20년 1회차

홀 랜턴(hall lantern)은 승강장에 설치되어 카가 상승할지 하강할지의 운행 방향을 알려주는 방향 표시등이다.

주행안내(가이드) 레일은 비상정지장치 작동 시의 좌굴하중, 지진 등에 의한 수평진동력, 카의 편심 적재 등에 의한 회전모멘트를 견디도록 단면과 브래킷 간격을 설계한다.

이에 비해 관성력은 레일 자체의 강도·규격을 정하는 직접적인 설계 고려 요소로 다루어지지 않아, 관계가 가장 적은 항목으로 꼽힌다.

와이어로프와 도르래 사이의 권부각(감김각)이 클수록 접촉 구간이 길어져 마찰력이 커지므로 미끄러지기 어려워져 트랙션 능력이 좋아진다. 따라서 권부각이 클수록 미끄러지기 쉽다는 설명은 옳지 않다.

• 가속·감속이 클수록 관성에 의해 필요한 견인력이 커져 미끄러지기 쉬워진다는 설명은 맞다.
• 마찰계수가 작을수록 미끄러지기 쉽다는 설명도 맞다.
• 카측과 균형추측의 장력비가 트랙션 능력의 한계에 가까울수록 미끄러지기 쉽다는 설명도 맞다.

주차장법 시행규칙의 기계식주차장치 안전기준에 따르면, 기계식주차장치 안에서 자동차를 입·출고하는 사람이 출입하는 통로는 너비 50cm 이상, 높이 1.8m 이상이어야 한다.

사람이 몸을 넣어 통행하는 최소 공간을 확보하기 위한 규정으로, 너비 30cm·높이 1.6m는 기준에 미달하고 60cm·80cm 및 높이 2m는 이 규정보다 과도하게 잡은 값이다.

사람이 탈 수 없고 정격하중 300kg 이하, 정격속도 1m/s 이하인 소형 승강기는 소형화물용 엘리베이터(덤웨이터)로 분류된다.

• 화물용 엘리베이터는 화물 운반을 주목적으로 하되 조작자 등이 탑승할 수 있는 더 큰 용량의 엘리베이터이다.
• 자동차용 엘리베이터는 자동차 운반을 목적으로 한다.
• 주택용(소형) 엘리베이터는 단독주택 거주자의 운송을 목적으로 사람이 탑승하는 별도 종류이다.

에스컬레이터에서 콤(comb)이 교차하는 지점부터 손잡이가 곡선으로 꺾여 돌아 나가는 반환부까지의 난간 끝부분 구역을 뉴얼(newel)이라고 한다.

• 스커트는 디딤판 양옆에 세워진 수직 패널이다.
• 하부 내측데크는 난간 내측 아래쪽을 덮는 판이다.
• 스커트 디플렉터는 디딤판과 스커트 사이에 발이나 물건이 끼는 것을 막는 부재이다.

과속조절기(조속기)의 과속검출 스위치는 카가 정해진 속도를 초과하면 상승·하강 어느 방향이든 작동하도록 되어 있어야 하며, 하강하는 경우로만 한정되지 않는다. 따라서 하강하는 경우에만 작동된다는 설명은 옳지 않다.

• 과속조절기에는 추락방지안전장치(비상정지장치)의 작동 방향과 일치하는 회전방향이 표시되어야 한다는 설명은 기준에 부합한다.
• 캡티브 롤러형을 제외한 즉시 작동형 추락방지안전장치에 대해서는 과속조절기의 작동속도가 0.8m/s 미만이어야 한다는 설명도 기준에 부합한다.

먼저 눌린 호출에만 응답하고 그 운전이 끝날 때까지 다른 부름을 일절 받지 않는 방식은 단식자동식이다.

한 번에 하나의 호출만 처리하므로 운전 효율은 낮지만 동작이 단순하고 확실해, 짐을 싣고 내리는 동안 다른 층의 부름 때문에 카가 떠나 버리면 곤란한 화물용 엘리베이터에 주로 쓰인다.

• 승합전자동식은 여러 호출을 기억했다가 진행 방향을 따라 차례로 응답하는 방식이다.
• 군승합자동식은 여러 대를 한 무리로 묶어 호출을 분배·관리해 대기시간을 줄이는 방식이다.
• 하강승합자동식은 내려갈 때만 승강장 부름에 응답하는 방식으로 아파트 등에 쓰인다.

조속기 도르래의 회전을 베벨기어로 수직축 회전으로 바꾸고, 그 축 상부에 링크로 매달린 구형 진자에 작용하는 원심력으로 추락방지안전장치를 작동시키는 방식을 플라이 볼형 조속기라고 한다.

• 디스크형은 진자 대신 원판에 조립된 플라이 웨이트가 원심력으로 벌어지며 작동하는 형식이다.
• 롤 세이프티형은 도르래 홈의 마찰력과 로프 캐치로 로프를 잡는 저속용 형식이다.

주행안내(가이드) 레일의 표준 규격은 8K, 13K, 18K, 24K, 30K, 37K, 50K 등으로 정해져 있다.

이 가운데 15K는 표준 규격에 해당하지 않으며, 13K가 실제 규격이다.

구동기나 제어시스템의 결함으로 승강장문이 잠기지 않고 카문이 닫히지 않은 채로 카가 층을 벗어나는 개문출발을 방지하거나 카를 정지시키는 장치를 개문출발방지장치라고 한다.

• 상승과속방지장치는 카가 상승 방향으로 과속할 때 대응하는 장치이다.
• 과속조절기(조속기)는 카의 속도를 감시해 정해진 속도를 넘으면 신호를 보내는 장치이다.
• 추락방지안전장치(비상정지장치)는 조속기의 신호 등을 받아 카를 레일에 붙잡아 정지시키는 장치이다.

에스컬레이터의 시간당 수송능력은 공칭속도와 디딤판 폭에 따라 정해진 표준값을 따르며, 공칭속도 $0.5\ \mathrm{m/s}$이고 디딤판 폭이 $0.6\ \mathrm{m}$인 경우의 표준 수송능력은 3600명/h이다.

같은 속도에서 디딤판 폭이 넓어지면 한 단에 설 수 있는 인원이 늘어 수송능력도 커진다.

승객화물용 엘리베이터는 사람의 운송과 화물 운반을 함께 겸할 수 있도록 제조·설치된 엘리베이터를 말한다.

• 화물용 엘리베이터는 화물 운반을 주목적으로 하며 승객 동승이 제한된다.
• 승객용 엘리베이터는 사람의 운송만을 목적으로 한다.
• 자동차용 엘리베이터는 자동차의 운반을 목적으로 한다.

종단층 강제감속장치는 카가 최상층·최하층에 근접할 때 속도를 단계적으로 낮추는 장치로, 2단 이하가 아니라 2단 이상의 감속제어가 이루어져야 한다.

나머지 설명은 실제 기준에 부합한다.

• 감속도는 $1\mathrm{G}(9.8\,\mathrm{m/s^2})$를 초과하지 않아야 한다.
• 이 장치가 작동하는 과정에서 카의 추락방지안전장치(비상정지장치)가 함께 작동해서는 안 된다.
• 설치 위치는 카 상단, 승강로 내부 또는 기계실 내부로 한정된다.

스톱밸브는 유압잭으로 이어지는 압력배관 도중에 설치되어 유로를 수동으로 차단하는 밸브로, 보수·점검이나 수리 작업 시 사용된다.

사이런서는 작동유의 압력맥동에 의한 소음을 줄이는 장치이고, 스트레이너는 배관 내 이물질을 거르는 여과기이며, 상승용 유량제어밸브는 상승 속도를 제어하는 밸브로 각각 용도가 다르다.

바이패스장치는 승강장문·카문의 문 접점과 잠금장치를 유지관리할 때, 문이 닫히지 않은 상태에서도 제어반이나 비상운전·작동시험 장치로 카를 움직일 수 있게 해주는 장치다.

점검자가 문 회로를 임시로 우회(bypass)시켜 안전하게 조정 작업을 할 수 있도록 하는 것이 목적이다.

추락방지안전장치(비상정지장치)는 카 자체(카틀 하부)에 설치되어 과속 시 레일을 붙잡는 장치이므로, 기계실에는 설치되지 않는다.

권상기, 제어반, 과속조절기(조속기)는 모두 기계실에 설치되는 대표적인 장비다.

언더컷 홈은 U홈과 V홈의 장점을 결합한 형상으로, U홈의 낮은 마모 특성과 V홈의 높은 마찰력(트랙션 능력)을 함께 얻을 수 있어 채택된다.

단순히 마모가 적거나 로프 수명이 길다는 이유, 또는 마찰계수가 작다는 이유는 언더컷 형상 채택의 주된 근거가 아니다.

에너지 분산형 완충기는 정격하중을 실은 카가 정격속도의 115%로 자유낙하하여 충돌할 때, 평균감속도가 $1g_n$을 초과하지 않아야 한다.

이는 탑승자에게 가해지는 충격을 일정 수준 이하로 제한하기 위한 안전기준이다.

헬리컬기어는 이와 이가 구름에 가까운 접촉으로 맞물려 회전하므로, 나사 형태의 미끄럼 접촉으로 조용히 도는 웜기어보다 오히려 소음이 큰 편이다. 따라서 헬리컬기어가 웜기어보다 소음이 작다는 설명은 옳지 않다.

효율이 높고 고속 기종에 적합하며 역구동(백드라이브)이 쉬운 것은 헬리컬기어의 실제 특징이다.

정지 레오나드(static Leonard) 방식은 회전형 전동발전기 대신 사이리스터 등 정지형 소자로 직류 전압을 제어하는 방식이므로, 전동발전기(전동발진기)는 이 방식과 관련이 없다.

사이리스터는 정류·제어소자로, 직류리액터는 전류 맥동을 줄이는 평활용으로, 속도발전기는 속도 피드백용으로 정지 레오나드 제어에 실제 사용된다.

인장응력은 $\sigma=\dfrac{P}{A}$로 구한다.

지름 10cm 봉의 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}\times10^2 \approx 78.54\,\mathrm{cm^2}$이다.

따라서 $\sigma=\dfrac{10^4}{78.54}\approx127.3\,\mathrm{kgf/cm^2}$로, 약 127.33kgf/cm²가 된다.

과속조절기(조속기) 로프용 인장 풀리는 로프가 풀리 홈에서 미끄러지지 않고 충분한 곡률 여유를 갖도록, 피치직경과 로프 공칭지름의 비가 30 이상이어야 한다.

이는 로프의 피로·마모를 줄이기 위한 최소 기준이다.

권상기를 지지하는 기계대(machine beam)는 재료에 따라 요구되는 안전율이 다르며, 콘크리트로 된 기계대의 안전율은 7이 적용된다.

콘크리트는 강재보다 취성이 크고 균질성이 낮아 더 높은 안전율을 두어 설계한다. (출제 당시 기준)

안전계수는 $\text{안전계수}=\dfrac{\text{인장강도}}{\text{허용응력}}$로 정의된다.

따라서 인장강도는 $12\times500=6000\,\mathrm{kgf/cm^2}$가 된다.

두 기어가 맞물릴 때 이(齒)와 이 사이에 남는 틈새를 백래시라 하며, 회전 방향이 바뀔 때의 충격을 완화하고 열팽창이나 가공오차를 흡수하기 위해 의도적으로 둔다.

피치는 이와 이 사이의 간격을 나타내는 기준 치수이고, 어덴덤은 피치원에서 이끝원까지의 높이로 백래시와는 다른 개념이다.

전동기의 절연 내열등급은 Y-A-E-B-F-H-C 순으로 허용온도가 높아지며, 보기 중에서는 H종의 내열등급이 가장 높다.

균형추 무게는 $\text{카 자중}+\text{정격 적재하중}\times\text{오버밸런스율}$로 구한다.

따라서 $1000+800\times0.5=1400\,\mathrm{kg}$이 균형추의 무게가 된다.

구름 베어링은 볼·롤러가 구르며 하중을 지지하므로 미끄럼 베어링에 비해 윤활이 비교적 쉽고 오일 누설 방지에 큰 노력이 필요하지 않다. 윤활이 어렵고 누설방지가 까다로운 쪽은 오히려 미끄럼 베어링의 특징이다.

• 구름 베어링은 마찰 방식상 진동·소음이 비교적 많다.
• 충격이 국부적으로 전달되어 내충격성이 비교적 약하다.
• 볼·롤러를 수용해야 해서 축경 대비 바깥지름이 크고 폭은 좁은 형태를 가진다.

엘리베이터의 일주시간(RTT)은 $\sum(\text{주행시간}+\text{도어개폐시간}+\text{승객출입시간}+\text{손실시간})$으로 계산한다.

손실시간은 가·감속 과정 등에서 발생하는 시간 손실을 포함하는 항목으로, 단순한 대기시간이나 수리시간과는 구분된다.

카문 문턱과 승강장문 문턱 사이의 수평거리는 35mm 이하여야 한다.

이 틈이 너무 크면 승객의 발이 끼이거나 추락하는 사고로 이어질 수 있어 기준으로 제한한다. (출제 당시 기준)

카바닥은 하중을 받아 주로 굽힘력이 작용하는 부재이므로, 카바닥에 작용하는 하중을 장력으로 연결한 설명은 옳지 않다.

볼트는 체결부에서 장력을 받고, 추돌판(에이프런)은 굽힘력을 받으며, 카주는 하중 조건에 따라 굽힘력과 장력을 함께 받는 것이 실제와 맞는 연결이다.

주행안내레일은 일정 간격의 브래킷으로 여러 곳이 지지된 보로 다룬다. 한 경간만 떼어 단순보로 계산하면 처짐이 과대평가되고 양단고정보로 보면 과소평가되므로, 승강기에서는 단순보 처짐식에 보정계수 0.55를 곱한 식을 쓴다.

$\delta = 0.55 \times \dfrac{W\ell^{3}}{48EI}$

값을 대입하면
$\delta = 0.55 \times \dfrac{1000 \times 200^{3}}{48 \times 210 \times 10^{4} \times 180} = \dfrac{4.4 \times 10^{9}}{1.8144 \times 10^{10}} = 0.2425$

따라서 레일의 휨량은 약 0.24cm다. 같은 조건을 단순보로 계산하면 0.44cm, 양단고정보로 계산하면 0.11cm가 나오는데, 브래킷으로 이어 지지되는 레일의 실제 거동과는 맞지 않는 값이다.

엘리베이터의 방범설비는 침입·범죄를 예방하거나 대응하기 위한 설비로, 방범창·경보장치·연락장치가 이에 해당한다.

완충기는 카나 균형추가 승강로 바닥에 충돌할 때 충격을 흡수하는 안전장치로, 방범과는 목적이 다르다.

가이드레일의 치수는 지진 시 건물의 수평진동, 카에 하중이 실릴 때 발생하는 회전모멘트, 추락방지안전장치(비상정지장치) 작동 시 레일에 걸리는 좌굴하중 등을 고려해 결정한다.

레일용 브라켓 자체의 중량은 레일이 받는 하중 조건이 아니라 브라켓 설계에 관련된 요소이므로 레일 치수 결정 요소로 보기 어렵다.

추락방지안전장치(비상정지장치)가 없는 균형추용 가이드레일이라도 부식에 대한 고려 없이 금속판을 성형해 만들 수는 없다. 부식 방지를 위한 조치는 여전히 필요하다.

나머지 설명—부속품 풀림 방지, 압연강 또는 마찰면 기계가공, 2개 이상의 견고한 금속제 레일로 각각 안내—은 실제 기준에 부합한다. (출제 당시 기준)

에스컬레이터의 적재하중은 디딤판의 수평투영면적 $1\,\mathrm{m^2}$당 270kg으로 산정한다.

층고 9m, 경사각 30°이므로 수평투영길이는 $\dfrac{9}{\tan30^\circ}\approx15.59\,\mathrm{m}$이고, 디딤판 폭 0.8m를 곱하면 면적은 $15.59\times0.8\approx12.47\,\mathrm{m^2}$이다.

따라서 적재하중은 $270\times12.47\approx3367\,\mathrm{kg}$으로, 약 3367kg이 된다.

스프링 버퍼는 승강로 피트에 설치되어 카나 균형추의 충돌 충격을 흡수하는 별도의 완충 장치로, 카를 구성하는 골조인 카틀의 부재가 아니다.

카주, 상부체대, 브레이스 로드는 모두 카틀을 이루는 구성요소다.

과속조절기(조속기)는 작동 방식에 따라 디스크형, 마찰정지형, 플라이볼형 등으로 분류된다.

세이프티 디바이스는 조속기가 작동시키는 대상인 추락방지안전장치(비상정지장치)를 가리키는 일반적인 용어로, 조속기 자체의 종류를 지칭하지 않는다.

지진이 발생하면 로프 이탈이나 레일 손상 등 구조적 위험이 즉시 발생할 수 있으므로, 지진 시 관제운전이 여러 재해 관제운전 중 가장 우선하여 카를 가까운 층에 정지시키고 문을 개방한다.

화재·정전·태풍 시 관제운전도 각각의 위험 상황에 대응하지만, 구조 안전에 직결되는 지진 관제의 우선순위가 더 높게 설정된다.

체적효율은 $\eta_v=\dfrac{\text{실제 토출량}}{\text{이론 토출량}}\times100$으로 구한다.

$\dfrac{20\times10^3}{22\times10^3}\times100\approx90.9\%$이므로, 체적효율은 약 91%이다.

사다리꼴 나사의 나사산 각은 미터계가 30°, 인치계(애크미 나사)가 29°로 정해져 있어, 두 값이 서로 바뀌어 서술된 것이 옳지 않다.

미터나사의 피치가 mm 단위인 것, 체결용으로 삼각나사가 주로 쓰이는 것, 운동용으로 사각나사·사다리꼴나사가 쓰이는 것은 모두 맞는 설명이다.

압축 코일스프링이 흡수하는 에너지를 늘리려면 스프링 권수를 늘리거나, 스프링 지수를 크게 하거나, 전단탄성계수가 작은 소재를 사용해 변형량(처짐)을 키워야 한다.

반대로 소선의 지름을 크게 하면 스프링이 뻣뻣해져(강성 증가) 같은 하중에서 처짐과 흡수 에너지가 오히려 줄어들므로, 에너지를 크게 하는 방법으로는 적절하지 않다.

골격형은 대형이면서 형상이 비교적 단순한 주물을 만들 때, 골격에 점토(점토질 재료)를 채워 원형을 완성하는 방식으로, 정밀한 주형 제작에는 적합하지 않다.

잔형은 제품 취출을 위해 파손시키는 원형, 회전형은 회전체 형상을 만드는 원형, 매치 플레이트형은 상형·하형 원형을 정반에 붙여 정밀 주형 제작에 쓰이는 방식으로 각각 다르다.

굽힘하중만 작용할 때의 굽힘응력은 인장하중만 작용할 때의 응력의 약 80배이다.

도면에서 외팔보의 길이는 L = 100cm, 단면은 지름 d = 10cm의 원형이고, 자유단에 아래 방향 굽힘하중 $P_1$ 과 축 방향 인장하중 $P_2$ 가 각각 작용한다.

굽힘응력 $\sigma_b=\dfrac{M}{Z}=\dfrac{P_1L}{\dfrac{\pi d^{3}}{32}}=\dfrac{32P_1L}{\pi d^{3}}$
인장응력 $\sigma_t=\dfrac{P_2}{A}=\dfrac{P_2}{\dfrac{\pi d^{2}}{4}}=\dfrac{4P_2}{\pi d^{2}}$

$P_1=P_2$ 이므로 하중이 약분되어
$\dfrac{\sigma_b}{\sigma_t}=\dfrac{32L}{\pi d^{3}}\times\dfrac{\pi d^{2}}{4}=\dfrac{8L}{d}=\dfrac{8\times100}{10}=80$
즉 결과는 하중 10kN과 무관하게 길이와 지름의 비 8L/d 만으로 정해진다.

알루미늄-구리계 합금(두랄루민 계열)은 시효경화(석출경화) 현상이 뚜렷하게 나타나는 대표적인 합금이다.

슈퍼인바, 니켈-크롬, 니켈-청동은 시효경화보다는 각각 저열팽창성, 내식·내열성 등 다른 특성이 두드러지는 합금이다.

체결용 기계요소는 부품을 서로 고정·결합하는 데 쓰이는 요소로, 리벳, 키, 핀이 이에 해당한다.

래칫은 한쪽 방향으로만 회전을 전달하거나 역회전을 막는 동력전달·운동용 요소로, 체결용 기계요소로 분류되지 않는다.

밀링에서 분할대를 이용한 분할법에는 직접 분할, 단식 분할, 차동 분할이 있다.

복식 분할은 분할대를 이용한 분할법으로 분류되지 않는다.

원형관 내 유동은 일반적으로 레이놀즈수가 4000을 넘으면 난류로 판단한다.

레이놀즈수가 약 2100 이하이면 층류, 그 사이 구간은 천이 구간으로 본다.

금속재료를 고온에서 장시간 일정한 외력(응력)을 가하면 시간이 지남에 따라 변형이 서서히 증가하는 현상을 크리프(creep)라고 한다.

크리프는 응력이 재료의 항복점보다 낮더라도 고온·장시간 조건에서 서서히 소성변형이 누적되는 현상으로, 고온에서 사용되는 부품의 설계에서 중요하게 고려된다.

• 열응력은 온도 변화에 따른 팽창·수축이 구속되어 발생하는 응력이다.
• 피로한도는 반복하중을 무한히 받아도 파괴되지 않는 응력의 한계값이다.
• 탄성에너지는 탄성변형 시 재료 내부에 저장되는 에너지이다.

알루미나를 1600℃ 이상에서 소결·성형해 만들고 내열성과 고온 경도·내마멸성이 크면서 비자성·비전도체이며 충격에 매우 약한 재료는 세라믹이다.

세라믹은 금속과 달리 소성변형으로 충격 에너지를 흡수하지 못해 인성이 낮고 취성 파괴를 일으키는 것이 최대 약점이지만, 대신 고온 강도와 내마모성이 뛰어나 절삭공구·베어링·내열부품에 쓰인다.

• 다이아몬드는 탄소의 결정으로, 알루미나를 소결해 얻는 재료가 아니다.
• 유리섬유·탄소섬유 강화수지는 수지를 모재로 섬유를 보강한 복합재료여서 1600℃ 소결과 무관하고 내열 한계도 훨씬 낮으며, 충격에 취약하다는 설명과도 맞지 않는다.

웜기어는 큰 감속비와 정숙한 운전이 장점이지만, 나사 형태의 맞물림 구조상 축방향 추력하중이 반드시 발생하고 미끄럼 접촉으로 인해 효율이 낮다는 단점이 있다.

따라서 추력하중이 없고 효율이 좋다는 설명은 웜기어의 실제 특성과 반대된다.

• 미끄럼 접촉 방식이라 소음과 진동이 적은 것은 맞는 특징이다.
• 웜이 웜휠을 구동하는 구조이므로 역전방지(셀프로킹) 기능을 갖는 것도 맞는 특징이다.
• 웜과 웜휠의 잇수비를 크게 할 수 있어 큰 감속비를 얻는 것도 맞는 특징이다.

평평한 금속판재를 펀치로 다이의 공동부에 밀어 넣어 원통형이나 각통형의 오목한 제품을 성형하는 가공을 드로잉(drawing, 딥드로잉)이라 한다.

• 엠보싱은 판재 표면에 요철 무늬를 얕게 성형하는 가공이다.
• 벌징은 관이나 용기 형태의 소재를 팽창시켜 볼록하게 성형하는 가공이다.
• 트리밍은 성형 후 남은 여분의 소재를 잘라내는 가공이다.

국제단위계(SI)의 기본단위에서 온도는 켈빈(K)을 사용하며, 섭씨(℃)는 실용상 널리 쓰이는 보조적 단위일 뿐 SI 기본단위가 아니다.

시간의 초(s), 전류의 암페어(A), 광도의 칸델라(cd)는 모두 SI 기본단위에 해당한다.

두 축이 이루는 각이 수시로 변하고 회전 중 축 중심선의 위치가 달라지는 부분의 동력을 전달하며 공작기계·자동차 축 이음에 쓰이는 것은 유니버설 조인트(자재이음)이다.

두 축이 상당한 각도를 이루어도 회전을 전달할 수 있는 구조여서, 노면에 따라 주행 중 각도가 계속 변하는 자동차 추진축이나 공작기계의 구동축에 표준적으로 사용된다.

• 슬리브 커플링은 두 축을 일직선으로 맞춘 뒤 원통으로 감싸 잇는 고정 커플링이라 각도 변화를 전혀 허용하지 못한다.
• 올덤 커플링은 두 축이 평행하면서 약간 어긋난 경우에 쓰는 것으로, 축이 각을 이루는 경우를 담당하지 않는다.
• 플렉시블 조인트는 약간의 편심과 진동을 흡수하는 정도이지, 큰 교차각을 전달하는 용도는 아니다.

얇은 관의 비틀림각은 $\theta=\dfrac{T\ell}{2\pi r^{3}tG}$ 로 정리되므로, 분모가 $A\,r\,t\,G$ 인 식은 성립하지 않는다.

얇은 벽 원형관의 극관성모멘트는 $I_p=2\pi r^{3}t$ 이므로 $\theta=\dfrac{T\ell}{GI_p}=\dfrac{T\ell}{2\pi r^{3}tG}$ 가 된다.

Bredt 식의 전단응력 $\tau=\dfrac{T}{2At}$ 를 $\theta=\dfrac{\tau S\ell}{2AG}$ 에 넣으면 $\theta=\dfrac{TS\ell}{4A^{2}tG}$ 이고, 여기에 $A=\pi r^{2},\; S=2\pi r$ 를 대입하면 역시 $\dfrac{T\ell}{2\pi r^{3}tG}$ 로 같아진다.

반면 $\dfrac{T\ell}{A\,r\,t\,G}=\dfrac{T\ell}{\pi r^{3}tG}$ 이 되어 참값의 2배가 되므로 비틀림각 식으로 쓸 수 없다.

직류 정극성(DCSP)은 모재에 (+)극, 용접봉에 (-)극을 연결하는 방식으로, 전자가 용접봉에서 모재로 충돌하며 모재 쪽에 열이 집중되어 용입이 깊고 비드 폭이 좁게 형성된다.

• 모재 용입이 얕은 것은 반대로 역극성(DCRP)의 특징이다.
• 용접봉의 녹음이 빠른 것도 역극성의 특징이다.
• 박판·주철·비철금속 용접에 주로 쓰이는 것 역시 역극성의 용도이다.

펌프의 소요동력은 압력차와 유량의 곱을 효율로 나누어 구하며, 계산 결과 소요동력은 약 0.074kW이다.

먼저 유입압력과 유출압력의 차는 $50 - 5 = 45\ \mathrm{kgf/cm^2}$이며, 이를 SI 단위로 환산하면 $45 \times 98066.5\ \mathrm{Pa} \approx 4.41\times10^{6}\ \mathrm{Pa}$이다.

유량 $Q=15\ \mathrm{cm^3/s} = 15\times10^{-6}\ \mathrm{m^3/s}$이므로 이론동력은 $\Delta P \times Q \approx 66.2\ \mathrm{W} = 0.0662\ \mathrm{kW}$이고, 효율 0.9를 반영하면 소요동력은 $\dfrac{0.0662}{0.9} \approx 0.074\ \mathrm{kW}$이다.

원형 재료의 외경에 수나사를 가공하는 공구는 다이스(dies)이다.

• 탭은 구멍 내면에 암나사를 가공하는 공구이다.
• 리머는 뚫린 구멍의 내면을 정밀하게 다듬는 공구이다.
• 바이스는 가공물을 고정하는 공작기계 부속구이다.

재료의 안전율은 인장강도(극한강도)를 허용응력으로 나눈 값이다.

식으로 쓰면 $S=\dfrac{\sigma_u}{\sigma_a}=\dfrac{\text{인장강도}}{\text{허용응력}}$ 이며, 재료가 견디는 한계 응력이 설계에서 허용한 응력의 몇 배인지를 나타낸다.

따라서 안전율은 항상 1보다 큰 값이 되고, 값이 클수록 파단까지의 여유가 크다.

• 허용응력을 분자에 둔 형태는 안전율의 역수여서 1보다 작은 값이 되어 버린다.
• 탄성강도를 인장강도나 충격강도로 나눈 형태는 재료 강도끼리의 비일 뿐, 설계 여유를 나타내는 값이 아니다.

피드백 제어는 목표값과 출력을 비교하여 오차를 줄이는 폐루프 방식으로, 이 과정에서 전체 이득(입력 대비 출력의 비)은 오히려 감소하는 것이 특징이며, 대신 정확도와 안정성이 향상된다.

따라서 전체 이득이 증가한다는 설명은 피드백 제어의 특징과 반대된다.

• 외란에 대한 영향을 줄일 수 있는 것은 피드백 제어의 대표적 장점이다.
• 목표값과 출력을 비교하는 것은 피드백 제어의 기본 구조이다.
• 조절부와 조작부로 구성된 제어요소를 갖는 것도 피드백 제어계의 특징이다.

목표값 이외의 외부 입력으로 제어량을 변화시키며 인위적으로 제어할 수 없는 요소를 외란이라 한다.

• 제어동작신호는 기준입력과 주궤환신호의 차로 만들어지는 신호이다.
• 조작량은 제어요소가 제어대상에 가하는 양으로, 제어계 내부에서 인위적으로 만들어지는 양이다.
• 오차는 목표값과 제어량(출력)의 차이를 말한다.

입력신호가 모두 “1”일 때만 출력이 “1”이 되는 논리회로는 AND 회로이다.

• OR 회로는 입력 중 하나라도 “1”이면 출력이 “1”이 된다.
• NOR 회로는 OR 회로의 출력을 반전시킨 것으로 입력이 모두 “0”일 때만 출력이 “1”이 된다.
• NOT 회로는 하나의 입력을 반전시키는 회로이다.

변압기는 철손과 동손이 같을 때 효율이 최대가 된다.

철손은 부하와 무관하게 일정한 고정손이고 동손은 부하전류의 제곱에 비례하는 가변손이므로, 두 손실의 합이 최소가 되는 지점, 즉 두 손실이 같아지는 부하점에서 효율이 최대가 된다.

평형 3상 부하의 유효전력은 $P=\sqrt{3}\,V_L I_L \cos\theta$로 구해지며, 이 식을 전압에 대해 정리하면 선간전압은 약 380V가 된다.

주어진 값을 대입하면 $V_L = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,I_L\cos\theta} = \dfrac{28000}{\sqrt{3}\times 50\times 0.85} \approx 380\ \mathrm{V}$이다.

물체의 위치, 방향, 자세 등의 기계적 변위를 제어량으로 하여 목표값의 임의의 변화에 추종하도록 구성된 제어계를 서보 기구라 한다.

• 프로그램제어는 목표값이 미리 정해진 시간적 변화에 따라 변하는 제어이다.
• 프로세스제어는 온도·압력·유량 등 공정 상태량을 제어량으로 하는 제어이다.
• 자동조정은 전압·주파수 등 전기적·기계적 양을 주로 일정하게 유지하는 제어이다.

공통 인수 $\overline{x}$ 를 묶으면 결과는 $L=\overline{x}$ 가 된다.

$L=\overline{x}\cdot\overline{y}+\overline{x}\cdot y=\overline{x}\left(\overline{y}+y\right)$ 이고, 상보법칙에 의해 $\overline{y}+y=1$ 이므로 $L=\overline{x}\cdot 1=\overline{x}$ 이다.

진리표로 보면 $x=0$ 일 때는 $y$ 값과 무관하게 $L=1$, $x=1$ 이면 항상 $L=0$ 이므로 출력이 입력 x의 부정임을 확인할 수 있다.

RLC 직렬회로의 공진 조건은 유도리액턴스와 용량리액턴스가 같아지는 것이며, 이 조건을 만족하는 콘덴서 용량은 약 2.533μF이다.

각주파수는 $\omega = 2\pi f = 2\pi \times 1000 \approx 6283\ \mathrm{rad/s}$이고, 공진조건 $\omega L = \dfrac{1}{\omega C}$에서 $C = \dfrac{1}{\omega^2 L}$이다.

인덕턴스 $L=10\ \mathrm{mH}=0.01\ \mathrm{H}$를 대입하면 $C = \dfrac{1}{6283^2 \times 0.01} \approx 2.533\times10^{-6}\ \mathrm{F} = 2.533\ \mu\mathrm{F}$가 된다.

스위치를 여닫아도 전류가 변하지 않으려면 브리지가 평형이어야 하므로 $\dfrac{8}{4}=\dfrac{R_3}{R_4}$, 즉 $R_3=2R_4$ 를 만족하는 $R_3=2\,\Omega,\;R_4=1\,\Omega$ 이 된다.

회로는 100V 전원에서 나온 전류가 8Ω 가지와 4Ω 가지로 갈라진 뒤 각각 $R_3$·$R_4$ 를 거쳐 합쳐지고, 스위치 S는 8Ω–$R_3$ 접점과 4Ω–$R_4$ 접점을 잇는 다리 역할을 하는 휘트스톤 브리지 형태이다.

전체 전류가 30A이므로 합성저항은 $R=\dfrac{100}{30}=\dfrac{10}{3}\,\Omega$ 이어야 한다.
스위치를 열면 $(8+2)\parallel(4+1)=\dfrac{10\times5}{10+5}=\dfrac{10}{3}\,\Omega$
스위치를 닫으면 $(8\parallel4)+(2\parallel1)=\dfrac{8}{3}+\dfrac{2}{3}=\dfrac{10}{3}\,\Omega$

평형 조건 $R_3=2R_4$ 를 벗어나는 조합은 다리에 전류가 흘러 개폐에 따라 합성저항이 달라지고, 스위치를 열었을 때 값도 $\tfrac{10}{3}\,\Omega$ 이 아니어서 30A가 나오지 않는다.

정류회로 중 맥동률이 가장 큰 것은 단상 반파 정류회로이다.

맥동률은 정류 후 출력에 남아있는 교류 성분의 비율로, 정류 방식이 단순할수록(정류 소자 수가 적을수록) 커진다. 일반적으로 단상 반파가 가장 크고, 단상 전파, 3상 반파, 3상 전파의 순으로 맥동률이 작아진다.

메이슨 공식으로 정리하면 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{abcd}{1+ce-bcf}$ 이다.

전향경로는 $a\to b\to c\to d$ 하나뿐이므로 $P_1=abcd$ 이고, 이 경로가 모든 루프와 접촉하므로 $\Delta_1=1$ 이다.

루프는 $b$·$c$ 를 지나 $f$ 로 되돌아오는 $L_1=bcf$ 와, $c$ 를 지나 $-e$ 로 되돌아오는 $L_2=-ce$ 두 개이며 서로 접촉하므로 비접촉 항이 없다.
$\Delta=1-(L_1+L_2)=1-bcf+ce$

따라서 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{P_1\Delta_1}{\Delta}=\dfrac{abcd}{1+ce-bcf}$ 이며, $ce$ 를 빼거나 $bcf$ 를 더한 형태는 되먹임 이득의 부호를 반대로 반영한 것이다.

전류계가 읽은 값에는 전압계로 새는 전류가 포함되므로 부하 전력은 $P=VI-\dfrac{V^{2}}{R_e}$ 이다.

그림에서 전압계는 부하와 병렬로 접속되어 부하 전압 $V$ 를 그대로 읽고, 전류계는 그 앞쪽에 직렬로 놓여 부하 전류와 전압계 전류의 합을 지시한다.

전압계에 흐르는 전류가 $\dfrac{V}{R_e}$ 이므로 부하 전류는 $I-\dfrac{V}{R_e}$ 이고,
$P=V\left(I-\dfrac{V}{R_e}\right)=VI-\dfrac{V^{2}}{R_e}$

이 결선에서는 전류계의 전압강하가 측정 전압 $V$ 밖에 있으므로 전류계 내부저항 $R_i$ 는 계산에 들어가지 않는다. $R_i$ 가 들어간 식은 전압계를 전류계 앞(전원 쪽)에 접속해 전류계의 전압강하까지 함께 읽는 다른 결선에서 쓰는 보정이며, 그때 빼주는 값도 $I^{2}R_i$ 형태이다.

두 개의 앞먹임 경로가 그대로 더해지므로 전달함수는 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=G_1(s)G_2(s)+G_2(s)+1$ 이다.

입력 $R(s)$ 는 $G_1$ 을 지난 신호와 함께 첫 가산점에 모두 + 부호로 들어가므로 그 출력은 $G_1R+R$ 이 된다.

이 신호가 $G_2$ 를 지나면 $G_1G_2R+G_2R$ 이고, 두 번째 가산점에서 다시 $R$ 이 더해진다.
$C=G_1G_2R+G_2R+R$
$\dfrac{C}{R}=G_1G_2+G_2+1$

출력이 입력 쪽으로 되돌아가는 되먹임이 아니라 앞먹임(전향) 합산이므로 분모가 생기지 않고 세 항의 단순 합이 된다.

코일에 저장되는 자기에너지는 $W=\dfrac{1}{2}LI^2$로 전류의 제곱에 비례하므로, 전류가 5배가 되면 에너지는 $5^2=25$배가 된다.

탄성체의 변형을 이용해 압력을 측정하는 탄성식 압력계에 해당하는 것은 벨로스식이다.

탄성식 압력계에는 벨로스식 외에 부르동관식, 다이어프램식 등이 있다.

• 경사관식은 액주(液柱)의 높이차를 이용하는 액주식 압력계이다.
• 압전기식은 결정체의 압전효과를 이용하는 전기식 압력계이다.
• 환상평형식은 링 모양 용기 내 액체의 평형을 이용하는 압력계로 탄성식이 아니다.

2전력계법에서 3상 부하전력은 두 전력계 지시값의 합으로 구하며, 두 지시값이 모두 200W로 주어졌으므로 부하전력은 $P = W_1+W_2 = 200+200 = 400\ \mathrm{W}$이다.

단자 a–b가 열려 있어 전류원의 5A가 모두 3V 전지와 2Ω 가지로 흐르므로 $V_{ab}=3+5\times2=13\,\mathrm{V}$ 이다.

a–b 사이에는 아무 소자도 연결되어 있지 않아 전류가 돌 수 있는 길은 전류원 → 위쪽 도선 → 3V 전지 → 2Ω → 아래쪽 도선뿐이고, 그 전류는 전류원 값 그대로 5A이다.

2Ω의 전압강하는 $5\times2=10\,\mathrm{V}$ 이고, a에서 b로 내려가며 전지의 + 단자에서 − 단자를 지나므로 3V가 같은 방향으로 더해진다.
$V_{ab}=3+10=13\,\mathrm{V}$

전지 기전력만 보면 3V, 저항 전압만 보면 10V이지만 단자전압은 두 성분이 직렬로 겹쳐 나타난 값이다.

직렬 R-L-C 회로의 합성 임피던스 크기는 $Z=\sqrt{4^{2}+(7-4)^{2}}=5\,\Omega$ 이다.

그림의 회로는 저항 $R=4\,\Omega$, 유도성 리액턴스 $X_L=7\,\Omega$, 용량성 리액턴스 $X_C=4\,\Omega$ 이 한 줄로 이어진 직렬 접속이다.

$Z=R+j(X_L-X_C)=4+j(7-4)=4+j3$
$|Z|=\sqrt{4^{2}+3^{2}}=\sqrt{25}=5\,\Omega$

유도성과 용량성 리액턴스는 서로 상쇄된 뒤 남은 차이만 작용하므로, 세 값을 그대로 더한 15Ω이나 리액턴스 하나만 본 값은 답이 될 수 없다.

전자석의 흡인력은 자속밀도 $B$의 제곱에 비례한다.

흡인력은 단위 면적당 자기에너지 밀도에 비례하며, 자기에너지 밀도는 $\dfrac{B^2}{2\mu}$로 표현되므로 흡인력 역시 $B^2$에 비례하는 관계를 가진다.