17년 3회차

견인비(트랙션비)는 권상도르래 양쪽 로프에 걸리는 장력의 비로, 값이 클수록 도르래와 로프 사이의 미끄럼이 커져 권상능력에 불리하다.

따라서 견인비는 무부하 시와 전부하 시의 값이 가능한 한 같도록 하고, 그 절대값도 작게 선정하는 것이 바람직하다.

주로프는 구조적 신율이 작고, 내구성·내부식성이 우수해야 하며, 로프 중심의 심강도 경도가 높아야 한다는 조건이 요구된다.

반면 강선 속 탄소량을 크게 하면 강도는 높아지지만 유연성은 오히려 떨어지므로, 탄소량을 크게 하여 유연성을 좋게 한다는 설명은 성립하지 않는다.

회로 압력이 설정값에 도달하면 밸브를 열어 오일을 탱크로 되돌려보내 압력의 과도한 상승을 방지하는 압력조절밸브는 릴리프 밸브이다.

체크밸브는 오일의 역류를 막는 밸브, 차단(스톱)밸브는 점검·수리 시 유로를 막는 밸브, 하강방향밸브는 카의 하강 흐름을 제어하는 밸브라는 점에서 기능이 다르다.

완충기는 카가 최하층을 지나 피트에 도달했을 때의 충격을 흡수하는 장치로, 정격속도에 따라 사용할 완충기 종류가 구분된다.

안전기준상 에너지 축적형(스프링식) 완충기는 정격속도가 낮은 경우에 사용하고, 정격속도가 1m/s를 초과하는 경우에는 에너지 분산형(유입식) 완충기를 사용하도록 하고 있어, 이를 반대로 서술한 설명이 옳지 않다.

에너지 분산형 완충기에 관한 평균감속도·순간 최대감속도·정격속도 115% 충돌 조건에 대한 나머지 설명은 안전기준에 부합한다. (출제 당시 기준)

상부기계실 방식 전기식 엘리베이터의 기계실에는 권상기, 조속기, 제어반 등 구동·제어에 필요한 주요 장치가 설치된다.

급유기는 가이드레일 등 승강로 내부의 활동면에 윤활유를 공급하기 위한 장치로 승강로 쪽에 설치되며, 기계실 내부 장치로는 보지 않는다.

카틀(카 프레임)의 경사봉(브레이스 로드)은 카 바닥을 비스듬히 받쳐 바닥에 실린 하중을 카틀 기둥(세로 프레임) 쪽으로 전달하는 부재이다.

카 바닥에 하중이 균등하게 분산되어 실릴 때, 그 하중의 3/8을 경사봉이 받아 카틀의 기둥으로 전달하는 것으로 본다.

지상에서 탑승물까지 높이가 2m 이상이면서 궤도 고저차는 2m 미만으로 완만하고, 비교적 느린 속도로 정해진 궤도를 주행하는 유희시설은 모노레일로 분류된다.

로터는 회전통 안에서 원심력을 이용하는 방식, 관람차는 큰 바퀴형 구조물을 회전시키는 방식, 해적선은 진자운동 방식이라는 점에서 궤도 주행형인 모노레일과 구조·운동 방식이 다르다.

가이드레일은 카와 균형추가 승강로 평면 내 정해진 위치를 벗어나지 않도록 규제하고, 카의 자중이나 편심 하중에 의한 기울어짐을 방지하며, 비상정지장치 작동 시 발생하는 수직하중을 지지하는 역할을 한다.

도르래의 회전을 카의 상하 운동으로 전환하는 것은 권상기와 로프(매다는 장치)의 기능이지, 가이드레일의 설치 목적이 아니다.

유압식엘리베이터에서 실린더와 체크밸브(또는 하강밸브) 사이를 연결하는 가요성 호스는 파열 시 카가 급강하할 위험이 있어 높은 안전율이 요구된다.

안전기준상 이 호스는 전부하 압력 및 파열 압력에 대해 안전율 8 이상을 확보하도록 정하고 있다. (출제 당시 기준)

정격속도를 높이면 완충기 행정 등으로 인해 필요한 피트 깊이가 늘어나는데, 이를 줄이기 위해 록다운 비상정지장치를 부착하여 완충기 행정 자체를 단축시키는 방식이 사용된다.

정지스위치나 안전극한스위치는 종단층 초과 시 전원을 차단하는 안전장치이고, 종단층 강제감속장치는 속도를 강제로 낮추는 장치라는 점에서 피트 깊이 단축과 직접 관련된 장치인 록다운 비상정지장치와 구분된다.

엘리베이터 배열은 대수가 많아질수록 이용자의 이동 거리와 대기시간을 줄이기 위해 마주보는 배열 등으로 나누는 것이 일반적이며, 6대는 3대씩, 8대는 4대씩 마주보게 배치하는 것이 이상적이다.

3대 정도까지는 일렬 배치가 무난하지만, 5대처럼 대수가 많아진 그룹을 일렬로만 배치하면 로비 폭이 길어지고 이용자 이동 거리가 늘어나 바람직하지 않으며, 이 경우 3대·2대 등으로 나누어 마주보게 배치하는 것이 권장된다.

카 천장에 설치하는 비상구출문의 유효 크기는 0.35m × 0.5m 이상이어야 하므로 ㉠은 0.35, ㉡은 0.5이다.

비상구출구는 갇힘 사고가 났을 때 구조자가 카 위로 진입하고 승객을 끌어올리는 통로여서, 사람이 통과할 수 있는 최소 개구 치수로 규정한다. 카 벽에 비상구출문을 두는 경우는 폭 0.35m 이상, 높이 1.8m 이상으로 따로 규정한다.

0.20·0.25·0.30m 같은 짧은 변 값이나 그에 짝지어진 0.4m는 사람이 빠져나갈 수 있는 크기가 되지 못해 기준에 맞지 않는다. 출제 당시 승강기 안전기준의 수치이며, 세부 치수는 개정될 수 있으므로 현행 기준을 함께 확인하는 것이 좋다.

유압장치의 보수, 점검, 수리 시 유압 라인을 차단하기 위해 주로 사용하는 밸브는 스톱밸브(정지밸브)이다.

체크밸브는 오일의 역류 방지, 안전밸브는 과압 방지, 제어밸브는 유량·방향 제어를 위한 것으로 각각 용도가 다르다.

전기식엘리베이터의 기계실에서는 유지보수 작업자의 안전을 위해 구동기의 회전부품 위쪽에 일정한 여유 공간을 확보하도록 정하고 있다.

안전기준상 구동기 회전부품 위로 0.3m 이상의 유효수직거리를 확보하도록 하고 있다. (출제 당시 기준)

VVVF(가변전압 가변주파수) 제어는 소비전력과 전원설비 용량을 줄이고, 교류 2단 속도제어에 비해 승차감을 크게 향상시키는 제어방식이다.

역률이 낮아 진상콘덴서가 필요하다는 설명은 오히려 구형 교류 제어방식에 해당하는 특징으로, VVVF는 역률이 우수해 별도의 진상콘덴서 설치가 필요하지 않다는 점에서 이 설명은 옳지 않다.

카가 어떤 이유로 최하층을 지나쳐 피트 바닥까지 내려갔을 때 받는 충격을 완화해 주는 장치는 완충기이다.

조속기는 카의 속도를 감시해 과속 시 비상정지장치를 작동시키는 장치, 비상정지장치는 그 신호로 카를 레일에 붙잡아 정지시키는 장치, 브레이크는 권상기에서 카를 정지·유지시키는 장치라는 점에서 피트 바닥 충격 완화 기능인 완충기와 역할이 다르다.

교류 2단 속도제어는 고속 권선과 저속 권선을 전환하여 감속하는 방식으로, 실무에서 가장 널리 쓰이는 고속 대 저속의 속도비는 4:1이다.

이 비율은 착상 정밀도와 승차감을 고려하여 정한 표준적인 값으로 채택되어 왔다.

유입완충기의 플런저는 충격을 받을 때 좌굴(휨 변형)이 일어나지 않아야 하므로, 플런저의 반경 R에 대한 길이 L의 비를 제한한다.

이 관계식은 L ≤ 80R로, 길이가 반경의 80배를 넘지 않도록 정하고 있다.

에스컬레이터의 디딤판은 이용자가 안전하게 발을 디딜 수 있는 최소 크기를 확보해야 한다.

안전기준상 디딤판만의 주행방향 길이는 0.38m 이상, 디딤판과 디딤판 사이의 높이(라이즈)는 0.24m 이하가 되도록 정하고 있다. (출제 당시 기준)

카 내 비상조명등은 정상 조명전원이 차단되면 자동으로 켜져 2lx 이상의 조도를 1시간 이상 유지할 수 있어야 한다(출제 당시 승강기검사기준 기준).

따라서 카 바닥면의 조도가 1lx 이상이면 된다는 설명은 기준값에 미치지 못하므로 틀리다.

정전 등으로 주전원이 차단되었을 때 카 내를 밝혀 갇힌 승객의 심리적 안정을 돕는 것이 주목적이고, 구출에 걸리는 시간을 고려해 유지시간을 1시간 이상으로 정한다는 나머지 설명은 타당하다.

파이널 리미트 스위치는 카가 완충기에 닿기 전에 작동하여 권상 전동기 전원을 차단하도록 설계해야 하므로, 완충기에 도달한 후 작동한다는 설명은 틀리다.

승강로 내부에서 카에 부착된 캠으로 동작하며, 카나 균형추가 완충기 위에 완전히 얹힐 때까지 작동을 계속 유지해야 한다.

또한 카가 종단층을 통과하면 곧바로 권상 전동기로의 전원이 자동 차단되어야 한다.

수평개폐식 승강장문의 닫힘을 저지하는 데 필요한 힘은 150N 이하여야 한다.

이는 문이 닫히는 도중 사람이나 물체가 끼었을 때 무리하게 밀어 다치지 않도록 정한 기준값이다.

엘리베이터 주행시간은 출발부터 목적층 도착까지 걸리는 시간으로, 가속시간·전속주행시간·감속시간으로 구성된다.

• 가속시간과 감속시간은 속도가 변화하는 구간의 시간이다.
• 전속주행시간은 정격속도로 일정하게 주행하는 구간의 시간이다.

슬립정지시간이라는 용어는 주행시간 구성 요소에 해당하지 않는다.

하중을 작용 방향에 따라 분류하면 인장하중·압축하중·전단하중(및 굽힘·비틀림하중)으로 나뉜다.

정하중은 시간에 따른 하중의 변화 유무로 구분하는 개념(정하중 vs 동하중)이므로 작용 방향에 의한 분류에는 해당하지 않는다.

변압기 용량을 산정할 때 교류 엘리베이터 전동기의 정격전류가 50A 이하인 경우에는 기동전류 등을 고려해 정격전류의 1.25배로 계산한다.

정격전류가 50A를 초과하는 경우에는 이보다 작은 배수를 적용한다.

권상기 도르래와 로프의 미끄러짐은 마찰계수·권부각·중량비·가감속도에 의해 결정되며, 로프와 도르래 사이의 마찰계수가 클수록 트랙션력이 커져 미끄러지기 어렵다.

• 권부각이 작을수록 접촉 구간이 짧아져 오히려 미끄러지기 쉽다.
• 카의 가감속도가 클수록 순간적으로 필요한 견인력이 커져 미끄러지기 쉽다.
• 카측과 균형추측의 중량비가 클수록 양쪽 장력차가 커져 미끄러지기 쉽다.

그림에서 카(왼쪽 블록)와 균형추(오른쪽 빗금 블록)가 각각 도르래 두 개에 걸려 있고 로프 끝단은 승강로 상부에 고정되어 있어, 카를 떠받치는 로프 가닥이 4가닥이므로 4:1 로핑이다.

로핑비는 카를 매단 로프 가닥 수로 읽는다. 4:1이면 권상기 쪽 로프가 4m 움직일 때 카는 1m만 이동하고, 카 하중은 로프 한 가닥당 1/4로 나뉘어 걸린다.

덕분에 같은 적재량에서도 로프 장력과 권상기 토크가 작아져 대용량·저속 화물용에 쓰이지만, 도르래 수가 늘어 로프 굴곡이 많아지고 효율과 로프 수명은 떨어진다.

카에 도르래 없이 로프 끝이 직접 매달리면 1:1, 카와 균형추에 도르래가 하나씩이면 2:1이 되어 그림의 구성과 맞지 않는다.

유압식 엘리베이터는 상승할 때 펌프에서 생기는 손실과, 하강할 때 카가 가지고 있던 위치에너지가 유량제어밸브에서 모두 열로 바뀐다. 그래서 왕복 1회의 발열량은 대략 위치에너지의 2배로 잡는다.

$Q = \dfrac{2 \times (1200+1000) \times 12 \times 25}{427}$

분자는 $1{,}320{,}000\ \mathrm{kg \cdot m/h}$이고, 일의 열당량 427kg·m/kcal로 나누면 $Q \approx 3100\ \mathrm{kcal/h}$가 되어 발열량은 약 3106kcal/h이다.

웜기어 감속기는 웜과 웜휠이 맞물리는 구조로 큰 감속비와 부하용량을 얻을 수 있고, 미끄럼 접촉 특성상 소음과 진동이 작다는 것이 큰 특징이다.

따라서 소음이 크다는 설명은 웜기어 감속기의 특징과 맞지 않는다.

다만 진입각(리드각)이 작으면 미끄럼마찰이 커져 효율이 낮아진다는 설명은 타당하다.

와이어로프용 소선은 규격상 인장강도 등급에 따라 종류가 나뉘며, 인장강도가 작은 것부터 큰 것 순으로 나열하면 E종-G종-A종-B종이 된다.

즉 E종이 가장 낮은 강도이고 B종이 가장 높은 강도의 소선에 해당한다.

안전율은 재료의 인장강도를 실제 작용하는 굽힘응력으로 나눈 값으로 구한다.

굽힘응력 $\sigma = \dfrac{M}{Z} = \dfrac{24000}{68} \approx 352.9\ \mathrm{kg/cm^2}$

안전율 $S = \dfrac{\sigma_{t}}{\sigma} = \dfrac{4100}{352.9} \approx 11.6$이 되어, 프레임의 안전율은 약 11.6이다.

엘리베이터 승강로 비상문(피난문)의 크기는 출제 당시 승강기검사기준상 폭 0.50m 이상, 높이 1.8m 이상으로 하여야 한다.

이는 구조나 정비 작업자가 승강로 안팎으로 안전하게 출입할 수 있는 최소 치수를 정한 것이다.

에스컬레이터 전동기 용량은 P = (하중×속도×sinθ×승입률)/(6120×효율)로 구한다.

$P = \dfrac{1500 \times 30 \times \sin 30^\circ \times 0.85}{6120 \times 0.6}$

계산하면 $P \approx 5.2\ \mathrm{kW}$가 되어, 이 에스컬레이터의 전동기 용량은 약 5.2kW이다.

전기식 엘리베이터 승강장 도어의 잠금장치(도어록)는 걸림쇠가 7mm 이상 물려야 한다(출제 당시 승강기검사기준 기준).

물림 길이가 충분히 확보되어야 외력에 의해 도어가 임의로 열리지 않고 안전하게 잠긴 상태를 유지할 수 있다.

4극 전동기의 동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{P} = \dfrac{120 \times 60}{4} = 1800\ \mathrm{rpm}$이다.

슬립이 5%이므로 전부하 회전수는 $N = N_s(1-s) = 1800 \times 0.95 = 1710\ \mathrm{rpm}$이 되어, 전부하 회전수는 1710rpm이다.

비틀림을 받는 막대 형태의 스프링으로 단위 체적당 저장 에너지가 커서 자동차 현가장치 등에 널리 쓰이는 것은 토션 바이다.

나선 스프링·겹판 스프링·볼류트 스프링은 주로 굽힘이나 인장·압축 형태로 하중을 받는 스프링이다.

오버밸런스율은 균형추 중량이 카 자중보다 얼마나 더 무거운지를 정격적재하중에 대한 비율로 나타낸 값이다.

$\text{오버밸런스율} = \dfrac{\text{균형추중량} - \text{카자중}}{\text{정격적재하중}} \times 100 = \dfrac{1850-1400}{1000} \times 100$

계산하면 오버밸런스율은 45%가 된다.

감시반은 여러 대의 엘리베이터 운행 상태를 한곳에서 모니터링하는 장치로, 운행 상태를 감시·분석하고 이상이 생기면 경보를 울리며 운전 모드를 제어하는 것이 주된 기능이다.

1차 소방운전은 화재 시 승강기를 피난층으로 복귀시켜 대기시키는 운전으로, 소방운전 스위치와 승강기 제어반이 담당하는 동작이다. 감시반의 주된 기능으로 보기는 어렵다.

비상용 승강기는 화재 등 비상시 소방관이 소화·구조 활동에 사용할 수 있도록 별도의 기준을 갖춘 승강기이다.

정전 시에는 예비전원(비상발전기 등)에 의해 최소 2시간 이상 운행할 수 있어야 하므로, 1시간만 운행시킬 수 있다는 설명은 틀리다.

운행속도가 1m/s 이상이어야 하고 소방운전 시 모든 승강장 출입구마다 정지할 수 있어야 한다는 설명, 10층 이상 공동주택의 승용승강기를 비상용승강기 구조로 해야 한다는 설명은 모두 타당하다.

에너지 분산형 완충기는 카에 정격하중을 싣고 정격속도의 115%에 해당하는 속도로 자유낙하하여 완충기에 충돌시켰을 때, 평균 감속도가 1g 이하가 되도록 설계·시험한다(출제 당시 승강기검사기준 기준).

이는 완충기가 실제 운행속도보다 더 높은 속도로 충돌하는 상황까지 견디는지 확인하기 위한 여유를 둔 시험 조건이다.

속이 빈 원형 축이 굽힘모멘트만 받을 때 응력 관계는 $\sigma_b = \dfrac{32M}{\pi d_2^{3}(1-x^{4})}$이다($x = d_1/d_2$는 외경비).

M=7500 N·mm, σ_b=15MPa, x=0.5를 대입하면 $d_2^{3} = \dfrac{32 \times 7500}{\pi \times 15 \times (1-0.5^{4})} \approx 5435$, $d_2 \approx 17.6\ \mathrm{mm}$가 된다.

외경비가 0.5이므로 내경은 $d_1 = 0.5 \times d_2 \approx 8.8\ \mathrm{mm}$가 되어, 내경은 약 8.8mm, 외경은 약 17.6mm이다.

재료의 충격 흡수 능력을 시험하는 대표적인 방법은 노치가 있는 시험편에 충격을 가하는 샤르피 시험이다.

암슬러 시험기는 인장·압축시험, 브리넬·로크웰 시험기는 압입 자국으로 경도를 측정하는 시험기이다.

기어펌프는 두 기어의 이 사이 공간에 채워진 기름이 케이싱을 따라 밀려 나가 토출되므로, 이론 토출량은 이끝원 넓이에서 이뿌리원 넓이를 뺀 환상 단면적에 기어 폭과 회전수를 곱해 구한다.

식으로 쓰면 $Q = \dfrac{\pi}{4}\left(D_1^2 - D_2^2\right) L N$ 이고, D는 m, L은 m, N은 rpm이므로 결과는 $\mathrm{m^3/min}$ 이 된다.

두 지름의 제곱을 더하는 형태는 기름이 담기지 않는 이뿌리원 안쪽까지 유량으로 세는 셈이라 성립하지 않는다. 또 환상 단면적 자체가 맞물린 두 기어가 함께 밀어내는 공간을 나타내므로, 앞에 2를 더 곱하지 않는다.

불활성가스 아크 용접(TIG·MIG 등)은 아르곤 등 불활성 가스로 아크와 용융지를 보호하며, 스패터가 적고 열집중성이 좋아 능률적이다.

• 전자세 용접이 가능하다는 것이 이 용접법의 특징이므로, 전자세 용접이 불가능하다는 설명은 틀리다.
• 직류를 사용하면 극성 선택으로 모재의 용입이나 비드 폭을 조절할 수 있다.
• 피복제·용제가 필요 없고 철금속은 물론 비철금속까지 용접할 수 있다.

굽힘과 비틀림을 동시에 받는 축의 상당 굽힘 모멘트는 $M_e = \dfrac{1}{2}\left(M + \sqrt{M^2 + T^2}\right)$ 이다.

최대 주응력설에서 유도된 식으로, 뿌리 안쪽의 $\sqrt{M^2+T^2}$ 은 상당 비틀림 모멘트 $T_e$ 자체다. 즉 $M_e = \dfrac{M + T_e}{2}$ 로 묶어 외우면 된다.

차원으로 걸러진다. 괄호 안 첫 항이 $M^2$·$T^2$ 이거나 괄호 전체가 $M^2+T^2$ 인 식은 모멘트 차원이 아니어서 성립하지 않는다.

검산으로 비틀림이 없을 때(T=0) $M_e = M$ 이 되는지를 보면 옳은 식만 남는다. 실제로 $\tfrac{1}{2}(M+\sqrt{M^2}) = M$ 이 된다.

직사각형 단면이 굽힘모멘트를 받을 때 단면 내 전단응력은 포물선 분포를 이루며, 단면 중앙에서 최대가 된다.

이때 최대 전단응력과 평균 전단응력의 관계는 $\tau_{max} = 1.5\,\tau_{mean}$이다.

마이크로미터는 사용 목적에 맞는 측정기를 선택하고, 측정 전 앤빌면·스핀들면과 피측정물을 깨끗이 닦아야 하며, 0점 조정 시와 측정 시의 측정력을 동일하게 유지해야 한다.

다만 보관할 때는 앤빌면과 스핀들면을 서로 밀착시키지 않고 약간 떨어뜨린 상태로 두어야 온도 변화에 의한 팽창이나 접촉면 손상을 막을 수 있다.

따라서 두 면을 접촉시켜 보관한다는 설명은 옳지 않다.

국제단위계(SI)의 기본단위에서 온도는 켈빈(K)을 사용하며, 섭씨(°C)는 켈빈으로부터 유도된 실용 단위이다.

따라서 온도의 기본단위를 섭씨로 설명한 것은 틀리다.

시간은 초(s), 전류는 암페어(A), 광도는 칸델라(cd)로, 이는 SI 기본단위로 올바르게 짝지어져 있다.

유압 액추에이터는 유압에너지를 기계적 운동(직선 또는 회전)으로 변환하는 장치로, 실린더·기어 모터·리니어 모터 등이 이에 해당한다.

소음기(머플러)는 유압유가 배출될 때 소음을 줄여주는 부속기기일 뿐 에너지를 운동으로 변환하는 액추에이터가 아니다.

진동이 심한 곳에서 나사의 풀림을 막는 방법으로는 분할 핀, 로크 너트, 멈춤 나사 등을 이용하는 방법이 있다.

안장 키는 축과 보스(회전체)를 결합해 회전력을 전달하는 키(key)의 한 종류로, 나사 풀림 방지와는 관련이 없다.

저널베어링의 발열계수는 $p_u = p \times v$로 정의되며, 압력 $p=\dfrac{W}{l \times d}$, 원주속도 $v = \dfrac{\pi d N}{60000}$이다.

두 식을 대입하면 지름 d가 소거되어 $W = \dfrac{60000 \times p_u \times l}{\pi N}$로 정리된다.

$W = \dfrac{60000 \times 0.2 \times 100}{\pi \times 300} \approx 1273.2\ \mathrm{N}$가 되어, 최대 베어링 하중은 약 1273.2N이다.

두 축이 서로 평행하지도 교차하지도 않는(엇갈린) 축 사이에 동력을 전달하는 기어는 하이포이드 기어이다.

스퍼 기어와 헬리컬 기어는 평행축, 베벨 기어는 교차축에 쓰이는 기어로 하이포이드 기어와는 축 배치가 다르다.

관 속을 흐르는 액체의 유속을 급격히 변화시키면 심한 압력 변동이 발생하는 현상을 수격현상(water hammer)이라 한다.

공동현상은 압력 저하로 기포가 발생·소멸하는 현상, 맥동현상은 압력·유량이 주기적으로 진동하는 현상으로 수격현상과는 구별된다.

볼 나사는 나사산과 너트 사이에 강구(볼)를 넣어 구름 접촉으로 동력을 전달하므로 마찰계수가 매우 작고 효율이 높다.

백래시를 작게 조정할 수 있어 NC 공작기계의 이송나사 등 정밀한 위치 제어가 필요한 곳에 주로 사용된다.

평평한 판재를 오목한 형상의 용기로 성형하는 가공을 딥 드로잉(deep drawing)이라 하며, 탄피·주전자 등 이음매 없는 용기 제작에 사용된다.

관재 인발과 선재 인발은 이미 관이나 선 형태인 소재를 다이에 통과시켜 단면을 줄이는 가공으로, 판재로부터 용기를 만드는 딥 드로잉과는 구별된다.

볼트 머리가 접시 모양일 때 머리 부분이 가공물 표면 아래로 묻히도록 테이퍼 원통형으로 절삭하는 가공을 카운터 싱킹이라 한다.

리밍은 구멍의 정밀도를 높이는 다듬질 가공, 드릴링은 구멍을 뚫는 가공으로 접시머리 자리 가공과는 다르다.

연강 등 금속 재료가 고온 상태에서 일정한 하중을 계속 받으면 시간이 지남에 따라 변형률이 서서히 증가하는 현상을 크리프(creep)라 한다.

피로한도는 반복 하중에 견딜 수 있는 응력의 한계값이고, 열응력은 온도 변화에 따른 열팽창이 구속될 때 생기는 응력으로 크리프와는 다른 개념이다.

코일스프링의 처짐량은 $\delta = \dfrac{8 n W D^3}{G d^4}$ 이다.

소선이 비틀림을 받아 변형하는 것에서 유도되므로 코일 직경 D는 세제곱, 소선 지름 d는 네제곱으로 들어가고, 감김 수 n과 하중 W에 비례하며 전단탄성률 G에 반비례한다.

계수가 32이거나 D의 지수가 2, d의 지수가 3인 식은 이 유도 결과와 맞지 않는다. 지수 위치만 정확히 기억하면 바로 구분된다.

이 식에서 스프링 상수는 $k = \dfrac{W}{\delta} = \dfrac{G d^4}{8 n D^3}$ 이 되며, 소선을 조금만 굵게 해도 스프링이 급격히 단단해지는 이유가 바로 d의 4제곱 항이다.

골격형은 제품이 대형이면서 형상이 비교적 간단할 때 쓰는 목형으로, 실제 형상 전체를 만들지 않고 뼈대(골격)를 짠 뒤 점토나 모래를 채워 주형을 만든다.

이 방식은 재료비와 제작비를 절감할 수 있지만 뼈대에 점토를 채우는 방식이라 정밀한 주형을 만들기는 어렵다는 한계가 있다.

• 잔형은 주물을 뽑기 어려운 부분만 별도로 만들어 조립하는 목형이다.
• 회전형은 단면이 회전체인 제품을 축 중심으로 회전시켜 성형하는 목형이다.
• 매치 플레이트형은 상형과 하형의 목형을 하나의 정반에 붙여 대량생산에 적합하게 만든 것이다.

양은(german silver)은 Cu-Ni-Zn계 합금으로, 니켈황동이라고도 불린다.

구리에 니켈과 아연을 첨가해 은과 비슷한 광택을 내면서도 내식성과 기계적 성질이 우수해 식기, 장식품, 계측기 부품 등에 사용된다.

스위치 S를 닫으면 저항 rm이 가동코일(코일저항 r)과 병렬로 접속되는 회로이므로, 측정범위를 4배로 넓히려면 rm = r/3 이어야 한다.

병렬이 되면 전류가 코일과 rm으로 나뉘어 코일이 분담하는 몫은 $\dfrac{r_m}{r+r_m}$ 배로 줄고, 같은 지시를 얻기 위해 필요한 입력은 그만큼 커진다. 따라서 배율은 $n = 1 + \dfrac{r}{r_m}$ 이다.

여기에 n = 4를 대입하면
$4 = 1 + \dfrac{r}{r_m}$
$\dfrac{r}{r_m} = 3$
$r_m = \dfrac{r}{3}$

3r·2r·r처럼 코일저항보다 작지 않은 값으로는 코일 분담분을 1/4까지 낮출 수 없다. rm이 r보다 작아야 대부분의 전류가 rm 쪽으로 흘러 측정범위가 넓어진다는 점을 잡아두면 값의 크기부터 걸러낼 수 있다.

프로그램제어는 미리 정해진 프로그램(시간적 계획)에 따라 제어량을 변화시키는 것을 목적으로 하는 제어이다.

• 정치제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정하게 유지되는 제어이다.
• 추종제어는 임의로 변화하는 목표값을 추종하는 제어이다.
• 비례제어는 목표값의 종류가 아니라 조작량을 오차에 비례시키는 제어 동작이다.

PID제어는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 동작을 조합한 방식으로, 오버슈트를 줄이고 정정시간을 단축하며 잔류편차(오프셋)까지 제거하는 효과가 있다.

비례동작만으로는 잔류편차가 남고 적분동작을 더하면 잔류편차는 없어지지만 응답이 느려지는데, 미분동작이 오차 변화에 앞서 반응해 오버슈트와 정정시간을 개선한다.

서보기구의 위치·각도 검출에는 싱크로, 전위차계, 차동변압기가 대표적으로 사용되며, 이들은 기계적 변위(위치·각도)를 전기신호로 변환하는 검출기이다.

반면 전압검출기는 전기량인 전압을 검출하는 기기로, 기계적 변위를 다루는 서보기구용 검출기기에 해당하지 않는다.

제어요소는 조절부와 조작부로 구성되어 동작신호를 조작량으로 변환해 제어대상에 가하는 부분이다.

• 출력부는 제어대상의 출력(제어량)이 나타나는 부분이다.
• 비교부는 목표값과 검출값을 비교해 동작신호를 만드는 부분이다.
• 제어대상은 제어량이 발생하는 대상 그 자체이다.

미분제어동작은 제어오차의 변화 속도(기울기)에 비례하여 조작량을 조절하는 동작으로, 오차가 커지기 전에 미리 반응해 응답을 빠르게 하는 효과가 있다.

• 비례제어동작은 오차의 크기 자체에 비례해 조작량을 정한다.
• 적분제어동작은 오차를 시간에 대해 누적한 값에 비례해 조작량을 정한다.

전향경로 이득이 6이고 특성식이 43이 되어 C/R = 6/43 이다.

선도에서 R부터 C까지 가는 길은 이득 1 → 2 → 3 → 1 하나뿐이므로 $P_1 = 1\times 2\times 3\times 1 = 6$ 이다.

되먹임 루프는 이득 3인 가지와 −4인 되돌림 가지가 이루는 $L_1 = 3\times(-4) = -12$, 이득 2·3인 경로와 −5인 되돌림 가지가 이루는 $L_2 = 2\times 3\times(-5) = -30$ 두 개이며 서로 마디를 공유해 접촉하므로
$\Delta = 1-(L_1+L_2) = 1-(-42) = 43$

전향경로가 두 루프 모두와 접촉하므로 $\Delta_1 = 1$ 이고,
$\dfrac{C}{R} = \dfrac{P_1 \Delta_1}{\Delta} = \dfrac{6}{43}$
루프 이득이 음수여서 1에서 빼면 값이 커진다는 점이 분모 부호와 크기를 가르는 핵심이다.

공정제어(프로세스제어)는 온도·압력·유량과 같이 공업 공정의 상태량을 제어량으로 하는 제어이다.

방위는 항공기·선박 등의 자세·위치를 다루는 서보기구의 제어량에 해당하므로 공정제어의 제어량으로 보지 않는다.

앞선 전류(진상 전류)가 흐르려면 회로가 용량성이어야 하는데, 저항과 인덕턴스만으로 이루어진 RL 병렬회로는 언제나 지상 전류만 흘러 이 조건을 만족할 수 없다.

전류 20A에 위상이 60도 앞선다는 것은 전압보다 전류가 60도 빠르다는 뜻이다. RL 회로에서는 인덕턴스 전류가 전압보다 90도 뒤지므로, R과 L을 어떻게 잡아도 합성 전류의 위상이 전압보다 앞설 수 없다.

• RC 병렬은 커패시터 전류가 전압보다 90도 앞서므로 R과 C의 비를 맞추면 60도 진상을 만들 수 있다.
• RLC 병렬과 RLC 직렬은 용량성 성분이 유도성 성분보다 크도록 잡으면 진상 전류가 흐른다.

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R-L-C 직렬회로에서 용량성 리액턴스와 유도성 리액턴스가 서로 같으면 상쇄되어 합성 임피던스는 저항 성분만 남는다.

$Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}=\sqrt{5^2+(3-3)^2}=\sqrt{25}=5\ \Omega$

3상 유도전동기의 속도제어는 슬립·극수·주파수를 변화시키는 방법이 대표적이다(2차저항 제어, 2차여자법 등도 슬립변화 방식에 포함된다).

용량의 변화는 유도전동기 속도제어 방법으로 사용되지 않는다.

비율제어는 목표값이 다른 양(기준량)과 일정한 비율 관계를 가지고 변화하는 경우에 사용하는 제어 방법이다.

• 추종제어는 목표값이 임의로 변화하는 값을 추종하는 제어이다.
• 정치제어는 목표값이 시간적으로 일정한 제어이다.
• 프로그램제어는 미리 정한 시간적 계획에 따라 목표값이 변화하는 제어이다.

변압기 손실은 부하와 무관한 철손과 부하율의 제곱에 비례하는 동손으로 나뉜다. 부하율 m에서 효율이 최대가 되는 조건은 두 손실이 같아지는 때, 곧 $P_i = m^{2}P_c$다($P_c$는 전부하 동손).

최대효율이 5/6 부하에서 나타나므로 $P_i = \left(\dfrac{5}{6}\right)^{2}P_c = \dfrac{25}{36}P_c$이고, 이를 전부하 기준의 비로 바꾸면 $P_c = \left(\dfrac{6}{5}\right)^{2}P_i = 1.44\,P_i$가 된다.

즉 전부하에서 철손 : 동손 = 1 : 1.44이므로 구하는 값은 1.44다. 0.69는 같은 관계를 뒤집어 동손을 1로 두었을 때 철손이 갖는 값이고, 0.83은 부하율 5/6을 그대로 답으로 옮겨 적은 값이다.

S를 닫아도 전전류가 30A 그대로이려면 브리지가 평형이어야 하고, 동시에 a·b 사이 합성저항이 100V ÷ 30A 가 되어야 한다. 두 조건을 함께 만족하는 값은 r₃ = 2Ω, r₄ = 1Ω 이다.

S 양단 전위가 같아야 S를 닫아도 전류가 변하지 않으므로 $\dfrac{8}{4} = \dfrac{r_3}{r_4}$, 즉 $r_3 = 2r_4$ 라는 평형 조건이 나온다.

합성저항 조건은 $R = \dfrac{100}{30} = \dfrac{10}{3}\,\Omega$ 이다.
r₃ = 2Ω, r₄ = 1Ω 을 넣으면 $(8+2)\parallel(4+1) = \dfrac{10\times 5}{10+5} = \dfrac{10}{3}\,\Omega$ 으로 두 조건이 동시에 맞는다.

나머지 조합은 모두 8:4 = 2:1 의 비를 벗어나므로 S를 닫으면 S를 통해 전류가 흘러 전전류가 달라진다. 합성저항도 각각 약 3.94Ω(r₃=1, r₄=3), 약 3.88Ω(r₃=3, r₄=2), 4.8Ω(r₃=4, r₄=4)이 되어 100V에서 30A가 나오지 않는다.

전일효율은 하루 동안의 출력 전력량을 하루 동안의 입력 전력량으로 나눈 값으로 정의되므로, '1일중의 변압기 입력/1일중의 변압기 출력'으로 나타낸 관계식은 분자와 분모가 뒤바뀐 틀린 식이다.

규약효율, 부하손(저항손+표유부하손), 전압변동률에 대한 나머지 식들은 변압기 이론에서 쓰는 표준적인 관계식으로 옳다.

자계 속에 있는 도선에 전류가 흐를 때 도선이 받는 힘(전자력)의 방향은 플레밍의 왼손법칙으로 정해지므로, 오른손법칙이라고 설명한 항목이 틀린 내용이다.

플레밍의 오른손법칙은 도체가 자계 속에서 움직일 때 유도되는 기전력의 방향(발전기 원리)을 정할 때 쓰는 법칙이다.

자력선의 방향, 패러데이의 전자유도법칙, 자기유도에 대한 나머지 설명은 옳다.

입력 스위치 S가 릴레이 A를 여자시키고, A의 b접점(여자되면 열리는 접점)이 출력 릴레이 Z와 직렬로 들어 있으므로 입력이 들어올 때 출력이 사라지는 NOT 회로다.

그림은 전원선 P와 N 사이에 두 갈래가 걸려 있다. 왼쪽은 S에서 릴레이 코일 A로, 오른쪽은 A의 접점을 거쳐 릴레이 Z로 이어지고, Z의 접점이 오른쪽 교류전원과 부하 RL 회로를 열고 닫는다.

S를 누르지 않으면 A가 소자 상태라 그 b접점이 닫혀 있어 Z가 여자되고, S를 누르면 A가 여자되어 접점이 열리면서 Z가 소자된다. 곧 입력 1 → 출력 0, 입력 0 → 출력 1 로 입력을 반전한다.

입력 접점이 하나뿐이므로 두 입력의 직렬·병렬로 구성되는 AND·OR·NOR 회로는 애초에 성립하지 않는다.

전자밸브, 펄스전동기, 서보전동기는 모두 전기 신호로 직접 구동되는 전기식 조작기기이다.

다이어프램 밸브는 주로 공기압 등 유체압으로 격막을 움직여 개폐하는 기기로, 전기식 조작기기로 분류되지 않는다.

500kΩ과 R을 병렬로 접속해 합성저항을 100kΩ으로 만들려면 R = 125kΩ 이어야 한다.

병렬 합성저항 식 $\dfrac{1}{R_0} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R}$ 에 $R_0 = 100\,\mathrm{k\Omega}$, $R_1 = 500\,\mathrm{k\Omega}$ 을 대입한다.

$\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{100} - \dfrac{1}{500} = \dfrac{5-1}{500} = \dfrac{4}{500}$
$R = \dfrac{500}{4} = 125\,\mathrm{k\Omega}$

병렬 합성저항은 두 저항 중 작은 값보다 반드시 작다. 그래서 R을 100kΩ으로 잡으면 합성이 100kΩ보다 작아지고, 200kΩ·250kΩ으로 잡으면 합성이 각각 약 143kΩ·167kΩ이 되어 조건에 못 미친다.