개념 한 쪽
유압계에서는 펌프가 동력을 유압 에너지로 바꾸고, 액추에이터가 그 에너지를 기계적 운동으로 바꾸어 구동을 수행한다는 점을 설명한다. 펌프는 작동 원리로 터보형(원심 계열)과 용적형으로 나뉘며, 용적형은 다시 회전식과 왕복식으로 분류된다는 점을 제시한다. 펌프의 구조와 작동 방식에 따라 유량의 연속성, 맥동 발생 여부, 토출량 조절 가능성 등이 달라진다는 점을 강조한다.
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출제기준 단원 「유압펌프 및 모터」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 유압유 구비조건 판별 | 1 | 유압유의 물리·화학적 요구사항을 가리기 |
| 펌프의 작동원리 대조 | 1 | 원심·용적·왕복 펌프의 작동특성을 구분하기 |
| 기어·치차 펌프 특성 판별 | 1 | 회전식 용적펌프의 장단점과 누설·토출특성 판별하기 |
유압 시스템에서 펌프는 동력을 받아 유압유를 압송하는 원동기 역할을 한다는 점을 기억한다. 원심 펌프는 회전자에 의한 원심력을 이용해 연속적인 유량을 만들며 대유량 처리에 적합하다는 점을 설명한다. 용적형 펌프는 공간 부피의 변화를 이용해 유체를 이동시키며, 용적형 가운데 회전식(예: 기어 펌프)과 왕복식(예: 피스톤·플런저 펌프)으로 구분된다는 점을 정리한다.
회전식 용적형 펌프인 기어펌프와 치차펌프는 구조가 단순하고 제작이 쉬운 장점이 있으나, 기어와 하우징 사이의 간극으로 인한 내부 누설이 상대적으로 크고 토출량을 기구적으로 가변하기 어렵다는 점을 지적한다. 반면 왕복 펌프는 피스톤의 왕복 운동으로 유체를 주기적으로 흡입·토출하므로 유량과 압력에 맥동이 발생한다는 점을 구분한다.
유압 시스템의 다른 구성 요소로는 제어 밸브, 액추에이터(유압 실린더·유압 모터), 부속품(탱크·호스 등)이 있으며, 액추에이터는 유압 에너지를 기계적 운동으로 변환하는 실행부 역할을 수행한다는 점을 설명한다. 유압모터는 회전 운동을, 유압 실린더는 직선 운동을 담당한다는 점을 구분한다.
유압계에서 사용되는 유압작동유는 힘 전달뿐 아니라 냉각과 윤활 기능을 수행한다는 점을 설명한다. 유압유는 비압축성이어야 하고 열을 잘 발산하며 오염에 대한 분리·여과성 및 화학적 안정성을 갖추어야 시스템 신뢰성을 유지할 수 있다는 점을 정리한다.
대표 계산 문제는 펌프의 축동력 산정이다. 문제 조건: 전양정 25 m, 유량 25 ℓ/s, 유체의 비중량 900 kgf/m³, 펌프 효율 85%라는 조건에서 풀이 과정을 제시한다. 유량을 m³/s로 변환하면 0.025 m³/s가 된다. 수력동력 P_out = Q·H·γ = 0.025×25×900 = 562.5 kgf·m/s이며, kW로 환산하면 약 5.514 kW가 된다. 축동력 P_in = P_out / η = 5.514 / 0.85 ≈ 6.49 kW라는 결과를 도출한다.
성질 판별 문제는 펌프의 작동 원리와 현상을 연결하여 해결한다. 예를 들어 '맥동이 생기는 펌프'라는 문구가 있으면 왕복 펌프를, '회전자에 의한 원심력'이라는 표현이 있으면 원심 펌프를 먼저 떠올려 선지를 확인한다. 또한 '토출량 가변' 능력은 기어·치차 같은 고정된 치형을 가진 회전식 용적펌프에서는 기대하기 어렵다는 점을 적용한다.
유압작동유의 구비조건으로 올바른 것은?
정답 ③ · 문항은 유압작동유에 요구되는 성질을 묻고 있다. 유압유는 장시간 사용해도 화학적으로 안정하여 점도 변화나 산화·분해 등이 발생하지 않아야 하므로 화학적 안정성이 필수적이다.
유압유는 장시간 사용 중 화학적 분해나 변질을 방지하기 위해 화학적 안정성이 확보되어야 한다.
유압기기에서 치차펌프를 사용시 장점과 단점의 설명으로 틀린 것은?
정답 ② · 치차펌프(Gear Pump)는 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 먼지 등 오염에 강한 장점이 있습니다. 하지만 토출량이 일정하고 내부 누설이 발생하기 쉬워 고압 용도에는 부적합합니다.
치차펌프는 기어 치수가 고정되어 있어 토출량 조절이 불가능하므로 가변 사용은 단점이 아니다.
다음 펌프 중에서 주기적으로 양수하므로 맥동이 생기는 대표적인 것은?
정답 ③ · 문항은 어떤 펌프가 왕복에 의해 주기적 양수로 맥동을 발생시키는지를 묻고 있다. 왕복펌프는 피스톤의 왕복운동으로 흡입·토출을 교대로 수행하므로 유량과 압력에 주기적 맥동이 발생한다.
왕복 펌프는 피스톤의 왕복 운동으로 유체를 흡입·토출하므로 유량과 압력에 맥동이 발생한다.
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