06년 1회차

일감이 매끄럽게 연속적으로 깎여 나가며 끊어지지 않고 공구 경사면을 따라 흘러나가는 형태의 칩을 유동형 칩이라 한다.

연성이 큰 재료를 경사각이 크고 절삭속도가 빠르며 절삭 깊이가 작은 조건으로 가공할 때 잘 나타나며, 절삭 저항의 변동이 적고 가공면도 비교적 매끈하다.

• 전단형 칩은 칩이 원활하게 흐르지 못해 일정한 간격으로 전단이 반복되며 생기는 형태이다.
• 경작형(열단형) 칩은 점성이 큰 재료에서 칩이 공구 앞에 달라붙었다가 뜯기듯 떨어져 나가는 형태이다.
• 균열형 칩은 취성이 큰 재료에서 칩이 갈라지며 불연속적으로 발생하는 형태이다.

절삭속도는 $V=\dfrac{\pi D N}{1000}$ (D: 지름 mm, N: 회전수 rpm, V: m/min)으로 구한다.

$V=\dfrac{\pi \times 13 \times 833}{1000}$
$V \approx 34.0\ \mathrm{m/min}$이 되어, 드릴이 회전하며 만드는 원주 방향 속도는 약 34m/min이다.

브로칭은 총형 공구를 일감의 표면에 한 방향으로 밀거나 당겨 통과시켜 형상을 만드는 가공으로, 스플라인 홈·키 홈 같은 내면의 일정한 단면 형상이나 기어 이 같은 외면의 일정한 단면 형상은 가공할 수 있다.

그러나 베어링용 볼처럼 구면(球面) 형상은 브로칭으로 만들 수 없다. 브로칭은 공구가 일정한 경로를 따라 직선으로 이동하며 일정한 단면을 절삭하는 방식이어서, 진행 방향에 따라 단면이 계속 달라지는 곡면인 구(球)는 이 방식으로 성형할 수 없기 때문이다.

래핑작업은 정밀한 표면 가공을 위해 연마입자와 결합제로 이루어진 랩체(lapping compound)를 사용하며, 주요 구성 성분은 탄화수소(유성 결합제), 산화철, 산화크롬 등이다. 이들은 모두 래핑제의 기유(결합제) 또는 연마입자로 광범위하게 사용되는 반면, 흑연가루는 건식 윤활제로서 래핑작업의 표준 랩체 구성 성분이 아니라 별도의 용도에만 사용되므로 정답이 4번이다.

절삭공구 재료는 충격이나 진동에도 잘 깨지지 않아야 하므로 취성은 작고 인성(질긴 성질)은 커야 하며, 반대로 취성이 클 것을 구비조건으로 꼽는 것은 틀린 설명이다.

이밖에 공구 재료는 가공하기 쉽고 값이 저렴하며, 마모가 잘 되지 않고, 절삭열로 온도가 올라가도 경도가 떨어지지 않아야 안정적으로 절삭 성능을 유지할 수 있다.

철도 차량용 바퀴만 전문적으로 가공하도록, 면판이 달린 주축대 두 개를 마주 보게 세운 구조의 선반을 차륜 선반이라 한다.

양쪽 주축대에 바퀴를 각각 물려 좌우 바퀴의 답면과 플랜지를 동시에 가공할 수 있도록 만들어진 전용 선반이다.

연삭숫돌의 표시 기호 중 맨 앞의 WA는 숫돌 입자(연삭재)의 종류를 나타낸다.

연삭숫돌은 일반적으로 입자 종류 – 입도 – 결합도 – 조직 – 결합제 순서로 표시하며, WA64-HBV에서 64는 입도(입자 크기), H는 결합도, 끝의 V는 결합제(비트리파이드)에 해당한다. 맨 앞의 WA는 백색 알루미나계 입자임을 뜻하는 입자 종류 기호이다.

선반의 크기는 보통 베드 위의 스윙, 왕복대 위의 스윙, 양 센터 사이의 최대 거리로 나타내며, 척의 크기는 선반 규격을 표시하는 일반적인 방법이 아니다.

스윙은 공작물을 회전시킬 때 걸리는 최대 지름을 의미하고, 양 센터 간 최대 거리는 가공할 수 있는 공작물의 최대 길이를 나타내는데, 척은 공작물을 물리는 부속 장치일 뿐 선반 자체의 규격 표시 항목은 아니다.

선반과 같이 축이 회전하는 기계에서는 장갑이 회전부에 말려 들어갈 위험이 크므로, 겨울철이라도 두꺼운 장갑을 끼고 작업해서는 안 된다.

보안경 착용, 작업 전 기계 이상 유무 확인, 작업 후 전원을 끄고 정리하는 것은 모두 올바른 안전수칙이지만, 회전하는 척이나 주축에 장갑이 말려 들어가면 큰 사고로 이어지므로 선반 작업 시에는 장갑을 끼지 않는 것이 원칙이다.

압축 코일스프링의 스프링 지수는 $C=\dfrac{D}{d}$로, 코일의 평균 직경 D를 소선의 직경 d로 나눈 값이다.

스프링 지수는 코일이 소선 굵기에 비해 얼마나 크게 감겨 있는지를 나타내는 값으로, 이 값이 작을수록 소선을 감기 어렵고 크면 스프링이 무르고 처지기 쉬워진다.

금속에 외력을 가해 변형시킨 뒤 그 힘을 없애도 변형된 모양이 그대로 남는 성질을 소성이라 한다.

탄성은 힘을 제거하면 원래 모양으로 되돌아가는 성질이고, 인성은 파괴되지 않고 큰 변형을 견디는 질긴 성질이며, 취성은 거의 변형 없이 쉽게 깨지는 성질로, 힘을 없애도 변형이 그대로 남는 성질과는 구분된다.

동력 전달용 기계 요소는 회전축 사이에서 동력을 전달하거나 속도·토크를 변환하는 장치를 의미한다. 기어, 마찰차, 체인은 모두 축과 축 사이에서 직접 동력을 전달하는 동력 전달 요소이다. 반면 유압 댐퍼는 진동이나 충격을 흡수하고 감쇠시키는 완충·제어 요소로, 동력 전달이 아닌 에너지 소산이 주 기능이다. 따라서 유압 댐퍼는 동력 전달용 기계 요소 분류에 해당하지 않는다.

후크의 법칙은 탄성 범위 내에서 응력과 변형률이 비례상수를 통해 비례한다는 법칙이다.

이때 비례상수는 재료의 탄성계수(종탄성계수 $E$)에 해당하며, $\sigma = E \times \varepsilon$로 표현된다.

안전율은 허용응력 설계에, 압축율은 부피 변화에 관련된 개념이고, 소성은 탄성한도를 넘어 영구변형이 남는 성질이라 후크의 법칙의 비례상수와는 다르다.

하중의 크기와 방향이 충격 없이 주기적으로 반복해서 바뀌는 하중을 교번하중이라 한다.

인장과 압축이 번갈아 작용하는 경우가 대표적이며, 회전하는 차축처럼 한 지점의 응력이 인장과 압축으로 계속 반전되는 부재에서 나타난다.

• 동하중은 반복하중·교번하중·충격하중처럼 시간에 따라 변하는 하중을 통틀어 이르는 넓은 개념이다.
• 이동하중은 하중의 작용점이 이동하는 경우(차량이 지나가는 다리 등)를 말한다.
• 정하중은 크기와 방향이 시간에 따라 변하지 않는 하중이다.

실용화된 형상기억합금의 대표적인 예는 니켈-티타늄(Ni-Ti) 합금으로, 흔히 니티놀이라 불린다.

일정 온도 이상으로 가열하면 변형 전 원래 형상으로 복원되는 특성을 가져 의료용 스텐트, 안경테 등에 널리 쓰인다.

WC-Cu는 탄화텅스텐과 구리를 조합한 복합재료, Ni-Cr은 전열선 등에 쓰이는 니크롬계 합금, Cu-Sn은 청동으로, 모두 형상기억 특성과는 무관하다.

웜 기어 감속장치는 중심거리에 오차가 있으면 치합이 부정확해져 마멸이 오히려 늘어난다는 점에서, 마멸이 없다는 설명은 사실과 다르다.

웜 기어는 나사 형태의 웜과 웜휠이 맞물려 동작하므로 조립 정밀도(중심거리)에 매우 민감하다.

• 미끄럼 접촉 구조 때문에 표준 스퍼 기어보다 전동 효율은 낮다.
• 작은 용적으로도 큰 감속비를 얻을 수 있다.
• 웜이 웜휠을 구동하는 방향으로만 힘이 전달되는 자기잠금 특성으로 역회전 방지장치로도 쓰인다.

축 단면적은 $A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{\pi \times 40^2}{4}\approx 1256.6\ \mathrm{mm^2}$이다.

인장응력은 $\sigma=\dfrac{P}{A}=\dfrac{3000}{1256.6}\approx 2.39\ \mathrm{kgf/mm^2}$로 계산된다.

따라서 이 축에 발생하는 인장응력은 약 2.39kgf/mm²이다.

구리와 아연을 7:3 비율로 섞은 황동(발문의 '7:3 청동'은 7:3 황동을 뜻한다)에 주석을 약 1% 첨가한 합금은 애드미럴티 황동이다.

주석 첨가로 내식성과 내해수성이 향상되어 복수기용 관, 열교환기 등 해수에 접하는 부품에 사용된다.

• 망간 황동은 강도를 높이기 위해 망간을 첨가한 합금이다.
• 쾌삭 황동은 절삭성을 높이기 위해 납을 첨가한 합금이다.
• 네이벌 황동은 6:4 황동에 주석을 약 1% 첨가한 합금으로, 7:3 황동을 바탕으로 하는 애드미럴티 황동과 구별된다.

주철은 단단하지만 여리고(취성이 크고) 질기지 못한 결점이 있는데, 이를 보완해 단조가 가능할 정도의 연성과 인성을 갖도록 조직을 개선한 것이 가단주철이다.

백주철을 장시간 풀림 열처리(가단화 처리)하여 시멘타이트를 분해해 덩어리 모양의 뜨임탄소로 만들거나 탈탄시킴으로써 연성과 인성을 높인다.

회주철은 흑연이 편상으로 존재해 취성이 크고, 백주철은 오히려 더 단단하고 여려 가단화 처리 전 상태에 해당하며, 칠드주철은 표면만 급랭해 단단하게 만든 주철이다.

전기로의 용량은 1회에 용해할 수 있는 양(1회 용해량)으로 나타낸다.

예를 들어 3톤 전기로라 하면 한 번의 조업으로 약 3톤의 쇳물을 용해할 수 있음을 뜻한다.

1일 생산량이나 연간 장입량은 용해로 용량의 표시 기준이 아니며, 1시간당 용해량은 전기로가 아닌 큐폴라(용선로)의 용량을 나타낼 때 쓰는 방식이다.

심냉처리(서브제로 처리)는 담금질 후 남은 잔류 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시키기 위해 재료 전체를 저온으로 냉각하는 처리로, 표면만을 경화하는 방법이 아니다.

침탄법, 고주파 경화법, 질화법은 모두 표면층에 탄소·질소를 확산시키거나 표면만 급열·급랭해 경화층을 만드는 대표적인 표면경화법이다.

비중이 약 2.7로 작고 전기·열전도성이 우수한 대표적 경금속은 알루미늄(Al)이다.

철(Fe)과 니켈(Ni)은 비중이 7~9대로 무거운 중금속이고, 구리(Cu)는 전도성은 우수하지만 비중이 약 8.9로 경금속에 해당하지 않는다.

키가 전단되는 면의 넓이는 폭×길이이므로 $A=3\times 40=120\ \mathrm{mm^2}=1.2\ \mathrm{cm^2}$이다.

허용 접선력은 $F=\tau_a \times A = 200 \times 1.2 = 240\ \mathrm{kgf}$로 계산된다.

따라서 축과 보스 경계면에 작용할 수 있는 허용 접선력은 240kgf이다.

V벨트는 이음매 없이 하나로 이어진 무단(無端) 벨트이므로, 끊어지면 이어 붙이기 어려워 새 벨트로 교체해야 한다.

이음매가 있는 평벨트와 달리 접합이 쉽지 않다는 점이 V벨트의 단점 중 하나다.

• 이음매가 없어 운전이 정숙한 것은 V벨트의 장점이다.
• 홈에 걸리는 쐐기 작용으로 지름이 작은 풀리에도 사용할 수 있다.
• 접촉면이 넓고 미끄럼이 적어 마찰력이 평벨트보다 크다.

NC용 서보 DC모터는 넓은 속도 범위에서도 안정적으로 동작해야 하므로, 속도범위가 작아도 안정되어야 한다는 설명은 요구 특성을 반대로 서술한 것이다.

실제로는 저속에서 고속까지 넓은 범위에 걸쳐 회전수를 안정적으로 유지할 수 있어야 정밀한 위치·속도 제어가 가능하다.

• 큰 출력을 낼 수 있어야 한다는 것은 올바른 요구조건이다.
• 가감속 특성이 우수해야 한다는 것도 올바른 요구조건이다.
• 지령에 빠르게 반응하는 응답성이 좋아야 한다는 것도 올바른 요구조건이다.

스타트업(Start-up) 블록은 공구경(공구 반지름) 보정을 시작하는 블록을 가리키는 CNC 프로그래밍 용어이다.

보정 취소 상태에서 G41 또는 G42를 지령해 공구경 보정을 시작하는 블록이 여기에 해당하며, 이 블록의 이동에서 공구가 보정량만큼 벗어난 경로로 옮겨 가기 시작한다.

절삭 시작, 원호가공 시작, 공구길이 보정 시작과는 별개의 개념이다.

이 나사의 리드는 2.0mm이다.

블록 G32 X49.3 Z-20. F2.0에서 G32는 선반의 나사 절삭 명령이고, 나사 절삭에서 F 값은 나사의 리드를 지정한다. 따라서 F2.0 → 리드 2.0mm이다.

X49.3은 이번 절삭 경로의 지름, Z-20.은 나사 가공이 끝나는 Z축 위치로, 리드 값과는 관계가 없다.

CNC선반에서 나사가공에 쓰이는 G기능은 G32(나사절삭), G76(복합형 나사절삭 사이클), G92(나사절삭 사이클)이며, G94는 단면절삭 고정 사이클로 나사가공과 무관하다.

G32는 나사절삭 이동을 블록 단위로 지령하는 기능, G92는 한 블록으로 진입·절삭·도피·복귀의 나사절삭 1회 사이클을 수행하는 단일형 고정 사이클, G76은 여러 번의 절입을 자동으로 반복하는 복합형 반복 사이클이다.

CNC 기계는 범용기계에 비해 초기투자 비용이 높다는 점에서 "초기투자 비용절감"은 맞지 않는다. CNC 기계는 자동화 설비, 제어 시스템, 정밀 부품 등으로 인해 구입 가격이 범용기계보다 훨씬 크므로 경제적 효과가 아니라 오히려 경제적 부담이다.

반면 다음은 모두 CNC의 경제적 이점이다.

• 품질의 균일성: 자동 제어로 인한 가공 정도 향상
• 절삭성: 최적화된 절삭 조건 프로그래밍으로 높은 절삭속도 유지
• 복잡한 형상: 프로그래밍을 통한 자유로운 가공 경로 구현

공구길이 보정을 지령하는 준비기능은 G43(공구길이 보정 +)이다.

공구가 기준보다 짧거나 길 때 그 편차만큼 Z축 이동량을 보정해 주는 기능이며, 반대 방향 보정은 G44, 보정 취소는 G49로 지령한다.

G40·G41·G42는 공구길이가 아닌 공구경(반지름) 보정과 관련된 기능이다.

DNC(Direct Numerical Control) 시스템은 컴퓨터, 통신선, 여러 대의 공작기계로 구성되어 하나의 컴퓨터가 다수의 공작기계를 직접 관리·제어한다.

테이프 펀치는 NC 테이프를 천공·제작하는 주변기기로, 컴퓨터가 직접 공작기계를 제어하는 DNC 시스템의 구성요소에는 해당하지 않는다.

자동 공구교환장치는 ATC(Automatic Tool Changer)를 의미한다. 드럼이나 매거진에서 공구를 자동으로 꺼내어 주축에 끼우는 장치를 지칭하는 산업 표준 약자로, CNC 공작기계에서 프로그램에 따라 공구를 자동으로 교환하는 핵심 부품이다.

컴퓨터의 기본 구성 중 시스템의 모든 장치를 제어하고 연산을 수행하는 부분은 중앙처리장치(CPU)이다.

입력장치는 자료를 받아들이고, 출력장치는 처리 결과를 내보내며, 기억장치는 자료와 프로그램을 저장하는 역할을 하는 반면, 실제 연산과 제어는 CPU가 담당한다.

M 다음에 두 자리 숫자를 붙여 지령하며 주로 기계 각 부의 ON/OFF 동작을 수행하는 코드는 보조기능(M기능)이다.

주축 회전·정지, 절삭유 공급, 공구 교환 등 부수적인 동작 제어에 쓰이며, 주축기능(S), 준비기능(G), 공구기능(T)과는 역할이 다르다.

유압 작동유는 비압축성 유체로 다루는 것이 원칙이므로, 사용하는 유체가 압축성이다라는 설명은 유압 액추에이터의 특징과 어긋난다.

비압축성 덕분에 유압 시스템은 힘 전달이 정확하고 응답이 빠르다.

• 고압으로 사용해 큰 출력을 낼 수 있다는 것은 유압의 실제 특징이다.
• 작동유를 회수해 재사용하는 것도 유압 시스템의 일반적인 구조다.
• 비압축성이기 때문에 응답성이 뛰어나다는 것도 맞는 설명이다.

유압유의 온도 변화에 따른 점도 변화의 정도를 나타내는 지표는 점도지수(Viscosity Index)이다.

점도지수가 높을수록 온도가 변해도 점도 변화가 작아 유압장치의 성능이 온도에 덜 민감해진다.

점도 자체는 유체의 끈적임 정도를, 비열은 단위 질량당 열용량을, 비중은 기준 물질에 대한 밀도비를 나타내는 값으로 온도에 따른 점도 변화량과는 다른 개념이다.

전진과 후진에서 피스톤이 내는 힘의 크기가 같은 실린더는 양로드 복동실린더이다.

피스톤 양쪽 모두에 같은 지름의 로드가 있어 압력을 받는 유효 면적이 전진·후진 방향에서 동일하기 때문이다.

편로드 복동실린더는 로드가 한쪽에만 있어 전진과 후진의 유효 면적이 달라 힘의 크기도 서로 다르다.

그림은 Hi-Lo회로(고저압 2펌프 회로)이다.

하나의 전동기(M)가 저압대용량펌프와 고압소용량펌프를 함께 돌리고, 저압대용량펌프 쪽 관로는 체크밸브를 거쳐 고압 관로와 합류한다. 저압대용량펌프 출구에는 언로드밸브가 있어 그 파일럿(점선)이 합류 후 주관로 압력을 받고, 고압 관로에는 고압릴리프밸브가 달려 있다.

부하 압력이 낮을 때는 두 펌프의 기름이 합쳐져 빠르게 이송되고, 압력이 언로드밸브 설정압에 이르면 대용량펌프의 기름이 탱크로 무부하 방출되며 체크밸브가 닫혀 소용량펌프만 고압을 공급한다. 최고 압력은 고압릴리프밸브가 제한한다.

• 로크회로: 액추에이터를 임의 위치에 고정·유지하는 회로로, 그림에는 액추에이터와 고정용 밸브 구성이 없다.
• 재생회로: 실린더 로드 쪽 배출유를 헤드 쪽으로 되돌려 전진 속도를 높이는 회로로, 실린더 배관이 있어야 한다.
• 축압기회로: 축압기(어큐뮬레이터)를 이용하는 회로인데, 그림에는 축압기가 없다.

회로의 최고 압력을 제한하거나 필요한 곳에서 압력을 감압해 알맞은 압력을 얻는 유압 회로는 압력제어회로이다.

릴리프 밸브로 최고 압력을 설정하고, 감압 밸브로 회로 일부의 압력을 낮추는 방식이 대표적이다.

속도제어회로는 유량을, 무부하회로는 펌프의 무부하 운전을 각각 다른 목적으로 조절하는 회로다.

유압 작동유는 운전 중 기포가 잘 발생하지 않아야 하므로, 거품성 기포가 잘 발생될 것이라는 조건은 실제 요구사항과 반대로 서술된 것이다.

기포가 많으면 압축성이 커져 응답이 느려지고 캐비테이션, 소음, 부식의 원인이 된다.

• 윤활성이 우수해야 마찰·마모를 줄일 수 있다는 것은 올바른 요구조건이다.
• 화학적으로 안정해야 장시간 사용해도 변질되지 않는다는 것도 올바른 요구조건이다.
• 경제성 측면에서 가격이 싸야 한다는 것도 실제 요구되는 조건이다.

F₂에 생기는 힘은 5N이다.

밀폐된 유체에 가한 압력은 모든 곳에 같은 크기로 전달된다(파스칼의 원리). 그림에서 왼쪽 작은 피스톤의 단면적 A₁=2m², 오른쪽 큰 피스톤의 단면적 A₂=10m², 작은 피스톤에 가한 힘 F₁=1N이다.

$P=\dfrac{F_1}{A_1}=\dfrac{1}{2}=0.5\,\mathrm{Pa}$
$F_2=P\times A_2=0.5\times10=5\,\mathrm{N}$

즉 힘은 면적비 $\dfrac{A_2}{A_1}=5$배로 커진다. 10N은 A₁로 나누지 않은 값이고, 면적비를 거꾸로 적용하면 힘이 오히려 줄어든다.

공압장치 입구에서 이물질이 유입되지 않도록 걸러주는 기기는 공기 여과기(에어 필터)이다.

압축공기 속의 먼지, 수분 응축물 등을 걸러내어 밸브·액추에이터의 마모와 고장을 줄인다.

공기 건조기는 습기 제거, 공기탱크는 압축공기 저장, 냉각기는 압축열 냉각을 담당해 여과와는 목적이 다르다.

기계적 에너지를 유압(유체) 에너지로 변환하는 장치는 유압 펌프이다.

전동기 등의 회전력을 받아 작동유에 압력과 유량을 부여함으로써 에너지를 전달한다.

액추에이터는 반대로 유압 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 장치이고, 오일 냉각기와 유압제어밸브는 에너지 변환이 아닌 온도·흐름 조절을 담당한다.

압력제어밸브는 회로 압력이 설정값을 넘지 않도록 압축공기를 배출·조절하는 역할을 하며, 압력이 높아졌다고 해서 공압 펌프를 작동시키는 기능은 갖고 있지 않다.

공압 시스템에서 압축공기를 만드는 것은 펌프가 아니라 공기압축기이며, 압력제어밸브는 이미 만들어진 압축공기의 압력을 안전한 범위로 유지하는 역할만 한다.

• 안전한 공기 압력을 공급하는 것은 압력제어밸브의 실제 기능이다.
• 공압 기기의 내구성과 신뢰성을 확보하는 것도 압력 제한을 통한 실제 효과다.
• 필요 이상의 압축공기 소모를 막아 주는 것도 압력제어밸브의 실제 역할이다.

자동화 설비가 범용성을 갖고 생산성이 향상되어 원가가 절감된다는 설명은 자동화의 장점에 해당하는 내용이라 단점을 설명한 것으로 볼 수 없다.

오히려 자동화는 특정 제품에 맞춰 설계되어 전용성(전문성)이 커지고 범용성이 떨어지는 경향이 자동화의 단점으로 지적된다.

• 초기 시설투자비와 운영비 부담이 큰 것은 자동화의 실제 단점이다.
• 설계·설치·운영·보수에 높은 기술 수준이 요구되는 것도 실제 단점이다.
• 기계가 특정 작업에 전문화되어 생산 탄력성이 떨어지는 것도 실제 단점이다.

주변기기를 이용해 작성한 프로그램을 메모리에 입력시키는 과정을 로딩(Loading)이라 한다.

코딩은 프로그램을 작성하는 단계, 디버그는 오류를 찾아 수정하는 단계, 리프레쉬는 메모리 내용을 주기적으로 재충전하는 동작으로 로딩과는 구분된다.

공압모터는 압축공기의 압력을 회전운동으로 바꾸는 과정에서 에너지 변환효율이 낮은 편이며, 이는 공압모터의 단점이지 장점이 아니다.

공압모터는 회전수·토크 조절이 쉽고, 과부하가 걸려도 공기가 압축·팽창하며 완충되어 위험성이 적으며, 전기 스파크가 없어 폭발 위험이 없다는 장점을 갖는다.

수차·증기터빈의 속도를 일정하게 유지하는 조속기 제어는 속도·전압·주파수 같은 양을 일정하게 유지하는 자동조정의 범주로, 위치·방향 등 기계적 변위를 추종하는 서보기구의 예로 보지 않는다.

서보기구는 물체의 위치, 방향, 자세와 같은 기계적 변위를 제어량으로 삼아 목표값의 임의 변화를 계속 따라가도록 만든 제어계를 말한다.

• 공작기계의 위치결정 제어는 대표적인 서보기구의 예이다.
• 선박의 방향(조타) 제어도 서보기구로 구현된다.
• 자동평형 기록계 역시 목표 위치를 추종하는 서보기구의 예이다.

되먹임(피드백) 제어에서 목표값과 다르게 제어량을 변화시키는 바람직하지 않은 요인을 외란이라 한다.

외란은 제어계 외부에서 들어오는 예측하지 못한 입력으로, 온도 변화·부하 변동 등이 그 예이며 제어계는 이를 억제해 목표값을 따르도록 동작한다.

동작신호와 기준입력은 제어계 내부에서 정상적으로 쓰이는 신호이고, 출력은 제어량 그 자체를 가리켜 외란과는 다른 개념이다.

릴레이 시퀀스도(계전기 회로도)를 그대로 옮겨 표시할 수 있는 PLC 프로그램 언어는 래더 다이어그램(LD, Ladder Diagram)이다.

접점과 코일을 사다리 모양으로 배치해 나타내므로 기존 릴레이 회로에 익숙한 현장 기술자가 이해하기 쉽다.

SFC는 공정을 단계와 전이로 나타내고, IL은 명령어 목록으로, ST는 문장형 고급언어로 프로그램을 표현해 래더 형태와는 표현 방식이 다르다.

FMS(유연생산시스템)는 다품종을 상황에 맞게 유연하게 생산하기 위한 시스템으로, 단품이나 유사 제품을 대량으로 생산하는 방식은 FMS가 아니라 소품종 대량생산(전용 라인) 방식의 특징이다.

FMS는 제품 수명이 짧아지고 수요가 다양해지는 환경에 대응하기 위해 여러 종류의 제품을 동시에 유연하게 처리할 수 있도록 구성된다.

• 고객 요구 변화에 유연하게 대처할 수 있다는 것은 FMS의 실제 특징이다.
• 다양한 제품을 동시에 처리해 수요 변화에 대응하는 것도 FMS의 실제 특징이다.
• 생산 대상의 종류·양에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다는 것도 FMS의 실제 특징이다.

PLC 구성 중 시퀀스 회로의 프로그램 내용을 기록·저장하는 부분은 기억부(메모리)이다.

CPU는 저장된 프로그램을 읽어 연산·판단을 수행하고, 입·출력부는 외부 신호를 주고받으며, 전원부는 각 부에 필요한 전력을 공급하는 역할을 담당해 기억부와는 기능이 다르다.

근접센서는 대상물에 직접 닿지 않고 검출하는 비접촉식 검출 방식이 특징이므로, 접촉해야 검출이 가능하다는 설명은 근접센서의 특징이 아니다.

근접센서는 이 밖에도 응답 속도가 빠르고 먼지·습기 등 열악한 환경에서도 안정적으로 동작하며(내환경성), 기계적 접점이 없는 무접점 출력 방식으로 수명이 길다는 장점을 갖는다.

PLC는 반도체 소자로 구성된 무접점 제어기로, 계전기 제어반에 비해 오히려 소형화가 쉽고 신뢰도가 높다. 따라서 소형화가 곤란하고 신뢰도가 낮다는 설명은 PLC의 특징이라 볼 수 없다.

PLC는 무접점 방식이라 수명이 길고, 프로그램만 바꾸면 제어내용 변경이 쉬우며, 입출력을 추가하는 방식으로 시스템 확장도 용이하다는 것이 계전기 제어반과 구별되는 장점이다.

평행판 구조로 볼 수 있는 용량형 센서의 정전용량은 $C=\dfrac{\varepsilon A}{d}$로 표현되며, 유전율과 극판 간격이 일정할 때 정전용량은 전극의 표면적에 비례한다.

따라서 표면적을 2배로 늘리면 정전용량도 2배로 증가한다.

자동화의 5대 요소는 정보를 검출하는 센서, 신호를 처리·판단하는 프로세서(제어기), 실제 동작을 수행하는 액추에이터, 제어 논리를 담는 소프트웨어, 기기 간 정보를 주고받는 네트워크이다.

신호변환기는 물리량이나 신호의 형태를 바꿔 주는 보조 소자로, 5대 요소에 따로 포함되지 않는다.

폐회로(피드백) 제어 시스템에서 오차는 실제로 나타난 제어량(실제값)과 도달하려는 설정값(목표값)의 차이로 정의되며, 이 차이를 되먹임해 출력을 설정값에 맞춘다.

• 외란은 제어계 외부에서 들어오는 원치 않는 입력이므로, 외란에 실제값을 더한 값은 오차가 아니다.
• 제어출력과 에너지를 더한 값, 외란과 제어출력을 더한 값은 서로 성격이 다른 양을 단순히 합한 것이어서 오차의 정의로 쓸 수 없다.

PLC·근접센서·리밋스위치는 신호를 검출하거나 처리하는 입력·제어 기기일 뿐 스스로 일을 하지 않으며, 실제로 물체를 밀거나 움직이는 동작을 담당하는 액추에이터는 공압실린더이다.

공압실린더는 구조가 간단하고 취급이 쉬우며 압축공기를 동력원으로 쓸 수 있어 공장자동화에서 가장 널리 쓰이는 액추에이터로 꼽힌다.

직각좌표계·원통좌표계·극좌표계 로봇은 로봇 팔이 어떤 좌표계로 움직이는지(동작 형태)에 따른 분류이며, 여기에 관절형 로봇이 더해진다.

반면 수치제어 로봇은 매니퓰레이터·시퀀스·플레이백·지능 로봇 등과 함께 입력 정보(교시 방법)에 따라 나눈 분류이므로, 동작 형태에 따른 분류에는 해당하지 않는다.