[설비보전산업기사 필기] 17년 1회차 기출문제 해설 페이지

회로에는 실린더 A와 B 두 개가 함께 그려져 있고, 아래쪽에 전동기로 구동되는 펌프와 릴리프 밸브, 그리고 수동 레버식 방향제어밸브가 놓여 있다. B로 이어지는 관로에는 스프링으로 설정압을 조절하는 상시 닫힘형 압력제어밸브가 들어 있고, 그 밸브를 우회하도록 체크밸브가 나란히 붙어 있다.
실린더 A는 이 압력밸브보다 아래쪽에서 갈라진 관로로 곧바로 연결된다. 방향제어밸브를 전환하면 압력이 낮은 동안에는 압력밸브가 닫혀 있어 실린더 A만 먼저 움직이고, A가 행정 끝에 닿아 회로 압력이 밸브의 설정압에 이르면 그때 밸브가 열려 비로소 B가 움직인다. 즉 펌프 하나로 두 실린더를 정해진 순서대로 작동시키는 구성이다.
복귀할 때는 압력밸브를 거치지 않고 병렬로 붙은 체크밸브를 통해 기름이 자유롭게 되돌아온다. 실린더 출구·입구의 유량을 조여 속도를 정하는 회로나, 자중 낙하를 막으려 배압을 유지하는 회로와는 목적과 배치가 다르다.

기호를 보면 사각형 안에 좌우 두 시트 사이를 오가는 볼(원형 요소)이 들어 있고, 포트는 왼쪽 입구, 아래쪽 출구, 그리고 오른쪽의 대기 방출을 뜻하는 삼각형까지 세 개다. 대기로 열린 배기구를 가진 점이 이 기호의 결정적 특징이다.
압축공기가 왼쪽에서 들어오면 볼이 배기 쪽 시트를 막아 공기는 아래쪽 실린더 포트로 흐른다. 반대로 공급이 끊기면 볼이 반대쪽으로 밀려 실린더 안의 공기가 긴 배관과 방향제어밸브를 거치지 않고 밸브 몸체의 배기구로 곧장 빠져나간다. 이렇게 배기 저항을 줄여 실린더의 복귀 속도를 빠르게 하는 밸브가 급속 배기밸브다.
두 입구 중 압력이 높은 쪽 또는 낮은 쪽을 골라 내보내는 밸브라면 입구가 두 개로 그려져야 하고, 파일럿으로 역류를 허용하는 체크밸브라면 대기로 열린 배기구가 없다.

릴리프 밸브는 회로 내 압력이 설정치를 초과하면 열려서 압축공기를 배출시켜 압력을 규정치 이하로 유지시키는 안전밸브 역할을 한다. 공기탱크나 공압회로의 과압을 방지하는 목적에 가장 적합하다.
감압 밸브는 1차측보다 낮은 2차측 압력을 일정하게 유지시키는 용도이고, 교축 밸브는 유로 단면적을 좁혀 유량(속도)을 조절하는 용도이며, 시퀀스 밸브는 정해진 압력에 도달하면 다음 동작을 순차적으로 진행시키는 용도로, 모두 과압 방지용 안전밸브와는 목적이 다르다.

격판(다이어프램) 압축기는 왕복운동을 하는 피스톤과 압축되는 공기 사이에 격막(다이어프램)을 두어 서로 직접 접촉하지 않도록 한 구조이다. 이 덕분에 압축공기가 피스톤이나 실린더의 오일 등에 오염되지 않아 식품, 의약품 등 청정한 환경이 요구되는 곳에 주로 사용된다.
베인 압축기와 스크루 압축기는 회전식 압축기로 피스톤 왕복운동 구조와는 다르며, 피스톤 압축기는 피스톤이 압축공기와 직접 접촉하는 대표적인 왕복형 압축기로 격판 압축기와는 반대되는 구조이다.

그림에서 피스톤의 헤드 측에는 압력계 P1이, 로드가 나온 쪽에는 압력계 P2와 밸브 C가 달려 있다. 밸브 C를 닫으면 로드 측 기름이 갇혀 피스톤 양쪽의 힘이 균형을 이루므로 P1·A1 = P2·A2가 성립한다.
헤드 측 수압 면적은 $A_1=\dfrac{\pi}{4}D^2=\dfrac{\pi}{4}(5)^2=19.63\,\mathrm{cm^2}$, 로드 측은 로드 단면을 뺀 $A_2=\dfrac{\pi}{4}(D^2-d^2)=\dfrac{\pi}{4}(5^2-2.5^2)=14.73\,\mathrm{cm^2}$이다.
면적비는 지름의 제곱비로 정해지므로 $P_2=P_1\times\dfrac{A_1}{A_2}=30\times\dfrac{D^2}{D^2-d^2}=30\times\dfrac{50^2}{50^2-25^2}=40\,\mathrm{kgf/cm^2}$가 된다. 로드가 있는 쪽은 단면적이 작으므로 같은 힘을 받으려면 압력이 더 높아진다는 점이 핵심이다.

파스칼의 원리는 밀폐된 용기 안에 있는 유체의 한 지점에 가해진 압력이 유체 내 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 원리이다. 이 원리는 유압잭, 유압 프레스 등 압력을 증폭시키는 유압기기의 기본 원리로 활용된다.
압력과 온도, 부피의 관계는 보일-샤를의 법칙 등 기체 상태방정식의 영역이며, 유체 속도와 배관 압력의 관계는 베르누이 정리에서 다루는 내용으로 파스칼의 원리와는 별개이다.

공압모터를 제어하는 밸브는 모터의 응답성을 높이고 압력손실을 줄이기 위해 가능한 한 모터 가까운 곳에 설치하는 것이 바람직하다. 밸브를 모터에서 먼 곳에 설치하면 배관 저항과 응답 지연이 커져 오히려 진동·소음 문제를 개선하기 어렵다.
저온에서의 결빙 방지, 윤활유의 지속적인 공급을 통한 소손 방지, 유효단면적이 큰 배관·밸브 사용을 통한 성능 확보는 모두 공압모터 사용 시 실제로 지켜야 할 타당한 주의사항이다.

유압모터는 작동유의 점도가 변하면 누설량과 효율이 크게 달라지는 특성을 가지고 있어, 점도 변화에 영향이 적다고 보기 어렵다. 온도 변화에 따른 점도 관리가 유압모터 운용에서 중요한 이유이다.
반면 소형·경량으로 큰 출력을 낼 수 있다는 점, 작동유 내 먼지·공기 침입을 막는 보수관리가 중요하다는 점, 작동유가 인화성이 있어 화재 위험이 있는 장소에서 사용이 곤란하다는 점은 모두 유압모터의 실제 특징에 해당한다.

어큐뮬레이터는 유압 에너지를 저장했다가 필요할 때 공급하는 장치로, 압력 유지, 충격·진동 흡수, 유압 에너지의 저장 등을 목적으로 사용된다.
실린더의 추력은 실린더의 유효 단면적과 공급 압력에 의해 결정되며, 어큐뮬레이터를 부가한다고 해서 실린더 자체의 추력이 증가하는 것은 아니므로 어큐뮬레이터의 사용 목적과는 거리가 있다.

4포트 3위치 밸브에서 펌프를 무부하로 만들려면 중립 위치에서 P와 T가 서로 통해 있어야 한다. 보기 가운데 중립 위치의 아래쪽 두 포트를 ㄷ자 통로로 이어 주고 위쪽 A·B는 막아 놓은 형식이 여기에 해당하며, 이런 중앙 형식을 탠덤 센터라 한다.
중립에서 펌프 토출유가 탱크로 그대로 되돌아가므로 릴리프 밸브 설정압까지 압력이 올라가지 않아 펌프가 무부하 운전이 된다. 동력 손실과 작동유 온도 상승을 줄일 수 있고, 이때 A·B는 막혀 있으므로 실린더는 그 자리에 정지한다.
네 포트가 모두 막힌 올 포트 블록(클로즈드 센터)은 실린더를 확실히 잡아 주지만 펌프 토출유가 갈 곳이 없어 릴리프 밸브로 빠지므로 무부하가 되지 않고, P가 A나 B와 이어진 형식은 실린더 쪽에 압력이 걸린 상태로 유지된다.

스트레인 게이지는 다이어프램이나 벨로우즈 등 압력에 의해 변형되는 탄성체에 부착되어, 그 미세한 변형(스트레인)을 전기저항 변화로 검출함으로써 압력을 측정하는 대표적인 압력 센서이다.
리졸버는 회전각·위치를 검출하는 센서이고, 유도형 센서는 금속 물체의 접근을 검출하는 근접센서이며, 용량형 센서는 정전용량 변화를 이용해 물체의 유무나 위치를 검출하는 데 주로 사용되어 압력 측정과는 용도가 다르다.

아날로그 신호는 시간의 변화에 대해 연속적인 값으로 출력되는 신호로, 온도·압력·속도와 같은 물리량을 연속적으로 나타낼 때 사용된다.
디지털 신호, 접점의 개폐, ON-OFF 신호는 모두 특정한 상태(0/1, 개/폐)만을 가지는 불연속적인 이산(離散) 신호로, 연속적인 출력과는 반대되는 개념이다.

스텝모터의 이송거리는 스핀들이 1회전(360°)할 때 이동하는 거리(리드)에 회전각의 비율을 곱하여 구한다.
$\text{이송거리} = 20\ \mathrm{mm} \times \dfrac{180^\circ}{360^\circ} = 10\ \mathrm{mm}$
따라서 회전각 180°에서의 이송거리는 10mm이다.

그림은 굵은 관(단면적 A1, 속도 V1)이 목을 지나 가는 관(단면적 A2, 속도 V2)으로 좁아지는 모습이다. 관의 굵기가 달라져도 흐르는 물의 체적유량은 일정하므로 연속방정식 $Q=A_1V_1=A_2V_2$가 성립한다.
주어진 값을 넣으면 $V_2=\dfrac{A_1V_1}{A_2}=\dfrac{20\times10}{5}=40\,\mathrm{m/s}$이다. 단면적이 $\dfrac{1}{4}$로 줄었으므로 속도는 4배가 된다.
면적 단위가 양쪽 모두 cm2로 같으므로 m2로 환산하지 않아도 비만 맞으면 되고, 결과의 단위는 V1과 같은 m/sec가 그대로 나온다.

펌프의 흡입불량과 공기의 침입은 흡입측 압력 저하와 기포의 발생·소멸로 캐비테이션을 일으켜 소음과 진동을 발생시키고, 이물질의 침입은 펌프 내부 부품과의 이상 접촉·마모를 일으켜 소음의 직접적인 원인이 된다.
작동유의 과열은 점도 저하에 따른 누설 증가, 효율 저하, 작동유의 열화 등을 초래하는 문제이지만, 펌프에서 소음을 직접 발생시키는 원인으로 보기는 어렵다.

점선으로 둘러싸인 부분에는 코일(단자 A1-A2)과 그 코일이 조작하는 전환 접점(단자 15-16-18)이 한 몸으로 들어 있다. 코일과 접점을 잇는 파선 조작선 위에 시간 지연을 뜻하는 반원 기호가 그려져 있어, 단순 보조 릴레이가 아니라 시한 계전기(타이머)임을 알 수 있다.
이 반원 기호가 어느 쪽을 향하는지에 따라 한시동작형과 한시복귀형이 갈리는데, 그림의 기호는 한시복귀 형식이다. 스위치 S를 닫아 코일이 여자되면 접점은 즉시 전환되지만, S를 열어 코일이 소자된 뒤에는 설정 시간이 지나야 접점이 원래 상태로 복귀한다. 이런 순시동작·한시복귀 방식이 오프 딜레이 타이머다.
입력 신호의 개수를 세어 동작하는 계수기나, 코일이 여자되어 있는 동안 접점이 일정 주기로 개폐를 반복하는 점멸용 계전기와는 동작이 다르다. 동작 쪽이 늦는 형식이라면 코일이 여자된 뒤 설정 시간이 지나야 비로소 접점이 전환된다.

정보 단위에서 1kbit는 $2^{10} = 1024$ bit이므로, 2kbit는 $2 \times 1024 = 2048$ bit이다.
1byte는 8bit이므로, 2048bit를 byte로 환산하면 $2048 \div 8 = 256$ byte가 된다.

변위-단계선도는 실린더 등 작업요소의 변위(상태) 변화를 작업 순서(스텝)별로 표시하여, 각 작업요소의 동작 관계를 단계별로 한눈에 비교·파악할 수 있도록 나타낸 선도이다. 공유압 회로의 동작 순서를 설계하고 분석하는 데 널리 사용된다.
논리도는 제어 요소 사이의 논리적(AND·OR 등) 연결 관계를, 제어선도는 밸브 등 제어 요소의 개폐(ON-OFF) 상태를 단계에 대응시켜, 파레토도는 항목별 발생 빈도를 크기 순으로 나타내는 도구로 각각 목적이 다르다.

탠덤 실린더는 두 개의 복동 실린더를 직렬로 하나의 유니트에 조합한 구조로, 같은 압력을 각 피스톤에 동시에 가하면 두 실린더의 추력이 합산되어 약 2배의 추력을 얻을 수 있다. 설치 공간이 제한적이면서 큰 추력이 필요한 곳에 사용된다.
격판 실린더는 격막을 이용한 짧은 행정의 실린더이고, 충격 실린더는 순간적으로 큰 운동에너지를 발생시키는 실린더이며, 다위치 제어 실린더는 여러 개의 실린더를 조합해 다단계 위치 제어를 하는 실린더로 탠덤 실린더의 직렬 가압 구조와는 다르다.

동기 제어는 실제 시간과 관계된 신호(타이머 등)에 의해 정해진 시간 간격으로 제어 동작이 진행되는 방식이다.
반면 비동기 제어는 시간이 아니라 입력 신호(리미트 스위치 등)의 변화에 따라 다음 동작이 진행되는 방식이며, 논리 제어와 시퀀스 제어는 각각 논리적 조합, 미리 정해진 순서에 따른 제어를 의미하는 것으로 시간 신호에 의한 제어와는 구분된다.

윤활유는 마찰과 마모를 줄이는 감마(감마찰)작용, 마찰열을 식혀주는 냉각작용, 금속 표면의 부식을 막는 방청작용 등을 목적으로 사용된다.
윤활유에는 마찰면에 걸리는 하중을 넓게 퍼뜨리는 응력분산작용은 있지만, 응력을 한곳에 모으는 응력 집중은 오히려 부품의 파손 위험을 높이는 현상이므로 윤활유의 사용 목적에 해당하지 않는다.

공진은 외력에 의한 강제진동수가 물체 고유의 고유진동수와 일치할 때, 진폭이 급격히 커지는 현상을 말한다.
진동 파형의 위상 지연, 수직·수평 방향이 동시에 발생하는 진동, 두 축의 중심 불일치에 의한 진동은 각각 위상차, 복합진동, 축정렬불량(미스얼라인먼트)에 관한 설명으로 공진의 정의와는 다르다.

기계에 진동이 발생하면 부품의 피로가 누적되어 수명이 저하되고, 가공 정밀도가 떨어지며, 진동체 자체가 소음을 발생시키는 등의 문제가 나타난다.
고유진동수는 기계의 질량과 강성에 의해 결정되는 고유한 특성값으로, 진동이 발생한다고 해서 고유진동수 자체가 증가하는 것은 아니므로 진동에 따른 직접적인 문제점으로 보기 어렵다.

욕조곡선의 우발고장기간은 고장률이 거의 일정하게 유지되는 구간으로, 설계상 안전계수가 낮거나 사용자의 취급 잘못(과오), 예상보다 큰 스트레스가 가해졌을 때 발생하는 우연적인 고장이 주된 원인이다.
디버깅 과정에서 발견되는 고장은 제품 초기의 제조·설계 결함에 의한 것으로, 고장률이 시간에 따라 감소하는 초기고장기간(디버깅기간)의 특징에 해당하며 우발고장기간의 원인과는 구분된다.

설비점검표준은 설비의 상태를 확인하기 위한 진단(diagnosis) 방법, 점검 항목, 점검 부위, 점검 주기 등을 정해 놓은 보전표준이다.
수리표준은 고장이나 이상 발생 시 수리 절차와 방법을, 작업표준은 작업의 수행 방법과 순서를, 일상점검표준은 운전자가 매일 수행하는 간단한 점검 항목을 정한 것으로 각각 목적이 다르다.

설비보전 관리시스템의 지속적인 개선은 계획(Plan)을 세우고 이를 실시(Do)한 뒤, 그 결과를 분석·검토(Check)하고, 문제점을 반영하여 다시 실시(Act)하는 PDCA 사이클을 순환시킴으로써 이루어진다.
이 순서를 벗어나 실시와 분석, 재실시의 순서가 뒤바뀐 조합은 계획 → 실행 → 검토 → 개선으로 이어지는 지속적 개선의 논리적 흐름에 맞지 않는다.

설비의 종합효율(OEE)은 시간 가동률, 성능 가동률, 양품율의 곱으로 산출되며, 이 세 가지 로스 요소가 설비종합효율 계산의 기본 구성 요소이다.
에너지 효율은 설비가 소비한 에너지 대비 산출된 유효 에너지의 비율을 나타내는 별도의 지표로, 설비종합효율의 로스 계산 체계에는 포함되지 않는다.

소음기(silencer)는 공압밸브에서 배기되는 압축공기의 급격한 압력 변화로 발생하는 배기소음을 완화시키기 위해 배기구에 설치하는 대표적인 소음 방지장치이다.
차음벽은 소음의 전파 경로를 차단하는 방식이고, 진동 차단기는 진동의 전달을 막는 장치이며, 댐퍼는 유체의 흐름이나 진동 에너지를 감쇠시키는 장치로, 배기소음 저감을 위한 전용 장치와는 목적이 다르다.

각진동수(각속도) ω는 주파수 f와 ω=2πf의 관계를 가지며, 주기 T와는 $\omega = \dfrac{2\pi}{T}$의 관계를 갖는다.
주파수 f는 1초 동안의 진동 횟수, 주기 T는 한 번 진동하는 데 걸리는 시간으로 서로 역수 관계이며, 각진동수는 이 주파수에 2π를 곱한 값으로 정의된다.

설비보전 자재관리는 보전자재의 범위 결정, 재고관리, 구매 또는 자체 제작에 관한 의사결정 등 보전에 필요한 자재를 효율적으로 확보·관리하는 활동 영역을 포함한다.
설비 손실(loss)관리는 설비의 가동률이나 효율 저하를 초래하는 각종 로스를 분석·개선하는 활동으로, 자재의 조달·재고 관리와는 성격이 다른 영역이다.

지역보전은 특정 지역(공정)에 배치된 보전 요원들이 팀 단위로 근무하며, 근무시간 교대가 유기적으로 이루어지고, 생산라인의 공정 변경에도 신속하게 대응할 수 있으며, 보전 담당자가 해당 지역의 생산계획과 문제점을 잘 파악하게 되는 특징이 있다.
한 사람이 보전에 관한 전 책임을 지는 방식은 특정 개인이 배치되어 독립적으로 업무를 수행하는 형태에 가까우며, 팀 단위로 운영되는 지역보전의 특징과는 맞지 않는다.

기계 축의 절단, 전기회로의 단선, 과부하로 인한 모터 소손은 예고 없이 갑작스럽게 발생하는 돌발고장의 전형적인 사례이다.
압축기 피스톤 링의 마모는 사용 시간이 누적됨에 따라 서서히 진행되는 점진적인 열화(마모성 고장)로, 돌발고장이 아니라 마모에 의한 열화현상에 해당한다.

에폭시 시멘트로 센서를 고정하는 방법은 고정 작업이 빠르고, 사용 가능한 주파수 영역이 넓어 정확도와 안전성이 좋다는 장점이 있지만, 고온 환경에서는 접착력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
다만 에폭시 접착은 표면이 깨끗하고 건조해야 접착력이 확보되는 접착 방식이므로, 먼지와 습기가 많은 환경에서는 접착 불량이 발생할 수 있어 문제가 없다고 보기는 어렵다.

기계의 공진을 제거하려면 강성을 보강하거나 질량을 바꾸어 고유진동수를 변화시키거나, 외부에서 가해지는 우발력의 주파수를 고유진동수와 다르게 하여 공진 조건에서 벗어나도록 해야 한다.
우발력(가진력)을 증대시키는 것은 오히려 진동의 크기를 키우는 방향으로, 공진을 제거하기 위한 대책과는 정반대되는 조치이다.

히스토그램은 계량치 데이터를 몇 개의 구간(계급)으로 나누어 각 구간에 속하는 데이터의 도수를 막대 형태로 나타낸 그림으로, 데이터가 어떤 값을 중심으로 어떻게 산포되어 있는지를 한눈에 파악할 수 있게 해준다.
산점도는 두 변수 간의 상관관계를, 그래프는 데이터의 추이나 크기를, 파레토도는 항목별 발생 빈도를 크기 순으로 나타내는 데 주로 사용되어 산포 상태를 파악하는 목적과는 차이가 있다.

제품별 설비배치는 제품의 가공·조립 순서에 따라 설비를 일렬로 배치하는 방식으로, 작업이 표준화된 대량생산 라인에 적합하여 라인별 배치라고도 불린다.
기능별 설비배치는 같은 기능을 가진 설비끼리 모아 배치하는 방식이고, 혼합형 설비배치는 두 방식을 절충한 형태이며, 제품 고정형 설비배치는 제품이 고정된 채 작업자와 설비가 이동하는 방식으로 대량생산 라인 배치와는 다른 특징을 갖는다.

설비보전은 고장이 발생한 후에 수리하는 사후보전(BM)에서 시작하여, 고장을 미리 막는 예방보전(PM), 예방보전을 포함한 종합적 관리인 생산보전, 설비 자체를 개선하는 개량보전(CM), 설계 단계부터 보전성을 반영하는 보전예방(MP)을 거쳐 전원참가형 종합관리인 TPM으로 발전해왔다.
이 발전 순서는 문제가 생긴 뒤 대응하는 소극적 방식에서, 문제 발생을 사전에 막고 설비 자체의 신뢰성을 높이는 적극적·종합적 방식으로 점차 확장되어 온 흐름을 보여준다.

회전기계의 언밸런스나 베어링 결함 등 이상 상태를 검출할 때는 회전체에서 발생하는 진동 신호의 주파수와 진폭 변화를 분석하는 진동법이 가장 널리 사용된다.
진동법은 가속도계·변위센서 등을 설비에 설치해 운전을 멈추지 않고도 상태를 상시 감시할 수 있어 설비진단 기법 중 적용 범위가 가장 넓다.
오일분석법이나 페로그래피법은 윤활유 속 마모입자를 분석해 마모 상태를 판단하는 기법이고, 응력해석법은 구조물의 응력 분포를 파악하는 기법으로 언밸런스·베어링 결함 검출에는 상대적으로 덜 쓰인다.

설비배치(레이아웃) 개혁은 생산 조건이나 작업 환경이 근본적으로 바뀔 때 필요한데, 새 공장 건설, 작업장 면적 축소, 작업 방법 개선 등은 기존 배치를 재검토해야 하는 대표적인 계기이다.
반면 시제품 제조는 기존 생산 라인 안에서 소량·일시적으로 이루어지는 활동으로, 설비 전체의 배치 구조를 바꿔야 할 만큼의 근본적인 변화 요인으로 보기는 어렵다.

정비계획 수립 시에는 생산계획, 설비능력, 수리형태(보전방식) 등을 종합적으로 고려하여 최적의 보수비용과 수리시기를 결정한다.
계측관리는 설비 상태를 측정·점검하는 관리 활동 자체이지, 정비계획을 세우기 위해 조합하는 입력 조건이라기보다 진단·점검 과정에서 별도로 수행되는 관리 업무에 가깝다.

3상 유도전동기를 정회전과 역회전으로 동시에 투입하면 전원이 단락되는 사고가 발생할 수 있으므로, 정회전용과 역회전용 접점이 동시에 여자되지 않도록 상호 구속하는 인터록 회로를 사용한다.
자기유지 회로는 입력이 사라져도 동작 상태를 유지하는 회로이고, 플러깅 회로는 급정지를 위한 역상 제동 회로, 시한동작 회로는 일정 시간 지연 후 동작하는 회로로 단락사고 방지와는 목적이 다르다.

미리 정해진 프로그램(순서·시간 계획)에 따라 제어량을 변화시키는 방식을 프로그램제어라고 하며, 엘리베이터나 무인 운전 설비 등에서 활용된다.
정치제어는 목표값을 일정하게 유지하는 제어, 추종제어는 임의로 변화하는 목표값을 따라가는 제어, 비율제어는 목표값이 다른 양과 일정 비율 관계를 갖는 제어로, 사전에 정해진 절차를 따르는 프로그램제어와는 구분된다.

직류기는 자속을 만드는 계자(界磁), 기전력을 발생시키는 전기자(電機子), 전기자에서 발생한 교류를 직류로 바꿔주는 정류자(整流子)를 3대 요소로 한다.
보극(보상권선 포함)은 전기자 반작용을 보정하기 위한 보조 요소로, 직류기 구성의 3대 필수요소로 분류되지는 않는다.

1 kgf/cm²는 약 98.07 kPa에 해당하므로, 5 kgf/cm²를 kPa 단위로 환산하면 다음과 같다.
$5\ \mathrm{kgf/cm^2} = 5 \times 98.07 = 490.3\ \mathrm{kPa}$
같은 압력을 다른 단위로 바꾸면 물기둥으로는 약 50 mAq, 수은주로는 약 3.68 mHg, 야드파운드 단위로는 약 71 psi가 된다. 나머지 보기들은 물기둥과 수은주의 수치가 서로 뒤바뀌어 있거나 값 자체가 맞지 않으므로 5 kgf/cm²와 같은 압력이 아니다.

블록선도에서 블록과 블록을 연결하는 화살표선은 시스템 내에서 전달되는 신호의 흐름과 그 방향을 나타낸다.
블록 자체는 입력 신호를 처리하여 출력 신호로 변환하는 전달요소를 의미하며, 선은 그 전달요소들 사이를 오가는 신호를 표시할 뿐 물질이나 공정 자체의 흐름을 뜻하지 않는다.

인덕턴스 회로에서는 전압이 전류보다 위상이 90° 앞서고, 전압과 전류는 같은 주파수의 정현파이며, 전압과 전류 실효값의 비는 $X_L = \omega L$로 나타난다.
그러나 실제 코일은 도선의 저항 성분을 함께 가지므로, 코일이 순수한 L값만을 가진다는 설명은 이상적인 가정일 뿐 실제 회로 특성과는 맞지 않는다.

직접식 액위계 중 플로트식 액위계는 액면에 뜨는 부자(플로트)의 위치 변화를 기계적으로 전달하는 방식으로 구조가 간단하고 원리가 직관적이다.
구조가 단순한 만큼 내압·내열 설계가 비교적 쉬워 고온·고압 환경에서도 사용할 수 있어 공업용 액위 측정에 널리 쓰인다.
압력식·기포식·초음파식 액위계는 압력 변화나 음파 반사 등 간접적인 물리량을 이용하는 방식으로 플로트식만큼 구조가 단순하지는 않다.

특성방정식 $s^3+4s^2+20s+100=0$은 계수가 모두 양수이지만, 3차 계통이 안정하려면 그것만으로는 부족하고 가운데 두 계수의 곱이 바깥 두 계수의 곱보다 커야 한다.
루스 배열을 만들면 s3행이 (1, 20), s2행이 (4, 100)이고, s1행의 첫 항은 $\dfrac{4\times20-1\times100}{4}=-5$가 된다. 즉 $4\times20=80$이 $1\times100=100$보다 작아 조건을 만족하지 못한다.
제1열의 부호가 양에서 음으로 바뀌었다가 마지막 행에서 다시 양이 되어 부호 변화가 2회 생기므로, s평면의 우반면에 근이 두 개 존재하는 불안정한 시스템이다.

제한 오차는 계기의 최대눈금에 정격 확도를 곱한 절대오차를, 실제 측정값으로 나누어 백분율로 구한다.
$\text{절대오차} = 300\ \mathrm{V} \times 0.01 = 3\ \mathrm{V}$$\text{제한오차} = \dfrac{3\ \mathrm{V}}{120\ \mathrm{V}} \times 100 = 2.5\ \%$
측정값이 최대눈금보다 작을수록 백분율 오차는 계기의 확도(1%)보다 큰 값으로 계산된다.

온도 변화에 따라 저항값이 크게 변하는 반도체 소자는 서미스터(thermistor)로, 온도 검출·보상용 센서로 널리 사용된다.
발광 다이오드는 전류를 빛으로 변환하는 소자, CdS는 빛의 세기에 따라 저항이 변하는 광센서, 배리스터는 인가 전압에 따라 저항이 변하는 소자로 각각 온도 검출과는 원리가 다르다.

불대수에서 어떤 변수와 그 보수를 더하면 항상 참이 되므로 $A + \bar{A} = 1$이 성립하며, $A + \bar{A} = A$는 성립하지 않는다.
$A+1=1$, $A \cdot 1 = A$, $A \cdot \bar{A} = 0$은 모두 불대수의 기본 항등법칙으로 옳은 식이다.

회로는 연산증폭기의 반전(−) 입력에 R1을 거쳐 입력 Ei가 들어오고, 출력 Eo에서 R2를 거쳐 같은 반전 입력으로 되먹임되며, 비반전(+) 입력은 접지된 반전 증폭기다.
이상적인 증폭기에서는 두 입력 단자의 전압차가 0이어서 반전 입력점이 가상 접지(0 V)가 되고, 입력 단자로는 전류가 흐르지 않으므로 R1을 지난 전류가 그대로 R2로 흐른다. 즉 $\dfrac{E_i}{R_1}=-\dfrac{E_o}{R_2}$이다.
정리하면 전압이득은 $\dfrac{E_o}{E_i}=-\dfrac{R_2}{R_1}$가 된다. 음(−)의 부호는 출력 파형이 입력과 위상이 180° 뒤집힌다는 뜻이고, 이득의 크기는 두 저항의 비로만 정해진다.

직류 직권 전동기는 전기자 권선과 계자 권선이 직렬로 이어져 부하 전류가 곧 계자 전류가 되므로, 부하가 가벼워질수록 자속이 줄어 회전속도가 급격히 상승한다.
따라서 벨트가 벗겨지거나 끊어져 부하가 갑자기 사라지면 무구속 속도(무부하 폭주 속도)까지 회전수가 올라가 전동기가 파손될 위험이 있다. 이 때문에 부하와의 연결이 미끄러지거나 이탈할 수 있는 벨트 방식은 피하고 직결(커플링) 방식으로 운전한다.

불대수에서 어떤 변수와 그 보수의 곱은 항상 0이므로 $A \cdot \bar{A} = 0$이 된다.
$Y = A \cdot \bar{A} + B = 0 + B = B$
따라서 주어진 논리식을 간단히 하면 Y=B가 된다.

비례제어(P)는 목표값과 현재값의 차이(편차)에 비례하여 조작량을 결정하지만, 부하가 걸린 상태에서는 일정한 잔류편차(오프셋)가 남는 한계가 있다.
비례적분제어(PI)는 편차를 시간에 대해 누적하는 적분 동작을 추가하여, 편차가 0이 될 때까지 조작량을 계속 조정함으로써 잔류편차를 제거한다.
ON·OFF제어는 목표값 부근에서 큰 편차와 헌팅이 발생하고, 비례미분제어(PD)는 응답 속도를 개선할 뿐 잔류편차 제거에는 효과가 없다.

연산증폭기는 반전(-) 입력과 비반전(+) 입력의 두 입력 단자를 가지며, 이 둘의 전위차를 증폭하여 하나의 출력 단자로 내보내는 구조이다.
따라서 연산증폭기의 입출력 구성은 2개의 입력과 1개의 출력으로 이루어진다.

이상적인 연산증폭기는 입력 임피던스가 무한대(∞), 출력 임피던스가 0, CMRR(동상신호제거비)이 무한대(∞)인 특성을 갖는다.
반면 전압이득은 무한대(∞)에 가깝다고 가정하는 것이 이상적 연산증폭기의 특징이며, 전압이득=0이라는 설명은 실제와 반대되는 잘못된 내용이다.

2전력계법은 두 대의 전력계를 이용해 3상 전력을 측정하는 대표적인 방법으로, 단상 회로가 아닌 3상 전력 측정에 사용된다.
단상 전력계법, 3전압계법, 3전류계법은 모두 전압계·전류계·전력계의 조합만으로 단상 회로의 유효전력을 구하는 측정법이므로 단상 전력 측정과 직접 관련이 있다.

옴의 법칙에 따라 저항에 걸리는 전압은 전류와 저항의 곱으로 구한다.
$V = I \times R = 5\ \mathrm{A} \times 40\ \Omega = 200\ \mathrm{V}$
따라서 40Ω의 저항에 5A의 전류가 흐를 때 전압은 200V이다.

유접점 방식의 시퀀스제어는 전자석의 힘으로 접점을 물리적으로 개폐하는 전자개폐기(전자접촉기)나 릴레이를 이용해 회로를 구성한다.
다이오드, 트랜지스터, 사이리스터는 반도체 소자로 접점 없이 전기적으로 스위칭하는 무접점 방식에 사용되므로 유접점 방식과는 구분된다.

배관을 정비할 때 자주 분해·결합해야 하는 부분에는 관을 절단하지 않고도 손쉽게 떼었다 붙일 수 있는 유니언 이음쇠를 사용한다.
니플, 엘보우, 레듀셔는 각각 배관 연결·방향 전환·관경 축소를 위한 이음쇠로, 분해·조립의 편의성을 목적으로 하는 이음쇠와는 용도가 다르다.

V벨트는 단면 크기에 따라 M, A, B, C, D, E형 등으로 구분되며, 이 중 M형이 단면적이 가장 작고 E형으로 갈수록 단면이 커진다.
따라서 제시된 보기 중에서는 M형의 단면이 가장 작다.

그림에서 두 스프로킷을 잇는 위쪽 줄에는 긴장측, 아래쪽 줄에는 이완측이라고 적혀 있고, S와 S′는 이완측 체인을 손으로 눌러 위아래로 움직여 본 처짐의 폭을 나타낸다.
체인 전동은 벨트처럼 마찰로 힘을 전하는 것이 아니므로 팽팽하게 당겨 걸 필요가 없고, 이완측에 적당한 늘어짐을 남겨야 한다. 이때 S-S′가 체인 폭의 2~4배 정도가 되도록 조정하는 것이 알맞다.
너무 팽팽하면 링크와 축·베어링에 과대한 장력이 걸려 마모와 발열이 커지고, 반대로 지나치게 느슨하면 스프로킷에 물릴 때 충격과 소음이 커지며 체인이 이에서 벗어나기 쉽다.

기어 펌프, 베인 펌프, 나사 펌프는 회전자의 용적 변화를 이용해 유체를 밀어내는 대표적인 회전식 용적형(정변위) 펌프이다.
반면 터빈 펌프는 날개차의 회전 운동으로 유체에 운동에너지를 부여하는 비용적형(터보형) 펌프에 속하므로, 용적형 펌프의 종류에 해당하지 않는다.

임펠러의 부식·마모, 질량 불평형, 더스트(이물질) 부착은 모두 회전체의 질량 분포를 불균일하게 만들어 진동을 유발하는 대표적인 원인이다.
반대로 임펠러의 회전수가 낮아지는 것은 오히려 원심력에 의한 진동 크기를 줄이는 방향으로 작용하므로, 진동을 일으키는 원인으로 보기 어렵다.

송풍기 축을 설치·조정할 때는 전동기 축과 반전동기 축의 수평부에 수준기를 올려 좌·우 구배를 읽고, 그 차이가 0.05mm 이하가 되도록 맞추는 것을 기준으로 한다.
축 정렬은 0.01mm 단위로 관리하는 정밀 작업이므로, 같은 방법을 제시하면서 허용치를 0.2mm로 둔 설명은 기준이 지나치게 느슨하여 적당하지 않다.
베어링 케이스와 축 관통부 사이의 틈새는 조립 상태를 확인하는 점검 항목일 뿐 축의 수평을 잡는 조정 기준이 아니며, 특히 그 차이가 0.5mm 이상이어야 한다는 설명은 틈새 편차가 작을수록 정렬 상태가 좋다는 점에서 방향이 반대이다.

펌프를 정격유량보다 적은 부분유량으로 운전하면 임펠러에 걸리는 축추력이 증가하고, 유량이 차단점에 가까워질수록 순환되는 유체가 에너지를 계속 흡수해 수온이 오히려 상승하여 과열이 발생하기 쉽다.
또한 특성곡선이 꺾이는 변곡점 부근에서는 유동 박리 등으로 소음과 진동이 커지는 현상도 함께 나타난다.
따라서 고양정 펌프가 차단점 부근에서 수온이 저하된다는 설명은 실제 현상과 반대되므로, 부분유량 운전 시 나타나는 현상으로 볼 수 없다.

터보팬(원심송풍기)의 날개는 회전 방향에 대한 배열에 따라 전향(전곡)·반경·후향(후곡) 베인으로 나뉘는데, 이 중 후향 베인은 유동 손실이 적어 효율이 가장 높은 형식으로 알려져 있다.
전향 베인은 같은 크기로 더 큰 풍압을 얻을 수 있지만, 효율과 운전 안정성 면에서는 후향 베인보다 불리하다.

나사의 리드는 나사가 1회전할 때 축 방향으로 이동하는 거리로, 줄 수(다줄나사의 나사산 개수)에 피치를 곱하여 구한다.
$\text{리드} = \text{피치} \times \text{줄 수} = 2\ \mathrm{mm} \times 2 = 4\ \mathrm{mm}$
따라서 피치 2mm인 2줄 나사의 리드는 4mm이다.

압축기 밸브를 조립할 때는 밸브 홀더 볼트를 모두 동일한 토크로 균등하게 조여야 시트 패킹이 고르게 밀착되어 기밀이 유지된다.
볼트마다 서로 다른 토크로 조이면 밸브 시트에 국부적인 응력이 걸려 누설이나 변형이 발생할 수 있으므로, 이는 잘못된 조립 방법이다.
실린더 밸브 홈의 이물질을 제거한 뒤 조립하고, 조립 후 밸브가 시트 패킹을 정상적으로 물고 있는지 좌우로 회전시켜 확인하는 것은 올바른 절차이다.

글로브 밸브의 유량 조절 원리를 가지면서 유체 입구와 출구가 서로 직각(L자형)으로 배치된 밸브를 앵글 밸브라고 한다.
체크밸브는 역류 방지용, 게이트밸브는 유로를 완전히 열고 닫는 데 적합한 밸브, 버터플라이 밸브는 원판을 회전시켜 유량을 조절하는 밸브로, 접속구가 직각인 구조와는 관련이 없다.

열박음 가열 시에는 부품을 외부에서 균일하게 가열하여 열이 표면(둘레)에서 중심으로 서서히 전달되도록 해야 국부적인 열팽창 차이로 인한 변형을 막을 수 있다.
따라서 중심에서 둘레로 가열한다는 설명은 실제 가열 방식과 반대되므로 틀린 내용이다.
대형 부품은 기중기 등 보조 장비를 이용해 안전하게 조립하고, 조립 후 급냉을 피하며, 지나치게 높은 온도(약 250℃ 이상)로 가열하면 재질 변형이 발생할 수 있어 주의해야 한다는 나머지 설명은 올바른 주의사항이다.

운전 중에도 필요에 따라 두 축의 동력 전달을 연결하거나 끊을 수 있는 축이음을 클러치라고 한다.
커플링은 원칙적으로 두 축을 항상 연결된 상태로 고정하는 축이음이며, 스플라인과 자재이음은 각각 축 방향 이동이나 각도 변화를 허용하는 축이음으로 운전 중 단속(연결·차단) 기능과는 목적이 다르다.

토크는 힘과 팔 길이의 곱이다. 스패너 자루에서 힘이 걸리는 점까지의 거리가 L이고 그 점에 자루와 직각으로 힘 F를 주면 볼트에는 $T=F\times L$만큼의 죔 모멘트가 걸린다.
이 관계를 힘에 대해 풀면 $F=\dfrac{T}{L}$가 되어, 필요한 힘은 토크에 비례하고 자루 길이에 반비례한다. 같은 토크를 얻는 데 자루가 2배 길면 힘은 절반이면 된다.
토크와 길이를 곱하거나 길이를 토크로 나눈 형태는 단위부터 성립하지 않는다. T[kgf·cm]를 L[cm]로 나누어야 힘의 단위 [kgf]가 나온다는 점으로도 확인할 수 있다.

피스톤 펌프, 플런저 펌프, 다이어프램 펌프는 피스톤이나 격막이 왕복 운동을 하며 유체를 밀어내는 대표적인 왕복식 펌프이다.
반면 기어 펌프는 두 기어의 회전에 의해 유체를 이송하는 회전식(로터리) 용적형 펌프로, 왕복 운동을 이용하지 않으므로 왕복펌프의 종류에 해당하지 않는다.

센터링(축정렬)이 불량하면 회전축에 불필요한 굽힘·비틀림 응력이 걸려 진동이 커지고 베어링의 마모가 심해지며, 결과적으로 기계 전체의 성능이 저하된다.
이러한 상태에서는 동력이 원활하게 전달되기 어려우므로, 동력의 전달이 원활하다는 설명은 센터링 불량으로 인한 결과와 반대되어 옳지 않다.

프로펠러 형태의 임펠러가 만드는 양력으로 액체를 축과 평행한 방향으로 흡입·토출하는 펌프가 축류 펌프이다. 유량 대비 필요 양정이 낮고(약 1~5m) 대구경·대용량 이송에 적합하여 저양정·대유량 조건에 널리 쓰인다.
기어 펌프는 회전 기어의 치형 사이 공간으로 유체를 밀어내는 용적형 펌프이고, 수격 펌프는 관로 내 유체의 운동에너지를 이용해 별도 동력 없이 양수하는 방식이다. 원심 펌프는 임펠러의 원심력으로 유체를 반경 방향으로 밀어내는 구조로 상대적으로 높은 양정에 적합해, 저양정·대유량인 이 문제의 조건과는 거리가 있다.

웜과 웜휠이 맞물려 동력을 전달하는 웜 기어는 미끄럼 접촉이 많아 소음과 진동이 작고, 리드각이 작으면 역방향으로는 힘이 전달되지 않는 자기 잠금(역전 방지) 특성을 가진다. 다만 미끄럼 마찰이 커서 효율이 낮고, 웜과 웜휠이 한 쌍으로만 맞물리도록 설계되어 다른 세트와는 호환되지 않는다.
스퍼 기어는 구름 접촉이 주가 되어 효율이 높은 대신 소음이 상대적으로 크고, 베벨 기어는 교차축, 하이포이드 기어는 엇갈린 축의 동력 전달에 쓰이지만 웜 기어만큼 역전방지·저효율 특성이 두드러지지 않는다.

기어 이의 접촉면이 반복 하중을 받으며 표면 아래에서 생긴 피로 균열이 성장해 재료가 떨어져 나가는 손상을 피칭(pitting)이라 하며, 손상이 커져 이뿌리 강도까지 위협하는 상태를 파괴적 피칭이라 한다. 이는 대표적인 기어의 표면피로 손상이다.
습동 마모는 미끄럼 접촉에 의한 마모, 스코어링은 유막 파단에 따른 국부적 용착·긁힘으로 윤활불량성 손상에 가깝고, 피이닝은 소성변형에 의한 표면 다짐 현상으로 표면피로 손상 범주와는 다르다.

측장기, 마이크로미터, 버니어 캘리퍼스는 눈금에서 치수값을 바로 읽어내는 직접측정기이다. 반면 다이얼 게이지는 기준면과의 치수 차이(변위)를 바늘 움직임으로 나타내는 비교(간접)측정기로, 게이지블록 등 기준과 비교해 오차를 읽는 방식이므로 직접측정기에 해당하지 않는다.