21년 1회차

소형·저속 엘리베이터에서 로프의 장력이 없어져 처짐(휘어짐)이 발생하면 즉시 운전회로를 차단하고 추락방지안전장치를 작동시키는 장치를 슬랙 로프 세이프티라 하며, 일정 조건에서 과속조절기를 대체할 수 있다.

로프가 느슨해진 것을 기계적으로 감지해 동작하므로, 속도를 검출하는 과속조절기와는 다른 방식으로 같은 안전 목적을 달성한다.

권상기 주도르래에 언더컷형 로프홈을 사용하는 이유는 트랙션 능력을 키우기 위해서이다.

U형 홈의 바닥 일부를 절개(언더컷)하면 로프를 홈 양쪽 벽면이 더 강하게 압박하게 되어 마찰력이 커지고, 이를 통해 로프와 도르래 사이의 미끄러짐을 줄여 트랙션 능력을 높일 수 있다.

디딤판 속도가 공칭속도의 1.4배를 넘기 전, 또는 디딤판의 운행방향이 갑자기 반전될 때 작동해 에스컬레이터를 정지시키는 마찰 방식의 안전장치를 보조 브레이크라 한다.

주 브레이크와는 별도로 작동하는 예비 제동장치로, 과속·역전 상황에서 기계적 마찰로 제동을 건다.

출제 당시 안전기준을 기준으로 한 설명이며, 세부 수치는 개정될 수 있다.

에스컬레이터는 연속적으로 운전되고 기동·정지 횟수가 적어, 기동 시 대전류로 인한 부하전류 변화가 엘리베이터보다 오히려 적어 전원설비 부담이 작다.

따라서 부하전류 변화가 엘리베이터보다 많아 전원설비 부담이 크다는 설명은 틀린 내용이다.

대기시간 없는 연속 수송, 구매의욕 향상 효과, 기계실이 필요 없어 점유면적이 적고 하중이 각 층에 분산되는 점은 모두 에스컬레이터의 실제 특징이다.

승강기 안전기준상 승강로 출입문의 크기는 높이 1.8m 이상, 폭 0.7m 이상이어야 한다.

사람이 승강로 내부로 출입해 점검·보수 작업을 할 수 있어야 하므로 통상적인 출입문 수준의 크기를 확보하도록 규정한 것이다.

이보다 작은 치수가 허용되는 것은 점검문·비상문 등 용도가 다른 개구부로, 승강로 출입문과는 기준이 구분된다. 출제 당시 안전기준에 따른 값이며 세부 수치는 개정될 수 있다.

카의 상승과속방지장치는 카, 균형추, 권상도르래(구동부) 중 어느 하나에 작용하여 카의 상승과속을 제지하도록 설계된다.

완충기는 카나 균형추가 승강로 하부로 하강할 때 충격을 흡수하는 장치로, 상승과속을 제지하는 작동 대상이 아니다.

카 또는 승강장 출입구 문턱 바로 아래에서 수직으로 평탄하게 내려진 앞 보호판을 에이프런이라 한다.

사람이나 물체가 문턱과 승강로 벽 사이 틈으로 떨어지는 것을 막기 위해 설치되며, 슬링·스프로킷·피트는 각각 카 지지구조물, 체인 부품, 승강로 최하부 공간을 가리키는 별개의 용어이다.

파이널 리미트 스위치는 카 또는 균형추가 완충기에 접촉되기 전에 작동되어야 하며, 완충기가 압축되어 있는 동안에는 계속 작동 상태를 유지해야 한다.

완충장치에 접촉되는 순간 일시적으로 작동했다가 스스로 복구되는 방식은 종단 정지장치가 무력화된 뒤 카가 계속 움직일 수 있는 위험한 상태를 만들기 때문에 안전기준에 맞지 않는다.

• 유압식 엘리베이터는 주행로 최상부에서만 파이널 리미트 스위치가 작동하도록 설치된다.
• 권상식·포지티브 구동식은 최상부와 최하부 양쪽에서 작동하도록 설치된다.
• 우발적인 작동 위험 없이 최상층·최하층에 근접하여 설치되어야 한다.

기계실 작업구역의 유효 높이는 작업자가 서서 점검·정비 작업을 할 수 있도록 최소 $2.1\ \mathrm{m}$ 이상이어야 한다.

출제 당시 승강기 안전기준에 따른 수치이다.

간접식은 실린더를 승강로 안에 세우고 로프나 체인을 거쳐 카를 움직이므로, 땅속에 실린더를 묻지 않아 실린더 보호관이 필요 없다. 대신 로프가 늘어나 부하에 따른 카 바닥의 빠짐이 크다. 실린더 점검은 쉽지만 승강로 소요 면적이 커진다. 이 세 가지는 오히려 직접식의 장점이다.

권동식 권상기는 도르래에 로프를 감아 마찰력으로 구동하는 트랙션식과 달리 드럼에 로프를 직접 감는 방식이어서 구조적인 제약이 크다.

• 드럼에 감을 수 있는 로프 길이에 한계가 있어 고양정 적용이 곤란하다.
• 균형추로 하중을 상쇄하지 못해 큰 권상동력이 필요하다.
• 로프가 드럼에 정확히 감기지 않으면 지나치게 감기거나 풀릴 위험이 있다.

반면 감속기 오일의 정기 교환에 따른 환경오염물 배출은 기어드 방식 권상기 전반에 해당하는 사항일 뿐, 권동식만의 고유한 단점은 아니다.

트랙션비는 도르래 양쪽 로프에 걸리는 장력 중 큰 쪽을 작은 쪽으로 나눈 값이다. 이 값이 작다는 것은 카측과 균형추측의 장력 차이가 작다는 뜻이므로, 전동기가 부담해야 하는 불평형 하중이 줄어 전동기의 출력을 작게 할 수 있다.

• 트랙션비는 카측 중량과 균형추측 중량의 합이 아니라 두 장력의 비율로 정의된다.
• 큰 장력을 작은 장력으로 나눈 값이므로 1.0보다 작아질 수 없으며, 로프가 미끄러지지 않는 범위에서 되도록 작게 잡는다.
• 카측과 균형추측의 중량 차이를 크게 할수록 장력 차와 미끄럼이 커져 로프 수명은 오히려 짧아진다.

소방구조용 엘리베이터의 운행속도는 화재 시 신속한 구조 활동을 위해 최소 $1\ \mathrm{m/s}$ 이상이어야 한다.

출제 당시 승강기 안전기준에 따른 수치이다.

소방구조용 엘리베이터는 정전이 발생해도 소방활동이 중단되지 않도록, 보조 전원공급장치가 최대 $60$초 이내에 운행에 필요한 전력용량을 자동으로 발생시켜야 한다.

출제 당시 승강기 안전기준에 따른 수치이다.

VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 제어는 인버터를 이용해 전동기에 공급되는 전압과 주파수를 동시에 가변시켜 속도를 제어하는 방식이다.

• 교류 1단 속도 제어는 전동기를 상용 전원에 그대로 접속해 한 가지 속도로만 운전하는 방식으로, 전압·주파수를 가변하지 않는다.
• 교류 귀환 전압 제어는 주파수는 고정한 채 전압만 궤환 제어하는 방식이다.
• 정지 레오나드 제어는 직류 전동기를 사이리스터로 제어하는 방식이다.

도어 스위치는 문이 완전히 닫혔는지를 감지해 운전을 허용·차단하는 인터록용 장치로, 승객이 출입하는 동안의 끼임을 감지하는 장치가 아니다.

• 광전 장치는 광선을 차단하는 물체나 사람을 감지해 문을 재개방한다.
• 세이프티 슈는 문 끝단의 접촉을 감지해 문을 재개방한다.
• 초음파 장치는 초음파로 출입구 앞의 장애물을 감지해 문을 재개방한다.

2:1 로핑에서는 카(또는 균형추)에 걸리는 하중을 두 가닥의 로프가 나누어 지지하므로, 1:1 로핑과 비교했을 때 각 로프 가닥에 걸리는 장력은 1/2로 감소한다.

대신 로프의 이동 속도는 카 속도의 2배가 되고, 필요한 로프 길이도 늘어난다.

직접식은 램(플런저)의 직상부에 카를 바로 설치하여 램의 상승·하강이 카의 움직임과 그대로 일치하는 방식이다.

• 간접식은 램과 카 사이에 로프·시브를 두어 간접적으로 카를 움직인다.
• 팬터그래프식은 링크 기구를 이용해 램의 움직임을 배력하여 카를 움직인다.

유압식 엘리베이터의 카 구동방식은 직접식·간접식·팬터그래프식으로 나뉘며, 기어식은 여기에 해당하지 않는다.

주택용 엘리베이터는 단독주택에 설치되어 사람을 운송하는 엘리베이터를 말하며, 화물용 엘리베이터는 포함하지 않는다.

• 승강행정 12m 이하, 정격속도 0.25 m/s 이하라는 조건은 주택용 엘리베이터의 정의에 해당한다.
• 단독주택에 설치된다는 조건 역시 정의에 포함된다.

과속조절기(조속기)는 원심력을 이용해 카의 속도를 감지하는 장치로, 디스크형·플라이볼형(플라이웨이트형)·마찰정지형(롤 세이프티형) 등이 대표적인 형식이다.

플라이휠은 회전 관성을 이용해 회전운동을 균일하게 유지하는 부품 개념이지, 과속조절기의 형식 분류에 해당하지 않는다.

소방 접근 지정층을 제외한 승강장의 전기·전자장치는 0℃에서 65℃까지의 주위 온도 범위에서 정상 작동하도록 설계해야 한다.

화재 시 소방운전은 건축물이 요구하는 2시간 이상 지속되어야 하고, 그 동안 승강장 측 버튼·표시기·배선 등은 화염에 직접 닿지 않더라도 상당한 온도 상승을 겪는다. 그래서 일반 전기설비의 통상 사용 온도보다 훨씬 높은 상한을 요구한다.

45℃·55℃는 평상시 실내 설비 수준에 가까워 화재 지속 시간을 감당하기에 부족하고, 100℃는 승강장 장치가 아니라 화염에 직접 노출되는 부위에나 적용될 수준이다. 승강기 안전기준의 소방구조용 엘리베이터 항목에서 0℃~65℃로 정한 값이며, 수치는 출제 당시 기준에 따른다.

제시된 설명은 수직으로 힘을 가한다고 해놓고 그 힘을 수평으로 가한다고 서술하여 시험 방법 자체가 모순되어 있다.

실제 보호난간의 강도 기준은 난간 상부의 어느 지점에나 수평 방향으로 규정된 힘을 가했을 때 정해진 변형 범위를 넘지 않아야 한다는 것으로, 힘의 크기와 작용 방향을 이렇게 서술한 것은 기준과 맞지 않는다.

• 손잡이와 그 1/2 높이의 중간 봉으로 구성된다는 설명은 보호난간의 기본 구성과 일치한다.
• 카 지붕 가장자리로부터 0.15 m 이내에 위치해야 한다는 설명도 기준과 일치한다.
• 손잡이 바깥쪽과 승강로 부품 사이 수평거리가 0.1 m 이상이어야 한다는 설명도 기준과 일치한다.

우선호출(1단계)이 걸리면 그 시점까지 등록되어 있던 승강장 호출 및 카내 호출은 모두 취소되고 새로운 등록도 받지 않은 채, 소방구조용 엘리베이터는 지정된 층으로 직행한다.

제시된 설명처럼 기존 등록 호출에 응답하며 먼저 처리하는 것이 아니라, 그러한 호출을 무효화하는 것이 안전기준의 취지다.

• 문 열림 버튼 및 비상통화 버튼이 작동 가능한 상태여야 한다는 설명은 맞다.
• 소방운전스위치 조작 시 승강로·기계류 공간 조명이 자동 점등되어야 한다는 설명도 맞다.
• 그룹운전에서 다른 엘리베이터와 독립적으로 기능해야 한다는 설명도 맞다.

실린더 내벽에 실제로 걸리는 원주방향 응력을 구해 파괴강도와 비교하면 안전율은 약 4.9이다.

얇은 원통 벽의 원주(후프)응력은 $\sigma = \dfrac{P_w\, d_c}{2\,t_c}$이다.
주어진 값을 대입하면 $\sigma = \dfrac{50 \times 20}{2 \times 0.65} = \dfrac{1000}{1.3} \approx 769.2\ \mathrm{kgf/cm^2}$이다.

안전율은 파괴강도를 발생응력으로 나눈 값이므로
$S = \dfrac{f}{\sigma} = \dfrac{3800}{769.2} \approx 4.94$
따라서 약 4.9가 된다.

내경 20cm를 반지름으로 잘못 대입하면 응력이 절반이 되어 안전율이 9~10 부근으로 커지고, 두께를 빼먹으면 값이 크게 어긋난다. 공식의 분자는 상용압력 × 내경, 분모는 2 × 두께임을 확실히 해 두어야 한다.

엘리베이터 승강로에서 연속되는 상·하 승강장문의 문턱간 거리가 11m를 초과하는 경우, 비상문(피난구)을 설치해야 하며, 비상문의 규격은 높이 1.8m 이상, 폭 0.5m 이상으로 정해져 있다. 이는 승강로 내에서 긴급 상황 발생 시 탑승자의 신속한 탈출을 보장하기 위한 건축법 및 승강기 안전 관련 기준에 따른 것이다.

와이어로프 소선의 G종은 소선 표면에 아연도금을 한 것으로, 도금층이 부식을 막아 주기 때문에 습기가 많거나 부식성이 있는 환경에 설치되는 승강기에 사용된다.

• E종·A종·B종은 도금하지 않은 소선을 인장강도 등급으로 구분한 것으로, E종이 가장 낮고 A종·B종으로 갈수록 강도가 높다.
• 일반적인 실내 설치 환경에서는 강도 등급 위주로 선정하지만, 다습한 환경에서는 내식성을 우선해 도금 소선인 G종을 선택한다.

베어링 메탈은 교체가 어렵고 값이 비싼 축을 보호하기 위해, 마모가 베어링 쪽에서 먼저 일어나도록 축의 재료보다 연해야 한다.

• 내식성이 좋아야 한다는 조건은 베어링 메탈의 정상적인 구비조건이다.
• 열전도도가 좋아야 한다는 조건도 정상적인 구비조건이다.
• 축과의 마찰계수가 작아야 한다는 조건도 정상적인 구비조건이다.

추락방지 안전장치의 캣치 작동 시점은 정격속도의 1.4배이므로 초기속도는
$v_0 = 105 \times 1.4 = 147 \text{ m/min} = \frac{147}{60} = 2.45 \text{ m/s}$이고, 감속 후 최종속도는 0이다.

평균 감속도는
$a = \frac{v_0 - v_f}{t} = \frac{2.45 - 0}{0.4} = 6.125 \text{ m/s}^2$이다.
이를 중력가속도로 정규화하면
$a_{\text{정규화}} = \frac{6.125}{9.8} = 0.625 g_n$이므로, 점차 작동형 안전장치의 평균 감속도는 0.625 g_n이다.

단말처리는 로프 끝 동여매기 → 로프 끝 절단 → 소켓 안에 삽입 → 로프 끝 분산 → 오일 성분 제거 → 바빗 채우고 가열의 순서로 진행한다.

먼저 소선이 풀리는 것을 막기 위해 로프 끝을 단단히 동여맨 뒤 절단한다. 동여매지 않고 자르면 꼬임이 풀려 소켓 작업 자체가 불가능해진다.

다음으로 로프를 소켓 구멍에 먼저 끼운 뒤 그 안에서 소선을 붓 모양으로 분산시킨다. 순서를 바꿔 분산부터 하면 벌어진 소선이 소켓 구멍에 들어가지 않으므로, 삽입이 분산보다 앞선다는 점이 정답을 가르는 지점이다.

마지막으로 소선에 남은 오일 성분을 세척으로 제거해야 용융 바빗이 소선 표면에 제대로 밀착되며, 그 뒤 바빗을 채우고 가열·응고시켜 단말을 완성한다.

주도르래의 직경을 작게 설계하면 같은 로프 속도를 내기 위해 회전속도가 빨라지고, 기기 전체는 소형화될 수 있다.

도르래에 걸리는 하중을 지지하는 데 필요한 토크는 $T = F \times r$로 반경에 비례하므로, 반경(직경)이 작아지면 카를 정지시키는 데 필요한 브레이크 제동 토크는 오히려 작아진다.

다만 도르래 직경과 로프 직경 사이에는 굽힘 피로를 제한하는 비율(D/d) 기준이 있어, 도르래가 작아지면 주로프의 지름도 함께 작아질 수 있다.

일반적인 승강기 배치 계획에서 2대 그룹은 이용객이 양쪽을 한눈에 확인하며 대기할 수 있도록 나란히 배치하는 것이 가장 적합하며, 마주보게 배치하는 방식은 4~8대 정도의 큰 그룹에서 보행거리를 줄이는 데 유리하다.

• 3대 그룹을 일렬로 배치하는 것은 통상적으로 적합한 배치로 본다.
• 1뱅크 4~8대 대면 배치의 대면 거리를 3.5~4.5 m로 보는 것도 일반적인 기준에 해당한다.
• 승강기에서 가장 먼 사무실까지 보행거리를 약 60 m 이내, 선호 최대거리를 약 45 m로 보는 것도 일반적인 기준에 해당한다.

공동주택의 경우 전용면적은 단위면적당 거주자 수를 반영하지 못하므로, 교통수요 예측에는 세대수를 기준으로 삼아야 한다. 세대수는 실제 거주 가구와 교통 발생의 직접적 관계를 나타내기 때문에 전용면적보다 적절한 구분 기준이다.

교통수요 예측을 위한 빌딩규모 구분은 각 용도별로 교통 발생을 직접 유발하는 단위를 선택해야 한다.

• 호텔은 침실수(숙박객 수)에 비례한다.
• 백화점은 매장면적(고객 유입)에 비례한다.
• 오피스빌딩은 사무실 유효면적(근무자 수)에 비례한다.

화재 시 승강장 인근의 방화셔터가 완전히 닫히기 전에 에스컬레이터의 운전이 먼저 정지해야 이용객이 셔터와 이동 중인 스텝 사이에 끼이는 사고를 막을 수 있다.

제시된 설명처럼 셔터가 완전히 닫힌 뒤에 운전이 정지되는 순서는 안전기준의 취지와 반대다.

• 손잡이가 정상 운행 중 반대 방향으로 450N의 힘을 받아도 정지되지 않아야 한다는 설명은 맞다.
• 콤의 끝을 둥글게 하고 콤과 디딤판 사이 끼임 위험을 최소화해야 한다는 설명도 맞다.
• 승강장 플레이트가 눈·비에 젖어도 미끄러지지 않게 설계되어야 한다는 설명도 맞다.

무빙워크의 정지거리는 공칭속도가 빠를수록 허용 범위가 넓어지도록 정해져 있으며, 공칭속도 0.75 m/s인 경우 정지거리 기준은 $0.40\ \mathrm{m}$부터 $1.50\ \mathrm{m}$까지이다.

출제 당시 안전기준에 따른 수치이다.

권상기 도르래와 로프 사이의 마찰계수가 클수록 두 면 사이에서 발휘될 수 있는 트랙션력이 커지므로 미끄러지기 어렵다.

• 권부각이 작을수록 로프와 도르래의 접촉 구간이 짧아져 오히려 미끄러지기 쉬워진다.
• 카의 가감속도가 클수록 도르래에 걸리는 동적 하중 변화가 커져 미끄러지기 쉬워진다.
• 카측과 균형추측의 중량비가 클수록 도르래 양쪽 장력 차이가 커져 미끄러지기 쉬워진다.

착상 정확도는 카가 지정된 층에 도착해 문이 완전히 열린 상태에서 카 문턱과 승강장 문턱 사이에 생기는 수직거리로, 그 값은 $\pm 10\ \mathrm{mm}$ 이내로 관리되어야 한다.

출제 당시 안전기준에 따른 수치이다.

비선형 에너지 축적형 완충기의 최대 피크 감속도는 6 g_n 이하여야 하므로 7.5 g_n은 틀린 기준이다. 이 밖에 평균 감속도 1 g_n 이하, 2.5 g_n를 초과하는 감속도는 0.04초 이하, 복귀속도 1 m/s 이하, 작동 후 영구변형 없음을 만족해야 한다.

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자로, 수 kHz~수십 kHz의 높은 캐리어 주파수로 PWM 스위칭을 해도 손실과 발열이 적어 인버터의 전력용 스위칭 소자로 널리 쓰인다.

캐리어 주파수를 10kHz 수준까지 높이면 전동기에서 발생하는 자기 소음이 더 높은 주파수 대역으로 옮겨가 귀에 거슬리는 운전 소음이 줄어든다.

• SCR은 스위칭 속도가 느려 이런 고주파 PWM 제어에는 적합하지 않다.
• 다이오드는 정류용 소자로 자체적으로 스위칭을 제어할 수 없다.
• 평활콘덴서는 직류단의 리플을 줄이는 수동소자일 뿐 스위칭 소자가 아니다.

단식 자동 방식은 먼저 등록된 호출에 응답해 운전을 시작하면, 그 운전이 끝날 때까지 다른 호출을 받지 않는 신호 방식이다.

• 군관리 방식은 여러 대의 엘리베이터를 종합적으로 배차해 여러 호출을 동시에 처리한다.
• 승합 전자동식은 운행 중에도 같은 방향의 호출에 계속 응답한다.
• 내리는 승합 전자동식은 하강 방향의 승강장 호출에도 응답하며 운행한다.

균형추의 무게는 빈 카의 자중에 적재하중과 오버밸런스율의 곱을 더해 구한다.

$W_{cw} = W_{car} + L \times OB = 900 + 1000 \times 0.4 = 1300\ \mathrm{kgf}$

금속재료가 압축력을 받아 넓게 퍼지는 성질은 전성(malleability)이다. 전성은 재료가 압축·두드림 등의 압력을 받을 때 깨지지 않고 얇은 판 형태로 변형되는 능력을 의미한다. 반면 연성은 인장력에 의해 가늘게 늘어나는 성질, 인성은 충격에 견디는 성질, 취성은 충격에 쉽게 부러지는 성질이므로 압축 변형과는 다르다.

원심펌프의 축 추력은 회전차 앞뒤의 압력차로 생긴다. 평형 원판(balance disc)을 설치하면 이 압력차를 상쇄해 축 추력을 방지할 수 있다. 그 밖의 방법은 평형공 설치, 회전차 후면의 방사상 리브 설치, 다단 펌프 회전차를 서로 반대 방향으로 배치하는 것 등이다.

이 문제는 인발력을 단면을 축소시키는 응력에 감소한 단면적을 곱해 구한다.
$P=\sigma\cdot\frac{\pi}{4}(d_0^2-d_1^2)=303\times\frac{\pi}{4}(2.2^2-2.0^2)=303\times0.66\approx200$kgf이므로 필요한 인발력은 약 200kgf이다.

다이얼 게이지의 보관 및 취급에서 스핀들에 주유하는 것은 부적절하다. 다이얼 게이지는 정밀 측정기기로서 스핀들(측정축)이 원활하게 움직여야 정확한 측정이 가능한데, 주유하면 먼지와 오염물이 흡착되어 측정 정확도를 해치고 내부 메커니즘을 손상시킨다.

대신 건조하고 청결한 환경에서 보호함으로써 보관해야 한다. 반면 교정주기 관리, 충격 방지, 숙련된 측정자 선택은 모두 다이얼 게이지의 정확성과 신뢰성을 유지하기 위한 올바른 조치이다.

키(key)는 샤프트와 보스 사이의 회전력 전달 부품으로, 각 종류별 특성을 고려하여 용도를 결정한다. 안장 키는 보스의 곡면에만 접하므로 접촉 면적이 매우 작아 큰 힘 전달에 부적합하며, 주로 저토크 용도에만 사용된다. 반면 평 키는 보스의 평평한 홈 전체와 접하여 접촉 면적이 크고 전달 토크가 크므로 큰 힘 전달에 적합하고, 반달 키는 중형 토크 전달에, 둥근 키도 비교적 큰 힘을 전달할 수 있어 일반적으로 많이 사용된다.

TIG용접의 가장 큰 특징은 피복제나 플럭스가 불필요하다는 점인데(불활성가스로 용접부를 보호), 이를 필요하다고 설명한 것이 틀렸다.

TIG용접(Tungsten Inert Gas Welding)은 비소모성 텅스텐 전극과 불활성가스(아르곤, 헬륨 등)를 사용하는 용접 방식이다.

• GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)는 TIG용접의 정식 명칭이므로 맞다.
• 불활성가스 보호로 전자세(모든 위치)에서 용접 가능하므로 맞다.
• 비소모성 텅스텐 전극에서 아크가 발생하고 별도의 용가재(filling wire)를 수동으로 공급하므로 맞다.

냉간 가공한 황동을 재결정온도보다 낮은 온도에서 풀림 처리하면, 응력이 완전히 제거되지 않은 채 조직 내부의 변화가 일어나면서 가공 상태보다 오히려 단단해지는 저온풀림경화 현상이 나타난다.

• 석출 경화는 합금 원소가 미세하게 석출되며 강도를 높이는 현상으로 이 상황과는 다르다.
• 변형 경화는 소성 변형 자체로 인한 가공경화를 가리키며 풀림 이후의 현상이 아니다.

물속에 용해되어 있던 공기(또는 물 자체)가 압력이 낮아지는 부분에서 기포로 석출되었다가 압력이 높은 곳에서 급격히 붕괴하면서 날개 표면을 침식시키는 현상을 공동 현상(cavitation)이라 한다.

• 난류 현상은 유체의 흐름이 불규칙해지는 유동 상태를 가리킬 뿐 기포에 의한 손상과는 다르다.
• 맥동 현상은 유량·압력이 주기적으로 진동하는 현상이다.
• 수격 현상은 관로 내 유속이 급변할 때 발생하는 압력 충격 현상이다.

원형 단면축의 비틀림 모멘트는 $T = \tau \times Z_p$로, 전단응력과 극단면계수(축 직경에 의해 결정)로 표현된다.

비틀림은 전단 변형이 지배적인 현상이므로, 축 방향으로 작용하는 수직응력은 비틀림 모멘트를 구하는 데 관계되지 않는다.

보의 처짐 곡선 미분방정식은 $\dfrac{d^2 y}{dx^2} = \pm\,\dfrac{M}{EI}$이다.

탄성곡선의 곡률은 $\dfrac{1}{\rho} = \dfrac{M}{EI}$이고, 처짐과 기울기가 작을 때 곡률을 $\dfrac{d^2y}{dx^2}$로 근사할 수 있다. 즉 곡률 = 굽힘모멘트 ÷ 굽힘강성이 그대로 2계 미분방정식이 된다(문항의 M은 그 단면에 걸리는 굽힘모멘트를 가리킨다).

따라서 굽힘강성 EI는 반드시 분모에 온다. EI를 분자에 둔 식은 강성이 클수록 처짐이 커진다는 뜻이 되어 물리적으로 반대이고, 전단력 V가 들어간 식은 처짐 곡선을 한 번 더 미분한 $EI\dfrac{d^3y}{dx^3} = V$ 관계에 해당하므로 2계 미분방정식이 아니다.

캡너트는 너트 위에 캡을 씌워 나사산을 보호하고 미관을 정리하려는 목적의 너트로, 풀림 방지 기능을 목적으로 하는 너트가 아니다.

• 스프링 와셔는 탄성으로 축력을 유지시켜 풀림을 방지한다.
• 로크너트는 두 개의 너트를 겹쳐 조여 서로를 고정시키는 방식으로 풀림을 방지한다.
• 자동 죔 너트는 너트 자체에 마찰력을 더한 구조로 풀림을 방지한다.

단판 클러치의 미는 힘은 전달 토크와 마찰력의 관계식으로 구한다. 먼저 전동력에서 토크를 계산하면 $T = \frac{P \times 60}{2\pi n} = \frac{1000 \times 60}{2\pi \times 1450} = \frac{60000}{9110.6} \approx 6.59 \text{ N·m} = 6590 \text{ N·mm}$이다.
단판 클러치의 마찰 토크는 $T = f \times F \times \frac{d_o + d_i}{4}$로 표현되며, 여기서 $f$는 마찰계수, $F$는 클러치를 미는 힘(축방향 압력), $d_o$는 바깥지름, $d_i$는 안지름이다. 정리하면 $F = \frac{4T}{f(d_o + d_i)}$이다.
주어진 값을 대입하면 $F = \frac{4 \times 6590}{0.2 \times (100 + 60)} = \frac{26360}{0.2 \times 160} = \frac{26360}{32} = 823.75 \text{ N}$이므로, 클러치를 미는 힘은 약 823N이다.

금속을 용융 또는 반용융 상태로 금속주형 속에 고압으로 주입하는 주조법은 다이캐스팅이다. 다이캐스팅은 용융금속을 고속·고압으로 금속 다이(주형)에 분사 주입하여 정밀한 형태와 우수한 표면 조도를 얻는 특수주조법이며, 원심주조법은 원심력을 이용하여 불순물을 제거하고, 칠드주조법은 주형 일부를 냉각시켜 조직을 미세화하며, 셀주조법은 가스 발생 화학제를 이용하는 방식으로 각각 다른 원리를 가진다.

눈메움(loading)은 결합도가 너무 높아 무뎌진 입자가 떨어져 나가지 못하고 칩이 기공을 메울 때 잘 생긴다. 결합도가 약하면 입자가 쉽게 떨어져 나가 자생작용이 활발해지므로 눈메움보다는 숫돌 마모가 문제가 된다. 결합도는 알파벳 대문자로 표시하며, 연한 재질을 가공할 때는 결합도가 높은 숫돌을 쓴다.

고온에서 장시간 정하중을 받는 재료는 크리프(creep) 현상이 발생하므로, 허용응력 결정의 기준강도로는 크리프 한도를 사용해야 한다.

크리프 한도는 일정한 고온 조건에서 장시간 부하를 받아도 변형이 허용범위 내에 머물도록 하는 응력 상한값으로, 고온 장시간 하중 상황에서 재료의 안전성을 보장하는 유일한 기준이다.

• 극한강도는 상온 단기 하중에 관한 강도이므로 고온 크리프 문제와는 무관하다.
• 피로 한도는 반복 변동 하중에 관한 강도이므로 고온 크리프 문제와는 무관하다.
• 최대 전단응력은 전단 파괴에 관한 강도이므로 고온 크리프 문제와는 무관하다.

브레이크 라이닝은 제동 성능이 항상 일정하게 유지되어야 하므로, 마찰계수는 크면서도 변화가 작아야 한다.

마찰계수의 변화가 크면 제동력이 상황마다 달라져 안정적인 제동이 어려워지므로, 마찰계수 변화가 클 것이라는 조건은 구비조건에 맞지 않는다.

• 내마멸성이 클 것, 내열성이 클 것, 기계적 강성이 클 것은 모두 브레이크 라이닝의 정상적인 구비조건이다.

동일한 치수의 강봉과 동봉에 같은 인장력을 가하면 두 봉에 걸리는 응력은 같으므로, 변형률은 탄성계수에 반비례한다.

$\varepsilon = \dfrac{\sigma}{E}$ 이므로 $\dfrac{E_s}{E_c} = \dfrac{\varepsilon_c}{\varepsilon_s} = \dfrac{17}{8}$

연강재 원형축의 굽힘응력은 $\sigma = \dfrac{32M}{\pi d^3}$로 나타낼 수 있다.

$d^3 = \dfrac{32 \times 45000}{\pi \times 5} \approx 91673\ \mathrm{mm^3}$, $d \approx 45.1\ \mathrm{mm}$

금속에 외력이 가해질 때 결정격자의 불완전성이나 결함으로 인해 원자층이 부분적으로 이동하는 현상을 전위(dislocation)라 한다. 전위는 금속의 소성변형을 일으키는 주요 메커니즘으로, 결정격자 내 한 줄의 원자가 정상 위치를 벗어나 있는 상태에서 외력 작용 시 점진적으로 이동하면서 변형이 진행된다. 트윈은 결정면에 대한 대칭 변형, 변태는 결정구조 자체의 상 변화, 응력은 외력의 효과(현상이 아닌 원인)이므로 모두 부적절하다.

진공펌프는 용기 내부의 기체를 대기압 쪽으로 계속 배출시켜 용기 내부 압력을 대기압보다 낮은 저압(진공) 상태로 유지하는 기계다.

• 압축기는 반대로 기체를 압축해 대기압보다 높은 압력을 만든다.
• 송풍기는 비교적 낮은 압력차로 큰 유량의 기체를 이송하는 데 쓰인다.
• 제습기는 공기 중의 수분을 제거하는 기기로 압력을 낮추는 장치가 아니다.

비전해콘덴서를 일정 전압으로 충전한 뒤 회로에서 분리하고 전압계로 단자전압의 시간에 따른 변화를 관찰하면, 누설전류가 있는 경우 전하가 서서히 빠져나가며 전압이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.

전압이 거의 일정하게 유지되면 누설전류가 없다고 판단할 수 있고, 전압이 눈에 띄게 떨어지면 누설전류가 있다고 판단할 수 있다.

3bit 디지털 입력 011(2)은 십진수로 3이며 이때 출력이 3V이므로, 입력값과 출력 전압은 1:1 비례 관계다.

입력 101(2)은 십진수로 5이므로, 같은 비례관계를 적용하면 출력은 $5\ \mathrm{V}$이다.

2전력계법은 3상 전력을 측정할 때 사용하는 방법이며, 단상 전력 측정법에는 해당하지 않는다.

단상 교류전력은 3전압계법, 3전류계법, 단상전력계법(직시식 전력계법)으로 측정한다.

PI 동작(비례적분동작)은 비례동작에서 발생하는 잔류편차(오프셋)를 적분동작으로 제거하면서도 응답이 연속적이어서 사이클링이 나타나지 않고, 간헐현상이 특징적으로 나타나는 제어동작이다.

P동작은 잔류편차가 남고, I동작·D동작 단독으로는 이러한 조합 특성을 갖지 못한다.

전위 $V=15x+4y^2$에서 전계의 세기는 $\mathbf{E}=-\nabla V$로 구한다.

$\dfrac{\partial V}{\partial x}=15,\quad \dfrac{\partial V}{\partial y}=8y$

점(3,4)에서 $8y=8\times4=32$이므로 $\mathbf{E}=-(15\mathbf{i}+32\mathbf{j})=-15\mathbf{i}-32\mathbf{j}\ \mathrm{V/m}$이다.

$A + \bar{A}B$를 정리하면 $A + B$가 되어야 하는데 $A + \bar{B}$로 쓴 등식이 틀렸다.

흡수법칙으로 확인하면 $A + \bar{A}B = (A + \bar{A})(A + B) = 1 \cdot (A + B) = A + B$이다.
대입으로도 즉시 걸러진다. A=0, B=1을 넣으면 좌변은 $0 + 1 \cdot 1 = 1$인데, $A + \bar{B} = 0 + 0 = 0$이므로 두 값이 다르다.

나머지 세 식은 모두 성립하는 기본 법칙이다.

• $\overline{A \cdot B} = \bar{A} + \bar{B}$ 와 $\overline{A + B} = \bar{A} \cdot \bar{B}$ 는 드모르간의 정리로, 부정을 각 항에 나누면서 곱과 합이 서로 바뀐다.
• $A + A = A$ 는 같은 변수를 몇 번 OR 해도 값이 변하지 않는 동일법칙이다.

피상전력·유효전력·무효전력은 직각삼각형 관계를 이루므로 유효전력은 $P = \sqrt{P_a^{\,2} - P_r^{\,2}}$이다.

전력 삼각형에서 빗변이 피상전력 $P_a$, 밑변이 유효전력 P, 높이가 무효전력 $P_r$이므로 $P_a^{\,2} = P^2 + P_r^{\,2}$가 성립한다.
이를 P에 대해 풀면 $P = \sqrt{P_a^{\,2} - P_r^{\,2}}$가 된다.

제곱 없이 $\sqrt{P_a - P_r}$ 꼴로 쓴 식은 좌우 단위가 맞지 않아 성립할 수 없고, 근호 안이 덧셈인 식은 유효전력이 피상전력보다 커지는 모순을 낳는다. $P = P_a\cos\theta$, $P_r = P_a\sin\theta$로 두고 $\sin^2\theta + \cos^2\theta = 1$을 써도 같은 결과가 나온다.

PLC는 시퀀스제어 방식을 대체·병행하여 함께 사용할 수 있는 장치이므로, 함께 사용할 수 없다는 설명이 틀렸다.

PLC는 무접점 제어방식으로 산술·비교연산을 처리하며, 계전기·타이머·카운터 기능을 프로그램으로 쉽게 구현할 수 있다.

단극발전기는 자체적으로 직류를 발생시키는 발전기로, 교류를 직류로 변환하는 장치가 아니다.

수은정류기·회전변류기·컨버터는 모두 교류 입력을 정류·변환하여 직류를 얻는 장치이다.

정치제어는 목표치가 시간에 관계없이 일정한 제어로, 정전압장치·정속도제어 등이 대표적인 예이다.

비율제어·추종제어·프로그램제어는 목표치가 시간에 따라 변화하는 제어 방식이다.

검출부는 출력을 측정하여 목표값과 비교하기 위한 요소로, 궤환(피드백)이 있는 폐루프 제어계에만 존재한다.

목표값·조작량·제어대상은 개루프 제어계에도 공통으로 존재하는 구성요소이다.

주어진 연산자는 크기 1, 위상 120°인 벡터이므로 $E_c = E\angle 120^\circ$는 $aE$로 표시된다.

연산자를 극형식으로 바꾸면 크기는 $\sqrt{\left(-\dfrac{1}{2}\right)^2 + \left(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right)^2} = 1$이고, 실수부가 음수·허수부가 양수인 제2사분면이므로 위상은 120°다.
즉 $a = 1\angle 120^\circ$이며, 어떤 페이저에 a를 곱하면 크기는 그대로 두고 위상만 120° 앞선다.

따라서 $E_a = E\angle 0^\circ$에 a를 곱하면 $E\angle 120^\circ$가 되어 c상 전압과 정확히 일치한다.

반면 $a^2 = 1\angle 240^\circ = 1\angle -120^\circ$이고 $\dfrac{1}{a} = a^2$이므로, $a^2E$나 $\dfrac{1}{a}E$는 모두 b상 전압 $E\angle -120^\circ$가 되어 c상이 될 수 없다. 아무것도 곱하지 않은 E는 a상 전압이다.

단일 부궤환 폐루프 전달함수에 주어진 값을 넣으면 C(s) = 5이다.

그림은 R(s)가 가산점으로 들어가 $G_1(s)$와 $G_2(s)$를 차례로 지나 C(s)로 나가고, 출력이 $H(s)$를 거쳐 가산점의 (−) 입력으로 되돌아오는 구조다(가산점 표기는 R(s) 쪽이 +, 궤환 쪽이 −).
따라서 $C(s) = \dfrac{G_1 G_2}{1 + G_1 G_2 H}\,R(s)$이다.

값을 대입하면 분자는 $G_1 G_2 = 5 \times 2 = 10$,
분모는 $1 + 5 \times 2 \times 0.1 = 1 + 1 = 2$,
R(s)=1이므로 $C(s) = \dfrac{10}{2} = 5$이다.

궤환을 무시하고 $G_1 G_2 R = 10$으로 두거나, 궤환 부호를 (+)로 오인해 분모를 $1 - 1 = 0$으로 만들어 발산한다고 답하는 것이 대표적인 실수다. 가산점이 (−)이므로 분모는 반드시 1 + G₁G₂H가 된다.

상호유도 기전력은 $e=M\dfrac{di}{dt}$로 구한다.

$\dfrac{di}{dt}=\dfrac{10\,\mathrm{A}}{1/50\,\mathrm{s}}=500\,\mathrm{A/s}$

$e=0.15\,\mathrm{H}\times500\,\mathrm{A/s}=75\,\mathrm{V}$이다.

내부저항 $r$과 기전력 $E$는 $E=I(R+r)$ 관계를 만족한다.

$5(4+r)=3(8+r)$을 풀면 $20+5r=24+3r,\ 2r=4,\ r=2\,\Omega$

따라서 $E=5\times(4+2)=30\,\mathrm{V}$이다.

앞에 놓인 A 접점과, 그 뒤에 A·B가 병렬로 붙은 구조이므로 흡수법칙에 따라 A 접점 하나만 남는다.

그림을 식으로 옮기면 입력에서 A 접점을 하나 직렬로 지난 뒤 A 접점과 B 접점이 병렬로 놓여 출력으로 이어지므로 $X = A \cdot (A + B)$이다.

전개하면 $X = A \cdot A + A \cdot B = A + AB = A(1 + B) = A$가 된다.
회로로 이해해도 같다. 앞의 A가 열려 있으면 B가 닫혀도 전류가 흐를 수 없고, 앞의 A가 닫혀 있으면 병렬 구간의 A 접점만으로 이미 통전되므로 B는 결과에 전혀 관여하지 못한다.

따라서 등가 회로는 원래 그림과 같은 종류의 A 접점 하나다. B가 남아 있는 회로는 B의 상태에 따라 동작이 달라져 원 회로와 다르고, 접점 종류가 반전된 회로는 A가 닫혔을 때 오히려 차단되어 동작이 정반대가 된다.

발열체는 산화에 강해야 하므로 산화온도가 높아야 하며, 산화온도가 낮을 것이라는 조건은 틀렸다.

내열성이 크고 용융온도가 높으며 고온에서도 기계적 강도를 유지하는 것은 발열체의 올바른 구비조건이다.

임피던스는 $Z=R+j(X_L-X_C)=4+j(9-6)=4+j3\,\Omega$이다.

어드미턴스는 $Y=\dfrac{1}{Z}=\dfrac{4-j3}{4^2+3^2}=\dfrac{4-j3}{25}$

계산하면 $Y=0.16-j0.12\ \mho$이다.

스위치를 단순히 닫거나 여는 On-Off 방식의 제어는 2위치동작이라 한다.

비례·미분·적분동작은 조작량을 연속적으로 변화시키는 제어 방식으로 이와 구분된다.

최종값 정리를 적용하면 5이다.

최종값 정리는 $\lim_{t \to \infty} f(t) = \lim_{s \to 0} s\,F(s)$이다.
주어진 함수에 s를 곱하면 분모의 s가 상쇄되어 $s\,G(s) = \dfrac{10}{(s+1)(s+2)}$가 된다.

여기에 s → 0을 대입하면
$\dfrac{10}{(0+1)(0+2)} = \dfrac{10}{2} = 5$이다.

s를 곱하는 단계를 빠뜨리고 그대로 s→0을 넣으면 분모가 0이 되어 발산한다고 오답하기 쉽다. s를 한 번 곱해 원점 극점을 상쇄한 뒤 극한을 취하는 것이 핵심이며, 남은 극점이 −1, −2로 모두 좌반면에 있어 최종값 정리를 적용할 수 있다.