안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 차체 설계에서 공기 저항을 최소화하는 방법?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.리가 흔히 보는 자동차의 외관,특히 앞쪽 모습은 단순히 미적인 디자인만을 위한 것이 아닙니다.자동차 설계의 핵심 원리 중 하나인 "전방 경사"는 자동차의 안전성, 공기역학, 디자인에 중요한 역할을 수행합니다.전방 경사는 자동차의 앞쪽 부분이 아래로 기울어진 각도를 말하며, 우리 눈에 익숙한 자동차 디자인의 필수 요소입니다.전방 경사는 자동차의 공기역학 성능을 개선하는 데에도 중요한 역할을 합니다.전방 경사는 자동차가 주행할 때 공기 저항을 줄여주고, 주행 안정성을 향상시키는 역할을 합니다.전방 경사가 클수록 공기가 차체 위를 더 부드럽게 흐르게 되어 공기 저항이 줄어듭니다.공기 저항이 감소하면 연료 효율이 향상되고, 주행 중 소음과 진동을 감소시키는 효과를 얻을 수 있습니다.자동차 설계자들은 전방 경사를 조절하여 최적의 공기역학 성능을 확보하고자동차의 연비와 주행 성능을 향상시키기 위해 노력합니다.전방 경사는 자동차 설계의 핵심 원리 중 하나로서, 자동차의 안전성, 공기역학, 디자인에 중요한 역할을 수행합니다. 전방 경사는 단순히 자동차의 외관을 결정하는 요소가 아니라, 자동차의 성능과 안전성을 좌우하는 중요한 요소입니다. 앞으로 자동차 기술과 디자인의 발전이 이루어짐에 따라 전방 경사는 더욱 중요한 역할을 수행할 것으로 예상됩니다.
기계공학
Q. 기계 부품의 마찰을 줄이기 위한 방법은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.1, 기계 부품에서의 마찰의 종류를 보면고체마찰 - 두물체가 윤활제 없는 상태에서 직접 접촉하여 움직이는 상태로 건조마찰경계마찰 - 두 물체사이 윤활제 있으나 유막이 얇은 상태로 경계윤활유체마찰 - 두 물체 사이 충분한 윤활제로 두꺼운 유막이 형성된 상태로 액체마찰 이라고도 함2, 일반적으로 마찰을 줄이기 위한 방법으로는 윤활유를 사용합니다.그 외에도 여러 작용이 있는데감마작용 - 마찰 감소통해 기계효율 증대 및 마멸과 손상 감소 통한 기계 수명 연장냉각작용 - 마찰면 발생 열 흡수, 반출기밀작용 - 마찰부 메시틈에 유막형성으로 기체로 부터 기밀작용응력분산작용 - 유막 통한 마찰면에 생기는 집중하중의 전달면적을 확대하여 응력분산방청작용 - 마찰면에 유막형성으로 공기/ 수분 접촉을 차단화여 산화작용 감쇠세정작용 - 마찰면 이물질 반출 통한 세정작용의 기능을 하게됩니다.3, 윤활유 종류 윤활유는 지방성, 광물성이 있는데 지방성은 동/식물, 광물성은 원유로 부터 제조합니다. 일반적으로 기계장치에는 광물성이 사용되며 그외 합성유등 종료가 다양합니다. 내연기관 오일 - 엔진오일/ 시스템 오일 등실린더 오일 - 2해정 기관에서 실린더와 피스톤 마찰 감소목적 윤활유터빈 오일 - 터빈 축 윤활 목적기계 오일 = 일반적 기계 구동부 오일 통칭기어 오일 = 기어 톱니의 마찰면 윤활베어링 오일 - 베어링 종류따라 순환식, 비말식 등냉동기 오일 - 냉동기 압축기 윤활유로 저온안정성 및 냉매와 혼합안되는 특성유압 작동유 - 유압기계 작동유구리스 - 반고체 윤활제로 고하중 기어, 급유곤란 장소의 윤활제로 적용
기계공학
Q. 내연기관 차량의 연소 효율을 높이는 방법은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.내연기관 중에서 가장 일반적인자동차 엔진의 관점에서 나열해 보겠습니다.1, 터보/ 수퍼 차져 엔진에 더많은 공기 강제 주입 통한 연소효율 증가 장치로 터보는 배기가스의 에너지를 사용하고 수퍼는 엔진 자체에 의해 구동됩니다. 2, 다이렉트 연료 분사방식 연료를 실린더내부로 직접 분사하여 연소 효율 개선하는 방식 연료/ 공기 혼합물을 더 쉽게 제어가능하게 하고 연소과정을 최적화 함으로서, 연료소비 감소/ 출력 증가 3, WT (가변 밸브 타이밍) 엔진의 밸브 개폐 타이밍을 컨트롤하여 엔진 성능, 연비, 배출가스를 개선하는 방식 흡 · 배기 밸브가 동시에 열려 있는 밸브 오버 랩을 가지게하여, 혼합기의 흡입 효율을 높이는 것이 가능하지만 그 효과는 배기가 빠르게 배출되는 만큼 커짐 흡기 밸브를 구동하는 캠을 저속용과 고속용의 두 종류로 하여 엔진의 운전 상태에 따라 캠을 구분하여 사용하는 시스템을 적용하여 저속 회전용 캠은 밸브가 늦게 열리고 빨리 닫혀 리프트를 작게 함으로써 흡입되는 혼합기를 적게 하고 고속 회전용은 반대로 밸브를 빨리 열고 늦게 닫아 리프트를 크게 하여 충분한 공기의 흡입에 의해 엔진의 출력을 향상 시키는 방식정도로 열거해 볼 수 있겠습니다.
기계공학
Q. 기계설비에서 무게 중심의 중요성은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계설비에서의 무게중심은결론부터 말하자면안전 및 성능에 직접적인 영향을 준다고 할 수 있습니다.범용적인 부분에서 무게중심의 역할을 나열해본다면물리학에서 무게 중심은 물체가 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 사용자들이 무게 중심을 이해하고 관리하는 것은 안전 및 성능 향상에 도움이 될 수 있습니다.1. 안정성: 무게 중심을 알아야 하는 이유 중 하나는 안정성입니다. 물체의 무게 중심은 물체가 어떻게 움직이는지 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 물체의 무게 중심이 중심 축 주위로 움직이거나 바뀌면 안정성이 감소할 수 있습니다. 따라서 무게 중심을 제대로 관리하고 이해하는 것은 사고나 다침을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.2. 운동 및 성능: 운동 선수나 체육관을 이용하는 사람들에게 무게 중심은 매우 중요합니다. 올바른 무게 중심을 유지하는 것은 운동 성능을 향상시키고 부상을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 스쿼트나 데드리프트와 같은 운동에서 올바른 자세를 유지하려면 무게 중심을 제대로 이해하고 조절해야 합니다.3. 디자인 및 제조: 제품이나 기계를 디자인하고 제조할 때도 무게 중심은 매우 중요합니다. 제품의 무게 중심이 너무 높거나 낮으면 안정성이 감소하고 사용자에게 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 제품을 디자인하고 제조할 때 무게 중심을 고려하는 것은 매우 중요합니다.4. 미적 요소: 무게 중심은 제품이나 작품의 미적 요소에도 영향을 줍니다. 물체의 무게 중심이 어디에 위치하느냐에 따라 전체적인 미적 감각이 달라질 수 있습니다. 예를 들어 조각이나 건축물을 디자인할 때 무게 중심을 고려하여 균형있고 아름다운 작품을 만들 수 있습니다.결론적으로, 무게 중심을 이해하고 관리하는 것은 안전, 성능, 디자인 등 다양한 측면에서 중요합니다. 사용자들이 무게 중심을 제대로 알고 적절히 관리한다면 보다 안전하고 효율적인 활동을 할 수 있을 것입니다.현장에서의 단적인 예를 들어본다면기계설비 현장에서 가장 많은 기계장비들이 회전체 장비입니다.펌프파트에서의 펌프 및 모터공기조화 파트 에서의 공조기 휀 모터 및 휀 축 파트 등이 회전체 장비들에 있어서 가장 중요한 것은무게중심이 올바로 잡혀 있어야만 진동 방지 및 올바른 작동에 따른 효율 장비의 마모 및 파손 위험 회피 등 의 효과 를 보겠습니다.또한 기계 관리자의 입장에서도이런 회전체 장비의 무게중심이 올바르지 않을 경우일반적 운전상황에서의 불안정성 으로 인한 사고발생 우려가 대단히 크게 됩니다.
기계공학
Q. 유체의 점도는 기계 시스템의 성능에 어떤 영향을 미치나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계시스템 성능에 대한 영햐을 이해할 때유체 흐름의 주요 특성을 알야야 합니다.유체 흐름은 속도, 압력, 밀도, 점도 및 온도와 같은 특성으로 특징 지어집니다. 이러한 속성은 유체 내의 동작, 운동 및 힘을 제어하며 유체 흐름 시스템을 분석하고 설계하는 데 필수적입니다.특히 유체라면 유체역학 원리를 이해하는 것이 중요하고그 핵심 중에 하나가 레이놀즈 수 입니다.레이놀즈 수는 유체의 흐름 특성을 설명하고 엔지니어가 다양한 시나리오에서 유체의 동작을 예측할 수 있도록 해줍니다레이놀즈 수는 유체 동작에 대한 귀중한 통찰력을 제공하므로 기계 공학에서 가장 중요합니다. 엔지니어는 유동 방식(층류 또는 난류)을 파악하여 적절한 시스템을 설계하고 적절한 재료를 선택하며 전반적인 성능을 최적화할 수 있습니다.레이놀즈 수 계산레이놀즈 수를 계산하려면 엔지니어는 유체의 속도, 특성 길이, 밀도 및 점도와 같은 유체 특성을 알아야 합니다.레이놀즈 수는 Re = (ρ V L) / μ라는 공식을 사용하여 계산됩니다. 여기서 ρ는 유체 밀도, V는 유체 속도, L은 특성 길이, μ는 유체 점도입니다.레이놀즈 수는 기계공학의 다양한 분야에서 폭넓게 응용됩니다.항공기 설계: 레이놀즈 수는 공기 역학에서 매우 중요하며 항공기 표면의 층류에서 난류로의 전환을 결정합니다. 이는 항력 계수와 양력 특성에 영향을 주어 비행 성능에 영향을 줍니다.유압 시스템: 레이놀즈 수는 엔지니어가 파이프 크기를 최적화하고 흐름 동작을 예측하며 마찰로 인한 에너지 손실을 줄여 효율적인 유압 시스템을 설계하는 데 도움이 됩니다.내연 기관: 레이놀즈 수를 이해하는 것은 연료 분사, 흡기 및 배기 시스템을 최적화하고 적절한 연소를 보장하며 압력 손실을 최소화하는 데 필수적입니다.열 전달: 레이놀즈 수는 효과적인 열 전달에 필요한 표면적을 결정하고 잠재적인 오염 문제를 식별하기 위해 열 교환기 설계에 사용됩니다.터보기계: 엔지니어는 레이놀즈 수를 분석하여 다양한 산업에서 사용되는 터빈, 압축기, 펌프의 설계와 성능을 최적화합니다.점도가 관련되는 레이놀즈 수에 초점을 맞추어열거해 보았습니다.