16년 2회차

도어 인터록은 도어가 닫힌 상태를 유지시켜 승강장 측에서 카가 없는 승강로에 접근하지 못하게 하는 장치이므로, 열림 상태를 유지한다는 설명은 인터록의 기능과 반대된다.

인터록은 카가 정상적으로 기동되기 전까지 도어가 잠긴 채로 있도록 하며, 스프링이나 중력에 의한 힘은 도어를 닫힌 위치로 되돌리는 방향으로 작용한다.

유압 엘리베이터의 배관 계통에서 작동유의 압력 맥동을 흡수해 진동과 소음을 줄이는 장치는 사이렌서이다.

압력계는 유압을 계측하는 계기이고, 라인필터와 스트레이너는 작동유 속 이물질을 걸러내는 여과장치로 맥동 흡수 기능과는 무관하다.

승강기의 권상도르래·풀리·드럼의 피치직경과 현수로프의 공칭직경 사이의 비는 로프를 구성하는 스트랜드 수와 관계없이 40 이상이어야 한다는 것이 승강기 안전기준의 요구사항이다. (출제 당시 기준)

이는 로프의 급격한 굽힘으로 인한 피로·손상을 줄이기 위한 최소 기준으로, 도르래 지름이 로프 지름의 40배 이상 확보되어야 함을 의미한다.

펄스폭변조(PWM)는 전력용 반도체 소자를 고주파로 스위칭하면서 각 스위칭 펄스의 폭(on시간)을 변화시켜 출력전압의 실효값을 제어하는 방식이다.

교류를 정류해 맥동이 적은 직류를 얻는 것은 컨버터부의 정류·평활 동작이고, 컨버터에서 전압을 제어하고 인버터에서 주파수를 제어하는 것은 PAM 계열의 다른 방식이다. 또한 PWM은 펄스의 크기(진폭)가 아니라 폭을 변화시키므로, 펄스의 크기를 변환한다는 설명과도 구별된다.

도어 시스템 분류에서 S는 측면 개폐(Side opening) 방식을 의미하며, 앞의 숫자는 짝을 이루는 문짝의 수를 나타낸다.

따라서 1S, 2S, 3S는 각각 문짝 1매, 2매, 3매가 옆으로 움직여 여닫히는 측면 개폐방식을 나타내는 표기이다.

카 내부 하중이 적재하중을 초과하면 경보를 울리고 출입문 닫힘을 자동으로 제지해 엘리베이터가 출발하지 못하게 하는 장치는 과부하 감지 장치이다.

정지 스위치는 운전을 강제로 멈추는 스위치이고, 역결상 검출 장치는 전원의 상 순서 이상을 감지하는 장치이며, 파이널 리밋 스위치는 카가 종단층을 지나칠 때 작동하는 안전장치로 하중 초과와는 무관하다.

엘리베이터 구동기의 전자-기계 브레이크는 압축 스프링이나 추의 힘으로 브레이크슈(패드)를 눌러 제동력을 발휘하고, 전자석이 여자되면 그 힘을 이겨 브레이크를 개방하는 구조이다.

브레이크 라이닝의 불연성, 정격하중 125%를 싣고 정격속도로 하강할 때 정지시킬 수 있는 능력 등은 요구되는 성능이지만, 밴드 브레이크를 함께 사용해야 한다는 규정은 없다.

균형추의 총중량은 카 자중에 적재하중의 일정 비율(35~55%)을 더해 정하는데, 이 더해지는 비율을 오버 밸런스율이라 한다.

오버 밸런스율은 카 쪽과 균형추 쪽의 중량차를 적정하게 유지해 권상기의 부담을 줄이고 트랙션 성능을 확보하기 위해 설정하는 값이다.

일반적인 수평보행기(무빙워크)의 경사도는 12° 이하로 하는 것이 표준이다. (출제 당시 기준)

경사가 큰 에스컬레이터(통상 30° 내외)와 달리, 무빙워크는 수평 이동에 가까운 완만한 경사만 허용해 이용자의 보행 안전을 확보한다.

비상용 엘리베이터의 카 및 승강장 출입구 유효 폭은 승강기 안전기준상 0.8m(800mm) 이상이면 되도록 정해져 있어, 1000mm 이상이어야 한다는 설명은 기준과 맞지 않는다. (출제 당시 기준)

비상용 엘리베이터는 화재 시 소방관이 직접 조작해 모든 승강장에 정지할 수 있어야 하고, 문이 닫힌 후 60초 이내에 가장 먼 층에 도착해야 하는 등 나머지 요건은 비상용 엘리베이터의 기본 성능기준에 부합한다.

승강로 내부의 구동기 작업구역은 설비 작업이 쉽고 안전하도록 충분한 치수를 갖추고, 지지대와 작업구역이 필요한 하중·힘에 견디도록 시공되어야 하며, 작업구역 사이를 이동하는 공간의 유효 높이는 1.8m 이상이어야 한다.

그러나 작업구역의 유효 높이를 4m 이상으로 요구하거나, 작업구역이 카 상부의 가이드 슈와 결합되어야 한다는 규정은 없다. 작업구역의 유효 높이는 작업자가 서서 작업할 수 있는 정도면 충분하고, 가이드 슈는 카를 레일에 안내하는 부품일 뿐 작업구역과 결합되는 대상이 아니다. (출제 당시 기준)

엘리베이터용 전동기는 충분한 제동력, 정격속도에 맞는 회전특성, 낮은 소음·진동 등이 요구되지만, 방폭구조의 밀폐형이어야 한다는 요구는 일반적인 엘리베이터용 전동기에는 해당하지 않는다.

방폭구조는 가연성 가스·분진 등 폭발 위험이 있는 특수 장소에서 요구되는 사양으로, 통상적인 기계실·승강로 환경의 승강기용 전동기에 일률적으로 적용되는 조건이 아니다.

권동식(드럼식) 구동방식은 로프를 드럼에 직접 감아 구동하므로 로프와 도르래(드럼) 사이에 미끄러짐이 발생하지 않는다.

반면 고양정에 부적합하고 큰 권상동력이 필요하며 로프가 지나치게 감기거나 풀릴 위험이 있다는 점은 권동식의 대표적인 단점으로 꼽힌다. 미끄러짐이 생긴다는 것은 마찰 구동방식(트랙션식)의 특성이며 권동식의 단점이 아니다.

에너지 분산형 완충기는 카에 정격하중을 싣고 정격속도의 115%로 자유낙하해 완충기에 충돌할 때, 평균 감속도가 1gn 이하여야 한다는 성능기준을 만족해야 한다. (출제 당시 기준)

작동 후 완충기는 원상태로 복원되어야 하며 영구변형이 남아서는 안 되고, 큰 감속도가 지속되는 시간과 총행정에 대한 기준값도 실제 규정과 다르게 서술되어 있어 나머지 설명은 옳지 않다.

워드 레오나드 방식은 유도전동기로 직류발전기를 구동하고, 발전기의 계자전류를 조정해 발전전압을 가변시켜 별도의 직류전동기 속도를 제어하는 방식이다. 이때 직류발전기 축과 유도전동기 축은 직결되어 있다.

직류전동기의 회전수는 전기자전압에 비례하고 계자전류(계자자속)에 반비례하는 일반적인 직류전동기 특성을 따른다.

다만 전동발전기(M-G 세트) 1대는 원칙적으로 승강기 1대만을 구동하도록 구성되므로, 2대까지 구동할 수 있다는 설명은 워드 레오나드 방식의 실제 구성과 맞지 않는다.

승강로는 화재 시 가스 및 연기를 배출할 수 있는 통풍구(배연설비)를 갖추어야 한다는 것이 일반적인 요구사항이므로, 통풍구가 있어서는 안 된다는 설명은 승강로 구조 기준과 반대된다.

각 층 표기, 돌출물의 안전 확보, 균형추(평형추)가 카와 동일한 승강로에 있어야 한다는 나머지 설명은 승강로 구조에 관한 일반적인 요구사항에 부합한다.

에스컬레이터는 대기시간 없이 연속 수송이 가능하고, 백화점·대형마트 등에서는 구매의욕을 높이는 효과가 있으며, 기동 시 대전류에 의한 부하전류 변화가 엘리베이터보다 적어 전원설비 부담이 작다.

그러나 에스컬레이터는 구동장치가 트러스 내부에 들어가 별도의 기계실이 필요 없으므로, 기계실이 필요하다는 서술은 에스컬레이터의 특징이 아니다. 점유 면적이 크다는 점과 트러스가 각 층에 지지되어 건물 하중이 각 층에 분산된다는 점은 맞는 설명이다.

간접식 유압 엘리베이터는 실린더의 힘을 로프나 체인, 시브를 통해 카에 전달하는 방식으로, 실린더를 카 바로 아래 지하에 매설하지 않아도 되므로 실린더 보호관이 필요 없다.

직접식은 플런저가 지하에 묻혀 지하수·부식 등으로부터 보호하기 위한 보호관이 필요하지만, 간접식은 이러한 매설 구조가 없어 실린더 점검이 비교적 쉽고, 로프의 신축성으로 인해 카 바닥 빠짐은 오히려 직접식보다 큰 편이며 승강로 소요평면 치수도 커진다.

랙ㆍ피니언식 리프트는 구조가 간단하고 고양정에서도 설치가 쉬워, 주로 빌딩 신축공사 현장의 건설용 리프트로 널리 사용된다.

병원용·아파트 승객용·고층빌딩 승객용 엘리베이터처럼 상시 운행되는 승객 수송 설비에는 로프식이 일반적으로 쓰이며, 랙ㆍ피니언식은 공사기간 동안 한시적으로 자재·인원을 운반하는 용도에 적합하다.

가이드레일의 호칭(8K, 13K, 18K 등)은 레일 1m 길이당 중량(kg)을 나타내는 표시이지, 길이 3m를 기준으로 한 공칭하중을 나타내는 것이 아니다.

레일의 표준길이는 보통 5m이며, 비상정지장치 작동 시 카를 안전하게 정지시키고 진동 등에 의한 카·균형추의 이탈을 막는 것은 가이드레일의 기본 기능에 해당한다.

조속기의 작동속도는 비상정지장치의 형식과 정격속도에 따라 달리 정해진다. 고정된 롤러 형식을 제외한 즉시 작동형은 $0.8\,\mathrm{m/s}$, 고정된 롤러 형식은 $1\,\mathrm{m/s}$, 정격속도 1m/s 이하인 엘리베이터의 점차 작동형은 $1.5\,\mathrm{m/s}$ 미만에서 작동되어야 한다.

정격속도가 1m/s를 초과하는 엘리베이터의 점차 작동형 비상정지장치는 $1.25v+\dfrac{0.25}{v}$ (m/s) 미만에서 작동되어야 하므로, 뒤의 $\dfrac{0.25}{v}$ 항을 빼고 1.25V만으로 서술한 것은 기준과 다르다. (출제 당시 기준)

유도전동기 인버터 제어에서 수 kHz~수십 kHz의 높은 캐리어 주파수로 스위칭해 전동기 소음을 줄이는 데 쓰이는 전력용 반도체 소자는 IGBT이다.

SCR은 저속 스위칭에 적합한 사이리스터 소자이고, 다이오드와 평활콘덴서는 정류·평활 회로를 구성하는 수동적 요소로 고속 스위칭을 통한 소음 저감과는 관계가 없다.

전동기 용량은 하중과 속도의 곱에 비례하므로 승강속도는 1승으로만 들어가야 하며, $\dfrac{LV^{2}F}{1000\eta}$ 처럼 속도를 제곱한 식은 성립하지 않는다.

정격적재하중 L[kg], 승강속도 V[m/min]일 때 표준식은 $P=\dfrac{L\,V\,F}{6120\,\eta}\ [\mathrm{kW}]$ 로, 분자에 V가 한 번만 나타난다.

나머지 설명은 모두 옳다.

• 오버밸런스율 F는 균형추 무게(카 자중 + 정격하중 × F)를 정할 때 쓰는 값이다.
• 기어식 권상기는 감속기(웜기어 등)의 손실이 더해지므로 전효율 η가 무기어식보다 낮다.
• 무기어식에서도 2:1 로핑은 도르래가 늘어 마찰 손실이 커지므로 1:1 로핑의 효율이 더 크다.

비상용 엘리베이터는 점검 중인 작업자의 안전을 위해 점검운전 제어가 소방운전보다 우선되도록 구성해야 하므로, 소방운전 스위치가 점검운전 제어보다 우선되어야 한다는 설명은 실제 기준과 반대된다.

1단계 호출 시 문열림·비상경고 버튼이 작동 가능해야 하고, 소방운전 시 모든 승강장 출입구에 정지할 수 있어야 하며, 카 내부 등록버튼 근처에 비상용 엘리베이터 표지를 부착하는 것은 비상용 엘리베이터의 기본 요건에 해당한다.

승용승강기 설치기준(건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 별표)에 따르면 문화 및 집회시설 중 전시장 및 동ㆍ식물원은 1대에 3,000m²를 초과하는 매 2,000m² 이내마다 1대를 가산한 대수로 산정한다. (출제 당시 기준)

같은 기준에서 공연장ㆍ집회장ㆍ관람장과 판매시설ㆍ의료시설은 2대를 기본으로 매 2,000m²마다 1대를 가산하고, 업무시설ㆍ숙박시설은 1대에 매 2,000m²마다 1대를, 교육연구시설ㆍ공동주택 등 그 밖의 시설은 1대에 매 3,000m²마다 1대를 가산한다. 나머지 설명은 기본 대수나 가산 면적ㆍ가산 대수가 이 기준과 어긋난다.

승강장에 인접한 방화셔터는 화재 확산을 막기 위한 설비로, 이용객이 셔터에 끼이는 사고를 막으려면 셔터가 닫히기 전에 에스컬레이터의 운행이 정지되도록 설계해야 하며, 셔터가 완전히 닫힌 뒤에 정지하도록 하는 방식은 안전설계 방향과 맞지 않는다.

핸드레일이 반대방향으로 450N의 힘에도 정지하지 않아야 하는 점, 콤 끝을 둥글게 처리해 협착 위험을 최소화하는 점, 승강장ㆍ콤 플레이트가 젖어도 미끄러지지 않게 설계하는 점은 에스컬레이터 설계에서 요구되는 안전 유의사항에 해당한다.

균형추 레일용 브래킷의 재료는 L형강, L형으로 절곡한 강판 또는 평강으로 한다.

균형추 측은 카 측에 비해 지지해야 할 하중과 안내 반력이 작아, L형 단면의 형강ㆍ절곡 강판이나 평강만으로도 필요한 강도를 확보할 수 있다.

조속기(과속조절기)는 승강로 상부 등 별도 위치에 설치되는 기계적 안전장치로, 제어반 내부 부품이 아니다.

• 전자 접촉기는 전동기 구동 회로의 개폐에 사용되는 제어반 구성품이다.
• 제어회로기판은 운행 제어 로직을 담당하는 제어반 핵심 부품이다.
• 배선용 차단기는 전원 회로 보호를 위해 제어반에 설치된다.

일주시간(Round Trip Time)은 카가 기준층에서 출발해 여러 층을 서비스하고 다시 기준층으로 돌아오기까지 걸리는 시간의 합으로 계산한다.

주행시간, 도어개폐시간, 승객출입시간에 가감속 등에 따른 손실시간을 더하여 산출한다.

스프링 클로저는 문을 자동으로 닫히게 하는 도어 클로저 장치로, 끼임을 감지해 문을 반전시키는 안전장치가 아니다.

• 광전 장치는 광선을 차단하는 물체를 감지해 문을 반전시킨다.
• 초음파 장치도 같은 원리로 장애물을 감지해 반전시킨다.
• 세이프티 슈는 문 끝단에 설치되어 접촉을 감지하면 문을 반전시킨다.

도어머신에는 소형 경량, 보수 용이성, 저렴한 가격 등이 요구되지만 구동 모터의 종류(직류 모터)를 반드시 사용해야 한다는 조건은 없다.

실제로는 유지보수성과 제어성이 좋은 교류 모터도 널리 사용되므로, 직류 모터 사용이 필수 요구조건은 아니다.

파이널 리미트 스위치는 일반 종단정지장치가 정상 작동하지 않는 경우에도 독립적으로 작동해야 하므로, 일반 종단정지장치에 종속적으로 작동하도록 하는 것은 틀린 설명이다.

구동기의 움직임에 연결된 장치로 작동해야 하며, 평형추 유무에 따라 카 및 평형추 또는 카 단독으로 승강로 상하부에서 작동하도록 요구된다.

중앙개폐방식 승장도어에서 겹침(물림) 치수 F는 6mm 이상, 틈새 치수 G는 6mm 이하가 기준이다.

그림은 승강로측과 승강장측 사이에 놓인 승장도어의 아래쪽을 나타낸 것으로, 문짝 하단이 아래쪽 문턱(실) 홈에 물려 안내된다. F로 표시된 겹침 치수가 부족하면 문짝이 안내에서 벗어나거나 외력에 밀려 이탈할 수 있으므로 최소 6mm 이상을 확보한다.

반대로 G로 표시된 틈새는 손끼임과 승강로 내로의 이물 낙하를 막기 위해 6mm를 넘지 않도록 제한한다. 두 값 모두 출제 당시 승강기 검사기준을 따른 수치다.

교차하는 두 축 사이에 운동을 전달하는 원추형 기어는 베벨 기어이다.

• 내접 기어는 평행축 간에 사용되는 기어이다.
• 스퍼 기어도 평행한 두 축 사이에서 사용된다.
• 헬리컬 기어는 이가 경사진 형태로 역시 평행축(또는 엇갈린 축)에 주로 사용된다.

정격속도는 약 120m/min이다.

전동기 동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{P} = \dfrac{120 \times 60}{4} = 1800\ \mathrm{rpm}$이고, 슬립 4%를 반영한 실제 회전수는 $1800 \times (1-0.04) = 1728\ \mathrm{rpm}$이다.

기어감속비 49:2를 적용하면 도르래 회전수는 $1728 \times \dfrac{2}{49} \approx 70.5\ \mathrm{rpm}$이고, 도르래 지름 540mm를 이용하면 속도는 $\pi \times 0.54 \times 70.5 \approx 120\ \mathrm{m/min}$이 된다.

설계용 수직 지진력은 400kg이다.

설계용 수직진도는 통상 수평진도의 절반 수준($0.4 \times \dfrac{1}{2} = 0.2$)으로 적용하며, 이를 기기 중량에 곱하면 $2000 \times 0.2 = 400\ \mathrm{kg}$의 수직 지진력이 산출된다.

안전율은 4이다.

안전율은 파단강도를 허용응력으로 나눈 값이므로 $\dfrac{800}{200} = 4$로 계산된다.

유량제어밸브를 주 회로가 아닌 주 회로에서 분기된 바이패스 회로에 삽입해 잉여 유량을 탱크로 빼내면서 실린더 유량을 조절하는 방식이 블리드 오프(bleed off) 회로이다.

• 미터 인 회로는 유량제어밸브를 실린더로 들어가는 주 회로 상에 직렬로 설치해 유입 유량을 조절한다.
• 미터 오프(미터 아웃) 회로는 유량제어밸브를 실린더에서 나가는 주 회로 상에 직렬로 설치해 유출 유량을 조절한다.
• 블리드 인은 바이패스로 유량을 빼내는 이 문항의 조건과 맞지 않는 명칭이다.

고속 엘리베이터에 널리 쓰이는 인버터 제어 방식은 가변전압 가변주파수(VVVF) 제어이다.

전동기에 공급되는 전압과 주파수를 동시에 가변시켜 부드러운 가감속과 정밀한 속도 제어가 가능하다.

천연고무 중 황(S) 첨가량이 15% 이하인 것은 연질고무라고 한다.

황 함량이 더 높아지면 경화되어 에보나이트(경질고무)가 되며, 합성고무나 스티렌ㆍ부타디엔고무는 천연고무가 아닌 별도 계열의 고무이다.

지름 d 인 원형 단면의 극관성 모멘트는 $I_P=\dfrac{\pi d^{4}}{32}$ 이다.

도심축에 대한 단면 2차 모멘트가 $I_x=I_y=\dfrac{\pi d^{4}}{64}$ 이고, 극관성 모멘트는 직교하는 두 축 값의 합이므로 $I_P=I_x+I_y=\dfrac{\pi d^{4}}{64}+\dfrac{\pi d^{4}}{64}=\dfrac{\pi d^{4}}{32}$ 가 된다.

차원이 길이의 4제곱이어야 하므로 $d^{3}$ 이 들어간 식은 관성 모멘트가 될 수 없다. $\dfrac{\pi d^{3}}{32}$ 는 극단면계수, $\dfrac{\pi d^{4}}{64}$ 는 단면 2차 모멘트다.

압력의 SI 유도단위인 파스칼은 정의상 1 Pa = 1 N/m²이므로 이 등식이 올바른 환산이다.

이는 압력을 단위면적당 작용하는 힘으로 정의한 결과로, 별도의 환산계수 없이 성립하는 기본 정의식이다.

• $1\ \mathrm{bar} = 10^{5}\ \mathrm{N/m^2}$이므로 지수를 9로 쓴 값은 틀렸다.
• $1\ \mathrm{kgf/m^2} \approx 9.8\ \mathrm{N/m^2}$이므로 100으로 환산한 값은 맞지 않는다.
• $1\ \mathrm{atm} \approx 101325\ \mathrm{Pa}$로 100 Pa과는 자릿수 차이가 크다.

아크 용접기의 수하특성은 부하 전류가 증가할수록 단자 전압이 저하되는 특성을 말한다.

이 특성으로 인해 아크 길이가 다소 변해도 전류가 급격히 변하지 않아 안정적인 용접이 가능해진다.

유체를 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류 시 자동으로 닫혀 역류를 막는 밸브는 체크 밸브이다.

• 릴리프 밸브는 회로의 최고 압력을 제한하는 밸브이다.
• 감압 밸브는 출구 측 압력을 설정값 이하로 낮추는 밸브이다.
• 무부하 밸브는 펌프를 무부하 상태로 만들어주는 밸브이다.

계통적 오차는 원인을 알면 보정이 가능한 오차로, 개인오차ㆍ환경오차ㆍ측정기 고유오차가 이에 해당한다.

우연오차는 원인을 알 수 없이 불규칙하게 발생하는 오차이므로 계통적 오차의 원인에 해당하지 않는다.

세라믹은 결정 구조가 치밀하고 결합력이 강해 융점이 높은 것이 일반적인 특성이므로, 융점이 낮다는 설명은 틀렸다.

단단하고 취성이 있으며, 내열성ㆍ내산화성이 우수하고 열전도율이 낮은 것은 세라믹의 올바른 특성이다.

업세팅(upsetting)은 소재를 눌러 단면을 굵게 만드는 단조 가공이며, 재료를 절단하는 전단가공이 아니다.

슬로팅ㆍ피어싱ㆍ블랭킹은 모두 펀치와 다이로 재료를 잘라내는 전단가공에 속한다.

인장을 받아도 체적이 줄어들지 않으려면 푸아송의 비가 0.5보다 작아야 한다.

축방향 변형률 ε 일 때 체적변형률은 $\dfrac{\Delta V}{V}=\varepsilon(1-2\nu)$ 이므로, 이 값이 0보다 크려면 $1-2\nu>0$, 즉 $\nu<0.5$ 여야 한다.

ν = 0.5 이면 체적이 전혀 변하지 않는 비압축성 상태(고무 등)이고, 그보다 크면 인장인데도 체적이 줄어드는 물리적으로 성립하지 않는 재료가 된다. 참고로 강재는 약 0.3 정도다.

접시머리 나사의 머리 부분이 소재 표면과 평평하게 안착되도록 원뿔(테이퍼) 모양으로 구멍 입구를 가공하는 작업은 카운터 싱킹이다.

• 보링은 이미 뚫린 구멍을 넓히거나 정밀하게 다듬는 가공이다.
• 리밍은 구멍의 정밀도와 표면조도를 높이는 다듬질 가공이다.
• 스폿 페이싱은 볼트ㆍ너트가 닿는 자리면을 평평하게 깎는 가공이다.

굽힘응력의 정의식 $\sigma=\dfrac{M}{Z}$ 를 M에 대해 풀면 $M=\sigma\cdot Z$ 가 된다.

단면계수 Z는 단면 2차 모멘트 I를 중립축에서 최외단까지의 거리 e로 나눈 값 $Z=\dfrac{I}{e}$ 이고, 굽힘응력은 $\sigma=\dfrac{M\,e}{I}=\dfrac{M}{Z}$ 로 표시된다.

따라서 같은 굽힘 모멘트라도 단면계수가 클수록 굽힘응력은 작아진다. σ와 Z의 곱을 2로 나누거나 둘의 비로 둔 식은 이 관계를 만족하지 않는다.

인장응력은 약 10MPa이다.

단면적은 $A = \dfrac{\pi d^2}{4} = \dfrac{\pi \times 20^2}{4} \approx 314\ \mathrm{mm^2}$이고, 응력은 $\sigma = \dfrac{F}{A} = \dfrac{3140}{314} \approx 10\ \mathrm{MPa}$로 계산된다.

축방향 이동거리는 3mm이다.

3줄 나사이므로 리드는 $L = 3 \times 3 = 9\ \mathrm{mm}$이며, 이는 360° 회전 시 이동거리이다.

120° 회전은 한 바퀴의 $\dfrac{1}{3}$에 해당하므로 이동거리는 $9 \times \dfrac{1}{3} = 3\ \mathrm{mm}$이다.

주철은 조직 특성상 절삭성 및 내마멸성이 우수한 재료이므로, 이 성질이 좋지 않다는 설명은 틀렸다.

용융점이 낮아 유동성이 좋고 압축강도는 크지만 인성이 낮으며, 가단성ㆍ전성ㆍ연성이 적은 것은 주철의 일반적 특성이다.

열풍로는 제선 공정에서 고로에 열풍을 공급하는 설비로, 주형에 쇳물을 붓기 위한 탕구계 구성요소가 아니다.

주탕컵, 쇳물받이, 탕도는 모두 용융금속을 주형 안으로 유도하는 탕구계의 구성요소이다.

베어링 호칭번호 '7206ZNR'에서 기본번호 7206의 뒤 두 자리 '06'은 안지름 번호를 나타낸다.

안지름 번호가 04 이상이면 번호에 5를 곱한 값이 실제 안지름이 되므로, 06은 안지름 30mm를 의미한다.

브레이크 용량은 마찰면의 단위면적당 마찰일로 정의되므로 $\mu p v$ 로 계산한다.

접촉면 압력 p에 마찰계수 μ를 곱한 μp 가 단위면적당 마찰력이고, 여기에 드럼의 원주속도 v를 곱하면 단위면적에서 소비되는 마찰동력이 된다.

이 값이 크면 마찰면의 발열과 마모가 심해지므로 재료별 허용값 이하로 제한한다. μ를 pv로 나눈 형태나 π가 곱해진 식은 마찰일의 정의에 맞지 않는다.

로프를 걸어 중량물을 매달아 올릴 때 사용하는 볼트는 아이볼트이다.

볼트 머리 부분이 고리(eye) 모양으로 되어 있어 로프나 훅을 직접 걸 수 있도록 만들어진 볼트이다.

V벨트는 단면이 쐐기 모양이라 풀리 홈에 양쪽 면이 밀착되어야 하므로, 벨트를 교차시키는 엇걸기(십자걸기)는 사용할 수 없다.

미끄럼이 적고 속도비가 크며 이음이 없어 운전이 정숙하고, 쐐기 효과로 작은 장력으로도 큰 동력을 전달해 베어링에 걸리는 부하가 적은 것은 V벨트의 올바른 특징이다.

두 개의 입구와 하나의 공통 출구를 가지며 입구 압력의 크기에 따라 자동으로 한쪽 방향에 접속되는 밸브는 셔틀 밸브이다.

• 변환 밸브는 유로의 방향을 전환하는 밸브로 압력 비교 기능은 없다.
• 스로틀 밸브는 유량을 조절하는 밸브이다.
• 체크 밸브는 한쪽 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는 밸브이다.

그림의 회로는 전압 V 양단에 저항 R과 인덕턴스 L이 병렬로 연결되고 전체 전류가 I 인 형태이므로, V와 I를 잇는 관계식은 병렬 합성 임피던스 $Z=\dfrac{R\cdot Ls}{R+Ls}$ 이다. 이 값을 그대로 만들어 내는 것은 전향경로 이득이 R 이고 궤환 이득이 −1/Ls 인 신호흐름선도다.

메이슨 공식으로 그 선도를 풀면 전향경로 이득은 $1\times R\times 1=R$, 폐루프 이득은 $R\times\left(-\dfrac{1}{Ls}\right)=-\dfrac{R}{Ls}$ 이므로
$T=\dfrac{R}{1+\dfrac{R}{Ls}}=\dfrac{RLs}{R+Ls}$ 로 위 임피던스와 정확히 일치한다.

나머지 선도는 회로와 맞지 않는다. 전향경로에 1/Ls, 궤환에 R을 둔 선도는 $\dfrac{1}{Ls-R}$ 이 되고, 궤환 이득을 −R 로 둔 선도는 분모가 $1+R$ 이 되어 회로 상수와 맞지 않으며, 궤환 이득이 1인 선도는 분모가 0이 되어 전달함수 자체가 성립하지 않는다.

그림은 B 입력에만 부정(작은 원)이 붙은 AND 게이트로 출력이 $Y=A\cdot\overline{B}$ 이므로, 이와 등가인 것은 A 입력과 출력에 각각 부정이 붙은 OR 게이트다.

드모르간의 정리로 확인하면 $\overline{\overline{A}+B}=\overline{\overline{A}}\cdot\overline{B}=A\cdot\overline{B}$ 로 같은 논리식이 된다.

나머지는 논리식이 다르다.

• A 입력만 부정한 OR 게이트는 $\overline{A}+B$.
• 출력만 부정한 OR(NOR) 게이트는 $\overline{A}\cdot\overline{B}$.
• 두 입력을 모두 부정한 OR 게이트는 $\overline{A}+\overline{B}$ 로 NAND와 같다.

교류의 임의의 순간 크기를 나타내는 값은 순시값이다.

최대값은 한 주기 중 가장 큰 값, 평균값과 실효값은 한 주기 전체에 대한 대표값을 나타내는 값이라는 점에서 순시값과 구분된다.

제동계수 δ가 0.5일 때 최대 초과량(오버슈트)이 가장 크다.

제동계수가 1보다 작은 경우는 부족제동(진동) 상태로 응답이 목표값을 넘어서는 오버슈트가 발생하며, 값이 작을수록 초과량이 커진다.

제동계수가 1 이상이면 임계제동 또는 과제동 상태가 되어 오버슈트 없이 목표값에 도달한다.

직류기를 구성하는 3요소는 정류자, 전기자, 계자이다.

계자는 자속을 발생시키고 전기자는 기전력을 유도하며, 정류자는 전기자에서 발생한 교류 기전력을 직류로 바꾸어주는 역할을 한다.

서보 전동기는 제어계에서 조작량을 실제로 발생시켜 제어대상을 구동하는 조작기기에 속한다.

피드백 제어 블록선도에서 서보 전동기는 조작부에 해당하며, 검출기ㆍ증폭기ㆍ변환기와는 역할이 구분된다.

200V로 접속 시 소비 전력은 2000W가 된다.

저항값은 $R = \dfrac{V^2}{P} = \dfrac{100^2}{500} = 20\ \Omega$이며, 전압을 200V로 높이면 전력은 $P = \dfrac{V^2}{R} = \dfrac{200^2}{20} = 2000\ \mathrm{W}$로 계산된다.

목표값과 출력값을 비교ㆍ검토하여 그 차이를 줄이는 방향으로 자동 수행하는 아날로그 정량적 제어는 피드백 제어이다.

시퀀스 제어는 미리 정해진 순서에 따라 진행되는 제어이고, 오픈루프 제어는 출력을 목표값과 비교하지 않는 제어라는 점에서 차이가 있다.

2전력계법이므로 소비전력은 두 전력계 지시값의 합인 750W, 역률은 0.866이다.

전력: $P=W_1+W_2=500+250=750\ \mathrm{W}$

역률: $\tan\theta=\sqrt{3}\times\dfrac{W_1-W_2}{W_1+W_2}=\sqrt{3}\times\dfrac{250}{750}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}$ 이므로 $\theta=30^{\circ}$, $\cos\theta=0.866$ 이다.

역률 공식으로 직접 구해도 $\cos\theta=\dfrac{W_1+W_2}{2\sqrt{W_1^{2}+W_2^{2}-W_1W_2}}=\dfrac{750}{2\sqrt{187500}}\approx0.866$ 으로 같다.

ⓐ는 출력을 받아 비교부로 되먹임하는 궤환요소, 즉 검출부다.

그림에서 신호는 목표값 → 비교부(가산점 원) → 앞쪽 블록 → 출력 순으로 흐르고, 출력에서 갈라져 나온 선이 ⓐ 블록을 거쳐 다시 비교부로 들어간다. 이렇게 제어량을 측정해 비교부로 되돌리는 요소가 검출부다.

비교부는 목표값과 궤환신호의 편차를 만드는 원 부분이고, 조절부는 그 편차를 받아 제어신호를 만드는 앞쪽 블록, 조작부는 그 신호로 제어대상에 직접 작용하는 부분이다.

역률은 80%이다.

피상전력은 유효전력과 무효전력의 벡터합으로 $\sqrt{80^2+60^2} = \sqrt{10000} = 100\ \mathrm{VA}$이고, 역률은 $\dfrac{80}{100} \times 100 = 80\%$로 계산된다.

세 입력에 모두 1을 넣으면 A = 1, B = 1이 된다.

맨 위 입력 1은 NOT 게이트를 지나 0이 되고, 이 0과 가운데 입력 1이 OR 게이트로 들어가므로 OR 출력은 1이다.

출력 A쪽 AND 게이트는 이 OR 출력 1과 맨 아래 입력 1을 받으므로 A = 1이고, 출력 B쪽 AND 게이트는 가운데 입력 1과 맨 아래 입력 1을 받으므로 B = 1이다.

서보 전동기는 속응성과 신뢰도가 높아 기동·정지·역전 동작을 빈번하게 반복할 수 있도록 설계된 전동기이다.

이러한 급격한 가감속 동작은 전동기 내부에 오히려 큰 발열을 일으키므로, 방열·냉각 설계가 중요하게 다루어진다. 따라서 발열이 작다고 하면서 냉각방식이 필요하다고 한 설명은 발열 특성과 냉각 필요성의 관계가 실제와 맞지 않아 틀린 설명이다.

전동기가 전원에 연결된 채로 중력부하에 의해 속도가 상승하면 유기기전력이 전원전압보다 커져 전동기가 순간적으로 발전기로 동작하고, 발생 전력을 전원 쪽으로 되돌려 보내면서 제동력을 얻는 방식을 회생제동이라 한다.

발생 전력을 전원으로 회수하므로 손실이 적어 경제적인 제동법으로 분류된다.

• 역전제동(플러깅)은 전동기의 회전방향을 반대로 바꾸어 급제동하는 방식으로 전력을 회수하지 않는다.
• 발전제동은 전동기를 전원에서 분리한 뒤 저항에서 전력을 열로 소비시켜 제동하는 방식으로 전원으로 회수되지 않는다.
• 유도제동은 유도전동기의 슬립을 이용해 제동하는 방식으로, 전원으로 전력을 되돌려 준다는 조건에 해당하지 않는다.

서로 다른 두 금속을 접합하여 양 접점의 온도차에 비례하는 기전력(전압)이 발생하는 열전대는 온도를 전압 신호로 변환하는 대표적인 소자이다.

• 광전관, 포토다이오드, 광전다이오드는 모두 빛의 세기 변화를 전기 신호로 바꾸는 광센서로 온도 감지 소자가 아니다.

가변저항 R에서 소비전력이 최대가 되는 조건은 R가 나머지 회로의 등가 내부저항(테브난 저항)과 같아질 때이다.

그림의 회로는 기전력 E에 R₁이 직렬로 붙고, 그 뒤 노드에 R₂와 가변저항 R이 병렬로 걸린 구조다. R를 떼어내고 전원 E를 단락시켜 좌측을 들여다보면 R₁과 R₂가 병렬로 보이므로 $R_{th}=\dfrac{R_1R_2}{R_1+R_2}$ 이다.

따라서 최대전력 전달조건에 의해 $R=\dfrac{R_1R_2}{R_1+R_2}$ 일 때 R의 소비전력이 최대가 되며, 두 저항의 합이나 그 역수 형태의 값에서는 최대가 되지 않는다.

단위계단응답이 $c(t) = 1 - e^{-2t}$일 때 지연시간 $T_d$는 출력이 최종값의 50%에 도달하는 시각으로 정의된다.

$c(T_d) = 0.5$를 대입하면 $1 - e^{-2T_d} = 0.5$이므로 $e^{-2T_d} = 0.5$이다.

양변에 자연로그를 취하면 $-2T_d = \ln 0.5$이고, 따라서 $T_d = \dfrac{\ln 2}{2} \approx 0.346\,\mathrm{s}$가 된다.

전기력선은 도체 표면에 수직으로 출입하는 성질을 가진다. 도체 표면에 접선 방향 성분이 남아 있으면 표면 전하가 이동하게 되므로, 정전 평형 상태에서는 표면에 수직인 성분만 존재한다.

• 전기력선은 같은 점에서 서로 교차하지 않는다. 교차하면 그 점에서 전계의 방향이 둘이 되어 모순이기 때문이다.
• 같은 부호의 전하 사이에는 반발력이 작용하므로 서로 흡입한다는 설명은 옳지 않다.
• 전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝나므로, 음전하에서 시작해 양전하로 끝난다는 설명은 방향이 반대이다.

자동조정(automatic regulation)은 전압·전류·주파수·회전속도 등 전기적·기계적 양을 목표값에 자동으로 유지시키는 제어로, 증기 기관의 조속기가 대표적인 예이다.

• 벤서기록계는 물리량을 기록하는 계측·기록 장치로 자동조정 동작을 수행하지 않는다.
• 로켓과 공업용 로봇은 위치·자세·방향을 목표값에 추종시키는 서보기구에 해당하여 자동조정의 예로 보기 어렵다.

평활용 커패시터 C가 커질수록 다이오드에 흐르는 충전 전류가 좁고 높은 펄스 형태가 되어 첨두전류가 오히려 커지므로, 다이오드의 전류 용량은 더 크게 잡아야 한다.

그림의 회로는 전원 Vs(t)에 인덕터 L을 직렬로 넣고, 다이오드 D₁~D₄로 구성한 브리지 정류기의 출력단에 커패시터 C를 부하 R과 병렬로 붙인 구조다. 여기서 L은 전류를, C는 전압을 평활한다.

• L이 클수록 전류 변화가 억제되어 직류전류가 평활해진다.
• C가 클수록 방전 중 전압 강하가 작아져 직류전압의 맥동이 줄어든다.
• 주기적 입력의 정상상태에서는 한 주기 동안 인덕터 양단 전압의 평균이 0이므로 평균적인 전압강하는 나타나지 않는다.