개념 한 쪽
공기압 제어는 공기를 매개로 동력을 전달하고 제어하는 기술로, 매체의 물리적 특성에 따라 장단점과 설비 구성이 달라진다. 공압 시스템은 압축·냉각·저장·건조·공급의 순서로 처리하여 품질을 확보하고, 주요 부품들은 각각 저장·평준화·배기·증압 등의 역할을 수행한다. 문제 유형은 주로 공압과 유압의 차이점, 실린더·모터·탱크의 기능, 공정 순서와 고장 원인 구분을 묻는다.
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출제기준 단원 「공기압 제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 피스톤 모터 회전력 요소 판별 | 1 | 토크 발생에 영향을 주는 변수와 무관한 부품을 가리기 |
| 공기 탱크 기능 판단 | 1 | 탱크의 주요 역할과 아닌 기능을 구분하기 |
| 공압 시스템 고장 원인과 정화 필요성 | 1 | 오염된 공기가 공압 부품에 미치는 영향 판별하기 |
공압은 공기(기체)를 매체로 사용하므로 불연성이라는 특성을 지니며, 이로 인해 화재 위험이 높은 환경에서 안전상 유리하다. 반대로 유압은 액체를 사용하여 높은 압력과 큰 힘을 얻기 유리하므로 고출력이 필요한 곳에 적합하다. 시험에서는 "'공기=안전(불연성)', '유압=힘(고압력)'"이라는 키워드로 구분해 접근한다.
공기압 시스템의 구성상 공기의 품질 관리가 중요하다. 압축기에서 생성된 고온 고압의 공기는 애프터 쿨러로 냉각되어 응축수를 제거하고, 저장탱크에서 압력을 안정시키며 응축수를 분리한다. 이후 건조기를 통해 수분을 제거한 뒤 서비스 유닛으로 공급하는 것이 표준 공정이다. 이 흐름은 압축→냉각→저장→건조→공급의 순서로 기억한다.
공기 탱크는 압력 맥동을 완화하고 응축수를 분리하며 일시적인 공기 저장 기능을 수행한다. 탱크는 급격히 압력을 낮추는 기능이 아닌, 압력을 유지하거나 평준화하는 목적을 가진다. 급격한 압력 강하는 레귤레이터나 노즐의 역할이라는 점을 구분해야 한다.
공압 부품별 기능을 정확히 이해해야 한다. 예컨대 충격 실린더는 피스톤을 고속으로 움직여 속도 에너지를 이용하는 용도이고, 급속배기밸브는 실린더 내부 공기를 신속히 배기하여 동작 속도를 증가시키는 기능을 한다. 공압 피스톤 모터의 토크는 압력과 피스톤 단면적·회전 반지(행정거리)에 의해 결정되므로, 로드 직경과 같은 전달 부재 치수는 토크 발생 원리와 직접적 관련이 없다.
공압 시스템의 오동작은 공기 중 수분·먼지·오일 미스트 등의 오염에서 비롯된다. 오염은 실린더와 밸브의 마모 및 부식, 실링 열화를 야기하므로 필터·레귤레이터·루브리케이터 등 공기 정화 장치를 설치하여 깨끗한 공기를 공급해야 한다.
문제: 압축공기 생산과 준비의 올바른 순서를 고르라. 해설: 압축된 공기는 먼저 애프터 쿨러로 냉각되어 응축수를 만들고, 저장탱크에서 응축수를 분리하며 압력을 안정화한다. 그 다음 건조기로 수분을 제거하고 서비스 유닛으로 공급하는 것이 표준 공정이므로 '압축→냉각→저장→건조→공급' 순서가 옳다.
문제: 실린더의 속도를 빠르게 하기 위해 어떤 밸브를 사용하는가? 해설: 실린더 내부의 공기를 급속히 배출해야 하므로 배기 저항을 줄이는 급속배기밸브를 사용한다.
문제: 공압 피스톤 모터의 회전력과 무관한 항목을 고르라. 해설: 토크는 압력×단면적×회전 반지에 비례하므로, 로드의 직경은 회전력 발생 메커니즘과 무관한 전달 부재의 치수로 정답이다.
반경류식 공압 피스톤 모터의 회전력과 관계가 없는 것은 ?
정답 ② · 공압 피스톤 모터의 토크(회전력)는 공기의 압력, 피스톤의 수, 피스톤의 단면적, 피스톤 행정거리(즉 배관 중심에서 피스톤까지의 거리)에 의해 결정됩니다. 로드(rod)는 실린더 외부로 돌출된 축을 의미하며, 실린더 내부의 압력이 피스톤에 가해지는 힘을 전달하는 역할을 할 뿐, 모터 자체의 토크 결정 요인인 기하학적 치수나 피스톤 구성 요소는 아닙니다.
회전력(토크)는 힘과 회전 반지의 곱이므로, 힘에 영향을 주지 않는 로드 직경이 정답이다.
공기 탱크의 역할과 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 문제는 공기 탱크의 역할과 거리가 먼 항목을 찾는 것이다. 공기 탱크는 압축공기 저장, 압력 변동(맥동) 평준화, 그리고 응축수의 분리·침전과 같은 기능을 수행한다.
공기 탱크는 압력 맥동 완화, 응축수 분리, 공기 저장이 주요 역할이며, 급격한 압력 강하는 레귤레이터나 노즐의 역할이다.
공압시스템의 오동작 및 고장에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ④ · 문항은 공압시스템의 오동작 원인에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 공기 중의 수분, 먼지 등 오염물은 실린더와 밸브의 마모·부식·실링 손상을 초래하여 신뢰성 저하의 주요 원인이 되므로 오염된 공기가 무해하다는 설명은 잘못되었다.
공기 중 수분·먼지 등은 실린더 및 밸브를 부식시켜 오동작을 유발하므로 오염된 공기는 부품에 치명적이다.
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