안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 중장비들은 대부분은 경우는 경유를 사용하고
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.경유 및 가솔린 들 모두 배기가스에 의한 이산화탄소 및 미세먼지 등 각종 유해물질에 따른환경보호 문제를 대두 시키는 엔진들 입니다.이러한 문제로 인해경유 엔진 중장비 들이 가솔린으로 바뀐다기 보다는 건설현장에서도 전기를 연료로 하는 친환경 중장비들이 눈에 띄는 모습들 입니다.건축 / 건설 부분 이산화탄소 배출량이 전세계 배출량의 약 38%를 차지한다는 점에서결국은 친환경 에너지 모드로 갈 것입니다.그에 발 맞추어 최근 굴삭기, 휠로더, 스키드 스티어 같은 건설 중장비에전기 옵션이 활발히 도입되는 상황입니다.전기 중장비들은 소음이 적고 배기가스 배출이 없다는 장점으로 인해단지 건설 산업을 넘어 실내환경/ 과수원 등에서도 활용이 가능합니다.국내에서는이미 두산 밥캣에서 전기 굴삭기 모델이 나와있으며( 리튬 이온 배터리 팩 사용으로 4시간 연속 작동이 가능하며 120볼트 콘센트 사용 기준 완충 소요 시간은 8시간 )현대 건설 기계는 수소연료 전지 굴삭기도 공개한 상황입니다.유일한 배출물은 물이 전부입니다.이외 해외에서도 독일 및 프랑스에서 이미 전기동력 중장비 모델 들이 공개가 되고 있는 상황입니다.
기계공학
Q. TIG 용접은 어떤 원리로 작동하며 금속 용접에서의 장점과 단점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.1, TIG용접의 원리불활성가스라고 하는Ar(아르곤)이나 He(헬륨)중비소모성 텅스텐 전극과 모재사이에Arc(아크)를 발생시키고 융접하는용접방법입니다.2, TIG용접 장점1. 박판용접에 적용가능2. 전자세 용접가능3. 변형발생이 적음4. 타용접에 비해 적은 스페터5. 비철금속 적용에 유리6. 연성과 내부식성이 향상됨7. 아크가 안정8. 용접부 강도/강성 좋음3, TIG용접 단점1. 불활성 가스로 인한 비용상승2. 용접속도가 느림3. 알곤가스/질소가스등 용접에 사용되는 가스 비용이 높음 4. 텅스텐 전극오염이 우려등으로 정리 가능하겠습니다참고로알곤과 헬륨의 가장큰 차이는 바로 무게비중입니다. 용접용 알곤가스의 경우 가스압력을 포함하여 아래보기 및 모든자세에 유리하지만 헬륨가스의 경우 무게가 가벼워위보기 자세에는 유리할수 있으나 다른 점에서 불리할수 있습니다.
기계공학
Q. 나사가 스스로 풀리거나 헐거워 지는 이유는 무엇인가요??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.나사가 풀리는 원인은역학적으로 2가지로 구분되는데요1, 회전 풀림 볼트와 너트가 풀림방향으로 상대적으로 회전하여 발생하는 풀림으로 나사 체결체에 작용하는 하중(외력)에 따라 풀림정도가 달라집니다. 나사 체결체에 작용하는 하중으로서 볼트 축 방향 즉 인장하중을 받을 경우, 볼트 축 주변 즉 비틀림 하중을 받을 경우, 볼트 축 직각방향 즉 전단하중을 받을 경우의 크게 세가지 종류로 나뉩니다. 특히 전단방향으로 반복적으로 외력이 가해질 경우에는 피체결체가 조금이라도 미끄러지기 시작하면 균형이 깨져 볼트축력의 저하를 일으킵니다.2, 비회전 풀림 볼트 축력은 나사를 체결함으로써 볼트가 인장하고 그와 동시에 피체결체가 압축되면서 발생하는데, 나사가 회전하지 않더라도 볼트의 인장량이 감소하거나 피체결체의 수축량이 감소하는 경우가 있습니다. 이를 볼트의 축력저하 즉 나사 풀림이라고 합니다. 볼트의 탄성신장량이 감소하는 원인으로는 볼트의 소성 신장, 크리프 신장, 열팽창 등이 있으며, 한편 피체결체의 탄성 수축량이 감소하는 원인으로는 피체결체의 마모, 친숙함, 쭈구러짐, 저온 수축 등이 있습니다. 종류로는 초기풀림, 함몰 풀림, 미동 마모에 의한 풀림, 밀봉재의 영구 변형에 의한 풀림, 도장재의 파손에 의한 풀림, 과대외력에 의한 풀림, 열적 원인에 의한 풀림이 있습니다.3, 가구에서의 풀림 위와같이 말씀드리면 너무 복잡하고간단히 말씀드리면, 가구에서 나사가 풀리는 원인은하중과 진동인 경우가 많습니다.체중이나 가구 본체의 중량, 사용이나 이동에 따른, 작은 진동의 누적부분이 나사 결합 부분에 부하를 가하는데요.아주 적은 부하라도 장시간 누적된다면, 나사에 풀림을 발생시켜 버리는 것입니다.나사 풀림이 가구 느슨함의 큰 원인이라고 할 수 있는데,나사가 풀리면 느슨해지는 폭은 커지므로, 한층 더 느슨해지는 결과를 발생시킵니다.4, 풀림 방지 대책와샤 사용와셔라는 납작한 링 모양의 금속 부품을, 나사를 너트로 조이기 전에 나사에 끼우고 나서 너트로 조여주면, 와샤가 볼트를 조일 때 가구나 기계와 긁혀 흠집이 나는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 너트보다 넓은 면적에서 가구나 기계를 누를 수 있어 나사 풀림 방지 대책이 됩니다.더블너트 이용볼트 길이가 여유롭다면 너트를 하나더 겹쳐 조이는 방식으로, 올바른 방식으로 조여야 효과있음나일론 너트 사용구멍 부분에 나일론 와셔를 내장한 너트를 사용하면, 나일론 부분에 볼트가 파고들면서 조이게 되어 있는데 볼트와 너트 이상으로 강한 마찰이 생기므로 나사가 풀어지기 어렵습니다.나사용 순간접착제 사용혐기성 접착제로 금속이온에 반응하며 굳어지는데, 스텐이나 황동에 사용시 강도가 낮아지니 주의이싱으로 간단히 열거해 보았습니다.
기계공학
Q. 우리나라는 무기개발을하고 바로 수출을하는
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.무기를 생산하는 근본적인 이유는말씀대로 자주국방이 우선이겠지만은그 자주국방을 위해무기를 만드는 기업 및 사업 역시인력과 자본이 들어가는 사업의 일종입니다.군수 사업 이라고 하지요.전쟁을 피하기 위해전쟁을 위한 군수장비를 만든다는것이 아이러니 하듯이자주국방을 위해 무기생산을 하면서도그 무기생산의 지속성을 위해 사업을 유지해야 하므로경제성을 따질 수 밖에 없습니다.따라서 뛰어난 무기장비 개발로 자주국방에도 기여하면서도그 사업을 유지하기 위해무기개발부터 후속군수지원까지 이르는 전과정을 패키지화 하여 수출함으로써지속적 수익 창출 및 상호안보협력 강화 효과 까지도 누리고기본적으로 군수사업의 영속성을 유지하기 위하여수출에 주력할 수 밖에 없는 구조 입니다.그것은 세계 어느 나라이든무기생산을 하는 나라는 공통적이라 하겠습니다.
기계공학
Q. 첨단 재료 공학의 발전이 기계공학에 미치는 영향에는 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.경량화 및 내구성 강화를 위해기존 금속과 달리복합소재를 사용하는 경우가 많아 지고 있는 현실입니다.복합소재는 두종류 이상 소재를 복합하여 우수한 성질을 갖도록 한 재료인데요.대표적으로 탄소섬유와 레진(Resin)으로 이루어진 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)과 유리섬유와 레진의 복합재인 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP)이 있으며 가볍고 기계적 성질이 우수하며 내부식성 및 피로 저항성이 우수합니다.특히 CFRP는 무게가 철의 50%, 알루미늄의 70%로 가벼우면서 튼튼하여자동차, 항공 등 분야에 경량 소재로 사용이 확대되고 있습니다다만 문제점이라면가공 시 칩이 전단되지 않고 부스러지고탄소섬유 칩이 공구 인선에 충격을 가해 공구마모가 빨리 되고박리나 뜯김, 파단, 용융 등이 발생해 가공품질이 좋지 않다는 문제가 있습니다.이런 문제점 해결방법으로는1, 높은 소재비용을 보상할 고품질, 고생산성의 전용 가공장비 필수 구비2, CFRP 가 지닌 난 가공성 및 이로인해 나타나는 가공결함을 분석하는 공정기술 개발3, 밀링공정의 가공결함을 제거하는 전착입자 갖는 숯돌형 공구와 절삭날 형태의 공구적용 초음파 디버링공정 개발4, 나노크리스탈 다이아몬드 코팅이 적용된 복합소재 전용 엔드밀 개발등으로 열거 가능하겠습니다.