19년 1회차

체크밸브는 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하고 반대 방향의 흐름은 차단하는 밸브이다.

유압식 엘리베이터에서는 상승 방향의 흐름만 허용하고 역류를 막는 용도로 사용된다.

• 스톱밸브는 유로를 수동으로 완전히 차단·개방하는 밸브이다.
• 안전밸브는 회로 내 압력이 설정값을 초과할 때 압력을 배출하는 밸브이다.
• 럽처밸브는 유량이 급격히 증가할 때 회로를 차단하는 안전장치이다.

가이드 슈는 카 틀에 부착되어 가이드 레일을 따라 움직이며, 카가 레일에서 벗어나지 않도록 안내하는 부품이다.

• 조속기는 카의 속도를 감지해 과속 시 비상정지 동작을 일으키는 장치이다.
• 제동기는 전동기의 회전을 정지·유지시키는 장치이다.
• 균형로프는 카와 균형추 사이의 로프 장력을 보정하는 로프이다.

선형 특성을 갖는 에너지 축적형 완충기의 행정은 정격속도의 115%에 상응하는 중력정지거리의 2배 이상이면서, 최소 65mm 이상이어야 한다.

따라서 정격속도 125%를 기준으로 하거나 중력정지거리의 4배, 최소 85mm를 요구한다는 설명은 선형 특성 에너지 축적형 완충기의 행정 기준에 해당하지 않는다.

승강기 안전기준의 수치는 개정될 수 있으므로, 실제 적용 시에는 시행 중인 기준을 함께 확인하는 것이 좋다.

기계실(구동기 공간) 바닥에 0.5m(50cm)를 초과하는 단차가 있는 경우에는 보호난간이 있는 계단 또는 발판을 설치해야 한다는 것이 안전기준의 요구사항이다.

다만 안전기준의 수치는 개정될 수 있으므로, 실제 적용 시에는 시행 중인 기준을 함께 확인하는 것이 좋다.

엘리베이터의 정격속도는 전동기의 회전속도, 감속기의 감속비, 로핑(권상비) 방식에 의해 결정된다.

트러스는 에스컬레이터의 구조를 지지하는 뼈대 부재로, 엘리베이터의 속도를 결정하는 요소가 아니다.

카가 2~3대 병설된 경우, 하나의 승강장 부름에 1대의 카만 응답하고 부름이 없을 때는 다음 부름에 대비해 각 카가 서로 다른 층에 분산 대기하는 방식은 군 승합 전자동식이다.

• 군관리 방식은 다수의 카를 컴퓨터로 종합 관리해 교통수요에 따라 최적 배차하는 보다 발전된 방식이다.
• 단식 자동식은 1대의 카가 하나의 호출에 대해 승강장·카 버튼 순서대로 응답하는 단독 운전 방식이다.
• 승합 전자동식은 카 1대가 여러 승강장 호출을 동시에 등록받아 순차적으로 응답하는 방식이다.

기계실 내부 조명은 바닥에서 200lx 이상이 되도록 설치해야 한다는 것이 일반적인 기준이다.

안전기준의 수치는 개정될 수 있으므로, 실제 적용 시에는 시행 중인 기준을 함께 확인하는 것이 좋다.

조속기 도르래의 회전을 베벨기어로 수직축 회전으로 바꾸고, 그 축 상부의 링크 기구에 매달린 구형 진자가 원심력으로 작동하는 방식은 플라이볼형 조속기이다.

구조는 복잡하지만 검출 정밀도가 높아 고속 엘리베이터에 주로 채택된다.

• 디스크형 조속기는 회전하는 디스크에 부착된 플라이웨이트가 원심력으로 작동하는 비교적 단순한 구조이다.
• 롤 세이프티형은 조속기 로프를 잡아 제동하는 방식과 관련된 명칭으로, 구형 진자를 이용하는 구조가 아니다.

승강로 외부 작업구역에서 구동기 공간으로 통하는 문은, 잠긴 상태라도 승강로 내부에서는 열쇠 없이 열 수 있어야 한다는 것이 안전기준이다.

이는 내부에 사람이 있을 때 열쇠 없이도 탈출할 수 있도록 하기 위한 요구사항으로, 열쇠 없이는 내부에서도 열 수 없다는 설명은 이 취지에 반하는 틀린 내용이다.

반면 문이 승강로 내부 방향으로 열리지 않아야 하고, 구멍이 없이 승강장문과 동일한 기계적 강도를 가져야 한다는 설명은 모두 옳은 요구사항이다.

유압식 엘리베이터에서 스크류 펌프는 나사 모양의 로터가 맞물려 회전하며 유체를 이송하는 구조로, 토출 흐름이 연속적이어서 압력맥동·진동·소음이 작다는 특징이 있다.

• 기어펌프는 구조가 간단하지만 기어 물림에 따른 맥동과 소음이 상대적으로 크다.
• 베인펌프는 기어펌프보다는 맥동이 적지만 스크류 펌프에 비해서는 소음·진동이 큰 편이다.
• 원심식 펌프는 유압식 엘리베이터의 고압 구동에는 일반적으로 사용되지 않는 방식이다.

가이드 레일을 지지하는 레일 브라켓은 레일에 대해 일종의 연속 지지보 역할을 한다.

브라켓의 간격을 작게 하면 지지점 사이의 스팬이 줄어들어, 동일한 하중에서도 응력도와 휨(처짐)도가 모두 작아진다.

전기식 엘리베이터의 전자-기계 브레이크에서 브레이크 라이닝은 불연성 재료여야 한다는 것이 기준이며, 불연성일 필요가 없다는 설명은 이 요구사항에 어긋나는 틀린 내용이다.

반면 드럼 등 제동에 관여하는 기계적 부품이 2세트로 설치되어야 한다는 것, 솔레노이드 플런저는 기계 부품으로 보되 코일은 그렇지 않다는 것, 정격하중의 125%를 싣고 정격속도로 하강할 때도 구동기를 정지시킬 수 있어야 한다는 것은 모두 옳은 요구사항이다.

경첩이 있는 승강장문과 접히는 카 문의 조합에서는 닫힌 문 사이의 어떤 틈새에도 직경 0.15 m의 구가 통과되지 않아야 한다.

이런 접이식 조합은 문짝이 접히면서 판과 판 사이에 틈이 생기기 쉬우므로, 승객의 손·발이나 물건이 끼거나 빠지지 않도록 구(球) 통과 시험으로 틈새 크기를 제한한다.

일반 승강장문과 카문 사이 틈새를 mm 단위로 관리하는 규정과 달리, 접이문 조합은 150 mm 구가 기준이라는 점을 구분해서 외워야 한다(출제 당시 안전기준 기준).

완성검사 시 승객용 엘리베이터의 카 문턱과 승강장문 문턱 사이의 수평거리는 35mm 이하여야 한다는 것이 기준이다.

이 틈이 너무 크면 승객의 발이 끼이는 등의 안전사고 위험이 커지므로 엄격히 관리되는 항목이다.

제어반은 전동기 및 각종 기기를 제어하기 위한 변류기, 배선용 차단기, 비상용 전원장치 등의 전기 기기로 구성된다.

엔코더는 전동기나 조속기 축에 설치되어 속도·위치를 검출하는 센서로, 제어반 자체를 구성하는 기기가 아니라 제어반에 신호를 보내는 외부 검출 요소이다.

비상용 엘리베이터의 운행 속도는 $1\mathrm{m/s}$ 이상(분당 60m 이상)이어야 하므로, 0.8m/s 이상이라는 기준은 실제 규정과 다르다.

소방관이 조작하여 문이 닫힌 후 60초 이내에 가장 먼 층에 도착해야 하고, 정전 시에는 보조 전원공급장치로 2시간 이상 운행이 가능해야 하며, 소방운전 시에는 모든 승강장 출입구마다 정지할 수 있어야 한다는 나머지 설명은 비상용 엘리베이터의 안전기준에 부합한다.

벨트식 무빙워크의 경사부와 수평부 사이 천이구간에서 디딤면이 그리는 곡률반경은 $0.4\mathrm{m}$ 이상이어야 한다(출제 당시 기준).

이는 사용자가 경사에서 수평으로 넘어갈 때 발생하는 충격과 걸림을 줄이기 위한 최소 요건이다.

슬로다운 스위치는 카가 어떤 원인으로 정상 감속되지 못한 채 최상층이나 최하층을 지나치려 할 때 이를 검출해 강제로 감속·정지시키는 장치로, 리미트 스위치보다 앞선 위치에 설치된다.

• 파킹 스위치는 운행 종료 후 카를 지정 위치에 정지·고정하는 용도이다.
• 피트 정지 스위치는 피트에서 작업자가 수동으로 카 운행을 정지시키는 장치이다.
• 권동식 로프이완 스위치는 로프가 느슨해졌을 때 이를 검출하는 장치로 과주행 방지와는 목적이 다르다.

전기식 엘리베이터의 정격속도는 $V=\pi D N / i$(도르래 직경, 전동기 회전수, 감속비)로 결정되며, 전동기의 용량(출력)은 이 식에 들어가지 않는다.

전동기 용량은 카가 낼 수 있는 토크·가속 성능과 관련된 값이지 정상 운행 속도 자체를 결정하지 않는다.

반면 전동기의 회전수, 권상 도르래의 직경, 감속기 기어의 감속비는 모두 속도식에 직접 포함되어 속도에 영향을 준다.

세이프티 슈, 세이프티 레이, 초음파 도어센서는 각각 접촉·광전·초음파 방식으로 이물질이나 신체를 감지해 문을 재개방시키는 구체적인 검출 장치이다.

반면 세이프티 디바이스는 안전 관련 장치 전반을 가리키는 포괄적 용어일 뿐, 도어 재개방을 수행하는 특정 감지 방식을 지칭하지 않는다.

승강기용 변압기 용량은 승강기가 요구하는 최대 부하를 감당하도록 정해야 하므로, 전부하 상승전류에 대해서는 부등률을 $1$로 두어 전류를 줄이지 않고 그대로 반영한다.

부등률을 1보다 작게 잡는 것은 여러 대가 동시에 최대 전류를 쓰지는 않는다는 가정이 성립할 때인데, 전부하로 상승하는 상태는 승강기가 가장 큰 전류를 지속적으로 요구하는 조건이므로 이 감소를 적용하지 않는다.

대형 화물용 엘리베이터는 하중이 카 내부에 편중되어 적재되기 쉬워, 이때 발생하는 회전 모멘트(편심하중)가 가이드레일에 큰 영향을 주므로 반드시 고려해야 하며 무시할 수 없다.

가이드레일은 엘리베이터의 정격용량과 관련해 단면이 결정되고, 비상정지장치 작동 시에도 좌굴이 발생하지 않아야 하며, 레일 브라켓 간격을 좁히면 동일 하중에 대한 응력과 휨이 작아지는 것은 맞는 설명이다.

장애인용 엘리베이터에서 승강장 문턱과 카 문턱 사이의 틈새는 $30\mathrm{mm}$ 이하가 되도록 규정되어 있다(출제 당시 기준).

이는 휠체어 등의 바퀴가 틈에 걸리지 않도록 하기 위한 안전 요건이다.

점차작동형 비상정지장치가 작동하는 순간의 속도는 정격속도의 1.4배인 조속기 캐치 작동속도이며, 이 속도에서 감속시간 0.3초 동안 정지한다.

$v = 1.5 \times 1.4 = 2.1\mathrm{m/s}$

$a = \dfrac{v}{t} = \dfrac{2.1}{0.3} = 7.0\mathrm{m/s^2}$

중력가속도 $9.8\mathrm{m/s^2}$로 나누면 $a = 7.0/9.8 \approx 0.714\,g_n$이 되어 평균 감속도가 구해진다.

스프링 지수는 코일 스프링의 형상비를 나타내는 값으로, $C = D/d$(평균 지름을 소선 지름으로 나눈 값)로 정의된다.

작용하중 W나 유효권수 N은 스프링 지수의 정의에 들어가지 않는다.

플렉시블 웨지 클램프형은 쐐기 구조를 이용해 구조가 간단하고, 작동 후 복구가 쉬우며, 차지하는 공간이 작다는 장점 때문에 널리 쓰인다.

다만 쐐기가 레일을 물고 들어가면서 조이는 힘이 점차 커지는 구조여서 작동되는 힘이 일정하다는 것은 이 방식의 채택 이유로 보기 어렵다.

가변전압 가변주파수(VVVF) 방식은 저속에서 고속까지 폭넓은 속도 영역에 적용할 수 있고 효율과 승차감이 우수해, 60m/min 정도의 속도에도 가장 적절한 제어방식으로 널리 채택된다.

워드레오나드나 정지레오나드 방식은 과거 중·고속 대형 엘리베이터에, 교류일단속도제어 방식은 매우 낮은 속도의 소형 엘리베이터에 주로 쓰이던 방식으로 현재는 VVVF가 표준으로 자리잡았다.

전동기의 전부하 토크는 출력과 회전수로부터 $T[\mathrm{kgf \cdot m}] = 974 \times \dfrac{P[\mathrm{kW}]}{N[\mathrm{rpm}]}$로 구한다.

$T = 974 \times \dfrac{15}{1410} \approx 10.36\mathrm{kgf \cdot m}$

1:1 로핑에서 카의 정격속도는 권상 도르래의 원주 속도와 같으므로 $V = \pi D N$으로 구한다.

$V = \pi \times 0.4\mathrm{m} \times 84\mathrm{rpm} \approx 105.6\mathrm{m/min}$

따라서 정격속도는 약 105m/min이 된다.

로프의 연신율(늘어나는 길이)은 $\delta = \dfrac{W \times H}{A \times E}$로 구하며, 여기서 W는 카 자중과 적재하중의 합, A는 로프 6본의 총 단면적이다.

로프 1본의 단면적은 $A_1 = \dfrac{\pi}{4}\times12^2 \approx 113.1\mathrm{mm^2}$이므로 6본의 총 단면적은 $A \approx 678.6\mathrm{mm^2}$이다.

$\delta = \dfrac{(1150+1080)\times40000}{678.6\times7000} \approx 18.8\mathrm{mm}$

PWM(펄스폭 변조)은 컨버터로 정류한 직류 전압의 크기는 그대로 둔 채, 인버터 스위칭 소자의 On/Off 시간(펄스 폭)만을 조절해 출력 전압의 실효값과 주파수를 만들어 내는 방식이다.

따라서 제어 대상은 인버터의 출력이지 입력측 교류전압이 아니므로, 입력측의 교류전압을 변화시킨다는 설명은 옳지 않다.

전동기의 효율이 좋고 토크 특성이 우수해 경제적이라는 나머지 설명은 PWM 방식의 장점에 해당한다.

승강로의 수평 단면 크기는 카의 정원(인승), 대수, 출입문의 크기 등 카와 도어 규격에 따라 결정된다.

가이드레일의 길이는 건물의 전체 승강행정(층고 누적)에 따라 정해지는 값으로, 승강로의 평면 크기 결정과는 직접 관련이 없다.

엘리베이터 교통량 계산은 빌딩의 용도 및 성질, 층별 용도, 층고 등을 바탕으로 필요한 수송능력을 산출하는 과정이다.

엘리베이터 대수는 이러한 교통량 계산의 결과로 결정되는 값이지, 계산에 미리 주어지는 필수 입력 데이터가 아니다.

유입 완충기는 카가 충돌했을 때의 평균 감속도가 $1g_n$을 초과하지 않도록 설계되어야 하며, 반대로 "1gn 이상이 유지되어야 한다"는 설명은 기준과 맞지 않는다.

최대 적용중량을 카 자중과 적재하중 합의 100%로 하고, 행정 계산 시 정격속도의 115%로 충돌한 경우를 기준으로 하는 것은 유입 완충기의 일반적인 설계조건이다.

권상기의 도르래 직경은 로프의 미끄럼과 굽힘 피로를 줄이기 위해 주로프 직경의 $40$배 이상이 되도록 설계하는 것이 일반적인 기준이다(출제 당시 기준).

엘리베이터 전동기의 용량은 $P=\dfrac{LV(1-B)}{6120\,\eta}\,[\mathrm{kW}]$로 구한다.

적재하중 L과 정격속도 V의 곱이 필요한 일의 크기이고, 균형추가 부담하는 몫만큼은 빠지므로 (1−B)를 곱한다. 기계 손실을 감안해 효율 η로 나누며, 6120은 $\mathrm{kg\cdot m/min}$을 kW로 바꾸는 환산상수다.

따라서 효율과 밸런스율은 자리를 바꿔 쓸 수 없다. η가 분자로 올라가거나 적재하중·속도가 분모로 내려간 식은 하중이 커질수록 용량이 줄어드는 모순이 생기고, $(1-\eta)$처럼 효율을 밸런스율 자리에 넣은 식도 물리적 의미가 맞지 않는다.

기계실이 있는 전기식 엘리베이터에서 권상기가 설치되는 기계실은 로프를 통해 카와 균형추를 직접 매달아 구동하기에 가장 유리한 승강로의 바로 위에 두는 것이 일반적이다.

권상기 등을 지지하는 기계대(보)는 재료에 따라 요구되는 안전율이 달라, 강재의 것은 $4$ 이상, 콘크리트의 것은 $7$ 이상을 최솟값으로 한다(출제 당시 기준).

콘크리트는 강재보다 재료 품질의 편차가 크고 인장에 약하기 때문에 더 큰 안전율을 요구한다.

즉시작동형 비상정지장치의 평균 감속력은 $F = \dfrac{W v^2}{g \cdot s}$로 구하며, 여기서 W는 등가중량, v는 작동 시 속도, s는 정지거리이다.

속도를 $v = 45\mathrm{m/min} = 0.75\mathrm{m/s}$로 환산하고 정지거리 $s=0.045\mathrm{m}$를 대입하면,

$F = \dfrac{3000 \times 0.75^2}{9.8 \times 0.045} \approx 3827\mathrm{kgf}$

템퍼링(뜨임)은 담금질된 강의 내부 응력을 줄이고 인성을 회복시키는 열처리로, 강 전체의 조직을 바꾸는 처리이지 표면만을 단단하게 만드는 표면경화법이 아니다.

질화법, 고체침탄법, 고주파경화법은 모두 강의 표면만을 선택적으로 경화시키는 대표적인 표면경화법이다.

코킹(caulking)은 리베팅이 끝난 뒤 리벳머리 주위와 강판 가장자리를 75°~85° 각도로 정과 같은 공구로 때려 틈을 메움으로써 보일러처럼 기밀이 필요한 이음부의 누설을 막는 작업이다.

철사를 반복해서 구부렸다 폈다 하면 소성변형이 누적되면서 재료가 점점 단단하고 취약해지는 가공경화 현상이 일어나고, 결국 균열이 생겨 끊어진다.

축의 지름에 비해 길이가 짧고, 형상과 치수가 정밀하며 사용 중 변형량이 매우 작아야 하는 축을 스핀들(spindle)이라 한다.

회전하는 벨트는 풀리에서 지름이 큰 쪽으로 올라타려는 성질이 있으므로, 림의 폭 중앙을 볼록하게(크라운) 만들면 벨트가 스스로 중앙에 머물게 된다.

즉 C형 풀리의 크라운 붙임은 벨트가 풀리에서 벗겨지는 것을 방지하기 위한 것이다.

도심축 관성모멘트 $\dfrac{\pi d^4}{64}$에 평행축 정리를 적용하면 원에 접하는 접선축에 대한 관성모멘트는 $\dfrac{5\pi d^4}{64}$가 된다.

평행축 정리는 $I=I_G+A\,e^2$이며, 지름 d인 원에서 단면적은 $A=\dfrac{\pi d^2}{4}$, 도심에서 접선까지의 거리는 $e=\dfrac{d}{2}$이다.

대입: $I=\dfrac{\pi d^4}{64}+\dfrac{\pi d^2}{4}\left(\dfrac{d}{2}\right)^2=\dfrac{\pi d^4}{64}+\dfrac{\pi d^4}{16}$
결과: $I=\dfrac{\pi d^4+4\pi d^4}{64}=\dfrac{5\pi d^4}{64}$

분모가 32인 식들은 극관성모멘트 $I_P=\dfrac{\pi d^4}{32}$와 혼동한 형태이고, $\dfrac{\pi d^4}{64}$ 그대로인 식은 축을 옮기기 전의 도심축 값이어서 접선축 값이 될 수 없다.

탄소함유량이 적은 저탄소강은 오히려 연성이 크고 가공성이 좋아 열간가공과 냉간가공이 모두 쉬운 편이며, 이와 반대로 서술한 설명이 옳지 않다.

용융온도가 탄소함유량에 따라 달라지고, 대량 생산이 가능하며, 탄소함유량이 많을수록 인장강도는 커지지만 연성이 낮아진다는 나머지 설명은 탄소강의 일반적 성질에 맞는다.

코일 스프링의 처짐은 $\delta = \dfrac{8 W D^3 n}{G d^4}$으로 구하며, 평균 지름은 스프링지수 $C=D/d$에서 $D = C \times d = 10 \times 20 = 200\mathrm{mm}$이다.

이를 유효 감김수 n에 대해 정리하면 $n = \dfrac{\delta \, G \, d^4}{8 W D^3} = \dfrac{200 \times 8\times10^4 \times 20^4}{8 \times 5000 \times 200^3} = 8$이 된다.

고정단에서 거리 a인 지점에 하중 P가 걸린 외팔보의 자유단 최대처짐은 $\delta=\dfrac{Pa^2}{6EI}(3L-a)$이다.

그림처럼 하중점까지의 길이가 a, 하중점에서 자유단까지가 b이며 $L=a+b$이다. 하중점 바깥 구간 b에는 굽힘모멘트가 없어 휘지 않고 직선으로 따라 움직이므로, 자유단 처짐은 하중점의 처짐에 그 점 기울기가 만드는 처짐을 더한 값이다.

하중점 처짐 $\delta_1=\dfrac{Pa^3}{3EI}$, 하중점 기울기 $\theta=\dfrac{Pa^2}{2EI}$
$\delta=\delta_1+\theta b=\dfrac{Pa^3}{3EI}+\dfrac{Pa^2 b}{2EI}=\dfrac{Pa^2}{6EI}(2a+3b)$
$=\dfrac{Pa^2}{6EI}(3L-a)$

분모가 3EI·2EI·EI인 식들은 계수가 맞지 않는다. 하중이 자유단에 걸린 특수한 경우($a=L$)에 잘 알려진 $\dfrac{PL^3}{3EI}$로 환원되는 것은 분모가 6EI인 식뿐이다.

피복 아크 용접봉의 피복제는 아크를 안정시키고, 용융금속을 탈산·정련하며, 슬래그를 형성해 용접부를 보호하고, 필요한 합금 원소를 첨가하는 역할을 한다.

피복제의 목적은 아크를 안정화시키는 것이지 아크의 세기 자체를 크게 하는 것은 아니다.

오리피스 유출 공식 $Q=CA\sqrt{2gH}$로 계산하면 유량은 약 0.19 m³/s이다.

그림에서 수면부터 하부 구멍까지의 높이가 $H=2\,\mathrm{m}$로 일정하게 유지되고, 구멍 A의 단면적은 $0.05\,\mathrm{m^2}$, 유량계수는 $C=0.6$이다.

유출속도: $v=\sqrt{2gH}=\sqrt{2\times 9.8\times 2}=\sqrt{39.2}\approx 6.26\,\mathrm{m/s}$
유량: $Q=CAv=0.6\times 0.05\times 6.26\approx 0.19\,\mathrm{m^3/s}$

유량계수를 빠뜨리면 $0.05\times 6.26\approx 0.31$이 나오고, 면적을 두 배로 잘못 잡으면 0.38, $0.5\,\mathrm{m^2}$로 잘못 읽으면 1.87이 나온다. C·A·√(2gH) 세 요소를 모두 정확히 반영해야 한다.

알루미늄은 표면에 치밀한 산화막(Al₂O₃)이 자연적으로 형성되어 내부를 보호하기 때문에 부식에 강한 편이며, "산화막이 형성되지 않아 부식이 쉽다"는 설명은 사실과 반대된다.

전기·열의 양도체이고 결정구조가 면심입방격자이며 비중과 용융점이 낮은 경금속인 것은 알루미늄의 일반적 성질에 해당한다.

강선의 신장량은 $\delta = \dfrac{PL}{AE}$로 구한다.

$\delta = \dfrac{2000\mathrm{N} \times 400\mathrm{cm}}{1\mathrm{cm^2} \times 2\times10^6\mathrm{N/cm^2}} = 0.4\mathrm{cm}$

압축변형률은 $\varepsilon = \dfrac{L_0 - L}{L_0}$로 정의되며, 압축 후 길이 L=30cm, 변형률 0.006이 주어졌다.

$L_0 = \dfrac{L}{1-\varepsilon} = \dfrac{30}{1-0.006} \approx 30.18\mathrm{cm}$

유압 제어밸브는 기능에 따라 압력·유량·방향을 제어하는 세 가지로 분류되며, 유속을 직접 제어하는 밸브라는 명칭은 존재하지 않는다.

압력제어밸브는 회로 내 압력을 설정값 이하로 유지하거나 일정하게 유지하는 역할을 하고, 유량제어밸브는 작동유의 흐름량을 조절해 실린더나 모터의 속도를 제어한다.

방향제어밸브는 작동유가 흐르는 경로를 전환해 액추에이터의 운동 방향을 바꾸는 역할을 한다. 이 세 가지가 유압 제어밸브의 표준 분류이다.

한계 게이지는 대량생산되는 제품의 치수가 허용공차 범위 안에 들어오는지를 빠르게 판정하기 위한 게이지로, 통과측과 정지측의 두 부분으로 구성된다.

• 옵티미터는 광학적 확대 원리를 이용한 정밀 측정기이다.
• 다이얼 게이지는 지침의 회전으로 미소 변위를 읽는 비교 측정기이다.
• 블록 게이지는 길이의 기준이 되는 표준 게이지로 통과·정지측 구조가 아니다.

키(key)의 종류 중에서는 스플라인이 축과 보스 둘레에 여러 개의 이(치형)를 균등하게 배치한 구조여서 가장 큰 토크를 전달할 수 있다.

묻힘 키와 납작 키는 축의 한쪽 홈에 하나의 키만 삽입하는 구조라 전달 토크가 제한적이고, 접선 키는 묻힘 키보다는 크지만 스플라인만큼의 전달 능력에는 미치지 못한다.

펌프는 크게 터보형(원심·축류·사류식)과 용적형(회전식·왕복식)으로 나뉘며, 베인 펌프는 회전식 용적형 펌프에 속한다.

• 축류 펌프는 날개차의 축방향 흐름을 이용하는 터보형이다.
• 터빈 펌프는 원심력을 이용하는 터보형 펌프의 한 종류이다.
• 벌류트 펌프는 와권형 케이싱을 갖는 대표적인 원심(터보형) 펌프이다.

절삭가공과 관련된 재료의 성질 중에서는 연삭성이 가공 난이도와 표면 정밀도를 좌우하는 대표적인 성질이다.

용접성은 접합 가공, 용해성과 통기성은 주조 공정에서 중요한 성질로, 절삭·연삭 가공의 적합성과는 직접 관련이 없다.

인베스트먼트법(주조)은 왁스나 파라핀 등으로 만든 모형(주형재) 주위에 내화물을 발라 주형을 만든 뒤 가열하여 모형을 녹여 없애는 정밀주조법으로, 치수 정밀도와 표면 조도가 뛰어나 복잡한 형상의 주물 제작에 적합하다.

• 셀몰드법은 규사와 열경화성 수지를 섞어 얇은 셸 형태의 주형을 만드는 방법이다.
• 다이캐스팅법은 금형에 용융금속을 고압으로 주입하는 방법이다.
• 이산화탄소법은 규사에 물유리를 섞고 이산화탄소를 불어넣어 경화시키는 주형 제작법이다.

열전대는 서로 다른 두 금속을 접합하여 접점 간 온도차에 비례하는 열기전력(전압)을 발생시키는 소자로, 온도를 전압 신호로 변환하는 대표적인 온도센서이다.

광전관·포토다이오드·광전다이오드는 빛의 세기를 전기 신호로 변환하는 광센서로, 온도 변환과는 원리가 다르다.

세라믹 콘덴서 표면의 103은 유효숫자 $10$에 0을 $3$개 붙인다는 뜻으로, 정전용량은 $10 \times 10^{3}\ \mathrm{pF} = 10000\ \mathrm{pF}$이다.

$1\ \mu\mathrm{F} = 10^{6}\ \mathrm{pF}$이므로 $10000\ \mathrm{pF} = 0.01\ \mu\mathrm{F}$가 되며, 뒤에 붙은 K는 $\pm10\%$ 오차 등급을 나타내는 문자이다.

피드백 제어계에서 목표값을 직접 제어신호로 쓰기 어려울 때, 이를 주 되먹임 신호와 비교 가능한 형태로 변환해 주는 요소가 기준입력요소이다.

제어요소는 조절부와 조작부로 구성되어 동작신호를 조작량으로 바꾸는 부분이고, 비교장치는 기준입력과 되먹임 신호를 비교해 동작신호를 만드는 부분이며, 되먹임요소는 출력을 검출해 비교부로 되돌리는 부분이라는 점에서 이 문제의 역할과 다르다.

옴의 법칙 $I = \dfrac{V}{R}$에 따라 전류를 구하면 25mA가 된다.

$I = \dfrac{100\ \mathrm{V}}{4000\ \Omega} = 0.025\ \mathrm{A} = 25\ \mathrm{mA}$

전류의 크기가 두 점 사이의 전위차에 비례하고 전기저항에 반비례한다는 관계는 옴의 법칙이며, 식으로는 $I=\dfrac{V}{R}$이다.

• 렌츠의 법칙은 유도기전력의 방향이 자속 변화를 방해하는 쪽이라는 법칙이다.
• 플레밍의 법칙은 자기장 속 도체가 받는 힘(왼손)이나 유도기전력(오른손)의 방향을 정하는 규칙이다.
• 전압분배의 법칙은 직렬 저항에 걸리는 전압이 저항의 비로 나뉜다는 것으로, 옴의 법칙에서 유도되는 응용 관계다.

지문은 방향이 아니라 전류·전압·저항 사이의 크기 관계만을 서술하고 있으므로 옴의 법칙에 해당한다.

분류기(shunt)를 사용할 때 실제 전류는 $I = I_a \times \dfrac{R_a + R_s}{R_s}$로 구하며, 계산하면 실제 전류는 300mA이다.

$I = 50\ \mathrm{mA} \times \dfrac{1.5\ \Omega + 0.3\ \Omega}{0.3\ \Omega} = 50\ \mathrm{mA} \times 6 = 300\ \mathrm{mA}$

직권계자를 가진 발전기(직권발전기·복권발전기)는 부하전류가 늘어나면 직권계자의 자속도 함께 늘어 단자전압이 올라가고, 그 결과 그 발전기 쪽으로 부하가 더 쏠리는 악순환이 생겨 병렬운전이 불안정해진다. 이를 막기 위해 각 발전기의 직권계자를 균압모선(균압선)으로 이어 계자전류를 고르게 나눠 준다.

따라서 균압모선이 필요한 조합은 직권발전기와 복권발전기이며, 직권계자가 없는 분권발전기끼리나 분권발전기와 동기발전기의 조합에는 균압모선이 필요하지 않다.

특성방정식 $s^{3} + 2s^{2} + Ks + 5 = 0$에 대해 루드-후르비츠 판별법을 적용하면 안정 조건은 $K > \dfrac{5}{2}$이다.

루드 배열의 1열 원소는 $1,\ 2,\ \dfrac{2K-5}{2},\ 5$이며 모두 양수이어야 하므로 $2K - 5 > 0$, 즉 $K > \dfrac{5}{2}$가 성립해야 한다.

서보기구는 위치·방향·자세 같은 기계적 변위를 제어량으로 하는 추치제어 장치로, 되먹임 신호는 대부분 아날로그 신호로 처리되므로 신호가 디지털인 경우가 많다는 설명은 틀린 내용이다.

• 원격지의 목표값을 추종해야 하는 경우가 많아 원격제어 형태로 쓰이는 경우가 많다는 설명은 옳다.
• 제어량 자체가 위치·각도 등 기계적 변위인 경우가 대부분이라는 설명도 옳다.
• 목표값이 임의로 변화하는 추치제어에 해당하는 장치가 많다는 설명도 옳다.

SCR(실리콘 제어 정류소자)은 PNPN 4층 구조를 가진 단일방향성(단방향) 사이리스터이므로 양방향성 사이리스터라는 설명은 틀린 내용이다.

• PNPN의 4층 반도체 구조를 갖는다는 설명은 맞다.
• 게이트 신호로 턴온시키는 스위칭 소자라는 설명도 맞다.
• 정류 및 전력제어용으로 직류·교류 회로 모두에 사용된다는 설명도 맞다.

PI 조절계의 전달함수 $G(s)=K_P\left(1+\dfrac{1}{sT_I}\right)$에 주어진 값을 넣으면 $\dfrac{1+2s}{0.4s}$가 된다.

주어진 값은 비례감도 $K_P=5\,\mathrm{mA/mV}$, 적분시간 $T_I=2\,\mathrm{s}$이다.

대입: $G(s)=5\left(1+\dfrac{1}{2s}\right)=5+\dfrac{5}{2s}=\dfrac{10s+5}{2s}$
분자·분모를 5로 나누면 $G(s)=\dfrac{2s+1}{0.4s}$

검산하면 $\dfrac{1+2s}{0.4s}=\dfrac{1}{0.4s}+5=5+\dfrac{2.5}{s}$로 처음 식과 같다. 분모가 2s이고 분자가 $1+5s$인 형태는 $K_P$와 $T_I$를 서로 바꿔 넣은 결과여서 값이 맞지 않는다.

자극에 작용하는 힘은 $F = m H$로 나타나므로 자극의 세기는 $m = \dfrac{F}{H}$로 구하면 $8 \times 10^{-5}\ \mathrm{Wb}$이다.

$m = \dfrac{8 \times 10^{-3}\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{A/m}} = 8 \times 10^{-5}\ \mathrm{Wb}$

PLC의 출력부에는 전자개폐기·시그널램프·솔레노이드밸브처럼 PLC의 출력 신호를 받아 동작하는 부하기기가 연결되지만, 열동계전기는 모터 등의 과부하를 검출해 신호를 만드는 보호·검출용 기기로 보통 PLC의 입력측 신호원으로 사용된다.

비례동작에 적분과 미분을 모두 더한 PID 동작이 정상편차를 없애면서 응답을 빠르게 하고 오버슈트까지 줄여 주며, 전달함수는 $K\left(1+sT+\dfrac{1}{sT}\right)$ 형태다.

• 적분(I) 성분이 정상상태에 남는 잔류편차(offset)를 제거한다.
• 미분(D) 성분이 편차의 변화 추세를 미리 반영해 응답을 빠르게 하고 오버슈트와 진동을 억제한다.

비례항만 있는 $K$는 offset이 그대로 남고, $K(1+sT)$는 미분만 더한 PD여서 offset을 없애지 못하며, $K\left(1+\dfrac{1}{sT}\right)$는 PI로 offset은 없애지만 오버슈트를 줄이는 효과는 없다.

전부하 이하의 부하전류 구간에서 토크가 가장 낮은 (A)가 직권, 가장 높은 (D)가 차동복권이며 (B)는 가동복권, (C)는 분권에 해당한다.

그래프는 가로축이 부하전류 I, 세로축이 토크 T이고 네 곡선이 모두 오른쪽의 전부하점(점선)에서 만나도록 그려져 있다. 즉 같은 전부하 토크를 기준으로 부분부하에서의 토크 크기 순서를 비교하는 그림이다.

직권은 계자전류가 전기자전류와 같아 $T \propto I^{2}$ 이므로 저부하에서 토크가 가장 작고 아래로 볼록하게 휘어 가장 낮은 (A) 곡선이 된다. 분권은 자속이 거의 일정해 $T \propto I$ 의 거의 직선 형태인 (C)가 된다.

가동복권은 직권 기자력이 분권 자속을 도와 직권과 분권의 중간인 (B)가 되고, 차동복권은 직권 기자력이 분권 자속을 상쇄해 부하가 늘어도 토크 증가가 가장 둔하므로 저부하 쪽에서 토크가 가장 큰 (D) 곡선이 된다.

블록선도의 되먹임 요소가 $\dfrac{1}{s(s+1)}$ 이므로 두 선도가 등가가 되려면 $G(s)=1$ 이어야 한다.

신호흐름선도는 R에서 이득 1, 이어서 s+1, s, 1의 가지를 차례로 지나 C에 이르고, s 가지 뒤의 마디에서 첫 합류 마디로 이득 −1의 되먹임 가지가 걸려 있다.
전향경로 이득 $P=1\times(s+1)\times s\times 1=s(s+1)$
루프 이득 $L=-s(s+1)$
따라서 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{s(s+1)}{1+s(s+1)}$

블록선도 쪽은 전향에 G(s), 되먹임에 $\dfrac{1}{s(s+1)}$ 이 있는 부(−)궤환이므로 $\dfrac{C}{R}=\dfrac{G(s)}{1+G(s)\cdot\dfrac{1}{s(s+1)}}=\dfrac{G(s)\,s(s+1)}{s(s+1)+G(s)}$ 이다.

두 식을 같게 놓으면 $G(s)\{1+s(s+1)\}=s(s+1)+G(s)$ 에서 $G(s)\,s(s+1)=s(s+1)$, 즉 $G(s)=1$ 이 된다.

정현파 교류의 실효값은 최대값을 $\sqrt{2}$ 로 나눈 $V=\dfrac{1}{\sqrt{2}}V_m$ 이다.

실효값은 한 주기 동안 순시값 제곱의 평균에 제곱근을 취한 값으로 정의된다.
$V=\sqrt{\dfrac{1}{T}\int_{0}^{T}(V_m\sin\omega t)^{2}dt}$
$=\sqrt{\dfrac{V_m^{2}}{2}}=\dfrac{V_m}{\sqrt{2}}\approx 0.707\,V_m$

최대값이 실효값보다 큰 값이므로 최대값에 $\sqrt{2}$ 나 $\sqrt{3}$ 을 곱해 실효값을 얻는 형태는 대소 관계가 뒤집혀 성립하지 않는다.

$\sqrt{3}$ 이 들어간 관계식은 3상 회로의 선간전압과 상전압 사이의 관계이지, 한 파형의 실효값과 최대값 사이의 관계가 아니다.

병렬공진회로의 선택도는 $Q=\dfrac{R}{\omega L}=R\sqrt{\dfrac{C}{L}}$ 로 R이 클수록 Q가 높아지므로, R이 작을수록 선택도가 높다는 설명이 틀렸다.

그림은 입력 단자에 R, L, C가 나란히 연결된 병렬회로이다. 어드미턴스는 $Y=\dfrac{1}{R}+j\left(\omega C-\dfrac{1}{\omega L}\right)$ 이고, 허수부가 0이 되는 $\omega C=\dfrac{1}{\omega L}$ 이 공진조건이 된다.

• 공진에서는 $Y=\dfrac{1}{R}$ 로 어드미턴스가 최소가 되므로 입력 어드미턴스가 매우 작아진다는 설명은 옳다.
• 어드미턴스가 최소이면 같은 인가전압에서 전원이 공급하는 전류도 최소가 되므로 공진 시 전류가 최소가 된다는 설명도 옳다.

피드백 제어계에서 목표치를 기준입력신호로 변환하는 역할을 하는 요소는 설정부이다.

비교부는 기준입력과 되먹임 신호를 비교해 편차를 만드는 부분이고, 조절부는 편차 신호를 조작신호로 바꾸는 부분이며, 조작부는 조작신호를 실제 조작량으로 바꿔 제어대상에 가하는 부분이라는 점에서 역할이 다르다.

비례적분(PI) 제어는 잔류편차(정상편차)를 제거하는 장점이 있지만, 적분 동작의 특성상 응답이 진동하며 정정되는 간헐현상(사이클링)이 나타날 수 있다는 특징을 갖는다.

따라서 잔류편차가 많이 남거나 응답의 진동시간이 매우 길다는 설명, 응답 안정성이 낮다는 설명은 PI 제어의 특징과 맞지 않는다.