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향후 반도체에서 엣칭냉각이 왜 중요한것인가요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.AI는 상당한 양의 연산 능력을 요구하기 때문에 차세대 하드웨어의 전력 소비는 상당한 양의 열을 발생합니다. 이 열은 시스템의 성능에 문제를 일으킬 수 있고, 작동 한계 내에서 냉각되지 않으면 IT 디바이스의 하드웨어 고장으로 이어질 수도 있습니다. AI, 저지연 스트리밍, 게임 등 새로운 기술을 위한 고밀도 솔루션을 배포하는 시설 운영 팀에게는 열 관리 문제를 해결하는 것이 가장 중요합니다. 생성형 AI가 요구하는 고성능 컴퓨팅을 구축하는 데 필요한 인프라를 살펴보면 공랭식 냉각 기술로는 효율적으로 관리할 수 없는 고열 문제를 액체 냉각 시스템이 해결하는 사례들을 확인할 수 있습니다.액체 냉각은 냉각판을 고열 부품인 CPU, GPU, 경우에 따라 메모리 모듈 및 전원 공급 장치에 직접 연결하는 데 중점을 둔 설계를 포함합니다. D2C 냉각판은 보드의 열 발생 부품 위에 장착되어 단상 냉각판 또는 2상 유체를 통해 열을 배출합니다. 이러한 냉각 기술은 랙의 전체 장비에서 발생하는 열의 약 70 ~ 75%를 제거할 수 있으며, 나머지 25 ~ 30%는 공랭식 냉각 시스템을 통해 쉽게 제거할 수 있습니다.액침 냉각은 액체로 열을 100% 제거할 수 있는 액체 냉각 기술의 또 다른 버전입니다. 이 방식은 기존의 공랭식 냉각 방식과는 근본적으로 다른 냉각 방식으로, 유전체 유체를 다룰 때 복잡한 과정이 필요합니다.액침냉각 기술은 ‘플루이드(Fluid)’, 또는 ‘액침냉각유’라 불리는 비전도성 유동체(액체와 기체를 아울러 이르는 말. 액침냉각유의 경우, 기체와 액체 사이의 중간물질을 말함.)를 냉매로 삼아 열을 관리합니다. 액침냉각유는 전기가 통하지 않는 일종의 윤활유라고 보시면 되는데요. 비전도성 ‘기름’이 원료이므로 현재, 정유업계에서 액침냉각 사업을 주도하고 있습니다.액침냉각은 높은 열전도율을 갖는 플루이드를 통해 서버의 열을 직접 흡수합니다. 서버의 온도를 낮추는 기능뿐 아니라 여러 전자 장치의 시스템 온도를 균일하게 유지하는 용도로도 쓰입니다. 배터리나 서버 등은 과열되면 먼저 발열을 제어해야하기 때문에 제 성능을 발휘하지 못하고 전력 소비량도 높아지게 됩니다. 일정 온도를 유지하는 것이 굉장히 중요한 이유죠.열전도율은 높고 전기 전도율은 ‘0’인 플루이드이기에 누전이나 기계 고장의 우려도 없습니다. 액침냉각은 열기가 플루이드에 바로 전달되는 방식이므로, 차가운 공기를 순환시키는 ‘공랭식’, 물을 사용해 간접적으로 열을 식히는 ‘수랭식’에 비해 냉각 효율 또한 높습니다.액침냉각은 기존 공랭식(공기로 냉각) 시스템보다 평균적으로 전력효율을 30% 이상 개선할 수 있다고 합니다. GPU 서버는 52%, CPU 서버는 12~15%의 에너지를 절감할 수 있습니다. 이를 통해 서버의 컴퓨팅 파워를 향상시킬 수 있으며, 동시에 건설비용과 탄소배출량은 저감시킬 수 있습니다. 효율적인 열 관리로 전력 사용량이 줄어드는 만큼 공정비와 관리비를 아낄 수 있는 것입니다. 그러면 탄소 저감 효과도 자연히 따라오겠죠. 액침냉각 기술의 성장세가 더욱 기대되는 이유입니다.
학문 / 기계공학
24.11.05
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Chat gpt 일반용 전문가용 차이가 뭔가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.ChatGPT for Business와 for everyone 차이를 비교하자면1. 기능 확장일반 ChatGPT: 무료 버전의 ChatGPT는 기본적인 기능을 제공하며, 업그레이드 시 Plus, Team, 또는 Enterprise로 변경할 수 있습니다. 이 버전들은 추가적인 기능과 성능 향상을 제공합니다ChatGPT for Business: 비즈니스용 ChatGPT는 enterprises와 teams에게 특화된 기능을 제공합니다. 단적인 예를 들면, enterprise-grade 보안 및 개인 정보 보호, 무제한 고속 GPT-4 액세스, 더 긴 컨텍스트 창, 고급 데이터 분석 기능, 사용자 정의 옵션 등이 포함됩니다2. 보안 및 개인 정보 보호일반 ChatGPT: 무료 버전의 ChatGPT는 기본적인 보안 기능을 제공하지만, enterprise-grade 보안 및 개인 정보 보호를 제공하는 enterprise 버전이 있습니다. enterprise 버전은 고객의 데이터를 사용하여 모델을 학습하지 않으며, 데이터 암호화 및 SOC 2 준수 등이 제공됩니다3. 스케일링 및 관리일반 ChatGPT: 무료 버전의 ChatGPT는 사용자 관리 및 권한 설정이 제한적입니다. 하지만 enterprise 버전은 bulk member management, SSO, domain verification, analytics dashboard 등이 제공되어 enterprise 환경에서 쉽게 관리할 수 있습니다간략히위와 같은 수준의 차이가 발생하고 있습니다.
학문 / 기계공학
24.11.05
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기계에서 흔히 많이 사용하는 재료와 특징은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계에 주로 사용되는 재료는 금속재료와 비금속재료로 크게 나뉩니다.. 각 재료 별 특징을 나열해 보면1, 금속재료철강재료:순철: 연하고 기계적 성질이 떨어지기 때문에 일반적으로 사용되지 않음강: 탄소 함유량이 0.6% 미만인 철강재료로, 강도와 강성이 뛰어남주철: 탄소 함유량이 0.6% 이상인 철강재료로, 강도와 강성이 뛰어나며, 내마모성도 우수비철금속재료:구리 합금: 구리와 다른 금속을 합성하여 강도와 전기 전도성을 높인 재료로, 항공우주 산업에서 많이 사용됨알루미늄 합금: 알루미늄과 다른 금속을 합성하여 가볍고 강도와 내식성을 높인 재료로, 자동차, 항공기, 선박 등 경량화가 필요한 기계나 구조물에 많이 사용됨티타늄: 경도가 매우 높고 내마모성이 우수하고, 가공성이 좋으므로 항공우주 산업에서 많이 사용됨2, 비금속재료고분자재료:ABS (Acrylonitrile Bustadiene Styrene): 내충격성이 뛰어나고 강도가 높으며, 열적 성질이 우수하여 복잡한 형태의 부품 제작이 가능로봇의 외관(커버), 기어 등에 주로 사용됨PC (Polycarbonate): 뛰어난 내충격성, 고온에 대한 저항력, 투명성을 가지므로, 커버 등에 많이 사용.ABS-PC: ABS와 PC 두 재료의 장점을 결합하여 더욱 우수한 기계적 성질을 제공. 내구성과 강도가 필요한 외부 케이스나 전자 기기의 하우징 등에 주로 사용됨.세라믹재료:유리: 내열성, 내마모성, 내식성이 뛰어나며, 다양한 용도로 사용됨석회, 시멘트: 건축 재료로 많이 사용간단히 위와 같이 나열 가능하겠습니다.
학문 / 기계공학
24.11.05
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기계공학에서 쓰는 CAD와 CAM의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.CAD와 CAM을 혼동하시는 분이 많습니다아주 간단히 구분하자면CAD는 설계 이고, CAM 은 캐드를 기반으로 제조를 하는 것이다. 라 보시면됩니다.CAD는 Computer Aided Design(컴퓨터 지원 설계)로,컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 제품이나 부품의 디자인과 모델링을 수행하는 기술이며컴퓨터 화면 상에서 실제 제품의 형태와 기능을 가상으로 시뮬레이션하고 조작할 수 있습니다.CAM은 Computer Aided Manfacturing(컴퓨터 지원 제조)로,제품 디자인을 기반으로 실제로 제품을 생산하는 과정을 컴퓨터 소프트웨어를 통해 자동화하고 최적화하는 기술이입니다.즉, 하나의 완성품을 만들기 위해선 CAD에서 작성한 도면을 기초로CAM에서는 가공 프로그램을 작성하여 CNC에 대응한 공작 기계에 데이터를 송부하고 기계를 가공하는것이라 보시면 됩니다.CAM 소프트웨어는 생산 현장에서 기계를 제어할 뿐만 아니라소프트웨어, 기계, 프로세스 및 인력을 통합하여 고품질 부품을 제작합니다.CAM은 제품을 가공하기 위한 NC 프로그램 데이터를 작성하는 소프트웨어이기 때문에 주로 제조 현장에서 사용되는데요.항공 우주 및 방위 산업에서는 적층 가공 및 절삭 가공에 활용하고,자동차 산업에서는 고강도 강편 가공 부품에서 금형 및 다이에 이르기까지 광범위한 차체용 섬유 유리 쉘 제적에 사용되며,산업 장비 생산 시 판금 제작, 공차내 주조 등 산업 기계에 널리 사용됩니다.이외에도 CAM은 정유 및 가스, 소비자 제품/생명과학 제조업체 등 다양한 제조업에서 사용되고 있습니다.
학문 / 기계공학
24.11.05
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인공지능이 의료 진단, 치료 및 환자 관리에 적용될 때 발생할 수 있는
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.인공지능은 데이터와 알고리즘에 의존합니다. 인공지능은 데이터와 알고리즘에 따라 성능과 결과가 달라집니다. 따라서 데이터와 알고리즘의 질과 양이 중요합니다. 하지만 데이터와 알고리즘에는 오류나 편향이나 차별이나 위험이 포함될 수 있습니다. 이러한 문제들은 인공지능의 정확도와 신뢰도를 저하시키고, 의료의 공정성과 질을 해치고, 의료 이해관계자들의 권리와 책임을 침해할 수 있습니다. 따라서 데이터와 알고리즘의 품질과 윤리를 보장하고, 문제가 발생했을 때 적절한 해결책을 제공하고, 관련 법률과 규정을 마련하고 준수하는 것이 필요합니다.인공지능 기술 발전에 따른 윤리적 의사결정 지원에 다양한 기법이 연구되고 있습니다.예를들면도덕적 머신러님 은 기계학습 알고리즘을 개발하여데이터에서 윤리적 원칙을 학습하고, 이를 기반으로 결정을 하게되는 기술입니다.이로써 기계는 다양한 윤리적 상황에서도 신속하고 적절한 선택이 가능해 집니다.
학문 / 기계공학
24.11.05
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유체 역학에서 난류와 층류의 차이점에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.유체역학의 층류 난류 차이와 에너지손실 최적화 방법을 나열해 본다면1. 층류와 난류의 차이층류: 층류는 유체의 분자나 입자들이 서로 균일한 속도로 흐르는 상태를 말합니다. 이는 유체가 하나의 방향으로 일정한 속도로 흐르는 것을 의미하며, 대기권에서 대기층, 바다에서는 열성층 등에서 볼 수 있습니다. 층류는 속도와 압력을 포함하여 흐름의 각 지점에서 유체의 특성이 일정하게 유지됩니다난류: 난류는 유체의 분자나 입자들이 서로 다른 속도로 흐르는 혼돈된 상태를 말합니다. 이는 유체가 여러 방향으로 서로 다른 속도로 흐르는 것을 의미하며, 강에서 물결치는 것, 대기에서는 구름이나 폭풍우에서 볼 수 있습니다. 난류는 확산(molecular diffusion)이 낮고, 모멘텀 대류(convection)가 높으며, 압력 및 속도가 시간 및 공간에 따라 빠르게 변화합니다2. 에너지 손실 최적화 방법층류 최적화:유체 경로 최적화: 층류는 유체의 흐름이 선형적이므로, 유체 경로를 최적화하여 흐름의 저항을 줄이는 것이 중요합니다. 레이놀즈 수 관리: 층류와 난류의 경계는 레이놀즈 수가 기준이 됩니다. 레이놀즈 수가 약 2,300 이하이면 층류, 4,000 이상이면 난류로 구분됩니다. 이 기준을 사용하여 유체의 속도와 유동 특성을 관리하여 에너지 손실을 최적화할 수 있습니다난류 최적화:유동 경로 최적화: 난류는 유체의 흐름이 혼돈적이므로, 유동 경로를 최적화하여 흐름의 저항을 줄이는 것이 중요합니다.난류 모델 사용: 난류를 해석하기 위해 다양한 모델이 사용됩니다. 예를 들어, Prandtl의 혼합 거리 이론을 사용하여 난류의 유속 분포를 계산할 수 있습니다. 또한, Karman의 범용 상수 κ를 사용하여 난류의 마찰 손실 계수를 계산할 수 있습니다정도로 확인 가능 하겠습니다.
학문 / 기계공학
24.11.04
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기계 부품의 마찰을 줄이기 위한 윤활 기술에 대하여 질문드립니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계 부품의 마찰 감소목적 윤할기술 종류와 장단점을 살펴보면1. 오일 윤활오일 윤활의 목적: 오일 윤활은 마찰을 줄이고 마모를 방지하는 데 사용됩니다. 오일은 베어링과 같은 기계 부품의 상호 접촉하는 부분에 금속 접촉을 방지하여 마찰과 마모를 줄입니다장점:마찰 감소: 오일은 마찰을 줄여 기계 부품의 수명을 연장시킵니다.마모 방지: 오일은 마모를 방지하여 기계 부품의 내마모성을 향상시킵니다.열 관리: 오일은 마찰열을 관리하여 기계 부품의 과열을 방지합니다단점:유량 관리: 오일의 유량을 관리해야 하며, 유량이 적으면 마찰이 증가할 수 있습니다.오일의 점도: 오일의 점도가 높으면 유동성이 떨어질 수 있으며, 이는 마찰을 증가시킬 수 있습니다2. 그리스 윤활그리스 윤활의 목적: 그리스는 고체 윤활제로, 기계 부품의 마찰을 줄이고 마모를 방지하는 데 사용됩니다. 그리스는 부품을 녹과 부식의 영향으로부터 보호하며, 극도의 열환경에서 이상적입니다장점:고온 환경: 그리스는 고온 환경에서도 안정적이며, 마찰을 잘 견딜 수 있습니다.부식 방지: 그리스는 녹과 부식을 방지하여 기계 부품의 수명을 연장시킵니다.유동성: 그리스는 오일보다 더 안정적이며, 유동성이 떨어지지 않습니다단점:누유: 그리스는 누유가 잘 되지 않아, 윤활 효과가 떨어질 수 있습니다.적용 범위: 그리스는 모든 기계 부품에 적용할 수 없으며, 특정 조건에 맞춰야 합니다3. 유체 동력학적 윤활 (EHD)EHD 윤활의 목적: EHD 윤활은 베어링의 구름 피로 수명을 연장시키기 위해 사용됩니다. 이는 베어링의 구름 접촉면이 충분히 윤활되어 있을 때 길어지며, 오일의 점도가 낮고, 윤활 유막의 두께가 불충분한 경우에는 짧아집니다장점:피로 수명 연장: EHD 윤활은 베어링의 피로 수명을 연장시킵니다.마찰 감소: EHD 윤활은 마찰을 줄여 기계 부품의 수명을 연장시킵니다.단점:조건 제한: EHD 윤활은 특정 조건에 맞춰야 하며, 오일의 점도와 윤활 유막의 두께가 중요합니다4. 순환 급유법순환 급유법의 목적: 순환 급유법은 오일로 베어링 부분의 냉각을 실시하며, 고속 회전의 사용 조건에 적합합니다. 이는 오일의 교반 저항을 적게하고, 열을 효과적으로 배출하기 위해 배출 구를 크게하거나 강제 배유를 실시하는 등의 배려가 필요합니다장점:냉각 효과: 순환 급유법은 베어링 부분의 냉각을 실시하여 기계 부품의 과열을 방지합니다.열 관리: 순환 급유법은 마찰열을 관리하여 기계 부품의 수명을 연장시킵니다.단점:설비 필요: 순환 급유법은 특수한 설비가 필요하며, 설치와 유지보수가 필요합니다등의 방법들이 있으며각기 방법들의 장 단점을 파악하여 적절한 윤활 기술을 적용해야 하겠습니다.
학문 / 기계공학
24.11.04
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환경 친화적 로봇 제조 공정?????
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.로봇제조공정 상 환경친화 관점에서 기계적으로 개선할 사항을 나열해 보자면1. 에너지 효율성-에너지 소비 최소화: 로봇 제조 공정에서 에너지 소비를 최소화하는 것이 중요합니다. 전기히터나 전동기를 사용하는 부분에서 에너지 효율성을 높이는 기술을 적용할 수 있습니다. 에너지 소비를 줄이면 기계의 온도 관리가 용이하고, 동시에 환경 오염을 줄이는 데 기여합니다2. 재료 선택-친환경 재료 사용: 로봇의 구성 재료를 친환경 재료로 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 재생 가능한 재료를 사용하거나, 재활용 가능한 재료를 사용하여 환경 영향을 최소화할 수 있습니다. 또한, 재료의 선택은 로봇의 성능과 수명에도 영향을 미치므로, 적절한 재료를 선택하는 것이 중요합니다3. 생산 과정 최적화-생산 과정 최적화: 로봇 제조 공정에서 생산 과정의 최적화를 통해 에너지 소비를 줄이고, 생산 폐기물을 최소화할 수 있 습니다. 자동화된 공정에서 발생하는 오버헤드를 줄이기 위해 로봇의 동작을 최적화하는 것이 중요하며, 생산 과정에서 발생하는 폐기물을 재활용 가능한 자원으로 분리하여 재활용 공정에 참여시키는 것이 중요합니다4. 로봇 리퍼브리싱-로봇 리퍼브리싱: 중고 로봇을 재제조하여 사용하는 로봇 리퍼브리싱 기술을 활용하여, 폐기물의 발생을 줄이고, 재활용 가능한 자원을 확보할 수 있습니다. 로봇 리퍼브리싱 센터를 구축하여, 중고 로봇을 재제조하고, 인증 및 검사를 통해 안전성을 확보할 수 있습니다위와 같은 방법들을 통해 로봇 제조 공정에서 환경 친화 관점에서 기계적으로 개선할 수 있으며, 이는 환경 오염을 줄이고, 지속 가능한 발전을 도모하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단됩니다.
학문 / 기계공학
24.11.04
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3D 프린터의 인쇄속도를 높이기 위한 방안
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린터의 인쇄속도를 높이기 위한 설계방법을 나열해 본다면1. 가속도 변경가속도 설정: 프린트 헤드의 가속도를 높이면 인쇄 시간을 단축할 수 있습니다. 그러나, 너무 높은 가속도는 프린터의 진동과 소음을 증가시킬 수 있으므로 조절이 필요합니다2. 레이어 높이 변경레이어 높이 조정: 레이어 높이를 줄이면 인쇄 시간이 단축되지만, 이는 종종 표면 거칠기와 관련된 문제를 발생시킬 수 있습니다. 일반적으로 0.2mm의 레이어 높이가 좋은 균형을 유지하는 높이입니다4. 내부 채움 밀도 조정내부 채움 밀도: 채움 밀도를 줄이면 인쇄 시간이 단축되지만, 이는 종종 모델의 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 점진적 채움을 사용하면 전체 모델에 걸쳐 밀도 구배를 얻을 수 있습니다5. 노즐 지름 조정노즐 지름: 노즐 지름을 줄이면 더 얇은 층을 허용하여 더 빠른 인쇄가 가능합니다. 하지만, 너무 작은 노즐은 압출 속도가 느려질 수 있습니다6. 스텝 모터 정밀도스텝 모터 정밀도: 스텝 모터의 정밀도는 레이어 높이를 결정하며, 더 높은 정밀도는 더 작은 단계를 채택하여 더 작은 층 높이를 실현할 수 있습니다8. 인쇄 온도 조정인쇄 온도 조정: 인쇄 온도를 낮추면 '관성 모멘트'가 낮아져 프린터 본체의 진동을 줄일 수 있습니다. 또한, 냉각 속도를 높이면 인쇄물의 경화 시간을 줄여 인쇄 시간을 단축할 수 있습니다9. 압출 배율 조정압출 배율 조정: 압출 배율을 낮추면 과압출 문제를 해결할 수 있습니다. 압출 온도도 조정하여 재료의 점성을 최적화하여 인쇄 시간을 단축할 수 있습니다위와 같은 방법들이 제시되고 있으며그 방법들을 통해 3D 프린터의 인쇄속도를 높일 수 있습니다.
학문 / 기계공학
24.11.04
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항공기의 연비를 높이기 위한 방법??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.항공기 연비 및 비행거리 증가를 위한 공기 흐름 제어방식을 나열해 보자면1. 윙렛 기술윙렛 기술: 윙렛은 날개 끝단에 부착된 작은 날개나 끝 부분을 일정한 각도로 꺽은 모양으로, 공기 흐름을 제어하여 항공기의 전진을 방해하는 항력을 줄입니다. 다양한 모양의 윙렛이 개발되어 비행기에 적용되고 있으며, 이는 날개 끝부분에서 발생하는 와류를 제어하여 항공기의 연료 소모를 줄입니다2. 에어 커튼 기술에어 커튼 기술: BMW가 개발한 에어 커튼 기술은 범퍼 하단부의 좌우 바깥쪽에 범퍼를 통과하는 좁은 통로(흡기 채널)를 두고, 이곳으로 들어온 공기가 다시 휠 하우스 안쪽의 가느다란 공기 구멍을 통해 빠져 나오는 고속의 공기 흐름이 타이어와 휠의 표면을 따라 바깥 쪽으로 흐르면서 타이어와 휠을 덮는 커튼처럼 작용합니다. 이 기술은 공기 저항을 줄여 연료 소모를 감소시키는 데 도움이 됩니다3. 액티브 에어로다이내믹스액티브 에어로다이내믹스: BMW가 개발한 액티브 에어로다이내믹스 기술은 속도 영역이나 필요에 따라 라디에이터로 들어오는 공기를 막아 전체적인 기류의 흐름을 더 매끄럽게 제어해 공기저항을 줄입니다. 이는 통상적으로 공기저항을 10% 줄이면 연료소모가 2~3% 줄이는 효과를 나타내며, 저 연비 시대에 이런 부분에서의 이점을 극대화하는 데 도움이 됩니다4. APMS 활용APMS 활용: 항공기 연비 향상을 위한 Performance Monitoring System(APMS) 사용은 각 항공기의 연비 성능을 파악하여 최적의 방식으로 비행을 계획하여 실제 비행과의 연료 소모 오차를 줄이는 데 중점을 둡니다. APMS는 항공기 동체 항력과 엔진 성능을 분석하여, 연비 저하 항공기에 적절한 정비 작업을 통해 항력을 감소시키고 연료 소모량을 줄이는 데 도움이 됩니다위에서 나열한 공기 제어방식들은 항공기 연비 및 비행거리 증가를 위한 핵심 기술로 적용되고 있으며, .항공기 설계와 운항 관리에서 중추적인 기능을 수행하고 있습니다
학문 / 기계공학
24.11.04
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