[천장크레인운전기능사 필기] 13년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

천장크레인에서 훅의 양정(상한) 이동을 제한하는 장치는 캠식 권과방지장치이다.
권상 전동기는 동력을 발생시키는 장치, 마그네트 브레이크는 제동장치, 권상감속기는 속도를 낮추는 장치로 상한 제한과는 직접 관련이 없다.

와이어로프가 드럼에 감길 때 급격히 구부러지면 수명이 단축되므로, 드럼 직경(D)은 로프 직경(d)의 20~25배 정도가 되도록 설계하는 것이 일반적인 기준이다.
이 비율이 너무 작으면 로프의 굽힘 피로가 커져 소선이 쉽게 손상된다.

훅 블록 또는 달기기구에는 취급할 수 있는 최대하중(정격하중)이 표기되어야 하므로, 최소하중이 표기되어야 한다는 설명은 틀리다.
훅 본체의 국부 마모가 원치수의 5% 이내여야 하는 것, 볼트·너트의 풀림·탈락이 없어야 하는 것, 해지장치에 균열·변형이 없어야 하는 것은 모두 올바른 점검 기준이다.

앵글, 찬넬 등의 형강을 격자 모양으로 짜서 만든 거더는 레티스 거더이다.
I-빔 거더와 플레이트 거더는 판재나 형강을 이어 붙인 단일 구조, 박스 거더는 판재를 상자형으로 짠 구조로 격자형 조립과는 형태가 다르다.

천장크레인의 횡행제동에는 주로 스러스트 브레이크가 사용된다. 스러스트 장치(전동 푸셔)가 만들어내는 축방향 밀힘으로 제동을 걸고 푸는 방식이며, 제동이 비교적 부드럽게 걸려 횡행에 적합하다.
마그네틱 브레이크는 전자력으로 제동하는 방식으로 주로 권상 제동에, 에디 커런트 브레이크는 와전류를 이용한 보조(감속) 제동에, 오일 디스크 브레이크는 유압으로 디스크를 죄는 방식으로 각각 용도가 다르다.

제시된 기어 중에서 가장 큰 감속비를 얻을 수 있는 것은 웜과 웜기어이다.
나사 모양의 웜이 웜휠을 한 피치씩 밀어 돌리는 구조여서 적은 회전으로 큰 감속을 얻을 수 있고, 역방향으로는 잘 돌아가지 않는 자기잠금(셀프록킹) 특성도 가진다.
나사기어, 베벨기어, 랙과 피니언은 축의 배치나 운동 형태가 달라 웜기어만큼의 감속비를 내기 어렵다.

시브 홈의 지름을 필요 이상으로 크게 만들면 와이어로프가 홈 안에서 밀착되지 못하고 유동하며 국부적으로 눌려 오히려 마모가 촉진되므로, 이는 마모방지 대책으로 틀리다.
시브 직경을 크게 하는 것, 시브 홈 가공을 정밀하게 하는 것, 적정 경도의 재질을 사용하는 것은 모두 올바른 마모 방지 대책이다.

천장크레인의 성능표시에서 하중은 크레인이 들어 올릴 수 있는 최대하중(정격하중)으로 표시해야 하므로, 주권 하중을 최소하중으로 표시했다는 설명은 틀리다.
용도, 스팬, 양정은 각각 사용 목적, 주행레일 간 거리, 훅의 상하 이동 범위를 나타내는 항목으로 옳게 표시된 예이다.

크래브에도 권과방지장치가 반드시 설치되어야 하므로, 불필요하다는 설명은 틀리다. 권과방지장치는 훅이 과도하게 올라가 충돌하는 것을 막는 안전장치이다.
대용량 크래브에 주권·보권이 함께 설치되는 것, 프레임이 형강으로 조립되는 것, 감속기가 설치되는 것은 모두 옳은 설명이다.

교류전동기(유도전동기)는 고정자와 회전자 구조로 이루어지며, 전기자는 직류전동기의 주요 구성부이므로 교류전동기의 구조부가 아니다.
엔드플레이트는 회전자를 지지하는 부품으로 교류전동기에도 사용된다.

브레이크 라이닝(마찰면)은 마모가 진행되면 제동력이 떨어지므로, 원래 두께의 50% 정도 마모되면 교체하는 것이 일반적인 기준이다.
마모량이 적을 때(5%) 교체하면 낭비이고, 지나치게 많이 마모된 뒤(70%)까지 방치하면 제동력 부족으로 사고 위험이 커진다.

과부하방지장치(안전밸브 제외)는 크레인이 정격하중을 초과할 때 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 경보를 들을 수 있는 위치에 설치해야 한다.
접근이 차단된 곳이나 운전실과 멀리 떨어진 곳에 설치하면 경보를 즉시 인지하기 어려워 오히려 위험하므로 적절하지 않다.

천장크레인 좌우 주행레일의 수평차(높이차)는 10mm 이내여야 레일 부설 기준에 맞는다.
좌우 레일의 높이차가 크면 크레인 주행 시 편차가 발생해 편마모나 탈선 위험이 커진다.

천장크레인 주행레일의 높이 편차는 기준면으로부터 ±10.0mm 이내로 유지해야 한다.
이 편차 기준을 초과하면 레일 부설이 부정확해져 주행 진동·편마모의 원인이 된다.

천장주행크레인의 전동기 외함에는 감전 방지를 위해 반드시 접지선을 연결해야 한다. 전동기는 권선 절연이 열화되면 금속 외함에 전압이 걸려 감전으로 이어질 수 있기 때문이다.
배선의 절연 저항 값은 작을수록이 아니라 클수록 안전하므로 그 설명은 틀리다. 리밋 스위치나 거더 자체에 접지선을 연결해야 한다고 못 박은 설명들은 배선방법으로서 가장 옳은 서술이라고 보기 어렵다.

주행속도는 약 80m/min이 된다.
차륜의 회전수는 전동기 회전수에 감속비를 곱해 구한다.
$N_{wheel} = 1152 \times \dfrac{1}{18.1} \approx 63.6\ \mathrm{rpm}$
차륜 둘레는 지름 400mm(0.4m)를 이용해 $\pi D = 3.14 \times 0.4 \approx 1.257\ \mathrm{m}$이고, 주행속도는 $V = 63.6 \times 1.257 \approx 80\ \mathrm{m/min}$이다.

훅 해지장치의 설치 필수 조건을 묻는 문항이다. 훅 해지장치는 와이어로프의 이탈 방지를 위한 안전장치이지만, 설치 의무는 작업경로에 작업자의 접근이 있는 경우에 한정된다.
즉 작업자 접근이 완전히 없는 상황에서는 훅 해지장치 설치가 반드시 필요하지 않으므로 '작업경로에 작업자의 접근이 없는 경우라도 훅 해지장치는 반드시 설치하여야 한다'는 표현은 틀렸다.
와이어로프 이탈 방지를 위한 부착: 해지장치의 기본 기능을 올바르게 설명했다.
웨이트식·스프링식: 해지장치의 실제 종류이다.
항상 유효한 상태 유지: 안전 원칙상 정확하다.

훅의 파괴시험(파단하중시험)은 정격하중의 125% 정도가 아니라 그보다 훨씬 큰 하중을 걸어 실제로 파단이 일어나는지 확인하는 시험이므로, 125%로 한다는 설명은 틀리다. 참고로 125%는 파괴시험이 아니라 하중(부하)시험에서 쓰는 값이다.
훅의 재료로 연성이 큰 탄소강 단강품을 쓰는 것, 50t을 기준으로 한쪽·양쪽 현수 훅을 구분해 사용하는 것은 모두 옳은 설명이다.

접지선의 최소 단면적은 전원 공급용 전선의 단면적에 따라 정해지는데, 전선 단면적이 35mm²를 초과하면 접지선은 전선 단면적의 1/2 이상이어야 한다. 전선이 50mm²이면 접지선은 25mm² 이상이어야 하므로, 20mm²인 접지선을 사용한다는 설명은 기준에 맞지 않는다.
전선 단면적이 16mm² 이하이면 접지선도 같은 단면적, 16mm² 초과 35mm² 이하 구간이면 접지선은 16mm²로 하는 것이 원칙이므로, 6mm²·10mm²·25mm² 전선에 대한 나머지 예시는 모두 올바른 접지선 규격이다.

비상정지장치는 작동 시 동력을 차단하는 것이 핵심 기능이며, 스위치를 원위치로 복귀시켰을 때 비상정지 조작 직전의 작동이 자동으로 재개되어서는 안 된다. 자동으로 복귀되면 예기치 못한 재기동으로 위험할 수 있으므로 이 설명은 틀리다.
모든 크레인에 비상정지장치를 갖추는 것, 작동 시 동력을 차단하는 것, 비상정지용 누름 버튼을 적색으로 돌출시키는 것은 모두 올바른 구조 기준이다.

비상용 권상 중추식 리밋 스위치를 점검하겠다고 최대한 권상시켜 보는 것은 위험 부담이 큰 별도의 정밀 점검에 해당하므로, 운전 전 간단한 조작 점검과는 거리가 멀다.
주행레일의 위험물을 확인하며 짧게 시운전해 보는 것, 권상용 제어기를 작동시켜 브레이크 지지력을 확인하는 것, 횡행장치를 구동해 보는 것은 모두 탑승 후 실시하는 간단한 조작 점검에 해당한다.

마그넷 크레인 운전 중 정전이 발생하면 전자석에 붙어 있던 흡착물이 낙하할 위험이 가장 크므로, 비상스위치를 작동시켜 전자석과 흡착물을 바닥에 내려놓는 것이 최우선 조치이다.
정전이 풀릴 때까지 방치하거나 단순히 주 스위치·주행 모터 스위치만 끄는 것은 흡착물 낙하 위험을 방치하는 조치이므로 우선순위가 아니다.

운전석을 이탈할 때 훅을 최대로 내리는 것은 틀린 조치이다. 훅이 바닥 가까이 내려와 있으면 하부의 통행·작업에 방해가 되고 충돌 위험이 있으므로, 훅은 매단 짐을 모두 내려놓은 뒤 충분히 올려 지장이 없는 위치에 두어야 한다.
제동조치를 하는 것, 조종장치를 중립으로 놓는 것, 운전실 출입문을 잠그는 것은 모두 운전석 이탈 시 지켜야 할 올바른 조치이다.

방폭구조 전기설비는 폭발성 가스가 존재하는 장소에서도 점화원이 되지 않도록 시건장치, 접지, 퓨즈 사용 등 구조적 안전조건을 갖춰야 한다.
환기를 잘되게 하는 것은 가스 자체의 농도를 낮추는 환경관리 대책이지, 방폭구조 전기설비 자체가 갖춰야 할 구조적 조건은 아니다.
시건장치는 임의 개방을 막아 내부 스파크가 외부로 노출되는 것을 방지한다.
접지는 누전 시 감전과 스파크 발생을 막는다.
퓨즈 사용은 과전류 시 회로를 차단해 발화를 예방한다.

4번이 정답이다. 교류의 전류 진행방향은 극성의 변화에 따라 함께 변한다. 교류는 정의상 전압과 전류의 극성이 주기적으로 반복되므로, 극성이 (+)에서 (−)로 바뀌면 전류도 반대 방향으로 흐른다. 1번은 참이다(직류는 극성이 고정되어 안정성이 있음). 2번도 참이다(교류는 전압 크기가 변하므로 변압기로 증압·강압이 용이함). 3번도 참이다(직류는 전압 값이 일정하므로 측정이 간단함).

일반적으로 천장크레인용 유도전동기의 슬립은 3~5% 범위로 설계된다.
슬립이 지나치게 작으면 기동 및 부하 변동에 대한 여유가 부족해지고, 지나치게 크면 효율이 떨어지므로 이 범위가 실용적인 값으로 쓰인다.

개방식이 아닌 밀폐형 기어박스 내부의 기어오일은 매달 보충하는 것이 아니라 정해진 사용시간 또는 일정 주기마다 전량 교환하는 것이 올바른 관리 방법이다.
점도는 치면 하중과 운전온도가 높을수록 고점도유를 쓰는 것이 맞는 설명이다.
개방기어를 정기적으로 조금씩 급유하는 것도 올바른 방법이다.
윤활유가 치면에 유막을 형성해 마모를 줄이는 것도 맞는 설명이다.

전류의 제곱과 저항, 시간에 비례하는 발열량 공식 $H = 0.24 I^2 R T$ 는 주울(Joule)의 법칙이다.
옴의 법칙은 전압과 전류·저항의 관계, 플레밍의 법칙은 힘과 자계·전류의 방향 관계, 키르히호프의 법칙은 회로의 전류·전압 합에 관한 법칙으로 발열량과는 무관하다.

기계요소에서 축은 용도에 따라 차축, 전동축, 크랭크축으로 구분하는 것이 일반적이며, 회전축과 전동축이라는 이분법은 표준적인 분류 방식이 아니다.
제1단 기어의 마모 교환 기준, 케이싱 기어의 오일 사용시간, 커플링이 축이음 장치라는 설명은 모두 맞는 내용이다.

미끄럼 베어링의 부시는 축과 면 전체가 직접 접촉해 마찰이 크기 때문에, 구름 베어링이나 롤러 체인, 키 등에 비해 가장 자주 급유해 주어야 한다.
구름 베어링은 볼이나 롤러가 구름 운동을 하므로 마찰이 상대적으로 작아 급유 주기가 길다.

1마력(PS)은 약 735W에 해당한다.
1PS는 75kgf·m/s로 정의되므로, 중력가속도를 곱해 와트로 환산하면
$75 \times 9.8 = 735\,\mathrm{W}$

천장크레인은 기동 시 큰 토크가 필요하고 속도 제어가 잦으므로, 2차측 저항을 조정해 토크와 속도를 제어할 수 있는 권선형 유도전동기가 주로 사용된다.
농형 전동기는 구조가 간단하지만 2차 저항 제어가 불가능해 기동 특성 조절이 어렵고, 직류 전동기와 특수 전동기는 일반적인 천장크레인용으로는 잘 쓰이지 않는다.

전동기의 시간정격은 정격출력으로 운전했을 때 온도상승이 허용한도에 도달할 때까지 연속 사용 가능한 시간을 뜻하며, 전동기의 보증 수명 연수와는 관계가 없다.
농형 전동기는 흔히 30분, 60분, 연속 등으로, 권선형 전동기는 %ED(부하율)로 시간정격을 표시하는 것이 맞는 설명이다.

일반적으로 베어링은 자체온도 100℃까지 사용이 가능한 것으로 본다.
이 온도를 넘어서면 윤활유의 성능 저하와 재질 손상 우려가 커지므로 온도 관리가 필요하다.

천장크레인으로 화물을 운반할 때는 와이어로프를 훅의 중심에 걸고, 매다는 각도를 안전한 범위로 유지하는 것이 가장 옳은 방법이다.
사고 이력이 없다고 규정 하중을 초과해 매다는 것은 옳지 않다.
보조 와이어로프의 선정은 자격을 갖춘 담당자가 정해진 기준에 따라야 하며, 줄걸이 작업자 임의로 정할 사항이 아니다.
신호수 신호에만 의존하며 운반물을 필요 이상으로 높이 들어 옮기는 것은 위험한 방법이다.

화물을 올릴 때 최고속도로 급격히 올리는 것은 오히려 위험하며, 완만하게 속도를 조절해 운전해야 한다.
화물 위에 사람이 타고 있으면 즉시 운전을 멈춰야 한다.
하중을 걸어둔 채로 운전석을 이탈해서는 안 된다.
하중을 비스듬히 끌어올리는 것은 로프에 무리한 힘이 걸려 위험하다.

서로 평행한 두 축 사이의 회전을 전달하는 커플링은 올덤(Oldham) 커플링이다. 올덤 커플링은 두 축이 평행하지만 중심이 어긋나 있을 때(편심) 회전을 전달하도록 설계되었으며, 중앙의 십자형 슬라이더가 두 축의 슬롯과 맞물려 움직이면서 회전력을 전달한다. 플랙시블은 축의 휨을 흡수하고, 유니버셜은 직각 또는 각도가 있는 축 사이에 사용하며, 플랜지는 두 축을 직접 연결하는 방식으로 평행한 축 사이의 편심 상황에는 적합하지 않다.

축선에 직각으로 작용하는 하중(레이디얼 하중)을 지지하는 베어링은 레이디얼 베어링이다.
트러스트 베어링은 축 방향으로 작용하는 하중을 지지하는 베어링으로, 축에 직각으로 작용하는 하중과는 방향이 다르다.

권상 전동기의 소요 출력은 $P(\mathrm{kW}) = \dfrac{W \times V}{6120 \times \eta}$ 로 구하며, 여기서 $W$는 하중(kgf), $V$는 권상속도(m/min), $\eta$는 효율이다.
하중 50000kgf, 속도 1.5m/min, 효율 0.7을 대입하면
$P = \dfrac{50000 \times 1.5}{6120 \times 0.7} = \dfrac{75000}{4284} \approx 17.5\,\mathrm{kW}$
따라서 권상 전동기 출력은 약 17.5kW이다.

윤활유 유막보다 큰 이물질 입자가 기어의 접촉면에 긁혀 발생하는 손상을 어브레이젼(abrasion)이라 한다. 어브레이젼은 미세한 입자들이 기어 표면을 반복적으로 긁으면서 발생하는 마모 현상으로, 표면에 긁힌 자국이 특징이다. 반면 피칭은 표면 피로에 의한 박리, 스크래칭은 심각한 긁힘, 스풀링은 접촉 응력에 의한 박편 떨어짐으로 구분된다.

줄걸이용 와이어로프의 안전율이 기준을 만족하는지는 로프를 선정·검사하는 단계에서 확인할 사항이며, 장력이 걸린 뒤 현장에서 일단 정지해 눈으로 점검하는 항목이 아니다.
덧붙여 산업안전보건기준에 관한 규칙상 화물의 하중을 직접 지지하는 달기와이어로프의 안전계수는 5 이상이므로, 안전율 수치 자체도 기준과 맞지 않는다.
와이어로프에 장력이 균등하게 걸리는지는 정지 후 반드시 확인해야 한다.
화물이 붕괴하거나 추락할 우려가 없는지도 현장에서 확인해야 하는 항목이다.
와이어로프가 이탈할 우려가 없는지도 정지 상태에서 점검해야 한다.

팔꿈치에 손바닥을 붙였다 떼었다 하는 동작은 보권사용을 지시하는 수신호이다.
주권사용은 주먹을 머리에 대고 떼었다 붙였다 하는 동작으로 구분되며, 운전자 호출이나 기다려라 신호는 각각 다른 동작으로 표현된다.

권상하중에서 훅, 크래브, 버킷 등 달기기구 자체의 중량을 뺀 하중을 정격하중이라 한다.
즉 정격하중은 실제로 크레인이 들어 올릴 수 있는 화물만의 하중을 의미하며, 크레인 자체의 구조 부재 무게는 포함하지 않는다.

물체의 중량은 비중과 체적의 곱으로 구한다.
비중은 물에 대한 밀도의 비를 나타내는 값이므로, 여기에 물체의 부피(체적, m³)를 곱하면 전체 중량(톤)이 계산된다.

산업안전보건기준에 관한 규칙상 화물의 하중을 직접 지지하는 달기와이어로프나 달기체인의 안전계수는 5 이상이어야 하며, 권상용 와이어로프가 여기에 해당한다.
참고로 근로자가 탑승하는 운반구를 지지하는 경우는 10 이상, 훅·샤클 등은 3 이상, 그 밖의 경우는 4 이상으로 기준이 구분되어 있다.

와이어로프의 주요 구성요소는 소선, 스트랜드, 심강이다.
가는 소선을 꼬아 스트랜드를 만들고, 여러 개의 스트랜드를 심강 둘레에 다시 꼬아 로프를 완성하는 구조이다.

양쪽 손을 몸 앞에 대고 두 손을 깍지 끼는 동작은 물건걸기(줄걸이 완료)를 알리는 수신호이다.
비상정지, 뒤집기, 수평이동은 각각 팔을 크게 흔들거나 손을 뒤집거나 옆으로 움직이는 등 서로 다른 동작으로 구분된다.

표준 체인의 마모 한도는 링크 길이의 5% 연신까지이다.
연결된 5개 링크의 길이 20cm에 5%를 더하면
$20 \times 1.05 = 21\,\mathrm{cm}$
따라서 이 체인은 길이가 21cm가 될 때까지 사용할 수 있다.

산업안전보건기준에 관한 규칙에 따라 크레인용 와이어로프는 지름이 공칭지름의 7%를 초과하여 감소하면 사용할 수 없다.
이는 소선의 10% 이상 절단, 심한 변형·부식과 함께 와이어로프 폐기 기준으로 함께 규정되어 있다.

두 줄 걸이에서 로프 사이 각도가 $\theta$ 일 때 한 줄에 걸리는 장력은 $T = \dfrac{W}{2\cos(\theta/2)}$ 로 구한다.
$\theta = 90^\circ$이므로
$T = \dfrac{1000}{2\cos 45^\circ} = \dfrac{1000}{2 \times 0.707} \approx 707\,\mathrm{kgf}$
따라서 한 줄에 걸리는 무게는 약 707kgf이다.

연천인율은 (재해자수 ÷ 평균근로자수) × 1000으로 계산하며, 1년 동안 근로자 1000명당 발생한 재해자수를 나타내는 지표이다.
강도율이나 도수율과 달리 근로시간을 반영하지 않고 근로자 수만을 기준으로 산정한다는 점이 특징이다.

소화기로 화재를 진압할 때는 바람을 등지고 위쪽에서 아래쪽을 향해 빗자루로 쓸듯이 소화약제를 뿌리는 것이 올바른 방법이다.
바람을 안고 소화하면 소화약제가 자신에게 날아오고 화염과 연기에 노출되어 위험하다.

산업안전 활동을 통해 재해를 예방하면 근로자와 기업이 함께 발전하는 효과를 얻을 수 있다.
재해 감소는 근로자의 생명과 건강을 지키는 동시에 기업의 생산성과 재산 손실도 줄여주므로, 근로자나 기업 한쪽에만 국한된 효과가 아니다.

가스는 배관을 따라 흐르므로 누출을 멈추려면 누출 지점의 상류인 전단 밸브를 차단해야 한다. 후단 밸브를 차단하면 가스 공급이 그대로 이어져 누출이 계속되므로 잘못된 조치이다.
소방서에 연락하는 것은 올바른 조치이다.
주변 차량을 통제하는 것도 2차 사고를 막기 위한 올바른 조치이다.
천공기 등으로 배관을 뚫었을 경우 그 상태에서 기계를 정지시키는 것은 추가 손상과 가스 확산을 막는 올바른 조치이다.

벨트를 풀리에 걸 때는 회전부에 손이 말려 들어가는 사고를 막기 위해 반드시 정지 상태에서 작업해야 한다.
저속이나 중속이라도 회전 중에는 벨트가 걸리는 순간 손이나 옷이 함께 감겨 들어갈 위험이 있다.

규격에 맞는 공구를 사용하는 것은 재해를 예방하는 올바른 습관이지, 재해의 원인이 되지 않는다.
잘못된 공구를 선택하면 작업 중 미끄러지거나 파손되어 사고로 이어질 수 있다.
사용법을 제대로 익히지 않으면 오조작으로 다칠 수 있다.
공구 점검을 소홀히 하면 손상된 공구를 그대로 사용하다 사고가 날 수 있다.

복스 렌치는 볼트와 너트 주위를 전부 감싸는 구조여서 힘이 여러 지점에 고르게 분산되어 미끄러지지 않기 때문에 오픈엔드 렌치보다 많이 사용된다.
두 개를 동시에 조이는 기능이나 크기 호환성, 가격은 이러한 특성과 직접적인 관련이 없다.

재해는 일반적으로 사람, 환경, 시설(설비)의 결함이 복합적으로 작용해 발생하는 것으로 설명된다.
품질의 결함은 제품 불량과 관련된 개념으로, 산업재해의 발생 요인을 설명할 때 쓰이는 항목은 아니다.

운반차를 이용할 때는 가능한 한 서행하며 주위를 살펴 이동해야 하며, 빠른 속도로 주행하는 것은 통행 중 충돌 사고의 위험을 높이는 잘못된 행동이다.
주머니에 손을 넣고 보행하지 않는 것은 넘어졌을 때 대응하기 위한 안전수칙이다.
좌측 또는 우측통행 규칙을 지키는 것은 충돌을 막기 위한 기본 수칙이다.
물건을 든 사람과 마주쳤을 때 길을 양보하는 것도 안전한 통행 수칙이다.

납산 배터리 액체는 강한 산성이므로 고무로 만든 옷을 착용해 피부와 옷을 부식으로부터 보호하는 것이 가장 적절하다.
가죽, 무명, 화학섬유로 만든 옷은 산에 쉽게 손상되거나 스며들어 피부를 보호하기 어렵다.