자동화설비(생산자동화)기능사 미리보기: 공장 자동화의 기초

공장에서 기계가 알아서 움직이는 걸 본 적 있을 거다. 그 뒤에는 센서, 공압 실린더, PLC가 있다. 이 분야를 배우는 입문 자격증이 자동화설비 계열 기능사다.

필기 단원

두기고에서는 세 단원으로 분류한다.

• 기계제도 및 공유압
• 자동화 기초
• PLC 및 제어

기계제도 및 공유압

도면을 읽는 힘과 공압, 유압 기호를 아는 힘을 본다. 기호를 외우는 부분이 크다. 그림으로 반복해서 보면 금방 익숙해진다.

자동화 기초

센서, 액추에이터, 모터 같은 자동화 장치의 기초 지식이다. 개념 위주라 어렵지 않다.

PLC 및 제어

가장 까다로운 부분이다. 래더 다이어그램을 읽고 동작을 이해해야 한다. 자기유지 회로, 인터록, 타이머 회로를 먼저 익히는 게 좋다.

PLC는 이해 먼저

PLC는 암기가 아니라 이해다. 직접 그려보고 입력을 넣었을 때 출력이 어떻게 되는지 말로 설명해보자.

공유압 기호는 매일 조금씩 보는 게 낫다. 한 번에 몰아서 하면 헷갈린다.

4~6주 계획

4~6주를 잡으면 안정적이다.

출제 범위와 일정은 개정될 수 있다. 접수 전에 큐넷 공고를 확인하면 된다.

공유압 기호 정복하기

공압과 유압 기호는 그림 퍼즐처럼 접근하면 쉽다. 먼저 기본 도형의 뜻을 알아두자.

• 원: 펌프, 모터 같은 회전 장치
• 사각형: 밸브, 방향 전환 위치 하나를 나타낸다
• 화살표: 유체가 흐르는 방향
• 삼각형: 에너지원(압력)을 나타내는 표시

실린더, 방향 제어 밸브, 압력 제어 밸브, 유량 제어 밸브를 구분해서 각각 대표 기호를 외우자. 방향 제어 밸브는 "포트 수/위치 수"로 부른다. 예를 들어 5/2 밸브는 포트가 다섯 개, 위치가 두 개라는 뜻이다.

자동화 기초 개념

센서는 상태를 읽고, 제어기는 판단하고, 액추에이터는 움직인다. 이 세 가지가 자동화의 기본 구조다.

• 센서 종류: 근접 센서, 광전 센서, 리드 스위치 등
• 액추에이터 종류: 공압 실린더, 유압 실린더, 전동기
• 신호 처리: 입력, 연산, 출력의 순서

센서마다 감지 대상(금속, 모든 물체, 자성체)이 다르다는 점이 단골로 나온다.

PLC 기초 회로 읽는 법

PLC 프로그램은 래더 다이어그램으로 표현한다. 왼쪽 모선에서 오른쪽 모선으로 전기가 흐른다고 상상하면 이해가 쉽다.

• a접점은 평소엔 열려 있다가 신호가 들어오면 닫힌다.
• b접점은 평소엔 닫혀 있다가 신호가 들어오면 열린다.
• 코일은 출력이다. 앞의 접점 조건이 모두 만족되면 켜진다.

**자기유지 회로**는 시작 버튼을 눌러 출력이 켜지면, 출력 자신의 접점으로 회로를 유지시켜 버튼에서 손을 떼도 계속 동작하게 만든 회로다. 정지 버튼(b접점)으로 끊는다. 이 구조는 거의 매 시험에 나온다고 봐도 된다.

**인터록 회로**는 두 출력이 동시에 켜지지 않도록 서로 상대방의 b접점을 넣어 막는 회로다. 정회전과 역회전 전동기 회로가 대표 예다.

**타이머 회로**는 일정 시간이 지난 뒤에 출력이 켜지거나 꺼지게 하는 회로다. 설정 시간과 동작 순서를 같이 묻는다.

5주 학습 계획

• 1주차: 기계제도 기본과 공유압 기호
• 2주차: 센서, 액추에이터 개념
• 3주차: PLC 기본 접점과 자기유지 회로
• 4주차: 인터록과 타이머 회로
• 5주차: 기출 반복과 오답 노트

흔한 실수

• 기호를 한 번에 몰아서 외운다. 짧게 자주 보는 쪽이 낫다.
• 래더 회로를 눈으로만 읽는다. 직접 그리고 입력 상태를 바꿔보는 연습이 필요하다.
• a접점과 b접점을 혼동한다. 헷갈리면 기호 모양과 평소 상태를 노트에 크게 적어두자.

기계제도 기본기 다지기

도면을 읽는 힘은 처음엔 어렵지만 기본 규칙만 알면 빠르게 늘어난다.

• 선의 종류: 실선, 파선, 일점쇄선이 각각 무엇을 나타내는지 안다.
• 투상도: 정면도, 평면도, 측면도의 위치 관계를 이해한다.
• 치수 기입: 길이, 지름(Φ), 반지름(R) 기호의 의미를 구분한다.
• 단면도: 안쪽 모양을 보여주기 위해 잘라낸 그림이라는 점을 기억한다.

간단한 물체 하나를 정해 세 방향에서 스케치해 보면 도면이 훨씬 친숙해진다.

공압 회로 읽기 연습

공압 실린더가 한 번 나갔다가 들어오는 간단한 회로를 예로 들어 보자. 방향 제어 밸브가 전환되면 압축 공기가 실린더 한쪽으로 들어가 피스톤이 나가고, 밸브가 다시 원위치로 돌아오면 반대쪽으로 공기가 들어가 피스톤이 들어온다. 이 흐름을 말로 설명할 수 있다면 회로 문제는 어렵지 않다.

PLC 입출력 개념

PLC는 입력 장치(스위치, 센서)의 신호를 받아 프로그램에 따라 출력 장치(램프, 솔레노이드, 전동기)를 작동시킨다. 입력과 출력 주소가 따로 있고, 래더 프로그램은 이 둘을 연결하는 논리다. 문제에서는 입력 상태 표를 주고 출력이 켜지는지 묻는 경우가 많아서 접점 상태를 하나씩 따져 보는 습관이 필요하다.

실수 줄이는 습관

• 접점의 a, b 구분을 문제마다 표시한다.
• 자기유지 회로는 시작 신호와 유지 접점, 정지 접점을 색연필로 구분해 본다.
• 타이머는 설정 시간이 지나야 접점이 바뀐다는 점을 확인한다.

이후 진로

시험에 나오는 기호 예시

공압 실린더, 방향제어 밸브, 압력계, 공기 필터 같은 기호가 나온다. 모양이 비슷한 것이 많아서 의미를 같이 외워야 한다. 기호를 보고 이름을 쓰는 연습, 이름을 보고 기호를 그리는 연습 둘 다 필요하다.

기호를 눈으로만 볼 때

• 기호를 눈으로만 본다
• 래더 회로를 그림으로만 이해하고 동작을 말로 설명 못 한다
• 기계제도의 투상도를 건너뛴다
• 센서 종류를 정리하지 않는다

이렇게 해두면 편하다

한 단원에 3~4일씩 쓰고, 일주일에 한 번은 전체를 섞어서 푼다. 공유압과 PLC는 직접 그려보는 시간을 꼭 넣는다. 학교 실습 시간이 있다면 장비를 만져보는 게 이해에 큰 도움이 된다.

다음 단계

필기를 마치면 실기가 이어진다. 필기 때 이해한 회로와 부품 지식이 그대로 실기에서 쓰인다. 그래서 필기를 외우기만 하지 말고 이해해두는 게 좋다.

배운 걸 어디에 쓰나

제조 공장, 자동화 설비, 로봇 분야에 관심 있는 학생들이 준비한다. 기계, 전기, 제어를 골고루 배우기 때문에 이후 진학이나 취업에서 기초 체력이 된다. 특성화고 기계과, 전기과에서 많이 준비한다.

시험 전에 세 가지만

공유압 기호를 보고 이름을 맞히고, 래더 회로 하나를 보고 동작을 설명하고, 기계제도 도면을 읽는 세 가지가 되는지 확인한다. 이 세 가지를 거치면 필기는 충분히 준비된 거다.

자동화설비기능사를 취득하면 설비 보전, 생산 현장 운영, 전기 및 제어 관련 직무로 이어갈 수 있다. 자동화설비산업기사로 이어가는 학생도 많다. 필기 이후 실기에서는 실제 장비를 다루므로 필기 때 익힌 개념이 큰 도움이 된다. 시험 일정은 큐넷 공고에서 확인하자.

시험 일정, 응시 자격, 합격 기준은 해마다 바뀔 수 있어요. 접수 전에 큐넷(Q-Net) 또는 시행기관의 공식 공고를 꼭 확인하세요.