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오토쿠르즈 컨트롤 동작 원리는 무엇인지요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.크루즈 컨트롤은 엔진의 속도를 이용하여 차량의 속도를 조절하는 장치를 말합니다. 크루즈 컨트롤 제어기의 기본 목표는 차량을 운전자가 설정한 속도(target speed)로 갈 수있게 하는 것입니다. 크루즈 컨트롤 제어기는 실제 차량의 속도와 target speed를 비교하고 속도 차이가 발생하면 스로틀 각도를 조절합니다. 스로틀 각도를 조절함으로써 엔진 토크를 조절하고 이를 통해 속도 차이를 줄이게 됩니다. 속도 차이와 스로틀 각도는 직접적인 관계를 가지지 않기 때문에 크루즈 컨트롤 제어기 설계를 대부분 2단계로 나누어 제어기를 설계합니다.즉 , 크루즈 컨트롤의 작동원리는 자동차의 속도를 감지하는 센서로 현재의 속도를 감지하여 설정된 속도보다 낮아지게 되면 연료를 공급하고 속도가 올라가면 연료를 줄여주는 방식으로 구동하게 되어 불필요한 연료소비를 줄여줄 수 있어 연료비 절감에 효과적입니다.예전에는 크루즈 컨트롤 기능이 익숙치가 않았지만 지금은 많은 자동차에 적용하여 사용을 하고 있는 중이며, 크루즈기능이 적용되기 이전에 출고 된 차량이라면 사제품으로 시공을 받으시기도 합니다.
학문 / 기계공학
24.10.13
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우리나라가 실제 핵미사일을 제조한다면
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.우리나라는 단기간 내 핵무장이 가능한 것으로 평가 받는전 세계적으로 인정받는 ‘단기간 핵무장 잠재력 보유국’ 입니다.우선 우라늄 농축은 북한이나 이란과 차원이 다른 레이저 우라늄 농축 기술을 보유한 것으로 알려졌습니다. 원심분리기로 고농축 우라늄(HEU)을 생산하는 데는 1년 걸립니다만 우리나라는 2000년 충북 지역 광산에서 채굴한 우라늄 광을 레이저로 순도 90%까지 농축하는 실험을 3번 실시해 모두 성공했습니다. 이 기술로 핵무기 1발 제조에 필요한 농축우라늄을 얻는 데는 이론 상 21시간 걸리는데요.무기급 플루토늄 추출은 사용 후 핵연료만 있으면 대학 실험실에서도 가능합니다. 한국원자력환경공단에 따르면 지난해 9월 기준 보관 중인 사용 후 핵연료는 1만 8000t 입니다. 여기에는 180t의 플루토늄이 함유돼 있습니다. 핵무기 수천 발을 만들 수 있는 양입니다. 우리 군이 보유한 탄도미사일과 순항미사일은 이미 1500발 이상으로 추정되는데요. 일부는 사거리가 북한을 넘어 중국 동부 일대를 타격할 수 있는 수준입니다.우리나라는 핵무장에 필요한 모든 걸 이미 갖고 있습니다. 한미 원자력 협정만 개정하면 1년 내 핵무장이 가능한데요. 핵확산금지조약(NPT) 탈퇴나 나토(NATO·북대서양조약기구), 국제원자력에너지기구(IAEA) 반대는 크게 우려할 필요가 없습니다. 왜내하면NPT 제10조는 "본 조약상 문제에 관련되는 비상사태가 자국의 지대한 이익을 위태롭게 하고 있을 경우에는 본 조약으로부터 탈퇴할 수 있다"고 규정하고 있습니다. 바로 저희 한국에 해당되는 내용입니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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비행기 착륙을 오토로 하지 않는 이유?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.오토파일럿 시스템으로 자동착륙이 가능합니다만항로 입력을 했다고 해서 비행기가 비행중에 하강시점에 자동으로 내려가지 못합니다.FMS CDU 라는 단말기에 하강 5마일 지점전에 하강하라는 메시지가 나옵니다.이것은 하강부터는 관할 공역의 통제를 받기 때문에 자동으로 무조건 내려가는게 아니라, 당시 상황에 맞게 비행기를 수동으로 조작하면서 비행을 하기위해 만든 것입니다.그럼 조종사는 하강할 고도를 입력해서 내려가면 그때 비행기가 내려가고.활주로에 접근해서 착륙할 수 있는 위치까지 오면 ILS 주파수를 입력을 합니다. ILS 주파수를 입력하면 비행기는 활주로 진입각인 Glide Slope 와 활주로 센터각인 Localizer 를 잡습니다.우선순위는 먼저 Localizer capture 를 한후에 그 다음 Glide Slope 를Capture 합니다. 이것도 무조건 자동이 아니라, 조종사가 현재 위치에서 ILS 전파가 오는 전파각 코스와 활주로 진입코스를 계산하거나, 비행챠트 를 참고하여 잡아야 Capture 가 됩니다그럼, 조종사는 비행상태를 Approach Mode 나 ILS Mode 로 바꿔주면 비행기는 활주로 진입각, 위치를 정확하게 맞추면서 내려갑니다.이때 비행기의 추력도 비행기가 알아서 해줍니다. 조종사는 안전을 위해서오토파일럿이 고장났거나. 아니면 ILS 이 잘못되어 비행기가 엉뚱한 곳으로 가거나등등. 비정상적인 상황에서 비행기를 복행 ( Go Aorund ) 시키고,비행의 안전 상태를 모니터하기 위해 조종사는 이때 조종간을 붙잡고 있습니다.오토파일럿이 작동하여 착륙하는 비행기는 절대고도 50 ft 에 다달으면자동으로 기수를 들어올리면서 Flare Mode 에 들어갑니다.비행기가 착륙을때 약간 들어올리는것을 볼 수 있는 자동비행을 하더라도 정밀하게 비행기가 Flare 기능을 합니다. 그리고, 이때 착륙을 위해 진입하던 속도와 RPM 이 Retard 되는데. 즉, 스로틀이 자동으로 뒤로 빠지면서 추력이 idle power 로 들어갑니다.그리고, 절대고도 5ft 가 되면 비행기는 Touch Down Mode 로 들어가면서 주 날개가 수평이 되는 Stabilizer 상태가 됩니다. 물론 자동입니다.그리고 비행기는 정확하게 착륙하고 노즈기어는 활주로 중앙선 ( RunwayCenter line) 에 닿습니다.이것이 이론적/메뉴얼상 항공기 오토파일럿의 운용인데..그러나, 현실에서는 100% 오토랜딩은 하지 않습니다. 주로 착륙전 절대고도 400 ft - 50 ft 상에서 오토파일럿을 끕니다.이유는 안전상 문제입니다.최종에는 사람이 하기위한방편이고. 그 만큼 기계신뢰성이 적기도하며. 또 다른 한편은 해당공항의 운용문제입니다.항공기가 100% 자동화 최첨단이 되어서 그 공항이 이 시스템을 받쳐주면 가능하지만, 서로 호환되지 못하면 제 기능을 하지 못합니다.우리나라에서 그런 일을 많이 볼 수 있는데, 간혹 국내공항에서 항공기가 사고나는것을 보면, 비행기는 최첨단이지만, 공항시설이 그것을 받쳐 주지 못합니다.공항시설도 항공기가 이착륙할 수 있는 등급, 카테고리가 있는 것이고.비행기도 운용할 수 있는 등급이 갖추어져 있습니다.이게 서로 호환이 되어야지 오토랜딩이 가능한데, 대부분 안 맞는 경우가 더 많습니다.오토랜딩이 훨씬 안전하지만. 항공기 운용 규정상 또는 조종사 비행방법에 오토파일럿을 끄는 시점은 다릅니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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비행기에 용접은 왜 안하게 됐을까요??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단용접의 결함은 찾아내기가 상당히 힘이 듭니다.시간이 지나면서 내부에 균열이 생겨도 찾기가 힘듭니다.비행기 특성 상 사고 발생은 바로 대형 사고로 이어지므로 용접 공법을 회피하는 경향이 있었습니다.둘째용접의 최대 단점이 용접열로 인해 기존 모재의 특성이 변화한다는 점입니다.잔류응력이 잔존할 수도 있고, 모재 특성 변화로 강도가 떨어질 수도 있는 부분으로특히 비행기에 사용되는 재질이 알루미늄 합금으로열에 특히 취약한 면이 있습니다.셋째비행기 특성 상 높은 진동/반복하중을 견뎌야 하는데용접은 이런 특성에 대해 피로균열 가능성이 큼용접은 특히 피로에 취약하여 미세균열 가능하고피로균열은 시간이 지남에 따라 더 커지면서, 구조적 파괴로 진행가능합니다.넷째용접은 숙련기술자에 의해 수행되고, 엄격 검사과정이 필요하며용접으로 인한 재료변형을 수정하기위한 추가작업으로 제작 비용이 증가합니다.다섯째비행기는 가벼울수록 연료소비가 줄어 경제성이 향상되나용접은 추가금속재료 필요에 따라 전체 중량을 증가시킵니다.여섯째용접부품은 수리 시 애로점이 있고, 재 용접 시 열에의한 추가변형/손상 발생 가능합니다.항공기 운영 중 작은 손상/피로 균열을 신속 수리 가능해야 안전성/ 경제성 측면에서 유리합니다.일곱째항공기는티타늄,알루미늄, 복합재료 들이 혼합되어 있으므로용접으로 다른 재질을 접합하기엔 적합하지 않습니다.여덟째최종적으로 안정성이 가장 중요한 것이 비행기 제작입니다.용접으로 인한 잠재적 결함은 치명적 사고의 잠재 위험이 됩니다.그에 비해 리벳방식은 오랜기간 안정성/신뢰성이 입증 된 방식으로항공기 제작의 중요한 표준이 되었습니다.또한 리벳방식은 시각적검사도 용이하고, 비파괴 검사를 통해 결함 조기 발견도 가능하여위험 예방이 용이 합니다이상 간단히비행기 제작에 있어 용접을 사용하지 않는 이유를열거해 보았습니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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3D프린팅은 디지털 모델을 물리적인 객체로 변환하는 거라고 알고 있는데 3D프린팅의 원리는 어떤게 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기본적으로 3 D프린팅은 적층가공방식으로 소재를 녹여 제일 아래 바닥부터 위로 한층 한층 쌓아 올려 형상을 만드는 것인데 이런 출력 방식들은 제조사에 따라 명칭이 다양합니다.출력 방식에 따라 분류한 3D프린터 원리에 대해 열거해 보면1. 소재 압출 방식 (Material Extrution)소재 압출 방식의 대표적인 기술은 FDM으로 가장 대표적이고, 보편적인 기술로 누구나 쉽게 작동할 수 있는 방식으로 필라멘트 형태의 열가소성 물질을 고온의 노즐에 녹여 압출하면서 한층 한층 적층해나가며 형상을 만드는 방식입니다.이 방식은 미국의 스타라타시스(stratasys)를 설립한 스콧 트럼프가 개발해서 상표권을 가지고 있으며 3D프린터의 특허가 풀리고 대중화 되면서 가격은 낮아지고, 출력 속도는 빨라졌습니다.소재 압출 방식의 소재로 가장 많이 사용하는 것은 PLA지만 제조업이나 시제품 제작 시에는 ABS를 많이 사용하고 있으며 그 외 다른 소재 들도 사용이 가능합니다.2. 광중합 방식 (Vat Photopolymerization)광중합 방식은 광경화성 수지에 빛을 조사하여 한층 씩 적층하는 방식으로 SLA가 대표적인 기술로 1984년 최초로 3d프린터를 개발한 charles Hull이 개발하였는데 이 방식의 특징은 정밀도가 매우 우수하고, 표면 조도가 뛰어나기 때문에 쥬얼리나 치과 등 정밀도를 요구하는 작업에 많이 활용되고 있습니다.3. 분말 소결 방식 (Powder Bed Fusion)분말 소결 방식 3D프린터 원리는 SLS로 널리 알려진 방식으로 정식 명칭은 분말 적층 용융 방식으로 분말을 블레이드와 롤러로 분말 베드에 얇고 평평하게 깔아두고, 얇게 깔린 분말에 레이저를 쏘아 수평면에서 원하는 형상을 만듭니다그리고 또 다시 그 위에 분말을 얇게 깔고 평평하게 만든 뒤 다시 레이저를 쏘아 형상을 만드는 방식으로 특수모래, 금속분말, 합성수지 등 분말로 된 소재면 무엇이든지 출력 가능하고, 어느 정도의 품질은 나오지만 분말의 입자가 균일해야 하며 각 소재 별로 레이저의 세팅을 따로 해야 해서 번거로운 편입니다.또한, 장비와 소재 비용 모두 비싼 편이며 유지 비용 또한 저렴하지 않아 개인적으로 구매를 해서 사용하기는 어려운 방식 입니다.4. 결합제 분사 방식 (Binding Jetting)결합제 분사 방식은 분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려 적층하는 방식으로 금속 재료의 경우 프린트 한 결과물이 사실상 그냥 플라스틱 풀이 굳은 거나 다름없어서 열처리 하는 데 과정에 있어서 좀 귀찮은 방식 입니다.먼저 저온에서 한 번 구워서 접착제를 날려 보내고 .그 다음 고온에서 금속 분말들을 소결시켜 최저한의 강도를 확보한 뒤 청동과 같이 고온에 구워서 그 자리를 청동이 차지하게 하면 완성되는데 그 과정의 시간이 꽤 오래 걸리는 편입니다.5. 소재 분사 방식 (Material Jetting)소재 분사 방식의 대표적인 방식은 Polyjet과 MJP인데 원리는 거의 똑같다고 볼 수 있지만 개발사가 달라서 이름이 다른 경우입니다.액상 광경화성 수지를 노즐에서 분사한 후 광에너지를 이용하여 굳혀 적층하는 방식으로 잉크젯의 3D프린터 버전이라고 볼 수 있으며 SLA방식과 잉크젯을 섞은 것이라 이해하면 쉬운데 보통 대부분의 3d프린터 방식의 장비들은 형상 한 개를 만들 때 색상을 한 가지로 출력을 하지만 폴리젯은 다양한 색상으로 프린팅 가능하며 높은 정밀도와 투명한 소재를 사용할 수 있어 돋보기에 사용하는 광학 렌즈를 프린팅할 수 있다는 특징이 있습니다.6. 판재 적층 방식 (Sheet Lamination)표면 접착식의 대표적인 방식은 LOM으로 종이와 같은 얇은 재료를 레이저, 칼 등으로 조각하고 그것을 한층 한층 접착하는 방식으로 종이, 플라스틱, 금속 재질의 시트 형태 재료를 층층이 접착한 후 칼이나 레이저 커터로 형태를 잡아서 자르는데 이러한 작업을 반복하면서 원하는 형상을 제작합니다.AM방식 중 하나지만 깎아내는 과정이 필요한 하이브리드 방식으로 금속판을 밑에 깔고 초음파 용접으로 붙인 뒤 모양대로 깎는 과정을 반복하는데 열로 용접하는 것이 아니라서 내부 잔류응력 처리나 내부 공기 조절이 필요한 방식입니다.7. 직접 용착 방식 (Direct Energy Deposition)직접 용착 방식은 에너지 집중식 퇴적 방식이라고도 부르는데 열 에너지를 집중시켜서 물질을 용접, 적층하는 방식으로 재료가 그냥 쌓여있는 것이 아니라 레이저와 같이 움직이는데 쉽게 말해서 인두기와 납땜 공급기가 자동으로 움직이면서 적층해 나가며 재료는 금속선도 가능하지만 보통은 금속 파우더를 분사합니다.이렇게 미국재료시험협회에서 규정한 3D프린팅 기술 용어와, ISO에서 동작 원리에 따라 분류한총 7가지 프로세스를 나열해 보았습니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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기계공학에서 3D프린팅은 혁신적인 자리로 잡고 있다고 알고 있는데 3D프린팅의 장점과 단점은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.장 단점을 나열 해 보면1, 장점비용절감평상 시 기계관련 제품 / 설비 제작 시 많은 자재가 낭비되기에, 소요비용이 증가하나3 D프린터 에서는 필요한 만큼의 재료만 사용 가능 하여 관련 소요 자재 비용이 절감됩니다. 과정에서 폐기물도 줄어 환경적으로도 도움이 됩니다빠른 제작복잡한 구조의 기계공작물 경우 CNC 밀링 같은 제작과정과 달리 생산속도가 빠르고 유연성이 향상되어 신속대응이 가능합니다.시제품을 신속제작하고 개선사항을 즉시 반영가능하여 개발/ 생산 기간이 단축 됩니다.설계 자유도3 D프린터를 통해 설계의 자유도가 높아져 복잡한 형태의 제품도 쉽게 제작이 가능합니다.경량화복잡한 내부 구조물을 제작함으로써 무게를 줄일 수 있습니다.재료의 다양성금속/플라스틱/세라믹/유기성 물질 등 다양한 재료로 제품 제작이 가능합니다.2, 단점크기과 속도제한적인 3 D프린터의 크기와 출력속도로 인해제작가능한 제품의 크기가 제한재료의 다양성이는 장점이기도 하나 이직까지 사용가능한 다양한 재료의 확보가 완벽하지 않음으로 인해출력물의 재질의 다양성이 아직까지는 다양하진 않음정도로 간단히 정리해 보았습니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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엔진의 열효율을 높이기 위해서는 어떤 방법들이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.가솔린 엔진을 기준으로 나열해 보겠습니다.일단 기본적으로엔진 열효율을 높이는 방법으로는 아트킨슨(Atkinson) 사이클 엔진 또는 배기가스재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation)을 활용하는 방법이 실용화되고 있습니다. 또한 엔진 열효율을 비약적으로 향상시키기 위해서는 과급 희박연소(lean burn)를 적용하기도 합니다.엔진 열효율 향상기술 나열아트킨슨 사이클은 Toyota자동차의 최초 HEV인 프리우스(Prius)때부터 사용되었고, 최고 열효율을 높임과 동시에 경 부하 영역에서도 높은 팽창 비가 얻어지고 펌프 손실이 감소하기 때문에 열효율이 높아지게 되었고, 냉각 EGR은 최근 프리우스에 적용되는 기술로 노킹의 개선과 냉각손실의 감소효과에 의해 최고 열효율을 더욱 높일 수 있습니다.열효율의 향상과 냉각손실을 감소하는 관점에서 희박연소가 EGR보다 효과가 큽니다. 그 이유는 연소 시 총 가스량을 증가시킬 수 있고 또한가스 열용량을 높여서 연소가스 온도를 낮출 수 있기 때문입니다.NA 엔진에서 희박연소를 적용하면 흡입공기량이 제한되기 때문에 엔진 토크가 낮아지게 되는데. 이렇게 하면 기계 손실량이 증가하여 최고 열효율의 향상을 기대하기 어렵기 때문에 여기에 과급기를 사용하여 토크를 증대시키는 것이 중요합니다.스킷슈(squish)율이 다른 피스톤을 사용하여 엔진 토크 또는 연소속도에 미치는 영향을 검토해야합니다. 스킷슈 율이란 실린더 직경 면적에 대한피스톤 헤드의 평탄한 부분인 스킷슈의 면적 비를 의미하며, 스킷슈 율을 80% 이상으로 높이면 특히 빠른 연소가 가능해집니다만90% 이상이 되면 토크 저하 또는 발생하게 됩니다.실린더 내 난류를 강하게 하고 점화계통을 강화시키면 연소촉진에 큰 효과가 있습니다. 또 열효율을 향상시키려면 과급기와 희박연소를 조합하면그 효과가 더욱 커집니다텀블(tumble)유동과 점화 계를 강화시키고 희박연소 한계를 확대시키면옥탄가가 높은 바이오 연료인 에탄올이나 부탄올을 사용할 경우에도 열효율을 향상시킬 수 있습니다
학문 / 기계공학
24.10.12
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기계공학 과목 중 유체역학의 과목 중에서 베르누이 방정식은 어떤건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.유체역학에서 필수적으로 사용되는 ‘베르누이’ 방정식은 유체 속도의 증가는 정압의 감소 또는 유체의 위치에너지 감소와 동시에 발생한다는 비점성 유체에 대한 에너지보존을 나타내는 정리입니다. 1738년 다니엘 베르누이가 정리한 것으로, 유체에 가해지는 일이 없는 경우에 유체의 속도와 압력, 위치에너지와의 에너지 관계를 나타낸 식인데요.베르누이 방정식에는 선행 조건이 있는데첫째, 임의의 두 점이 같은 유선상에 있어야만 하고, 비압축성 유동이며 정상상태의 유동으로 규정되어야 합니다.또한 마찰이 없는 유동으로 가정되어야만 그들의 유동에 베르누이 방정식을 적용시킬 수 있습니다.베르누이 방정식은 마찰이 없는 정상, 비압축성 유동에서 하나의 유선을 따라 전체적인 기계적 에너지는 항상 일정하다는 것을 말해 줍니다.베르누이 방정식은 유도과정에서도 몇몇의 가정이 설정되었듯이 유체의 유동 중에 생기는 압력손실을 고려하지 않고 단지 에너지 보존의 법칙만을 이용하여 유도됩니다.그러므로 실제적인 유동에서 발생하는 고체 면과 접함으로서 생기는 마찰력의 발생 문제, 유체입자들의 상호간의 충돌에 의한 에너지 손실 문제, 점성의 영향으로 인한 전단력 발생의 문제 등으로 인하여 압력 손실이 발생하게 되지만이들의 손실요인을 정확하게 계산하기가 어렵기 때문에, 이들의 손실을 전체적으로 손실수두(HL)로 나타냄으로써 베르누이 방정식을 응용하여 실제의 유동에 적용합니다.베르누이 방정식을 적용하는 부분을 나열해 보면유체 흐름의 예측: 특정한 조건에서 유체의 속도, 압력, 밀도 등을 예측하는 데 사용 이를 통해 파이프, 노즐, 날개 등 다양한 유체 역학 시스템에서의 유체 거동을 이해유체 역학 시스템의 설계 및 최적화 : 급배수 및 소화배관의 파이프 네트워크, 항공기, 자동차, 선박 등 다양한 기술 시스템의 설계와 최적화에 적용 이를 통해 최적의 흐름 특성을 갖는 시스템을 설계하고 효율적으로 운영하여 에너지 소모를 최소화유체 역학 실험 및 모델링: 실험적 연구와 컴퓨터 모델링에서도 베르누이 방정식은 중요한 도구로 활용이를 통해 다양한 유체 흐름 조건에서의 예측과 실험 결과를 비교하여 최적의 유체 역학 시스템을 설계이처럼 베르누이 방정식은 유체 역학 분야에서 핵심적인 도구로서 폭넓게 활용되며, 다양한 공학 및 과학 분야 그리고 기계설비에서 유체의 흐름을 이해하고 분석하는 데 필수적인 개념입니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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미래에는 기계공학 산업은 어떤식으로 발전해 나갈까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 기계공학 산업이라 한다면제조업과 밀접하다 볼 수 있습니다.그 제조업은 결국 스마트 팩토리 형식으로 변화하는 상황입니다.스마트 팩토리는 다양한 산업 분야에 적용될 수 있습니다. 예를 들면, 반도체, 자동차, 철강, 화학, 의료, 식품 등의 제조업은 물론, 에너지, 물류, 유통, 서비스 등의 비제조업에도 적용될 수 있습니다.몇 가지 예를 나열하면반도체 반도체 제조 공정은 매우 복잡하고 정밀하며, 미세한 오차나 불량이 큰 손실을 초래할 수 있습니다. 따라서 반도체 제조업체들은 스마트 팩토리를 통해 공정의 품질과 효율을 높이고자 합니다. 예를 들면, 삼성전자는 인공지능과 빅데이터를 활용하여 반도체 공정에서 발생하는 다양한 데이터를 실시간으로 분석하고 최적화하는 AI Factory 시스템을 구축하였습니다.자동차자동차 제조 공정은 다양한 부품과 조립 과정을 거치며, 맞춤형 대량생산이 요구됩니다. 따라서 자동차 제조업체들은 스마트 팩토리를 통해 공정의 유연성과 효율성을 높이고자 합니다. 예를 들면, 현대자동차는 인공지능과 로봇을 활용하여 자동차 부품의 품질 검사와 조립 공정을 자동화하고 최적화하는 스마트 팩토리 시스템을 구축하였습니다. 이 시스템은 인공지능 카메라로 부품의 불량 여부를 판단하고, 로봇 팔로 부품을 정밀하게 조립하며, 실시간으로 데이터를 분석하여 공정의 성능을 개선할 수 있습니다.철강철강 제조업체들은 스마트 팩토리를 통해 공정의 안전성과 친환경성을 높이고자 합니다. 예를 들면, 포스코는 디지털트윈과 빅데이터를 활용하여 철강 공정에서 발생하는 다양한 데이터를 가상으로 재현하고 분석하는 스마트 팩토리 시스템을 구축하였습니다.전망결국 스마트 팩토리란 인공지능과 로봇이 만들어내는 미래의 제조업이라고 할 수 있습니다. 스마트 팩토리는 센서, 인공지능, 로봇, 클라우드, 엣지 컴퓨팅, 빅데이터, 사이버-물리 시스템, 블록체인, 5G 등의 다양한 기술들이 융합되어 공장의 데이터를 수집하고 분석하고 제어하고 학습하는 공장입니다. 이 과정에서 기계공학의 역할은 엄청 핵심적이게 됩니다.스마트 팩토리는 제조업의 현재와 미래를 바꾸고 있으며, 다양한 산업 분야에 적용되고 있습니다. 제조업의 효율성, 품질성, 안전성, 친환경성 등을 높이는 데 기여할 뿐만 아니라, 새로운 비즈니스 모델과 가치 창출의 기회도 제공합니다. 스마트 팩토리는 제조업의 혁신과 경쟁력을 높이는 핵심 요소로 인식되고 있으며, 시장 규모와 성장률도 높습니다.이 과정안에서 기계공학의 로봇공학 부분은 필수 불가결한 부분으로관련된 기계공학 발전은 필수적이겠습니다그 안에서 인공지능과의 협업 관련이 유기적으로 발맞춰 가는 과정이 여전히 진행 중이며그 시너지가 결국 기계공학의 미래가 되리라 예상됩니다.
학문 / 기계공학
24.10.12
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가상현실과 증강현실에서 기계 공학이 더 발전 될수 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.VR 이란 Virtual Reality 가상 현실로사용자가 컴퓨터가 만든 가상 공간 안에서 사람의 5감을 활용해 현실과 유사한 체험을 가능하게 하는 기술인데1980년대 비행기 시뮬레이션 같은 군사훈련 목적으로 개발되었으며,2010년대 들어서 VR HMD 제작기업 오큘러스 , 삼성, 소니, 구글 등 글로벌 IT 중심으로 발전중입니다.이 기술의 궁극 목표는시공간을 뛰어넘는 경험을 제공하여, 사용자가 가상을 진짜로 느끼 게 하는 것 입니다. AR이란Augmented Reality 증강현실로실제 현실을 기반으로 가상물체를 겹쳐 보여주는 기술입니다.기술원리는 크게 2가지로 마커 방식과 마커리스 방식으로 디지털 기호와 매핑되어있는 3D영상/이미지를 찾아 현실에 이미지를 더하는 방식과이미지를 비추면 매핑되어있는 3D영상/이미지를 찾아 이미지를 씌우는 방식인데1980년대 전투기 조종사 HDD(Head Up Display ) 로 기술 개발이 시작되어2009년 아이폰 내 AR app 등장 이후 서비스 발전에 큰 영향을 주는 상황입니다.이 기술의 궁극목표는 AR Contents 를 소비하는 사용자가현실에 있는 가상정보를 현실처럼 느끼게 하는 것 입니다.이 둘의 기계공학과의 시너지는 엄청납니다.AR/ VR 의 환경을 만들기 위해 그에 필요한 핵심 시스템 개발을 하는 분야에서의기계공학의 기술 발전과기계공학 연구 개발에 있어서프로토 타입에서 실제 탑승/가동 등 상황의 VR 및실제 현장에서의 기계/ 장비 등의 현실성 /가동성/ 적응성/ 효율성 등을 미리 알아볼 수 있는 AR등을 생각한다면상상할 수 있는 범위보다 훨씬 많은 시너지가 있습니다.개발분야에서는 VR 환경에서실질적으로 촉감, 열감, 진동 등을 느낄 수 있는 장갑 및 각종 웨어러블이 개발되고 있고초미세 3D 프린팅을 통해 VR/AR 이 지금처럼 머리에 쓰는 방식이 아닌스마트 콘텍트렌즈 방식으로 착용되는 장비가 개발되고 있는 중입니다.개발이나 교육현장에서는기계공학과 내에서VR/AR 기기를 통하여 여러가지 기계공학적 장비의 다양한 구성요소와 작동원리를직접 살펴볼 수 있게 하는 시스템도 구축되고 있는 중입니다. 한 예로 대구가톨릭대 기계공학과 에서는 마이크로소프트 홀로렌즈2를 활용해 테슬라의 전기차 플랫폼을 기반으로 한 증강현실 교육 콘텐츠 를 통하여전기차의 다양한 구성 요소와 작동 원리를 직접 살펴보는 과정도 구축이 되어있습니다
학문 / 기계공학
24.10.12
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