안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 전기차용 모터의 출력과 효율성을 높이는 구조 설계는?
전기차용 모터의 출력과 효율성을 높이기 위해 고효율 코어 설계와 경량화가 매우 중요한 요소 중 하나 인데요. 영구자석 동기 모터는 강한 자속 밀도로 출력과 효율을 높이고 코일 권선 최적화로 전력 손실을 줄입니다.회전자와 고정자의 기하학적 설계를 개선해 자속 누설을 최소화하고 냉각 시스템을 통해 과열을 방지하여 지속적인 고출력을 유지할 수 있게 합니다. 전력 전자 회로와 제어 알고리즘 최적화로 에너지 전달 효율을 강화하며 고효율 자석 소재와 소형화를 통해 성능과 공간 활용을 극대화합니다.
Q. 진동을 줄이는 기계적 시스템에서 최적의 댐퍼 디자인은?
진동을 줄이기 위한 최적의 댐퍼 디자인은 기계적 특성과 진동 주파수에 따라 결정되게 되는데요. 점성 댐퍼는 유체의 저항으로 진동을 흡수해주고 질량 댐퍼는 추가 질량과 스프링으로 공진을 억제합니다. 마찰 댐퍼는 접촉 표면 간의 마찰로 에너지를 소산하고, 자기유변유체 댐퍼는 전자기장을 활용해 실시간으로 감쇠력을 조절합니다. 구조적 최적화와 다중 자유도 설계로 특정 주파수의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있고 댐퍼 소재와 설치 위치 또한 설계 효율성을 극대화합니다.
Q. 해저 탐사용 기계 장비의 내압성과 관련하여
해저 탐사용 기계 장비의 내압성을 증가시키기 위해 구조적 설계와 소재 선택이 정말 설계에 있어서 중요한데요. 구형 구조는 압력을 균일하게 분산시켜 내압성을 높이고 티타늄 합금이나 고강도 스테인리스강 같은 내압성이 우수한 재료가 사용됩니다. 압력 보상 시스템은 내부 압력을 외부와 맞춰 구조 손상을 방지하며 두꺼운 외벽 설계를 통해 강도를 강화해줍니다. 또한 특수 코팅으로 부식과 크리프 손상을 방지하고 내부 기밀 유지를 위한 고성능 실링 기술이 적용됩니다. 이러한 방법들은 해저 환경의 극한 조건에서 장비의 안정적 작동을 보장합니다.
Q. 초음속 항공기의 안정성을 높이기 위한 구조적 특징
초음속 항공기의 안정성을 높이기 위해 공기역학적 설계와 구조적 강도 강화가 설계에 주 핵심입니다. 날개는 공기 저항을 최소화하는 델타 윙이나 스위프 윙 형태로 설계되고 기체는 티타늄 합금과 복합재료로 제작해 열과 압력에 강한 소재를 사용하게 됩니다. 기체의 균형을 유지하기 위해 중심 설계와 플라이-바이-와이어 전자제어 시스템을 사용해 안정성을 보장하며 소닉 붐 완화 설계와 열 확장 제어 기술도 고속에서의 구조적 안정성을 지원합니다. 이러한 특징은 초음속 환경에서의 안전성과 성능을 극대화하는데 주요하겠습니다.
Q. 마찰 교반 용접(FSW)은 어떤 원리로 작동하며, 어떤 산업에 적용되나요?
용접 기술의 혁신은 레이저 용접, 초음파 용접 등 고정밀 기술과 3D 프린팅과의 융합으로 이루어져 있습니다. 경량 소재인 알루미늄 합금, 티타늄, 복합 재료는 항공우주와 자동차 산업에서 주로 활용되고 있으며 항공우주에서는 동체와 날개의 경량화를 위해 마찰교반용접 기술이 사용되고 자동차 산업에서는 배터리 팩과 샤시 조립에 레이저 용접과 초음파 용접이 적용됩니다. 이러한 기술들은 연료 효율을 높이고 구조적 안정성을 강화하며 제조 공정의 속도와 정밀성을 크게 개선합니다.