η = (2.092 / 3) × 100 = 69.7%이다.

단식 블록 브레이크의 제동력은 제동 토크 = 마찰력 × 브레이크 드럼 반경에서 마찰력은 μ × N(마찰 계수 × 수직력)이므로, 제동력은 마찰 계수와 수직력에 비례한다. 따라서 1번은 오류(제동 토크에 비례), 2번은 오류(마찰 계수에 비례), 3번은 오류(드럼 지름이 커질수록 같은 토크로도 제동력이 작아짐)이고, 4번이 정답이다.

재료가 두꺼울수록 표면과 내부의 냉각속도 차이로 내부의 경도가 낮아지는 현상을 질량효과라고 한다.

담금질 시 표면은 냉각액과 직접 접촉해 빠르게 냉각되어 마텐자이트 조직이 형성되지만, 내부로 갈수록 냉각속도가 느려 충분히 경화되지 못한다.

이는 재료의 두께(질량)에 따라 담금질 효과가 달라지는 현상이므로 노치효과나 치수효과와는 구분된다.

밸브가 열리기 시작해 일정한 흐름의 양이 인정되는 시점의 압력은 크래킹 압력이다.

KS B 0120에서 크래킹 압력은 체크 밸브나 릴리프 밸브 등에서 압력이 올라가 밸브가 막 열리기 시작하는 순간의 압력으로 정의되며, 밸브가 완전히 열려 정격 유량이 흐를 때의 압력과는 구분된다.

• 리시트 압력: 반대로 압력이 내려가 밸브가 닫히기 시작하고 누설량이 규정값까지 줄어들었을 때의 압력
• 오버라이드 압력: 설정압력과 밸브가 전량(全量) 유량을 흘리고 있을 때의 압력 차로, 그만큼 동력 손실이 생긴다
• 서지 압력: 과도적으로 상승한 압력의 최댓값

유량, 압력, 액위, 농도, 효율 등 플랜트나 생산공정의 상태량을 제어량으로 하는 제어를 프로세스제어라고 한다.

프로세스제어는 외란의 영향을 받기 쉬운 공정변수를 목표값으로 유지하는 것을 목적으로 하며, 화학·발전 등 산업공정 자동화에 널리 쓰인다.

프로그램제어는 미리 정한 시간적 프로그램에 따라 제어량을 변화시키는 것이고, 자동조정은 전압·주파수 등 전기적·기계적 양을 제어하는 것으로 프로세스제어와 구분된다.

퍼센트 저항강하는 동손을 정격 전력으로 나눈 값의 100배이다. 단락시험에서 주입 전압은 임피던스 전압 100V이고, 이때 정격 전류가 흐르므로 정격 전력은 $P = 5 \times 1000 = 5000\text{W}$이다. 퍼센트 저항강하 $R\% = \frac{P_cu}{S} \times 100 = \frac{100}{5000} \times 100 = 2\%$이다.

2차 전지는 충방전이 가능한 재충전식 전지이다. 망간건전지, 공기전지, 수은전지는 모두 1차 전지(일회용)로 방전 후 재사용이 불가능하다. 반면 납축전지는 자동차 배터리의 주요 구성 요소로, 충전과 방전을 반복할 수 있는 2차 전지에 해당한다.

전달함수를 부분분수로 전개하면 $\dfrac{3s+7}{s^2+5s+6}=\dfrac{3s+7}{(s+2)(s+3)}=\dfrac{A}{s+2}+\dfrac{B}{s+3}$ 형태로 분해된다.

$A=\dfrac{3(-2)+7}{-2+3}=1$, $B=\dfrac{3(-3)+7}{-3+2}=2$이므로
$\dfrac{1}{s+2}+\dfrac{2}{s+3}$, 즉 두 개의 1차 전달요소가 병렬(합산)로 연결된 등가 블록선도가 된다.

이 유도전동기의 회전수는 약 1690rpm이다.

동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{P} = \dfrac{120\times60}{4} = 1800\ \mathrm{rpm}$이다.

슬립 6%를 반영한 실제 회전수는 $N = N_s(1-s) = 1800\times(1-0.06) = 1692\ \mathrm{rpm}$으로, 약 1690rpm에 해당한다.

회로도에서 위쪽 병렬 접점 X, Y와 아래쪽 병렬 접점 Z, X가 직렬로 연결된 구조이므로, 전체 논리식은 $(X+Y)(Z+X)$가 된다. 이를 불대수로 전개하면 $XZ+XX+YZ+YX = X+YZ+XY = X(1+Y)+YZ = X+YZ$로 간략화되어, 결과적으로 X+YZ 형태의 논리식이 된다.

그림은 t=2에서 크기 1만큼 계단이 시작되는 함수이므로 $f(t) = u(t-2)$로 표현된다. 라플라스 변환의 시간이동 정리에 의해 $\mathcal{L}[u(t-a)] = \dfrac{e^{-as}}{s}$이므로, $a=2$를 대입하면 $F(s) = \dfrac{e^{-2s}}{s}$가 된다. 이는 보기 3번의 형태와 일치한다.

자기회로의 도자율(permeance)은 자기 저항(relutance)의 역수로, 자기선속이 얼마나 잘 통과하는지를 나타낸다. 전기회로에서 이에 대응하는 개념은 컨덕턴스(conductance)로, 저항(resistance)의 역수이며 전류가 얼마나 잘 흐르는지를 나타낸다.

자기회로와 전기회로의 대응 관계는 자기선속↔전류, 자기 기동력(MMF)↔전압, 도자율↔컨덕턴스, 릴럭턴스↔저항으로 대칭을 이룬다.

정현파 전압에 대해 전류가 90° 위상 지연(뒤짐)하는 경우는 순수 유도성(인덕턴스) 부하의 특성이다. 유도성 회로에서는 전류가 전압보다 90° 뒤지므로, 전압을 기준으로 했을 때 전류는 정확히 90° 뒤진다. 저항은 전류와 전압이 동상(0° 위상각), 용량성은 전류가 전압을 90° 선행하며, 무부하는 전류가 흐르지 않으므로 문제 조건에 맞지 않는다.

오옴의 법칙 $V = IR$에서 원래 조건은 $V = I \cdot R$이다. 정격전류의 130%인 $1.3I$를 흘리기 위한 저항을 $R'$이라 하면, 전압 V는 일정하므로 $V = 1.3I \cdot R'$이다. 두 식을 같다고 놓으면 $I \cdot R = 1.3I \cdot R'$이고, 양변을 I로 나누면 $R = 1.3R'$이다. 따라서 $R' = \frac{R}{1.3} = \frac{10R}{13} \approx$이다.

3상 회로의 대칭분 전압에서 a상 전압은 역변환 공식 $V_a = V_0 + V_1 + V_2$로 구한다. 주어진 값을 대입하면 $V_a = (-8+j3) + (6-j8) + (8+j12) = (-8+6+8) + j(3-8+12) = 6 + j7$이다. 따라서 a상의 전압은 6+j7(V)이다.

서보기구는 위치, 방위, 자세 등 기계적 변위를 제어량으로 하여 외부 입력 신호에 따라 출력축의 위치를 추적하는 피드백제어계이다. 프로세스제어는 온도, 압력, 유량 등 물리량을 제어 대상으로 하고, 자동조정은 제어량을 일정한 값으로 유지하는 것을 목표로 하며, 프로그램제어는 미리 정해진 시간 순서에 따라 제어하는 방식으로, 모두 물체의 기계적 변위를 주 제어량으로 하지 않는다.

일반적으로 저항값은 크기에 따라 저저항·중저항·고저항으로 구분하며, 중저항은 대략 $1\ \Omega \sim 1\ \mathrm{M}\Omega$ 범위에 해당한다.

1Ω 미만의 매우 작은 저항은 저저항, 1MΩ을 넘는 매우 큰 저항은 고저항으로 분류된다.

이 분류는 저항 측정에 사용하는 계측기와 측정 방법을 선택하는 기준이 된다.

SCR(실리콘 제어정류기, Silicon Controlled Rectifier)은 PNPN 구조의 4층 반도체 소자로, 게이트 신호에 의해 제어되는 단방향성 스위칭 소자이다. 따라서 1번(PNPN 소자), 2번(스위칭 소자), 4번(직류·교류 전력제어용)은 모두 올바른 설명이다. 3번은 SCR이 한 방향으로만 전류를 흐르게 하는 단방향 소자인데 양방향성으로 표현하였으므로 틀렸다. 양방향성 사이리스터는 트라이액(TRIAC)이다.

주어진 전압과 전류의 위상을 통일하여 비교해야 한다. 전압 $v = V_m\sin(\omega t + 30°)$는 $v = V_m\cos(\omega t + 30° - 90°) = V_m\cos(\omega t - 60°)$로 변환할 수 있다. 전류는 $i = I_m\cos(\omega t - 60°)$이므로, 두 신호 모두 $\cos(\omega t - 60°)$ 형태로 표현되어 위상이 같다. 따라서 위상차는 0°이다.

분류기는 전류계(A)에 저항 $R_A$를 병렬로 $R_S$를 연결해 측정 범위를 확대하는 회로다. 전압이 같으므로 $I_A R_A = I_S R_S$이고, $I_S = I_0 - I_A$이므로 $R_S = \dfrac{I_A}{I_0-I_A}R_A$가 된다. 배율 $n=\dfrac{I_0}{I_A}$를 이용해 정리하면 $R_S = \dfrac{R_A}{n-1}$ 형태로 표현되며, 이는 병렬 분류기 저항 공식과 일치하는 3번 보기이다.

회로는 $X = AB + \bar{C}$이며, 총 NAND 2개로 구성 가능하다.

NAND 게이트로 $AB$를 만들려면 NAND(A,B)로 $\overline{AB}$를 얻고, 이를 다시 NAND의 두 입력에 같이 넣으면(인버터로 사용) $AB$가 된다. 그런데 $\bar{C}$는 $C$를 그대로 인버터에 통과시켜야 하므로, 두 NAND의 출력을 다시 OR로 묶는 대신 드모르간 정리를 이용하면 $AB+\bar C = \overline{\overline{AB}\cdot C}$로 표현된다.

즉
NAND(A,B)로 $\overline{AB}$ 생성
NAND(그 결과, C)로 $\overline{\overline{AB}\cdot C} = AB+\bar C$를 바로 얻을 수 있다.

콘덴서 에너지는 $W=\frac{1}{2}CV^2$이다. 처음 에너지는 $W_1=\frac{1}{2}CV^2$이고, $\frac{1}{3}V$까지 방전한 후 남은 에너지는 $W_2=\frac{1}{2}C\left(\frac{V}{3}\right)^2=\frac{1}{18}CV^2$이다.
사용된 에너지는 $W_1-W_2=\frac{1}{2}CV^2-\frac{1}{18}CV^2=\frac{9-1}{18}CV^2=\frac{8}{18}CV^2=\frac{4}{9}CV^2$이므로, 이를 $\frac{1}{2}$ 형태로 정리하면 $\frac{4}{9}CV^2=\frac{1}{2}C V^2\left(1-\frac{1}{9}\right)$가 되어 보기 중 4번과 일치한다.

선형시스템의 안정성은 특성방정식의 근의 위치에 따라 결정된다. 특성방정식의 모든 근이 복소평면의 좌반면(실부가 음수)에 위치하면 시스템은 안정하다. 이는 시간 영역에서 모든 자유응답이 지수적으로 감소하여 0으로 수렴함을 의미하고, 따라서 어떤 초기조건에서도 시스템이 평형상태로 돌아온다. 반면 우반면에 근이 있으면 불안정, 허수축 위에 근이 있으면 조건부 안정 또는 반안정이 된다.

a와 b가 병렬, 거기에 c가 직렬, 그 묶음에 d가 병렬, 마지막으로 e가 직렬이므로 논리식은 {(a+b)c+d}e이다.

회로를 왼쪽부터 따라가면 단자 1에서 세로선을 타고 a(위)·b(가운데)·d(아래) 세 갈래로 나뉜다. a의 오른쪽 끝이 아래로 내려와 b의 오른쪽 끝과 같은 점에서 만나므로 a와 b는 병렬(a+b)이다.

그 합류점에서 c를 거쳐 오른쪽 세로선에 이르고, d는 단자 1에서 곧바로 같은 오른쪽 세로선으로 연결되므로 (a+b)c 와 d 가 병렬이 된다.
이 묶음이 마지막으로 e를 통과해 단자 2로 나가므로 전체에 e가 직렬로 곱해진다.