안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 기계 공학 전공을 하기 위해서 반드시 해야 하는 것들은 어떤걸까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.계공학의 핵심은 4대역학입니다. 간단히 설명하면, .재료역학은 자유물체도를 통하여 원하는 단면과 외부영역의 반력 및 stress를 계산하며, 재료의 물성치에 따른 거동을 파악동역학은 Newton역학에 기초하여 질점이나 강체로 이상화된 물체들로 이루어진 시스템의 운동을 해석할 수 있는 능력을 배양열역학은 이상기체의 취급과 열과 일의 사이클론에 대하여 열역학 제1법칙, 제2법칙, 이상기체, 비열, 내부에너지, 엔탈피, 열역학적 사이클, 증기사이클, 기체의 흐름 등에 대해 배우고열역학 법칙을 기반으로한 사이클 연구유체역학은 유체의 정의, 유체정역학, 검사체적해석법에 의한 유동해석, 유체유동에 관한 미분적 해석법, 점성유동, 난류유동, 운동량정리와 베르누이정리의 응용, 차원해석과 상사법칙, 포텐셜유동, 내부유동 등에 관한 이론적 해석을 배웁니다.4대역학은 대학원을 선택할 때도 주요한 고려사항이 됩니다. 요즘에는 융합분야가 많아서 대학원 연구실분야가 정말 다양하지만, 이해를 돕기 위해 간단하게만 나눠보겠습니다. 재료역학을 다루는 대학원에서는 재료실험이나 구조해석을 합니다. 동역학을 다루는 대학원에서는 로봇을 만들구요. 유체역학을 다루는 연구실에서는 풍동시험과 전산유체해석을 하며열역학 연구실에서는 내연기관에 대해 연구한다 보시면 되겠습니다.
기계공학
Q. 초정밀 가공이 필요한 기계 부품의 예시는?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.초정밀 가공이 필요한 부분이라면금형 부분도 생각할 수 있습니다.연료 전지 세퍼레이터용 금형 같은 경우세페레이터의 초정밀도가 연료전지 성능에 막대한 영향을 끼치는 부분으로금형의 초정밀성이 필요하여고난도 고정밀 가공이 필요한 부분이고또한반도체 등의 전자제품 수지 패키징 분야에도초정밀 금형이 필요합니다.이부분의 정밀도는 반도체 성능에 직접적 영향을 끼치는 부분으로고난도 초정밀 가공이 필요한 부분 되겠습니다.금형 파트 이외에일반적인 기계공학 부품을 직접 절삭 가공으로 하는 경우는보통 초정밀 다축 가공기를 통해 생산이 되는 부분인데부품 분야를 나열하면항공우주 - 각종 항공기부품, 터빈 블레이드 적용 고정밀 부품자동차 - 엔진 부품 및 기어 관련 고정밀 부품전자기기 - 반도체 웨이퍼, 미세전자기계 시스템(MES) 제조의료기가 - 인공관절, 치과용 임플란트 등 고정밀 의료기기분야로 꼽을 수 있겠습니다.
기계공학
Q. 드라이버의 종류별로 작동 원리가 다를까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일자/십자 드라이버제일 기본이 되는 드라이버. 처음에는 일자 타입으로 개발되었으나 미국의 F.필립스에 의해 십자 타입도 개발되었습니다. 십자드라이버의 규격은 끝부분의 크기가 커짐에 따라 PH1(#1), PH2(#2), PH3(#3)으로 부르고 일자 드라이버는 4mm, 6mm, 8mm등 끝부분의 폭에 따라 구분 지어집니다일자/십자 드라이버라쳇 드라이버내부에 장착된 라쳇(역진방지장치)으로 손잡이 부분과 드라이버 끝부분이 독립적으로 움직여 핸들을 다시 쥘 필요 없이 손목의 반복 동작만으로 나사를 조이거나 풀 수 있는 드라이버. 라쳇렌치를 떠올리면 이해가 빠를 것입이다. T형 핸들 타입과 좁은 곳에서의 작업에 편리한 스터비(주먹 드라이버)타입이 있습니다.전공 드라이버전기공사작업의 나사 착탈에 사용하는 드라이버. 전류가 흐르지 않는 재질의 손잡이로 되어 있고 둥글고 커 돌릴 때 힘이 쉽게 들어갑니다. 끝부분에 자력이 있어 나사가 쉽게 떨어지지 않도록 되어 있는 것이 보통이다. 이런 특징들 덕분에 일반인들도 많이 사용하는 드라이버 입니다.정밀 드라이버아주 작은 날을 가진 드라이버. 시계나 안경, 컴퓨터 등 정밀기계에 사용된 나사를 조이거나 풀 때 사용. 손잡이 부분이 돌아가기 때문에 정밀한 작업을 할 때에 동작에 전념할 수 있습니다. .손잡이의 윗부분을 손바닥으로 눌러 엄지와 중지로 돌리는 등의 사용도 가능양용 드라이버하나의 비트 양쪽에 마이너스 플러스 비트가 둘 다 달린 드라이버. 한 개의 핸들에 사용목적에 따라 갈아끼울 수 있다. 좁은 공간에서 작업하기 편한 양용 주먹 드라이버와 일반 드라이버와 동일한 규격의 양용 드라이버도 많이 사용됩니다소켓 드라이버(복스 드라이버)육각볼트/너트를 조이거나 풀 때 사용하는 드라이버. 끝부분이 육각 모양으로 되어 있습니다. 볼트/너트의 크기를 확인해 맞는 드라이버를 사용해야 합니다별 드라이버육각의 별모양 나사를 조이거나 풀 때 사용하는 드라이버. 일반 드라이버에 비해 힘의 전달력이 우수하며 나사의 파손이 적습니다. 나사 구멍이 수직으로 서있기 때문에 누르는 힘이 필요하지 않습니다. .규격은 T4, T6, T8 등 T번호로 나뉨다가네 드라이버손잡이 끝이 축과 이어진 금속으로 되어 있어 손잡이를 망치로 때려 충격을 전하는 것이 가능한 드라이버. 강하게 체결되어 있는 나사, 녹슨 나사에 충격을 줘 풀어낼 때 사용합니다.현장에서 장비 수리 시 많이 사용됩니다.
기계공학
Q. 엔진에서 열역학은 어떻게 적용되나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.엔진에서의 열역학 이라면열역학 제 2법칙의 카르노 기관에 대해 이해해야합니다.열기관은 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로, 열기관의 열효율은 이론적으로 제한될 수 밖에 없습니다.열역학 제 2법칙을 바탕으로 열기관의 최대 열효율을 계산가능한이론적 모델을 제시하게 되는데 이 모델이 프랑스 물리학자 사디 카르노가 제시한 카르노 기관입니다.이는 열기관의 성능한계를 보여주는 이론적 토대를 마련하였고열역학 제2법칙에 부합하면서도 열기관의 효율을 최대화 할 수 있는 이상적 사이클을 설계했습니다.즉 이것은 실제 열기관 성능 향상을 위한 이론적 기반을 만들었다는 의미를 가잡니다.카르노 사이클(Carnot cycle)등온 팽창,단열 팽창, 등온 압축, 단열 압축을 거치는 이상적인 가역 사이클등온팽창고온 열원에서 열 흡수하며 작업 수행이 과정 작업 중 온도는 일정 유지단열 팽창외부와 열교환 없이 내부 에너지만으로 팽창발생 단계이 과정에서 시스템 온도 감소등온 압축저온 열원으로 열을 방출하며 시스템 압축하는 단계여기서 외부로부터 일을받아 시스템내부 에너지 증가하나, 생성 열이 저온 열원으로 방출됨단열압축외부 열교환 없이 내부 에너지만으로 압축 단계이 과정에서 시스템온도 증가외부로 부터 얻은 일로 인해 시스템 내부 에너지 증가카르노 기관(Carnot engine)카르노 사이클(Carnot cycle)을 따르는 이상적인 열 기관카르노 기관은 이상 기체를 작동 유체로 사용하는 가상의 열 기관을 말합니다. 실제로 실현이 불가능한 기관이며 열 손실이 없기 때문에 존재하는 열 기관 중 가장 높은 효율을 가집니다.카르노 기관의 4단계 순환과정은열역학 2 법칙을 만족하면서도 열기관의 효율을 극대화 가능한 방식으로 구성되어 있습니다.이런 방식을오 열기관의 성능한계를 보여주고실제 열기관 설계 / 성능향상을 목적으로 할 때이론적 바탕을 제공한다는 의미를 가집니다.실제 열기관의 효율은 카르노 기관으 이상적 효율보다 높을 수는 없으나카르노 기관은 열역학 이론 발전과 열기관 기술혁신에 있어 핵심적 역할을 해오고 있습니다.
기계공학
Q. 미래에는 어떠한 농업 산업이 생겨날까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.스마트팜은 농업에 IoT(사물인터넷), 빅데이터, 인공지능(AI) 등을 활용하여 최적의 환경을 조성하고, 생산성을 높이는 농업 방식입니다. 기존의 농업 방식에 비해 데이터 기반 의사결정을 통해 적시에 필요한 조치를 취할 수 있는 능력을 제공합니다.스마트팜의 작동 원리스마트팜은 여러 가지 기기와 기술이 상호작용하여 작동합니다. 주요 요소들은 다음과 같습니다:센서: 토양의 수분, 온도, pH 값 등 다양한 환경 정보를 수집합니다.드론: 대규모 농지의 상태를 빠르게 점검하고, 필요한 시점에 비료나 농약을 살포합니다.자동화 장비: 농작물 재배와 수확을 자동으로 진행할 수 있도록 설계된 기계들입니다.이러한 기술들은 서로 연결되어 각각의 농장에 맞춤형 해결책을 제공함으로써 생산성을 극대화합니다.스마트팜의 장점 스마트팜의 가장 큰 장점은 과학적이고 데이터 기반의 접근 방식으로 농업의 생산성을 극대화한다는 것입니다.생산성 향상 데이터 분석을 통해 농작물이 자라는 최적의 환경을 유지할 수 있으므로, 수확량이 증가하게 됩니다. 예를 들어, 스마트팜을 도입한 한 농장에서는 수확량이 30% 이상 늘어난 사례도 있습니다.자원 절약 스마트팜은 물 사용량을 줄이고, 비료와 농약의 사용도 최적화합니다. 이는 환경 보호에도 기여하게 됩니다. 독일의 한 연구에서는 스마트팜 기술을 이용하여 물 사용이 50%까지 절감된 결과를 보여주었습니다.지속 가능한 농업 스마트팜은 농업의 지속 가능성을 높이는 데 크게 기여합니다. 농작물과 환경을 동시에 고려하는 방식을 통해 장기적인 농업 발전이 가능합니다.특히 로봇공학의 발전에 따른 수혜를 받는 분야로 농업이 대두됩니다.농작물의 재배, 수확 및 가공과 같은 작업을 자동화할 수 있으며, 농업 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 자동화된 로봇은 정확한 시기에 정확한 양의 물을 공급하여 작물의 성장을 최적화할 수 있습니다. 또한, 로봇은 작물을 자동으로 수확하고, 품질을 유지하며, 생산성을 높일 수 있습니다. 이러한 로봇 기술의 도입은 농업 생산성을 향상시키고, 식량 부족 문제를 해결하는 데에 큰 도움을 줄 것으로 기대됩니다.