15년 2회차

그림은 실린더를 임의 위치에 고정하는 로킹 회로이다.

4포트 3위치 방향제어 밸브가 양쪽 솔레노이드·스프링으로 동작하며, 스프링 복귀된 중립 위치에서 실린더로 가는 A·B 포트가 모두 막혀 있다. 따라서 밸브를 중립으로 돌리면 실린더 양쪽 유로가 닫혀 피스톤이 그 자리에 고정된다. 중립 위치에서는 펌프 쪽과 탱크 쪽이 이어져 있고, 회로 압력은 릴리프 밸브가 제한한다.

• 감속 회로: 행정 끝에서 감속 밸브 등으로 유량을 줄여 속도를 늦추는 회로로, 그림에 감속용 밸브가 없다.
• 차동 회로: 로드 쪽 배출유를 헤드 쪽으로 합류시켜 고속 전진하는 회로로, 그림에는 그런 합류 관로가 없다.
• 정토크 구동 회로: 유압 모터를 일정 토크로 구동하는 회로로, 그림의 액추에이터는 유압 모터가 아니라 실린더이다.

실린더의 속도를 제어할 수 있는 밸브는 일방향 유량제어 밸브이다.

일방향 유량제어 밸브는 한쪽 방향 유량만 교축하고 반대쪽은 체크 밸브로 자유롭게 흐르게 하여, 유량 조절로 실린더 속도를 제어한다.

• AND 밸브: 두 입력이 모두 있을 때만 출력하는 논리 밸브이다.
• 3/2-Way 밸브: 유로를 개폐하거나 방향을 바꾸는 방향 제어 밸브이다.
• 압력 시퀀스 밸브: 설정 압력에 도달하면 다음 동작으로 넘기는 밸브로 유량을 조절하지 않는다.

수평 방향 설치는 오류이며, 공유압 변환기는 수직(또는 에어 하이드로 실린더보다 높은 위치)으로 설치해야 한다.

공유압 변환기 내부의 유압유가 중력에 의해 아래로 흘러내려가야 정상 작동하고, 수평 설치 시 유압유가 내부에 고일 수 있어 에어 포켓(기포) 발생으로 변환 효율이 저하되거나 오작동할 수 있다.

에어 하이드로 실린더보다 높은 위치 설치, 열원 회피, 배관 밀봉은 모두 정확한 주의사항이다.

자기 현상을 이용하고 빠른 전환 사이클에 쓰이는 스위치는 전기 리드 스위치이다.

리드 스위치는 자석이 접근하면 접점이 개폐되는 비접촉 방식이어서 응답이 빠르다.

• 압력 스위치: 압력이 설정값에 이르면 접점이 동작하는 방식이다.
• 광전 스위치: 빛의 차단이나 반사를 이용하는 방식이다.
• 전기 리밋 스위치: 물체와 기계적으로 접촉하여 접점이 동작하는 방식이다.

공압 밸브의 소음기는 배기구에서 배출되는 압축공기의 속도를 감소시켜 소음을 줄이는 장치다. 소음기 내부의 다공질 재료나 미로형 통로는 압축공기 흐름에 저항을 부여하고 배압(背壓)을 발생시킴으로써 배기속도를 낮춘다. 반면 배기속도 가속(1번), 출력 증가(2번), 에너지 효율 개선(3번)은 모두 소음기의 역할과 무관하며, 오히려 저항으로 인해 에너지 손실이 발생한다.

연속적으로 공기를 빼내는 공기 구멍 기호는 교축(오리피스) 표시 위에 열린 삼각형이 붙은 기호이다.

관로에서 갈라진 선에 교축 표시가 있고 끝이 대기로 열린 삼각형이므로, 공기가 막힘 없이 계속 빠져나가는 상태를 나타낸다.

• 교축 표시 위 끝이 T자로 막힌 기호: 어느 시기에 공기를 빼고 나머지 시간은 닫아 두는 경우의 공기 구멍이다.
• 체크 밸브(원과 V자 시트) 위 끝이 T자로 막힌 기호: 필요에 따라 체크 기구를 조작하여 공기를 빼내는 경우의 공기 구멍이다.
• 세로로 긴 둥근 캡슐 모양 기호: 공기 구멍이 아니라 어큐뮬레이터(축압기) 기호이다.

공기 필터 설명 중 적합하지 않은 것은 응축물이 필터통에 꽉 차 있어야 효율적이라는 내용이다.

필터통의 응축수가 한계 수위를 넘으면 걸러진 물과 오물이 다시 공기 흐름에 섞여 들어가므로 정기적으로 배출해야 한다.

• 이물질을 제거하여 문제를 예방하는 용도라는 설명은 옳다.
• 공기가 필터를 지나며 응축수와 오물이 제거된다는 설명은 옳다.
• 투명 수지 필터통은 중성세제로 세척해야 한다는 설명은 옳다.

유압 탱크의 구비 조건이 아닌 것은 펌프 출구 측에 스트레이너를 설치하는 것이다.

스트레이너는 펌프가 흡입하는 기름의 이물질을 거르는 부품이므로 펌프 흡입 측에 설치한다.

• 필요한 기름의 양을 저장할 수 있어야 한다는 것은 구비 조건이다.
• 복귀관 측과 흡입관 측 사이에 격판을 두어 기름의 순환을 돕는다는 것은 구비 조건이다.
• 적당한 크기의 주유구와 배유구가 있어야 한다는 것은 구비 조건이다.

공기를 급속히 배출하거나 실린더 속도를 높일 때는 급속 배기 밸브를 쓴다.

급속 배기 밸브는 실린더 배기를 방향 제어 밸브까지 거치지 않고 가까운 곳에서 바로 대기로 내보내 배기 저항을 줄이고 속도를 높인다.

• 2압 밸브: 두 입구에 모두 압력이 있을 때만 출력하는 AND 기능 밸브이다.
• 셔틀 밸브: 두 입구 중 하나라도 압력이 있으면 출력하는 OR 기능 밸브이다.
• 체크 밸브: 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 밸브이다.

접속된 관로 기호는 두 관로가 만나는 점에 검은 점(접속점)이 찍힌 기호이다.

KS 공유압 도면 기호에서 관로가 갈라지거나 이어지는 곳은 교차점에 검은 점을 찍어 접속을 나타낸다.

• 가로선이 세로선을 반원 모양으로 넘어가는 기호: 두 관로가 접속하지 않고 교차함을 나타낸다.
• 검은 점 없이 십자로 엇갈린 기호: 접속하지 않고 단순히 교차하는 관로이다.
• 선 위에 꺾인 화살 모양이 얹힌 기호: 관로가 갈라져 이어지는 접속점의 검은 점이 없어 접속된 관로 기호가 아니다.

루브리케이터는 압축공기 배관계에서 공기에 미량의 윤활유를 혼합하여 분사·윤활하는 장치로서, 터빈유 1종, 2종(ISO VG 32)을 사용한다. 터빈유는 산화 안정성이 우수하고 수분 분리성이 뛰어나 압축공기 시스템에서 물과 혼합되는 환경에 적합하며, 기계유나 그리스유, 스핀들유는 산화 안정성이 부족하거나 점도 특성이 맞지 않아 사용되지 않는다.

단위시간당 에너지는 동력(Power)의 정의다. 유압펌프 성능은 단위시간당 토출되는 에너지량으로 표현되며, 이를 유압동력 = 압력(MPa) × 유량(ℓ/min)으로 계산한다. 전력은 전기 에너지의 단위시간당 전달량이므로 유압펌프 자체의 기계적 성능 표현과는 다르고, 항력과 추력은 힘의 개념으로 에너지나 시간의 개념을 포함하지 않는다.

과주성 부하에 관한 설명 중 옳지 않은 것은 저항성 부하이다라는 내용이다.

과주성 부하는 액추에이터의 운동 방향과 같은 방향으로 작용하는 음의 부하이다. 운동을 방해하는 저항성 부하와는 반대이다.

• 음의 부하라는 설명은 옳다.
• 운동량을 증가시킨다는 설명은 옳다.
• 액추에이터의 운동 방향과 동일하게 작용한다는 설명은 옳다.

인터록(interlock)은 계전기가 소자(해제)된 후에도 동작기능을 유지하는 것이 아니라, 서로 다른 기기나 회로의 동작을 상호 제어하여 위험한 상황을 방지하거나 원하지 않는 동시 작동을 방지하는 상호 잠금 기능이다. 따라서 "계전기가 소자된 후에도 동작기능이 유효하게 하는 것을 인터록이라 한다"가 인터록의 정의와 맞지 않는다.

• 조깅(jogging)은 기기의 미소 시간 동작을 위해 조작 동작되는 것이 맞다.
• 여자(excitation)는 계전기 코일에 전류를 흘려 자화 성질을 얻게 하는 것이 맞다.
• 소자(de-excitation)는 계전기 코일에 전류를 차단하여 자화 성질을 잃게 하는 것이 맞다.

발문처럼 액추에이터로 들어가는 공급 쪽 흐름을 조절하여 속도를 제어하는 방식은 미터 인 방식이다.

그림에서 체크 밸브가 붙은 가변 교축 밸브(일방향 유량제어 밸브)가 4포트 2위치 솔레노이드 밸브와 실린더 헤드 쪽 사이 관로에 직렬로 놓여, 실린더로 들어가는 공기량을 조절해 전진 속도를 정한다.

• 미터 아웃: 실린더에서 나가는 배출 쪽 흐름을 교축해 속도를 제어하는 방식이다.
• 블리드 온: 그림의 유량제어 밸브는 분기 관로가 아니라 실린더로 가는 관로에 직렬로 놓여 있어, 분기(블리드)형 배치와 맞지 않는다.
• 블리드 오프: 공급 관로에서 분기한 관로로 유량 일부를 빼내 속도를 제어하는 방식으로, 그림에는 분기 관로가 없다.

공압 모터의 장점은 폭발의 위험성이 거의 없다는 점이다.

공압 모터는 전기 불꽃이 생기지 않아 인화·폭발 환경에서도 사용할 수 있다.

• 배기음이 작다: 공압 모터는 배기 소음이 큰 편이어서 장점이 아니다.
• 에너지 변환 효율이 높다: 압축공기를 만드는 데 손실이 크고 변환 효율이 낮은 편이다.
• 공기의 압축성으로 제어성이 우수하다: 압축성 때문에 속도 제어와 정밀 위치 제어가 어렵다.

유압 펌프의 동력은 압력 × 유량으로 구한다.

압력과 유량의 곱이 단위 시간당 유체가 하는 일, 즉 동력이다.

• 힘 × 거리: 일(에너지)이다.
• 질량 × 가속도: 힘이다.
• 압력 × 수압면적: 힘이다.

실린더가 중력으로 제어속도 이상 낙하하는 것을 막는 밸브는 카운터밸런스 밸브이다.

카운터밸런스 밸브는 복귀 쪽 배압을 유지하여 부하가 스스로 떨어지는 것을 막는다.

• 감압 밸브: 2차 측 압력을 낮게 유지하는 밸브이다.
• 시퀀스 밸브: 설정 압력에서 다음 동작으로 넘기는 밸브이다.
• 무부하 밸브: 설정 압력에 이르면 펌프를 무부하로 만드는 밸브이다.

로드 지름을 크게 하여 부하에 대한 위험을 줄인 실린더는 램형 실린더이다.

램형 실린더는 로드가 굵어 피스톤과 로드가 사실상 일체인 구조라 좌굴 등에 강하다.

• 탠덤 실린더: 두 개 이상의 피스톤을 직렬로 연결하여 출력을 키운 실린더이다.
• 다위치 실린더: 여러 위치에서 정지시킬 수 있게 한 실린더이다.
• 텔레스코프 실린더: 로드가 여러 단으로 겹쳐 짧은 길이에서 긴 행정을 얻는 실린더이다.

공유압에서 말하는 일의 3요소는 힘의 크기, 방향, 속도이다. 각각 압력 제어 밸브(크기), 방향 제어 밸브(방향), 유량 제어 밸브(속도)로 제어한다. 형상은 일의 3요소에 들지 않는다.

설정압을 넘으면 막이 파열되어 압유를 탱크로 보내는 기기는 유체 퓨즈이다.

유체 퓨즈는 전기 퓨즈처럼 파열판이 터져 회로를 보호하며, 한 번 동작하면 교체해야 한다.

• 압력 스위치: 압력을 전기 신호로 바꾸는 기기이다.
• 감압 밸브: 2차 측 압력을 낮추는 밸브이다.
• 릴리프 밸브: 설정압을 넘으면 열렸다가 압력이 내려가면 다시 닫히는 밸브로 막이 파열되지 않는다.

그림은 ON 우선 자기유지 회로이다.

시작 버튼(a접점)은 24 V에서 코일 K1로 곧바로 연결되고, 자기유지 접점 K1(a접점)과 정지 버튼(b접점)이 직렬로 묶여 시작 버튼과 병렬로 놓여 있다. 정지 버튼은 자기유지 경로에만 들어 있으므로, 시작·정지 버튼을 동시에 누르면 시작 버튼 경로로 코일이 여자되어 ON 이 우선한다.

• 인터록 회로: 두 회로가 서로 상대의 b접점을 넣어 동시 동작을 막는 회로로, 그림에는 릴레이가 K1 하나뿐이다.
• 플립플롭 회로: 두 출력이 서로 반대 상태를 번갈아 유지하는 회로로, 그림은 출력이 K1 하나인 자기유지 회로이다.
• OFF 우선 자기유지 회로: 정지 버튼이 시작 버튼과 자기유지 접점 모두에 공통으로 직렬 연결되어, 동시에 누르면 OFF 가 되는 회로이다.

압력의 크기에 의해 제어되거나 압력에 큰 영향을 미치는 밸브는 압력 제어 밸브이다.

솔레노이드 밸브는 전기 신호로 개폐를, 방향 제어 밸브는 흐름 방향을, 유량 제어 밸브는 유량을 다루는 것이 주된 기능이다.

그림은 2개의 펌프를 쓰는 무부하 회로(하이-로 회로)이다.

전동기 M 이 대용량 펌프와 소용량 펌프(A)를 함께 돌린다. 대용량 펌프의 토출유는 체크 밸브를 지나 회로로 가며, 동시에 밸브 (B)에 연결되어 있다. (B)는 파선 파일럿으로 소용량 펌프(A) 쪽 압력을 받아, 회로 압력이 설정값에 이르면 열려 대용량 펌프의 기름을 저압으로 탱크에 돌려보낸다.

체크 밸브는 고압 쪽 기름이 대용량 펌프 쪽으로 역류하지 않게 막고, 회로 최고 압력은 오른쪽 위 릴리프 밸브가 정한다.

• 로크 회로: 방향제어 밸브로 액추에이터 유로를 막아 위치를 고정하는 회로로, 그림에는 방향제어 밸브·액추에이터가 없다.
• 동조 회로: 여러 액추에이터를 같은 속도·위치로 맞춰 움직이게 하는 회로로, 그림에 액추에이터가 없다.
• 카운터밸런스 회로: 수직 실린더 하강 쪽에 배압을 걸어 자중 낙하를 막는 회로로, 그림에는 실린더가 없다.

공기압 발생장치에 해당하지 않는 것은 공압 모터이다.

공압 모터는 압축공기를 받아 회전 운동을 하는 액추에이터이며, 공기압을 만드는 장치가 아니다.

• 송풍기: 공기에 압력과 흐름을 주는 장치이다.
• 진공펌프: 압력차를 만들어 공기를 흡입·배출하는 장치이다.
• 압축기: 공기를 압축해 압축공기를 만드는 장치이다.

유압 실린더나 유압 모터의 작동 방향을 바꾸기 위해 회로 내 유체 흐름의 통로를 전환하는 밸브를 방향 제어 밸브라 한다.

체크 밸브는 흐름을 한쪽으로만 허용하는 밸브이고, 유량제어 밸브와 압력 제어 밸브는 각각 속도와 힘(압력)을 조절하는 밸브로 방향 전환 기능과는 다른 역할을 한다.

공기는 압축성 가스이기 때문에 압력이 변하면 부피도 변하여 정밀한 위치 제어가 어렵고, 위치 제어성이 낮다는 것이 공압의 단점이다. 따라서 "압축성 에너지이므로 위치 제어성이 좋다"는 명제는 거짓이다.

• 사용 에너지를 쉽게 구할 수 있다: 공기는 대기 중에 무한정 존재하므로 에너지를 쉽게 구할 수 있다.
• 힘의 증폭이 용이하고 속도조절이 간단하다: 압력을 높여 힘을 증폭하기 쉽고 밸브로 속도 조절이 간단하다.
• 동력의 전달이 간단하며 먼 거리 이송이 쉽다: 배관을 통해 먼 거리로 동력을 간단히 전달할 수 있다.

부하의 형상은 물리적 설계나 배치 공간 검토에는 영향을 주지만, 공압 시스템의 성능 사이징(압력, 유량, 실린더 크기 결정)을 위한 필수 설계 조건은 아니다.

공압 시스템의 사이징 설계는 실린더와 공급 장치의 규격을 결정하기 위해 필요한 기술적 조건들을 고려해야 한다.

• 반복 횟수: 공기 소비량과 압축기 용량 결정에 영향을 미친다.
• 부하의 중량: 필요한 실린더 면적(힘) 계산에 필수적이다.
• 실린더의 행정거리: 공기 소비량 산출에 직접 영향을 준다.

백열전구를 스위치로 점등과 소등하는 것은 정성적 제어이다. 정성적 제어는 온·오프, 점등·소등처럼 두 가지 상태 중 하나를 선택하는 제어 방식으로, 인간의 직접 판단과 조작에 의해 이루어진다. 반면 자동제어는 기계가 자동으로 판단·조작하고, 되먹임 제어는 출력값을 다시 입력으로 반영하는 방식이며, 정량적 제어는 온도·속도 등 연속적인 수치값을 조절하는 방식이므로 해당하지 않는다.

전류 단위 표현이 틀린 것은 나노암페어 : pA이다.

p는 피코($10^{-12}$)이고 나노는 n($10^{-9}$)이므로 나노암페어는 nA 로 쓴다.

• 밀리암페어 mA 표기는 옳다.
• 킬로암페어 kA 표기는 옳다.
• 마이크로암페어 µA 표기는 옳다.

직류 분권전동기의 속도 제어 방법이 아닌 것은 주파수 제어이다.

주파수 제어는 교류 전동기(유도 전동기 등)의 속도 제어법이다. 직류 전동기에는 교류 주파수가 없다.

• 계자 제어는 계자 전류를 조절해 자속을 바꿔 속도를 제어하는 방법이다.
• 저항 제어는 전기자 회로에 저항을 넣어 속도를 제어하는 방법이다.
• 전압 제어는 전기자에 가하는 전압을 바꿔 속도를 제어하는 방법이다.

용량 리액턴스는 정전용량에 각속도를 곱한 값의 역수이다.

$X_C = \dfrac{1}{\omega C}$ 이며 단위는 Ω 이다.

• 기호와 단위: 용량 리액턴스의 기호는 $X_G$ 가 아니라 $X_C$ 이고 단위는 Ω 이다. H 는 인덕턴스의 단위이다.
• 정전용량에 각속도를 곱한 값: $\omega C$ 는 서셉턴스에 해당하는 값이며 용량 리액턴스는 그 역수이다.
• 정전용량을 각속도로 나눈 값: $\dfrac{C}{\omega}$ 는 용량 리액턴스의 식과 다르다.

PB를 누르면 X 릴레이가 여자되고, X의 자기유지접점(a접점)이 병렬로 연결되어 PB에서 손을 떼도 X가 계속 여자 상태를 유지하면서 램프 L이 점등된다. 이처럼 한번 눌러 동작을 유지시키는 회로는 On 회로(자기유지회로)에 해당한다.

직류 전동기가 기동하지 않는 원인과 거리가 먼 것은 제어기의 양호이다.

제어기가 양호하다는 것은 정상이라는 뜻이어서 고장 원인이 될 수 없다.

• 과부하가 걸리면 기동 토크가 부족해 기동하지 못할 수 있다.
• 퓨즈가 용단되면 전원이 공급되지 않아 기동하지 않는다.
• 계자권선이 단선되면 자속이 생기지 않아 기동하지 않는다.

전동기를 순간적으로 시동·정지시켜 기계설비를 조정하는 운전 방식은 촌동운전(미동, Jog)이다. 촌동운전은 푸시버튼을 누르는 동안만 전동기가 작동하고, 버튼을 떼면 즉시 정지하는 방식으로, 기계의 미세한 위치 조정이나 설비 점검 시 한 번에 조금씩 움직여 안전하게 제어할 수 있다. 정역운전은 정방향·역방향 운전을 의미하고, 리액터 가동은 시동전류 제한 장치, 현장·원격제어는 제어 위치의 분류일 뿐 순간적 시동·정지 기능과는 무관하다.

교류 고전압 측정에 주로 쓰는 것은 계기용 변압기(PT)이다.

계기용 변압기는 고전압을 낮은 전압으로 변성하여 일반 전압계로 측정할 수 있게 한다.

• 진동 검류계: 교류 브리지의 평형을 검출하는 데 쓰는 미소 전류 검출기이다.
• 켈빈 더블 브리지: 낮은 저항을 정밀하게 측정하는 장치이다.
• 계기용 변류기(CT): 대전류를 작은 전류로 변성하여 측정하는 장치이다.

평형 3상 Y결선에서는 선간전압이 상전압의 √3배이므로, 상전압은 선간전압을 √3으로 나눈 값이다.

$V_I = \sqrt{3}\,V_P \;\Rightarrow\; V_P = \dfrac{1}{\sqrt{3}}\,V_I$

• 상전압과 선간전압이 같은 관계는 △결선의 특징이다.
• 상전압이 선간전압의 √3배라는 관계는 크기 관계가 거꾸로 되었다.
• 상전압이 선간전압의 3배라는 관계는 배수와 대소가 모두 다르다.

전선에 흐르는 전류가 만드는 자기장의 방향은 앙페르의 오른나사 법칙으로 정한다.

오른나사가 나아가는 방향을 전류 방향으로 하면, 나사가 회전하는 방향이 자기장의 방향이다.

나머지 법칙은 다른 현상을 다룬다.

• 렌츠의 법칙은 자속 변화로 생기는 유도기전력이 그 변화를 방해하는 방향으로 나타난다는 법칙이다.
• 플레밍의 왼손 법칙은 자기장 속 도체에 전류가 흐를 때 받는 힘(전자력)의 방향을 정한다.
• 플레밍의 오른손 법칙은 자기장 속에서 도체가 움직일 때 생기는 유도기전력의 방향을 정한다.

전류는 단위 시간 동안 이동한 전하량이므로 5 A이다.

$I=\dfrac{Q}{t}$

$I=\dfrac{10}{2}=5\ \mathrm{A}$

• $0.2\ \mathrm{A}$는 시간을 전하량으로 나눈 값($\dfrac{2}{10}$)이라 식이 거꾸로 되었다.
• $2.5\ \mathrm{A}$는 계산값 $5\ \mathrm{A}$와 다르다.
• $20\ \mathrm{A}$는 전하량과 시간을 곱한 값($10\times 2$)으로 전류의 정의에 맞지 않는다.

최댓값이 E 인 정현파 교류의 실횻값은 최댓값을 √2로 나눈 값이다.

$V_{rms} = \dfrac{E}{\sqrt{2}} \approx 0.707E$

• √2E 는 최댓값 E 보다 큰 값이므로 실횻값이 될 수 없다.
• 2E/π(분수 그림 보기)는 정현파의 평균값(약 0.637E)이다.
• 2E 는 최댓값의 2배로, 실횻값보다 훨씬 크다.

위상을 고려하지 않고 전압과 전류의 실효값을 곱한 값은 피상 전력($S=VI$)이다.

피상 전력은 전원이 공급하는 겉보기 전력으로, 단위는 VA를 쓴다.

나머지는 곱이 아니거나 위상 성분이 들어간다.

• 임피던스는 전압을 전류로 나눈 값으로, 교류 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 정도이며 전력이 아니다.
• 무효 전력은 위상차를 고려해 $VI\sin\theta$로 구하며 일을 하지 않고 왕복만 하는 전력이다.
• 유효 전력은 위상차를 고려해 $VI\cos\theta$로 구하며 실제로 소비되는 전력이다.

직류기의 구성 요소가 아닌 것은 콘덴서이다.

콘덴서는 전하를 저장하는 회로 소자로, 직류기 본체를 이루는 부분이 아니다.

나머지는 모두 직류기를 구성하는 요소로 옳은 내용이다.

• 계자는 자속을 만들어 주는 부분이다.
• 정류자는 전기자 권선에 생긴 교류를 직류로 바꿔 주는 부분이다.
• 전기자는 회전하며 기전력이 유도되는 권선 부분이다.

관용 테이퍼 수나사의 기호는 R이다.

관용 나사는 테이퍼 수나사와 암나사, 평행 나사를 서로 다른 기호로 구분한다.

나머지 기호는 다른 종류의 나사이다.

• G는 관용 평행 나사를 나타낸다.
• Rc는 관용 테이퍼 암나사를 나타낸다.
• Rp는 관용 평행 암나사를 나타낸다.

부품란에 기입할 사항으로 거리가 먼 것은 제도 일자이다.

제도 일자는 도면 전체에 관한 정보로 표제란에 적고, 부품란에는 개별 부품에 관한 사항을 적는다.

나머지는 부품란에 적는 개별 부품 정보로 옳은 내용이다.

• 부품명은 부품마다 적는 이름이다.
• 재질은 부품마다 정하는 재료이다.
• 부품번호는 도면의 부품을 구별하는 번호이다.

그림의 용접기호에서 “40”은 용접부 하나의 길이(40 mm)를 뜻한다.

기준선 위 직각삼각형은 필릿 용접이고, 오른쪽의 8×40(160)은 단속 용접을 n×l(e) 형식으로 적은 것이다. 즉 용접부 수 n = 8, 용접부 길이 l = 40, 인접 용접부 간격 e = 160 이며, 왼쪽의 z7 은 다리 길이 7 mm 이다.

• 용접부 수: 8×40(160)에서 앞의 8이 용접부 수이다.
• 인접한 용접부의 간격: 괄호 안의 160이 간격이다.
• 용입의 바닥까지의 최소거리: 기호 왼쪽에 기입하는 단면 치수 항목으로, 그림의 왼쪽에는 다리 길이 z7 이 적혀 있다.

판의 두께 3 mm는 t3으로 나타낸다.

치수 앞에 붙는 치수 보조 기호가 치수의 성격을 알려 주며, 판의 두께에는 t를 쓴다.

나머지 표기는 판 두께를 나타내지 않는다.

• P3의 P는 치수 보조 기호(지름 φ, 반지름 R, 정사각형 □, 모따기 C, 두께 t 등)에 들지 않아 두께 표시로 쓰지 않는다.
• C3의 C는 45° 모따기를 나타내는 기호이다.
• □3은 정사각형의 한 변의 길이를 나타내는 기호이다.

제3각법 투상으로 가장 적합한 것은 우측면도의 두 실선 사이에 숨은선(파선)이 하나 있는 보기이다.

정면도는 왼쪽이 낮은 단, 가운데가 경사면, 오른쪽이 높은 부분이고, 오른쪽 면 가운데에 안쪽으로 파인 홈이 앞뒤로 관통한다. 따라서 정면도 오른쪽 윤곽은 홈 모양으로 열려 있어야 하며, 우측면도에는 홈의 위·아래 모서리가 두 실선으로 나타난다.

경사면 아래 모서리(왼쪽 낮은 단의 높이)는 오른쪽에서 보면 높은 부분에 가려지므로 숨은선이 된다. 이 높이는 정면도에서 홈의 위·아래 사이에 있으므로, 우측면도에서도 파선이 두 실선 사이에 와야 한다.

• 정면도 오른쪽 홈이 윤곽선으로 닫힌 사각형인 보기: 앞뒤로 뚫린 홈이 정면도에서 열려 보이지 않는다.
• 우측면도에 실선 두 줄만 있는 보기: 경사면 아래 모서리의 숨은선이 빠졌다.
• 우측면도의 파선이 두 실선보다 위에 있는 보기: 숨은선 높이가 정면도의 낮은 단 높이와 맞지 않는다.

그림처럼 몸체의 한 부분(구멍)만 따로 떼어 그린 투상도는 국부 투상도이다.

그림은 하우징의 단면도 오른쪽 옆면에 뚫린 긴 구멍(장공)의 모양만 오른쪽에 따로 그리고, 단면도와 중심선·투상선으로 연결해 위치 관계를 보여 준다. 전체 측면도를 그리지 않고 필요한 부분만 나타내는 것이 국부 투상도의 특징이다.

• 회전 투상도: 각도를 가진 암·리브 등을 회전시켜 실제 모양으로 나타내는 투상도이다.
• 보조 투상도: 경사면의 실제 모양을 그 경사면과 마주 보는 위치에 나타내는 투상도이다.
• 부분 확대도: 작은 부분을 확대해 그리고 그 척도를 표시하는 그림으로, 그림의 장공은 확대 표시 없이 같은 크기로 그려져 있다.

두 입체가 만나서 생기는 경계선은 상관선(intersection line)이다. 상관선은 두 곡면 또는 곡면과 평면이 교차할 때 그 교선을 나타내는 기술도형의 기본 용어로, 기계도면에서 입체 간 결합 부위를 표현하는 데 필수적이다. 전개선은 전개도 작성 시 모서리를 나타내고, 현도선은 곡면의 곡률을 표현하며, 입체선은 표준용어가 아니므로 정답은 상관선이다.

블록 브레이크는 회전하는 브레이크 드럼의 바깥 둘레를 브레이크 블록으로 눌러 마찰력으로 제동하는 방식이다.

저널 베어링의 압력은 하중을 접촉면적으로 나눈 값이다. 접촉면적은 저널의 지름과 길이의 곱이므로 $A = 30 \times 40 = 1,200 \text{ mm}^2$이다. 압력은 $P = \frac{F}{A} = \frac{2,400}{1,200} = 2 \text{ N/mm}^2 = 2 \text{ MPa}$이다(1 N/mm² = 1 MPa이므로).

분할 핀(cotter pin)을 끼워 너트가 풀리지 않도록 방지하는 장치가 있는 너트는 홈붙이 너트다. 홈붙이 너트는 너트 위쪽에 방사상으로 홈이 파여 있어서, 분할 핀을 이 홈에 끼워 너트의 회전을 막는 구조를 가지고 있다.

• 원형 너트: 육각형 면에 홈이 있어 스패너로 조일 때 쓴다.
• 플랜지 너트: 밑면에 넓은 와셔 역할을 하는 플랜지가 있다.
• 슬리브 너트: 나선형 결합 방식으로 두 개의 너트를 연결하는 용도로 사용된다.

따라서 이들은 분할 핀 고정과는 무관하다.

축이 나란하지도 교차하지도 않으며 엇갈리게(스큐드) 배치된 두 축 사이에서 동력을 전달하는 기어는 하이포이드기어다. 베벨기어는 축이 교차하고, 웜기어는 축이 직각으로 교차하며, 베벨헬리컬기어는 베벨기어의 변형으로 여전히 축이 교차하는 구조다. 하이포이드기어는 축 사이의 거리를 조절할 수 있고 자동차 후축(차동기어 장치)의 감속기어로 표준 적용되며, 일반 베벨기어보다 치 접촉이 길어 소음이 적고 하중 전달 능력이 우수하다.

너클나사(knuckle thread)는 산마루와 골이 둥근 형태로 설계된 나사로, 원형나사 또는 둥근나사라고도 불린다. 나사산의 각이 30°이며, 강도는 낮지만 마모에 강하고 이물질 혼입에 잘 견디는 특성이 있어 병마개, 전구 등에 주로 사용된다. 톱니나사는 삼각형 모양의 나사산을 가지고, 볼나사는 순환 볼베어링을 이용한 나사이며, 세트 스크루는 고정용 나사로 문제의 설명과 맞지 않는다.

정답 1번이 틀린 것이다. 리드(lead)는 피치(pitch)에 줄 수를 곱한 값으로, 리드 = 피치 × 줄 수의 관계를 가진다. 따라서 피치가 같아도 줄 수가 늘어나면 리드는 증가하므로 "리드는 같다"는 설명이 거짓이다.
2번 미터계 사다리꼴 나사산의 각도는 30°가 맞다.
3번 리드는 나사축 1회전당 전진하는 거리를 의미하는 올바른 정의다.
4번 톱니나사(래칫 톱니)는 일방향으로만 힘을 전달할 때 사용되므로 정확한 설명이다.

굽힘 모멘트를 허용 굽힘 응력 이내로 견디는 최소 지름은 약 44 mm이다.

굽힘 모멘트는 허용 응력과 단면계수의 곱이며, 원형 단면의 단면계수는 $Z=\dfrac{\pi d^3}{32}$이다.

$d=\sqrt[3]{\dfrac{32M}{\pi\sigma_a}}=\sqrt[3]{\dfrac{32\times 42500}{\pi\times 5}}\approx 44\ \mathrm{mm}$

다른 지름을 대입해 굽힘 응력 $\sigma=\dfrac{32M}{\pi d^3}$를 확인하면 다음과 같다.

• $21\ \mathrm{mm}$는 응력이 약 $46.7\ \mathrm{kgf/mm^2}$로 허용 응력을 크게 넘어 견디지 못한다.
• $36\ \mathrm{mm}$는 응력이 약 $9.3\ \mathrm{kgf/mm^2}$로 허용 응력을 넘어 견디지 못한다.
• $92\ \mathrm{mm}$는 응력이 약 $0.56\ \mathrm{kgf/mm^2}$로 허용 응력을 충족하지만 최소 지름이 아니다.

압축응력은 응력 = 하중 ÷ 단면적 공식으로 구한다. 정사각형 단면의 넓이는 30 × 30 = 900 [mm²]이고, 압축하중이 4,500 [N]이므로 압축응력 = 4,500 ÷ 900 = 5 [N/mm²]이다.