안녕하세요.
기계공학
Q. 모터의 구동원리는 어떻게 진행되나요?
안녕하세요. 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치입니다. 그 구동 원리는 전자기 유도의 법칙에 기반을 둡니다. 기본적으로 모터는 전류가 흐를 때 자기장을 형성하는 코일과, 이 자기장과 상호작용하는 자석을 사용하여 회전력을 발생시킵니다.1. 전류와 자기장:전류가 코일(도선)에 흐르면 그 주위에 자기장이 형성됩니다. 모터 내부의 자석은 이 자기장과 상호작용하여 힘을 받게 됩니다.2. 로렌츠 힘:자기장 속에서 전류가 흐르는 도선은 힘을 받습니다. 이 힘을 로렌츠 힘이라 부르며, 이 힘이 모터의 회전력을 만들어냅니다. 전류가 흐르는 방향과 자기장의 방향에 따라 힘의 방향이 결정됩니다.3. 회전 운동:모터 내부의 회전자는 이 힘을 받아 회전하게 됩니다. 브러시드 모터의 경우, 브러시와 정류자가 전류의 흐름 방향을 바꾸어 지속적인 회전이 가능하도록 만듭니다. 브러시리스 모터는 전자적으로 전류의 방향을 제어하여 회전력을 유지합니다.4. 종류:모터는 크게 직류(DC) 모터와 교류(AC) 모터로 나뉩니다. 직류 모터는 DC 전원으로 작동하며, 교류 모터는 AC 전원으로 작동합니다. 각각의 종류는 응용 분야에 따라 사용됩니다.이상입니다.
기계공학
Q. 친환경에너지와 함께하는 기계공학 학문이 있나요?
안녕하세요. 기계공학은 친환경 에너지를 활용하는 기술 개발에 중요한 역할을 하고 있습니다. 기계공학과 관련된 공학들 입니다.1. 신재생 에너지 공학 (Renewable Energy Engineering) 태양광, 풍력, 지열, 수력과 같은 신재생 에너지 자원을 기계공학적으로 어떻게 활용할 수 있는지를 다룹니다.2. 에너지 변환 및 저장 기술 (Energy Conversion and Storage) 에너지 변환 효율을 높이고 에너지를 효율적으로 저장하는 방법에 대해 배웁니다. 배터리, 연료전지, 에너지 저장 시스템 등이 주제입니다.3. 열역학 및 에너지 시스템 (Thermodynamics and Energy Systems) 기계공학의 기초인 열역학을 바탕으로 에너지 시스템의 설계와 최적화, 그리고 친환경 에너지 사용을 다룹니다.4. 환경 및 에너지 시스템 공학 (Environmental and Energy Systems Engineering) 환경 보호와 에너지 절약을 목표로 하는 기계 시스템 설계 및 분석에 대해 다룹니다.5. 청정 에너지 기술 (Clean Energy Technologies) 탄소 배출을 줄이고 친환경 에너지를 활용하는 기계 시스템과 그 기술에 대해 학습합니다.이 외에도 각 대학은 기후변화 대응이나 에너지 효율을 위한 기계공학 연구에 중점을 둔 다양한 선택 과목을 개설하고 있습니다. 이러한 과목을 통해 기계공학 지식을 친환경적인 에너지 사용과 연결할 수 있는 기회를 얻을 수 있습니다.
기계공학
Q. 선풍기를 만드는 기계학적 구조는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 선풍기의 기계학적 구조는 주로 모터, 회전축, 팬(날개), 그릴(안전망), 스탠드 등으로 구성됩니다. 이 구조는 기계공학적 원리를 바탕으로 설계되어 공기를 빠르게 순환시키고, 시원한 바람을 제공하는 역할을 합니다. 아래에 각각의 역할 입니다.1. **모터**: 선풍기의 핵심 요소입니다. 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 팬을 회전시킵니다. 선풍기에는 일반적으로 AC 모터나 DC 모터가 사용됩니다. AC 모터는 가정용 전원에 적합하며, DC 모터는 전력을 더 적게 소모하고 소음이 적습니다.2. **회전축**: 모터의 회전력을 팬으로 전달하는 역할을 합니다. 회전축은 팬과 연결되어 있으며, 모터의 회전 속도에 따라 팬의 회전 속도가 결정됩니다.3. **팬(날개)**: 공기를 움직이는 주요 부품으로, 공기 저항을 최소화하면서 효율적으로 바람을 일으킬 수 있도록 설계됩니다. 날개의 각도와 크기가 공기의 흐름을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.4. **그릴(안전망)**: 안전을 위해 팬을 보호하는 역할을 하며, 외부의 손이나 물체가 팬에 닿지 않도록 방지합니다.5. **스탠드와 몸체**: 선풍기를 지탱하는 구조물입니다. 몸체는 모터와 회로를 감싸 보호하고, 스탠드는 선풍기를 원하는 높이와 각도로 조절할 수 있도록 돕습니다.날개는 유체역학으로 날개 각도를 계산할수있습니다.
기계공학
Q. 기계공학 학문에서도 AI과 접목된 직업이 있나요?
네, AI는 기계공학의 여러 분야에서 설계, 분석, 제조, 유지보수 등에 활용되며, 이를 통해 효율성과 정확성을 크게 향상시키고 있습니다. 다음은 AI와 기계공학이 접목된 주요 직업군입니다.1. 스마트 제조 및 공장 자동화 .2. 로봇공학 3. 자율주행 차량 (Autonomous Vehicles).이밖에도 Ai 학습 시뮬레이션을 통해 시행착오를 줄이는 방법으로 진행중에 있습니다.
기계공학
Q. 비행기는 운행도중에 비가오면 외부로
비행기의 엔진에 비행 중 빗물이 들어가더라도 정상적으로 작동할 수 있는 여러 이유가 있어요 1. 엔진의 설계 특성 - 제트 엔진은 다양한 기상 조건, 특히 빗속에서도 안전하게 작동하도록 설계되어 있습니다. 엔진 내부로 들어가는 공기는 고속으로 회전하는 팬과 압축기를 거치는데, 이 과정에서 들어온 빗물은 대부분 원심력에 의해 공기 흐름에서 분리됩니다. 물은 엔진 내부로 깊숙이 들어가기 전에 바깥으로 빠져나가거나 증발합니다. 2. 엔진 내부의 높은 온도 - 엔진 내부는 매우 높은 온도(수백 도 이상)를 유지하고 있어, 소량의 물이 엔진 내부로 들어가더라도 즉시 증발해버립니다. 따라서 빗물의 양이 많지 않은 경우에는 엔진 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다.3. 공기 흐름의 속도와 압력 - 제트 엔진은 매우 강한 공기 흐름을 이용해 추진력을 생성합니다. 빗물은 공기와 함께 엔진으로 들어가지만, 압축기에서 공기의 압력이 급격히 증가하면서 물은 고체처럼 처리됩니다. 물이 연소실에 도달할 때까지는 대부분 증발하거나 배출됩니다. 4. 배수 시스템 - 엔진 설계에는 배수 시스템이 포함되어 있어, 내부로 들어온 소량의 물은 자연스럽게 배출되도록 되어 있습니다. 물이 모일 수 있는 곳에는 배수구가 있어, 물이 쌓이는 것을 방지합니다.5. 테스트 및 인증 - 모든 항공기 엔진은 다양한 환경 조건에서 철저한 테스트를 거칩니다. 이 테스트에는 강한 비 속에서의 작동도 포함되어 있으며, 엔진이 빗물이나 눈, 얼음에 영향을 받지 않도록 설계 및 인증을 받습니다.이러한 이유로, 비행기 엔진은 비가 오는 상황에서도 안전하게 작동할 수 있으며, 물이 들어가더라도 성능에 큰 영향을 주지 않습니다.답변이 도움되셨길 바라겠습니다.
기계공학
Q. 기계공학 대학을 가려면 실업계에서도 갈 수 있나요?
실업계에서 기계 관련 과를 나오면 기계공학 대학으로 진학하는 것이 가능합니다. 다만, 진학 방법은 선택한 대학의 입학 전형에 따라 다를 수 있습니다.1. 수능을 보지 않는 전형: 실업계 고등학교 졸업생을 대상으로 한 특성화고 특별전형이나 실업계 특별전형이 있습니다. 이 전형은 수능을 치르지 않고 고교 내신 성적, 면접, 실기(해당 시) 등을 기반으로 입학할 수 있습니다. 기계 관련 과를 나왔다면, 기계공학과 같은 전공과의 연관성을 고려해 지원할 수 있습니다.2. 내신 성적: 실업계에서 기계 관련 과를 공부한 경우, 내신 성적이 좋다면 특성화고 전형으로 진학할 때 유리할 수 있습니다. 하지만 내신 성적이 중요한 요소이므로 꾸준한 성적 관리가 필요합니다.3. 대학별 추가 평가 요소: 일부 대학은 면접이나 서류 평가를 통해 실업계 출신 학생의 학업 능력을 평가할 수 있습니다. 실습 경험이나 관련 자격증이 있다면, 이것들이 추가적인 장점이 될 수 있습니다.즉, 실업계에서도 충분히 기계공학 대학에 진학할 수 있으며, 전형에 따라 수능 없이도 지원 가능하지만, 각 대학의 입학 요강을 확인하여 준비하는 것이 중요합니다.
기계공학
Q. 호이스트에서 최대 중량을 들지않았는데
호이스트 크레인이 최대 중량에 도달하지 않았는데도 부하가 걸려서 올라가지 않는 이유는 여러 가지 원인일 수 있습니다. 다음은 일반적으로 발생할 수 있는 주요 이유들입니다.1. 전기적 문제 - 전압 부족: 전압이 충분하지 않거나, 공급 전력이 불안정하면 호이스트 모터가 충분한 출력을 내지 못해 부하가 걸릴 수 있습니다. - 모터 문제: 모터 자체가 고장 나거나, 과열로 인해 출력이 제한될 수 있습니다. 모터 내부 부품이 마모되었거나 손상되었을 경우에도 문제가 발생할 수 있습니다. - 컨트롤러 고장: 크레인의 전기 컨트롤 시스템이 제대로 작동하지 않으면 크레인이 적은 하중에서도 움직이지 않을 수 있습니다.2. 기계적 문제 - 브레이크 이상: 호이스트 브레이크가 제대로 해제되지 않으면, 부하가 없는 상태에서도 크레인이 움직이지 않을 수 있습니다. - 기어 박스 고장: 기어 박스에 문제가 생기면 크레인의 동력이 제대로 전달되지 않아 부하가 걸린 것처럼 느껴질 수 있습니다. - 와이어 로프나 체인의 꼬임: 와이어 로프나 체인이 꼬여 있거나 장애물이 걸려 있을 경우, 부하가 크지 않더라도 크레인이 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. - 롤러나 휠 마모: 크레인의 롤러나 휠이 마모되거나 손상되어 움직임이 부드럽지 않으면 부하가 걸린 것처럼 작동할 수 있습니다. 3. 과부하 보호 장치 (Overload Protection) 작동 - 호이스트 크레인에는 종종 과부하 보호 장치가 내장되어 있는데, 이 장치가 오작동하면 실제 부하와 상관없이 크레인이 작동하지 않을 수 있습니다. 센서가 고장 나거나 설정 값이 잘못된 경우, 최대 중량에 도달하지 않아도 부하로 인식되어 크레인이 멈출 수 있습니다.이상입니다
기계공학
Q. 두 냉매의 물성치를 비교할 때 기준은 어떻게 해야하나요?
R32와 R410a의 물성치를 비교할 때 증발압력, 응축압력, 비열, 증발잠열은 중요한 지표이지만, 운전범위의 차이를 명확하게 확인하려면 몇 가지 추가 정보를 고려하는 것이 좋습니다. ### 1. 증발압력, 응축압력 - 증발압력과 응축압력은 온도에 따라 결정되므로, 비교할 기준 온도를 설정하는 것이 중요합니다. 일반적으로 다음과 같은 기준으로 볼수있어요 - 에어컨 시스템을 기준: 증발온도 5°C, 응축온도 40°C (일반적인 냉매 시스템에서 사용되는 온도 조건) - 냉매의 끓는점과 어는점 기준: 각 냉매의 특성에 맞춰 끓는점과 어는점에 해당하는 온도를 기준으로 비교 - 표준 환경 기준: 대기압에서의 온도를 비교하는 경우, 두 냉매가 대기압에서 어떤 온도에서 증발하는지를 확인 실제 에어컨이나 냉동 시스템에서 사용되는 증발온도와 응축온도를 기준으로 비교하는 것이 더 현실적이며, 각 냉매가 해당 온도에서 보여주는 압력을 확인하는 것이 좋습니다.### 2. 비열 - 비열은 물질이 온도 변화에 얼마나 많은 열을 필요로 하는지를 나타냅니다. 일반적으로 상온에서의 비열을 비교하며, 시스템 설계 시 냉매가 요구하는 열량을 계산하는데 중요한 요소입니다. - 상온(25°C 정도)에서 비교해도 충분히 냉매의 성질 차이를 확인할 수 있습니다.### 3. 증발잠열 - 증발잠열은 냉매가 액체에서 기체로 변화할 때 흡수하는 열량입니다. 냉매 성능 비교에서 중요한 요소로, 동일한 조건(예: 증발온도 5°C, 응축온도 40°C)에서 비교할 수 있습니다. ### 4. 추가적으로 고려해야 할 요소 - 비체적: 냉매가 시스템에서 차지하는 부피를 확인하는 데 중요합니다. 특히, 냉매 충전량이나 시스템의 크기 설계에 영향을 미칩니다. - 포화증기 밀도: 시스템에서 냉매가 차지하는 부피와 효율성에 영향을 미칩니다. - 압축비: 각 냉매가 필요로 하는 압축비도 운전범위와 성능에 큰 영향을 미칩니다. 압축비가 너무 높으면 시스템의 부하가 커지고 효율이 떨어질 수 있습니다. - GWP (지구온난화지수): 환경적인 측면에서 냉매 선택에 중요한 요소입니다. R32와 R410a의 GWP 차이는 특히 중요한데, R32가 상대적으로 낮은 GWP를 가집니다.### 5. 조건 설계 예시 - 에어컨 시스템 기준 (권장): 증발온도 5°C, 응축온도 40°C에서 증발압력과 응축압력을 비교 - 표준 대기압 기준: 두 냉매의 대기압에서의 증발온도 비교 (R32는 약 -51°C, R410a는 약 -48°C에서 대기압에서 증발) - 냉매의 끓는점과 어는점 기준: 각 냉매의 끓는점에 해당하는 압력과 온도를 기준으로 증발, 응축 압력을 비교이러한 방법으로 비교하면 두 냉매의 물리적 특성과 운전 범위의 차이를 더욱 명확하게 확인할 수 있겠스닙다.
기계공학
Q. Z값이 2라는 것이 의미하는게 뭘까요?
안녕하세요. 한영찬 전문가입니다.품질관리에서 Z값은 주로 표준 정규분포에서 사용되는 Z-점수(Z-score)를 의미합니다. Z-값이 2라는 것은, 특정 값이 평균으로부터 표준편차의 2배만큼 떨어져 있다는 뜻입니다. 예를 들어, Z값이 2라면 그 값은 평균보다 2표준편차 우측에 있다는 의미입니다. 일반적인 정규분포에서 Z값이 2에 해당하는 값은 상위 약 97.72%의 데이터를 포함하며, 나머지 하위 약 2.28%의 데이터가 그 값보다 작습니다.이를 품질관리의 오차범위로 연결해 보면, 만약 Z값이 2를 사용한다면 품질 관리에서 설정한 기준에서 벗어나는 비율이 약 2.28%임을 의미할 수 있습니다. 즉, 제품이나 공정이 97.72%는 기준을 만족하고, 나머지 2.28%는 기준을 벗어나는 상황입니다.
기계공학
Q. 프로펠러의 용도 별로 유리한 구조가 다른가요?
안녕하세요. 한영찬 전문가입니다.프로펠러의 날개 수는 비행기의 성능과 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 날개 수에 따라 비행기의 속도, 소음, 연료 효율성 등이 달라지기 때문에 다양한 설계가 필요하죠프로펠러 날개 수의 차이- 비행 안정성: 프로펠러의 날개 수가 많을수록 비행 안정성이 증가합니다. 예를 들어, 쿼드콥터는 4개의 프로펠러를 사용하여 안정적인 비행을 제공합니다. 이는 서로 다른 방향으로 회전하는 프로펠러가 서로의 회전력을 상쇄하여 비행 중 균형을 유지하기 때문입니다 [1].- 효율성: 프로펠러의 수가 적을수록 공기 저항이 줄어들어 속도가 증가할 수 있지만, 안정성은 떨어질 수 있습니다. 예를 들어, 3개의 프로펠러를 가진 드론은 안정적인 비행을 위해 추가적인 설계가 필요합니다 [1].- 소음: 홀수 개의 프로펠러는 짝수 개보다 소음이 적게 발생하는 경향이 있습니다. 이 때문에 일부 잠수함에서는 7개의 프로펠러를 사용하여 소음을 줄이는 설계를 채택합니다 [4].프로펠러의 회전 방향- 회전 방향의 중요성: 쿼드콥터의 경우, 마주보는 프로펠러 한 쌍은 시계방향으로, 다른 한 쌍은 반시계방향으로 회전합니다. 이는 비행 중 발생하는 회전력을 상쇄하여 비행의 안정성을 높입니다 [1].프로펠러의 설계와 성능- 속도와 부하: 프로펠러의 날개 수에 따라 엔진에 미치는 부하와 속도도 달라집니다. 날개 수가 많을수록 각 프로펠러에 가해지는 부하가 분산되어 엔진의 효율성을 높일 수 있습니다 [2].- 소음과 진동: 프로펠러의 수와 디자인은 비행 중 발생하는 소음과 진동에도 영향을 미칩니다. 적절한 날개 수와 디자인을 통해 소음을 최소화할 수 있습니다 [4].관련 주제: 드론의 프로펠러 설계드론의 프로펠러 설계는 비행 성능에 큰 영향을 미칩니다. 드론의 프로펠러는 일반적으로 경량화된 재료로 제작되며, 날개 수와 형태에 따라 비행의 안정성, 속도, 소음 등이 달라집니다. - 재료: 드론 프로펠러는 카본 파이버, 나일론 등 다양한 재료로 제작되며, 각 재료는 강도와 무게에서 차이를 보입니다.- 형태: 프로펠러의 날개 형태는 공기역학적 설계에 따라 다르며, 이는 비행 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 넓은 날개는 더 많은 양력을 생성하지만, 속도는 감소할 수 있습니다.결론적으로, 프로펠러의 날개 수는 비행기의 성능과 안정성에 중요한 요소입니다. 다양한 설계와 기술이 적용되어 비행기의 효율성을 극대화하고 있습니다. 이러한 요소들은 드론과 같은 현대 비행체의 발전에 큰 기여를 하고 있습니다.하기 자료 참고하시면 좋을것같네요[1] 드론의 날개는 왜 4개일까?! - 네이버블로그 (https://blog.naver.com/basic_science/221566719478?viewType=pc)[2] 선박 프로펠러 날개수에 대하여.. (https://m.cafe.daum.net/jcarengin/QXYV/9?q=D_M.JM.ytBUzQ0&)[3] 프로펠러(Propeller)의 기본 원리 - 비행사의 다이어리 - 티스토리 (https://skyfalcon.tistory.com/80)[4] 잠수함의 날개는 왜 홀수 일까? - 오래된정원의 借景 - 티스토리 (https://aeolian83.tistory.com/2)뤼튼 사용하러 가기 > https://agent.wrtn.ai/0ek99d