안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 인공지능의 발달로 기계 공학의 미래는 어떤가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.도면 제작 등의 기계공학 관련 설계 프로그램 들은여전히 사람들이 작업을 하고 있습니다만그것이 인공지능 이 발달한다 해서 기계공학이 약해진다는 관점으로 접근하는 건 고려해봐야 할 부분입니다.왜냐하면 인공지능이 전문가의 역할을 대체하는 부분도 있겠으나인공지능을 사용하여 구상과 설계를 하는 전문가들도 새로 생겨나고 있기 때문입니다.개발자를 위한 인공지능 기반 프로그래밍 도구도 속속 개발이 되고있고그 프로그램을 기반으로 해서더욱 효율적이고 완벽한 설계를 해 나갈 수 있는 토대가 마련되는 부분으로서기계공학이 약해지는 게 아니라더욱 강력해 진다고 보시면 되겠습니다.기계공학이 단순히 도면을 제작하는 관점으로만 봐서는 안되는 분야이나일단 도면 제작에만 국한에서 본다 하더라도인공지능이 더욱 혁신적으로 발전된다한다면그때는 소위 말하는 아이언 맨의 토니 스타크 처럼말로만 이런 저런 입력을 하고 구상하는 부분을 인공지능에게 일을 시키는 방식으로가상적인 출력물/ 결과물을 프로토 타입으로 아주 짧은 시간동안계속 확인하고 폐기하고 하는 과정을 거치면서 나아갈 수 있는 부분이기에지금까지와는 비교도 안될만큼기계공학이 강력해 진다고 예상 할 수 있겠습니다.
기계공학
Q. 3d 프린팅 기술이 사람들에게는 좋지만 직업측면에서는 어떤가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.3D 프린팅 기술이라고 해서도면이 없는 것이 아닙니다.3D 구조로 된 도면이 입력되어야만 도면대로 출력이 되는 형식인데요.문제는 출력물의 형상이 직각적이고 단순하다면 문제가 되지 않겠으나비정형적이고 매우 복잡한 형상이라면이것을 도면으로 제작하는 데 상당한 어려움이 있거나불가능 한 경우도 있습니다.따라서 그런 경우에는3D 스캐너를 통해 스캐닝을 하여바로 형상을 도면화 시키는 장비가 필요합니다.3D 스캐너를 크게 두 종류로 구분한다면, 접촉식과비접촉식으로 구분할 수 있습니다.비접촉식 스캐너는 3D 스캐너가 직접 빛을 피사체에 쏘는 여부에 따라 능동형과 수동형 스캐너로 분류될 수 있습니다.최근 산업계의 주류는 대부분 능동형 스캐너이고, 능동형 스캐너만을 3D 스캐너라고 한정하기도 합니다.일단 기존의 정형적인 프린팅 경우에관련된 도면 엔지니어 들이 있어야 하겠고비정형적인 프린팅의 경우스캐너를 조작 운용하는 인력 또한 필요합니다.인공지능이든 3D 프린팅 이든 발전된 기술이 생겨남에 따라사라지는 직업도 있으나그 새로운 기술을 운용 관리할 새로운 직업도 당연히 생겨나야 하는 부분이겠습니다.3D 스캐너에 대해 간단히 나열해 보면(1) 접속식 3D 스캐너접촉식 3D 스캐너는 탐촉자로 불리는 프루브(Probe) 로 물체에 직접 닿게 해서 측정을 하는 방식입니다. CMM(Coordinate Measuring Machine)이 대표적인 방식이며, 대부분의 제조업에 오래 전부터 이 방식이 활용된 방식으로 정확도가 우수합니다.반면, 대상물의의 표면에 접촉을 해야 하므로 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있다는 단점이 있습니다. 그리고 다른 스캐닝방식에 비해 측정 속도가 느립니다.(2) 비접촉식 3D 스캐너TOF 방식 스캐너의 핵심기술은 3차 인지 파인더(Range Finder or Laser Range Finder)라고 불리는 빛(주로 레이저) 을 물체 표 면에 조사하여, 그 빛이 돌아오는 시간을 측정해서, 물체와 측정원점 사이의 거리를 구하는 기술입니다.TOF방식의 정확도는 시간을 얼마나 정확하게 측정할 수 있는 가에 따라 좌우되는데, 현재 기술로는 약 3.3 picoseconds(1조 분의 1초)의 측정이 가능하므로, 이 방식은 약 1 mm 단위까지가 측정이 한계라고 볼 수 있습니다.따라서 토목 측정이나, 건물 등 대형물 측정에 많이 활용됩니다.레인지 파인더는 오직 측정기가 바라보는 방향(direction of view) 으로의 거리 밖에 못 구하기 때문에, TOF 3D 스캐너는 이 레이저의 방향을 정밀하게 바꿔주는 장치가 추가됩니다.(3) 광 삼각법 3D 레이저 스캐너광 삼각법 3D 레이저 스캐너도 능동형 스캐너로 분류되며, TOF방식의 스캐너처럼 레이저를 이용합니다. 레이저가 얼마 나 멀리 있는 물체에 부딪혔는가에 따라 레이저를 수신하는 CCD 카메라 소자에는 레이저가 다른 위치에 보여지게 됩니다.카메라와 레이저 발신자 사이의 거리, 각도는 고정되어 이미 알고 있으므로, 카메라 화각 내에서 수신 광선이 CCD 소자의 상대적인 위치에 따라 깊이(depth)의 차이를 구할 수 있습니다. 이를 삼각법이라고 합니다. 대부분의 경우는 단순히 하나의 레이저 점을 조사 하는 게 아니라 스캐닝 속도를 높이기 위해 라인타입의 레이저가 주로 이용됩니다.(4) 핸드헬드 스캐너핸드헬드 스캐너는 3D 이미지를 얻기 위해, 앞에서 언급된 광 삼각법을 주로 이용합니다. 점(dot) 또는 선(line) 타입의 레이저를 피사체에 투사하는 레이저 발송자와 반사된 빛을 받는 수신 장치(주로 CCD)와 내부 좌표계를 기준좌표계와 연결하기 위한 시스템으로 구성되어 있습니다.기준좌표 와 연결하기 위한 시스템은 정밀한 인코더가 부착된 소위 이동형 CMM이라고 불리는 접촉식 로봇 팔과 유사한 장치의 끝 단에 스캐너가 직접 붙여서 구성되기도 하고, 기준 좌표 계를 만들기 위한 마크를 피사체 표면에 붙여서 해결하기도 합니다. 최근에는 모션 트레킹 시스템과 유사하게, 외부에 두 대 이상의 카메라가 스캐너의 동작을 따라갈 수 있도록, 스캐너 외부에 6개의 자유도를 측정할 수 있는 적외선 발신자(infrared light emitting diode)를 붙여, 스캐너 외부에 설치된 트랙커(tracker)가 이 발 신자의 위치를 추적을 합니다이상 간단히 3D 프린팅 관련해서나열해 보았습니다
기계공학
Q. 친환경 에너지와 기계공학과의 연결은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.친환경 에너지와 기계공학 이라면신재생 에너지 분야를 들 수 있습니다.신재생 에너지는 지속가능한 자원에서 생성되는 에너지로한계가 없고, 기존 화석연료와 달리 대기 중 이산화탄소 배출량이 적거나 전혀 없는 형식입니다.태양열, 수력, 풍력, 조력, 지열가 같이 재생 가능한 에너지를 변환하여 이용하는 에너지 입니다.태양광 - 태양광선으로 발전된 전기를 생산하는, 태양광 패널을 사용하여 전력 생산풍력 - 풍력 터빈을 통해 바람의 운동에너지를 전기로 변환/생산수력 - 댐이나 강류 등 수원에서 물 운동에너지를 이용하여 저닉 생간지열 - 지하에 저장된 열 에너지를 추출하여 난방이나 전기생산에 활용해양에너지 - 파도/조류/해류 등 바다에서 발생하는 에너지이용하여 전기 생산신재생 에너지는 탄소배출량 감소와 환경 보호 측면에서 매우 중요하고잠재적으로 무한한 자원으로서 기존 화석연료에 의존하지않고도 지속가능한 발전이 가능합니다.따라서 기계공학 분야 에서는신재생 에너지의 기술 개발과 보급은 매우 중요한 주제 입니다.
기계공학
Q. AI의 산업이 발전 함에 따라 기계공학도 변화가 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.여러가지가 있겠으나휴머노이드 분야를 하나로 들 수 있겠습니다.휴머노이드의 발전은 로봇공학, 인공 지능, 재료 공학 등 다양한 기술 분야의 연구와 혁신에 의해 이루어지고 있습니다. 초기에는 주로 정적인 형태의 로봇이 개발되었으나, 최근에는 동적인 움직임과 상호 작용을 수행하는 고급 휴머노이드가 등장하고 있습니다. 이러한 발전은 인간과 로봇 간의 협력과 상호 작용의 확대를 가능하게 하고 있으며, 휴머노이드가 산업, 의료, 교육 등 다양한 분야에서 보다 널리 사용되도록 이끌고 있습니다.장점으로는인간 친화적 디자인: 인간-로봇 상호작용이 더 자연스러워지고, 로봇을 처음 접하는 사람들에게도 거부감 감소다양한 작업 수행 능력: 인간의 인프로 그대로 적용가능, 예를 들어, 공장에서의 조립 작업, 가정 내 가사 업무, 간병 등의 다양한 작업을 수행가능적응력: 휴머노이드는 인간이 생활하는 환경에서 자연스럽게 활동할 수 있도록 설계되어, 계단을 오르내리거나, 다양한 지형을 이동하는 등의 적응력이 뛰어남사회적 상호작용: 다양한 방식으로 사람과 소통할 수 있어, 교육, 상담, 고객 서비스 등 사람과의 상호작용이 중요한 분야에서 유용하게 적용안전성: 사람과의 물리적 상호작용 시 안전성을 고려한 설계가 가능하여, 산업 현장에서의 협동 작업이나, 서비스 로봇으로서의 역할에서 중요한 요소로 작용.연구 및 개발 플랫폼: 인간의 동작, 감정, 인지 과정을 모방하기 때문에, 인공지능과 로보틱스 연구에 있어 중요한 플랫폼이 됨응용 범위의 확장: 엔터테인먼트, 교육, 의료, 군사 등 다양한 분야에서 활용가능.특히, 재난 구조 활동 등 사람의 접근이 어려운 위험한 환경에서 인력 대신 활용.활용분야로는서비스 및 고객 지원의료 및 간병교육 및 연구가정 및 일상 생활산업 및 제조엔터테인먼트 및 예술재난대응 및 구조군사 및 국방등이 되겠습니다.
기계공학
Q. 기계에 한가지 설계가 변경이 되면 전체가 다 바뀔수도 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.어떤 부분인가 에 따라 다릅니다.예를 들어 로봇 설계에 있어서전체적인 구조 자체가 에러가 있다면 전체적인 구조설계 변경이 되는 것이니전체가 다 변경되는 것이겠으나전체적인 골격에 문제가 있는 것은 아니나팔관절, 다리관절 내지는 어깨관절에 문제가 있거나목적에 부합하지 않는 구조라면그 부분만 설계변경을 통해 변경이 되는 방식으로 보시면 됩니다.자동차 같은 경우도 마찬가지 입니다.공기역학적으로 차체를 생산했으나 새로운 공기역학 설계 검증 프로그램으로 검증 시차체 설계가 잘못되었다면 다 바꾸고 새로 해야겠으나일부 꼬리 트렁크 부위 높이가 에러가 있다하면그 부분만 수정하면 되는 경우나 마찬가지 이겠습니다.