공학도면

공학도면 또는 엔지니어링 드로잉(Engineering drawing)은 객체에 대한 정보를 전달하는 데 사용되는 기술제도 유형이다. 일반적인 용도는 구성 요소 구성에 필요한 형상을 지정하는 것이며 상세 도면(detail drawing)이라고 한다. 일반적으로 간단한 부품이라도 완전히 규정하려면 여러 개의 도면이 필요하다. 도면은 후속 세부 구성 요소의 도면 번호, 필요한 수량, 건축 자재 및 개별 항목을 찾는 데 사용할 수 있는 3D 이미지를 제공하는 마스터 도면 또는 조립 도면으로 함께 연결된다. 대부분 그림문자로 구성되어 있으나 간결성을 위해 약어와 기호를 사용하고, 필요한 정보를 전달하기 위해 추가적인 텍스트 설명도 제공할 수 있다.

공학도면을 제작하는 과정을 흔히 기술 도면 또는 제도(draughting)라고 한다. 도면에는 일반적으로 구성 요소의 여러 보기가 포함되어 있지만 추가 설명을 위해 추가 스크래치 보기가 세부 사항에 추가될 수 있다. 일반적으로 요구사항인 정보만 지정된다. 치수와 같은 주요 정보는 일반적으로 도면의 한 위치에만 지정되어 중복 및 불일치 가능성을 방지한다. 부품이 제조되고 기능할 수 있도록 임계 치수에 대해 적절한 공차가 제공된다. 공학도면에 제공된 정보를 기반으로 보다 자세한 생산 도면을 생성할 수 있다. 도면에는 도면 작성자, 승인자, 치수 단위, 뷰(view)의 의미, 도면 제목 및 도면 번호가 포함된 정보 상자 또는 제목 블록이 있다.

역사
아이디어를 시각적으로 전달하기 위한 필수적인 수단으로서, 공학 도면은 고대부터 인류 역사의 한 부분으로 다양한 형태로 존재해 왔다. 이러한 초기 도면은 신전, 기념비, 공공 인프라와 같은 대규모 문화 구조물을 위한 건축 및 공학적 개념을 표현하는 데 사용되었다. 이집트인과 고대 메소포타미아인은 매우 상세한 관개 시스템, 피라미드 및 기타 정교한 구조물을 만들기 위해 기초적인 형태의 공학 도면을 사용했다. 비록 그들의 방법은 상대적으로 단순했으나, 엄청난 기술과 정확성이 요구되었다. 이러한 원시적인 형태일지라도, 그들은 세월의 시험을 견뎌낼 구조물을 위한 도면을 건설 현장에 제공했다.

공학 도면의 학문은 고대 그리스와 고대 로마에서 더욱 발전했다. 비트루비우스를 비롯한 엔지니어와 건축가들은 건설 기술을 전수하고 건축에서의 균형과 비율의 기본 원리를 설명하는 매체로 도면을 사용했다. 보다 공식적인 공학 도면 관행으로 이어진 초기 사례에는 수로, 교량, 요새를 건설하는 데 사용된 도면과 기하학적 계산이 포함된다. 또한 12세기 성당과 성의 설계에도 공학 도면이 등장했는데, 비록 이러한 도면은 공식적으로 훈련받은 엔지니어가 아닌 장인과 석공들에 의해 주로 제작되었다.

르네상스는 공학 도면이 큰 성공을 거둔 시기였다. 이 독창적인 예술가들과 발명가들은 자신의 작업에 정교한 시각적 표현 방법과 체계적인 정확성을 도입하기 시작했다. 레오나르도 다 빈치의 노트에는 기계 장치, 해부학 연구, 공학 프로젝트의 도면이 담겨 있었으며, 이는 그의 노트에서 설명된 바와 같이 형태, 기능 및 비율에 대한 그의 앞선 이해를 보여주었다. 아마도 그는 예술과 공학적 능력을 결합하여 상상력이 풍부하면서도 교육적인 공학 도면을 제작한 최초의 선구자 중 한 명이었을 것이다. 이는 미래의 공학 도면 작업 발전을 위한 중요한 토대가 되었다.

산업 혁명이 본격화되면서, 정투상도, 분해도, 표준 축척과 같이 엄격하게 규정된 관례의 등장과 함께 현대적인 공학 도면이 틀을 갖추게 되었다. 표준화로의 움직임 중 일부는 프랑스에서의 공학 교육 발전과 통일된 제도 기술에 의해 촉발되었다. 같은 시기, 프랑스의 수학자 가스파르 몽주는 3차원 물체를 2차원 공간에 표현하는 수단인 화법기하학을 개발하여 공학 도면에 큰 기여를 했다. 그의 작업은 오늘날 공학 도면에서 사용되는 핵심 기술 중 하나인 정투상도의 토대를 마련했다. 몽주의 방법은 처음에는 군사 기밀로 전파되다가 이후 널리 퍼졌으며, 그의 방법은 공학 교육의 미래와 공학 실무를 형성했다.

공학 도면의 기술에 대한 추가적인 기여는 마크 이점바드 브루넬과 같은 선구자들에 의해 이루어졌다. L. T. C. 롤트가 쓴 이점바드 킹덤 브루넬의 전기에서 마크가 1799년에 기여한 활차 제작 기계의 상세 도면은 영국 공학 방법의 발전 과정을 증명한다. 현재 우리가 기계 제도 기술이라고 부르는 것을 적용하여 2차원 평면에 3차원 기계를 묘사함으로써 더 효율적인 제조 공정과 더 높은 정밀도가 가능해졌다. 이러한 혁신은 세계가 기계화된 생산으로 이동하기 시작하고 교량, 철도, 선박과 같은 복잡한 공학 프로젝트가 성공하기 위해 매우 상세하고 정확한 기술적 표현을 필요로 함에 따라 필수적이었다.

19세기 동안 공학 도면에서 정밀도에 대한 필요성이 증가한 것은 산업 혁명의 직접적인 결과였다. 이 시대에 우리는 철도, 증기 기관, 철 구조물과 같이 높은 수준의 정확성과 표준화를 요구하는 대규모 공학 프로젝트의 발전을 목격했다. 엔지니어들에 의해 새로운 관례와 기호가 만들어졌으며, 이러한 사용은 산업 전반에 걸쳐 표준화되어 공학 도면을 읽을 수 있는 사람이라면 누구나 부품이나 구조물의 사양을 알 수 있게 되었다. 표준화 과정은 공학 실무가 규격화되는 데 도움을 주어 엔지니어, 제조업체 및 건설업자가 더 쉽게 협력할 수 있게 만들었다.

20세기에는 T자, 컴퍼스, 각도기와 같은 제도 도구의 도입으로 공학 도면은 또 다른 변화를 겪었다. 이러한 도구들은 제도가가 마천루, 항공기, 자동차와 같이 점점 더 복잡해지는 프로젝트에 필요한 높은 수준의 정밀도를 달성하는 데 도움을 주었다. 미국 국가표준 협회(ANSI) 및 국제 표준화 기구(ISO)와 같은 표준의 제정은 공학 도면의 관례를 더욱 공식화하여 전 세계 공학 실무의 일관성을 보장했다.

오늘날 공학 도면은 수동 제도에서 컴퓨터 지원 설계(CAD)로 크게 전환되었다. CAD 소프트웨어는 공학 도면이 작성되는 방식을 혁신하여 더 빠르고 정밀하며 쉽게 수정할 수 있는 도면을 가능하게 했다. 엔지니어들은 이제 설계를 3차원으로 시각화하고, 성능을 시뮬레이션하며, 실제 시제품을 제작하기 전에 조정을 거칠 수 있다. 이러한 디지털 전환은 효율성을 높였을 뿐만 아니라 혁신의 가능성을 넓혀 엔지니어들이 이전에는 상상할 수 없었던 과제들을 해결할 수 있게 해주었다.

그러나 디지털 도구의 출현에도 불구하고, 공학 도면의 근본 원리는 그 역사에 뿌리를 두고 있다. 정밀도, 명확성, 복잡한 정보를 시각적으로 전달하는 능력은 여전히 공학 도면의 핵심이다. 정투상도에서 축척 및 치수선의 사용에 이르기까지 수 세기에 걸쳐 확립된 관례는 현대 공학 및 건축 실무에서 계속해서 필수적이다. 공학 도면의 진화는 인류의 독창성을 보여주는 증거이며, 복잡한 아이디어를 시각적으로 전달하는 능력이 문명의 발전에 얼마나 중추적인 역할을 해왔는지를 보여준다.

 표준화 및 명확화 

공학 도면은 복잡할 수 있는 부품이나 조립체의 요구 사항을 규정한다. 표준은 이러한 사양의 규정과 해석을 위한 규칙을 제공한다. 표준화는 또한 국제화에 도움이 되는데, 서로 다른 언어를 사용하는 다른 나라의 사람들이 동일한 공학 도면을 읽고 동일한 방식으로 해석할 수 있기 때문이다.

공학 도면 표준의 주요 세트 중 하나는 ASME Y14.5 및 Y14.5M(가장 최근 2018년 개정)이다. 이들은 미국에서 널리 적용되지만, 현재는 ISO 8015 (제품의 기하 특성 사양(GPS) — 기본 — 개념, 원칙 및 규칙) 또한 중요하다. 2018년에는 항공우주 및 기타 산업에 특화된 고급 관행을 개발하고 Y14.5 표준을 보완하기 위해 ASME AED-1이 만들어졌다.

2011년에는 호출 원칙(Invocation Principle)을 포함하는 ISO 8015 (제품의 기하 특성 사양(GPS) — 기본 — 개념, 원칙 및 규칙)의 새로운 개정판이 발표되었다. 이는 "ISO 제품의 기하 특성 사양(GPS) 시스템의 일부가 기계 공학 제품 문서에 호출되면, 전체 ISO GPS 시스템이 호출된 것으로 간주한다"고 명시하고 있다. 또한 도면에 "Tolerancing ISO 8015"라고 표시하는 것은 선택 사항이라고 기술한다. 이것이 시사하는 바는 ISO 기호를 사용하는 모든 도면은 ISO GPS 규칙에 따라서만 해석될 수 있다는 것이다. ISO GPS 시스템을 호출하지 않는 유일한 방법은 국가 표준이나 다른 표준을 호출하는 것이다. 영국의 경우 BS 8888(기술 제품 사양)이 2010년대에 중요한 업데이트를 거쳤다.

 매체 
섬네일|도로의 전형적인 단면도.
수 세기 동안 1970년대까지 모든 공학 도면은 종이나 다른 기재(예: 독피지, 마일러) 위에 연필과 펜을 사용하여 수동으로 작성되었다. 컴퓨터 지원 설계(CAD)가 등장한 이후, 공학 도면은 매 십 년이 지날수록 점점 더 전자 매체로 작성되어 왔다. 오늘날 대부분의 공학 도면은 CAD로 작성되지만, 연필과 종이가 완전히 사라진 것은 아니다.

수동 제도의 도구 중 일부는 연필, 펜과 잉크, 직자, T자, 운형자, 삼각자, 자, 각도기, 디바이더, 컴퍼스, 축척자, 지우개, 압정 등이 있다. (과거에는 계산자도 보급품 중 하나였으나, 오늘날에는 수동 제도를 할 때도 휴대용 계산기나 화면상의 계산기 프로그램을 활용한다.) 그리고 당연히 제도판이나 제도 책상도 도구에 포함된다. "제도판으로 돌아가다(go back to the drawing board)"라는 영어 관용구는 무언가를 처음부터 다시 생각한다는 비유적 표현으로, 생산 중에 설계 오류를 발견하고 공학 도면을 수정하기 위해 문자 그대로 제도판으로 돌아가는 행위에서 유래되었다. 제도기는 제도판, 직자, 팬터그래프 및 기타 도구들을 하나의 통합된 제도 환경으로 결합하여 수동 제도를 돕는 장치다. CAD는 이들의 가상적인 대응물을 제공한다.

도면을 제작할 때는 보통 원본을 만든 다음 이를 복제하여 현장, 공급업체, 회사 아카이브 등에 배포할 여러 사본을 생성한다. 고전적인 복제 방식은 청색과 백색이 나타나는 방식(청저백선 또는 백저청선)을 포함했기 때문에, 공학 도면은 오랫동안 "청사진" 또는 "백사진"으로 불려 왔으며 오늘날에도 여전히 그렇게 불리는 경우가 많다. 비록 오늘날 대부분의 공학 도면 사본은 흰 종이에 검은색이나 다색 선을 출력하는 현대적인 방식(주로 잉크젯 프린터나 레이저 프린터)으로 만들어지므로 문자 그대로의 관점에서는 시대착오적인 용어이지만 말이다. 미국에서는 이제 공학 도면의 모든 종이 사본을 의미하는 보다 일반적인 용어인 "프린트(print)"가 흔히 사용된다. CAD 도면의 경우 원본은 CAD 파일이며, 그 파일을 인쇄물로 출력한 것이 "프린트"가 된다.

 치수 기입 및 공차 시스템 

거의 모든 공학 도면(참조 전용 뷰나 초기 스케치는 제외)은 기하학적 형상(모양 및 위치)뿐만 아니라 해당 특성에 대한 치수 및 공차를 전달한다. 치수 기입 및 공차 시스템은 여러 가지로 발전해 왔다. 가장 단순한 치수 기입 시스템은 단순히 점 사이의 거리(물체의 길이나 너비, 또는 구멍 중심 위치 등)를 지정하는 것이다. 잘 발달된 호환성 생산이 등장한 이후, 이러한 거리에는 플러스-마이너스 또는 최소-최대 한계 유형의 공차가 동반되었다. 좌표 치수 기입은 공통 원점을 기준으로 데카르트 좌표계를 사용하여 모든 점, 선, 평면 및 프로파일을 정의하는 것을 포함한다. 좌표 치수 기입은 제2차 세계 대전 이후 기하공차(GD&T)가 개발될 때까지 유일한 최선의 선택이었다. 기하공차는 좌표 치수 기입의 한계(예: 직사각형 공차 영역만 가능, 공차 누적 현상)에서 벗어나 기하학적 형상과 치수(즉, 형상[모양/위치] 및 크기 모두)에 대해 가장 논리적인 공차 설정을 가능하게 한다.


 공통 특징 
도면은 다음과 같은 중요한 정보를 전달한다:

 기하학적 형상(Geometry) – 물체의 모양; 뷰(view)로 표현됨; 정면, 평면, 측면 등 다양한 각도에서 보았을 때 물체가 어떻게 보일지를 나타냄.
 치수(Dimensions) – 물체의 크기가 공인된 단위로 캡처됨.
 공차(Tolerances) – 각 치수에 대해 허용되는 변동 범위.
 재질(Material) – 항목이 무엇으로 만들어졌는지를 나타냄.
 마감(Finish) – 기능적 또는 미학적인 항목의 표면 품질을 지정함. 예를 들어, 대량 판매용 제품은 일반적으로 산업용 기계 내부에 들어가는 부품보다 훨씬 높은 표면 품질을 요구함.

 선 스타일 및 유형 
섬네일|표준 공학 도면 선 유형
다양한 선 스타일이 물리적 객체를 그래픽으로 표현한다. 선의 유형에는 다음이 포함된다:
 외형선(visible) – 특정 각도에서 직접 보이는 모서리를 묘사하는 데 사용되는 실선이다.
 숨은선(hidden) – 직접 보이지 않는 모서리를 나타내는 데 사용될 수 있는 짧은 파선이다.
 중심선(center) – 원형 피쳐의 축을 나타내는 데 사용될 수 있는 긴 선과 짧은 선이 교대로 나타나는 파선(일점쇄선)이다.
 절단선(cutting plane) – 단면도를 위한 단면을 정의하는 데 사용될 수 있는 가는 중간 파선 또는 굵은 일점쇄선/이점쇄선이다.
 해칭선(section) – "절단"으로 인해 발생하는 단면도에서 표면을 나타내는 데 사용되는 패턴(절단되는 재료에 따라 패턴이 결정됨)의 가는 선이다. 해칭선은 흔히 "크로스 해칭"이라고도 불린다.
 가상선(phantom) – (표시되지 않음) 지정된 부품이나 조립체의 일부가 아닌 피쳐나 구성 요소를 나타내는 데 사용되는 긴 선과 두 개의 짧은 선이 교대로 나타나는 가는 선(이점쇄선)이다. 예: 테스트에 사용될 수 있는 빌릿 끝단이나 툴링 도면의 초점이 되는 가공 제품 등.

선은 각 선에 문자가 부여되는 문자 분류로도 분류될 수 있다.
 A형 선은 물체 피쳐의 윤곽을 보여준다. 도면에서 가장 굵은 선이며 HB보다 부드러운 연필로 그려진다.
 B형 선은 치수선이며 치수 기입, 투영, 연장 또는 지시선에 사용된다. 2H 연필과 같은 단단한 연필을 사용해야 한다.
 C형 선은 물체 전체를 보여주지 않을 때 파단선으로 사용된다. 자유곡선으로 그려지며 짧은 파단에만 사용된다. 2H 연필.
 D형 선은 C형과 유사하지만 지그재그 모양이며 더 긴 파단에 사용된다. 2H 연필.
 E형 선은 물체 내부 피쳐의 숨겨진 윤곽을 나타낸다. 점선(파선)이다. 2H 연필.
 F형 선은 E형과 같으나 전기 공학 도면에 사용된다. 2H 연필.
 G형 선은 중심선에 사용된다. 점선 형태이나 10–20 mm의 긴 선, 1 mm의 간격, 2 mm의 작은 선으로 구성된다. 2H 연필.
 H형 선은 G형과 같으나 두 번째 긴 선마다 굵게 표시된다. 물체의 절단면을 나타낸다. 2H 연필.
 K형 선은 물체의 교체 위치와 그 물체가 취하는 선을 나타낸다. 10–20 mm의 긴 선, 작은 간격, 2 mm의 작은 선, 간격, 또 다른 작은 선 순으로 그려진다. 2H 연필.

 다중 뷰 및 투영 

섬네일|right|제1각법으로 표현된 부품의 이미지
섬네일|right|투영법이 제1각법(왼쪽)인지 제3각법(오른쪽)인지를 정의하는 데 사용되는 기호
섬네일|right|여러 유형의 그래픽 투영 비교
섬네일|다양한 투영과 그 생성 방식
섬네일|right|아래 공학 도면에 표시된 물체의 등축도
대부분의 경우, 하나의 뷰로는 모든 필요한 특징을 보여주기에 충분하지 않아 여러 개의 뷰가 사용된다. 뷰의 유형에는 다음이 포함된다:

 다면 투영 
다면 투영은 물체를 정면, 오른쪽, 왼쪽, 위, 아래 또는 뒤에서 본 모습(즉, 주요 뷰)으로 보여주는 정투상도의 일종으로, 일반적으로 제1각법 또는 제3각법의 규칙에 따라 서로 상대적으로 배치된다. 아래에서 설명하는 바와 같이 투사선(투영선이라고도 함)의 기원과 벡터 방향이 다르다.
 제1각법 투영에서 평행 투사선은 관찰자 뒤에서 방사되는 것처럼 시작하여 3D 물체를 통과해 그 뒤의 직교 평면에 2D 이미지를 투영한다. 3D 물체는 마치 물체의 방사선 사진을 보는 것처럼 2D "종이" 공간에 투영된다. 평면도는 정면도 아래에 있고, 우측면도는 정면도 왼쪽에 위치한다. 제1각법은 ISO 128 표준이며 주로 유럽에서 사용된다.
 제3각법 투영에서 평행 투사선은 물체의 먼 쪽에서 방사되는 것처럼 시작하여 3D 물체를 통과해 그 앞의 직교 평면에 2D 이미지를 투영한다. 3D 물체의 뷰는 물체를 감싸는 상자의 패널과 같으며, 패널이 도면 평면으로 평평하게 열리면서 회전한다. 따라서 좌측면도는 왼쪽에, 평면도는 위에 배치된다. 3D 물체의 정면에 가장 가까운 피쳐는 도면의 정면도에서 가장 가깝게 나타난다. 제3각법은 주로 미국과 캐나다에서 사용되며, ASME 표준 ASME Y14.3M에 따른 기본 투영 시스템이다.

19세기 후반까지 제1각법은 유럽뿐만 아니라 북미에서도 표준이었다., p. 78. 그러나 1890년경부터 제3각법이 북미 공학 및 제조계 전반에 퍼져 널리 따르는 관례가 되었고, 1950년대에는 ASA 표준이 되었다. 제1차 세계 대전 무렵 영국의 관행은 종종 두 투영법을 혼용하여 사용하기도 했다.

위에서 본 바와 같이, 어떤 표면을 앞, 뒤, 위, 아래로 구성할 것인지는 사용되는 투영법에 따라 달라진다.

모든 뷰가 반드시 사용되는 것은 아니다. 일반적으로 모든 필요한 정보를 명확하고 경제적으로 전달하는 데 필요한 만큼의 뷰만 사용된다. 정면도, 평면도, 우측면도는 기본적으로 포함되는 핵심 뷰 그룹으로 간주되지만,. 특정 설계의 필요에 따라 뷰의 조합이 달라질 수 있다. 6개의 주요 뷰(정면, 배면, 평면, 저면, 우측면, 좌측면) 외에도 부품 정의 및 전달 목적에 부합하는 보조 투상도나 단면이 포함될 수 있다. 뷰 라인 또는 섹션 라인("A-A", "B-B" 등으로 표시된 화살표가 있는 선)은 관찰하거나 절단하는 방향과 위치를 정의한다. 때로는 도면의 어느 구역에서 해당 뷰나 단면을 찾을 수 있는지 알려주는 노트가 기재되기도 한다.

 보조 투상도 
보조 투상도는 6개의 주요 뷰 중 하나가 아닌 다른 평면에 투영된 정투상도다.Bertoline, Gary R. Introduction to Graphics Communications for Engineers (4th Ed.). New York, NY. 2009 이러한 뷰는 일반적으로 물체에 경사면이 포함되어 있을 때 사용된다. 보조 투상도를 사용하면 해당 경사면(및 기타 중요한 특징)을 실제 크기와 모양으로 투영할 수 있다. 공학 도면에서 어떤 특징의 실제 크기와 모양은 시선(LOS)이 참조되는 평면과 수직일 때만 알 수 있다.
이것은 3차원 물체처럼 보여진다. 보조 투상도는 주로 축측투상을 활용하는 경향이 있다. 보조 투상도가 단독으로 존재할 때 이를 서술도(pictorials)라고 부르기도 한다.

 등축 투영법 
등축 투영법은 물체의 각 축을 따른 축척이 동일한 각도에서 물체를 보여준다. 등축 투영은 정투상도 뷰에서 시작하여 수직축을 기준으로 ±45° 회전한 다음, 수평축을 기준으로 약 ±35.264° [= arcsin(tan(30°))] 회전하는 것에 해당한다. "등축(Isometric)"은 그리스어로 "같은 측정"에서 유래했다. 등축 도면이 매력적인 이유 중 하나는 오직 컴퍼스와 직자만으로 60° 각도를 쉽게 그릴 수 있다는 점이다.

등축 투영은 축측투상의 일종이다. 축측투상의 다른 두 가지 유형은 다음과 같다:
 이등각 투영 (Dimetric projection)
 부등각 투영 (Trimetric projection)

 사투영 
사투영은 3차원 물체의 회화적이고 2차원적인 이미지를 생성하는 데 사용되는 간단한 그래픽 투영 유형이다:
 평행한 광선(투사선)을 교차시켜 이미지를 투영한다.
 3차원 소스 물체에서 도면 표면(투영 평면)으로 투영한다.
사투영과 정투상도 모두에서 소스 물체의 평행선은 투영된 이미지에서도 평행선으로 나타난다.

 투시 투영 
투시는 눈에 인지되는 이미지를 평면에 대략적으로 표현한 것이다. 원근법의 가장 특징적인 두 가지 요소는 물체가 다음과 같이 그려진다는 것이다:
 관찰자로부터의 거리가 멀어질수록 작아진다.
 단축법(Foreshortened): 시선을 따른 물체의 치수 크기가 시선을 가로지르는 치수보다 상대적으로 짧게 나타난다.

 단면도 
지정된 절단 평면을 따라 소스 물체의 단면을 보여주는 투영 뷰(보조 또는 다중 뷰)다. 이러한 뷰는 일반적으로 일반 투상도나 숨은선보다 내부 특징을 더 명확하게 보여주는 데 사용되며, 숨은선의 수를 줄이는 데도 도움이 된다. 조립도에서 하드웨어 구성 요소(예: 너트, 나사, 와셔)는 일반적으로 단면 처리하지 않는다. 단면도는 물체의 반쪽 측면도이다.

 축척 

도면은 보통 "축척 도면"으로, 이는 도면이 실제 장소나 물체의 크기에 비해 특정 비율로 그려졌음을 의미한다. 한 세트의 도면 내에서도 서로 다른 축척이 사용될 수 있다. 예를 들어, 평면도는 1:50(1:48 또는 ″ = 1′ 0″)으로 그려질 수 있는 반면, 상세도는 1:25(1:24 또는 ″ = 1′ 0″)로 그려질 수 있다. 배치도는 종종 1:200 또는 1:100으로 그려진다.

축척은 공학 도면 사용에서 미묘한 주제다. 한편으로, 공학 도면은 표준화되고 수학적으로 확실한 투영 방법과 규칙을 사용하여 투영된다는 것이 일반적인 원칙이다. 따라서 공학 도면이 크기, 모양, 형식, 특징 간의 가로세로비 등을 정확하게 묘사하도록 큰 노력을 기울인다. 그러나 다른 한편으로는, 이러한 모든 노력과 의도에 거의 정면으로 반대되는 공학 도면의 또 다른 일반 원칙이 있다. 즉, 사용자가 표시되지 않은 치수를 추론하기 위해 도면의 축척을 직접 재어서는 안 된다는 원칙이다. 이러한 엄격한 훈계는 제목 블록에 "도면의 축척을 재지 마시오(DO NOT SCALE DRAWING)"라는 상용 문구를 통해 도면에 자주 반복된다.

이 두 가지 상반된 원칙이 공존할 수 있는 이유는 다음과 같다. 첫 번째 원칙인 '도면을 매우 신중하고 정확하게 제작한다'는 원칙은 공학 도면이 존재하는 근본적인 목적, 즉 부품 정의와 수락 기준( "올바르게 만들었을 때 부품이 어떻게 보여야 하는지" 포함)을 성공적으로 전달하기 위함이다. 이 목적을 수행함으로써 누군가가 도면의 축척을 재어 정확한 치수를 얻을 수도 있는 도면이 만들어진다. 따라서 치수가 필요하지만 기재되어 있지 않을 때 그렇게 하고 싶은 큰 유혹이 생긴다. 두 번째 원칙인 '도면의 축척을 재는 것이 보통은 통하더라도 절대로 해서는 안 된다'는 원칙은 설계 의도를 식별할 권한이 누구에게 있는지에 대한 명확성을 강제하고, 처음부터 축척에 맞춰 그려지지 않은 도면(보통 "drawing not to scale" 또는 "scale: NTS"라고 표시됨)을 잘못 측정하는 것을 방지하는 등 여러 목적을 수행한다. 사용자가 도면의 축척을 재는 것이 금지되면, 그들은 (측정을 통해 얻으려 했던 답을 얻기 위해) 대신 엔지니어에게 문의해야 하며, 본질적으로 정확하게 축척을 잴 수 없는 것을 잘못 측정하는 일을 방지하게 된다.

그러나 어떤 면에서 CAD와 모델 기반 정의(MBD) 시대의 도래는 수십 년 전에 형성된 이러한 가정들에 도전한다. 부품 정의가 솔리드 모델을 통해 수학적으로 정의될 때, 모델을 조사할 수 없다(도면의 축척을 재는 것과 직접적으로 대응됨)는 주장은 터무니없는 것이 된다. 왜냐하면 부품 정의가 이런 방식으로 정의될 때, 도면이나 모델이 "축척에 맞지 않을" 수 없기 때문이다. 2차원 연필 도면은 부정확하게 단축되거나 왜곡될 수 있고(따라서 축척에 맞지 않음), 기재된 치수만이 사용되는 한 여전히 완전히 유효한 부품 정의가 될 수 있다. 이는 도면과 라벨이 전달하는 것이 실제 복제품이라기보다는 원하는 것에 대한 기호이기 때문이다. (예를 들어, 분명히 원형이 아닌 구멍의 스케치라도 라벨에 "10mm DIA"라고 적혀 있다면 부품이 진원 구멍을 가짐을 정확하게 정의한다. "DIA"가 왜곡되어 그려진 원이 완벽한 원을 나타내는 기호임을 암시적이고 객관적으로 사용자에게 알려주기 때문이다.) 하지만 수학적 모델(본질적으로 벡터 그래픽)이 부품의 공식 정의로 선언된다면, 어떤 양의 "도면 축척 측정"도 의미가 있다. 의도한 바가 묘사(모델링)되지 않았다는 의미에서 모델에 오류가 있을 수는 있지만, "축척에 맞지 않는" 유형의 오류는 있을 수 없다. 수학적 벡터와 곡선은 부품 특징의 기호가 아니라 복제품이기 때문이다.

심지어 2차원 도면을 다룰 때도, 제조 세계는 사람들이 인쇄물에 명시된 축척 비율에 주의를 기울이거나 그 정확성에 의존하던 시절로부터 변화했다. 과거에는 인쇄물이 플로터에서 정확한 축척 비율로 출력되었고, 제목 블록의 "축척" 칸에 "1:2"라고 적혀 있으면 도면 위의 15 mm 선이 부품의 30 mm 치수에 해당한다는 것을 사용자가 알 수 있었다. 오늘날 어디에나 있는 데스크톱 프린팅 시대에는 원본 도면이나 축척된 인쇄물이 스캐너로 스캔되어 PDF 파일로 저장되고, 사용자가 편리하다고 생각하는 배율(예: "용지 크기에 맞춤")로 인쇄되기 때문에, 사용자는 제목 블록의 "축척" 칸에 어떤 비율이 적혀 있는지 거의 신경 쓰지 않게 되었다. 어차피 "도면의 축척을 재지 마시오"라는 규칙 하에서는 그들에게 큰 의미가 없기도 했다.

 치수 표시 
피쳐의 필요한 크기는 치수 사용을 통해 전달된다. 거리는 선형 및 좌표 치수의 두 가지 표준화된 형식 중 하나로 표시될 수 있다.
 선형 치수의 경우, 두 피쳐 사이의 거리만큼 떨어진 두 개의 평행선(이를 "치수 보조선"이라 함)이 각 피쳐에 표시된다. 치수 보조선에 수직인 선(이를 "치수선"이라 함)이 끝점에 화살표와 함께 치수 보조선 사이에 표시된다. 거리는 치수선의 중앙에, 인접하게 또는 마련된 간격 안에 숫자로 표시된다.
 좌표 치수의 경우, 하나의 수평 및 하나의 수직 치수 보조선이 전체 뷰의 원점을 설정한다. 원점은 이 치수 보조선의 끝에 놓인 0으로 식별된다. 다른 피쳐까지의 x축 및 y축 거리는 다른 치수 보조선을 사용하여 지정되며, 거리는 그 끝에 숫자로 표시된다.
원형 피쳐의 크기는 직경 또는 반경 치수를 사용하여 표시된다. 반경 치수는 "R" 다음에 반경 값을 사용한다. 직경 치수는 직경 기호라고 불리는, 앞으로 기울어진 대각선이 있는 원 다음에 직경 값을 사용한다. 원형 피쳐를 가리키는 화살표가 있는 방사형 정렬 선(지시선)이 직경 및 반경 치수와 함께 사용된다.
모든 유형의 치수는 일반적으로 두 부분으로 구성된다. 피쳐의 "이상적인" 크기인 공칭 값과, 값이 공칭 위아래로 변할 수 있는 양을 지정하는 공차다.
 기하공차는 객체의 기능적 기하학적 형상을 지정하는 방법이다.

 도면의 크기 

섬네일|ISO 종이 크기
섬네일|ANSI 종이 크기

도면의 크기는 일반적으로 ISO(국제 표준) 또는 ANSI/ASME Y14.1(미국)의 두 가지 표준 중 하나를 따른다.

미터법 도면 크기는 국제 종이 크기와 일치한다. 이는 복사 비용이 저렴해진 20세기 후반에 더욱 개선되었다. 공학 도면은 공간의 낭비 없이 다음으로 큰(또는 작은) 크기의 종이로 크기를 쉽게 두 배(또는 절반)로 늘릴 수 있었다. 그리고 미터법 테크니컬 펜은 펜 너비가 약 제곱근 2의 비율로 변하도록 크기가 선택되어 세부 사항이나 제도 변경을 추가할 수 있었다. 전체 펜 세트는 0.13, 0.18, 0.25, 0.35, 0.5, 0.7, 1.0, 1.5, 2.0 mm의 닙 크기를 가졌다. 그러나 국제 표준화 기구(ISO)는 네 가지 펜 너비를 요구하고 각각에 대한 색상 코드를 설정했다: 0.25(백색), 0.35(황색), 0.5(갈색), 0.7(청색). 이 닙들은 다양한 텍스트 문자 높이 및 ISO 종이 크기와 관련된 선을 생성했다.

모든 ISO 종이 크기는 1 대 제곱근 2라는 동일한 가로세로비를 가지므로, 특정 크기로 설계된 문서를 다른 크기로 확대하거나 축소해도 완벽하게 들어맞는다. 이러한 크기 변경의 용이성 덕분에 특정 문서를 다른 크기의 종이에 복사하거나 인쇄하는 것이 일반적이다. 예를 들어, A3 도면을 A2로 확대하거나 A4로 축소할 수 있다.

미국의 관습적인 "A-사이즈"는 "레터(letter)" 크기에 해당하고, "B-사이즈"는 "레저(ledger)" 또는 "타블로이드(tabloid)" 크기에 해당한다. 과거에는 영숫자 명칭 대신 이름으로 불리던 영국 종이 크기도 있었다.

미국 기계 기술자 협회(ASME)의 ANSI/ASME Y14.1, Y14.2, Y14.3, Y14.5는 미국에서 흔히 참조되는 표준이다.

 기술적 글자 쓰기 
기술적 글자 쓰기는 공학 도면에서 문자, 숫자 및 기타 문자를 형성하는 과정이다. 이는 물체를 묘사하거나 상세한 사양을 제공하는 데 사용된다. 가독성과 통일성을 목표로 스타일이 표준화되어 있으며, 글자 쓰기 능력은 일반적인 쓰기 능력과 거의 관계가 없다. 공학 도면은 일련의 짧은 획으로 형성된 고딕 산세리프 서체를 사용한다. 대부분의 기계 도면에서 소문자는 드물다. 테크니컬 펜 및 연필과 함께 사용하고 ISO 종이 크기에 맞게 설계된 ISO 글자 쓰기 템플릿은 국제 표준에 맞는 글자 문자를 생성한다. 획 두께는 문자 높이와 관련이 있다(예를 들어, 높이 2.5 mm 문자는 0.25 mm의 펜 닙 크기를 사용하고, 3.5 mm는 0.35 mm 펜을 사용하는 식이다). ISO 문자 세트(폰트)는 세리프가 있는 1, 가로줄이 있는 7, 열린 4, 6, 9, 그리고 상단이 둥근 3을 특징으로 하여, 예를 들어 A0 도면이 A1이나 A3로 축소되었을 때(그리고 다시 확대되거나 복제/팩스/마이크로필름화 되었을 때) 가독성을 높여준다. AutoCAD와 같은 미국 소프트웨어를 사용하는 CAD 도면이 대중화되었을 때, 이 ISO 표준 폰트에 가장 가까운 폰트는 Romantic Simplex (RomanS) - 독점 shx 폰트 - 였으며, 제도판의 ISO 글자 쓰기와 최대한 비슷하게 보이도록 너비 계수를 수동으로 조정하여 사용했다. 그러나 닫힌 4와 구부러진 6 및 9 때문에 romans.shx 서체는 축소 시 읽기 어려울 수 있었다. 최근의 소프트웨어 패키지 버전에서는 트루타입 폰트인 ISOCPEUR가 원래의 제도판 글자 스텐실 스타일을 안정적으로 재현하지만, 많은 도면이 유비쿼터스한 Arial.ttf로 전환되었다.

 관례적 부품 (영역) 

 제목 블록 
모든 공학 도면에는 반드시 제목 블록(title block)이 있어야 한다.United States Bureau of Naval Personnel.
"Engineering Aid 1 & C.".
1969.
p. 188.Andres M. Embuido.
"Engineering Aid 1 & C".
1988.
p. 7-10."Farm Planners' Engineering Handbook for the Upper Mississippi Region".
1953.
p. 2-5.

제목 블록(T/B, TB)은 도면에 대한 헤더 유형의 정보를 전달하는 도면의 영역으로, 다음과 같은 내용을 포함한다:
 도면 제목 (그래서 "제목 블록"이라 불림)
 도면 번호
 부품 번호
 설계 활동 주체 이름 (기업, 정부 기관 등)
 설계 활동 주체 식별 코드 (예: CAGE 코드)
 설계 활동 주체 주소 (도시, 주/도, 국가 등)
 도면의 측정 단위 (예: 인치, 밀리미터)
 공차가 지정되지 않은 치수에 대한 기본 공차
 일반 시방서의 상용구(Boilerplate) 호출
 지식 재산권 경고

ISO 7200은 제목 블록에 사용되는 데이터 필드를 규정한다.
여덟 가지 필수 데이터 필드를 표준화하고 있다:Farhad Ghorani.
"Title Block".
2015.
 제목
 작성자 (제도가 이름)
 승인자
 법적 소유자 (회사 또는 조직 이름)
 문서 유형
 도면 번호 (이 문서의 모든 시트에 동일하게 적용되며, 조직의 각 기술 문서마다 고유함)
 시트 번호 및 총 시트 수 (예: "Sheet 5/7")
 발행일 (도면이 작성된 날짜)

제목 블록의 전통적인 위치는 오른쪽 하단(가장 일반적) 또는 오른쪽 상단이나 중앙이다.

 개정 블록 
개정 블록(revisions block, rev block)은 도면의 개정(버전) 이력을 표 형태로 나타낸 것으로, 버전 관리를 기록한다.

개정 블록의 전통적인 위치는 오른쪽 상단(가장 일반적) 또는 제목 블록에 인접한 곳이다.

 차기 조립체 
차기 조립체 블록(next assembly block)은 흔히 "사용처(where used)" 또는 "유효성 블록(effectivity block)"이라고도 하며, 현재 도면의 제품이 사용되는 상위 조립체의 목록이다. 이 블록은 보통 제목 블록 옆에서 발견된다.

 주기 목록 
주기 목록(notes list)은 도면 사용자에게 정보를 제공하며, 도면 영역 내의 지시선 등이 전달하지 못한 정보를 담는다. 일반 주기, 플래그 주기 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다.

주기 목록의 전통적인 위치는 도면 영역의 가장자리를 따라 어디든 위치할 수 있다.

 일반 주기 
일반 주기(G/N, GN)는 특정 부품 번호나 특정 표면, 피쳐에만 적용되는 것이 아니라 도면의 내용 전체에 일반적으로 적용된다.

 플래그 주기 
플래그 주기(FL, F/N)는 특정 표면, 피쳐 또는 부품 번호와 같이 깃발(flag) 기호가 표시된 부분에만 적용되는 노트다. 일반적으로 도면 내의 호출부에는 깃발 아이콘이 포함된다. 일부 회사에서는 이를 "델타 노트(delta notes)"라고 부르며, 노트 번호는 삼각형 기호(Δ) 안에 넣는다. ASCII 전용 환경에서는 "FL5"(플래그 주기 5) 또는 "D5"(델타 주기 5)로 약칭하는 것이 일반적이다.

 도면 영역 
도면 영역(field of the drawing, F/D, FD)은 제목 블록, 개정 블록, 부품 목록 등을 제외한 도면의 본체 또는 주요 영역이다.

 재료 목록, 자재 명세서, 부품 목록 

재료 목록(L/M, LM, LoM), 자재 명세서(B/M, BM, BoM) 또는 부품 목록(P/L, PL)은 부품을 만드는 데 사용되는 재료와 조립체를 만드는 데 사용되는 부품들의 (주로 표 형식의) 목록이다. 각 부품 번호에 대한 열처리, 마감 및 기타 공정에 대한 지침이 포함될 수 있다. 때때로 이러한 목록은 도면 자체와 별개의 문서로 작성되기도 한다.

이들의 전통적인 위치는 제목 블록 위 또는 별도의 문서다.

 매개변수 표 
일부 도면은 치수를 매개변수 이름(즉, "A", "B", "C"와 같은 변수)으로 호출한 다음, 각 부품 번호에 대한 매개변수 값들을 표로 나타낸다.

이러한 매개변수 표가 사용될 경우, 위치는 제목 블록 근처나 도면 영역 가장자리를 따라 떠 있는 형태로 배치된다.

 뷰 및 단면 
각 뷰나 단면은 별도의 투영 세트이며, 도면 영역의 인접한 부분을 차지한다. 보통 뷰와 단면은 도면 영역의 특정 구역에 대한 상호 참조와 함께 호출된다.

 구역 
도면은 흔히 영숫자 격자에 의해 구역(zones)으로 나뉘며, 측면에는 A, B, C, D가, 상단과 하단에는 1, 2, 3, 4, 5, 6과 같은 구역 레이블이 마진을 따라 표시된다.Paul Munford.
"Technical drawing standards: Grid reference frame".
구역의 이름은 A5, D2 또는 B1과 같은 식이 된다. 이 기능은 도면의 특정 영역에 대한 논의와 참조를 매우 용이하게 한다.

 약어 및 기호 

많은 기술 분야와 마찬가지로, 20세기와 21세기 동안 공학 도면에서도 광범위한 약어와 기호가 개발되었다. 예를 들어, 냉간 압연강은 종종 CRS로 약칭되고, 지름은 흔히 DIA, D, 또는 ⌀로 약칭된다.

대부분의 공학 도면은 언어에 독립적이다. 단어는 제목 블록에 한정되며, 다른 곳에서는 단어 대신 기호가 사용된다.Brian Griffiths.
"Engineering Drawing for Manufacture".
2002.
p. 1 and p. 13.

제조 및 가공을 위한 컴퓨터 생성 도면의 등장으로 많은 기호가 일반적인 사용에서 사라졌다. 이는 ASME 및 ANSI 표준과 같은 표준 교육 텍스트나 제어 문서에서 쉽게 참조할 수 없는 모호한 요소가 포함된 오래된 수기 문서를 해석하려고 할 때 문제를 야기한다. 예를 들어, ASME Y14.5M 1994는 제2차 세계 대전 당시의 오래된 미국 해군 도면 및 항공기 제조 도면에 포함된 중요한 정보를 전달하는 몇몇 요소들을 제외하고 있다. 일부 기호의 의도와 의미를 조사하는 것은 어려울 수 있다.

 예시 
섬네일|기계 도면 예시
여기에 공학 도면의 예시가 있다(동일한 물체의 등축도는 위에 표시되어 있다). 명확성을 위해 서로 다른 선 유형에 색상이 입혀져 있다.

검은색 = 물체 외형선 및 해칭
빨간색 = 숨은선
파란색 = 부품 또는 개구부의 중심선
자색 = 가상선 또는 절단선

단면도는 오른쪽 예시와 같이 화살표의 방향으로 표시된다.

 법적 문서 

공학 도면은 법적 문서(즉, 법적 수단)인데, 이는 아이디어를 현실로 바꾸기 위해 자원을 투입할 사람들에게 "무엇을 원하는가"에 대한 모든 필요한 정보를 전달하기 때문이다. 따라서 이는 계약의 일부다. 구매 주문서와 도면은 다른 보조 문서(설계 변경 명령[ECO], 호출된 시방서)와 함께 계약을 구성한다. 따라서 결과물이 잘못된 경우, 작업자나 제조업체는 도면에 전달된 지침을 충실히 이행한 한 법적 책임으로부터 보호받는다. 만약 그 지침이 틀렸다면 그것은 엔지니어의 잘못이다. 제조 및 건설은 일반적으로 매우 비용이 많이 드는 과정(많은 양의 자본과 페이롤 포함)이므로, 오류에 대한 책임 문제는 법적 함의를 갖는다.

 모델 기반 정의(MBD/DPD)와의 관계 

수 세기 동안 공학 도면은 설계에서 제조로 정보를 전달하는 유일한 방법이었다. 최근 수십 년 동안 모델 기반 정의(MBD) 또는 디지털 제품 정의(DPD)라고 불리는 또 다른 방법이 등장했다. MBD에서는 CAD 소프트웨어 앱에 의해 캡처된 정보가 자동으로 CAM 앱(컴퓨터 지원 제조)으로 전달되며, 이는 (사후 처리 앱의 유무와 상관없이) CNC 공작 기계(컴퓨터 수치 제어), 3D 프린터 또는 (점점 늘어나는) 두 가지를 모두 사용하는 하이브리드 공작 기계에서 실행될 G-code와 같은 다른 언어로 코드를 생성한다. 따라서 오늘날에는 정보가 공학 도면에 의해 부호화되지 않고 설계자의 마음에서 제조된 부품으로 직접 이동하는 경우가 많다. MBD에서는 도면이 아닌 데이터 세트가 법적 수단이 된다. 현재 "기술 데이터 패키지(TDP)"라는 용어는 설계에서 생산으로 정보를 전달하는 정보의 완전한 패키지(3D 모델 데이터 세트, 공학 도면, 설계 변경 명령(ECO), 시방서 개정 및 부속서 등)를 지칭하는 데 사용된다.

제조를 수행하기 위해서는 여전히 CAD/CAM 프로그래머, CNC 셋업 작업자, CNC 운영자가 필요하며, 품질 보증 직원(검사원) 및 물류 직원(자재 취급, 입출고 및 프런트 오피스 기능)과 같은 다른 사람들도 필요하다. 이러한 작업자들은 MBD 데이터 세트에서 생성된 도면을 업무 과정에서 자주 사용한다. 적절한 절차를 따를 때, 명확한 우선순위 연쇄가 항상 문서화되어 사용자가 도면을 볼 때 이 도면이 지배적인 수단이 아님(MBD 데이터 세트가 지배적이기 때문)을 주기를 통해 안내받는다. 이러한 경우 도면은 여전히 유용한 문서이지만, 법적으로는 "참조 전용"으로 분류된다. 즉, 논쟁이나 불일치가 발생할 경우 도면이 아니라 MBD 데이터 세트가 기준이 된다.

 같이 보기 
 평면도
 화법기하학
 문서 관리 시스템
 기하공차
 시방서

 각주 

 외부 링크 
 Examples of cubes drawn in different projections 
 Animated presentation of drawing systems used in technical drawing (Flash animation) 
 Design Handbook: Engineering Drawing and Sketching, by MIT OpenCourseWare

분류:공학 개념
분류:제도 (설계)
분류:인포그래픽