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반도체 발전은 어디까지 가능할까요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.반도체 발전의 물리적 한계에 대한 질문을 주셔서 감사합니다. 매우 중요한 질문이며, 실제 반도체 업계에서 가장 고심하고 있는 부분이기도 합니다. 현재 반도체 미세 공정은 2나노미터(nm) 시대를 맞이하고 있습니다. 이 공정 기술은 기존 3나노미터 공정 대비 성능은 10~15%향상되고 소비 전력은 25~30% 줄어들며, 트랜지스터 집적도 또한 15%가량 높아지는 이점을 제공합니다. 하지만 말씀하신 대로, 트랜지스터의 물리적인 사이즈는 2~3나노미터가 사실상 한계에 다다랐다는 시각이 지배적입니다. 그러나 반도체 기술의 발전은 여기서 멈추지 않을것입니다. 이러한 물리적 한계를 극복하기 위해 다양한 새로운 기술들이 연구되고 있습니다. 3D 집적 기술 : 소자를 수직으로 쌓아 올리는 3차원 적층 기술을 통해 집적도를 높이고 제조 비용을 절감하려는 노력이 이루어지고 있습니다. 이는 단일 평면에 밀도를 높이는 대신, 공간을 활용하여 성능을 개선하는 방식입니다. 신소재 개발 : 실리콘을 대체할 새로운 물질이나 그래핀, 탄소 나노 튜브와 같은 신소재들을 활용하여 전자의 흐름을 더 효율적으로 제어하려는 연구도 활발합니다. 새로운 컴퓨팅 아키텍처 : 인공지능 시대를 맞아 뇌의 작동 방식을 모방한 뉴로모픽 칩처럼, 기존 폰 노이만 방식의 한계를 넘어서 새로운 컴퓨팅 패러다임을 모색하기도 합니다. 따라서 기존 방식의 미세화는 물리적 한계에 부딪힐수있지만, 3D 적층, 신소재, 새로운 아키텍처 등 다양한 기술 혁신을 통해 반도체는 앞으로도 꾸준히 발전해 나갈 것으로 예상됩니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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로봇 공학에 대해서 문의드립니다. 미래의 로봇공학은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.우리나라의 로봇 공학은 1978년 현대 자동차 울산 공장에 용접 로봇이 처음 도입되면서 본격적으로 발전하기 시작했습니다. 이후 자동차, 전자 등 주요 제조업 분야를 중심으로 생산 자동화 및 효율성 증진에 크게 기여하며 성장해왔습니다. 향후 10년 뒤 미래 로봇 공학은 다음과 같은 방향으로 나아갈 것으로 예상됩니다. AI와의 융합 심화 : 인공지능 기술이 로봇에 더욱 깊이 통합되어, 로봇이 스스로 학습하고, 상황을 인지하며, 복잡한 판단을 내리는 지능형 로봇으로 진화할 것입니다. 협동 로봇의 확산 : 사람과 로봇이 안전하게 함께 작업하는 협동 로봇의 활용이 제조업을 넘어 물류, 의료, 서비스 등 다양한 산업 분야로 확대될 것입니다. 생활 밀착형 서비스 로봇 : 노인 돌봄 , 배송, 가정 도우미 등 우리 일상 생활 속에서 인간의 편의를 증진하는 서비스 로봇의 역할이 더욱 커질 것입니다. 자율성 및 적응력 강화 : 로봇이 정해진 경로를 따르기보다 스스로 장애물을 회피하고 예상치 못한 상황에 유연하게 대처하는 등 자율성과 적응력이 더욱 높아질 것입니다. 이처럼 미래 로봇 공학은 더욱 지능적이고 유연하며, 인간의 삶과 산업 전반에 걸쳐 핵심적인 역할을 수행하게 될것입니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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로봇이 산업과 생활에 어떻게 도입되고 있나요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.산업 분야 : 산업용 로봇은 주로 생산 효율성과 안전성 향상을 목표로 합니다. 제조 공정 : 자동차 공장, 반도체, 전자 제품 조립 라인에서 용접, 도색, 조립, 이송 등 반복적이고 정밀하며 위험한 작업을 수행하며 생산성을 크게 높입니다. 특히 협동 로봇은 사람과 함께 작업하며 유연성을 더합니다. 물류 및 창고 : AGV나 AMR과 같은 자율주행 로봇이 물품 운반, 분류 , 재고 관리를 자동화하여 효율적인 물류 시스템을 구축합니다. 생활 분야 : 사람의 편의를 돕고 삶의 질을 높이는데 초점을 맞춥니다. 가정 : 로봇 청소기는 이미 대중화되었고, 서빙 로봇, 반려 로봇, 교육용 로봇, 요리 보조 로봇 등 다양한 형태의 가사 및 엔터테인먼트 로봇이 개발되고 있습니다. 의료 및 돌봄 : 수술 로봇, 재활 보조 로봇, 고령자 돌봄 로봇 등이 환자 치료와 노약자 생활 보조에 활용됩니다. 공공 서비스 : 순찰 로봇, 안내 로봇 등이 활용되어 보안 및 정보 제공 업무를 수행하기도 합니다. 이처럼 로봇은 단순히 육체적인 일을 대신하는 것을 넘어, AI와 결합하여 더욱 지능적인 파트너로 발전하고 있습니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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3D 기계부품 모델링 작업에서 필렛과 라운드의 차이
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.결론부터 말씀드리자면 많은 캐드 소프트웨어에서 이 두 용어를 거의 같은 의미로 사용하거나 필렛을 좀더 포괄적인 의미로 사용하는 경향이 잇지만, 전통적인 기계 설계에서는 명확한 차이가 있었습니다. 필렛(fillet) - 오목한 모서리의 둥근 처리 전통적인 의미 : 주로 내부의 오목한 모서리를 둥글게 처리하는 것을 의미합니다. 두 면이 안쪽으로 만나는 날카로운 모서리에 곡면을 추가하여 부드럽게 만드는것입니다. 주요 목적 : 응력 집중 완화, 부품의 강도 향상, 주조 시 유동성 개선 등에 활용 됩니다. 라운드(round) - 볼록한 모서리의 둥근 처리 전통적인 의미 : 주로 외부의 볼록한 모서리를 둥글게 처리하는 것을 의미합니다. 두 면이 바깥쪽으로 만나는 날카로운 모서리에 곡면을 추가하여 부드럽게 만드는 것입니다. 주요 목적 : 조립시 부품 손상 방지, 작업자의 안전 확보(날카로운 모서리 제거), 미적 개선 등에 활용됩니다. CAD 소프트웨어에서의 사용 : 대부분의 3D CAD 프로그램(예:크레오, 솔리드 우거스, 오토캐드 등)에서는 fillet 명령 하나로 내부 모서리(필렛)와 외부 모서리(라운드) 모두를 처리할수있도록 통합되어 있습니다. 즉, 어떤 모서리를 선택하느냐에 따라 프로그램ㄹ이 자동으로 해당 기능을 수행합니다. 일부 소프트웨어에서는 round라는 용어를 사용하기도 하지만 fillet 이 더 보편적으로 사용되는 용어입니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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스마트 팩토리의 원리는 어떻게 되는것인지?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.스마트 팩토리는 간단히 말해 공장 내 모든 설비와 시스템이 인터넷으로 연결되어 데이터를 실시간으로 주고 받으며 스스로 최적화된 생산을 수행하는 공장입니다. 그원리는 다음과 같은 핵심 기술들이 유기적으로 결합하여 작동됩니다. 연결성 (IoT) : 공장 내 기계, 설비, 로봇, 제품 등 모든 물리적 요소에 센서와 네트워크 기능이 부착되어 서로 연결됩니다. 이를 통해 데이터가 실시간으로 수집되고 전송됩니다. 데이터 수집 및 분석(빅데이터,AI) : 수집된 방대한 데이터를 빅데이터 기술로 저장하고, 인공지능(AI)과 머신러닝(ML)이 이 데이터를 분석하여 생산 효율성, 품질 예측, 설비 고장 예측 등 다양한 통찰력을 제공합니다.가상-현실 통합(CPS) : 물리적인 공장(현실세계)과 디지털 트윈 같은 가상 공간이 서로 연동됩니다. 가상 공간에서 시뮬레이션을 통해 최적의 생산 방식을 찾고, 이를 현실 공장에 적용하거나, 현실 공장의 데이터를 가상 공간에 반영하여 실시간으로 모니터링하고 제어합니다. 자율 제어 및 최적화 : AI가 분석한 데이터를 바탕으로 로봇, 자동화 설비 등이 스스로 작동 방식을 조절하고 최적화하여 사람의 개입 없이도 생산 라인이 유연하게 대응 하고 효율적으로 가동됩니다. 예측 및 예방 : 실시간 데이터를 통해 설비 고장이나 품질 불량 발생을 미리 예측하고 예방 조치를 취함으로써 생산 중단이나 손실을 최소화합니다. 이러한 원리르 통해 스마트 팩토리는 생산성 향상, 비용 절감, 품질 개선, 그리고 시장 변화에 대한 유연한 대응력을 확보하게 됩니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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무감각성 표면 근전도 센서에 활용되는 기계공학 기초이론
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.무감각성이라는 표현은 센서가 피부에 부착되었을때 사용자가 거의 느끼지 못할 정도로 유연하고 신축적이며 편안하다는 의미를 내포합니다. 이러한 특성을구현하는데 기계공학 기초 이론이 아주 중요한 역할을 합니다. 여기서 활용되는 주요 기계공학 기초 이론은 다음과 같습니다. 재료의 물성 및 역학 유연성 및 신축성 : 센서가 피부나 근육의 움직임에 따라 쉽게 휘어지고 늘어나야 사용자가 불편함을 느끼지 않습니다. 이를 위해 폴리머(고분자)같은 유연한 소재를 기판으로 사용하고, 전극이나 회로도 신축성 있는 도전성 소재를 선택합니다. 기계공학에서는 이러한 재료들이 어느 정도까지 늘어나거나 휘어졌을대 변형이 발생하지 않고 원래 형태로 돌아오는 (탄성), 파괴되지 않는지(강도)등을 분석하여 설계에 적용합니다. 피로 특성 : 근육 움직임에 따라 센서는 끊임없이 늘어나고 줄어드는 반복적인 변형을 겪습니다. 이러한 반복적인 힘에 센서가 얼마나 오랫동안 견딜수있는지(피로수명)을 분석하고 재료와 구조를 설계하는 것이 중요합니다. 구조 설계 서펜타인 구조 : 무감각성 표면 근전도 센서의 핵심적인 기계공학적 설계중 하나가 바로 서펜타인 구조입니다. 이는 뱀처럼 구불구불한 형태의 전극 패턴을 말하는데요 이 구조 덕분에 재료 자체의 신축성이 크지 않아도 구불구불한 부분이 마치 용수철 처럼 늘어나거나 줄어들면서 전체 센서의 유연성과 신축성을 획기적으로 향상시킬수있습니다. 기계공학의 구조 역학을 통해 이러한 구조가 힘을 어떻게 분산하고 변형에 어떻게 저항하는지 분석합니다. 접착 및 인터페이스 설계 : 센서가 피부에 안정적으로 부착되면서도 떼어낼때 자극이 적고 통기성이 좋아 땀배출이 원활하도록 센서와 피부 사이의 접착 메커니즘과 미세 구조를 설계합니다. 이러한 기계공학적 설계와 재료 선택을 통해 센서는 단순히 신호를 측정하는 것을 넘어, 착용하는 사람이 거의 인지하지 못할 정도로 편안하고 안정적으로 작동하게 됩니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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이산화 탄소 포집기술(CCUS).
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.CCUS는 이산화탄소를 포집하고 , 활용하며 , 저장하는 기술을 아우릅니다. 이 과정 전반에 걸쳐 기계공학적 지식이 필수적으로 활용됩니다. 포집 기술 : 이산화 탄소를 배기가스 등에서 분리하고 포집하는 설비는 대규모 압축기, 펌프, 열교환기, 배관 시스템 등으로 구성됩니다. 이러한 장치들의 설계, 효율성 개선, 운영, 유지보수는 기계공학의 핵심 영역입니다. 수송 및 저장 : 포집된 이산화탄소를 압축하여 파이프라인으로 운반하거나, 액화하여 선박이나 차량으로 수송하는 과정 그리고 안전하게 지하에 저장하는 과정 모두 유체 역학, 고압 설비 설계 등 기계공학적 이해가 바탕이 되어야 합니다. 활용 기술 : 포집된 이산화탄소를 화학 물질이나 연료 등으로 전환하는 과정에 필요한 반응기나 처리 설비의 개발에도 기계공학적 설계 역량이 필요합니다. 실제로 CCUS 관련 학과로 기계공학이 명시되어 있습니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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사이클로이드 기어의 강도평가 방법이 궁금합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.인볼루트기어 만큼 통일된 규격이 찾기 어려운 점에 공감합니다. 사이클로이드 기어는 강도가 높고 큰 하중을 지탱하는 특징이 있어 주로 유성 기어열에 적용됩니다. 평가방법은 다음과 같습니다. 이론적 강도 해석 : 치형 설계후 굽힘 강도 및 면압 강도를 이론적으로 계산하여 강도 조건을 만족하는지 확인합니다. 유한요소해석(FEA) : 복잡한 치형의 응력 분포와 동적 거동을 시뮬레이션하여 정밀하게 강도를 분석합니다. 성능 평가 시험 : 실제 제작된 감속기에 대해 정격 출력 토크 시험, 효율 시험, 비틀림 탄성 계수 시험 등을 통해 성능을 종합적으로 평가합니다. 피로 수명설계 : 제품의 예상 수명을 고려하여 최대 파손 확률(예:10%)을 기준으로 강도를 설계하기도 합니다. 이처럼 사이클로이드 기어는 특정 국제 규격 보다는 각 제조사나 연구 기관에서 이론적 분석, FEA, 그리고 실측 시험을 통해 강도를 종합적으로 평가하고 설계합니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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서보벨브의 작동원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.서보 밸브는 전기 신호를 받아 유체(기름 또는 공기)의 흐름이나 압력을 정밀하게 제어하는 밸브입니다. 작동원리 : 서보 밸브는 입력된 전기 신호를 토크 모터나 리니어 모터 같은 액추에이터를 통해 기계적 움직임(스풀의 위치)으로 변환합니다. 이 스풀의 움직임으로 유량이나 압력을 비례적으로 조절하여 정밀한 제어가 가능해집니다. 정밀 제어 원리 : 고정밀 제어가 가능한 이유는 피드백메커니즘 덕분입니다. 스풀의 실제 위치를 센서가 감지하여 이를 입력 신호와 비교하고 차이가 발생하면 즉시 스풀 위치를 보정하여 정확도를 높입니다.이처럼 자체적으로 제어하며 매우 빠르게 반응하는 특징이있습니다. 서보 밸브의 종류 : 압력 신호 방식 전기 유압 서보 밸브 : 전기 신호를 유압으로 변환하여 제어합니다. 기계식 서보 밸브 : 기계적인 신호에 의해 작동합니다. 작동방식 : 직동형 : 입력 신호가 직접 스풀을 움직여 유량을 제어합니다. 파일럿 또는 2단형 : 1차 소형 밸브(파일럿 밸브)가 2차 주 밸브(메인 스풀)를 제어하는 방식입니다. 이러한 특성 덕분에 서보 밸브는 위치 제어, 속도 제어 등 높은 정밀도와 응답성이 필요한 산업 기계 자동 제어에 널리 응용되고 있습니다.
학문 / 기계공학
25.08.14
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드론자격증 취득시 필요한게 뭔가요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.4종 : 2kg 이하 드론용, 온라인 교육 이수만으로 취득 가능합니다. 1~3종 : 2kg 초과 드론용 , 학과(필기)와 실기 시험 합격이 필요하며, 공인 교육기관에서 비행 경력을 쌓아야 합니다. 어떤 드론을 조종할지 정하시고 필요한 자격증에 도전해 보세요
학문 / 기계공학
25.08.14
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