10년 3회차

크레인 안전기준상 훅 본체의 국부 마모는 원 치수의 5% 이내일 때까지만 사용이 가능하다.

이를 초과하면 훅의 강도가 저하되어 파단 위험이 커지므로 즉시 교체 대상이 된다.

시브 홈 지름이 너무 크면 와이어로프가 홈 속에서 눌려 형태가 납작하게 변형되고, 로프와 시브 모두 마모가 촉진된다.

따라서 시브의 수명을 연장시킨다는 설명은 사실과 반대이며, 오히려 시브의 수명을 단축시키므로 틀린 설명이다.

천장크레인의 직류 전동기에서 속도제어용 브레이크로 사용하는 것은 다이나믹 브레이크(발전제동)이다.

전동기를 발전기로 작동시켜 회전 에너지를 전기적으로 소비시킴으로써 속도를 제어하는 방식으로, 유압 압상브레이크나 메카니컬 브레이크 같은 기계식 정지용 브레이크와는 목적이 다르다.

AC브레이크의 브레이크 블록은 내열성이 클 것이 구비조건이므로, 내열성이 작을 것이라는 설명은 틀린 내용이다.

마찰계수가 크고 내마모성이 커야 제동효과가 양호하게 유지되며, 반복 제동으로 발생하는 열에도 견뎌야 하므로 내열성 역시 커야 한다.

주행, 횡행, 권상 등의 일상점검은 무부하 상태로 실시한다.

부하를 걸지 않고 각 동작과 브레이크, 리미트 스위치 등의 작동 상태를 확인해야 하중에 의한 사고 위험 없이 이상 유무를 점검할 수 있다.

천장크레인의 양정은 훅이 상한 리미트 스위치가 작동하는 지점에서 하한 리미트 스위치가 작동하는 지점까지의 거리를 말한다.

즉 훅이 실제로 안전하게 오르내릴 수 있는 유효 상하 이동 범위를 의미하며, 단순한 수직 이동거리나 좌우 이동거리와는 다른 개념이다.

권상장치 속도제어용 브레이크의 브레이크 휠과 라이닝 사이 간격은 1~1.5mm 정도로 유지한다.

간격이 이보다 크면 제동이 늦어지고, 너무 좁으면 라이닝이 상시 마찰되어 과열·조기 마모의 원인이 된다.

와이어로프는 달기구가 가장 아래쪽에 위치할 때도 드럼에 최소 2~3회는 감겨 있어야 한다.

여유 감김이 없으면 로프 끝단 고정부에 하중이 집중되어 로프가 풀리거나 파단될 위험이 있기 때문이다.

유압브레이크 계통에 공기가 차면 주행을 정지시켜도 밀림현상이 발생한다.

유압은 비압축성이어야 힘이 정확히 전달되는데, 공기(기포)가 섞이면 압력이 스펀지처럼 흡수되어 제동력이 온전히 전달되지 못하고 밀리는 것이다.

리미트 스위치는 로프의 권과(卷過)를 방지하기 위한 장치이다.

훅이나 크레인이 정해진 상한·하한 위치를 넘어서기 전에 자동으로 동작을 정지시켜 로프가 지나치게 감기거나 풀려 발생하는 사고를 막는다.

훅 본체는 균열이나 변형이 없어야 하고 국부마모는 원 치수의 5% 이내여야 정상 사용이 가능한데, 이 보기는 그 기준을 10% 이내로 잘못 제시하고 있어 틀린 설명이다.

정격하중 표기, 볼트·너트의 풀림·탈락 없음, 해지장치의 균열·변형 없음은 모두 훅·달기구 점검의 올바른 기준이다.

신품 차륜에 깊이 1mm의 홈이 생겼을 때는 차륜의 흠을 제거한 후 사상 가공하여 사용하는 것이 가장 적절한 조치이다.

손상 부위만 정밀 가공으로 다듬으면 되는 정도이므로, 전체 차륜을 모두 가공하거나 반대쪽 구동륜까지 함께 깎을 필요는 없고, 흠집이 있는 채로 방치해서도 안 된다.

레일의 열팽창으로 인한 길이 변화를 고려하여 연결부분의 간격을 결정해야 하며, 최저기온에서의 수축를 고려하면 약 14mm의 여유 간격이 필요하다.

최고기온 38℃에서 최저기온 -20℃로의 온도 변화는
$\Delta T = 38 - (-20) = 58°C$
이다. 크레인 스팬 40m은 레일 2개(20m × 2 = 40m)로 구성되므로, 각 레일의 팽창량은
$\Delta L = \alpha \times L \times \Delta T = 0.000012 \times 20 \times 58 = 0.01392 \text{m} = 13.92 \text{mm}$
이다.

두 레일 끝단 사이의 총 간격은 양쪽 레일이 각각 팽창하므로
$13.92 + 0.48 \approx 14 \text{mm}$
에 가깝다.

횡행·주행 등의 과도한 진행을 방지하는 안전장치는 리미트 스위치이다.

정해진 이동 범위의 끝에서 스위치가 작동해 전동기 회로를 차단함으로써 크레인이 궤도 끝을 벗어나는 것을 막는다.

60/40×20m 규격은 주권의 권상능력 60t, 보권의 권상능력 40t, 스팬 20m를 의미한다.

이때 앞의 수치가 주권, 뒤의 수치가 보권이며, 두 수치 모두 시험하중이 아니라 권상능력(정격 들어올림 능력)을 나타낸다. 곱하기 뒤의 값이 크레인의 스팬이다.

천장크레인 권상장치의 주요 구성요소는 전동기, 감속기, 브레이크이며, 경보장치는 이에 포함되지 않는다.

경보장치는 운전 중 위험을 알리는 부속 안전설비일 뿐, 권상 동력을 전달·제어하는 구동계 부품은 아니다.

크레인 운전실의 종류로는 개방형, 밀폐형, 밀폐 단열형이 있으며, 개방 단열형이라는 구분은 존재하지 않는다.

개방형은 외부에 노출된 구조, 밀폐형은 사방이 막힌 구조, 밀폐 단열형은 밀폐 구조에 단열 처리를 더한 것으로 구분된다. 개방 구조에는 단열을 적용할 실익이 없어 그런 구분 자체가 성립하지 않는다.

버퍼 스토퍼는 주행이나 횡행 시 충돌했을 때 충격을 완화시켜 주는 장치이다.

크레인이 레일 끝단이나 다른 크레인과 부딪히기 직전에 완충 작용을 하여 구조물과 기계의 손상, 작업자의 충격을 줄여준다.

천장크레인의 사행운전(비틀림 주행)을 방지하기 위한 기준값은 8배이다.

즉 스팬과 휠베이스의 비가 8을 넘지 않도록 관리하는 것으로, 휠베이스가 스팬에 비해 지나치게 작으면 좌우 구동륜의 미세한 속도 차이만으로도 크레인이 비스듬히 틀어져 레일과 차륜 플랜지의 편마모를 일으킨다.

천장크레인 주행차륜의 직경차 허용한도는 원직경의 1.0%가 아니라 더 작은 수치로 규정된다. 좌·우 차륜의 직경차가 0에 가까울수록 크레인의 주행이 안정적이며, 구동차륜과 종륜은 서로 다른 허용 기준을 갖는다. 구동차륜의 직경차 허용한도는 원직경의 0.2% 이내, 종륜의 직경차 허용한도는 원직경의 0.5% 이내로, 전체 허용한도는 두 기준을 모두 만족해야 한다. 따라서 1.0%는 실제 규정보다 과도하게 큰 값이므로 오답이다.

횡행장치의 전원공급방식으로 사용하지 않는 것은 케이블 릴 방식이다.

케이블 캐리어, 페스툰 방식, 트롤리 와이어 방식은 모두 횡행(트롤리) 구간의 이동 전원 공급에 쓰이는 반면, 케이블 릴 방식은 주로 크레인 거더(주행) 측의 급전 방식으로 사용된다.

이 문제에서 요구하는 값은 0.4 메가옴(㏁) 이상이다.

출제 당시의 절연저항 기준은 사용전압 구간별로 최소값을 정하고 있었고, 400V를 넘는 저압 회로에는 0.4㏁ 이상이 요구되었다. 사용전압이 높은 구간일수록 요구되는 최소 절연저항값도 커지는 구조다.

전기 기기의 절연불량은 습기, 가스, 먼지가 많을 때 촉진되며, 주위온도가 낮은 것은 절연불량의 원인에 해당하지 않는다.

오히려 온도가 지나치게 높을 때 절연물이 열화되어 절연저항이 떨어지므로, 낮은 온도를 원인으로 든 설명이 틀린 것이다.

감속기 오일은 점도 검사와 별개로 일반적으로 2000시간 사용 후 교환한다.

정기적인 교환 주기를 지켜야 기어의 마모와 소음, 열화를 예방할 수 있다.

구름 베어링은 미끄럼 베어링에 비해 마찰저항이 작아 과열의 위험이 적다는 장점이 있다.

• 값은 미끄럼 베어링보다 오히려 비싼 편이다.
• 충격에는 미끄럼 베어링보다 약한 편이다.
• 구조상 소음이 생기기 쉬운 편이다.

위험물이며 대하중인 부하물을 넓고 장애물 없는 작업장에서 신호수의 유도를 받으며 운반할 때는 가능한 지면에서 낮게 들어 서행하는 것이 가장 양호한 운전 방법이다.

낮게 유지하면 낙하 시 충격이 작고 시야 확보와 정지 대응이 쉬워지므로, 작업장이 넓다는 이유로 높이를 올려 빠르게 진행하는 것은 오히려 위험하다. 수시로 브레이크를 잡아 정지시키는 방식도 흔들림(진동)을 키워 적절하지 않다.

천장크레인 운전을 시작할 때 최초로 해야 할 사항은 모든 제어기의 노치를 '0' 노치에 둔 뒤 메인 스위치를 켜는 것이다.

제어기가 '0' 위치가 아닌 상태에서 전원이 투입되면 의도치 않은 급작 동작이 발생할 수 있으므로, 권상용이나 주행용 중 일부만 확인하는 것으로는 부족하다.

매일 작업하는 크레인의 그리스컵은 매일 점검한다.

매일 가동되는 설비인 만큼 윤활 상태를 그날그날 확인해야 마모와 고착을 예방할 수 있다.

동기속도 대비 회전자 속도의 차이 비율인 슬립율은 2.2%이다.

먼저 동기속도를 구하면
$N_s = \dfrac{120f}{p} = \dfrac{120 \times 60}{4} = 1800\ \mathrm{rpm}$

이어서 슬립율은
$s = \dfrac{N_s - N}{N_s} \times 100 = \dfrac{1800-1760}{1800}\times100 = 2.2\%$

옴의 법칙에 따라 저항 20Ω인 니크롬선에 100V를 인가하면 전류는 5A이다.

$I=\dfrac{V}{R}=\dfrac{100\mathrm{V}}{20\Omega}=5\mathrm{A}$

스플라인은 축 둘레에 여러 개(보통 4~20개)의 이(齒)를 원주 방향으로 등분하여 가공한 것으로, 단독 키에 비해 훨씬 큰 토크를 전달할 수 있고 내구력이 크다.

축과 보스가 동시에 여러 이로 맞물려 하중을 분산시키므로 반복 하중이나 충격이 큰 축이음에 주로 쓰인다.

모터의 슬립링과 브러시의 접촉압력은 0.15~0.3㎏/cm² 범위로 유지한다.

• 압력이 너무 낮으면 접촉이 불안정해져 접촉저항이 커지고 스파크·과열이 생긴다.
• 압력이 너무 높으면 브러시와 슬립링의 마모가 급격히 진행된다.

1마력(PS)의 정의는 매초 75㎏f의 무게를 1m 들어올리는 일률이다.

$1\ \mathrm{PS}=75\ \mathrm{kgf\cdot m/s}$

플렉시블 커플링은 고무나 합성수지 등 탄성체를 매개로 축을 연결하는 방식이어서 금속 마찰면이 없어 급유가 필요 없다.

• 구름 베어링 하우징은 정기적인 그리스 급유가 필요하다.
• 롤러체인은 마모·부식 방지를 위해 급유가 필요하다.
• 개방치차(오픈 기어)는 노출된 잇면 보호를 위해 급유가 필요하다.

일반적으로 가장 널리 사용되는 너트는 육각 너트이며, 둥근 너트는 자리가 좁거나 다른 부품과의 간섭을 피해야 하는 특수한 곳에 한정적으로 쓰인다. 따라서 둥근 너트가 일반적으로 많이 사용된다는 설명은 틀렸다.

• 사각 너트는 강도보다 가공이 쉬워 건축·목공용으로 적합하다.
• 나비 너트는 날개 모양 덕분에 공구 없이 손으로 조일 수 있다.
• 캠(캡) 너트는 볼트 끝을 덮어 유체 누출과 나사산 손상을 막는다.

천장크레인의 도장은 도장 면적의 약 10%에 녹 또는 부식이 발생했을 때 재도장하는 것이 적당하다.

부식이 더 넓게 번진 뒤에 손대면 이미 모재까지 단면 손실이 진행되므로, 초기 단계에서 재도장하여 부재를 보호한다.

감속기의 이상 소음·진동은 감속기 내부 부품의 결함과 직결된 원인을 먼저 점검해야 한다.

• 베어링 파손·과다 마모로 기어가 흔들리는지 확인한다.
• 윤활유가 적정량인지 확인한다.
• 기어 체결 키가 풀려 중심거리를 벗어났는지 확인한다.

천장크레인의 과하중 여부는 감속기 자체의 소음·진동 원인 점검 항목과는 거리가 멀다.

크레인으로 운반물을 올릴 때는 권상과 주행(이동)을 동시에 하지 않는 것이 원칙이므로, 운반물이 지면에서 뜨는 것과 동시에 높이를 올리면서 주행하는 방식은 옳지 않다.

• 로프가 팽팽해질 때까지 감아 일단 정지한 뒤 상태를 확인하는 것은 올바른 절차이다.
• 권상과 주행을 별도로 행하는 것은 안전 원칙에 맞다.
• 훅을 운반물 중심선 상부에 위치시키는 것은 흔들림 방지를 위한 올바른 방법이다.

신호자의 줄걸이 작업이나 신호 자체에 불량이 확인되었다면 운전자는 신호를 따르지 말고 작업을 중지해야 한다. 불량을 확인하고도 그대로 신호에 따라 운전하는 것은 틀린 설명이다.

• 화물을 매단 채 운전석을 이탈하지 않는 것은 기본 안전수칙이다.
• 작업자를 운반하거나 권상한 채 작업하는 것은 금지된 행위이다.
• 운전사가 권상화물 위에 타거나 그 위에서 작업하는 것도 금지된다.

횡행 모터 축은 축의 미세한 편심·굴곡을 흡수해야 하므로 플렉시블 커플링이 가장 많이 사용된다.

탄성체를 매개로 하여 진동과 충격을 완화하면서도 동력을 전달할 수 있기 때문이다.

이퀄라이저(균형) 부분의 와이어로프는 좌우 하중 균형을 잡아주는 지점으로, 로프에 걸리는 응력이 크고 손상되기 쉬워 점검상 중요한 부위이다.

완전히 고정되어 움직이지 않거나 응력이 적다는 설명은 이 부위의 특성과 맞지 않는다.

시징(Seizing) 처리 시 소둔한 저탄소 강선으로 로프 끝을 묶는 폭은 와이어로프 지름의 3배 정도가 적당하다.

이보다 좁으면 결속력이 부족해 소선이 풀릴 위험이 있다.

와이어로프의 사용 중 점검은 육안·촉감으로 가능한 검사 위주로 이루어지며, 마모·부식·엉킴·킹크 등을 확인한다.

소선 하나하나의 인장강도 검사는 시료를 절단해 파단시켜야 하는 파괴검사이므로 사용 중 로프에 대한 일상 점검 항목으로는 적합하지 않다.

신호수가 집게손가락을 위로 올려 원을 그리는 동작은 권상(끌어올림) 신호이다.

반대로 손가락을 아래로 하여 원을 그리면 권하(내림) 신호로 구분된다.

굵은 와이어로프(지름 16㎜ 이상)를 훅에 걸 때 쓰는 어깨걸이는 로프를 훅에 한 바퀴 감아 훅의 어깨 부분에 얹어 거는 방법으로, 보기 중 로프가 훅을 감으면서 스스로 교차해 감긴 부분이 가장 많은 그림이 여기에 해당한다.

굵은 로프는 뻣뻣해서 훅에 그대로 걸면 걸린 자리에서 급하게 꺾여 손상되고, 짐이 흔들릴 때 훅 끝으로 미끄러져 빠질 위험이 있다. 그래서 로프를 훅에 감아 훅과 로프가 닿는 부분을 넓히고 미끄러짐을 막는 어깨걸이를 쓴다.

나머지 걸이 방법과는 이렇게 구분된다.

• 눈걸이 — 로프의 아이(고리)를 훅에 그대로 거는 가장 단순한 형태로, 감기거나 교차하는 부분이 없다.
• 반걸이 — 로프를 훅에 걸치기만 한 것이라 미끄러지기 쉬워 사용을 피한다.
• 짝감기걸이 — 가는 로프를 두 줄씩 짝지어 훅 안에서 서로 엇갈리게 감는 방법으로, 굵은 로프에는 쓰지 않는다.

롤러체인을 고리 모양으로 연결할 때는 링크 총수가 짝수일 때 핀 링크만으로 편리하게 연결할 수 있다.

옵셋링크는 링크의 총수가 홀수일 때 짝을 맞추기 위해 사용하는 것이므로, 짝수일 때 옵셋링크를 사용한다는 설명은 틀렸다.

강심(鋼芯) 로프는 섬유심 로프보다 절단하중이 크고 신율이 작으며 고온에 강한 것이 장점이어서 큰 하중·고온 환경에 선정된다.

다만 부식 방지 목적으로는 강심보다 윤활유를 많이 머금는 섬유심 로프가 유리하므로, 부식을 적게 하기 위해 강심을 선정한다는 설명은 적합하지 않다.

두 줄 걸이에서 로프 한 줄이 받는 장력은 줄 사이의 각도가 커질수록 커지므로, 모두 2톤을 매단 네 그림 가운데 사이각 120°인 것이 장력 T가 가장 크다.

보기 그림은 각각 두 줄을 수직으로 늘어뜨린 것, 사이각 30°, 60°, 120°로 걸어 2ton 짐을 든 모습이며 하중이 모두 같으므로 각도만 비교하면 된다. 장력은 $T=\dfrac{W}{2\cos(\theta/2)}$ 로 구한다.

수직 2줄은 $T=\dfrac{2}{2}=1\,\mathrm{ton}$, 30°는 $T=\dfrac{2}{2\cos15^\circ}\fallingdotseq1.04\,\mathrm{ton}$,
60°는 $T=\dfrac{2}{2\cos30^\circ}\fallingdotseq1.15\,\mathrm{ton}$, 120°는 $T=\dfrac{2}{2\cos60^\circ}=2\,\mathrm{ton}$ 이다.

즉 사이각 120°에서는 로프 한 줄이 하중 전체인 2톤을 그대로 받게 되어 가장 불리하다. 이 때문에 실제 줄걸이 작업에서는 사이각을 60° 이내로 제한한다.

절단하중은 안전계수 × 안전하중으로 구한다.

$P_{절단}=6\times 30\ \mathrm{ton}=180\ \mathrm{ton}$

받침점을 기준으로 좌우 모멘트를 같게 놓으면 P에는 9톤을 가해야 균형이 잡힌다.

그림에서 지레의 왼쪽 끝에 15톤이 걸려 있고 그 지점에서 받침점까지가 6m, 받침점에서 P가 작용하는 오른쪽 끝까지가 10m이다.

균형 조건은 $15\times6=P\times10$ 이므로
$P=\dfrac{90}{10}=9\,\mathrm{ton}$ 이다.

팔의 길이가 긴 쪽일수록 작은 힘으로 균형이 잡히므로 답은 15톤보다 작은 9톤이며, 8톤·7톤은 모멘트가 90t·m에 못 미치고 25톤은 오히려 오른쪽이 훨씬 무거워진다.

먼지가 많이 발생하는 작업장에서는 분진 흡입을 막는 방진 마스크가 가장 적합하다.

산소 마스크나 가스·방독 마스크는 산소 결핍이나 유해가스 환경에 사용하는 것으로 분진 방지 목적과는 다르다.

가연성 가스 저장실에서는 정전기·스파크 같은 점화원을 철저히 차단해야 하므로, 실내에 고정 조명·스위치를 두는 대신 휴대용 전등(방폭형)을 사용하는 것이 옳다.

• 기름걸레를 통 사이에 끼우면 마찰·정전기로 인한 화재 위험이 있다.
• 담뱃불을 가지고 출입하는 것은 명백한 점화원 반입이다.
• 백열등 조명과 실내 스위치는 발열·스파크로 점화원이 될 수 있어 부적합하다.

연삭기 작업에서는 비산 입자, 숫돌 파손, 손이 말려 들어가는 사고가 주로 발생한다.

발 협착은 롤러나 프레스류 설비에서 주로 발생하는 재해 유형으로, 연삭기 작업과는 거리가 멀다.

유류 화재는 B급 화재에 해당한다. B급 화재는 휘발유, 경유, 등유 등 인화성 액체와 그리스, 페인트 등 인화성 고체류의 화재를 분류하며, 일반적으로 유류화재의 대표적인 사례다. A급은 목재·종이 등 일반 고체 화재, C급은 전기 화재, D급은 금속 화재이므로 유류 화재와는 무관하다.

산업안전보건기준에 관한 규칙에서는 폭풍이 불거나 중진(中震) 이상의 지진이 있은 후 양중기를 사용하여 작업할 때에는 미리 각 부위의 이상 유무를 점검하도록 규정하고 있다.

토크렌치는 오른손으로 렌치 끝을 잡고 돌리면서 왼손으로 지지점을 눌러 고정하고, 눈으로는 게이지 눈금을 확인하며 규정 토크에 도달하면 조임을 멈추는 방식으로 사용한다.

양손으로 끝을 잡거나 중간 지점을 잡고 돌리면 정확한 토크값을 읽거나 유지하기 어렵다.

산소는 그 자체가 타는 물질이 아니라 다른 물질의 연소를 돕는(조연성) 가스이므로 인화성 물질이 아니다.

아세틸렌가스, 가솔린, 프로판가스는 모두 스스로 불이 붙는 인화성 물질이다.

가스 용접장치에서 산소 용기는 녹색으로 도색한다.

고압가스 용기는 내용물에 따라 색상을 구분하여 표시하는데, 국내 기준(공업용)으로 산소는 녹색, 아세틸렌은 황색, 수소는 주황색, 액화탄산가스는 청색으로 정해져 있다. 이는 취급자가 색만으로 가스 종류를 빠르게 식별해 안전사고를 예방하기 위함이다.

• 청색은 액화탄산가스(이산화탄소) 용기의 색이다.
• 황색은 아세틸렌 용기의 색이다.
• 적색은 공업용 고압가스 용기의 도색으로 지정되어 있지 않다.

크레인으로 물건을 운반할 때는 정격(규정) 하중을 초과해서는 안 된다.

규정 무게를 조금이라도 초과할 수 있다는 설명은 과부하로 인한 전도·와이어로프 파단 사고로 이어질 수 있어 틀렸다.

보라색(자주색)은 일반적으로 방사능 표시에 사용되는 색으로, 안전지도 표시와 짝지은 것은 잘못된 설명이다.

• 빨간색-방화 표시는 올바른 짝이다.
• 노란색-충돌·추락 주의 표시는 올바른 짝이다.
• 녹색-비상구 표시는 올바른 짝이다.