개념 한 쪽
자동차정비기사 원동기 상태 확인 — 관능검사·비파괴·정밀측정
원동기나 관련 부품의 상태를 파악하는 검사는 시각적 관찰과 감각 검사, 비파괴검사, 정밀 계측 및 열·열역학적 계산을 종합하여 이뤄진다. 검사 방법별 적용 대상과 측정 원리를 구분하여 적합한 방법을 선택하는 능력을 기른다.
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뜻
표면의 미세한 균열이나 작은 구멍 등은 육안으로 확인이 어려우므로 침투탐상검사와 같은 비파괴검사가 사용된다. 침투탐상검사는 형광물질이 들어있는 침투액을 표면에 도포하면 액체가 균열 속으로 스며들고, 잔여액을 닦은 뒤 현상제로 균열부의 형광물질을 드러내어 자외선으로 확인하는 원리로 작동한다. 이 방법은 자화가 필요하지 않으므로 철, 비철, 비자성 재료 모두에 적용 가능하다.
회전체의 미세한 흔들림이나 편심과 같은 동적 변위는 고분해능의 계측기가 필요하다. 다이얼 게이지는 바늘로 미세한 선형 변위를 정밀하게 읽어 회전체의 흔들림 검사에 적합하다. 반면 마이크로미터는 축경이나 두께 같은 정밀 치수 측정에 특화되어 편심량과 같은 위치 공차를 직접 측정하도록 설계되지 않았다.
열처리 공정은 목적에 따라 구분되며, 불림은 재료를 가열한 뒤 서서히 냉각하여 결정립을 미세화하고 조직을 균일하게 하여 인성을 향상시키는 처리를 말한다. 담금질은 급냉으로 경도를 증가시키는 처리이며, 뜨임은 담금질 후의 취성을 줄이기 위해 비교적 낮은 온도에서 가열하는 공정이다.
열역학 관점에서 계가 한 일이나 엔트로피 변화는 과정의 성격에 따라 정해진 식으로 계산한다. 정압 과정에서는 계가 한 일 W를 W = PΔV로 계산한다. 또한 단열된 계 내에서 서로 다른 온도의 물체들이 접촉하여 열평형에 도달할 때 전체 계의 엔트로피 증가는 각 물체의 엔트로피 변화 합으로 계산하며, 상태량인 엔트로피는 초기와 최종 상태만으로 산정한다.
주조나 소재 요구사항도 검사와 설계에서 확인 대상이 된다. 다이캐스팅용 알루미늄 합금은 유동성·보급성 등이 좋아야 하고 금형에서의 탈형이 용이해야 하며 고온취성이 적어야 한다. 정밀 주조에서는 왁스 모형을 사용해 주형을 만들고 모형을 유출한 뒤 금속을 주입하는 인베스트먼트법이 사용된다.
예제
1) 정압 팽창에서 계가 한 일 계산 예시를 들면, 압력이 500kPa로 일정할 때 부피가 0.2m³에서 0.7m³까지 증가하면 ΔV=0.5m³이므로 W = PΔV = 500kPa × 0.5m³ = 250kJ가 된다.
2) 단열된 용기 안의 두 구리 블록(각 10kg, 비열 0.4kJ/kg·K)이 300K와 900K에서 접촉하여 평형이 600K가 되면, 각 블록의 엔트로피 변화 ΔS = m c ln(Tf/T)로 계산한다. 블록 A의 증가량은 10×0.4×ln(600/300)=4 ln2 ≈ 2.77 kJ/K, 블록 B의 감소량은 10×0.4×ln(600/900)=4 ln(2/3) ≈ -1.62 kJ/K이며 합계는 약 1.15 kJ/K의 엔트로피 증가가 된다.
자주 묻는 물음
- 침투탐상검사는 어떤 재료에 적용할 수 있나?
- 침투탐상검사는 자화가 필요 없으므로 철뿐만 아니라 비철재료와 비자성 재료에도 적용할 수 있다.
- 스핀들의 미세한 흔들림을 측정하려면 어떤 계측기를 사용해야 하나?
- 스핀들의 미세 변위나 진동 측정에는 분해능이 높은 다이얼 게이지가 가장 적합하다.
- 마이크로미터로 측정하기 부적합한 항목은 무엇인가?
- 마이크로미터는 주로 크기(치수)를 측정하므로 편심량과 같은 위치 공차는 직접 측정하기에 부적합하다.
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