04년 1회차

KS규격 안전색채에서 녹색의 표시사항이 아닌 것은 주의이다.

녹색은 안전, 위생, 피난(대피) 등을 나타내는 색이며, 주의는 노란색(황색)이 담당하는 표시사항이다.

보링 작업에서 가장 많이 사용되는 절삭공구는 바이트이다.

보링은 이미 뚫려 있거나 주조된 구멍을 보링 바 등에 고정한 바이트로 넓히고 정밀하게 다듬는 가공이므로, 엔드밀·드릴·호브보다 바이트가 주된 공구로 쓰인다.

지그(jig)를 구성하는 부품이 아닌 것은 바이트이다.

고정구, 부시, 몸체는 공작물을 위치시키고 고정하며 공구를 안내하는 지그 자체의 구성 요소인 반면, 바이트는 실제로 절삭을 수행하는 절삭공구이지 지그의 부품이 아니다.

슬로터(Slotter)의 구성 요소가 아닌 것은 호브이다.

호브는 기어를 절삭하는 호빙머신에 사용되는 공구이며, 슬로터는 램이 상하로 왕복하며 바이트로 키홈 등을 가공하는 공작기계로 램, 회전 테이블, 테이블 안내면 등으로 구성된다.

오일 컵에서 작은 구멍이나 밸브를 통해 일정량씩 자동으로 급유하는 방식은 적하급유법이다. 적하급유는 중력에 의해 기름이 한 방울씩 떨어지도록 조절되는 방식으로, 윤활유가 필요한 부위에 거의 일정한 양을 지속적으로 공급한다. 패드급유는 심지(pad)를 이용한 방식, 튀김급유는 회전하는 부품에 기름이 튀어서 윤활하는 방식, 원심급유는 회전으로 인한 원심력을 이용하는 방식이므로 모두 상이하다.

테이퍼부의 길이 ℓ은 200mm이다.

심압대 편위량 공식은 $e=\dfrac{(D-d)L}{2\ell}$이며, D·d는 테이퍼의 큰 지름·작은 지름, L은 공작물 전체 길이, ℓ은 테이퍼부 길이이다. 그림에서 D=φ60mm, d=φ30mm, 평행부 길이 200mm이므로 L=ℓ+200이다.

$30=\dfrac{(60-30)(\ell+200)}{2\ell}$
$60\ell=30\ell+6000$
$\ell=200\,\mathrm{mm}$

전체 길이 대신 테이퍼부 길이만 L에 넣으면 ℓ이 약분되어 e=15mm로 고정되므로 식이 풀리지 않는다. 전체 길이 L=ℓ+200을 반드시 써야 한다.

니이형 밀링머신의 종류에 해당되지 않는 것은 편위 밀링 머신이다.

니이형 밀링머신은 상하로 움직이는 니(knee) 위에 새들과 테이블을 얹어 공작물의 이송을 조절하는 구조로, 주축의 방향과 테이블 선회 여부에 따라 플레인(수평) 밀링머신, 만능 밀링머신, 수직 밀링머신으로 분류된다.

편위 밀링 머신은 니이형 밀링머신의 종류에 포함되지 않는다.

방전 가공에 대한 설명 중 틀린 것은 전극에 걸리는 힘이 기계가공보다 커서 얇은 판이나 가는 선의 가공이 어렵다는 내용이다.

방전 가공은 전극과 공작물이 직접 접촉하지 않고 방전 에너지로 재료를 제거하는 비접촉 가공이므로 가공 중 걸리는 기계적인 힘이 매우 작다.

오히려 이러한 특성 덕분에 얇은 판이나 가는 선처럼 힘에 약한 형상도 정밀하게 가공할 수 있다.

전기 도체라면 경도와 관계없이 쉽게 가공되고, 다듬질면에 방향성이 없으며, 전극(공구)으로 구리나 흑연 같은 연한 재료를 쓴다는 설명은 방전 가공의 실제 특징과 일치한다.

나사 측정에서 삼침(선)법은 나사의 유효지름을 측정하기 위한 방법이다.

지름이 같은 3개의 와이어(핀)를 나사산 골에 끼우고 그 위를 마이크로미터로 측정한 값에서 나사산 각도와 와이어 지름을 이용해 유효지름을 계산해 낸다.

상온에서 강자성체이지만 약 360℃ 이상에서 자성을 잃고 구리와 균일한 고용체를 이루는 금속은 니켈(Ni)이다.

니켈은 큐리점(약 358℃) 이상에서 상자성체로 바뀌며, 구리와는 전 조성 범위에서 균일한 고용체(전율 고용체)를 형성하여 백동(큐프로니켈) 같은 Cu-Ni계 합금을 만든다.

표면 경화법에 속하는 열처리 방법은 침탄법이다.

침탄법은 저탄소강의 표면에 탄소를 침투시켜 표면만 고탄소화한 뒤 담금질하여 표면은 단단하고 내부는 인성이 있는 조직으로 만드는 표면 경화법이다.

항온 처리, 담금질, 불림은 강 전체의 조직을 변화시키는 일반 열처리로, 표면만을 선택적으로 경화하는 방법이 아니다.

고속도강의 KS 재질 기호는 SKH이다.

SKH는 텅스텐·몰리브덴·크로뮴·바나듐 등을 다량 함유하여 고온에서도 경도를 유지하는 고속도 공구강을 나타내는 KS 기호이며, SPS는 스프링강, STD·STS는 합금공구강 계열의 기호이다.

강을 담금질하기 위해 고온으로 가열하는 가장 큰 이유는 금속간 화합물을 분해하고 각종 원소를 균일하게 분포시키기 위해서이다.

강을 오스테나이트화 온도까지 가열하면 탄화물 등의 화합물이 오스테나이트 조직에 고르게 녹아 들어가 조성이 균일해지고, 이 상태에서 급랭해야 균일한 마텐자이트 조직을 얻을 수 있다.

고강도 Al합금 표면에 내식성이 우수한 Al합금을 얇게 접착시켜 내식성을 개선한 재료를 알크래드라 한다.

고강도 알루미늄 합금은 강도는 크지만 내식성이 약하므로, 순수 알루미늄이나 내식성이 좋은 Al합금을 표면에 압착 피복하여 내부의 강도와 표면의 내식성을 동시에 확보한다.

막대 양 끝에 나사를 깎고 머리가 없이, 한쪽 끝은 본체에 박고 다른 쪽 끝에는 너트를 끼워 조이는 볼트를 스터드 볼트라 한다.

본체 쪽은 박아 둔 채로 두고 반대쪽의 너트만 풀고 조이므로, 자주 분해·조립해도 본체의 암나사가 손상되지 않아 자주 분해하는 부품 결합에 적합하다.

회전수 4000rpm에서 20kW를 전달하는 둥근 축의 비틀림 모멘트는 487kgf·㎝이다.

$T[\mathrm{kgf\cdot m}] = 974 \times \dfrac{P[\mathrm{kW}]}{N[\mathrm{rpm}]} = 974 \times \dfrac{20}{4000} = 4.87$

단위를 환산하면 $4.87\,\mathrm{kgf\cdot m} = 487\,\mathrm{kgf\cdot cm}$가 된다.

전동축에 휨을 주어 축의 방향을 자유롭게 변경할 수 있는 축은 플렉시블 축이다.

플렉시블 축은 가는 강선을 여러 겹으로 감아 만들어 유연하게 휘어지므로, 동력을 전달하는 방향을 자유자재로 바꿀 수 있어 축 방향이 일정하지 않은 소형 기기의 동력 전달에 사용된다.

너트의 풀림 방지용으로 주로 사용되는 핀은 분할 핀이다.

분할 핀은 두 갈래로 갈라진 핀을 볼트에 뚫린 구멍이나 홈붙이 너트의 홈에 끼운 뒤 양끝을 벌려 고정하는 방식으로, 진동 등에 의한 너트의 풀림을 물리적으로 막아준다.

탄소강이 200~300℃ 구간에서 상온일 때보다 오히려 메지게 되는 현상을 청열 메짐이라 한다.

이 온도 구간에서는 강도·경도는 오히려 높아지지만 연신율과 인성이 떨어져 취약해지며, 이때 강 표면에 푸른색의 산화 피막이 생기므로 청열 메짐이라 부른다.

적열 메짐은 900℃ 이상의 고온에서 황(S)에 의해 발생하는 별개의 현상이므로 구분해야 한다.

일정한 하중이 계속 걸린 상태에서 시간이 지남에 따라 변형이 점점 커지는 현상은 크리프이다.

그림은 가로축이 시간, 세로축이 변형인 곡선으로, 하중이 일정한데도 변형이 계속 증가한다. 가파른 위쪽 곡선에는 '온도 높음, 응력 큼', 완만한 아래쪽 곡선에는 '온도 낮음, 응력 작음'이 적혀 있어 온도가 높고 응력이 클수록 크리프 변형이 빨리 진행됨을 보여준다.

나머지 용어는 성격이 다르다. 피로는 반복 하중을 받아 정적 강도보다 낮은 응력에서 파괴되는 현상이고, 허용응력은 설계에서 허용하는 응력의 한도, 안전율은 기준강도를 허용응력으로 나눈 값이어서 시간에 따른 변형 증가와는 관계가 없다.

변형량을 나타내는 공식은 $\dfrac{\sigma l}{E}$(수직응력×길이÷세로탄성률)이다.

훅의 법칙 $\sigma=E\varepsilon$에서 $\varepsilon=\dfrac{\sigma}{E}$이고, 변형률은 $\varepsilon=\dfrac{\lambda}{l}$이므로
$\lambda=\varepsilon l=\dfrac{\sigma l}{E}=\dfrac{Pl}{AE}$

• $\dfrac{\sigma}{\varepsilon}$: 세로탄성률 E 자체이다.
• $\dfrac{Pl}{A\varepsilon}$: $\dfrac{\sigma l}{\varepsilon}=El$로, 분모에 E 대신 ε이 들어가 변형량이 아니다.
• $\dfrac{\varepsilon}{\sigma}$: $\dfrac{1}{E}$에 해당하는 값이다.

스프링지수는 코일의 평균 지름(D)과 소재 지름(d)의 비 $C=\dfrac{D}{d}$로 정의되며, 평균 반지름과 지름의 비로 설명한 것은 잘못되었다.

반지름을 기준으로 하면 실제 스프링지수의 절반 값이 되어 정의와 어긋난다.

인장·압축 스프링이 탄성한도 내에서 하중에 비례해 변형한다는 것, 무하중 상태의 높이를 자유 높이라 하는 것, 유효감김수가 스프링 기능을 하는 부분의 감김수를 뜻한다는 것은 모두 옳은 설명이다.

베어링 재료는 부식에 강해야 윤활유나 외부 환경으로부터 손상을 방지할 수 있으므로, 부식에 약한 것은 필수 조건이 아니라 피해야 할 특성이다. 녹아 붙지 않을 것(소착성 낮음), 길들임이 좋을 것(run-in 특성), 피로 강도가 클 것은 모두 베어링 재료의 필수 조건이지만, 부식에 약할 것은 구비해야 할 조건이 아니다.

공구 인선 반지름 오른쪽 보정에 사용하는 G기능은 G42이다.

G40은 보정 취소, G41은 왼쪽(좌측) 인선 반지름 보정이며, G43은 공구 길이 보정(+)에 쓰인다.

G97은 주축 회전수 일정제어(rpm 지정) 모드이므로, S120은 주축을 120rpm으로 회전시키라는 의미이다.

원주속도 일정제어(m/min)로 S값을 해석하는 것은 G96 모드에서의 의미이며, mm/min·mm/rev 단위의 공구 이송은 S가 아니라 F로 지정한다.

RS-232C는 컴퓨터와 주변장치 사이에서 입·출력 데이터를 전송하는 직렬 통신 인터페이스이다.

데이터 전송속도를 측정하는 장치가 아니며, 디지털-아날로그 신호를 서로 변환하는 장치도 아니다. 직렬 데이터를 주고받기 위한 통신 규격이다.

휴지(G04) 지령에서 주축 기능 어드레스 S는 사용할 수 없다.

휴지 시간은 P(소수점 없이, ms 단위) 또는 X, U(소수점 사용 가능, 초 단위)로 지정하며, S는 주축 회전수나 절삭속도를 지정하는 어드레스라 휴지 시간 지정과는 관계가 없다.

이동 중에는 가공을 하지 않고 목표 위치까지만 이동하는 제어방식은 위치결정 제어(PTP, Point to Point)이며, 드릴링이나 스폿 용접처럼 정해진 점에서만 작업하는 공정에 쓰인다.

직선절삭 제어와 윤곽 제어는 이동 경로 중에도 가공(절삭)이 이루어지는 방식이라 이 설명과는 맞지 않는다.

와이어프레임 모델링은 선·원호·원 등 형상의 경계선만으로 물체를 표현하므로 데이터 구성이 단순하다 — 데이터 구성이 복잡하다는 설명이 틀렸다.

모델 작성이 쉽고 처리 속도가 빠르다는 것은 맞는 특징이며, 면(surface) 정보가 없어 단면도 작성이나 물리적 특성(질량·부피 등) 계산이 불가능하다는 것도 옳은 설명이다.

CNC공작기계를 구성하는 요소는 CNC장치, 서보모터, 데이터 입·출력장치 등이며, CAD시스템은 설계용 소프트웨어로 공작기계 자체의 구성요소로 보기 어렵다.

수치제어 공작기계의 발전과정은 NC → CNC → DNC → FMS 순으로 정리된다.

초기 단일 기계 제어(NC)에서 컴퓨터 내장형(CNC)으로, 여러 대의 CNC를 한 컴퓨터로 관리하는 방식(DNC)으로, 다시 이를 포함한 유연생산시스템(FMS)으로 발전해 왔다.

보조프로그램에서 주프로그램으로 되돌아가도록 지령하는 보조기능 코드는 M99이다.

M98은 주프로그램에서 보조프로그램을 호출하는 코드이고, M02는 프로그램 종료, M00은 프로그램 정지 코드로 서로 역할이 다르다.

중앙처리장치(CPU)는 크게 연산장치(ALU)와 제어장치로 나눌 수 있다.

연산장치는 산술·논리 연산을 수행하고, 제어장치는 명령을 해독하여 각 장치에 동작 신호를 보내는 역할을 한다.

한정된 각도 범위에서 회전운동을 하며 로봇의 선회, 교반장치, 자동문 개폐, 밸브 개폐 등에 쓰이는 기기는 요동형 액추에이터이다.

공압모터는 연속 회전을 하고 공압실린더는 직선운동을 하는 기기라 이 설명과는 맞지 않는다.

입구가 2개소, 출구가 1개소로 되어 있어 두 방향의 흐름을 하나로 합치는 OR 밸브는 셔틀 밸브이다.

2압밸브는 두 입력이 모두 있어야 출력되는 AND 기능이고, 체크밸브는 역류를 막는 밸브, 솔레노이드 밸브는 전자석으로 개폐를 전환하는 밸브라 이 설명과는 다르다.

공압은 압축공기를 배관으로 보내 실린더 등에서 힘을 쉽게 전달하고, 압력이나 실린더 지름을 조절해 힘을 키울 수 있으므로 힘의 전달과 증폭이 용이하다는 것이 장점이다 — 힘의 전달이 어렵고 증폭이 불가능하다는 설명은 잘못되었다.

다만 사용 압력이 낮아 유압만큼 큰 출력을 얻기는 어렵다는 점은 별개의 단점이다.

무단변속이 가능하고 작업속도가 빠르며 배관이 간단하다는 것은 공압의 실제 특성으로 옳은 설명이다.

단단 베인펌프 2개를 하나의 본체 안에서 직렬로 연결해 고압·대출력을 얻도록 만든 베인펌프는 2단 베인펌프이다.

2연 베인펌프는 단단 베인펌프 2개를 하나의 축으로 구동하도록 병렬로 조합한 것으로, 토출구가 2개라 각각 독립적인 유량을 공급할 수 있어 직렬 연결 구조와는 다르다.

유량 20 L/min과 내경 80mm 실린더로부터 계산하면 피스톤 속도는 약 398.1 cm/min이다.

실린더 단면적은 $A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{3.14 \times 8^2}{4}=50.24\ \mathrm{cm^2}$이다.

유량을 $Q=20\ \mathrm{L/min}=20000\ \mathrm{cm^3/min}$으로 환산해 대입하면 $v=\dfrac{Q}{A}=\dfrac{20000}{50.24}\approx 398.1\ \mathrm{cm/min}$이 된다.

SI 단위계에서 압력의 단위는 파스칼(㎩)이다.

bar, kgf/cm², psi는 모두 압력을 나타내는 데 쓰이지만 SI 단위는 아니며 별도의 환산이 필요한 관용 단위이다.

유압기계에서 유압을 제어하는 밸브의 주요 3종류는 압력제어 밸브, 유량제어 밸브, 방향제어 밸브이다. 압력제어 밸브는 시스템 압력을 일정 범위로 유지하고, 유량제어 밸브는 유압의 흐름량을 조절하며, 방향제어 밸브는 유압의 흐름 방향을 제어한다. 감압제어 밸브는 압력제어 밸브에 포함되는 세부 유형이지 독립적인 제어 밸브의 종류가 아니므로, 3종류에 맞지 않는 것은 2번이다.

유압 유량제어밸브에는 교축밸브, 압력보상형·압력온도보상형 유량조절밸브 등이 있으며, 릴리프 밸브는 압력을 제어하는 밸브라 유량제어밸브에 해당하지 않는다.

공기여과기(필터), 압축공기조정기(레귤레이터), 윤활기, 압력계가 한 조로 구성되어 기기 선단부에 설치하고 윤활·이물질·드레인을 관리하는 장치는 공기 조정 유닛이다.

공기압축기와 애프터쿨러는 압축공기를 만들고 냉각하는 발생장치이고, 공기 여과기는 이 조정 유닛을 구성하는 개별 요소 중 하나일 뿐이다.

에어드라이어, 냉각기, 공기압필터는 모두 압축공기 속 수분을 제거하는 장치이지만, 어큐뮬레이터(축압기)는 압력유체를 저장했다가 필요할 때 공급하는 에너지 저장 장치라 수분 제거와는 관계가 없다.

자동화시스템의 구성요소 중 서보모터는 실제 동작(운동)을 만들어내는 액추에이터(Actuator)에 속한다.

메커니즘은 동작을 전달하는 기구부, 파워서플라이는 전원 공급부, 센서는 상태를 검출하는 부분으로 서보모터의 역할과 구분된다.

"시스템이 간단하고 설치비가 저렴하다"는 것은 되먹임 제어의 단점으로, 센서·비교기·제어기 등 추가 기기가 필요하고 회로가 복잡하며 설치비가 개루프보다 훨씬 비싸다.

되먹임 제어의 효과는 정확도·감도 개선, 외부 영향 감소, 부품 성능 저하에 대한 영향 완화이다.

• 정확도·감도 개선: 폐루프 제어로 설정값과 실제값의 오차를 지속적으로 감지·보정하여 정확도와 감도가 향상된다.
• 외부조건 변화의 영향 감소: 외부 교란에 대해 피드백으로 자동 보정된다.
• 부품 성능 저하의 영향 완화: 피드백에 의한 오차 보정으로 개별 부품의 정밀도 요구가 낮아진다.

도형(그래픽) 기반 PLC 언어로 가장 널리 쓰이는 것은 래더도(Ladder Diagram) 방식이다.

니모닉방식은 명령어를 문자로 나열하는 방식이라 도형 기반이 아니고, 플로차트·타임차트 방식은 보조적으로 쓰이는 표현 방식이다.

공장자동화에서 구조가 간단하고 취급이 쉬워 가장 널리 쓰이는 액추에이터는 공압실린더이다.

PLC는 제어장치이고, 근접센서와 리밋스위치는 검출용 센서라 액추에이터로 볼 수 없다.

PLC 입출력장치는 외부의 잡음(노이즈)을 잘 차단해야 하므로, 잡음을 잘 받아들여야 한다는 설명은 요구사항과 정반대이다.

외부기기와 전기적 사양이 일치하고 인터페이스가 쉬우며, 동작 중 입출력 상태를 감지할 수 있어야 한다는 것은 실제로 필요한 사항들이다.

PLC 프로그램로더는 프로그램의 기입, 이동, 삭제 등 편집·전송 작업을 담당하며, 프로그램 인쇄는 로더 고유의 역할과는 거리가 멀다.

공장자동화(FA)는 제조생산업무, 물류시스템, 자동운반 등 실제 생산·물류 현장의 자동화를 다루는 분야이며, 개발설계업무는 공장자동화의 적용분야로 보기 어렵다.

수치제어 공작기계, 로봇, 자동일감 교환장치 등을 조합해 장시간 무인운전이 가능하도록 만든 기본 생산 공정 단위는 유연생산셀(FMC)이다.

유연생산시스템(FMS)은 이러한 FMC 여러 개를 통합·연계한 상위 시스템이고, 컴퓨터통합생산시스템(CIMS)은 설계부터 생산·관리까지 전사적으로 통합한 더 큰 개념이라 기본 생산 공정 단위라는 규모와는 다르다.

접촉식 센서에 속하는 것은 물리적으로 접촉해 동작하는 마이크로스위치이다.

초음파센서, 적외선센서, 근접스위치는 모두 대상물에 접촉하지 않고 검출하는 비접촉식 센서이다.

위치결정 방식에 따른 로봇 분류에는 다관절형, 직각좌표형, 원통좌표형, 극좌표형 등이 있으며, 무한좌표형 로봇은 실제로 쓰이는 분류 명칭이 아니다.

10진수 56을 자릿수별로 4비트 BCD로 변환하면 0101 0110이 된다.

십의 자리 5는 $0101$, 일의 자리 6은 $0110$이므로 두 값을 순서대로 이어 쓴 것이 정답이다.

릴레이는 증폭 기능, 교환(전환) 기능, 연산(논리) 기능을 갖지만, 10진 정보를 저장하는 기능은 갖지 않는다 — 릴레이는 접점의 개폐(on-off)로 동작하는 2진 소자이기 때문이다.

센서 선정 시에는 정확성, 감지거리, 신뢰성 등을 고려하며, 작업자의 기술수준은 센서 자체의 선정 기준과는 거리가 멀다.

PLC 프로그램 작성 방식에는 래더도, 플로차트, 타임차트 등이 있으며, 객체지향방식은 PLC 프로그래밍의 표준 작성 방식으로 분류되지 않는다.

아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 기기는 A/D 변환기이다.

D/A 변환기는 반대로 디지털을 아날로그로 바꾸는 장치이고, 센서는 물리량을 검출해 전기신호로 바꾸는 소자, PWM 변환기는 펄스폭변조 방식의 신호를 다루는 장치라 이 설명과는 다르다.