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기계공학 범위는 어마하게 넓은데요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.4대 역학으로 통칭되는 고전역학은 기본적으로 어느 기계공학과 이든 필수로 이수하여야 합니다.그래야만 기계시스템을 해석하고 설계하는 것이 가능합니다.4대 역학이라면 역학(정/동역학), 열역학, 고체역학, 유체역학 이 있으며그 외의 선택 과목이라 할 지라도해야만 전공과목 이수가 편해지는 부분들수학 - 미적분, 통계, 공업수학물리학 화학프로그래밍 등을 들어야 하며3, 4학년 부터는 심화과정에 들어가기에기계공학 실험, 기계시스템 설계 등으로 필수로 들어가게 됩니다.필수는 다 동일하겠으나심화과정으로 들어가는 부분은그 대학의 기계공학과 주력 방향에 따라 다르고그에 따른 교수진 연구분야에 따라 특정과목이 열리거나 , 과목이 생기거나 하는 부분이 있기에각 대학 기계공학과 특성을 아시고 지원하셔야 합니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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3D프린터로 음식을 만들수 있다고 들은거 같은데요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.음식을 3D 프린팅 한다는 것은 저도 아직은 가능한가? 싶은 의문을 가지게 합니다.최근의 시리즈 드라마 물에서는배양육 이라는 주제를 가지고 나온 드라마도 있었는데요거기서도 출력은 결국 3D프린팅으로 하던데그부분도 결국은 가능할런지도 모르겠습니다음식을 3D프린팅으로 만드는 부분은사실 우주라는 제한적 공간에서 더 필요할 수 있는 부분이기에NASA에서 가장 필요로 한 부분 이었습니다. 우주선 내부는 제한적 공간과 더불어 요리가능한 환경을 만드는 자체가 불가능에 가깝기에 더욱 그러한데요.나사는 한 기업에 우주인이 사용가능한 3D푸드프린터 개발을 요청했는데우주의 조건상 15년이 지나도 먹을 수 있는 장거리 우주여행용 음식을 위하여모두 가루형태의 재료로 만들고있습니다식재료의 수분을 모두빼고 가루로만들면 상온에서 30년까지도 보존이 가능합니다.2012년에 푸드프린터로 초콜릿을 입힌 쿠키 제작에 성공했습니다.실질적인 과정을 본다면피자를 예를 들어볼 때뜨겁게 달군 쟁반위에 도우를 인쇄그럼 인쇄와 동시에 도우가 조리됨그 위에 가루형태 저장 토마토소스를 물과 기름을 섞으면서 인쇄마지막으로 단백질층을 쌓아 토핑 완성.각 각 요리에 따른 조리 메카니즘이 더 개발되어더욱 많은 요리가 가능하지 않나 싶습니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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앞으로 드론도 AI가 운전할수있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.질문자 분께서 말씀하시는 드론은시중에 나와있는 4개이상의 블레이드가 달린 형태의 드론을 말씀하시는 듯 한데요.시중에 있는 드론에는 아직 AI가 장착되지는 않은 것으로 압니다만드론이 그런 블레이드 방식외에 무인비행기 형태의 드론도 있는 것은 아시겠습니다만민간에서 말고군용에서는 이미 드론에 AI가 장착된 모델이 운용중입니다.기존에는 군용에서도 비행기 형태의 드론만 운용되었으나이제는 민간에서도 사용하는 블레이드 형식의 드론이 운용되며목적에 따라 정찰, 자폭, 폭격 등의 임무를 수행하는데실제 전장에서 최초로 AI 만으로 운용된 드론은현재도 진행중인러 - 우크라이나 전에서 운용된 드론입니다.일반 드론들은 사람이 개입하는 AR 방식의 드론이 대다수이기에적을 찾는 데 있어 인력 한계가 드러나결국 AI로 적을 찾아 파괴하는 데 사용되었습니다.일반 드론들의 러시아군 장갑차 포격 파괴가 성공적으로 수행되자장갑차 등에 드론의 제어신호를 방해하는 Jamming 장비를 장착하게 되었고장갑차 뿐 아니라재밍 장비를 부착한 전투지원 로봇까지 러시아에서 투입하자그 전투지원 로봇을 찾아 파괴하는 임무에결국 AI 드론이 참전하였고, 파괴임무에 성공하였습니다.AI로 동작하기에 통신방해를 하든 말든 AI가 임무를 수행할 수 있기에가능한 일이었습니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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3D프린터로 어떤것까지 가능한지 궁금합니다
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린팅 기술은 입력된 3D도면에 따라재료를 분사 적층해서 입체 출력물을 만들어 내는 기술입니다.건설분야의 3D 프린팅을 질문하셨는데요.건설에서 각각의 파트 소요자재를 프린팅 하는 것은 당연히 가능 하겠습니다만건물 전체를 3D 프린팅 하는 기술도 이미 있습니다.재료는분말을 원료로하거나녹였다가 굳힐 수 있도록 고안된 플라스틱 수지, 콘크리트, 금속, 모래 등을 원료로 쓰는 등그 방식들은 아주 다양합니다. 대표적 기술로 광격화 적층방식, 폴리젯 방식, 레이져 소결방식, FDM( fused deposition modeling) 방식 등이 있습니다.건설분야에서 응용되는 방식으로는콘크리트, 시멘트, 석고 등 의 재료를 활용해 , 건설업에서 사용하는데요.3차원 설계도를 기반으로 원재료를 층층이 쌓아올리는 대형 3D프린터를 활용, 골조와 벽체를 뽑아냅니다.바닥 기초작업 제외한 대부분 공정을 자동화 가능하여, 시간, 비용, 재료, 노동력 절감이 가능합니다.미국에는 이미 2021년 마이티빌딩이라는 스타트업이 특수소재를 활용하여 약 6미터 높이의 프린터가 초당 120mm속도로 벽과 바닥을 만들고필요한 부분에 자외선을 비추면 바로 굳는 방식을 사용하여 약 32제곱미터의 주택을 24시간만에 완성할수 있다 했습니다.건물을 짓기위해서는 그만큼 대형 프린터가 필요하겠으나실질적인 건축시간, 노동력 , 비용 등을 감안한다면 3D 프린팅을 통한 건설이 더 경제적일 수 있겠습니다.참고로 NASA 에서는달에서 건축물을 짓는 방식도 3D 프린팅으로 구상하고있으며이미 미국연구팀에서 달의 흙과 거의 비슷한 물질로 여러형태를 만드는 실험까지 마친 상태입니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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용접관련 업무도 기계공학의 안에 들어가나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계공학의 분야는 엄청 넓은데요.그 중에 기계 제작 분야로 볼 때조선공학, 항공우주분야, 건설기계분야, 일반기계 분야 에 있어서용접이 없이는 불가하다고 말씀드릴 수 있습니다.용접은 기계공학, 화학,금속공학,재료공학 등을 두루 섭렵해야더욱 완벽한 용접이 가능하며또한자격증 내에서도건설기계, 자동차정비, 기계설계, 정밀측정 항공, 가스, 소방 등에서용접이 빠지는 곳이 없습니다.용접이 기계공학 안에 들어간다기 보다는기계공학을 위해서는 용접도 필수다 라고 말씀드릴 수 있으며서로가 필수적이고도 뗄 수 없는 관계라 말씀 드리겠습니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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에에컴프레샤 사양선정 시 질의사항있습니다
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.에어 컴프레샤 선정 시에는일반적으로 에어 소모량을 알아야하는데요.실제 필요한 에어소모량 수치의 최소 2.5~3배를 선정하셔야합니다.에어소모량이 많은데 콤프레샤 에어생산량이 작으면컴프레샤 사용 시 초창기만 센 압축공기가 나오다가점점약해지면서, 콤프레샤 압력이 올라간 후 다시 사용 가능하기에대기시간, 작업시간이 길어지는 불편ㅇ ㅣ있습니다.또한 모터가 계속 동작해야되기에 발열로 인한 내구성도 저하됩니다.일단 에어소모량에 맞는 콤프레샤 마력을 선정한 후컴프레샤 탱크 용량도 선정해야하는데현장 공간에 적당한 탱클를 고르시면 됩니다.질문자님 말씀으로 본다면에어생산량은 만땅으로 찼을 때의 용량이기에 안전밸브 세팅 값 까지 갔을 때 용량일것이기에실제 에어소모량이 많으시다면앞전 설명대로 최소 2.5 -3배의 용량으로 산정하시는 것이 좋을 듯 합니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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기계공학에서 재료의 피로(fatigue) 현상은 어떻게 발생하며, 이를 방지하거나 최소화하기 위해 어떤 설계 방법과 재료 선택이 중요한가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자동차 관련 부품으로볼트, 기어, 핀, 샤프트 등의 피로파괴 사례를 볼 수있습니다.볼트의 경우 고장력볼트가 사용되는데 피로파괴볼트 조사경우 표면 미세균열들이 다량 발견되었고, 원인은 표면처리 결과로 판정되었습니다. 고장력볼트에서 금지된 아연도금 공정으로 표면처리되었는데아연도금 공정 중 전기분해에 따른 수소원자가 볼트 내부로 침투한 경우응력이 인가되면 결함부주위로 수소원자들이 모여 균열이 발생되었습니다이것은 수도유도균열현상이라 합니다.또한 제조공정이 전조가 아닌 선반가공으로 된경우 불완전 나마부위에 큰 응력집중으로 균열발생.따라서 전조공정으로 변경하고, 표면처리도 흑피나 인산염처리로 피손 방지한 사례가 있습니다.
학문 / 기계공학
24.06.26
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3D프린트는 어떤기계인가요? 궁금합니다
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린터는 기존 일반 프린터가 2차원 평면에 출력을 하는 것과 달리3차원으로 출력을 해내는 장비입니다.3차원을 모델링 데이터를 한층 한층 쌓아서사람이 직접 만질 수 있는 물리적인 형태로 출력해 내는 장비입니다.이런 장비는현재 금형공정으로 찍어내는 것이 불가능한어떠한 형태로도 제작이 가능하며일반 프린터라면 잉크로 생각되는사용재료 또한 플라스틱, 금속 외 기타재료를 사용하요기게, 공업, 의료, 바이오 제조 산업에서도 활용이 가능합니다.모형 수준이 아니라 실제 직접 사용가능한 제품을 바로 제작가능하며다품종 소량생산도 모델링 데이터/도면 만 있따면 얼마든지 생산적용 가능한 기기입니다.중요한 점은 일종의 도면즉, 3차원 모델링 데이터가 반드시 필요하다는 점인데이런 데이터 획득 방법으로는 직접 프로그램으로 3차원 모델링을 하거나3차원 스캐닝을 하는겁니다.스캐닝에는 휴대용 스캐너, 의료용 단층촬영(CT), 자기공명 (MRI) 촬영 및 산업용 3D 스캐닝 방법 등이 있습니다.산업적으로보면자동차, 전자, 항공, 선박, 주얼리 분야가 활용도가 많고최근에는 의료분야 중 치과 임플란트 제작이나 고관절대용, 보청기 및 수술관련 검사용으로발전하는 경향입니다.국내는 패션주얼리 , 안경, 신발 등에서도 활용되는 상황입니다.
학문 / 기계공학
24.06.25
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자동차 엔진의 열효율을 높이기 위한 다양한 방법에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.터보차저는 엔진 실린더에 공기를 주입함으로써피소톤의 움직임을 높이는 방식입니다.통상 달팽이 모양으로 되어있고, 그 안에 바람개비 형태 터빈/임펠러가 있습니다.터빈과 임펠라가 각각 엔진으로 부터 배출되는 배기가스를 회수하여이를 압축해 엔진으로 보내는 역할을 나눠서 합니다.자연흡기가 아닌 엔진에서 배출되는 가스를 재사용하므로 그만큼의 열회수가 되어 열효율이 좋고 출력이 높아집니다.다만 터보차저는 엔진 회전이 낮을 때배기가스 유입도 작아서 다소 느린 가속을 보여주다가엔진이 일정회전수 를 넘어서면 그때 급격히 출력이 상승하는 ..터보랙 현상이 있습니다. 터보차저의 단점입니다.인터쿨러는 터보에서 추가적으로 출력을 높이기 위해 고안된 장치로터보엔진이 힘을 발휘하기위해서 고압으로 압축된 공기가 필요한데,이때 공기는 부피가 상당히 늘어나므로 마이너스 요소가 됩니다.이 마이너스 요소를 상쇄하기위해공기를 식혀서 공기의 압축효율을 올리는 장치가 인터쿨러 입니다.냉각을 통한 공기밀도 상승시켜, 더많은 공기를 엔진 연소실로 보내기위한 방법으로터보 인터쿨러는 일반적으로 엔진과 냉각시스템 사이에 위치하며, 고온의 공기를 냉각후 연소실로 보내는 역할입니다.고온의 압축된 공기를 냉각하여 공기밀도를 증가시키는 기능으로연료와 공기를 더많이 혼합하여 더 많은 연소를 일으키고 이에 따라 엔진의 출력이 증가합니다. 또한 더많은 산소공급에 따른 연료 효율도 상승하므로 연비도 향상됩니다.터보의 문제점을 보완하기 위해 인터쿨러가 장착되므로터보차저만 사용되는 경우는 거의 없다고 볼 수 있습니다.즉 터보차저를 통해 공기 압축 후 인터쿨러 통해 공기밀도 높여서더많은 공기를 연소할 수 있도록 하여출력을 증가시키고연비를 향상시키는 시스템이 되겠습니다.어설픈 설명이 도움이 되었는 지 모르겠습니다.
학문 / 기계공학
24.06.25
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기계 부품 설계 시 재료 선택의 중요성은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.항공기 부품 측면에서 설명드립니다.항공기 부품에는 비철합금, 철 합금, 비금속 재료 등이 여러부분에서 골고루 사용됩니다만이들 재료가 사용되기위한 필요 조건으로는강성(물체가 외부의 힘에대해 저항하는 정도)이 커야하고탄성(물체가 외부힘에 의해 변형되었다가 돌아가는 성질)이 있어야 하는데요.또한 주위 온도에 대해 민감하게 성질이 변하지 않고피로파괴(물체에 힘이 반복적으로 가해졌을 때 그 이후 물체가 파괴되는 현상)에 내성이 좋아야 합니다.합금 부분 말씀하셨습니다만알루미늄 합금부터 말씀드리면항공부분에서 급진적 발전이 이뤄진것은알루미늄 합금인 두랄루민 의 실용화가 실현되면서 부터 시작되었고1930년대 와서 경금속을 이용한 비행기가 최초 등장했습니다.두랄루민은 구리와 마그네슘을 알루미늄에 넣은 합금으로강철과 비슷한 강도에 비중은 2.8로 강철의 30프로 가량밖에 되지않아가볍지만 강철같은 강도의 재료로 비행기 재질로 적합했습니다.또한 가공도 쉽고 가격도 비교적 저렴하여 항공기 재료 / 부품의 주류를 이루게 되었습니다.티타늄 합금 부분에 말씀드리자면두랄루민 이후 비행기 기술은 급가속 발전하여비행속도가 음속을 돌파하고 되는데비행속도가 마하 2.7가량을 넘게되면비행기 기체표면온도가 200도 이상으로 상승하게됩니다.이때 알루미늄 합금의 강도가 떨어지는 현상이 발생하게되어기체가 견디지 못하는 결과를 가져오게 되는데요.결국 이런 결과로 인해 고속비행체의 기체구조에는티타늄 합급이 사용되게 됩니다.티타늄 합금은 강철의 두세베의 강도에 비중이 작을 뿐 아니라피로저항(반복적 힘이 가해져 재료의 강도가 약해지는 현상에 대한 저항)이 좋고부식에도 강한 장점이 있습니다만재료의 가격이 높고 가공또한 쉽지않으므로일반 비행기에는 방화벽 등의 일부부위에만 적용됩니다.최근 기조를 보면금속 합금 외 탄소섬유나 유리섬유 등 복합재료가 나와서 사용되고있으며복합재료들은 비중이 강철의 20프로 이하면서 특수강과 비슷한 강도를 가지므로기존 알루미늄합금 대체시 기체의 무게를 20프로 이상 감경할 수 있습니다.최근에는 어떤 힘에도 늘어나지 않는아라미드 섬유도 개발되어 플라스틱 재질 보강재로 사용됩니다.
학문 / 기계공학
24.06.25
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