2018년 전산응용기계제도기능사 변경된 질량 산출 방법

2018년 2월에 큐넷(q-net.or.kr) 공지사항에 올라온 내용중에서 전산응용기계제도기능사 및 기계설계산업기사 실기시험 내용중 일부 변경사항이 있다고 공지가 되었지만, 개인적으로 국가기술자격시험에는 별 관심도 없고, 특별하거나 심각하게 변경된 내용이 없어 그냥 지나쳤었는데, 불현듯 누군가가 도움을 요청해서 뒤늦게 전산응용기계제도기능사에 추가된 질량 산출방법에 대해서 포스팅 해본다.


[출처] 큐넷(q-net.or.kr) 추가/변경 공지사항 일부 발췌 


위 공지 내용에서 보듯이 크게 변경된 내용은 없고, 기계제도산업기사에 있었던 질량 해석 부분이 추가되고, 2018년 3회 실기시험부터 적용되는 것이 변경사항의 요지이다.


[출처] 큐넷(q-net.or.kr) 추가/변경 공지사항 일부 발췌


산출된 질량은 3D모델링도의 부품리스트에 있는 비고란에 각 부품에서 산출한 질량값을 기입해주면 끝는 작업이다.


솔직히 알면 쉽고, 모르면 어떻게 접근해야 하는지 부터 고민스럽고, 또 시험 당일 전혀 준비 없이 생뚱맞은 내용을 보면 맨붕에 빠지기 쉬울 것이라 생각한다.


그런데, 문제는 질량의 기준값을 어떻게 정해지느냐다.

질량은 물질(재료)의 고유 양인데, 각 부품의 재료가 다른 상황에서 응시자가 부여한 재료의 밀도를 찾아서 각 부품의 질량을 산출하라는 것은 문제가 있는 것 같다.

그렇다고, 지문상에서 각 부품의 재료를 알려주고, 재료에 대한 밀도값을 정해주는 것도, 각 부품의 재료는 응시자가 직접 파악하여 기입해야하는 원칙과도 반하기 때문에 이런식으로 출제가 되지는 않을 것 같다.


그렇다면, 모든 부품에 공통적으로 재료의 밀도값을 지문에 제시하고, 그 제시된 밀도값을 가지고 각 부품의 질량을 산출할 수 있도록 하는 것이 현재로서는 가장 현실적인 출제방법이 아닌가 생각한다.

이렇게 동일한 밀도값을 제공함으로써, 각 응시자의 모델링 정확도를 손쉽게 체크할 수 있는 장점이 있어, 채점에 있어서도 유리할 것 같다는 판단이 된다.ㅎㅎㅎ


기본적인 질량 구하는 공식은 "질량 = 부피 x 밀도"


질량을 구하는 공식은 기본적으로 부피x밀도로 계산하면 나오는데, 밀도값은 시험 지문으로 나온다지만, 부피는 어떻게 계산하냐고..ㅠㅠ

뭐... 이런 고민은 하지 않아도 됀다.


요즘 출시되고 있는 3D캐드 프로그램들은 솔리드로 작성된 향상에 대해서는 기본적으로 물성치(질량, 면적, 부피(체적) 등등)값을 손쉽게 계산해서 보여주기 때문에 별도의 계산에 대한 고민은 하지 않아도 된다.ㅎㅎ


이번 포스팅의 주된 내용도 문제 지문에 주어지는 밀도값을 가지고, 요구하는 물성치를 찾아내는 방법에 대해서 쓰는 것이다.ㅋ

전산응용기계제도기능사 실시시험에서 가장 많이 사용되는 인벤터, 솔리드웍스, 오토캐드, 요 3가지의 CAD프로그램을 이용하여, 질량 값을 산출하는 방법을 알아보자.


이번 포스팅의 참고 밀도값은 7.85 g/cm^3 으로 정하며, 이 내용은 시험 지문에 따라 달라질 수 있다.


인벤터에서 질량 산출 방법

이번 포스팅에서 질량값 산출에 모델이 될 형상은 편심왕복장치의 본체로 한다.ㅎㅎ


단위 변경

기본적으로 인벤터의 질량 단위를 Kg에서 g으로 변경하는 작업을 우선 수행해야 한다.

1. 인벤터 상단 메뉴바에서 도구를 클릭한다.

2. 도구 리본메뉴에서 문서설정을 클릭한다.

3. 문서 설정 대화상자에서 단위 탭을 클릭한다.

4. 길이, 시간, 각도는 기본값으로 두고, 질량에서 "킬로그램"을 "그램"으로 변경한 다음, 확인을 눌러 종료한다.


인벤터 재질에서 밀도값 부여

앞에서도 언급했지만, 질량 계산은 부피x밀도에 따라서 달라짐으로, 시험 지문에서 요구하는 밀도값을 재질(재료)에 부여하여 손쉽게 산출할 수 있도록 하자.


1. 인벤터 상단 퀵메뉴에서 재질 검색기 아이콘을 클릭한다.

2. 재질 검색기 대화상자 하단에 새 재질 추가 아이콘을 클릭한다.

3. 재질 편집기 대화상자에서 물리적 탭을 클릭한다.

4. 기계 하위 탭을 클릭하여 하위 내용이 나타나도록 한다.

5. 밀도에서 기본값 1.000 g/cm^3의 값을 7.85 g/cm^3으로 값을 변경한 후, 

6. 확인 버턴을 눌러 새 재질을 저장한다.

7. 재질 검색기에 새롭게 만든 재질의 이름이 화면상에 나타나며, 이름 변경은 재질을 만들 때 ID에서 이름을 부여할 수 있다.


본체에 대한 질량 산출

새로운 재질에 밀도를 부여했다면, 실제 모델링 형상에 대한 질량을 산출해보자.


1. 좌측 검색기 피쳐리스트 제일 위에 모체.ipt를 마우스 오른클릭하여 하위 리스트를 활성화 한다.

2. 리스트 메뉴에서 iProperties를 선택한다. 

※ 상단 메뉴바 파일에서도 iProperties를 선택할 수 있다.

3. 부품 속성창에서 물리적 탭을 클릭한다.

4,5. 물리적 탭에서 앞서 만들어놓은 재질은 리스트에서 찾아 선택한다.

6. 재질 밑에 있는 밀도의 값이 부여한 7.85 g/cm^3인지 확인한다.

7. 요청된 정확도를 매우 높음으로 변경한다.

8. 지정된 재질 및 정확도가 현재 모델링 형상에 적용될 수 있도록 업데이트 버튼을 클릭한다.

9. 일반 특성에 나타나는 질량의 값이, 현재 모델링 형상의 질량 값이고, 이 값을 선택 복사해서 도면 부품리스트에 기재하면 된다. 


※ 위와 같은 방법이 번거럽다면, iProperties 물리적에서 체적(부피, Volume)값에 밀도값을 컴퓨터 계산기를 이용해서 곱해서 적용해도 되니, 편한대로 작업을 진행하면 된다.

※ 인벤터에서 7.85 g/cm^3 밀도를 가진 재질은 "연강, 용접"이라는 재질이기 때문에 새롭게 재질을 만들지 않아도 "연경, 용접"을 선택해서 산출해도 된다.




솔리드웍스에서 질량 산출 방법

위 모델링 데이터는 다시 만들기가 귀찮아서 인벤터에서 작성된 내용을 솔리드웍스로 가져와서 작업한다.ㅎㅎㅎ


솔리드웍스에서도 인벤터와 비슷하게 모델링 형상에 대한 물성치를 얻을 수 있다.



질량 산출을 위한 밀도 값 지정

솔리드웍스도 인벤터 처럼 재질을 부여한 다음, 질량을 산출 할 수 도 있지만, 단순히 질량만 계산할 목적이라면 인벤터보다 솔리드웍스가 좀더 수월한 것 같다.


1. 상단 메뉴에서 계산 탭을 클릭한다.

2. 계산 커멘드메니져에서 물성치를 클릭한다.

3. 물성치 대화상자에서 옵션을 클릭한다.

4. 물성치/단면 속성 옵션 대화상자에서 "사용자 설정 사용"으로 변경한다.

5. 기본 밀도 값 0.001 g/mm^3(기본 밀도, 물)를 0.00785 g/mm^3으로 변경한다.

※밀도 단위가 g/mm^3이기 때문에 0.00785를 입력한다.

6, 7. 정확도는 고(느린 속도)로 슬라이를 옮겨두고, 확인을 눌러 옵션을 저장한다.


만약, 밀도값을 g/mm^3를 g/cm^3으로 입력하고 싶다면,

 

1. 부피 단위를 mm^3에서 cm^3으로 변경한다.

2. 밀도에서 7.85를 입력하고 g/mm^3를 g/cm^3로 직접 입력해서 변경하면 된다.


질량 산출

물성치/단면 속성 옵션 대화상자에서 값을 변경하면, 바로 해당 형상의 물성치값이 변경된 것을 확인 할 수 있다.

밀도는 g/cm^3으로 단위를 변경했기 때문에 입방 밀리미터가 아닌 센티미터로 나타난다.


그리고, 질량의 값을 선택 복사하여,  도면 부품리스트에 기재하면 된다. 


오토캐드에서 질량 산출 방법

대부분, 전산응용기계제도기능사나, 기계설계산업기사/기사 자격시험의 3D모델링 작업은 대부분 앞에서와 같이 인벤터나 솔리드웍스, 카티아 같은 전문 3DCAD프로그램을 이용하는 것이 일반적이지만, 아주 특별하게(?) AutoCAD에서 모델링해서 3D모델링 등각도면으로 생성해서 출력하는 방법을 채택하시는 분들도 있다.


뭐, 솔직히 시험에 붙을 수 만 있다면, 어떻게 작업하든 크게 문제될 것 없으니, 3자가 콩놔라 팥놔라 할 이유는 없을 것이다.


그래서, 간단하게 AutoCAD에서 생성한 모델링 형상에 대한 질량 계산하는 방법을 소개해본다. 

단, AutoCAD에서 질량 계산하고자 한다면, 오직 솔리드로 모델링 해야한다. 다른 서피스로 작업하면 질량을 구할 수 없다.


물성치 계산 명령 이용

AutoCAD에서는 MASSPROP 라는 명령으로 솔리드 객체의 물성치를 찾을 수 있다.


1. 명령 : massprop (단축키 없음)

2. Select object(객체 선택) : 물성치 산출할 객체 선택 후, 엔터(x2)


※ 아이콘 메뉴나 리본 메뉴는 어디에 붙어있는지 모름..ㅠㅠ 걍 명령으로 사용하시오.ㅋ


산출된 물성치 확인

MASSPROP라는 명령을 통해서 얻어진 정보는 명령창에 쭈루룩 올라가서 바로 확인이 어려울 때 키보드 "F2"키를 누르면 별도의 명령창이 화면상에 나타나며, 스크롤을 이용하여 지나간 명령이나 내용을 확인 할 수 있다.


Mass는 질량의 값을 나타내고, Volume는 부피(체적)값을 나타낸다.

그런데 가만히 보면, 질량값과 부피값이 같다는 사실을 알게되는데, 그건 당연히 부피x밀도 이기 때문에 기본값으로 밀도가 1로 되어져 있으면 질량과 부피는 같은 값으로 나온다. 

이 부분은 오토캐드 뿐만아니라, 솔리드웍스, 인벤터의 질량값도, 밀도값이 1로 지정되어 있는 경우, 부피값과 같은 값이 나오고, 단위에 따라서 자릿수가 달리 표시된다.


오토캐드에서 질량 단위는 mg이고, 부피값은 mm^3 이다.

그리고, 오토캐드에서는 별도의 밀도를 정하지 않기 때문에 산출된 부피값과 밀도값을 가지고 계산기를 통해서 계산 후, 표제란에 기재해야 한다.


계산기를 통한 계산식은 부피값 x 밀도값 = 질량값(mg) / 1000 = 질량값(g) 으로 계산해야 mg을 g으로 변경할 수 있다.

즉, 158035.8311 mm^3 x 7.85 g/cm^3 / 1000 = 1240.57475 g 라는 값이 산출되고, 소수점 이하 값은 문제 지문에 따라 정리해서 기입하면 된다.



요기까지의 내용은 기본적으로 기계설계산업기사를 준비하시는 분들이라면 충분히 아는 내용이지만, 기능사 준비하시는 분들이 산업기사 내용을 가지고 공부할 이유가 없기 때문에, 전산응용기계제도기능사를 준비하시는 분들에게 조금이라도 도움이 되기를 바란다.ㅎㅎ

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