개념 한 쪽
측정기 세트는 「기구의 용도 분류 × 눈금 원리 계산」이 축이다. 버니어캘리퍼스의 최소 눈금은 어미자 눈금 간격과 등분 수의 차이로 정해지고, 게이지는 측정 방식(각도·내경·틈새)별로 갈린다.
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출제기준 단원 「측정기기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 측정 계산 | 1 | 삼침법으로 나사 유료지름 구하기 |
| 기구 분류 | 1 | 틈새 측정 기구 고르기 |
| 눈금 계산 | 1 | 버니어캘리퍼스 최소 읽기 값 구하기 |
버니어의 원리부터 잡는다. 어미자 49㎜를 50등분하면 어미자 눈금 1㎜와의 차이가 0.02㎜가 되어 이것이 최소 읽기 값이다. 눈금 24.5㎜를 25등분한 경우도 본척 간격 0.5㎜를 25로 나눠 0.02㎜의 분해능이 된다. 삼침법으로 나사의 유료지름은 측정값에서 핀 지름 두 개를 빼고 피치 항을 더하는 식으로 구한다.
기구 분류가 둘째 축이다. 두께가 다른 강재 박판을 겹쳐 부채 모양으로 만들어 틈새에 끼워 측정하는 기구는 틈새 게이지다. 각도 측정 게이지로는 오토콜리메이터·수준기·사인바가 있고 하이트 게이지는 높이 측정용이라 해당하지 않는다. 내경 측정용이 아닌 것은 게이지 블록으로, 게이지 블록은 길이의 표준자다. 공기 마이크로미터는 공기압 변화로 치수를 재는 간접 측정기라 직접 측정기가 아니다. 3차원 측정기에서 측정 위치를 감지해 축 위치 데이터를 컴퓨터로 보내는 부품은 프로브다. 경도시험에서 다이아몬드 원추각 120°와 기준하중 10kgf 조건은 로크웰 C스케일 시험이다. 인장강도는 최대하중을 시험편 단면적으로 나눈 값이다.
출제 패턴은 세 가지다. ① 눈금 계산 — 최소 읽기 값(0.02㎜)을 등분 수와 눈금 간격으로 유도한다. ② 분류 — 각도 게이지에서 하이트 게이지 제외, 내경 게이지에서 게이지 블록 제외처럼 쓰임으로 거른다. ③ 기구 원리 — 프로브, 공기 마이크로미터, 부르돈관처럼 감지 방식을 묻는다.
측정기의 구조상에서 일어나는 오차로서 눈금 또는 피치의 불균형이나 마찰, 측정압 등의 변압 등에 의해 발생하는 오차는?
정답 ② · 측정기 구조상 원인에 의한 오차의 종류를 묻는 문제이다. 눈금이나 피치의 불균형, 기기 내부의 마찰, 측정압의 변동 등 측정기 자체의 구조적 결함에서 발생하는 오차를 기기 오차라고 한다.
측정기 구조 자체의 결함이나 마찰 등으로 발생하는 오차는 기기 오차에 해당한다.
버니어캘리퍼스에서 어미자 49mm를 50등분한 경우 최소 읽기 값은? (단, 어미자의 최소눈금은 1.0mm 이다.)
정답 ① · 버니어캘리퍼스의 최소 읽기 값을 구하는 문제이다. 어미자 49mm를 50등분하면 부눈금 한 칸은 49/50=0.98mm가 된다.
버니어캘리퍼스의 최소 읽기 값은 주눈금 간격(1mm)을 부눈금 개수(50)로 나눈 값인 0.02mm이다.
두께 t=1.5㎜, 탄소 C=0.2% 의 경질탄소 강판에 지름 25㎜의 구멍을 펀치로 뚫을 때 전단하중 P=4500N 이었다. 이 때의 전단강도는?
정답 ③ · 펀칭 시 전단강도를 전단하중과 전단면적으로부터 구하는 문제이다. 전단강도 τ = P/(πdt)로 계산하며, 전단면적은 펀치 둘레에 판 두께를 곱한 원통 면적이다.
전단강도는 전단하중을 전단면적으로 나눈 값으로 약 38.2 N/mm²이다.
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