안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 기계 부품 설계 시 재료 선택의 중요성은 무엇인가요?
기계 부품 설계 시 재료 선택은 부품의 성능, 내구성, 제조 비용에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소가 되겠습니다.항공기 부품이나 자동차 엔진 부품에서는 각 재료의 특성에 따라 다르게 평가되는데요. 알루미늄 합금은 경량성과 가공성이 뛰어나지만 강도가 낮을 수 있습니다. 반면에 티타늄 합금은 뛰어난 강도 대 중량 비율을 가지지만 제조 비용이 높을 수 있습니다. 따라서 설계자는 부품의 기능 요구사항과 환경 조건을 고려하여 최적의 재료를 선택해야 합니다.
기계공학
Q. 3D프린트는 어떤기계인가요? 궁금합니다
3D 프린터는 기존 프린터와 달리 입체적인 모양을 만들 수 있는데요.프로토타입 제작, 의료용 모형, 건축 모델, 맞춤형 부품, 예술 작품, 의류 및 패션, 교육 및 연구 도구, 음식 등의 다양한 분야에서 활용 가능합니다. 3D 프린팅은 플라스틱, 금속, 세라믹, 바이오 소재 등 다양한 재료를 사용하여 복잡한 구조물을 신속하게 제작할 수 있어 혁신적인 제조 기술로 주목받고 있습니다.나중에는 옷이나 신발 같은 제품들도 집에서 해당 3D data만 다운로드 받아서 제작하는 시대도 올 것이라고 예측되고 있습니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 유한 요소 분석(FEA)의 중요성은 무엇이며, 이를 통해 어떤 종류의 문제를 해결할 수 있나요?
유한 요소 분석은 기계공학에서 복잡한 구조물과 시스템의 응력, 변형, 열전달 등을 분석하는 중요한 도구입니다.이를 이용해 설계 최적화, 구조적 강도 평가, 피로 분석, 열 해석 등을 수행할 수 있습니다. FEA는 항공기 부품, 자동차 구조물, 건축물, 전자기기 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며 실험 없이도 안전성과 성능을 예측하고 문제를 사전에 해결할 수 있습니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 재료의 피로(fatigue) 현상은 어떻게 발생하며, 이를 방지하거나 최소화하기 위해 어떤 설계 방법과 재료 선택이 중요한가요?
재료의 피로는 반복적인 응력이나 변형으로 인해 재료가 손상되고 결국 파괴되는 현상입니다.이를 방지하기 위해 피로 강도가 높은 재료를 선택한다음 응력 집중을 줄이기 위해 부드러운 곡선이나 필렛을 설계에 포함시켜 보강해줍니다. 그리고 피로 시험을 통해 재료의 내구성을 사전에 평가하는 것이 중요한데요. 항공기 날개와 자동차 부품 설계 시 이러한 방법들이 적용되어 재료의 피로를 최소화하고 안전성을 높입니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 진동 분석은 어떤 역할을 하며, 이를 통해 기계 시스템의 성능과 신뢰성을 어떻게 향상시킬 수 있나요?
진동 분석은 기계공학에서 기계 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 고장 예측 및 예방, 수명 연장, 성능 최적화, 안전성 향상이 가능한데요.예를 들면 회전 기계의 진동을 모니터링하여 불균형이나 결함을 조기에 발견하고 유지보수 계획을 세울 수 있습니다.자동차나 항공기 구조물의 진동 특성을 이해해 설계 단계에서 진동을 최소화하는 방안을 마련할 수 있겟습니다.구체적으로는 터빈 엔진이나 기어박스의 진동 분석을 통해 문제를 조기에 발견하고 해결할 수 있습니다.