장치 (설비)

장치(device, 裝置)는 어떤 목적에 따라 기능하도록 기계, 도구 따위를 그 장소에 장착하는 것 또는 그 기계, 도구, 설비 등을 말한다.

개요

장치는 어떤 일을 원만하게 수행하기 위하여 설정한 조직 구조나 규칙 따위를 비유적으로 이르는 말이다. 장치는 소자(素子), 기기 또는 기구의 총칭이다. 특정 목적을 가진 기계적, 전기적 장치 또한 일반적으로 표현하면 능동적으로 어떤 일정한 역할과 기능을 부과하는 구체적인 장치가 된다. 예를 들면 컴퓨터 시스템에서 중앙 처리 장치(CPU)에 대하여 여러 가지 기능을 부과하기 위한 기기, 입출력 인터페이스(I/O interface), 디스플레이 장치(display), 플로피 디스크 장치(FDD), 터미널 장치(terminal) 등이 이 디바이스에 해당한다. 소자는 일반적으로 반도체 소자(semiconductor device) 등의 부품을 가리킨다. 트랜지스터(transistor), 다이오드(diode) 등이 있다. 기구로서는 주로 전자적 기구 부품을 가리키는 경우가 많으며 커넥터, 계전기, 릴레이, 스위치 등이 있다. 전자 용어에서 장치는 유선, 무선 혹은 전력 또는 일렉트로닉스에서 하나의 독립한 기능을 나타내는 부분을 하나의 덩어리로 구성한 것이다. 예를 들면 수신 장치, 전원 장치 등이라는 이름으로 부른다.

기계장치

기계장치(機械裝置)는 일을 수행할 수 있는 장치를 말한다. 실제 현장에서 기계장치는 다음의 목적 또는 이들 목적의 조합으로 사용할 수 있다. 기계장치는 물질에너지 전환에 사용하며, 그 예로 발전기는 역학에너지(mechanical energy)를 전기에너지(electrical energy)로 바꾸어 준다. 기계장치는 연접봉, 크랭크축, 그리고 감속기어 (reduction gear)의 예처럼 항공기 엔진의 물질 에너지를 프로펠러에 전달하듯이 물질에너지를 한 곳에서 다른 장소로 전달한다. 기계장치는 힘을 확대하는 데 사용한다. 예를 들어, 도르래는 무거운 하중을 들어 올리고 끌어 올리려는 하중보다 작은 힘으로 물건을 들어 올리는데 사용한다. 기계장치는 속도를 더욱 크게 하는 데 사용한다. 가장 좋은 예는 자전거이며 이는 큰 힘을 가하여 속도를 얻는다. 기계장치는 힘의 방향을 바꾸기도 한다. 그 예로 국기 게양대는 한쪽 줄에 아래쪽 방향으로 힘을 주어 다른 쪽에는 위쪽 방향으로 향하는 힘을 받아 깃발은 깃대의 꼭대기로 올린다. 여섯 가지 간단한 기계장치가 있다. 지레, 도르래, 축바퀴, 경사면, 스크루, 그리고 기어가 있다. 그러나 물리에서는 2개의 기본원리만 이해하면 된다. 즉, 지레와 경사면의 원리이다. 도르래, 축바퀴, 그리고 기어는 지레의 기계원리를 응용한 것이다. 쐐기(wedge) 와 스크루는 경사면의 원리를 이용한 것이다. 복잡한 기계장치를 다루려면 간단한 기계장치의 원리를 파악해야 한다. 복잡한 구조의 기계장치도 결국은 간단한 기계장치의 조합이기 때문이다.

냉각 장치

냉각장치(冷却裝置)는 어떠한 장치를 과열을 방지하고 차갑게 식히기 위해 만든 기계로 자동차, 배터리, 컴퓨터 등에 들어가 있다. 다른 말로 냉각기(冷却器)나 냉각 시스템(cooling system)이라고 부르기 한다. 자동차에 있어서 엔진은 연료의 연소가 이루어지면서, 열에너지의 발생과 함께 자동차가 움직일 수 있는 운동에너지를 만든다. 이때 엔진의 정상적인 작동을 위해서는 연소 시 이루어지는 열발생을 적절하게 조절할 필요가 있다. 도로를 달리는 자동차는 각 실린더의 연료를 점화하여 분당 4,000회의 폭발 행정을 통하여 엄청난 열에너지를 발생시키는데, 실린더 안 연소가스의 온도만 2,000~2,500℃에 이르며 이로 인해 실린더 내부의 온도는 1000℃ 이상으로 높아진다. 이때 온도를 제어하지 못하고 과도하게 높아지면 부품의 가동이 저하되어 고장이 생기거나 수명이 단축되고 연소 상태도 나빠져서 노킹이나 조기 점화가 발생하고, 그 결과로 기관의 출력이 저하된다. 그렇다고 별도의 장치 없이 냉각을 한다면 지나치게 진행되어 연소에서 발생한 열량 가운데 손실되는 열량이 커지면 기관의 열효율이 낮아지고, 연료 소비량이 증가하는 등의 문제가 생겨서 기관 온도를 약 80~90℃로 알맞게 유지해야 하기 때문에 효율적인 냉각을 위해서는 냉각장치가 필요하다.

전기장치

전기장치(電氣裝置, electric apparatus)는 아무런 동역학적 구조가 없는 응용 부분과 소자로 구성된 전기기기이다. 자동차 전기장치는 시동을 위해 엔진을 크랭킹시키기 위한 장치와 실린더 내에서 고전압의 스파크를 발생시키기 위한 점화장치로서 각종 라이트(light)와 액세서리(부속 장치)를 작동시키기 위한 장치 배터리를 충전시키기 위한 충전 장치 등 일련의 장치를 말한다. 디젤엔진의 경우에는 예열 플러그(glow plug)를 작동시키기 위한 회로가 포함되기도 한다. 자동차에 필요한 전력은 엔진 출력의 일부로 발전되어 배터리에 충전되고 필요에 따라 엔진, 조명, 계기 및 거주성에 필요한 각 계통에 분배되며 소모된 전력은 엔진회전으로 발전시켜 배터리에 재보충하는 것이다.

발전 장치

발전장치(generating set, 發電裝置)는 발전기와 그것을 구동하는 원동기로 이루어지는 장치를 이른다. 발전장치는 어떤 에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로 수력, 화력, 원자력 따위의 발전기나 발전소를 통틀어 이른다. 발전기는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다. 일반적으로 전자기 유도를 이용한다. 발전기 동작의 기본 원리는 전동기의 원리와 같이 앙페르 법칙과 패러데이의 유도 법칙이다. 따라서 전기에너지의 역변환은 전동기로 수행되며 모터와 발전기는 많이 흡사하다. 원리적인 구분으로 직류발전기, 동기발전기, 유도발전기 등이 있다. 역학적 에너지의 근원은 터빈엔진, 터빈 또는 수차를 통해 떨어지는 물, 내부 연소 엔진, 바람 터빈, 태양 또는 태양에너지, 압축공기 등이 있다.

소음 장치

소음장치(silencer, 消音裝置)는 소음의 발생을 줄이기 위해 고안된 장치이다. 총포 따위의 발사음을 감소시키는 장치도 소음장치이다. 머플러(muffler)는 자동차 등 내연기관에서 배기가스가 배출되면서 생성되는 폭음을 줄이거나 없애는 장치를 가리킨다. 배기구 또는 소음기(消音器, silencer)라고도 한다. 머플러는 소음기의 일종으로 주로 자동차나 모터사이클의 배기 구멍을 통해 바깥으로 연소되는 장치이다. 머플러는 배기가스가 배출될 때 발생하는 소리와 유해물질을 정화하는 역할을 한다. 차량의 배기 장치로 엔진에서 발생한 배기가스를 촉매 장치와 소음기를 통하여 최소화하는 기능이 있다. 머플러의 구성은 배기 매니폴드, 1번 머플러, 촉매 장치, 중간 머플러(2번 머플러), 테일 머플러 5가지로 분류한다.[1] 자동차는 배기가스가 잘 빠지지 않으면 차에 문제가 발생하는데, 흔히 머플러에 의해 차량 출력이 받는 영향은 약 15%라고 말한다. 머플러의 가장 큰 역할은 소음을 줄이는 것으로, 배출 가스가 머플러 내의 여러 필터를 거치면서 소음이 줄어드는 방식이다.

시동 장치

시동 장치(starting mechanism, 始動裝置)는 내연기관이나 터빈, 건설 중기의 시동에 사용하는 장치. 소형 기관에서는 수동(手動)이나 족동(足動) 등 사람의 힘으로 시동하는 크랭크 기구, 중형 이상의 기관에서는 축전지를 전원으로 하는 직류 모터가 일반적으로 사용되고 있다. 디젤 기관에서는 고압 공기를 직접 실린더 안으로 불어넣어 피스톤을 아래로 미는 시동 장치가 사용되기도 한다. 자동차의 시동장치는 엔진이 정지되어 있는 크랭크 샤프트(crank shaft)를 구동하여 엔진을 시동하게 하는 장치이다. 시동 조작 형식에 따라 점화 스위치의 절환에 의한 키 스위치 절환식 시동장치와 리모컨 조작에 의한 원격 시동장치, 푸시 버튼에 의한 버튼식 시동장치로 구분할 수 있다. 리모컨 제어식 원격 시동장치는 키 스위치 절환식 시동장치에 스타트 릴레이(start relay)를 일정 시간 제어하기 위한 수신 제어 모듈과 리모컨이 추가된 시스템으로 편의성을 높인 시동장치이다. 이에 비해 버튼식 시동장치는 사용자의 아이디를 인식하기 위한 송수신 모듈과 스타트 릴레이를 제어하기 위한 컨트롤 모듈로 구성된 원격 제어 스마트 시스템이다.

안전장치

안전장치(安全裝置)는 사고를 예방하기 위한 장치이다. 기계 고장이나 기계에 의한 각종 사고를 방지하기 위해 만든 장치 또는 각종 안전을 위해 만든 장치이다. 픽션의 경우 프로토타입의 경우 이게 없어서 애먹는 경우가 많다. 안전장치는 자동차 사고 발생 시 탑승자를 보호하기 위한 장치를 말한다. 자동차는 생활에 없어서는 안 될 필수품이다. 기술개발 속도에 따라 자동차가 첨단화되면서 인간은 빠르게 이동할 수 있게 되었고, 활동 반경도 급격하게 증가했다. 그러나 역시 중요한 것은 안전이다. 속도가 빠른 만큼 탑승자의 안전도 영향을 받으면서 교통사고 사망자 수가 급증했다. 이에 따라 자동차에는 각종 안전장치가 늘고 있다. 안전장치는 사고가 발생한 이후 사고 정도를 경감시키는 역할을 하는 수동식 안전장치가 주로 장착되어 왔다. 그러나 각종 센서 등이 개발되면서 사고 이전에 미리 사고의 가능성을 판단해 사고를 방지하는 능동식 안전장치가 장착되는 추세다. 수동식 안전장치는 충돌 시의 충격을 흡수 또는 완화해 탑승자의 상해를 저감한다. 반면에 능동식 안전장치는 사고 이전에 충돌을 방지하기 위한 모니터링, 경고, 회피 조향, 자동제동 등의 사고회피 안전장치를 말한다. 능동식 안전장치는 탑재 차량이 점차 늘면서 대중화의 길로 접어들었다. 특히 자동차의 콘셉트, 타깃으로 삼는 소비층과 연계됐을 때 안전장치로서의 가치와 활용도가 더 높아진다.

참고자료

• 〈안전장치〉, 《나무위키》
• 〈장치〉, 《네이버 지식백과》
• 〈장치(device)〉, 《네이버 지식백과》
• 〈발전 장치〉, 《네이버 지식백과》
• 〈소음장치〉, 《네이버 지식백과》
• 〈시동장치〉, 《네이버 지식백과》
• 〈기계장치〉, 《ACE항공직업전문학교》
• 휠라이프, 〈"냉각 장치" -엔진의 온도를 일정하게-〉, 《네이버 포스트》, 2017-08-10
• 월하月下, 〈자동차 냉각 장치 Car cooling system〉, horseless vehicle, 2018-01-08

같이 보기

• 가공

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