[천장크레인운전기능사 필기] 09년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

주행 제동용으로 주로 사용되는 브레이크는 오일 디스크 브레이크이다.
오일 디스크 브레이크는 마찰재가 오일 속에서 작동해 발열과 마모를 억제하면서 부드럽게 제동되므로, 충격 없이 서서히 정지시켜야 하는 주행 동작의 제동에 적합하다.

천장크레인용 고리걸이 훅의 안전계수는 5 이상이다.
훅은 파단 시 하중물이 그대로 낙하하는 치명적 결과로 이어지므로, 크레인 안전기준에서는 훅의 안전계수를 5 이상으로 정해 충분한 여유를 두도록 하고 있다.

권상장치의 동력전달 순서는 전동기 → 커플링 → 기어 감속기 → 드럼 → 와이어로프 → 훅 순이다.
전동기의 회전력이 커플링을 통해 감속기로 전달되어 속도를 낮추고 토크를 키운 뒤, 그 힘으로 드럼을 회전시켜 와이어로프를 감고 풀며 훅에 매달린 하중을 오르내리게 한다.

천장크레인 주행차륜 직경의 마모는 원치수의 3%가 사용한도이다.
차륜 직경이 이 한도를 넘어 마모되면 레일과의 접촉 상태가 불량해져 주행이 불안정해지고 편마모나 탈선 위험이 커지므로, 정기점검에서 마모량을 확인해 기준을 초과하면 교체해야 한다.

구동차륜과 종동차륜의 직경이 다른 것은 차륜 플랜지가 한쪽만 계속 마모되는 원인으로 보기 어렵다.
플랜지 편마모는 크레인이 레일 위에서 한쪽으로 쏠려 주행할 때 발생하는데, 이는 주로 레일과 차륜의 직각도 불량, 좌우 레일의 높이 차이, 좌우 구동차륜 간의 직경 차이처럼 좌우 대칭에 관계된 요인 때문이다.
레일과 차륜의 직각도가 맞지 않으면 진행 방향이 틀어져 편마모를 일으킨다.
좌우 주행레일의 높이가 다르면 크레인이 한쪽으로 기울어 편마모가 생긴다.
좌우 구동차륜의 직경 차이가 크면 좌우 속도차로 크레인이 틀어져 편마모가 발생한다.

훅의 하중시험을 정격하중의 250%로 한다는 설명이 틀렸다.
훅의 하중시험은 통상 정격하중의 200%에 해당하는 하중을 걸어 변형이나 손상이 없는지 확인하는 방식으로 이루어진다.
국부마모가 원치수의 5% 이내여야 한다는 것은 맞는 폐기 기준이다.
자기 탐상 방법으로 균열시험을 할 수 있다는 것도 옳은 설명이다.
훅 본체에 균열이나 변형이 없어야 한다는 것도 당연한 요건이다.

산업안전보건법상 크레인 완성검사 시 과부하방지장치의 하중시험 값은 정격하중의 110%이다.
과부하방지장치는 정격하중을 초과하는 하중이 걸리면 경보와 함께 권상 동작을 정지시켜야 하므로, 완성검사에서는 정격하중보다 10% 더 무거운 하중을 걸어 정상적으로 작동을 정지시키는지 확인한다.

휠베이스가 스팬 길이의 8배 이상이 되어야 한다는 설명이 틀렸다.
실제 기준은 이와 반대로 휠베이스가 스팬 길이의 1/8 이상이 되어야 주행 시 크레인이 안정적으로 균형을 유지할 수 있다는 것이다.
크랩이 횡행장치를 갖추고 거더 위 레일을 왕복하는 대차라는 설명은 옳다.
시징을 로프 직경의 3배 정도로 한다는 것도 맞는 설명이다.
와이어 고정 시 쐐기고정과 클립고정을 병용하는 것이 좋다는 것도 옳은 설명이다.

드럼에 홈이 없는 경우 와이어로프가 감기는 후리트각(Fleet angle)은 2˚ 이내로 해야 한다.
홈이 없는 매끄러운 드럼은 로프를 안내해 줄 홈이 없어 로프가 옆으로 쏠리거나 겹쳐 감기기 쉬우므로, 홈이 있는 드럼보다 더 작은 편각 한도를 두어 로프가 가지런히 감기도록 관리한다.

중추식 리미트스위치는 주로 권상장치에서 권상 시에 사용된다.
중추식은 추의 무게로 스위치 레버를 작동시키는 구조여서 중력 방향, 즉 수직으로 오르내리는 권상 동작의 위치를 검출하는 데 적합하며, 수평 이동인 주행·횡행에는 다른 방식의 리미트스위치가 주로 쓰인다.

권상 브레이크의 제동 토크는 정격하중에 상당하는 하중을 걸고 권상할 때의 권상 토크의 1.5배 이상이어야 한다.
제동 토크에 충분한 여유를 두어야 하중이 걸린 상태에서 갑자기 정지시켜도 미끄러짐 없이 확실하게 잡아 둘 수 있기 때문이다.

시브의 호칭지름은 홈에 감긴 로프의 중심을 지나는 지름이므로, 그림에서는 C가 호칭지름이다.
단면도를 보면 홈 안에 놓인 로프 중심에서 그은 치수선이 C이고, 로프가 닿는 홈 바닥을 기준으로 잰 것이 A, 플랜지 바깥 끝까지 잰 가장 큰 치수가 D이다.
로프 지름에 대한 시브 지름의 비로 굽힘 피로와 수명을 따질 때도 이 로프 중심 기준 지름을 쓴다.
홈 바닥이나 플랜지 바깥 끝을 기준으로 잰 값은 로프가 실제로 그리며 도는 원과 어긋나므로 호칭지름이 될 수 없다.

정격하중 10톤인 지상 조작식 천장크레인은 조종석이 없고 지상에서 조작하는 방식이어서 별도의 크레인 운전 자격 없이도 운전이 가능하다.
크레인 운전 자격은 조종석에 탑승해 운전하는 방식의 크레인에 적용되며, 조종석 없이 지상에서 조작하는 크레인은 정격하중이 더 크더라도 이 자격 요건의 적용을 받지 않는다.
조종석이 부착된 5톤 천장크레인은 조종석 탑승 운전이므로 자격이 필요하다.
조종석이 부착된 3톤 타워크레인도 조종석 탑승 운전으로 자격이 필요하다.
조종석이 부착된 30톤 컨테이너크레인도 마찬가지로 자격이 필요하다.

천장크레인 주행레일의 연결부 틈새는 3㎜ 이하로 관리한다.
이음부의 틈이 벌어져 있으면 차륜이 그 지점을 지날 때마다 충격과 소음이 발생해 레일 끝단과 차륜이 함께 손상되고, 주행 진동이 커져 크레인이 사행하는 원인이 된다.
그래서 레일 이음부는 틈새를 좁게 유지하고, 좌우 레일면의 단차도 최소가 되도록 맞춰 시공·점검한다.

권하 속도가 빠를수록 좋은 크레인은 담금질 크레인이다.
담금질 작업은 가열된 소재를 냉각액에 신속히 투입해야 원하는 조직과 경도를 얻을 수 있으므로, 다른 용도의 크레인보다 권하 속도를 빠르게 설계한다.

크레인에서 주행·횡행 등의 운동이 정해진 범위를 넘어서는 과행을 방지하는 보호장치는 리미트 스위치이다.
리미트 스위치는 이동 경로의 끝단에 설치되어 크레인이나 트롤리가 그 위치에 도달하면 전동기 회로를 차단해 더 이상 진행하지 못하도록 하는 안전장치이다.

스팬(Span)은 좌우 주행 레일 중심선 사이의 거리를 말한다.
주행 레일 간격이 곧 크레인 거더의 길이를 결정하는 기준이 되므로, 차륜 중심 간 거리나 횡행 레일 간격과 혼동해서는 안 된다.

다이나믹(발전) 제동은 전동기를 발전기로 동작시켜 운동에너지를 전기에너지로 변환한 뒤, 그 전기에너지를 저항 등에서 소모시켜 제동력을 얻는 방식이다.
마그넷·스러스트·유압 브레이크는 마찰력을 이용하는 기계식 제동장치이고, 직류전자석으로 구성되어 별도의 직류 전용 제어함이 필요한 것은 전자(電磁) 브레이크에 대한 설명이므로 다이나믹 브레이크의 설명이 될 수 없다.

완충장치(Buffer)는 충격 흡수 목적상 고무, 스프링, 유압 방식이 주로 쓰이며, 강철 자체는 완충 재료로 분류되지 않는다.
강철은 탄성 변형량이 작아 충격을 흡수하기보다 구조 부재로 쓰이는 재료이다.

브레이크 슈의 마모는 마찰재 쪽의 기계적 마모 문제로, 전자석 코일이 과열되는 전기적 원인과는 관련이 없다.
철심의 흡착 불량, 전원전압 강하, 권선의 부분단락은 모두 전자석에 과전류가 흐르게 하여 과열을 일으키는 직접적 원인이다.

두 축이 서로 교차하는 경우에 사용하는 기어는 베벨 기어이다.
평기어와 헬리컬 기어는 두 축이 평행할 때, 웜기어는 두 축이 만나지도 평행하지도 않을 때 사용된다.

플랜지형 플렉시블 커플링은 양쪽 플랜지를 리머 볼트로 체결하여 두 축의 중심을 정밀하게 맞춘다.
리머 볼트는 구멍과의 끼워맞춤 정밀도가 높아 축 정렬용 체결에 적합하다.

정격하중을 초과하여 운반해서는 안 되며, 어떠한 경우에도 정격하중을 넘겨서는 안 된다.
적재물이 떨어지지 않도록 하는 것, 로프의 안전 여부를 점검하는 것, 운반 중 작업자의 위치에 주의하는 것은 모두 올바른 준수 사항이다.

스프링 재료는 탄성한계와 크리프 한도가 높고 내식성이 커야 하지만, 절연성은 스프링의 기계적 기능과 무관한 요구조건이다.

전기 기기의 스파크 발생을 줄이려면 오히려 직류보다 교류를 사용하는 것이 유리하다.
직류는 아크가 자연 소호되지 않고 지속되기 쉬워 개폐 시 스파크가 더 크게 발생하므로, 직류 사용을 늘리는 것은 불꽃 방지 대책이 될 수 없다.

매단 짐은 사람의 머리 위를 지나가서는 안 되며, 부득이한 경우라도 예외가 될 수 없다.
매단 짐의 운반 높이를 충분히 유지하는 것, 운반경로를 주변 시설을 고려해 정하는 것, 신호를 한 사람의 신호에만 따르는 것은 모두 올바른 작업방법이다.

전압의 단위는 V(볼트)이다.
A는 전류, Ω은 저항, W는 전력의 단위이다.

윤활유의 주요 작용은 냉각작용, 방청작용, 밀봉작용 및 마찰 감소 작용이며, 응력집중작용은 윤활유의 기능이 아니다.

스플라인 키는 축과 보스에 여러 개의 치형을 가공해 결합하므로 축 방향 이동이 자유롭고 큰 동력을 전달할 수 있다.
성크 키, 새들 키, 플랫 키는 축방향 이동을 허용하지 않거나 전달 동력이 작은 고정용 키이다.

전기회로에서 스파크(이상전압)는 회로를 연결(on)할 때보다 차단(off)할 때 더 많이 발생하므로, 연결 시에 스파크가 많다는 설명은 틀린 내용이다.
회로 차단 순간에는 인덕턴스에 의한 역기전력으로 아크가 발생하기 쉽기 때문이다.

유도전동기의 회전수는 동기속도에 슬립만큼 감속된 비율을 곱한 값이므로 $N=120\dfrac{f}{P}(1-s)$ 가 맞는 식이다.
동기속도는 $N_s=\dfrac{120f}{P}\,[\mathrm{rpm}]$ 으로 주파수에 비례하고 극수에 반비례한다. 회전자는 여기서 슬립 s만큼 뒤처져 돌므로 $N=N_s(1-s)$ 가 된다.
나머지 식은 다음과 같이 어긋난다.
$120\dfrac{P}{f}(1-s)$ 는 주파수와 극수의 자리를 바꾼 식이라, 극수가 많을수록 빨라진다는 뜻이 되어 성립하지 않는다.
$\dfrac{f}{120}P(1-s)$ 는 120을 분모에 두어 계산값이 rpm 단위로 나오지 않는다.
$120\dfrac{P}{1-s}\times f$ 는 극수를 분자에 두고 (1-s)까지 분모로 내려, 슬립이 커질수록 회전수가 커진다는 모순이 된다.

양축이 동일 평면 내에서 30° 이하의 각도로 교차할 때, 양 축단의 요크(Yoke)를 십자형 핀으로 연결해 자유로이 회전하도록 만든 축 이음을 자재이음(유니버설 조인트)이라 한다.

계자의 회전방향이 반대로 결선되어 역전 위험이 있을 때 회로를 자동으로 차단하는 장치는 역상 보호 계전기이다.
전원의 상 순서(위상)가 바뀌는 것을 감지해 회전방향 이상을 사전에 차단하는 보호계전기이다.

옥외에 설치된 주행 크레인은 순간풍속이 초당 30m를 초과할 우려가 있을 때 이탈방지장치를 작동시켜야 한다.
이는 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 정한 폭풍에 의한 이탈 방지 조치 기준값이다.

구름베어링에서 금속음이 나는 것은 과하중, 회전부품의 접촉, 조립 불량 등 기계적 이상 때문이며, 윤활제가 과다한 것은 소음의 원인이 아니다.
오히려 윤활 부족이 마찰·소음을 유발한다.

운전 전 점검은 브레이크 라이닝 마모, 리미트 스위치 작동, 감속기 오일량 등을 확인하는 것이 원칙이다.
통전 중인 컨트롤러 접촉자의 상태를 눈으로 직접 확인하는 것은 감전 위험이 있어 적절한 점검방법이 아니다.

바깥쪽 부속품부터 차례로 벗겨내고 고정자와 회전자 분리를 맨 마지막에 두는 외선 커버 분해 → 슬립링 측 커버·베어링 분해 → 외선 팬과 브라켓 분리 → 고정자·회전자 분리 후 베어링 인출 순서가 옳다.
전동기 분해는 급유용 그리스 니플과 부속 파이프가 달린 외선(냉각팬) 커버를 먼저 떼어내는 것으로 시작한다. 커버가 붙어 있으면 그 안쪽의 팬과 브라켓에 공구를 댈 수 없기 때문이다.
이어 슬립링 측 커버의 취부 볼트를 풀어 그쪽 베어링을 분해하고, 외선 팬을 뽑아 브라켓을 분리한다. 회전자는 양쪽 브라켓과 베어링이 모두 풀린 뒤에야 고정자에서 빼낼 수 있으므로 고정자·회전자 분리와 나머지 베어링 인출이 마지막 단계가 된다.
팬과 브라켓 분리를 고정자·회전자 분리보다 뒤에 두는 순서나, 외선 커버를 벗기기 전에 팬부터 뽑는 순서는 실제 작업에서 성립하지 않는다.

전자접촉기의 개폐 불량 중 보조접점의 접촉 불량은 접점의 위치·압력을 조정함으로써 개선할 수 있다.
접점 마모, 코일 저항 단선, 인터록 파손은 부품 교환·수리가 필요한 고장으로 단순 조정만으로는 해결되지 않는다.

제어기 핸들이 무거워지는 원인은 베어링 급유 부족, 이물 혼입, 내부 기구의 부정합 등 마찰이 늘어나는 쪽에 있다.
리턴 스프링이 열화되면 오히려 복원력이 약해져 핸들이 가벼워지거나 복귀가 느려지는 것이므로, 이를 핸들이 무거워지는 원인으로 설명한 것은 틀렸다.

감전자를 발견했을 때는 먼저 전원을 차단한 뒤 접근해야 한다.
전원이 살아있는 상태에서 피해자를 직접 잡아당겨 접촉물로부터 분리시키는 행위는 구조자까지 감전시킬 수 있어 절대 해서는 안 된다.
전원 차단이 어려우면 마른 헝겊이나 플라스틱 같은 절연물을 이용해 접촉물을 제거해야 한다.

와이어로프를 클립으로 조일 때 클립 간격은 로프 직경의 6배 정도가 가장 적당하다.

안전모를 쓴 신호수가 양팔을 높이 들어 손바닥을 펴고 좌우로 크게 흔드는 동작에 아주 긴 호각이 붙은 것은 비상정지 신호다.
그림에서 두 팔이 모두 머리 높이 위로 올라가 손바닥을 펴고 있고, 두 손 바깥쪽에 좌우를 오가는 화살표가 각각 그려져 양손을 동시에 급히 흔들고 있음을 나타낸다. 두 팔을 모두 쓰는 큰 동작과 길게 이어지는 호각은 멀리서도 즉시 눈에 띄어 크레인의 모든 동작을 그 자리에서 멈추게 하는 데 쓰인다.
호출은 한 손만 들어 신호하고 호각도 짧게 끊어 불어 운전자의 주의를 끄는 신호다.
신호 불명은 운전자가 손바닥을 안으로 하여 얼굴 앞에서 흔드는 동작으로, 양팔을 높이 올리지 않는다.
작업 완료는 거수경례를 하거나 양손을 머리 위에서 교차시키는 동작이어서 좌우로 흔들지 않는다.

보통꼬임은 스트랜드의 꼬임 방향과 로프의 꼬임 방향이 서로 반대인 꼬임으로, 킹크가 잘 생기지 않고 취급이 쉬워 일반 작업에 널리 쓰인다.
다만 소선이 로프 바깥면과 닿는 접촉 길이가 짧아 마찰이 좁은 부위에 집중되므로, 마모와 단선에는 오히려 랭꼬임보다 불리하다. 따라서 랭꼬임보다 단선과 마모가 적다는 설명은 사실과 반대이다.
랭꼬임은 소선의 외부 접촉 길이가 길어 마모에는 강한 대신 킹크와 풀림에 취약하다.

와이어로프의 안전율은 로프의 절단하중을 로프에 걸리는 최대하중으로 나눈 값으로 계산한다.
$\text{안전율} = \dfrac{\text{절단하중}}{\text{최대사용하중}}$

두 줄걸이의 각도가 60°일 때 한쪽 줄에 걸리는 장력은 하중을 두 줄이 나눠 받는 관계로 구한다.
$T = \dfrac{W}{2\cos(\theta/2)}$
$T = \dfrac{2000}{2\cos 30^\circ} = \dfrac{2000}{2\times 0.866} \approx 1155\ \mathrm{kgf}$
따라서 한쪽 줄에 걸리는 하중은 약 1155kgf이다.

두 대의 크레인으로 협력 작업을 할 때는 지휘자와 신호수 모두 한 사람으로 통일해야 하며, 신호수를 크레인마다 별도로 두면 신호가 엇갈려 사고 위험이 커진다.
따라서 신호수를 크레인 대수만큼 따로 둔다는 설명은 틀린 내용이다.
가벼운 짐도 외줄걸이를 피하는 것, 구멍 없는 둥근 물체를 십자무늬로 거는 것, 줄걸이 상태가 나쁘면 작업을 하지 않는 것은 모두 올바른 작업 원칙이다.

받침대는 짐을 내려놓을 때 쓰는 보조 도구일 뿐, 짐을 매다는 데 쓰는 줄걸이 용구는 아니다.
슬링 와이어로프, 섬유 벨트, 샤클은 모두 짐을 후크에 연결하는 대표적인 줄걸이 용구이다.

현장에서 이루어지는 와이어로프 점검은 파단, 형상변형, 마모·부식 등 사용 중 발생하는 손상 상태를 확인하는 것이 목적이다.
제작방법 점검은 제조 단계의 항목으로, 현장 사용 중 점검사항에 해당하지 않는다.

필요한 로프 가닥수는 안전계수와 하중을 곱한 값을 로프 1가닥의 절단하중으로 나눠 구한다.
$n = \dfrac{S \times W}{P} = \dfrac{7 \times 40}{20} = 14$
따라서 14가닥으로 걸어야 한다.

와이어로프를 선정할 때는 용도별 손상 정도, 하중에 맞는 강도, 사용 온도에 맞는 심강 재질을 고려해야 한다.
다만 도금(아연도금) 로프는 고온에서 도금층이 손상되어 오히려 부적합하므로, 높은 온도에서 반드시 도금한 로프를 선정한다는 설명은 틀렸다.

소화가 어려울 정도로 화재가 진행된 상황에서는 스스로 진화를 시도하기보다 즉시 화재를 신고하여 전문 소방 인력의 대응을 신속히 받는 것이 최우선이다.
진화 능력을 넘어선 화재에 소화기로 대응하려다 오히려 신고와 후속 대응이 늦어질 수 있다.

발밑에 물이 있거나 몸에 땀이 배어 있거나 옷이 비에 젖어 있으면 신체의 전기저항이 낮아져 감전되기 쉽다.
반면 앞치마를 착용하지 않은 것 자체는 신체의 도전성을 높이는 요인이 아니므로 감전이 발생하는 직접적 경우로 보기 어렵다.

보호구는 사용목적에 맞고 사용·손질이 간편하며 착용자에게 잘 맞아야 한다.
품질은 결코 낮춰서는 안 되며, 품질이 떨어져도 식별이 쉬우면 된다는 것은 보호구 선택 기준으로 옳지 않다.

쓰고 남은 기름을 하수구에 버리는 것은 화재·환경오염 위험이 있는 잘못된 처리 방법이다.
기름걸레를 정해진 용기에 보관하고, 지정 장소에서만 흡연하며, 인화성 물질에 주의하는 것은 모두 올바른 안전관리 수칙이다.

해머 작업은 처음에는 가볍게 타격을 시작해 점차 힘을 높여가야 하며, 처음부터 힘차게 내리치는 것은 위험한 작업방법이다.
장갑을 끼지 않고 작업하는 것, 작업물에 알맞은 무게의 해머를 사용하는 것, 자루가 단단한 해머를 사용하는 것은 모두 올바른 해머 작업 안전수칙이다.

줄걸이 용구를 점검할 때는 스크류와 핀(Pin)의 상태를 확인하는 것이 기본 점검 항목이다.
단위 용구는 시험인양하중이 아니라 사용(정격)하중을 확인해야 하고,
샤클의 나사부를 임의로 해체해 점검하면 오히려 손상의 원인이 되며,
샤클 본체를 구부려 인장강도를 시험하는 것은 용구를 파손시키는 잘못된 방법이다.

작업자가 작업 전 반드시 알아야 할 사항은 안전수칙, 작업량, 기계·기구의 사용법처럼 실제 작업 수행과 직결된 내용이다.
경영관리는 관리자 영역의 사항으로, 개별 작업자가 반드시 숙지해야 할 작업상의 사항에는 해당하지 않는다.

방진마스크는 분진(먼지)이 많은 작업장에서 호흡기를 보호하기 위해 착용하는 보호구이다.
소음이 심한 작업장은 귀마개·귀덮개, 산소가 결핍되기 쉬운 작업장은 송기마스크나 공기호흡기가 필요하며, 방진마스크로는 적절히 대응할 수 없다.

복스렌치는 볼트·너트의 머리 주위를 완전히 감싸는 형태여서 오픈렌치보다 접촉면이 넓고 사용 중 미끄러지지 않아 더 널리 사용된다.
값이 싸다거나 양손 사용이 가능하다는 점, 파이프 피팅 조임 등 다양한 용도라는 점은 복스렌치가 많이 쓰이는 핵심 이유로 보기 어렵다.

전기화재(C급 화재)에는 통전 중에도 안전하게 사용할 수 있는 이산화탄소 소화기가 가장 적합하다.
포말 소화기와 산·알칼리 소화기는 수분을 포함하고 있어 감전 위험이 있고, 중조산식 소화기도 전기화재에는 적합하지 않다.