[승강기기사 필기] 20년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

초고층 건물에서 중간의 승계층까지 직행으로 왕복 운전하며 대량의 인원을 신속하게 수송하는 것을 목적으로 하는 엘리베이터를 셔틀 엘리베이터라 한다.
승계층(스카이로비) 이후에는 로컬 엘리베이터로 갈아타게 하여 전체 수송 효율을 높이는 방식이다.

레일을 죄는 힘이 처음에는 약하게 작용하다가 하강함에 따라 점점 강해지고, 얼마 후 일정한 값에 도달하는 점차작동형 추락방지안전장치는 플렉시블 웨지 클램프(F.W.C)형이다.
플렉시블 가이드 클램프(F.G.C)형은 죄는 힘이 동작 초기부터 거의 일정하게 유지되는 점차작동형이다.
즉시 작동형은 동작과 동시에 순간적으로 최대 제동력이 걸리는 방식으로, 저속 엘리베이터에 쓰인다.
슬랙 로프 세이프티형은 로프가 늘어지는 것을 감지해 작동하는 방식으로, 레일을 죄는 힘의 변화 특성과는 관계가 없다.

무빙워크(수평보행기)의 경사도는 12° 이하이어야 한다는 것이 출제 당시 안전기준이다.
에스컬레이터의 경사도(통상 30° 이하, 조건에 따라 35°)와 달리 무빙워크는 수평 이동이 목적이므로 더 완만한 경사만 허용된다.

전기식 엘리베이터의 매다는 장치는 로프든 체인이든 2가닥 이상이면 되므로, 반드시 3가닥 이상이어야 한다는 설명은 틀리다.
매다는 장치의 각 가닥은 서로 독립적으로 구성되어야 한다.
체인을 사용하는 경우 그 인장강도와 특성은 관련 규격(KS B 1407 등)에 적합해야 한다.
카와 균형추(또는 평형추)는 모두 매다는 장치에 의해 매달려야 한다.

유압장치의 보수·점검·수리 시 실린더 쪽 오일이 파워유니트로 역류하는 것을 막기 위해 압력배관에 설치하는 수동밸브를 스톱밸브라 한다.
체크밸브는 한쪽 방향으로만 흐름을 허용하는 자동 역류방지 밸브로 수동 개폐용이 아니다.
사이렌서는 유압유닛의 맥동·소음을 줄이는 장치이다.
안전밸브는 회로 압력이 설정치를 초과할 때 자동으로 압력을 릴리프하는 밸브이다.

입체주차설비의 입·출고 시간 성능을 비교하면, 수직순환식은 자동차가 탑승한 후 회전드럼이 연속으로 순환이동하면서 자동차를 자동으로 주차 위치까지 이송하므로 운전자의 조작 개입이 최소화되고 기계 동작이 단순하여 평균 입·출고 시간이 가장 빠르다. 특히 수직순환식은 회전 드럼 방식으로 중단 없이 연속 순환하기 때문에 평균 입·출고 시간이 가장 우수하다.
나머지 방식은 다음과 같은 이유로 상대적으로 소요 시간이 길다.
승강기식은 수직 이동 후 수평 이동이 필요하다.
다단방식은 각 단마다 정지·이동 과정이 반복된다.
평면왕복식은 수평 방향으로만 이동한다.

유압식 엘리베이터의 실린더 및 램은 전부하 압력의 2.3배에 해당하는 힘이 작용해도 내력(Rp0.2) 기준으로 안전율 1.7 이상이 확보되도록 설계되어야 한다.
이는 유압 부품의 소성변형·파손을 방지하기 위한 최소 여유율로, 출제 당시 유압식 엘리베이터 설계기준에 규정된 값이다.

엘리베이터 카 벽으로 사용할 수 있는 유리는 접합유리이다.
접합유리는 두 장의 유리 사이에 필름층이 있어 파손되어도 필름이 파편을 붙잡아 비산을 방지하므로 카 벽 재료로 적합하다.
망유리는 파손 시 철망이 노출되거나 파편이 떨어질 위험이 있어 카 벽 용도에 부적합하다.
강화유리는 파손 시 전체가 한꺼번에 잘게 부서지므로 카 벽 재료로 허용되지 않는다.
복층유리는 단열용 창호에 주로 쓰이며 카 벽 구조용으로는 사용하지 않는다.

카 내부 하중이 적재하중을 초과하면 경보를 울리고 출입문이 닫히지 못하도록 자동으로 제지하여 카가 출발하지 못하게 하는 장치는 과부하 감지 장치이다.
정지 스위치는 운전을 강제로 정지시키는 별도의 스위치이다.
역결상 검출 장치는 전원의 상 순서가 바뀌었을 때 이를 감지하는 장치이다.
파이널 리밋 스위치는 카가 최상·최하 층을 지나쳐 종단에 도달했을 때 강제로 전원을 차단하는 장치이다.

승강기 안전기준(출제 당시)상 피트 바닥에서 수직 위로 1m 떨어진 곳의 조도는 50 lx 이상이면 되므로, 100 lx 이상이라는 설명은 틀리다.
기계실 작업공간의 바닥면은 200 lx 이상이어야 한다.
기계실 작업공간 간 이동 공간의 바닥면은 50 lx 이상이어야 한다.
카 지붕에서 수직 위로 1m 떨어진 곳도 50 lx 이상이어야 한다.

장애인용 엘리베이터의 스위치는 원칙적으로 바닥면에서 1.2m 이내에 설치하되, 스위치 수가 많아 이 높이 안에 배치하기 곤란한 경우에는 최대 1.4m 이하까지 완화할 수 있다(출제 당시 기준).

카측과 균형추측의 로프 중량비(장력비)가 크면, 즉 두 측의 장력 차이가 클수록 시브에서 미끄러질 가능성이 높아진다. 이는 마찰 접촉으로 견딜 수 있는 최대 장력비를 초과하면 미끄러지기 때문이다.
로프와 시브의 미끄러짐은 카포라 공식으로 분석되며, 로프가 시브에 감기는 각도와 마찰계수에 따라 최대 허용 장력비가 결정된다.
감기는 각도가 클수록 마찰 접촉이 증가하여 미끄러지기 어렵다.
감속도와 가속도가 작을수록 가속력에 의한 추가 장력 변화가 작아져 미끄러지기 어렵다.
마찰계수가 클수록 미끄러지기 어렵다.

엘리베이터 주행안내 레일의 규격 호칭에 관한 문항이다. 레일 규격의 호칭은 가공 완료된 1m당 중량이 아니라 가공 전 원재료 상태의 1m당 중량을 표시한다.
예를 들어 'T75' 레일이라 하면 75kg/m은 성형 전 강판의 무게를 기준으로 한 것이지, 최종 가공 완료 후의 무게가 아니다.
레일의 표준길이 5m는 정확하다.
균형추측 레일에 강판 성형 레일을 사용할 수 있다는 것도 정확하다.
비상정지장치 작동 구간에 T자형 정밀가공 레일이 필수라는 것도 정확하다.

사람이 출입할 수 없고 정격하중 300kg 이하, 정격속도 1m/s 이하인 소형 엘리베이터를 소형화물용 엘리베이터(덤웨이터)라 한다.
수평보행기는 수평 또는 완만한 경사로 사람을 수송하는 설비로 별개의 종류이다.
화물용 엘리베이터는 화물 수송이 주목적이나 취급자가 탑승할 수 있는 대형 설비이다.
침대용 엘리베이터는 환자 이송을 위한 것으로 사람이 탑승하는 용도이다.

에너지 분산형(비선형) 완충기는 정격하중을 실은 카가 정격속도의 115%로 자유낙하하여 충돌할 때, 평균 감속도가 1.0 gn 이하이어야 한다(출제 당시 기준).
여기서 요구되는 것은 어디까지나 평균 감속도 기준이며, 순간적인 피크 감속도는 아주 짧은 시간에 한해 더 큰 값이 별도 조건으로 허용된다.

설정 방향으로 유체 흐름이 설정치를 초과해 과도하게 증가하면 밸브 전후의 압력차가 커지고, 이를 감지해 유로를 자동으로 차단하는 밸브를 럽처밸브라 한다.
스톱밸브는 수동으로 개폐하는 밸브이다.
압력밸브는 회로 압력을 제어·조정하는 밸브를 통칭한다.
안전밸브는 압력이 설정치를 초과할 때 압력을 릴리프하는 밸브로, 유량 급증을 감지해 차단하는 것과는 동작 원리가 다르다.

완충기에는 형식, 부품안전인증표시, 부품안전인증번호 등 식별·인증 정보를 쉽게 지워지지 않게 표시해야 한다. 제조·수입일자는 완충기 표시사항에 해당하지 않는다.

교류 전동기를 사용하는 엘리베이터의 대표적인 제어방식은 가변전압가변주파수(VVVF) 제어이다.
일그너 제어, 워드레오나드 제어, 정지레오나드 제어는 모두 직류(DC) 전동기를 이용한 속도제어 방식으로 교류 엘리베이터 제어방식이 아니다.

엘리베이터의 VVVF 인버터는 PWM(펄스폭변조) 방식을 주로 사용하여 전동기에 공급되는 전압과 주파수를 제어한다.
스위칭 소자의 온·오프 시간(펄스 폭)을 변화시켜 등가적으로 정현파에 가까운 전압을 만들어내는 원리이다.

에스컬레이터는 구조상 별도의 큰 기계실이 필요하지 않다. 따라서 점유 면적이 크고 기계실이 필요하다는 설명은 틀리다.
대기시간 없이 연속적으로 수송할 수 있다는 것은 에스컬레이터의 대표적인 장점으로 맞는 설명이다.
백화점·대형마트 등에서 매장 동선에 노출되어 구매 의욕을 높이는 효과가 있다는 것도 맞는 설명이다.
기동 시 대전류로 인한 부하전류의 변화가 엘리베이터보다 적어 전원설비 부담이 적다는 것도 맞는 설명이다.

기계대 강도 계산에서 따지는 것은 기계대 위에 실려 기계대를 휘게 하는 하중이다. 권상기 자중, 로프 자중, 로프를 통해 전달되는 카·균형추의 하중이 여기에 해당한다.
반면 기계대 자중은 기계대에 외부에서 작용하는 하중이 아니라 부재 자신의 무게이므로, 기계대에 작용하는 하중 항목으로 열거하지 않는다.

설계용 수평지진력의 작용점은 일반적으로 기기의 중심으로 산정하여 계산한다.
지진력은 기기의 질량에 비례해 발생하므로, 기기 전체의 무게중심에 수평지진력이 작용한다고 가정하는 것이 구조계산상 합리적이기 때문이다.

웜기어의 감속비(속도비) 공식은 감속비 = 웜의 회전수 ÷ 웜 휠의 회전수 = 웜 휠의 잇수 ÷ 웜의 줄수이다. 주어진 조건에서 감속비 = 1800 ÷ 360 = 5이고, 이를 이용하면 5 = 웜 휠의 잇수 ÷ 5 → 웜 휠의 잇수 = 5 × 5 = 25이다.

유압식 엘리베이터에서 실린더와 체크밸브(또는 하강밸브) 사이의 가요성 호스는 전부하 압력 및 파열압력과 관련하여 안전율 8 이상을 확보하도록 설계되어야 한다(출제 당시 기준).

장애인용 엘리베이터의 호출버튼·조작반 등 승강기 안팎의 모든 스위치는 바닥면으로부터 0.8m 이상 1.2m 이하 높이에 설치되어야 한다(출제 당시 기준).
휠체어 이용자가 앉은 자세에서도 손이 닿는 범위를 확보하기 위한 규정이다.

도어머신은 작동이 원활하고 소음이 적어야 하며, 카 상부에 설치하기 위해 소형·경량이어야 하고, 엘리베이터 기동 횟수의 2배에 이르는 잦은 동작을 견디면서 보수가 용이해야 한다.
그러나 고가의 재질을 사용해 단가가 높을 것은 도어머신에 요구되는 사항이 아니며, 오히려 경제성 있는 구조가 바람직하다.

동력전원설비 용량은 전동기의 가속전류(기동·가속 시 최대전류), 허용 전압강하, 설치 장소의 주위온도(방열 조건에 따른 용량 저감) 등을 고려하여 산정한다.
반면 감속전류는 감속 구간에서 전동기가 발전기처럼 동작해 전원에서 끌어쓰는 전류가 오히려 작아지는 구간이므로, 전원설비 용량을 좌우하는 요소로 보지 않는다.

전기자에 전류가 흐를 때 발생하는 자속이 주자극의 자속에 영향을 주어 주자속을 감소시키고 전기자 중성점을 이동시키는 현상을 전기자 반작용이라 한다.
이는 정류 불량(불꽃 발생)이나 출력 저하의 원인이 되며, 보극이나 보상권선을 두어 억제한다.

유량제어밸브를 주회로가 아닌 바이패스 회로에 삽입하여 빠져나가는 유량을 조정함으로써 실린더로 가는 유량을 제어하는 회로를 블리드 오프 회로라 한다.
미터 인 회로는 실린더로 유입되는 주회로상에 유량제어밸브를 설치하는 방식이다.
미터 오프(미터 아웃) 회로는 실린더에서 유출되는 주회로상에 유량제어밸브를 설치하는 방식이다.
블리드 오프 회로는 여분의 유량만 릴리프시키지 않고 저압으로 되돌리므로 동력 손실이 적다는 장점이 있다.

밀폐식 승강로에는 승강장문 개구부, 비상문·점검문 개구부, 화재 시 가스·연기 배출용 통풍구 등 승강기 운행 및 안전과 직접 관련된 개구부만 허용된다.
따라서 승강기와 무관한 건물 내 급배수관 설치를 위한 개구부는 허용되지 않는다. 승강로는 승강기 전용 공간이어야 하며, 누수·화재 확산 등의 위험이 있는 타 설비를 통과시킬 수 없다.

소선 표면에 아연도금 처리를 하여 녹 발생을 억제한 와이어로프는 G종으로 구분되며, 습기가 많은 환경에 적합하다.
G는 아연도금(galvanized)을 뜻하며, A종·B종은 소선의 인장강도 등급으로 구분되는 보통 로프이고 E종은 소선 강도가 낮은 등급이다.

전시장은 6층 이상 거실면적 합계 3,000㎡ 이하에 1대, 3,000㎡를 초과하는 경우 2,000㎡마다 1대를 더하는 용도에 해당한다.
$1+\dfrac{9000-3000}{2000}=1+3=4$대(15인승 기준)가 필요하다.
이때 16인승 이상의 승강기는 2대로 산정하므로, 20인승은 1대가 2대분에 해당한다. 따라서 $\dfrac{4}{2}=2$대를 설치하면 기준을 충족한다.

무부하 시 약 1.60, 전부하 시 약 1.46이다.
먼저 조건에서 각 무게를 구한다. 균형추 무게는 카 자중에 오버밸런스율만큼의 적재하중을 더해 $2000 + 3000 \times 0.45 = 3350\,\mathrm{kg}$, 로프 전체 무게는 $0.6 \times 6 \times 90 = 324\,\mathrm{kg}$, 균형체인은 그 90%를 보상하므로 $324 \times 0.9 = 291.6\,\mathrm{kg}$이다.
무부하 시에는 빈 카가 최하층에 있어 로프 무게가 균형추측에, 균형체인이 카측에 걸린다.
$\dfrac{3350 + 324}{2000 + 291.6} = \dfrac{3674}{2291.6} \approx 1.60$
전부하 시에는 만원인 카가 최상층에 있어 로프 무게가 카측에, 균형체인이 균형추측에 걸린다.
$\dfrac{2000 + 3000 + 324}{3350 + 291.6} = \dfrac{5324}{3641.6} \approx 1.46$

일주(왕복) 1회에 걸리는 시간이 30초이므로, 5분(300초) 동안 가능한 왕복 횟수는 $\dfrac{300}{30}=10$회이다.
왕복 1회당 10명을 수송하므로 5분간 수송능력은 $10\times 10=100$명이 된다.

카 조명이 꺼진 상태에서도 승강장문이 열릴 때 이용자가 미리 앞을 볼 수 있도록, 승강장문 근처의 자연·인공조명은 바닥면 기준 50 lx 이상을 확보해야 한다(출제 당시 기준).

기계실 작업구역의 유효 높이는 2.1m 이상이어야 한다는 것이 출제 당시 안전기준이다.
작업자가 선 자세로 안전하게 점검·보수 작업을 할 수 있는 최소 공간을 확보하기 위한 규정이다.

서로 맞물린 두 기어는 피치점에서의 원주속도가 항상 같다. 따라서 지름이 달라도 $V_{1} = V_{2}$이므로, D₁이 D₂보다 작으면 V₁도 V₂보다 작다는 관계는 성립하지 않는다.
원주속도가 같다는 조건에서 $V_{1} = \pi D_{1} N_{1} = \pi D_{2} N_{2} = V_{2}$이므로 $N_{1}D_{1} = N_{2}D_{2}$가 얻어진다. 즉 지름이 작은 기어일수록 회전수가 커질 뿐, 원주속도는 그대로다.
또한 맞물리는 두 기어는 모듈이 같아야 하므로 $D = mZ$에서 $\dfrac{D_{1}}{D_{2}} = \dfrac{Z_{1}}{Z_{2}}$가 되고, 그림처럼 두 피치원이 외접하므로 중심거리는 $L = \dfrac{D_{1} + D_{2}}{2}$가 된다. 이 세 관계식은 모두 옳다.

동기속도는 $N_s=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times 60}{6}=1200\ \mathrm{rpm}$이다.
슬립이 3%이므로 회전속도는 $N=N_s(1-s)=1200\times(1-0.03)=1164\ \mathrm{rpm}$이다.

피트 바닥은 전 부하 상태의 카가 완충기에 작용하였을 때, 카 완충기 지지대 아래에 부과되는 정하중의 4배를 지지할 수 있는 강도로 설계되어야 한다(출제 당시 기준).

카 천장에 설치하는 비상구출문의 유효 개구부 크기는 0.4 m × 0.5 m 이상이어야 한다.

장축 a, 단축 b인 타원 단면의 면적은 $A = \dfrac{\pi a b}{4}$이므로, 인장응력은 $\sigma = \dfrac{P}{A} = \dfrac{4P}{\pi a b}$이다.
그림에서 a는 단면의 가로 방향 전체 길이, b는 세로 방향 전체 길이로 치수선이 그어져 있다. 반축이 아니라 축 전체 길이이므로 면적이 $\pi ab$가 아니라 $\dfrac{\pi ab}{4}$가 되는 점이 핵심이다.
응력은 하중을 면적으로 나눈 값이므로 P가 분자, ab가 분모에 와야 한다. 분모에 P가 오거나 b가 제곱으로 들어간 형태는 차원부터 맞지 않는다.

기어 이뿌리 간섭(언더컷)은 잇수가 너무 적거나 잇수차가 클 때 발생하며, 이를 방지하려면 압력각을 크게 하거나 전위기어를 사용하고, 이끝을 둥글게 가공하거나 이의 높이를 줄이는 방법을 쓴다.
따라서 압력각을 작게 한다는 것은 간섭 방지 방법으로 틀린 설명이며, 압력각이 작을수록 간섭은 오히려 더 잘 발생한다.

디퓨저 펌프와 벌류트 펌프는 모두 임펠러의 회전으로 유체에 원심력을 가해 압송하는 원심 펌프에 속한다.
벌류트 펌프는 와류실(볼류트 케이싱)로 유체를 모으고, 디퓨저 펌프는 임펠러 바깥에 안내깃(디퓨저)을 두어 속도 에너지를 압력 에너지로 더 효율적으로 변환한다는 차이가 있다.

원형 단면축의 비틀림 최대전단응력은 $\tau=\dfrac{T}{Z_p}$이고, 극단면계수는 $Z_p=\dfrac{\pi d^3}{16}$이다.
극단면계수가 축 지름의 세제곱에 비례하므로, 축 지름이 증가하면 최대전단응력은 감소한다.
반면 극단면계수나 극관성모멘트가 감소하면 최대전단응력은 증가하고, 가해지는 토크가 증가해도 최대전단응력은 증가하므로 나머지 설명들은 옳지 않다.

마이크로미터는 외측·내측 지름이나 두께처럼 두 측정면 사이의 직선 치수를 나사 이송으로 정밀하게 재는 기구이다. 실린더 내경, 피스톤 외경, 디스크의 두께는 모두 접촉면 사이의 치수이므로 마이크로미터로 직접 측정할 수 있다.
반면 축의 편심량은 축을 회전시키면서 표면의 흔들림(런아웃)을 읽어야 하므로 다이얼 게이지 등으로 측정하는 값이며, 고정된 두 면 사이의 치수를 재는 마이크로미터로는 측정할 수 없다.

바이스, 잭, 프레스 등 힘을 전달하거나 부품을 이동하는 기구에는 높은 효율과 강도를 갖춘 나사가 필요하다. 사각 나사는 효율이 높고 강도가 뛰어나며, 사다리꼴 나사는 중간 정도의 효율과 강도를 가지고, 톱니 나사는 한 방향 전달에 효율적이다. 관용 나사(메트릭·인치 나사)는 일반 결합 목적으로 설계되었으며, 나선각이 작아 효율이 낮고 축방향 힘 전달에 부적절하므로 힘을 전달하는 기구용으로는 적합하지 않다.

언더컷은 용접속도가 지나치게 빠르면서 전류가 과대할 때 모재가 과도하게 녹아 파여 생기는 결함이다.
저전압에 속도가 느린 조건은 오히려 용입 과다나 오버랩 쪽 결함과 관련된다.
전류 부족에 속도가 느린 조건은 용입 부족을 일으키기 쉽다.
속도가 느리고 전류가 과대한 조건은 오버랩이 생기기 쉬운 조건이다.

최대 굽힘응력은 4000 kPa이다.
그림은 지간이 좌우 각각 100cm로 전체 200cm인 단순 지지보의 중앙에 100N이 작용하는 경우다. 중앙 집중하중을 받는 단순보의 최대 굽힘모멘트는 $M = \dfrac{PL}{4} = \dfrac{100 \times 2}{4} = 50\,\mathrm{N \cdot m}$이다.
단면은 폭 3cm, 높이 5cm인 직사각형이므로 단면계수는 $Z = \dfrac{bh^{2}}{6} = \dfrac{0.03 \times 0.05^{2}}{6} = 1.25 \times 10^{-5}\,\mathrm{m^{3}}$이다.
따라서 $\sigma = \dfrac{M}{Z} = \dfrac{50}{1.25 \times 10^{-5}} = 4 \times 10^{6}\,\mathrm{Pa} = 4000\,\mathrm{kPa}$이다. Pa로 계산한 값을 kPa로 환산하는 마지막 단계를 빠뜨리지 않도록 주의한다.

접선 키(tangent key)는 축의 접선 방향으로 두 개의 키를 한 조로 하여 120° 간격으로 두 쌍(총 4개)을 설치해, 큰 회전력을 양방향으로 전달할 수 있도록 한 키이다.
원뿔 키는 축과 보스 사이에 원뿔 모양으로 끼워 마찰력으로 고정하는 방식이다.
새들 키는 축에 홈을 파지 않고 보스 쪽에만 홈을 내는, 전달력이 가장 작은 키이다.
드라이빙 키는 축과 보스에 홈을 파고 키를 때려 박아 고정하는 키로, 접선 키처럼 두 쌍을 120°로 배치해 양방향으로 큰 토크를 전달하는 구조가 아니다.

주조는 금속을 가열해 녹인 뒤 원하는 형상의 주형에 부어 넣고 냉각·응고시켜 제품을 만드는 가공법이다.
압연은 회전하는 롤 사이로 재료를 통과시켜 두께를 줄이는 소성가공이다.
제관은 판재나 소재를 관 형태로 성형·접합하는 가공이다.
단조는 재료를 가열한 상태에서 타격·압축으로 형상을 만드는 소성가공이다.

원통이 축을 누르는 힘 $F$가 축 원주에 고르게 작용한다고 보면, 커플링이 전달하는 마찰 토크는 $T=\dfrac{\pi \mu F d}{2}$ 로 구한다.
$T=\dfrac{\pi \times 0.2 \times 50 \times 30}{2}$
$T \approx 471\ \mathrm{N\cdot mm}$

압력 제어 밸브는 유압 시스템의 압력을 조절하는 기능을 하는 밸브다. 릴리프 밸브는 과압 시 유압을 배출하여 최대 압력을 제한하고, 리듀싱 밸브는 고압을 저압으로 감소시키며, 카운터 밸런스 밸브는 부하 압력을 제어하여 액추에이터의 속도를 조절한다. 반면 디셀러레이션 밸브는 속도 제어 밸브로 분류되며, 액추에이터의 이동 속도를 제어하는 것이 주 기능이므로 압력 제어 밸브가 아니다.

티타늄(Ti)은 비중이 약 4.51로 가볍고, 450℃ 부근까지 비강도가 높으며 내식성이 우수해 항공기 엔진 주변 부품 등에 널리 쓰인다.
Al(알루미늄)은 비중이 약 2.7로 더 가볍지만 내열성이 티타늄에 미치지 못한다.
Ni(니켈)은 비중이 약 8.9로 훨씬 무겁다.
Zn(아연)은 비중이 약 7.1로 무겁고 고온 부품 재료로는 쓰이지 않는다.

단조가공은 금속을 가열하여 해머나 프레스로 타격·압축하는 가공법으로, 보기 1·3·4는 모두 단조의 올바른 특징이다. 보기 1은 반복적인 소성변형으로 결정립이 미세화되고, 보기 3은 단조의 기본 작업 방식이며, 보기 4는 고온 가열 중 산소와 반응하여 산화스케일이 표면에 형성된다. 반면 보기 2의 '복잡한 구조의 소재가공에 적합'은 오류로, 단조는 대신 단순하고 대칭적인 형태의 부품(축, 봉, 판 등)에 적합하며, 복잡한 구조는 오히려 주조나 기계가공이 더 적합하다.

유압 작동유는 오랜 기간 사용해도 성질이 변하지 않아야 하므로 장시간 사용해도 화학적으로 안정할 것이 요구된다.
작동유는 압력을 정확히 전달해야 하므로 압축성이 아니라 비압축성이어야 한다.
마찰열 등으로 생긴 열을 잘 방출해 온도 상승을 억제해야 한다.
혼입된 불순물은 가라앉혀 분리·제거할 수 있어야 한다.

마찰 부위에 필요한 표면경화는 침탄법·질화법처럼 표면의 화학성분을 바꾸는 방법과, 화염경화법·고주파경화법처럼 표면만 급속 가열·담금질하는 방법으로 이루어진다.
'저주파 경화법'은 이러한 표면경화 열처리 방법에 속하지 않으며, 고주파를 이용해 표면을 국부적으로 가열·경화하는 고주파 경화법이 실제 존재하는 방법이다.

코일 스프링 상수는 $k=\dfrac{Gd^4}{8D^3n}$ 로, 소재의 전단탄성계수와 소재 지름의 4승에 비례하고 코일 평균 지름의 3승에 반비례하는 재료·형상만의 값이다.
스프링 상수는 이 식에서 보듯 변형량과 무관한 상수이므로, 변형량에 비례한다는 설명은 옳지 않다.

기계재료에서는 관례적으로 비중이 5 이상인 금속을 중금속으로, 그보다 가벼운 금속을 경금속으로 구분한다.

허용응력은 인장강도를 안전율로 나눠 구하고, 여기에 단면적을 곱하면 최대 허용인장하중이 된다.
허용응력 $\sigma_a=\dfrac{45}{8}=5.625\ \mathrm{N/mm^2}$
단면적 $A=\dfrac{\pi}{4}\times 24^2 \approx 452.4\ \mathrm{mm^2}$
허용하중 $W=\sigma_a \times A \approx 5.625 \times 452.4 \approx 2544\ \mathrm{N}$

구성인선의 방지대책은 절삭속도를 충분히 빠르게 하여 공구-피삭재 접촉면의 온도를 높이고 피삭재의 접착성을 감소시키며, 윤활성이 우수한 절삭유를 사용하여 마찰을 줄이는 것이다.
구성인선(BUE, built-up edge)은 절삭 시 공구 앞면에 피삭재가 쌓여 형성되는 현상으로, 낮은 절삭속도와 부적절한 윤활에서 발생한다.
절삭 속도를 느리게 하는 것은 느린 속도가 오히려 BUE를 촉진한다.
바이트의 윗면 경사각을 작게 하는 것은 작은 경사각이 마찰을 증가시킨다.
절삭 깊이를 깊게 하는 것은 깊은 절삭깊이가 응력을 높여 접착을 용이하게 한다.

유도전동기의 2차 동손은 회전자에 전달되는 2차 입력(공극 전력) 중 미끄럼 $s$에 해당하는 만큼의 손실이며, 출력 $P_o$와는 $P_{c2}=\dfrac{s}{1-s}P_o$ 관계를 갖는다.
$P_{c2}=\dfrac{0.048}{1-0.048}\times 10 \approx 0.5\ \mathrm{kW}$

VVVF(가변전압 가변주파수) 제어방식은 유도전동기에 가해지는 전압과 주파수의 비(V/f)를 일정하게 유지하면서 주파수를 낮춰, 정격속도 이하의 영역에서 속도를 제어하는 방식이다.
CVCF는 전압과 주파수를 일정하게 유지하는 정전압·정주파수 방식으로, 속도를 가변시키기 위한 제어방식이 아니다.
교류 궤환 제어방식은 실제 속도를 지령값과 비교해 사이리스터의 점호각을 조정하는 방식으로, 전압과 주파수의 비를 일정하게 유지하는 제어가 아니다.
교류 2단 속도 제어방식은 극수가 다른 두 권선을 전환해 고속·저속 두 단계만 얻는 방식이다.

전력은 단위 시간당 사용되는 에너지이므로, 시간에 대해 에너지(열량)를 미분한 값이지 적분한 값이 아니다. 따라서 열량을 적분하면 전력이라는 설명은 옳지 않다.
전력의 단위 $\mathrm{W}=\mathrm{J/s}$라는 설명은 맞다.
전력이 단위 시간에 대한 전기 에너지라는 설명도 정의 그대로 옳다.
전력은 역학적 일률(공률)과 같은 단위($\mathrm{J/s}$)를 가지므로 이 설명도 옳다.

각 입력에 연결된 다이오드의 애노드가 입력 쪽, 캐소드가 공통 출력점 Y 쪽을 향하고 Y는 저항 R을 통해 접지되어 있으므로 다이오드 OR 회로이다.
A·B·C 중 어느 하나라도 H(고전위)가 되면 그 다이오드가 순방향으로 도통해 R에 전류가 흐르고 Y에 전압이 나타나 H가 된다. 세 입력이 모두 L이면 도통하는 다이오드가 없어 Y는 R을 통해 접지 전위, 즉 L이 된다. 따라서 Y = A + B + C.
입력 쪽에 캐소드를 두고 공통점을 저항으로 전원(+V)에 연결하면 모든 입력이 H일 때만 출력이 H인 AND 회로가 된다.
NOR·NAND는 출력단에 반전(NOT) 단이 더 있어야 하는데, 이 회로에는 트랜지스터 같은 반전 소자가 없다.

미분 제어(D) 동작은 편차가 변화하는 속도(기울기)에 비례해 조작량을 가감하는 동작으로, 편차가 커지기 전에 미리 대응해 오차 확대를 억제하는 데 쓰인다.
ON/OFF 제어는 편차의 부호에 따라 조작량을 온·오프로만 바꾸는 단속 동작이다.
적분 제어(I)는 편차를 시간에 대해 누적한 양에 비례해 조작량을 정하며 정상상태 오차 제거에 쓰인다.
비례 제어(P)는 편차 크기 자체에 비례해 조작량을 정한다.

3상 전력은 $P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta$ 이므로, 역률은 $\cos\theta=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,VI}$ 로 구한다.
$\cos\theta=\dfrac{2770}{\sqrt{3}\times 200\times 10}\approx \dfrac{2770}{3464}\approx 0.8$

두 NAND의 출력을 다시 NAND로 묶은 구성이므로 출력은 Y = AB + CD가 된다.
앞단 두 게이트의 출력은 각각 $\overline{AB}$ 와 $\overline{CD}$ 이고, 뒷단 NAND가 이 둘을 입력으로 받으므로 $Y=\overline{\overline{AB}\cdot\overline{CD}}$ 이다.
여기에 드모르간 정리를 적용하면 $Y=\overline{\overline{AB}}+\overline{\overline{CD}}=AB+CD$ 로 정리된다. 즉 NAND 3개로 곱의 합(AND-OR) 회로를 구현한 대표적 형태다.

바깥 단자가 개방되어 있어 12V·10Ω의 윗변과 3V·20Ω의 아랫변이 이루는 하나의 폐로만 생각하면 되고, 흐르는 전류는 0.3A이다.
두 전원 모두 왼쪽이 −, 오른쪽이 + 극성으로 놓여 있어 폐로를 한 바퀴 돌면 서로 반대로 작용한다. 즉 회로를 구동하는 합성 기전력은 12−3 = 9V이고 합성 저항은 10+20 = 30Ω이다.
표시된 전류 방향으로 키르히호프 전압법칙을 세우면
$12 - 10I - 20I - 3 = 0$
$30I = 9$
$I = \dfrac{9}{30} = 0.3\,\mathrm{A}$
두 전원을 무조건 더해 15V로 계산하면 0.5A가 나오므로, 폐로에서 두 기전력이 서로 상쇄되는 극성인지를 먼저 확인해야 한다.

환상 솔레노이드의 기자력은 코일 권수 $N$과 전류 $I$의 곱, 즉 $F=NI$ 로 구한다.
$F=200\times 2=400\ \mathrm{AT}$

전압 $e(t)=200\sin\omega t\,\mathrm{[V]}$ 와 전류 $i(t)=4\sin\left(\omega t-\dfrac{\pi}{3}\right)\mathrm{[A]}$ 로부터 유효전력은 200W이다.
실효값은 $V=\dfrac{200}{\sqrt{2}}\,\mathrm{V}$, $I=\dfrac{4}{\sqrt{2}}\,\mathrm{A}$ 이고 두 파형의 위상차는 $\theta=\dfrac{\pi}{3}=60^{\circ}$ 이다.
$P=VI\cos\theta=\dfrac{200}{\sqrt{2}}\times\dfrac{4}{\sqrt{2}}\times\cos 60^{\circ}$
$=\dfrac{800}{2}\times 0.5 = 200\,\mathrm{W}$
최대값으로 바로 계산하는 $P=\dfrac{1}{2}V_m I_m\cos\theta$ 에 넣어도 ½×200×4×0.5 = 200W로 같다. 위상차를 빠뜨리면 400W가 나오므로 역률 cos60°=0.5를 반드시 곱해야 한다.

전기자 철심을 얇은 규소 강판으로 겹쳐 쌓는(성층) 이유는, 철심 내부에 흐르는 와류를 억제해 철손을 줄이기 위해서이다. 규소를 첨가하면 히스테리시스손도 함께 줄어든다.
성층은 정류자면의 손상과는 관계가 없다.
가공의 용이성을 목적으로 한 것이 아니다.
기계손(마찰·풍손)은 철심 재질이 아니라 회전 부분의 구조에 좌우되는 손실이다.

불 대수의 분배법칙에 따라 $A+BC=(A+B)(A+C)$ 가 성립한다.
$(A+B)(A+C)=AA+AC+AB+BC=A+AC+AB+BC=A+BC$ 로 전개되어 원래 식과 같음을 확인할 수 있다.

RL 직렬회로에서 저항 전압과 인덕턴스 전압은 90° 위상차를 가지므로 직각삼각형 관계로 합성되며, $V_L$은 6V이다.
회로는 교류전원 V에 R과 L이 직렬로 연결되어 R 양단에 $V_R$, L 양단에 $V_L$이 걸리는 구성이다.
$V=\sqrt{V_R^{2}+V_L^{2}}$
$10=\sqrt{8^{2}+V_L^{2}}$
$V_L=\sqrt{100-64}=\sqrt{36}=6\,\mathrm{V}$
직류처럼 10−8=2로 단순히 빼면 안 되며, 8·6·10의 직각삼각형 관계로 기억해 두면 빠르게 판단할 수 있다.

가산점에 들어가는 두 신호가 모두 +로 표시된 정궤환 구조이므로 전달함수는 $\dfrac{G(s)}{1-G(s)}$이다.
가산점의 출력이 $R(s)+C(s)$ 이고 이것이 G(s)를 지나 C(s)가 되므로 $C(s)=G(s)\{R(s)+C(s)\}$ 가 성립한다.
정리하면 $C(s)\{1-G(s)\}=G(s)R(s)$ 이고, 따라서 $\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{G(s)}{1-G(s)}$ 이다.
궤환 부호가 −인 부궤환이었다면 분모가 $1+G(s)$가 되므로, 가산점의 부호를 먼저 확인하는 것이 이 유형의 핵심이다.

R·L·C가 한 줄로 직렬 연결된 회로이므로 $G(s)=\dfrac{I(s)}{V(s)}$ 는 합성 임피던스의 역수인 $\dfrac{1}{R+Ls+\dfrac{1}{Cs}}$ 가 된다.
각 소자의 s 영역 임피던스는 저항 R, 인덕터 Ls, 커패시터 $\dfrac{1}{Cs}$ 이고 직렬이므로 그대로 더한다.
$Z(s)=R+Ls+\dfrac{1}{Cs}$
옴의 법칙 $V(s)=Z(s)I(s)$ 에서 $G(s)=\dfrac{I(s)}{V(s)}=\dfrac{1}{Z(s)}$ 이다.
커패시터를 Cs로 잘못 두거나 임피던스를 역수 없이 그대로 답하기 쉬운데, 구하는 것이 전류/전압, 즉 어드미턴스 형태임을 놓치지 말아야 한다.

전위차계(potentiometer)는 회전축의 각 변위(회전각)에 비례해 저항이 변하도록 만들어, 회전각을 전압 신호로 바꿔주는 위치 변환기이다.
속도계는 회전 속도를 전기 신호로 바꾸는 소자이다.
증폭기는 신호의 크기를 키우는 장치일 뿐 변환기가 아니다.
변조기는 신호를 반송파에 실어 변환하는 장치로 위치 검출과는 다른 목적이다.

콘덴서에 축적되는 전하량은 $Q=CV$ 로 구한다.
$Q=10\times10^{-6}\ \mathrm{F}\times 200\ \mathrm{V}=2\times10^{-3}\ \mathrm{C}$

메거(megger, 절연저항계)는 전선이나 전기설비의 절연 상태를 직류 고전압으로 시험해 절연저항을 측정하는 계기로, 승강기·에스컬레이터 옥내 전선의 절연저항 측정에 쓰인다.
휘트스톤 브리지는 중저항을 정밀하게 측정하는 브리지 회로이다.
켈빈 더블 브리지는 저저항 측정에 쓰인다.
코올라우시 브리지는 전해액 등의 저항 측정에 쓰인다.

폐루프 제어계에서 동작신호를 받아 조작량을 만들어내는 조절부와 조작부를 합쳐 제어요소라고 한다.
보상요소는 제어계의 특성을 개선하기 위해 추가하는 요소이다.
기준입력요소는 목표값을 기준입력신호로 바꾸는 부분이다.
귀환요소는 출력을 검출해 피드백 신호로 되돌리는 부분이다.

메이슨의 이득공식을 적용하면 이 신호흐름선도의 전달함수는 $-\dfrac{48}{53}$이다.
선도는 R(s)에서 이득 1 → 2 → 4 → 6을 차례로 지나 C(s)에 이르는 전향경로 하나와, 세 번째 마디에서 두 번째 마디로 돌아오는 이득 11, 네 번째 마디에서 세 번째 마디로 돌아오는 이득 8의 궤환루프 두 개로 이루어져 있다.
전향경로 이득 $P=1\times2\times4\times6=48$
루프 이득 $L_1=2\times11=22$, $L_2=4\times8=32$
두 루프는 마디를 공유해 서로 접촉하므로 비접촉 항이 없어 $\Delta=1-(22+32)=-53$, $\Delta_1=1$
$\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{P\Delta_1}{\Delta}=\dfrac{48}{-53}=-\dfrac{48}{53}$