08년 1회차

천장크레인 표시 "40/20ton×26m"는 주권 40톤, 보권 20톤, 스팬 26m를 뜻한다.

앞의 두 숫자는 주권(메인 후크)과 보권(보조 후크)의 정격하중을, 뒤의 숫자는 주행레일 간 거리인 스팬을 나타낸다.

훅이 지상에 닿았을 때도 드럼에는 와이어로프가 최소 2회 이상 감겨 있어야 한다.

감김 여유가 부족하면 와이어로프가 드럼 고정부에서 빠지거나 과도한 하중이 고정부에 집중되어 파단 위험이 커지기 때문이다.

주행속도는 차륜의 회전수와 둘레(원주)를 곱해 구한다.

감속비를 반영한 차륜 회전수는 $3000\mathrm{rpm} \times \dfrac{1}{100} = 30\mathrm{rpm}$이다.

차륜 둘레는 $\pi \times 0.4\mathrm{m} \approx 1.257\mathrm{m}$이므로 주행속도는 $1.257\mathrm{m} \times 30 \approx 37.7\mathrm{m/min}$, 즉 약 38m/min이다.

천장크레인의 용량은 정격하중과 스팬 외에 양정(揚程, 훅의 상승 높이)을 함께 표기한다.

양정은 훅이 최하점에서 최상점까지 움직일 수 있는 거리를 뜻하며, 권상속도·횡행속도·주행속도는 용량 표기가 아니라 운전 성능을 나타내는 별도 항목이다.

속도제어형 제동기는 권하(하강) 시 화물이 낙하하지 않도록 속도를 제어하는 데 사용된다.

권상(들어올림) 시에는 전동기의 구동력 자체가 속도를 제어하므로, 별도의 속도제어 제동은 주로 하강 동작에서 필요하다.

정격하중 20000kgf인 천장크레인의 훅은 안전율 5 이상을 확보한 파괴하중을 가져야 한다.

따라서 최소 파괴하중은 $20000\mathrm{kgf} \times 5 = 100000\mathrm{kgf}$ 이상이어야 한다.

구동륜 한 개에 생긴 깊이 1㎜ 정도의 흠은 그 부분을 제거하고 사상(연삭) 가공하여 계속 사용하는 것이 알맞은 조치다.

흠의 깊이가 얕아 차륜 직경(800㎜)에 미치는 영향이 미미하므로, 주행차륜 전부나 양쪽 구동륜까지 함께 깎아낼 필요는 없다. 반대로 흠을 방치한 채 그대로 사용하면 충격과 편마모가 진행되어 주행이 불안정해진다.

권상장치의 동력은 전동기에서 시작해 커플링 → 기어감속기 → 드럼 → 와이어로프 → 훅 순으로 전달된다.

전동기의 회전력이 커플링을 통해 감속기로 전달되어 저속·고토크로 바뀐 뒤 드럼을 돌리고, 드럼에 감긴 와이어로프가 훅을 오르내리게 한다.

천장크레인 완성검사의 시험하중은 정격하중의 1.1배로 잡는다.

따라서 정격하중이 20000kgf이면 시험하중은 $20000\mathrm{kgf} \times 1.1 = 22000\mathrm{kgf}$이다.

브레이크 라이닝은 원래 두께의 약 50%까지 마모되면 새 라이닝으로 교체해야 한다.

라이닝이 그 이상 얇아지면 마찰력이 부족해져 제동거리가 늘어나고 정지력이 불안정해지기 때문이다.

주행차륜 좌·우 외측 중심 간의 수평거리는 휠베이스라 한다.

차륜하중은 차륜 한 개가 레일에 전달하는 하중, 양정은 훅이 오르내리는 거리, 트롤리 스팬은 트롤리 차륜이 얹히는 횡행레일 사이의 거리로, 모두 주행차륜 좌우 중심 간 거리와는 다른 개념이다.

차륜의 플랜지 두께는 원래 두께의 약 50%가 마모되면 교환한다.

플랜지는 차륜이 레일을 벗어나지 않도록 잡아주는 부분이라, 절반 가까이 마모되면 탈선 위험이 커져 교체 기준을 넘긴 것으로 본다.

천장크레인 주행레일 연결부의 어긋남 허용오차는 상·하, 좌·우 모두 0.5㎜이다.

이 값을 넘으면 차륜이 연결부를 지날 때 충격과 진동이 커져 레일과 차륜의 손상을 앞당긴다.

시브는 부시베어링과 축이 맞닿는 면에서 회전한다.

그림을 보면 부시베어링이 시브 보스의 안쪽 구멍에 끼워져 시브와 한 몸으로 함께 돌고, 축은 양쪽 브라켓에 물려 고정되어 있다. 따라서 실제로 미끄럼이 생기는 곳은 부시의 안쪽 면과 축 바깥면 사이다.

• 부시는 시브에 압입되어 함께 도는 부품이므로 시브와 부시 사이에는 상대 운동이 없다.
• 축은 브라켓에 고정되어 움직이지 않으므로 축과 브라켓 사이에서도 회전이 일어나지 않는다.

마그네트 또는 스러스트 브레이크 휠 면의 요철은 2㎜ 이상이면 수정 또는 교환해야 한다.

요철이 이 기준을 넘으면 브레이크 휠과 라이닝의 접촉이 불균일해져 제동력이 떨어지고 진동·소음이 커지기 때문이다.

전자 브레이크의 전자석 부분 과열은 대부분 전기적 원인에서 비롯되며, 브레이크슈의 마모는 마찰재 쪽의 기계적 문제라 전자석 과열의 원인이 아니다.

• 철심 부착 불량은 자기회로에 틈(에어갭)이 남아 여자전류가 줄지 않고 계속 크게 흐르므로 과열의 원인이 된다.
• 전원 전압 강하는 흡인력을 떨어뜨려 철심이 완전히 붙지 못하게 하고, 그 결과 큰 전류가 계속 흘러 과열로 이어진다.
• 권선부분 단락도 코일에 과전류가 흘러 과열을 일으키는 직접적인 원인이다.

훅 입구가 벌어지는 변형량은 정격하중의 2배를 정하중으로 걸어 확인하며, 벌어짐이 0.25% 이하여야 한다.

동하중이 아닌 정하중으로 서서히 하중을 걸어 훅 입구의 영구 변형 여부를 판정하는 시험이다.

중추식(추를 이용한) 리미트스위치는 권상 시 비상용 과권(과다 감아올림) 방지 역할을 한다.

평상시에는 상용 리미트스위치가 과권을 막고, 이것이 작동하지 않을 경우를 대비한 비상용 안전장치로 중추식 스위치가 추가로 설치된다.

천장크레인은 주행레일 위에 설치된 새들에 직접 지지되는 거더를 가진 크레인을 말한다.

거더가 교각을 거치지 않고 새들에 바로 얹혀 있다는 점에서, 교각으로 지지되는 형식이나 인력·엔진으로 짐을 옮기는 도구와는 구분된다.

리미트스위치는 주권과 보권에 주로 사용되지만, 필요에 따라 주행·횡행 동작에도 사용된다.

즉 특정 동작 하나에만 국한되지 않고 크레인의 여러 동작에서 이동 한계를 제한하는 데 두루 쓰인다.

두 축의 회전방향이 같으면서 높은 감속비를 얻을 수 있는 기어는 내접기어이다.

내접기어는 큰 링 기어 안쪽에 작은 기어가 맞물리는 구조라 두 축이 같은 방향으로 회전하고, 잇수 차이를 크게 둘 수 있어 감속비를 높이기 유리하다.

스퍼기어(외접기어)는 맞물린 두 축이 서로 반대 방향으로 회전하고, 베벨기어와 하이포이드기어는 교차·엇갈린 축 사이에서 방향을 바꾸는 용도로 쓰인다.

트롤리 레일의 좌·우 고저차는 기준면에서 ±2㎜ 이내로 유지해야 한다.

고저차가 이 범위를 벗어나면 트롤리 주행 중 진동과 편마모가 커져 주행 안정성이 떨어진다.

저항기의 온도가 상승하는 것이 가장 적합한 설명이다.

저항제어 방식에서 중간속도로 장시간 운전하면 전동기 전류가 저항기를 계속 통과하면서 전력 손실이 열로 저항기에 축적되어 저항기 온도가 계속 상승한다.

전동기 자체는 부하 전류가 계속 흐르는 상태이므로 온도가 내려가지 않으며, 저항을 거치지 않는 정격속도 운전보다 손실이 커서 불리하다.

가능한 교류보다 직류를 많이 사용한다는 설명이 틀렸다.

직류는 전류가 끊이지 않고 흐르므로 스위치 개폐 시 아크(불꽃)가 오래 지속되어 소호가 어렵지만, 교류는 매 반주기마다 전류가 0이 되는 순간이 있어 아크가 상대적으로 쉽게 꺼진다.

• 스위치를 신속히 개폐하는 것, 접촉면에 이물질이 없도록 하는 것, 접촉면을 매끄럽게 하는 것은 모두 불꽃 발생을 줄이는 올바른 방법이다.

수전전압이 규정전압보다 ±10% 이상 차이 나면 운전을 금지해야 한다.

전압이 규정치를 크게 벗어나면 전동기의 토크·전류 특성이 정상 범위를 벗어나 과열이나 오작동의 위험이 있으므로, 운전 개시 전 점검 항목으로 수전전압 상태를 확인하도록 정하고 있다.

권상장치의 수리는 사후보전에 속한다는 설명이 틀렸다.

권상장치는 화물을 직접 매달아 올리는 핵심 부위여서 고장이 곧 낙하·중대재해로 이어지므로, 고장이 난 뒤에 고치는 사후보전에 맡기지 않고 정기 점검과 계획적인 교환·수리, 즉 예방보전으로 관리한다.

• 보수관리를 예방보전과 사후보전으로 구분한다는 것, 고장이 일어날 것 같은 부분을 계획적으로 교환·수리하는 것을 예방보전이라 한다는 것, 크레인은 안전상 모든 장치를 예방보전으로 관리하는 것이 바람직하다는 것은 모두 옳은 설명이다.

키(Key)는 수시로 급유하여 녹을 방지해야 한다는 설명이 틀렸다.

키는 축과 회전체(기어·풀리 등)를 고정해 회전력을 전달하는 기계요소로, 축과 보스 사이에 끼워 고정되는 부품이라 베어링처럼 상시 윤활이 필요한 부품이 아니다.

• 테이퍼(구배)를 준 키가 있다는 것, 회전체를 축에 고정한다는 것, 회전력을 전달한다는 것은 모두 옳은 설명이다.

천장크레인은 산업안전보건법 및 관련 규정에서 정해진 정기점검·검사 대상 기계다. 작업시작 전 점검은 매일 작동 전 안전 상태를 확인하는 일상점검, 자체검사는 사업주가 실시하는 정기적 안전점검, 정기검사는 안전검사 전문기관이 주기적으로 실시하는 법정검사로 모두 천장크레인의 필수 점검·검사 항목이다. 반면 완성검사는 건설기계나 건설공사 준공 시 실시하는 검사로, 사용 중인 천장크레인의 주기적 점검·검사 체계와는 무관하다.

메가테스터(메거)는 전기 절연저항을 측정하는 계측기이다.

절연물에 직류 고전압을 가해 흐르는 미소 누설전류로부터 절연저항 값을 구해, 전기설비의 절연 상태(누전 위험)를 점검하는 데 사용한다.

재료의 응력 중 가장 작은 값은 사용응력이다.

일반적으로 $\text{사용응력} \lt \text{허용응력} \lt \text{탄성한도} \lt \text{극한강도}$ 순으로 커진다.

실제 부재에 걸리는 사용응력은 안전을 위해 허용응력보다 작게, 허용응력은 다시 탄성한도·극한강도보다 충분히 작게 설계하기 때문이다.

개방식이 아닌 기어박스 내부의 기어오일을 월 1회 보충하여 사용하는 것이 좋다는 설명이 틀렸다.

밀폐형 기어박스는 외부와 차단되어 있어 오일이 쉽게 소모되지 않으므로, 매달 보충할 필요 없이 정해진 교환 주기(운전시간 기준)에 따라 점검·교환하면 된다.

• 기어이면 하중·운전온도가 높을수록 고점도유를 쓰는 것, 개방기어에 정기적으로 소량씩 급유하는 것, 윤활유가 치면에 유막을 형성한다는 것은 모두 맞는 설명이다.

예비품을 두는 목적은 운전 중 고장이 쉽게 발생하는 부품에 대해 정비 시간을 단축시키기 위해서이다.

고장 빈도가 높은 부품을 미리 확보해 두면 고장 발생 즉시 교체할 수 있어 설비 정지시간을 최소화할 수 있다.

1축상에 2개의 베어링 유닛을 사용하는 것은 축을 지지하는 일반적인 방식으로 진동의 원인이 아니다.

• 하우징 취부 볼트가 풀리면 베어링이 헐거워져 진동이 발생한다.
• 축이 휘면 회전 시 불균형이 생겨 진동이 발생한다.
• 베어링 내부 마모로 틈(clearance)이 커지면 진동이 발생한다.

2차 저항제어 방식으로 기동·속도제어를 하는 전동기는 교류 권선형 유도전동기이다.

권선형 유도전동기는 회전자(2차측) 권선을 슬립링을 통해 외부로 인출할 수 있어, 여기에 가변저항을 접속해 슬립을 조절함으로써 기동전류를 낮추고 속도를 제어할 수 있다.

농형 유도전동기는 회전자가 단락되어 있어 2차 저항을 조절할 수 없고, 직류 전동기는 애초에 2차 저항제어 방식이 아니다.

전동기 효율은 약 85.8%이다.

$P_{out} = 23\,\mathrm{HP} \times 746\,\mathrm{W/HP} = 17{,}158\,\mathrm{W}$

$\eta = \dfrac{P_{out}}{P_{in}} \times 100 = \dfrac{17{,}158}{20{,}000} \times 100 \approx 85.8\%$

전기 기호로 맞는 것은 저항의 단위 Ω(옴)이다.

전력량은 보통 $\mathrm{Wh}$(또는 J)로, 전류는 $\mathrm{A}$로, 전압은 $\mathrm{V}$로 나타내므로 나머지 보기는 기호가 서로 뒤바뀌어 있다.

운전위치와 크레인 기계장치가 떨어져 있는 경우 육안에 의한 점검을 생략할 수 있다는 설명이 틀렸다.

리모컨(무선조종) 크레인은 운전자가 기계 본체와 떨어져 있는 경우가 많아, 오히려 수시로 육안 확인을 병행해야 위험을 놓치지 않는다.

• 제어기에 이름판을 부착해 크레인별로 구분하는 것, 화물이 보이지 않으면 일단 정지 후 보이는 위치로 이동해 재개하는 것, 작업 전 비상정지 버튼 작동을 확인하는 것은 모두 옳은 취급방법이다.

커플링 조립볼트에 고무부시를 끼워 그 탄성을 이용하는 것은 플랜지형 플렉시블 커플링이다.

고무부시가 볼트와 플랜지 사이에서 충격과 진동을 흡수해, 두 축 사이의 약간의 축심 어긋남과 충격을 완화하며 동력을 전달한다.

이동할 물품 종류를 고려할 필요가 없고 신속한 작업이 우선이라는 설명이 틀렸다.

운반물의 종류·중량·형상에 따라 줄걸이 방법과 운반 경로가 달라지므로 운전 시작 전에 반드시 고려해야 하며, 신속함을 안전보다 우선할 수 없다.

• 작업내용·순서를 관계자와 협의하는 것, 이동 영역 내 장애물을 사전 확인하는 것, 방호장치 이상 유무를 확인하는 것은 모두 필요한 사전 조치이다.

와이어로프를 훅의 중심에 걸고 안전한 매담 각도를 유지하는 것이 가장 옳은 설명이다.

• 규정된 하중을 초과해서는 안 되며, 전에 사고가 없었다는 이유로 초과해 매달아서는 안 된다.
• 보조 와이어로프 선정은 자격을 갖춘 담당자가 정해진 절차에 따라야 하며 작업자가 임의로 정할 사항이 아니다.
• 신호수 신호에만 전적으로 의존하기보다 운전자 스스로도 확인해야 하고, 운반물을 지상에서 불필요하게 높이 달아 옮기는 것은 오히려 위험을 키운다.

와이어로프에서 소선(素線)을 여러 가닥 꼬아 합친 것을 스트랜드(strand)라 한다.

이 스트랜드를 다시 심강(core) 둘레에 여러 가닥 꼬아 감아 최종적으로 와이어로프가 만들어진다.

엮어 넣기로 고리(아이)를 만들 때 엮어 넣는 적정 길이는 와이어로프 지름의 30~40배 정도로 한다.

엮어 넣는 구간이 짧으면 하중을 받을 때 스트랜드가 빠져나와 고리가 풀릴 수 있으므로, 지름의 30~40배 정도를 충분히 겹쳐 엮어 마찰과 물림으로 하중을 견디게 한다.

떨어진 두 축의 전동장치에 주로 링크 체인을 사용한다는 설명이 틀렸다. 이 경우에는 롤러 체인을 주로 사용한다.

링크체인은 주로 물건을 매달아 올리는 줄걸이·권상용으로 쓰이고, 스프로킷과 맞물려 정확하게 회전 동력을 전달하는 용도로는 롤러체인이 적합하다.

• 고온·수중 작업에서 와이어로프 대신 체인을 쓰는 것, 체인이 크게 링크체인과 롤러체인으로 나뉜다는 것, 롤러체인의 내구성이 핀과 부시의 마모로 결정된다는 것은 모두 옳은 설명이다.

한쪽 줄에 걸리는 하중은 약 1.39ton이다.

매다는 각도가 $60^\circ$이므로 로프 한 가닥의 장력은 $T = \dfrac{W/n}{\cos(\theta/2)}$로 구한다.

$T = \dfrac{4.8/4}{\cos 30^\circ} = \dfrac{1.2}{0.866} \approx 1.39\,\mathrm{ton}$

줄걸이 용구에 해당하지 않는 것은 조인트(joint)이다.

조인트는 축과 축을 연결하는 기계요소(축이음)이며, 와이어로프·체인·섀클처럼 화물을 직접 걸어 매다는 용구가 아니다.

체적이 같을 때 무거운 순서는 납-동-철-점토이다.

밀도(비중)를 비교하면 납(약 11.3) > 동(약 8.9) > 철(약 7.9) > 점토(약 2 내외) 순으로, 밀도가 클수록 같은 체적에서 더 무겁다.

줄걸이 각도를 최대한 크게 해준다는 것이 틀린 설명이다.

줄걸이(매담) 각도가 커질수록 각 로프에 걸리는 장력이 급격히 커지므로, 각도는 가능한 작게(권장 범위 이내로) 유지해야 안전하다.

• 중량물의 중심위치를 고려하는 것, 로프가 미끄러지지 않도록 하는 것, 날카로운 모서리에 보호대를 대는 것은 모두 옳은 주의사항이다.

와이어로프 직경의 허용차는 +7% ~ 0%로 표시한다.

즉 실제 지름이 공칭지름보다 작아지는 것(마이너스 허용차)은 인정되지 않고, 커지는 쪽으로만 최대 +7%까지 허용된다.

줄걸이용 와이어로프의 안전율은 5이다.

안전율 5란 로프의 절단하중이 실제로 걸리는 하중의 5배 이상이 되도록 선정한다는 뜻이다.

줄걸이 작업은 매다는 각도에 따라 장력이 커지고 하중 변동·충격도 크므로 이 정도의 여유를 두도록 정하고 있다.

주먹을 머리에 대고 떼었다 붙였다 하는 동작은 주권 사용 신호다.

그림처럼 한 손을 주먹 쥐어 안전모 쪽에 대었다 떼는 동작은 크레인의 주권(메인 훅)을 쓰라는 뜻이며, 호각은 짧게 한 번, 길게 한 번 분다.

• 보권 사용은 팔꿈치에 손바닥을 대었다 떼었다 하는 동작으로 손을 대는 위치가 다르다.
• 위로 올리기는 집게손가락을 위로 세워 수평으로 원을 그리는 동작이고, 작업 완료는 거수경례 또는 양손을 머리 위에 교차시키는 동작이다.

토크렌치는 볼트나 너트의 조임력을 규정값에 정확히 맞추기 위해 사용하는 공구이다.

게이지로 조임 토크를 확인하면서 체결하므로, 손잡이에 파이프를 끼워 힘을 증대시키거나 게이지를 무시하고 조이는 것은 토크렌치의 사용 목적에 어긋난다.

퓨즈가 계속 끊어진다면 전기장치의 고장개소를 찾아 수리하는 것이 옳은 조치이다.

퓨즈는 과전류로부터 회로를 보호하는 부품이므로, 반복해서 끊어진다는 것은 회로 어딘가에 단락·과부하 등 실제 고장이 있다는 신호이다.

• 계속 교체하거나 용량이 큰 퓨즈로 바꾸거나 구리선·납선으로 대체하면 과전류 보호 기능이 사라져 화재 등 더 큰 사고로 이어질 수 있다.

그림은 문 쪽으로 달려 나가는 사람을 그린 비상구 안내표지다.

안내표지는 녹색 바탕에 흰색 그림으로 대피 경로나 구호 설비의 위치를 알려 주며, 그림처럼 사람이 뛰어 나가는 모습은 피난할 출입구를 뜻한다.

• 출입금지는 원 안에 굵은 빗금이 그어진 금지표지 형태로 그려진다.
• 보안경 착용은 안경 쓴 얼굴의 원형 지시표지, 인화성물질 경고는 삼각형 안에 불꽃이 그려진 경고표지여서 형태가 전혀 다르다.

규정무게보다 초과하여 사용하여야 한다는 설명이 틀렸다.

정격하중을 넘겨 인양하면 와이어로프 파단이나 전도 등 중대재해로 이어질 수 있어, 어떤 경우에도 정격하중 이내에서 운반해야 한다.

• 적재물이 떨어지지 않도록 하는 것, 로프의 안전 여부를 항상 점검하는 것, 선회 작업 전에 작업 반경을 확인하는 것은 모두 지켜야 할 주의사항이다.

기름걸레나 인화물질을 나무상자에 보관하는 것은 화재 위험이 있어 안전수칙이 아니다.

인화물질은 불연성인 금속제 밀폐용기 등에 보관해야 하며, 가연성인 나무상자에 두면 오히려 화재를 키울 수 있다.

• 부상 시 즉시 응급조치·보고하는 것, 밀폐된 실내에서 시동을 걸지 않는 것, 통로에 공구·부품을 방치하지 않는 것은 모두 지켜야 할 안전수칙이다.

보호안경 착용과 가장 거리가 먼 것은 건설기계장비 일상점검 작업이다.

일상점검은 육안 확인·간단한 상태 점검 위주로 비산물이 튀거나 이물질이 눈에 들어갈 위험이 낮은 작업이다.

• 산소용접, 그라인더 작업, 장비 하부에서의 점검·정비 작업은 불꽃·연삭분·낙하물 등으로부터 눈을 보호해야 하는 작업이다.

강산·알칼리 등 배터리 전해액을 취급할 때는 고무로 만든 옷을 착용하는 것이 가장 적합하다.

고무는 산·알칼리 액체에 대한 내약품성과 방수성이 있어 피부 접촉과 화학적 손상을 막아준다.

면장갑이나 면직·나일론 옷은 약액이 스며들어 오히려 피부 화상을 유발할 수 있다.

불연성 재료 사용금지가 맞지 않는 설명이다.

화재·폭발 우려가 있는 가스발생장치 작업장에서는 오히려 불연성 재료를 사용하도록 권장해야 하며, 화기·인화성 물질·점화원이 될 수 있는 기계의 사용을 금지하는 것이 맞다.

작업자가 서로 마주보고 두드리는 것은 해머작업에서 잘못된 방법이다.

마주보고 타격하면 튕겨 나온 파편이나 헛친 해머가 상대 작업자를 다치게 할 위험이 있으므로, 나란히 서거나 서로의 타격 방향을 피해서 작업해야 한다.

• 녹슨 재료를 다룰 때 보안경을 쓰는 것, 타격범위에 장해물을 없애는 것, 작은 행정에서 시작해 점차 크게 하는 것은 모두 올바른 방법이다.

목재·종이·석탄 등 일반 가연물의 화재는 A급 화재로 분류한다.

B급은 유류(가연성 액체), C급은 전기, D급은 금속화재를 가리켜, 일반 고체 가연물과 구분한다.