[설비보전산업기사 필기] 17년 2회차 기출문제 해설 페이지

기어 펌프, 로브 펌프, 트로코이드 펌프는 모두 톱니바퀴 형태의 로터 한 쌍이 케이싱 안에서 맞물려 회전하면서 로터 사이 공간에 유압유를 가두어 흡입측에서 토출측으로 밀어내는 회전식 용적형 펌프이다.
반면 터빈 펌프는 임펠러의 회전으로 생기는 원심력을 이용해 유체에 속도 에너지를 부여하여 이송하는 비용적형(원심형) 펌프로, 서로 맞물리는 로터 쌍이 존재하지 않는다는 점에서 나머지 세 펌프와 원리가 다르다.

충격 실린더는 압력실에 압축공기를 일정 압력까지 채운 뒤 이를 한꺼번에 피스톤에 급격히 작용시켜, 피스톤이 큰 속도 에너지를 얻어 고속으로 움직이도록 설계된 실린더이다. 순간적으로 큰 충격력이 필요한 압입·펀칭 등의 작업에 사용된다.
로드리스 실린더는 로드 없이 벨트나 자석 등으로 힘을 전달하는 구조이고, 텔레스코프 실린더는 다단 튜브 로드로 긴 행정을 얻는 구조이며, 다위치제어 실린더는 여러 정지 위치를 제어하는 구조로, 모두 급격한 압력 인가에 의한 속도 에너지 이용과는 목적이 다르다.

공유압 회로도를 작성할 때 밸브·유량조절기 등 두 개 이상의 기능 요소를 하나의 유닛으로 묶어 표시할 필요가 있는 경우, 그 범위를 1점 쇄선(긴 선과 점이 번갈아 이어지는 선)으로 둘러싸서 나타내며 이 선을 포위선이라고 한다.
실선은 주 관로를, 파선은 파일럿(제어) 관로나 드레인 관로를 표시하는 데 사용된다. 2점 쇄선은 기계제도에서 인접 부분이나 가동부의 이동 위치 등을 나타내는 가상선으로 쓰이는 선이므로, 복합 유닛의 포위선과는 용도가 다르다.

절대압력은 완전한 진공 상태를 압력의 기준(0)으로 삼아 측정한 압력이다. 이는 대기압을 기준(0)으로 삼아 대기압보다 높고 낮음을 나타내는 게이지 압력과 구분되는 개념이다.
절대압력은 게이지 압력에 대기압을 더한 값이므로 게이지 압력 자체와 같다고 할 수 없고, 대기압보다 낮은 진공 상태도 존재하므로 항상 대기압보다 높다고 단정할 수도 없다. 또한 대기압을 0으로 삼는 것은 게이지 압력의 정의이다.

공기 압축기의 대표적인 용량제어 방식으로는 흡입한 공기 일부를 대기로 배출시켜 토출량을 조절하는 배기(방출)제어, 흡입 통로를 막아 흡입량 자체를 줄이는 차단(흡입)제어, 부하와 무부하를 반복하는 ON-OFF(단속)제어 등이 있다.
회전 속도를 변화시켜 토출량을 조절하는 속도제어 방식은 존재하지만, 단순히 “고속”으로 운전하는 것 자체를 하나의 용량제어 방식으로 부르지는 않으므로 이는 표준적인 용량제어 방식 명칭에 해당하지 않는다.

방향제어밸브의 접속구 문자 표시에서 R은 압축공기나 작동유가 밸브를 거쳐 대기나 탱크로 빠져나가는 배출구(배기·리턴 포트)를 의미한다.
에너지 공급구는 P로, 실린더 등으로 이어지는 작업 라인은 A·B로, 밸브 전환 신호가 들어오는 제어(파일럿) 라인은 X·Y·Z 등으로 별도 표시되므로 R과는 구분된다.

그림은 복동 실린더의 양쪽 포트에 각각 속도제어밸브(체크밸브와 가변 교축밸브의 병렬 조합)를 단 회로다. 두 밸브 블록이 서로 같은 방향으로 그려져 있다는 점이 판독의 핵심이다.
각 밸브에서 체크밸브의 시트는 아래로 좁아지는 형태여서 공급측(아래)에서 실린더(위)로 향하는 방향으로만 자유 흐름이 되고 반대 방향은 막힌다. 따라서 실린더로 들어가는 유량은 교축부를 거치지 않고 그대로 통과하고, 실린더에서 빠져나오는 배출 유량만 교축밸브를 지나며 조절된다.
배출측 유량을 조여 속도를 잡는 방식이 미터아웃(meter-out)이므로, 전진할 때는 로드측 배출유량이, 후진할 때는 헤드측 배출유량이 각각 교축된다. 즉 전진·후진 모두 미터아웃 제어회로다.
미터아웃은 배출측에 배압이 걸리기 때문에, 부하가 갑자기 빠지는 구간(수직 하강, 절삭 관통 순간 등)에서도 실린더가 튀어 나가지 않아 인장(부하가 끌어당기는) 하중에 강한 것이 특징이다. 반대로 미터인은 공급측을 조이므로 이런 상황에서 폭주가 발생하기 쉽다.

유압실린더의 내경이 10cm이므로 피스톤 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}D^2=\dfrac{\pi}{4}\times10^2 \approx 78.5\ \mathrm{cm^2}$이다.
추력(F)과 압력(P), 단면적(A) 사이에는 $P=\dfrac{F}{A}$ 관계가 성립하므로, 필요한 최소 유압은 $P=\dfrac{3140}{78.5}=40\ \mathrm{kgf/cm^2}$로 계산된다. 피스톤 속도는 유량 계산에 관계된 값으로 이 압력 계산 자체에는 영향을 주지 않는다.

분류 및 집류 밸브(유량 분배·합류 밸브)는 하나의 유압원에서 나온 유량을 두 개의 실린더에 대략 균등하게 나누어 보내거나 반대로 두 흐름을 합쳐 동조 운동을 시키는 데 사용되는 밸브로, 높은 정밀도가 요구되지 않는 동조 작업에 적합하다.
감속 밸브는 실린더의 속도를 서서히 줄이는 데, 감압 밸브는 회로 일부의 압력을 낮추는 데, 체크 밸브는 한쪽 방향으로만 흐름을 허용하는 데 사용되는 밸브로 두 실린더의 동조 목적과는 기능이 다르다.

실린더는 유압 펌프가 만들어낸 유압(압력) 에너지를 피스톤의 직선 왕복운동으로 변환하는 액추에이터이다.
축압기(어큐뮬레이터)는 유압 에너지를 저장했다가 필요할 때 방출하는 요소이고, 회전모터는 유압 에너지를 회전운동으로 바꾸는 요소이며, 스트레이너는 작동유의 이물질을 걸러내는 여과 요소로, 모두 직선운동 변환과는 역할이 다르다.

고장률 λ는 단위 시간당 고장이 일어나는 횟수이고, MTBF(평균 고장 간격)는 한 번 고장 난 뒤 다음 고장이 날 때까지의 평균 동작 시간이다. 두 값은 서로 역수 관계에 있다.
고장률이 일정한 우발고장기에서는 총 동작시간을 고장 건수로 나눈 값이 MTBF가 되고, 그 역수인 λ = 1 / MTBF가 평균 고장률이 된다. 예를 들어 MTBF가 500시간이면 평균 고장률은 1/500 = 0.002회/시간이다.
MTTR(평균 수리시간)은 고장을 고치는 데 걸리는 평균 시간으로 신뢰성이 아니라 보전성 지표이며, 그 역수는 고장률이 아니라 수리율이다. 두 지표를 합쳐 가용도는 MTBF / (MTBF + MTTR)로 계산한다.

타이밍 차트를 구간별로 읽으면, 먼저 A만 H인 구간에서는 출력 Y가 L에 머문다. 이어서 B가 올라와 A와 B가 함께 H가 되는 겹치는 구간에서만 Y가 H로 상승하고, A가 먼저 L로 내려가 B만 H로 남는 구간에서 Y는 다시 L로 떨어진다.
즉 출력 H 구간이 두 입력 H 구간의 겹치는 부분과 정확히 일치하므로 논리식은 Y = A · B이며, 이는 AND 동작이다.
다른 논리와 비교하면, OR라면 A만 H인 구간에서도 Y가 H여야 하고, NAND라면 두 입력이 모두 H인 구간에서 오히려 Y가 L로 떨어져야 하며, NOT은 입력이 하나뿐이라 두 입력 파형과 애초에 맞지 않는다.

텔레스코프 실린더는 여러 단의 튜브형 로드가 안테나처럼 겹쳐 들어가는 구조로, 실린더 본체 자체의 길이는 짧게 유지하면서도 각 단이 순차적으로 신장되어 전체적으로 긴 행정거리를 얻을 수 있는 실린더이다.
충격 실린더는 급격한 압력 인가로 고속 운동을 얻는 실린더, 로드리스 실린더는 로드 없이 힘을 전달하는 실린더, 다위치제어 실린더는 여러 정지 위치를 제어하는 실린더로, 짧은 본체로 긴 행정을 얻는 특징과는 구조와 목적이 다르다.

직류 전동기에서 전기자(armature)는 계자에서 만들어진 자기장 속에서 전류가 흘러 토크(회전력)를 발생시키고 이를 축으로 전달하는 회전 부분이다.
계자는 자기장을 형성하는 고정 부분이고, 브러시는 정류자와 접촉하여 전기자 권선에 전류를 공급하는 접점이며, 정류자는 전기자에 흐르는 전류의 방향을 바꿔주는 부품으로, 각각 자기장 형성·전류 공급·전류 방향 전환의 역할을 담당할 뿐 직접 토크를 발생시키는 부분은 아니다.

네트워크는 자동화시스템을 구성하는 센서, 액추에이터, 제어기 등 각 단위기기를 하드웨어적인 배선과 통신 프로토콜(소프트웨어)로 서로 연결하여 정보를 주고받게 하는 수단을 의미한다.
프로세서는 신호를 처리·연산하는 장치, 액추에이터는 제어신호에 따라 실제 동작을 일으키는 구동 요소, 메카니즘은 기계적인 동작 구조를 뜻하는 용어로, 단위기기 간 연결 자체를 지칭하는 개념과는 구별된다.

로터리 인코더는 축의 회전량을 일정 각도마다 전기적인 펄스 신호로 변환해 주는 센서로, 회전이라는 아날로그적 변화량을 펄스 수(디지털량)로 바꾸어 회전각이나 회전수를 계측하는 데 사용된다.
서보 모터는 위치·속도를 제어하며 동력을 발생시키는 구동기, 포토 센서는 빛의 유무나 세기를 감지하는 센서, 매트 스위치는 압력 접촉을 감지하는 스위치로, 회전량을 펄스로 변환하는 인코더의 기능과는 목적이 다르다.

되먹임(피드백) 제어계는 출력을 목표값과 비교하여 오차를 줄이는 방식으로, 외란이나 부하 변동 등 외부 조건 변화의 영향을 줄이고 제어 특성을 향상시키며 목표값에 정확히 도달하도록 하는 장점이 있다.
다만 피드백 루프의 이득이나 시간지연 설정이 적절하지 않으면 오히려 진동이나 발산이 발생하여 계가 불안정해질 수 있다. 따라서 되먹임 제어계라고 해서 전체 제어계가 항상 안정하다고 단정할 수는 없으며, 이 서술이 되먹임 제어계의 특징에 해당하지 않는다.

공압 시스템에서는 공급되는 압축공기 속의 수분이 윤활유와 뒤섞여 에멀션(유화) 상태나 끈적한 수지 형태로 변하면서 밸브 내부의 미세한 통로나 슬라이딩 부분에 달라붙어 밸브 동작을 방해하는 고장을 일으킬 수 있다.
이물질에 의한 고장, 유량 부족에 의한 고장, 배관 불량에 의한 공기 유출 고장은 각각 다른 원인에 의한 것으로, 윤활유와 섞여 에멀션·수지 상태가 되는 현상은 수분 혼입에 의한 고장의 특징적인 형태이다.

스캔 타임(scan time)은 PLC가 프로그램의 첫 스텝(0스텝)부터 마지막 스텝까지 입력을 읽고 연산을 수행한 뒤 출력을 갱신하는 한 사이클을 완료하는 데 걸리는 시간을 의미한다.
리드 타임, 스텝 타임, 딜레이 타임은 PLC 동작을 설명할 때 일반적으로 사용하는 표준 용어가 아니며, 프로그램 전체를 한 번 순회하는 시간을 가리키는 명칭은 스캔 타임이다.

바이메탈은 열팽창 계수가 서로 다른 두 금속판을 맞붙여 만든 소자로, 온도가 변하면 두 금속의 팽창량 차이로 인해 휘어지거나 내부 응력이 발생하며, 이 변형을 이용해 온도 변화를 감지하거나 스위치를 작동시키는 데 사용된다.
홀 센서는 자기장 변화를 이용하는 센서, 서미스터와 측온 저항체는 온도에 따른 전기 저항 변화를 이용하는 소자로, 이종 금속의 열팽창 차이에 의한 기계적 변형을 이용하는 바이메탈과는 감지 원리가 다르다.

설비종합효율은 설비가 실제로 얼마나 시간을 가동했는지를 나타내는 시간가동률, 정해진 속도로 얼마나 정상적으로 가동했는지를 나타내는 성능가동률, 만들어진 제품 중 양품이 차지하는 비율인 양품률을 모두 곱하여 산출한다.
공정효율이나 수율은 설비종합효율을 구성하는 표준 3요소가 아니므로, 이를 포함한 조합은 설비종합효율의 정의와 다르다.

윤활관리를 제대로 수행하면 마찰과 마모가 줄어들어 동력손실이 감소하고, 이에 따라 동력비는 오히려 절감되는 효과가 나타난다. 또한 마찰·마모 감소로 제품 정밀도가 향상되고 기계의 정도와 기능이 오래 유지되며, 고장이 줄어 보수 유지비도 절감된다.
따라서 “동력비의 증가”는 윤활관리로 얻는 효과와 반대되는 방향이므로 윤활관리의 효과로 볼 수 없다.

회전축의 진동을 측정할 때는 서로 직교하는 세 방향, 즉 축과 나란한 축 방향, 축에 수직으로 위아래를 향하는 수직 방향, 축에 수직으로 좌우를 향하는 수평 방향의 세 방향에서 측정을 수행한다.
“경사 방향”은 이러한 세 기준 방향 중 하나로 정의되어 있지 않으므로, 회전축 진동측정의 표준 측정방향에는 해당하지 않는다.

강철 코일스프링은 축방향 하중에는 우수하지만, 옆으로 미끄러지려는 측면(전단) 방향 하중에는 좌굴이나 미끄러짐이 발생하기 쉬운 구조적 약점이 있다. 이에 비해 합성고무는 재료 자체가 전단 변형에도 어느 정도 저항하는 탄성을 가지고 있어, 측면으로 미끄러지는 하중에 대해 강철 코일스프링보다 유리하다.
반대로 정적변위(처짐량)를 크게 얻을 수 있고 사용 가능한 주파수 대역이 넓으며 고온 강도가 우수한 점은 오히려 강철 코일스프링이 합성고무보다 유리한 특성에 해당하므로, 고무가 스프링보다 유리한 점으로 볼 수 없다.

송풍기(블로어)는 날개(임펠러)가 회전하면서 공기 흐름에 직접 압력 변동을 일으키고, 그 결과 생긴 난류(공기 흐름의 불규칙한 요동)가 소음으로 방사되는 대표적인 기기이다. 이처럼 공기 흐름 자체가 소리를 만드는 소음을 유체역학적 원인에 의한 난류음이라 한다.
압축기와 진공펌프, 엔진 배기음도 기체와 관련된 소음이지만, 이들은 기체가 주기적으로 압축·배출되면서 생기는 압력 맥동이 주된 원인인 맥동음으로 분류되어, 흐름의 난류에서 비롯되는 난류음과는 발생 성격이 다르다.

물체나 구조물이 가진 고유진동수와 외부에서 가해지는 강제진동수가 서로 일치하면, 진폭이 급격히 커지는 공진(共振) 현상이 발생한다.
울림은 소리가 공간에서 반사되어 지속되는 현상, 외란은 제어계에 원치 않게 가해지는 외부 교란 입력, 상호 간섭은 서로 다른 신호나 파동이 겹치는 현상을 가리키는 용어로, 고유진동수와 강제진동수의 일치에 의한 진폭 증대 현상과는 정의가 다르다.

진동센서를 설비에 부착하는 방법 중 나사(스터드) 고정은 센서와 설치면을 금속으로 강체 결합시키므로, 넓은 주파수 대역에서 오차 없이 진동을 전달할 수 있고 시간이 지나도 부착 상태가 흐트러지지 않아 정확도와 장기 안정성이 가장 우수하다.
자석 고정은 탈부착이 쉽지만 접촉 강성이 낮아 고주파 측정 정확도가 떨어질 수 있고, 밀랍 고정이나 에폭시 고정은 접착제의 경화·노화에 따라 시간이 지나면서 접착 상태가 변할 수 있어 장기적인 안정성 면에서 나사 고정에 미치지 못한다.

정현파(사인파) 형태로 진동하는 물체는 평형점을 중심으로 위아래(또는 좌우)로 오르내리는데, 이때 상한과 하한 사이의 거리는 진동체의 위치 변화량인 변위로 나타내며 흔히 전진폭(peak to peak)이라고 부른다.
속도와 가속도는 각각 변위를 시간에 대해 한 번, 두 번 미분한 값으로 움직임의 빠르기와 그 변화율을 나타내는 물리량이고, 진동수는 단위시간당 진동이 반복되는 횟수를 나타내는 값으로, 상한과 하한 사이의 거리 자체를 가리키는 개념과는 다르다.

그림의 조직도는 최상위 회사 아래에 영상사업부·냉장고사업부·모니터사업부라는 제품별 사업부가 나란히 놓이고, 각 사업부가 기술총괄 및 관리, 시스템공학팀, 전기기술팀, 기계기술팀을 똑같이 하나씩 갖추고 있는 형태다.
이처럼 제품(사업) 단위로 먼저 나눈 뒤 그 안에 필요한 기능 부서를 모두 배치하는 형태를 제품중심 조직이라 한다. 제품별로 책임 소재가 분명하고 의사결정이 빠른 대신, 같은 기능 조직이 사업부마다 중복 배치되어 인력·설비의 효율이 떨어지는 단점이 있다.
반대로 기능중심 조직은 전기·기계·시스템 같은 기능별 부서를 최상위에 두고 여러 제품이 이를 공유하는 형태이고, 매트릭스 조직은 제품 축과 기능 축이 교차해 한 담당자가 두 상급자에게 보고하는 구조여서 그림처럼 기능팀이 사업부마다 완전히 복제된 모습과는 다르다.

설비 진단 기술은 설비의 열화 정도, 고장 발생 여부, 성능·강도 등을 진동·소음·온도 등의 계측을 통해 정량적으로 파악하여 설비의 현재 상태와 앞으로의 고장 가능성을 예측하는 기술을 말한다.
신뢰성 기술이나 정량화 기술, 트러블슈팅 기술은 각각 신뢰성 확보, 데이터의 수치화, 발생한 문제의 원인 규명·해결에 초점을 맞춘 개념으로, 계측을 통한 상태 예측이라는 정의와는 초점이 다르다.

설비투자의 경제성을 평가하는 대표적인 방법으로는 투자의 긴급도를 지수(점수)로 산출해 우선순위를 정하는 MAPI법, 투자액이 회수되는 기간을 기준으로 판단하는 자본회수법, 대안 설비별로 소요 비용을 견주어 보는 비용비교법 등이 널리 사용된다.
“처분가치법”은 설비투자의 경제성 평가방법으로 통상 다루어지는 표준적인 기법에 해당하지 않으므로, 나머지 세 가지와 성격이 다르다.

보전작업표준을 설정할 때는 과거 담당자의 경험을 바탕으로 하는 경험법, 실제 작업 동작을 분석하는 작업연구법, 그동안 쌓인 실적 자료를 활용하는 방법 등이 흔히 사용된다.
“공정 실험법”은 보전작업표준 설정 방법으로 일반적으로 분류되는 표준 기법이 아니므로, 나머지 방법들과 함께 사용되는 방법으로 보기 어렵다.

동전형(moving-coil) 속도 센서는 자석과 코일 중 한쪽을 진동체에 부착하여 진동에 따라 자석과 코일이 상대적으로 움직이게 하고, 이때 코일을 지나는 자속이 변화하면서 코일에 기전력이 유도되는 원리로 속도를 측정한다. 이는 자속 변화가 기전력을 유도한다는 패러데이의 전자유도 법칙에 해당한다.
압전 현상은 결정체에 힘을 가하면 전하가 발생하는 원리로 가속도 센서 등에, 렌쯔의 법칙은 유도 전류의 방향을 설명하는 법칙으로, 오른나사의 법칙은 전류와 자기장의 방향 관계를 설명하는 법칙으로 각각 다른 맥락에서 사용되며, 동전형 속도센서의 기전력 발생 원리 자체를 설명하는 것은 아니다.

만성로스는 여러 요인이 복합적으로 얽혀 있어 원인이 겉으로 드러나지 않는 경우가 많으므로, 대책을 세울 때는 현상을 철저히 해석하고 관련된 요인계를 폭넓게 검토하며, 숨어 있는 결함까지 표면으로 끌어내어 밝히는 접근이 필요하다.
“원인이 명확하므로 표면적인 요인만 해결한다”는 설명은 원인이 이미 뚜렷하게 드러나는 돌발적인 산발로스에 가까운 접근으로, 원인이 복합적이고 잠재되어 있는 만성로스의 특성과는 맞지 않는 대책이다.

고장 도수율은 설비가 일정 기간 동안 얼마나 자주 고장이 발생했는지를 나타내는 지표로, 고장 발생 횟수를 부하시간으로 나눈 값에 100을 곱하여 구한다.
정미가동시간을 부하시간으로 나눈 값은 시간가동률을, 고장 정지시간을 부하시간으로 나눈 값은 고장강도율을, 보전비 총액을 생산량으로 나눈 값은 단위당 보전비를 나타내는 지표로, 고장의 발생 빈도 자체를 나타내는 고장 도수율과는 정의가 다르다.

가시 부상 유적 급유법은 물이나 투명한 액체가 채워진 유리관 속으로 급유되는 기름 방울이 서서히 떠오르게 만들어, 급유가 정상적으로 이루어지고 있는지를 눈으로 직접 확인할 수 있도록 고안된 급유법이다.
패드 급유법은 패드(펠트 등)의 모세관 작용으로 기름을 스며 올려 급유하는 방식, 유륜식 급유법은 축에 걸린 링이 회전하며 기름을 끌어올리는 방식, 강제 순환 급유법은 펌프로 기름을 강제로 순환시키는 방식으로, 급유 상태를 유리관 속 유적을 통해 육안으로 관찰하는 방식과는 구조가 다르다.

디지털 신호처리에서 데이터에 포함된 전반적인 상승·하강 경향(트렌드)을 제거할 때는, 데이터에 가장 잘 맞는 직선(또는 곡선)을 구하여 원 데이터에서 그 성분을 빼주는 최소 자승법이 일반적으로 사용된다.
이산적 신호법이나 데이터 주밍법, “최대 자승법”은 신호처리에서 경향 제거를 위한 표준적인 기법으로 통용되는 명칭이 아니다.

보전용 자재는 설비 고장이라는 예측하기 어려운 시점에 필요해지는 경우가 많아, 언제 얼마만큼 필요할지 미리 정확히 계획하기가 곤란하다는 특징을 가진다.
실제로는 사용 빈도가 낮고 소비 속도가 느린 품목이 많으며, 베어링이나 그랜드 패킹처럼 마모·손상되는 부품은 교체 후 재사용이 어려운 경우가 대부분이고, 설비개선이나 설비변경이 이루어지면 더 이상 쓰이지 않는 불용자재도 발생하게 되므로, 이러한 설명들은 보전용 자재의 일반적인 특징과는 거리가 있다.

윤활유에 거품(기포)이 생기면 유막 형성이 불안정해지고 산화가 촉진되므로, 이를 막기 위해 첨가하는 물질이 소포제이다. 소포제는 기포의 표면장력을 낮추어 거품이 쉽게 꺼지도록 돕는다.
청정제는 슬러지나 카본 생성물을 분산·용해시켜 내부를 깨끗하게 유지하는 첨가제이고, 분산제는 오염물질을 미세하게 분산시켜 침전을 막는 역할을 한다. 유동점 강하제는 저온에서 윤활유가 굳는 것을 지연시키는 첨가제로, 모두 기포 방지와는 직접적인 관련이 없다.

고장이 없고 보전이 필요치 않도록 설비 자체를 설계·제작 단계에서부터 신뢰성과 보전성을 높이는 활동을 보전예방(MP, Maintenance Prevention)이라 한다. 계획·설계 단계에서 고장 나기 어려운 구조를 만들어 사후의 보전 필요성을 근본적으로 줄이는 방식이다.
사후보전(BM)은 고장이 발생한 후 수리하는 방식이고, 개량보전(CM)은 기존 설비의 약점을 개선하여 열화나 고장을 줄이는 방식이다. 생산보전(PM)은 이러한 여러 보전 방식을 생산성 극대화 관점에서 종합한 상위 개념으로, 설계 단계의 고장 예방 자체를 지칭하지는 않는다.

각도를 호도법으로 바꿀 때는 $\theta(\mathrm{rad}) = \theta(^\circ) \times \dfrac{\pi}{180}$ 관계를 사용한다. 60도를 대입하면 $60 \times \dfrac{\pi}{180} = \dfrac{\pi}{3}$, 즉 $\dfrac{\pi}{3}\ \mathrm{rad}$이다.
같은 방식으로 45도는 $\dfrac{\pi}{4}$, 90도는 $\dfrac{\pi}{2}$, 180도는 $\pi$가 되므로, 다른 보기들은 각각 다른 각도에 해당하는 값이다.

과전류 계전기(OCR)는 회로에 흐르는 전류가 정해진 한계값을 초과할 때 이를 감지하여 회로를 차단하는 보호기기이다. 전동기나 부하 측에 과부하가 걸리면 정격을 넘는 전류가 흘러 계전기가 트립된다.
퓨즈용단이나 배선용 차단기 불량, 시동스위치 불량은 각각 다른 보호소자나 기동회로의 결함으로, 과전류 계전기가 감지하는 전류 초과 현상과는 직접적인 인과관계가 없다.

국제단위계(SI)의 기본단위는 길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 물질량, 광도의 7가지이다. 부피는 길이의 세제곱($\mathrm{m^3}$)으로 표현되는 유도단위이므로 기본단위에 속하지 않는다.
시간, 질량, 광도는 모두 위의 7개 기본단위에 포함되므로, 기본단위가 아닌 것을 고르는 이 문제에서는 제외된다.

고체 내 전자의 에너지 준위대 중, 전자가 속박에서 벗어나 자유로이 이동하며 전기전도에 기여할 수 있는 띠를 전도대(conduction band)라 한다.
충만대(가전자대)는 전자가 가득 채워져 있어 자유로이 이동하기 어려운 띠이고, 금지대는 전자가 존재할 수 없는 에너지 영역이다. 일함수는 물질 표면에서 전자를 방출시키는 데 필요한 최소 에너지를 뜻하며, 에너지 준위대 자체를 가리키는 용어가 아니다.

비접촉방식으로 온도를 측정하는 계측기는 대상물이 방출하는 복사(방사) 에너지를 검출하는 방사 온도계이다. 측정 대상에 직접 접촉하지 않아 고온체나 이동체의 온도 측정에 적합하다.
저항 온도계, 열전(열전대) 온도계, 서미스터 온도계는 모두 감온부를 측정 대상에 직접 접촉시켜 전기적 특성 변화를 이용해 온도를 재는 접촉식 온도계이다.

주어진 식 $(A + B)\cdot(A + \overline{B})$는 두 괄호에 A가 공통으로 들어 있으므로, 분배 법칙을 거꾸로 적용해 $A + (B \cdot \overline{B})$로 묶을 수 있다.
여기서 어떤 변수와 그 부정의 곱은 항상 0이므로(상보 법칙, $B \cdot \overline{B} = 0$) 식은 A + 0이 되고, 항등 법칙에 의해 A + 0 = A이다. 따라서 간략화 결과는 A다.
진리표로 검산해도 같다. A가 1이면 두 괄호가 모두 1이 되어 곱도 1이고, A가 0이면 두 괄호가 각각 B와 B의 부정이 되어 곱은 언제나 0이다. 결과가 항상 A와 같으므로 B는 식에서 완전히 소거된다.

오리피스와 같은 교축기구를 이용한 유량계는 유체가 좁은 단면을 통과할 때 유속 증가에 따라 압력이 감소하는 원리, 즉 베르누이의 정리를 이용하여 차압으로부터 유량을 구한다.
토리첼리의 정리는 베르누이 정리에서 파생되어 개구부에서의 유출 속도를 구하는 특수한 경우이며, 보일-샤를의 법칙은 기체의 압력·부피·온도 관계를 다루는 법칙으로 오리피스 유량계의 원리와는 다르다.

전기에너지를 전하의 형태로 축적하여 정전에너지로 저장하는 소자는 콘덴서(축전기)이다. 극판 사이에 전하가 쌓이면서 정전에너지가 저장된다.
저항은 전기에너지를 열로 소비하는 소자이고, 인덕터(코일)는 전류에 의한 자기에너지를 축적하는 소자이다. 변압기는 전자유도를 이용해 전압을 변환하는 장치로, 에너지를 정전 형태로 축적하지 않는다.

포지셔너는 조절계 신호와 구동부의 신호(사양)가 서로 다르거나, 제어밸브의 응답특성을 개선해야 하거나, 하나의 신호로 여러 대의 밸브를 동작시켜야 하는 경우처럼 구동부의 마찰이나 유체 반력의 영향이 커서 개도가 신호대로 따라가지 않는 상황에서 정확한 위치 제어를 위해 사용한다.
반대로 그랜드 패킹의 마찰이 작고 유체의 영향을 거의 받지 않는 경우라면 포지셔너 없이도 조절계 신호만으로 충분히 정확한 밸브 개도 제어가 가능하므로, 이는 포지셔너를 사용하는 이유로 볼 수 없다.

유도전동기를 정격전압을 그대로 인가하여 기동하는 전전압(직입) 기동은 별도의 전류 제한 장치가 없어 기동전류가 정격전류의 4~6배에 이른다.
Y-Δ 기동은 기동 시 Y결선으로 상전압을 낮춰 기동전류를 전전압기동의 약 1/3 수준으로 줄이고, 2차 저항기동과 기동보상기를 이용한 기동 역시 기동전류를 제한하기 위한 방식이므로 기동전류가 상대적으로 크지 않다.

전로나 기기의 절연저항을 측정하는 계기는 메거(megger, 절연저항계)이다. 직류 고전압을 인가하여 누설전류를 측정하고 이를 저항값으로 환산해 절연 상태를 판정한다.
전력계는 유효전력을, 계기용변류기(CT)와 계기용변압기(PT)는 각각 대전류·고전압을 측정 가능한 크기로 낮추어 계측기에 공급하기 위한 변성기로, 절연저항 자체를 측정하는 계기가 아니다.

보어의 원자모형에서 각 전자껍질(K, L, M, N…)에 들어갈 수 있는 최대 전자수는 $2n^2$으로 주어지며, 여기서 $n$은 안쪽부터 센 껍질 번호이다. M각은 세 번째 껍질($n=3$)이므로 $2 \times 3^2 = 18$개가 최대로 들어갈 수 있다.
같은 방식으로 K각($n=1$)은 2개, L각($n=2$)은 8개, N각($n=4$)은 32개가 최대 수용 전자수이다.

프로세스 제어는 온도, 압력, 유량, 액위, 농도 등 공정(프로세스)의 상태량을 제어량으로 하는 제어를 말한다. 방향은 위치나 자세를 제어하는 서보기구(추적제어)의 제어량에 해당하며 공정변수가 아니다.
온도, 압력, 유량은 모두 화학·공정 설비에서 대표적으로 다루는 프로세스 변수이므로 프로세스 제어에 해당한다.

회로는 AND 게이트 2개와 NOT 게이트 1개로 이루어져 있다. 첫 번째 AND 게이트에 A와 B가 들어가 A·B가 만들어지고, 그 출력이 두 번째 AND 게이트의 위쪽 입력으로 이어진다.
C는 출력 쪽에 작은 동그라미가 붙은 삼각형, 즉 인버터(NOT)를 지나 반전되어 $\overline{C}$가 되고, 이것이 두 번째 AND 게이트의 아래쪽 입력이 된다.
따라서 최종 출력은 두 입력의 논리곱인 $X = A \cdot B \cdot \overline{C}$이다. A와 B가 모두 1이면서 C가 0일 때만 X가 1이 되고, C가 1이면 A·B의 값과 관계없이 출력은 0이 된다.

목표물의 위치·방위·자세 등을 추종하도록 제어하는 방식을 서보기구(servo mechanism)라 하며, 미사일의 유도제어와 같이 목표를 추적하는 제어가 대표적인 서보기구의 예이다.
자동조정은 전압·주파수 등을 일정하게 유지하는 제어이고, 시퀀스제어는 미리 정해진 순서에 따라 각 단계를 진행하는 제어이며, 프로세스제어는 온도·압력 등 공정변수를 제어하는 방식으로 미사일 유도와는 성격이 다르다.

유도기전력은 $e = L\dfrac{\Delta I}{\Delta t}$로 구해진다. 전류 변화량은 $\Delta I = 50 - 10 = 40\ \mathrm{A}$이고 시간은 $\Delta t = 0.1\ \mathrm{s}$이므로, $40\ \mathrm{V} = L \times \dfrac{40}{0.1}$에서 $L = \dfrac{40}{400} = 0.1\ \mathrm{H}$가 된다.
단위 환산에서 $1\ \mathrm{H} = 1000\ \mathrm{mH}$이므로, 구한 0.1H는 100mH에 해당한다.

콘덴서에 축적되는 전하량은 $Q = CV$로 구한다. 정전용량 $C = 100\ \mu\mathrm{F} = 100 \times 10^{-6}\ \mathrm{F}$, 전압 $V = 1000\ \mathrm{V}$를 대입하면 $Q = 100 \times 10^{-6} \times 1000 = 0.1\ \mathrm{C}$가 된다.
$1\ \mathrm{C} = 10^{6}\ \mu\mathrm{C}$이므로 이 값은 100,000μC에 해당한다.

운전 중인 직류전동기의 전기자 접속을 반대로 바꾸어 역방향 토크를 발생시킴으로써 급정지시키거나 역전시키는 제동법을 역상 제동(plugging)이라 한다.
회생제동은 전동기가 발전기로 작동하며 발생한 전력을 전원으로 되돌리는 방식이고, 발전제동은 전동기를 발전기로 동작시켜 그 전력을 저항에서 열로 소비시키는 방식이다. 단상제동은 유도전동기의 1차측에 단상전압을 걸고 2차 저항을 크게 하여 제동토크를 얻는 방식으로, 직류전동기를 급정지·역전시키는 제동법에 해당하지 않는다.

그림은 원(○) 하나에 두 신호가 들어오고 한 신호가 나가는 형태다. A는 + 부호를 달고 가로로 들어오고, B는 − 부호를 달고 아래에서 올라오며, 나가는 신호는 A − B로 적혀 있다.
이처럼 둘 이상의 신호를 부호에 따라 더하고 빼는 자리를 가산점(합산점)이라 한다. 되먹임 제어계에서 목표값과 되먹임 신호의 차, 곧 편차를 만들어 내는 곳이 바로 이 기호다.
전달요소를 사각형 안에 적어 넣은 것은 블록, 한 신호를 여러 갈래로 나누어 보내는 점은 인출점(분기점)이며, 블록을 앞뒤로 이어 전달함수를 곱하는 형태는 직렬결합으로 서로 구분된다.

실리콘 정류소자(SCR)는 PNPN 4층 구조의 반도체 스위칭 소자로, 게이트 신호로 턴온시켜 직류·교류 전력제어에 널리 사용된다. 그러나 SCR은 전류가 한쪽 방향으로만 흐르는 단방향성(역저지 3단자) 소자이므로, 쌍방향성 소자라는 설명은 옳지 않다.
양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 소자는 TRIAC과 같은 별도의 소자이며, SCR 자체는 이에 해당하지 않는다. 나머지 설명인 PNPN 소자, 스위칭 소자, 직류·교류 전력제어 사용은 모두 SCR의 올바른 특성이다.

원심펌프에서 스터핑박스로 공기가 침입하거나, 펌프의 회전방향이 반대이거나, 패킹과 주축 사이의 틈새가 과도하면 흡입불량·소음·진동 등 이상 현상이 나타난다.
반면 펌프 내 공기빼기(에어벤팅)는 펌프 내부에 갇힌 공기를 제거하여 정상적인 흡입과 송출이 가능하도록 하는 정비 조치이므로, 이상 현상을 일으키는 원인이 아니다.

원심형 통풍기 중 터보 통풍기는 뒤로 굽은(후곡) 날개 형상으로 고속·고압 영역에서 효율이 가장 우수하여, 대용량 환기가 필요한 고속도로 터널 환풍기 등에 널리 사용된다.
시로코 통풍기는 다익형으로 저압·저효율이지만 소형화에 유리하고, 플레이트(방사형) 통풍기는 분진이 많은 환경에 적합하나 효율은 낮다. 용적식 통풍기는 원심형이 아닌 용적형 방식이므로 이 분류에서 제외된다.

펌프의 비속도($N_s$)는 $N_s = N \dfrac{\sqrt{Q}}{H^{3/4}}$ 형태로 정의되며, 토출량이 작고 양정이 클수록 값이 작아지는 특성을 가진다. 따라서 양정이 높고 토출량이 적은 펌프는 비속도가 낮아진다는 설명이 옳다.
반대로 양정이 낮고 토출량이 큰 펌프는 비속도가 커지고, 토출량이 일정한 상태에서 회전수가 커져도 비속도는 커진다. 또한 비속도는 회전수·토출량·양정이 모두 반영된 값이므로 양정·토출량과 무관하다고 볼 수도 없다.

V벨트를 선정할 때는 전달동력에 맞는 벨트의 종류 및 형식, 소요 가닥수, 풀리의 지름과 형상(홈각도 등)을 고려하여 규격을 정한다.
반면 V벨트의 장력은 벨트를 선정한 뒤 실제로 설치할 때 처짐량이나 장력계를 이용해 조정하는 사항이므로, 벨트 자체를 선정하는 단계에서 고려할 항목은 아니다.

로크너트(lock nut, 이중너트)는 일반 너트 위에 덧대어 조여 나사 결합부가 진동 등에 의해 저절로 풀리는 것을 방지하기 위해 사용하는 부품이다.
부식 방지는 도금이나 방청 처리로, 고착 방지는 고착방지제(안티시즈) 도포나 재질 조합으로, 파손 방지는 강도 설계나 안전율 확보로 다루는 문제이며, 로크너트의 직접적인 목적과는 관련이 없다.

압축기 밸브를 분해조립할 때는 볼트 너트를 규정 토크로 조이고, 스프링이 스프링 홈 벽에 잘 맞물리는지, 밸브 플레이트의 리프트가 규정값 범위에 있는지를 틈새 게이지 등으로 확인해야 한다.
그러나 밸브 볼트의 와셔는 한번 사용되면 눌림이나 변형이 생길 수 있어 분해 후 재사용하지 않고 새것으로 교체하는 것이 원칙이므로, 재사용한다는 설명은 틀린 내용이다.

플렉시블 커플링은 두 축의 중심이 완전히 일치하지 않을 때 오정렬을 흡수하고, 고속회전에 따른 진동이나 전달토크 변동에 의한 충격을 완화하기 위해 사용된다.
반면 축 방향으로 지속적인 인장력이 작용하는 긴 전동축에 대응하는 것은 플렉시블 커플링의 일반적인 사용 목적이 아니므로, 이는 사용 이유로 적합하지 않다.

분해 중 볼트가 부러졌을 때는 부러진 볼트에 역방향 나사산을 가진 스크류 익스트랙터를 박아 넣어 반대로 돌려 빼내는 방법을 일반적으로 사용한다.
토크미터는 조임력을 측정하는 계측기일 뿐 제거 도구가 아니며, 정으로 잘라 넓히거나 해머로 두드리는 방법은 축이나 구멍을 손상시킬 위험이 커 부러진 볼트를 안전하게 제거하는 표준적인 방법으로 보기 어렵다.

이가 비스듬히 경사져 있어 맞물림이 점진적으로 이루어지는 헬리컬 기어는 스퍼 기어에 비해 물림률이 높아 진동과 소음이 작고, 큰 동력을 고속으로 전달하는 데 적합하다.
스퍼 기어는 이가 축과 평행하여 구조는 간단하지만 물림이 급격해 소음·진동이 상대적으로 크고, 웜 기어는 큰 감속비를 얻는 데 적합하며, 크라운 기어는 특수한 베벨기어 형태로 고속 대동력 전달용으로 일반적이지 않다.

배관 내를 흐르던 유체의 속도가 급격히 변하거나, 정전 등으로 펌프 동력이 갑자기 차단되면 관내 압력이 순간적으로 상승 또는 하강하는 현상을 수격(water hammer) 현상이라 한다.
서징현상은 유량과 압력이 주기적으로 변동하는 자려진동 현상이고, 캐비테이션은 압력 저하로 유체 내에 기포가 생성·소멸하는 현상이며, 베이퍼 록은 배관 내 유체가 기화되어 흐름이 막히는 현상으로 각각 정의가 다르다.

글로브 밸브는 밸브 박스(밸브 시트 주변 몸체)가 구형(globe) 형상으로 되어 있고, 유체 흐름 방향을 바꾸며 밸브 개도를 세밀하게 조절할 수 있어 유량을 교축(조절)하는 용도로 널리 쓰인다.
유체의 역류를 방지하며 리프트식·스윙식으로 나뉘는 밸브는 체크밸브이고, 핸들을 90도 돌려 신속히 개폐하는 것은 콕이나 볼밸브의 특징이며, 밸브 시트와 평행하게 미끄러지며 흐름에 수직으로 개폐하는 것은 슬루스(게이트) 밸브의 구조이므로 나머지 설명은 서로 뒤바뀌어 있다.

체인 전동에서 고속·중하중 조건에서는 윤활유를 충분하고 지속적으로 공급해야 하므로, 펌프를 이용해 압송하는 강제 펌프 윤활 방식이 적합하다.
적하 급유나 회전판에 의한 윤활은 비교적 저속·경하중에 적합한 간이 급유 방식이고, 유욕 윤활은 체인을 오일에 담그는 방식으로 중속 이하의 조건에 주로 쓰여 고속·중하중 조건에는 상대적으로 부적합하다.

캐비테이션은 흡입측 압력이 낮아져 유체 내에 기포가 발생하는 현상이므로, 흡입양정을 작게 하거나 펌프 설치 위치를 낮추어 흡입 압력을 높이고, 단흡입형 대신 양흡입형 펌프를 사용해 흡입 부담을 줄이는 것이 방지대책이 된다.
그러나 펌프의 회전수를 높이면 흡입측 유속이 빨라지고 압력이 더 낮아져 오히려 캐비테이션이 촉진되므로, 회전수를 높이는 것은 방지대책이 아니라 틀린 설명이다.

L렌치, 양구 스패너, 조합 스패너는 모두 볼트·너트를 조이거나 푸는 체결용 공구이다.
반면 기어 풀러(기어 풀리)는 축에 압입된 기어나 베어링 등을 빼내는 분해(인출)용 공구로, 체결이 아닌 분리 작업에 사용되므로 체결용 공구로 볼 수 없다.

전동기 운전 중에는 전압계·전류계·회전계·온도계 등을 이용하여 전압 상태, 회전수 상태, 베어링 온도 상태를 실시간으로 계측하며 이상 유무를 점검할 수 있다.
반면 브러시 습동(접촉·마모) 상태는 정류자와의 접촉면을 육안으로 살펴보아야 정확히 판단할 수 있어, 일반적으로 운전을 정지한 후의 분해·정비 점검에서 확인하는 항목에 해당한다.

배관을 연결하는 방식에는 나사이음, 신축이음, 플랜지이음 외에도 용접이음, 소켓이음 등이 있으며, 이들은 모두 실제로 사용되는 표준적인 관이음 방식이다.
반면 수막이음은 일반적인 배관 이음 방식의 명칭으로 사용되지 않으므로, 관이음의 종류가 아닌 것에 해당한다.

테이퍼 핀을 밑에서 타격하여 빼낼 수 없는 경우에는 핀의 머리 부분에 나사산을 내어 너트(또는 볼트)를 걸고 조여서 잡아 빼는 방법이 적합하다. 타격력 대신 나사의 인장력을 이용해 빼내므로 핀이나 주변 부품의 손상을 줄일 수 있다.
정으로 잘라내는 방법은 핀을 재사용할 수 없게 만들고 주변부를 손상시킬 위험이 있으며, 스크류 익스트랙터는 주로 파단된 볼트나 나사를 빼낼 때 쓰는 공구로 테이퍼 핀 분해에는 적합하지 않다. 머리 부분에 용접을 하는 방법은 열변형과 재료 손상 우려가 있어 일반적인 분해 절차로 보기 어렵다.

패킹 이음은 파이프에 나사를 절삭하지 않고 패킹(고무 등)을 관 이음부에 끼워 결합하는 방식으로, 숙련된 기술 없이도 빠르게 시공할 수 있어 시간과 공정을 절약할 수 있다. 이러한 특징 때문에 생 이음이라고도 불린다.
신축 이음은 배관의 열팽창·수축을 흡수하기 위한 목적의 이음이고, 고무 이음은 진동 흡수나 완충을 위해 별도로 사용되며, 턱걸이 이음은 관에 턱을 가공해 끼우는 방식으로 별도 가공이 필요해 나사 절삭 없이 간편하게 시공되는 패킹 이음의 특징과는 거리가 있다.

플랜지 커플링은 두 축의 끝에 플랜지를 부착하고 볼트로 강하게 체결하여 일체화시키는 강성(리지드) 커플링으로, 두 축의 중심선이 정확히 일치해야 하며 충격이나 진동을 흡수하는 완충 기능이 없다.
반면 고무 커플링, 체인 커플링, 기어 커플링은 탄성체나 유격을 가진 체인·기어의 맞물림 구조를 이용해 두 축 사이의 약간의 편심이나 각도 오차를 허용하면서 충격과 진동을 완화하는 플렉시블 커플링에 해당한다.

송풍기(팬)의 풍량은 회전수에 비례하므로, 회전수를 1200rpm에서 1800rpm으로 높이면 풍량도 같은 비율로 증가한다.
$Q_2 = Q_1 \times \dfrac{N_2}{N_1} = 2400 \times \dfrac{1800}{1200} = 3600\ \mathrm{m^3/min}$
따라서 변환된 풍량은 3600 m³/min이 된다.