15년 2회차

엘리베이터 제동기(브레이크)의 감속도는 승객에게 과도한 충격을 주지 않도록 일반적으로 1.0gn 이하로 제한되어야 하므로, 1.0gn 이상으로 한다는 설명은 옳지 않다.

제동기는 카가 정지한 후 부하 불균형에 의해 역구동되어 움직이지 않도록 유지할 수 있어야 하고, 전동기·카·균형추 등 관성체를 제지할 수 있어야 하며, 승객용 엘리베이터에서는 125% 부하로 전속력 하강 중인 카도 안전하게 감속·정지시킬 수 있어야 한다.

(출제 당시 안전기준을 기준으로 한 설명이다.)

도어 인터록은 승강장 도어(층문)에 설치되는 안전장치이므로, 이를 카 도어 개폐시스템의 안전장치라고 설명하는 것은 옳지 않다.

도어 인터록은 전용 열쇠 없이는 승강장 도어가 열리지 않도록 하고, 도어가 완전히 닫혀 잠기지 않으면 엘리베이터가 운전될 수 없도록 하는 구조로 되어 있다.

슬랙로프 세이프티 비상정지장치는 로프에 장력이 없어져 느슨해졌을 때 이를 감지하여 작동하는 방식으로, 주로 소형·저속 엘리베이터(드럼식 등)에 사용된다.

롤러식, 플랙시블 가이드 클램프형, 플랙시블 웨지 클램프형 비상정지장치는 모두 과속(초과속도)을 조속기가 감지하여 레일을 붙잡는 방식으로 작동원리가 다르다.

코스터(롤러코스터)는 레일을 따라 주행하는 주행형 유희시설로, 회전운동을 이용하는 시설로 분류되지 않는다.

비행탑, 관람차, 로터는 모두 중심축을 기준으로 회전하며 움직이는 회전운동 유희시설에 해당한다.

유압 엘리베이터는 펌프로 작동유를 밀어 올릴 때만 모터가 구동되고, 하강할 때는 모터를 구동하지 않고 밸브를 열어 실린더 내 압유를 자중으로 서서히 배출시켜 하강한다.

따라서 모터는 상승 운전 구간에서만 작동하며, 하강은 중력과 유량제어밸브에 의해 이루어진다.

전기식 엘리베이터에서 카 내부의 유효높이는 2.0m 이상이어야 한다.

이는 이용자가 서서 탑승했을 때 머리 위 공간을 확보하기 위한 최소 기준으로, 출제 당시 안전기준을 따른다.

기어드 권상기는 전동기·웜기어(감속기)·브레이크·시브(도르래) 등으로 구성되는 구동장치이다.

완충기는 카나 균형추가 최하부를 지나칠 경우 충격을 흡수하도록 승강로 피트에 설치되는 장치로, 권상기의 구성품이 아니다.

승강장문 잠금장치의 기계적 내구성 시험은 잠금장치를 반복 개폐시켜 기계적 마모와 변형을 확인하는 시험으로, 조건은 다음과 같다.

• 연속하여 100만 주기를 실시한다.
• 1주기는 가능한 한 양 방향으로 전후 행정이 이루어지도록 한다.
• 잠금장치의 운동은 충격 없이 부드럽게 이루어져야 한다.

반면 정격전압·정격전류의 배수 상태로 통전시켜 반복 동작시킨다는 조건은 기계적 내구성 시험의 조건에 포함되지 않는다.

원심식 조속기는 회전축에 달린 진자(추) 또는 볼이 회전속도에 비례하는 원심력을 받아 벌어지는 원리로 카의 속도를 기계적으로 감지한다.

이렇게 감지된 과속 상태는 전기스위치나 로프캐치 같은 별도 장치를 통해 정지 동작으로 이어지지만, 속도 자체를 기계적으로 느끼는 부분은 진자·볼이다.

에스컬레이터의 구동장치는 전동기·감속기·브레이크가 구동체인을 통해 스텝체인과 핸드레일 구동부를 함께 움직이는 체인 전달 구조로 이루어진다.

반면 구동로프는 로프식 엘리베이터에서 권상기 시브와 카를 연결해 동력을 전달하는 부재로, 체인으로 동력을 전달하는 에스컬레이터의 구동장치에는 속하지 않는다.

기계실이 있는 엘리베이터에서 조속기(과속조절기)는 로프를 통해 카의 속도를 감지해야 하므로 권상기와 함께 기계실에 설치된다.

• 완충기는 승강로 최하부 피트에 설치된다.
• 균형추는 승강로 내부에서 카와 반대 방향으로 움직인다.
• 종점 스위치는 승강로 상하부 단말층 부근에 설치된다.

전망용 엘리베이터의 카 벽이나 창에는 충격에 강하고 파손되어도 파편이 흩어지지 않는 접합유리나 강화유리, 망유리 등을 사용해야 한다.

평유리(판유리)는 충격에 약하고 파손 시 날카로운 파편이 그대로 떨어질 위험이 있어 전망용 엘리베이터에는 사용할 수 없다.

비상용 엘리베이터는 화재 진압 중 소화수에 노출될 수 있으므로, 카 천장의 환기팬에는 방적(방수) 커버를 설치하고, 방적처리가 되어 있지 않은 경우에는 침수 시 전원이 차단되도록 하며, 비상운전 시에는 분리(정지)되도록 한다.

반대로 배수되지 않는 위치에 설치한다는 것은 물이 고여 침수 위험을 오히려 키우는 조건이므로 비상용 엘리베이터에 적용되는 기준이 될 수 없다.

완성검사 시 전기식 엘리베이터의 기계실 바닥면 조도는 200 lx 이상이어야 한다.

기계실에서 점검·정비 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 요구되는 최소 조도 기준이며, 출제 당시 안전기준을 따른다.

군관리방식은 여러 대의 엘리베이터를 하나의 시스템으로 묶어 호출 상황과 교통수요 변동에 따라 배차를 종합적으로 관리하는 방식이다.

출근·퇴근·한산 시간대처럼 수요 변동이 큰 호텔이나 임대건물에 적합하며, 여러 대를 함께 운용하는 건물에서 효율과 경제성이 가장 좋다.

군승합자동식은 2~3대를 묶어 승합 운전만 하는 단순한 방식이고, 단식자동식과 승합전자동식은 단독 운전 방식이어서 교통수요 변동 대응 능력이 떨어진다.

플런저는 작용하는 총하중이 클수록 그에 견딜 수 있도록 단면적도 커져야 하므로, 하중이 클수록 단면적이 작아진다는 설명은 틀렸다.

플런저는 KS 규격의 이음매 없는 탄소강관을 사용하고 두께는 5~20㎜ 정도이며, 끝단에는 빠짐을 방지하는 스토퍼를 설치한다.

승강로 조명은 모든 문이 닫혀 있을 때 카 지붕 위 1m, 피트 바닥 위 1m 지점에서 50 lx 이상이면 되므로, 100 lx 이상을 요구한다는 설명은 기준과 맞지 않는다.

나머지는 모두 승강로 구조의 기본 요건으로, 승강로 상단은 콘크리트나 철구조물이어야 하고, 벽과 개구부는 방화상 지장이 없는 구조여야 하며, 내부는 카의 승강에 지장이 없어야 한다.

전기식 엘리베이터에서 로프 대신 체인으로 카를 매다는 경우 안전율은 10 이상이어야 한다.

체인은 로프와 파단 거동이 달라 별도의 최소 안전율이 정해져 있으며, 이는 출제 당시 안전기준을 따른다.

인버터(VVVF)제어방식은 전압과 주파수를 동시에 가변시켜(V/F 제어) 전동기의 회전속도와 토크를 제어하는 방식이다.

전압만 조절하는 방식과 달리 주파수를 함께 바꾸므로 저속에서도 큰 토크를 유지하며 부드러운 가감속이 가능하다.

엘리베이터 권상용 주로프는 일반적으로 8호 이상의 굵은 로프가 사용되며, 5~7호는 중소형 기계에 사용되는 범위이다. 따라서 주로 5~7호가 사용된다는 설명은 엘리베이터 권상 주로프의 규격을 잘못 나타낸 것이다.

이 문항은 권상용 로프(와이어 로프)의 구조와 종류에 관한 문항이다.

• 보통꼬기(regular lay)는 소선이 로프 축에 대해 나선각이 크므로 외부와의 접촉면이 길고 내마모성이 우수하다는 점에서, 접촉면이 짧다는 설명은 설명이 반대이다.
• 심강(코어)은 로프 중심의 섬유심 또는 금속심을 의미하며 정확하다.
• 로프 꼬기 방법은 보통꼬기와 랭그식꼬기(lang lay)로 분류되는 것이 맞다.

안전율은 재료가 견딜 수 있는 한계와 실제 설계에서 허용하는 값의 비이므로 극한강도를 허용응력으로 나눈 값이다.

식으로 쓰면 $S=\dfrac{\text{극한강도}}{\text{허용응력}}$이며, 분자가 분모보다 크기 때문에 안전율은 항상 1보다 크게 나온다. 승강기의 매다는 장치나 구조 부재를 설계할 때 이 값을 크게 잡을수록 여유가 커진다.

나머지 형태들이 성립하지 않는 이유는 다음과 같다.

• 허용응력을 극한강도로 나눈 형태는 값이 1보다 작아져 안전율의 정의와 역수 관계가 된다.
• 탄성한도를 분모나 분자로 쓴 형태는 안전율의 기준강도로 통상 극한강도(인장강도)를 쓴다는 점과 어긋난다.

결국 허용응력은 $\text{허용응력}=\dfrac{\text{극한강도}}{S}$로 결정되며, 안전율이 클수록 허용응력은 작아진다.

조속기 캐치의 작동속도는 정격속도의 1.4배이므로 $V = 1.5 \times 1.4 = 2.1\ \mathrm{m/s}$이다.

평균 감속도는 이 속도를 감속시간으로 나눈 값이므로 $a = \dfrac{2.1}{0.3} = 7\ \mathrm{m/s^2}$이다.

중력가속도 $g=9.8\ \mathrm{m/s^2}$로 나누면 $a/g = 7/9.8 \approx 0.714$로, 평균 감속도는 약 0.714g이다.

와이어로프는 소선의 파단하중(인장강도) 크기에 따라 E종·G종·A종·B종으로 구분하며, E종에서 B종으로 갈수록 소선의 파단하중이 커진다.

따라서 C종은 소선의 파단하중에 따른 구분에 존재하지 않는 등급이다.

가이드레일은 카와 균형추의 승강로 내 위치를 규제하고, 자중이나 편하중에 의한 카의 기울어짐을 막으며, 비상정지장치 작동 시 수직하중을 지지하는 역할을 한다.

가이드레일은 카와 균형추를 안내하는 부재일 뿐 승강로 자체의 기계적 강도를 보강하는 구조재는 아니므로, 이는 가이드레일의 역할이 아니다.

60Hz, 6극 유도전동기의 동기속도는 $N_s = \dfrac{120f}{p} = \dfrac{120 \times 60}{6} = 1200\ \mathrm{rpm}$이다.

슬립이 3%이므로 회전속도는 $N = N_s(1-s) = 1200 \times (1-0.03) = 1164\ \mathrm{rpm}$으로, 회전속도는 1164 rpm이다.

전동기 주회로의 사용전압이 400V를 초과하는 경우 절연저항은 0.4MΩ 이상이어야 한다.

이는 저압 전로의 절연저항 기준을 전압 구간별로 정한 값으로, 출제 당시 전기설비 관련 기준을 따른다.

비상용 승강기를 설치할 경우 정전 등 상용전원이 끊겼을 때도 소방 활동에 쓸 수 있도록 예비전원을 설치해야 한다.

화재 시 정전이 발생해도 일정 시간 이상 비상용 승강기가 운행될 수 있도록 자가발전설비 등 예비전원 확보가 의무 사항이다.

공동주택에 설치하는 화물용 엘리베이터의 적재하중은 0.9톤 이상이어야 하므로, 0.5톤 이상이라는 설명은 기준에 맞지 않는다.

나머지는 기준대로인 내용으로, 폭 또는 너비 중 한 변은 1.35m 이상·다른 한 변은 1.6m 이상이어야 하고, 계단실형은 계단실마다, 복도형은 100세대까지 1대를 설치한다.

감시반은 승강기 운행 상태를 쉽게 파악할 수 있는 장소에 설치하고, 매뉴얼도 함께 비치해야 한다.

다만 감시반의 전원은 승강기 전원과 별도로 구성해, 감시반이나 그 시스템에 고장이 나더라도 승강기 운행에는 영향을 주지 않도록 해야 한다. 전원을 공동으로 설비하는 것은 이 원칙에 어긋난다.

전기식 엘리베이터의 브레이크는 전자-기계 브레이크를 사용해야 하며, 정상운행 중 브레이크가 열려 있으려면 지속적으로 전류가 공급되어야 하고 전원이 차단되면 자동으로 제동되어야 한다. 라이닝은 불연성이어야 한다.

밴드 브레이크는 제동 시 드럼에 편심 하중이 걸리고 제동력의 신뢰성이 낮아 전기식 엘리베이터의 브레이크 시스템으로는 사용할 수 없다.

도어의 닫힘 동작 중 사람이나 물체가 끼는 것을 막는 안전장치는 세이프티슈, 광전장치, 초음파장치 등으로, 문에 접촉하거나 빛·초음파로 장애물을 감지해 문을 다시 열어 준다.

마그네틱 인코더는 도어 모터의 위치·속도를 검출해 도어 제어에 사용하는 센서로, 장애물을 감지해 닫힘을 막는 안전장치는 아니다.

동력전원의 전압이 400V 미만인 경우 접지공사는 제3종 접지공사를 적용한다.

400V 이상인 경우에는 특별제3종 접지공사를 적용하며, 이는 출제 당시의 전기설비기술기준에 따른 구분이다.

승강기용 전동기의 용량은 $P = \dfrac{L \cdot V \cdot (1-b)}{6120\,\eta}$ (L: 정격하중[kg], V: 정격속도[m/min], b: 오버밸런스율, η: 효율)로 구한다.

정격속도 1m/s는 $V=60\ \mathrm{m/min}$이므로 $P = \dfrac{1150 \times 60 \times (1-0.45)}{6120 \times 0.6} = \dfrac{37950}{3672} \approx 10.3\ \mathrm{kW}$이다.

따라서 전동기 용량은 약 10.3㎾이다.

도어 인터록장치는 먼저 문이 완전히 잠긴 뒤에 정상운전을 위한 구동기계의 동작이 이루어지도록 설계되어야 하며, 잠금과 구동기계 동작이 동시에 일어나서는 안 된다.

나머지는 옳은 설명으로, 인터록은 중력·압축스프링 또는 그 조합으로 잠긴 위치가 유지되어야 하고, 런닝오픈 도어시스템에서는 인터록이 잠기지 않은 상태에서도 착상구역 내 주 전동기 동작이 허용되며, 문 닫힘을 저지하는 데 필요한 힘은 150N 이하여야 한다.

엘리베이터 제어반에는 전원을 공급·차단하는 배선용차단기, 전압을 바꾸는 변압기, 각종 회로를 개폐하는 전자접촉기 등이 실장된다.

조속기스위치는 조속기 자체에 부착되어 과속을 감지했을 때 동작하는 스위치로, 기계실의 조속기 쪽에 설치되며 제어반 내부 부품은 아니다.

카의 벽·바닥·지붕은 충분한 기계적 강도를 가진 불연 재료로 만들거나 씌워야 하고, 출입구의 유효 높이는 2m 이상이어야 한다.

정원은 정격하중(kg)을 65로 나눈 값을 구한 뒤 소수점 이하를 버림(절사) 처리하여 정하며, 반올림하지 않는다.

가이드레일은 지진이나 편하중에 의한 휨과 좌굴에 견디도록 설계되므로, 단면계수·좌굴하중·허용응력이 설계의 핵심 요소가 된다.

레일은 주로 압축·휨 하중을 받는 부재이며, 로프처럼 축 방향으로 잡아당기는 인장력은 가이드레일 설계와 가장 관계가 먼 항목이다.

기계대 안전율 계산에 적용하는 하중은 주로프에 작용하는 하중과 로프 자체 중량의 합에 동적 효과를 고려해 2배를 하고, 여기에 고정부착된 장치의 하중을 더해 구한다.

$(5000+100)\times2+1200=11400\ \mathrm{kg}$으로 계산되어, 적용하중은 11400㎏이다.

두 기어가 맞물려 돌아갈 때 이가 서로 밀착되지 않고 남는 틈을 백래시라 한다.

백래시는 기어의 원활한 회전과 윤활을 위해 의도적으로 두는 간격으로, 이끝의 틈(이뿌리와 상대 이끝 사이의 반지름 방향 여유)이나 피치(이와 이 사이의 간격)와는 구분되는 용어이다.

비상정지장치의 성능 시험에서는 적용중량, 작동속도, 평균감속도 등을 측정해 규정된 감속 성능을 만족하는지 확인한다.

가이드레일의 규격은 비상정지장치가 물리는 대상 부재의 사양일 뿐, 비상정지장치 자체의 성능 시험 항목은 아니다.

서브머지드 아크용접은 용접부에 분말 용제(플럭스)를 뿌리고 그 속에 용접봉 심선을 넣은 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시켜, 그 열로 용제·용접봉·모재를 녹여 접합하는 방식이다.

아크가 용제 속에 잠긴(submerged) 상태로 진행되어 아크광과 스패터가 외부로 노출되지 않는 것이 특징이며 자동·반자동 용접에 널리 쓰인다.

• 스폿 용접은 두 판을 전극으로 가압하여 저항열로 점 용접하는 방식으로 용제나 아크를 쓰지 않는다.
• 플라즈마 용접은 아크를 좁은 노즐로 압축한 플라즈마 제트를 열원으로 사용하는 방식이다.

코일스프링의 최대전단응력은 $\tau = K\dfrac{8PD}{\pi d^{3}}$(K는 왈의 수정계수)로 나타나며, 하중 P와 코일 평균지름 D가 일정할 때 소재 지름 d의 세제곱에 반비례한다.

지름을 $\dfrac{1}{2}$배로 줄이면 $d^{3}$은 $\dfrac{1}{8}$배가 되므로, 응력은 그 역수인 8배로 커진다.

순수 비틀림을 받는 원형봉에서 단면에 작용하는 비틀림모멘트가 축 길이방향으로 일정하면, 단위 길이당 비틀림각의 변화율 $\dfrac{d\theta}{dx}=\dfrac{T}{GJ}$ 역시 길이방향으로 일정하며 증가하지 않는다.

비틀림에 의한 전단응력이 $\tau=Gr\dfrac{d\theta}{dx}$로 전단탄성계수·반지름·비틀림각 변화율의 곱으로 표현된다는 것과, 전체 비틀림모멘트가 단면 전단응력 분포의 합력(모멘트)과 같다는 설명은 모두 옳다.

따라서 같은 크기의 비틀림을 받을 때 변화율이 길이방향으로 증가한다는 설명이 옳지 않은 내용이다.

키(key)는 축과 보스 사이에서 토크를 전달하는 부품으로, 키의 측면에는 전단력이 작용하고 키와 축·보스가 맞닿는 면에는 압축(면압)이 작용한다.

따라서 키의 강도 설계에서는 이 두 가지, 즉 전단과 압축(면압)을 기준으로 단면과 길이를 검토한다.

공압·통풍 기기는 토출(배출)압력의 크기에 따라 송풍기(fan), 블로어(blower), 압축기(compressor)로 구분한다.

일반적으로 배출압력이 $10\,\mathrm{kPa}$ 미만이면 송풍기, 그 이상 $100\,\mathrm{kPa}$ 미만이면 블로어, $100\,\mathrm{kPa}$ 이상이면 압축기로 분류한다.

실제 유체는 점성 마찰로 인해 에너지 손실이 발생하므로, 이상유체의 베르누이 방정식에 손실수두 $H_L$을 보정해 주어야 실제 유체에 적용할 수 있다.

에너지는 흐름 방향으로 감소하므로 상류(입구)측 수두에서 하류(출구)측 수두로 갈 때 그 차이만큼 $H_L$을 출구측에 더해 등식을 맞춘다.
$\dfrac{p_1}{\gamma}+\dfrac{v_1^{2}}{2g}+z_1=\dfrac{p_2}{\gamma}+\dfrac{v_2^{2}}{2g}+z_2+H_L$

1줄 겹치기 리벳이음에서 판의 효율은 리벳구멍이 있는 단면과 없는 단면의 강도비로 정의되며, $\eta = \dfrac{p-d}{p}$(p: 피치, d: 리벳구멍 지름)로 계산한다.

피치 $p=64\,\mathrm{mm}$, 구멍지름 $d=17\,\mathrm{mm}$를 대입하면
$\eta = \dfrac{64-17}{64} = \dfrac{47}{64} \approx 0.734$

따라서 판의 효율은 약 73.4%이다.

축류펌프는 회전차(프로펠러)가 유체를 축 방향으로 밀어내며, 날개 단면에서 발생하는 양력을 이용해 양정을 만드는 펌프이다.

구조가 단순하고 유로 저항이 작아 유량이 크고 양정이 낮은 조건에 적합하게 쓰인다.

페놀수지는 가열하면 화학반응(가교)이 일어나 굳어진 뒤에는 다시 가열해도 연해지지 않는 열경화성 수지이다.

반면 아크릴수지, ABS수지, 폴리스티렌은 가열하면 연해지고 냉각하면 다시 굳는 성질을 반복할 수 있는 열가소성 수지에 해당한다.

인베스트먼트법(investment casting)은 왁스·파라핀 등으로 실물과 동일한 모형을 만들고 그 주위에 주형재를 발라 굳힌 뒤, 가열로에서 주형을 경화시킴과 동시에 내부의 모형재를 녹여 유출시켜 정밀한 주형을 완성하는 주조법이다.

모형이 소실되므로 로스트왁스법이라고도 불리며, 복잡한 형상을 정밀하게 재현할 수 있는 것이 특징이다.

단면 높이 h는 단면2차모멘트를 통해 처짐의 분모에서 세제곱으로 작용하므로, 높이의 제곱에 비례한다는 설명이 옳지 않다.

그림은 지간 ℓ의 단순보 A–B 중앙 C에 집중하중 P가 작용하고(양쪽이 각각 ℓ/2), 단면은 폭 B·높이 h의 직사각형인 경우다. 이때 최대처짐은 $\delta_{max}=\dfrac{P\ell^3}{48EI}$이고, 직사각형 단면이므로 $I=\dfrac{Bh^3}{12}$이다.

두 식을 합치면 $\delta_{max}=\dfrac{P\ell^3}{48E\cdot\frac{Bh^3}{12}}=\dfrac{P\ell^3}{4EBh^3}$가 되어 각 변수와의 관계가 한눈에 드러난다.

• 하중 P는 분자에 1차로 있으므로 P에 비례한다.
• 탄성계수 E는 분모에 1차로 있으므로 E에 반비례한다.
• 지간 ℓ은 분자에 세제곱으로 있으므로 ℓ의 3제곱에 비례한다.
• 높이 h는 분모에 세제곱으로 있으므로 h의 3제곱에 반비례하며, 제곱에 비례한다는 서술과 정반대다.

연삭숫돌의 결합제(본드)는 숫돌입자 사이에 적당한 기공을 확보하여 절삭칩 배출과 연삭액 유입 통로를 만들어 주어야 한다.

따라서 입자 간에 기공이 생기지 않도록 해야 한다는 설명은 결합제의 요구 조건과 반대되는 내용이다.

• 열과 연삭액에 안전하고 고속회전에 견디는 강도를 가져야 하는 것은 결합제의 기본 요구 조건이다.
• 균일한 조직으로 임의의 형상을 만들 수 있어야 하는 것도 결합제의 요구 조건이다.

하중은 작용 속도(시간에 따른 변화 정도)에 따라 정하중과 동하중(반복하중·교번하중·충격하중 등)으로 분류한다.

정하중은 시간에 따라 크기와 방향이 변하지 않고 서서히 가해져 일정하게 유지되는 하중을 말한다.

분포하중·휨하중·전단하중은 하중이 작용하는 형태나 부재에 발생하는 응력의 종류에 따른 구분이므로, 작용 속도에 따른 분류와는 기준이 다르다.

와이어 게이지는 철사(전선)나 판재의 두께·지름을 측정하는 게이지이며, 드릴의 지름은 별도의 드릴 게이지로 측정한다.

• 필러 게이지는 좁은 틈새의 간극을 측정하는 데 쓰인다.
• 피치 게이지는 나사산 사이의 피치를 맞대어 측정한다.
• 레이디스(반지름) 게이지는 모서리나 필렛의 반지름을 측정한다.

인바(Invar)는 Fe-Ni계 합금으로 열팽창계수가 매우 작아 정밀 계측기·표준자 등에 사용되는 불변강이며, 미끄럼 마찰을 견디는 베어링 재료로는 사용되지 않는다.

켈멧, 배빗 메탈, 카드뮴계 합금은 모두 내마모성과 매입성이 있어 미끄럼베어링(부시) 재료로 실제 사용되는 대표적인 합금이다.

축의 허용전달동력은 비틀림모멘트 $T=\dfrac{\pi}{16}\tau d^{3}$와, 이를 각속도와 곱한 동력 $P=T\omega$로 구한다.

지름 $d=60\,\mathrm{mm}=6\,\mathrm{cm}$, 허용전단응력 $\tau=100\,\mathrm{N/cm^{2}}$를 대입하면
$T=\dfrac{\pi}{16}\times100\times6^{3} \approx 4241\,\mathrm{N\cdot cm} \approx 42.4\,\mathrm{N\cdot m}$

회전수 $N=500\,\mathrm{rpm}$이므로
$P=\dfrac{2\pi NT}{60}=\dfrac{2\pi\times500\times42.4}{60}\approx2220\,\mathrm{W}\approx$ 2.22kW이다.

황동의 탈아연 부식은 아연이 우선적으로 용출되는 현상으로, Zn 함유율을 30% 이하(α황동)로 낮추거나 As·Sb·Sn을 소량 첨가하는 방법, 또는 아연조각을 부착해 희생양극으로 삼는 방법 등으로 방지한다.

Ni 첨가는 탈아연 방지책으로 통용되는 방법이 아니며, 황동에 Ni을 첨가하는 것은 강도·내식성 개선 등 다른 목적의 합금 설계에 해당한다.

벨트 전동은 벨트가 유연하여 풀리에 감기는 경로를 비교적 자유롭게 잡을 수 있으므로, 기어처럼 두 축이 반드시 평행할 필요가 없고 반겹치기(직교) 걸기나 안내풀리를 이용해 축의 정렬이 평행하지 않은 두 축 사이에도 동력을 전달할 수 있다.

반면 벨트는 미끄럼이 발생할 수 있어 정확한 회전수 전달에는 부적합하고, 큰 동력 전달에는 기어·체인이 더 적합하며, 윤활유를 필요로 하는 방식도 아니다.

허용응력을 정할 때 기준이 되는 재료 강도값은 하중의 성질에 맞춰 선택한다. 정하중에는 극한강도·항복점을, 반복(교번)하중에는 피로한계를, 고온 환경에는 크리프한계를 기준으로 삼는다.

피로한계는 반복하중을 받을 때 파단되지 않고 견딜 수 있는 응력의 한계를 뜻하므로, 정하중에 의한 피로한계라는 표현은 하중조건과 강도기준이 서로 맞지 않는 부적절한 조합이다.

인발가공에서 단면 수축률(단면감소율)은 $\dfrac{A_1-A_2}{A_1}=1-\left(\dfrac{d_2}{d_1}\right)^{2}$로 구한다.

$d_1=5.5\,\mathrm{mm}$, $d_2=4\,\mathrm{mm}$를 대입하면
$1-\left(\dfrac{4}{5.5}\right)^{2}=1-0.529\approx0.471$

따라서 단면 수축률은 약 47%이다.

수치제어(NC, Numerical Control)는 가공 위치나 속도 등의 정보를 숫자(펄스)로 표현한 프로그램으로 공작기계의 동작을 제어하는 방식이다.

펄스 신호를 이용해 이송량·이송속도 등을 지령하는 프로그램제어 방식이라는 점에서 속도제어·PLC제어·계산기제어와 구분된다.

스위치 조작으로 R-L 회로에 직류 E가 인가된 뒤 시정수 $\tau=\dfrac{L}{R}$ 만큼 지난 순간의 전류이므로 $0.632\dfrac{E}{R}$ 가 된다.

R-L 직렬회로에 직류 E가 걸리면 전류는 $i(t)=\dfrac{E}{R}\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)$ 로 지수적으로 증가한다.

$t=\dfrac{L}{R}$ 를 대입하면 지수부가 $e^{-1}=0.368$ 이므로
$i=\dfrac{E}{R}(1-0.368)=0.632\dfrac{E}{R}\,[\mathrm{A}]$
즉 시정수는 전류가 정상값의 63.2%에 이르는 데 걸리는 시간이다.

• $0.368\dfrac{E}{R}$ 는 반대로 이미 흐르던 전류가 감쇠할 때 시정수 시간 뒤 남는 값이다.
• $\dfrac{E}{R}$ 는 시간이 충분히 흐른 뒤의 정상상태 전류다.

전기식 조절기는 신호의 전달이 빠르고 지연(lag)이 거의 없으며, 특성이 선형에 가깝고, 다양한 제어 대상에 폭넓게 적용할 수 있다는 장점이 있다.

반면 벨로즈나 노즐-플래퍼 같은 기계적 요소로 비례·적분·미분 동작을 비교적 간단히 얻을 수 있는 쪽은 공기식 조절기이며, 전기식은 같은 동작을 구현하려면 상대적으로 회로 구성이 복잡해진다.

따라서 PID 동작이 간단히 실현된다는 것은 전기식 조절기의 장점으로 보기 어렵다.

직렬 RLC회로가 공진할 때는 유도리액턴스와 용량리액턴스가 같아지므로 $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$, 즉 $C=\dfrac{1}{\omega^{2}L}$이다.

$f=1000\,\mathrm{Hz}$이므로 $\omega=2\pi f\approx6283\,\mathrm{rad/s}$, $L=20\,\mathrm{mH}=0.02\,\mathrm{H}$를 대입하면
$C=\dfrac{1}{(6283)^{2}\times0.02}\approx1.27\times10^{-6}\,\mathrm{F}$

따라서 필요한 정전용량은 약 1.27㎌이다.

그림의 220V는 선간전압이고 X는 한 상의 권선에 걸리는 상전압이므로 $\dfrac{220}{\sqrt{3}}\approx127\,\mathrm{V}$ 다.

Y(성형)결선은 선전류와 상전류가 같은 대신 전압 관계가 $V_{\ell}=\sqrt{3}\,V_{p}$ 로, 선간전압이 상전압의 √3배다. 그림에서 세 권선의 한쪽 끝이 한 점(중성점)에 모여 있고, 220V는 모두 두 선 사이에서 측정되어 있다.

따라서 $V_p=\dfrac{V_{\ell}}{\sqrt{3}}=\dfrac{220}{\sqrt{3}}=127\,\mathrm{V}$ 이며, 220을 3으로 나누거나 220V·110V를 그대로 쓰는 것은 √3 관계를 적용하지 않은 값이다.

서보기구(servo mechanism)는 물체의 위치·방위·자세와 같은 기계적 변위를 제어량으로 하여, 목표값의 임의의 변화에 항상 추종하도록 하는 피드백제어이다.

프로세스제어는 온도·압력·유량 등 공정변수를, 자동조정은 전압·주파수 등을, 프로그램제어는 미리 정한 시간적 프로그램에 따라 목표값이 변하는 제어를 대상으로 하므로 기계적 변위 제어와는 구분된다.

PID동작은 비례(P)동작의 빠른 응답성, 적분(I)동작의 정상편차 제거 능력, 미분(D)동작의 응답 속응성 개선 효과를 모두 결합한 제어 방식이다.

P동작만으로는 정상편차가 남고 PI동작은 정상편차는 없애지만 응답이 다소 느려질 수 있는 반면, PID동작은 이 둘의 단점을 보완하여 정상편차와 속응도 모두에서 가장 우수한 특성을 보인다.

엘리베이터용 전동기는 카가 무거운 하중과 함께 정지 상태에서 출발해야 하므로 기동 토크가 커야 승객이나 화물을 신속하고 안정적으로 기동시킬 수 있다.

따라서 기동 토크가 작아야 한다는 설명이 엘리베이터용 전동기의 필요 특성과 맞지 않는 내용이다.

가속도 변화비율이 일정해야 승차감이 좋고, 회전부 관성모멘트가 작아야 기동·정지 응답이 빠르며, 소음이 작아야 하는 것은 실제로 요구되는 특성이다.

Y-Y 결선은 1차·2차 어느 쪽에도 △(델타) 결선이 없어, 여자전류에 포함된 제3고조파 성분이 순환할 통로가 없다.

그 결과 제3고조파가 상전압에 그대로 나타나 파형이 왜곡되고 중성점 전위가 흔들리는 문제가 발생한다.

△결선이 하나라도 포함되면(△-△, △-Y, Y-△) 제3고조파 전류가 델타 권선 안에서 순환·상쇄되므로 이러한 문제가 크게 줄어든다.

단상 교류에서 유효전력은 $P=VI\cos\theta$, 피상전력은 $P_a=VI$로 나타내며, 무효전력은 전압·전류의 크기와 위상차의 사인값을 곱한 $P_r=VI\sin\theta$로 표현된다.

여기서 $\theta$는 전압과 전류 사이의 위상차이다.

자동제어에서 제어계가 도달하고자 하는 희망 물리량(온도 등)을 목표값이라 하며, 이는 제어계 외부에서 주어지는 기준 입력이다.

제어대상은 제어를 받는 장치나 프로세스 자체를 말하고, 되먹임량은 출력을 입력측으로 되돌리는 신호, 편차는 목표값과 제어량(되먹임량)의 차를 뜻하므로 목표값 자체와는 구분된다.

신호흐름선도의 귀환 −H가 K 앞(G의 출력 마디)에서 분기되므로, G 뒤의 인출점에서 H를 거쳐 입력쪽 가합점의 (−)로 되돌아가고 그 뒤에 K가 놓인 블록선도와 등가다.

선도는 R에서 이득 1로 마디에 들어와 G를 지나고, 그 마디에서 −H로 되돌아오며, 다시 K를 거쳐 C로 나간다. G의 출력을 M이라 하면 $M=G(R-HM)$ 이므로 $M=\dfrac{GR}{1+GH}$, 출력은 $C=KM$ 이 되어
$\dfrac{C}{R}=\dfrac{KG}{1+GH}$

나머지 후보는 전달함수가 달라진다.

• 귀환을 K 뒤(출력 C)에서 뽑으면 $\dfrac{KG}{1+KGH}$ 가 되어 분모에 K가 남는다.
• H를 순방향 블록에 묶고 단위 귀환으로 그린 형태(G·HK 또는 GH·K)는 $\dfrac{GHK}{1+GHK}$ 로, H가 분자에 올라가 버린다.

코일 1에 흐르는 전류가 만든 자속이 코일 2와 쇄교할 때, 코일 2에는 그 쇄교자속의 시간적 변화율에 비례하는 기전력이 유기된다.

이처럼 자속 변화율과 유기기전력의 관계를 규정하는 법칙이 패러데이의 전자유도법칙이며, 변압기의 상호유도 작용은 이 법칙에 기초한다.

피드백제어계에서 목표값과 되먹임량의 차인 동작신호는 제어장치에 입력되고, 제어장치는 이를 바탕으로 제어대상에 가할 신호를 만들어 낸다.

이때 제어장치의 출력이자 동시에 제어대상의 입력이 되는 신호를 조작량이라 하며, 조작량이 제어대상에 가해져 제어량이 변화한다.

자동제어계의 안정도를 판별하는 대표적인 방법으로는 보드선도법, 나이키스트 판별법, 루쓰-홀비쯔 판별법 등이 있으며, 이들은 특성방정식의 근이나 주파수응답을 이용해 안정 여부를 정량적으로 판단한다.

블록선도는 제어계의 신호 흐름과 구성요소 간의 관계를 도식적으로 나타낸 표현 방법일 뿐, 그 자체로 안정도를 판별하는 기법은 아니다.

피드백제어계는 목표값과 제어량을 비교하는 검출부, 신호를 증폭하는 증폭기기, 변환기, 그리고 조작량을 제어대상에 실제로 가하는 조작기기로 구성된다.

서보전동기는 제어장치가 만든 조작량(전기 신호)을 받아 축의 회전이라는 실제 구동력으로 변환해 제어대상에 가하는 최종 구동요소이므로 조작기기에 속한다.

분배법칙으로 전개한 뒤 잉여항을 없애면 $A\cdot C+\overline{A}\cdot B$ 로 정리된다.

전개하면 $(A+B)(\overline{A}+C)=A\overline{A}+AC+\overline{A}B+BC$ 이고, $A\overline{A}=0$ 이므로 $AC+\overline{A}B+BC$ 가 남는다.

남은 BC는 합의(consensus) 항이라 잉여다. BC가 1이 되려면 B=C=1이어야 하는데, 그때 A=1이면 AC가, A=0이면 $\overline{A}B$ 가 이미 1이므로 BC를 지워도 값이 바뀌지 않는다.

헤비사이드 브리지(Heaviside bridge)는 표준 인덕턴스와 저항을 이용하는 교류 브리지로, 코일의 자기인덕턴스와 그에 부수되는 저항 성분을 측정하는 데 사용된다.

정전용량과 그 저항은 셰링 브리지 등 다른 브리지로, 임피던스나 전류는 별도의 측정법으로 구하며, 반도체 소자의 핀 탐색은 브리지 회로의 용도가 아니다.

온도·유량·압력·액위 등 공정(프로세스) 변수를 제어량으로 하는 제어를 프로세스제어라 하며, 대상 계통 자체의 시정수가 크기 때문에 일반적으로 응답속도가 느린 특성을 가진다.

비율제어·프로그램제어·정치제어는 목표값이 주어지는 방식(다른 양에 비례, 시간적 프로그램, 일정한 값 유지)에 따른 분류로, 이 문항이 묻는 제어량의 종류에 따른 분류와는 기준이 다르다.

코일에 저장되는 에너지는 $W=\dfrac{1}{2}LI^{2}$로, 인덕턴스가 일정할 때 전류의 제곱에 비례한다.

전류가 5배가 되면 에너지는 $5^{2}=$ 25배가 된다.