안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 위험물 사고 발생 시 초기 대응 방법은 무엇인가요???
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.위험물 사고에 있어서사고 발생 시 물질의 성상에 따라폭발이나 누출로 인한 2차 피해가 우려 되며각 물질별로 특성이 모두 다르기 때문에 대응요령이 적절하지 못하면 사고수습이나 피해방지에 문제가 생길 수 있습니다.가장 우선적으로 행해져야 하는 부분은위험물질 잠재위험 확인 및 우험물질 누출 차단 입니다.그 후 물질에 대한 정확한 탐지 및 제독 등 초기현장 대응이 필요하고위험확산을 예측하여 공격적인 대응 및 제독을 수행해야합니다.항상비상대응 계획을 통한 상황대처 능력을 강화하는 훈련을 정기적으로 수행해야 합니다.
기계공학
Q. 기계를 설계 할때 고려해야 할 사항은 뭐가 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기본적으로기계설계 시고려사항을 크게 나누면 4가지 기본사항으로 좁혀집니다1, 기구의 요소구성 -기구의 운동상태 파악/분석 후 충분한 성능 발휘를 위한 구조 표준화, 규격화된 요소로의 구성 결정2, 기구의 조직적 강도 -기구 운동 방식에 따른 충분한 강도/ 재료의 특성과 형성 고려하여 구조적 강도 선정3, 기구의 경제성 -취급방법, 가공 편리성/적절성, 후처리 방식에 따른 경제적 차이 결정4, 기구의 호환성 -재질,후처리,가공 홀크기, 탭 크기 등 구조적 강도 계산값에서 벗어나지 않는 기준으로 표준화를 통한 기구 호환성 증대 필요정도로 설계 고려사항을 뭉떵거려 표현할 수 있으나필수적으로 고려 해야할 9가지를 더 구체적으로 나열하면1, 설계 고려 사항목적, 기능, 안전, 환경 영향, 제조 가능성 및 비용 효율성 의 요소들의 이해하는 것이 가장 기본2, 재료 선택금속, 고분자, 세라믹 등 재료 선택 시강도, 무게 , 내식성, 열적 특성 및 비용 까지 고려 해야 함3, 응력 및 구조 해석시스템의 구조적 무결점을 디자인 하는 것이 중요함힘의 분포, 하중이 가해진 상태에서의 재료 상태 예측설계가 예상 작동 조건을 감당가능한 지 여부 확인정적,동역학 및 유한요소 분석 과 같은 개념을 응력분석에 포함시켜야 함이를 위해서는 기계역학, 재료 역학 등 기계공학에서의 기초적인 역학 지식이 필요함.4, 기계적 동력 전달 여부설계 성능을 최적화하기 위한기어비, 토크, 속도 및 기계적 효율성에 대한 검토를 면밀히 반복 해야함5, 제조 가능 여부 고려한 설계공차분석, 어셈블리 , 부품통합 , 비용최적화 등의 개념 조합으로 설계생성하여실제 제품으로 제조가 가능하도록 설계하는데 중요6, 프로토 타입 및 테스팅본격 생산 이전에CNC 머시닝 및 3D 프린팅 통한 빠른 프로토타입 제작 등과 같은 빠른 방법 모색으로철저한 테스트 및 분석으로 결함 식별통한 성능최적화 및 성능개선 모색이 필요7, 지속가능성수명주기평가, 재생 에너지 통합 등 개념을 접목하여재료 재활용, 지속가능한 제조방식이 되는 지 검토 해야함최소한 이 정도의 원칙을 지키며기계 설계에 임해야 하겠습니다.
기계공학
Q. 제어공학의 상태공간의 분석은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.제어공학에서상태공간모델이란어떤 시스템을 수치적으로 표현함에 있어서그 시스템을 가장 잘 표현할 수 있는 상태들을 선정하여,이 상태들의 상호 연관성을 수학적 인 관계식으로 시스템을 표현한 모델을 말하는데요.지정된 시간에서 시스템 상태를 완전히 서술하는데 필요한 변수 집합시스템 상태를 명확히 정의할수있음 초기조건이 있는경우에도 사용 가능한 조건으로 정리 가능합니다.제어 시스템을 시간역에서 해석/설계 위해서는 시스템의 상태공간 개념을 이용해야 합니다상태공간 : 어떤 지정 시간에서 시스템 상태를 완전히 서술하는데 필요한 임의의 최소 변수 집합상태변수 : 시스템을 정의할 수 있는 임의의 최소 변수들상태벡터 : 상태변수를 벡터 형태로 표현한것상태 방정식 state equation- 상태변수의 시간에 대한 변화율 xdot이 상태변수 x(상태전이행렬 A)와 입력 u(입력 행렬 B)와 어떤 관계를 갖는가- 일차 선형 미분방정식으로 표현- 선형 시불변 다변수 시스템인 경우출력 방정식 output equation- 출력이 상태변수 x(output행렬 c)와 입력(D)와 어떤관계를 갖는가- 선형 미분방정식으로 표현- 선형 시불변 다변수 시스템의 경우상태변수 선정- 시스템 내에 독립된 에너지 저장요소 변수- 위치 에너지 저쟝요소의 작용력 변수와 운동에너지 저장요소의 흐름 변수- 위치 에너지 저장요소의 일반화된 변위변수와 운동에너지 저장요소의 일반화된 속도변수- 시스템 상태와 밀접한 관계를 갖는 변수이런 모든 조합으로상태공간 설정 후 분석의 장점은- 컴퓨터가 상대적으로 식 연산하기 쉬움- 상태에 대한 정의가 명확- 초기 조건이 있는 경우도 가능(TF는 초기 조건 0으로 가정)- 다변수 입력, 다변수 출력 가능 MIMO- 시변, 비선형 시스템 모델링도 가능- S-domain 갈 필요없음정도로 정리 가능합니다.
기계공학
Q. 유체역학에 경계층이론은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.1, 경계층 이론유체 역학에서 매우 중요한 개념 중 하나로,유체가 고체 표면을 따라 흐를 때 발생하는 얇은 층을 설명합니다.이 이론은 열 교환, 유동, 공기역학 등에 널리 응용되며, 특히 열과 운동량 전달, 항력 감소 및열전달 효율 향상에 큰 역할을 합니다.유체가 고체 표면을 지날 때,표면 가까이의 유체는 점성력의 영향을 받아 고체와 같은 속도로 움직이게 되며, 이때 경계층이 형성됩니다.경계층 내에서는 유체의 속도가 고체 표면에서 최대 속도에 이르는 것까지 점진적으로 증가합니다.이 속도 변화는 경계층의 두께에 영향을 미칩니다.2, 응용경계층 이론은 다양한 산업과 공학 분야에서 사용됩니다. 다음은 그 주요 응용 분야 몇 가지입니다:항공우주 공학: 항공기 날개의 설계에서 경계층을 제어하여 항력을 감소시키고, 효율적인 비행을 도모합니다.건설 공학: 건물의 공기역학적 설계를 통해 바람 하중을 줄이고, 구조물의 안전성을 향상시킵니다.열교환기: 경계층 내의 열전달을 이해하고 최적화하여 열교환기의 성능을 향상시킵니다.자동차 공학: 차량 표면의 공기 흐름을 개선하여 연비를 높이고, 공기의 저항력을 줄입니다.
기계공학
Q. 3D프린팅은 기계공학에 어떻게 접목 되나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린팅 기술은 기계공학 에 미치는 영향은 대단히 큽니다.비용절감복잡한 구조/형태의 제품/ 부품 제작시 생산성 향상 및평상 시 기계관련 제품 / 설비 제작 시 많은 자재가 낭비되기에, 소요비용이 증가하나3 D프린터 에서는 필요한 만큼의 재료만 사용 가능하기에관련 소요에 낭비 없이 , 자재 비용이 절감됩니다.과정에서 폐기물도 줄어 환경적으로도 도움이 됩니다특히 금형 제작 등 추기비용이 들지 않습니다.경량화복잡한 내부 구조물을 제작함으로써 무게를 줄일 수 있습니다.재료의 다양성금속/플라스틱/세라믹/유기성 물질 등 다양한 재료로 제품 제작이 가능합니다.향상된 설계 자유도3 D프린터를 통해 설계의 자유도가 높아져 복잡한 형태의 제품도 쉽게 제작이 가능합니다.기존의 금형이나 사출방식으로는 불가능 하던 형태의 제품도 제작이 가능합니다.생산속도 / 대응성 향상복잡한 구조의 기계공작물 경우 CNC 밀링 같은 제작과정과 달리생산속도가 빠르고 유연성이 향상되어 시장 변화에도 신속 대응이 가능합니다또한시제품(프로토 타입)을 신속제작하고 개선사항을 즉시 반영 가능하여 개발/ 생산 기간이 단축 됩니다.간단히 나열해 보았습니다만특히 프로토 타입을 신속 제작 가능한 부분은 대단히 큰 영향을 미치고 있습니다