안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 우리나라의 로봇기술은 어느정도까지 와있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기술 수준의 비교 기준은 상대적 기술수준, 국가 간 기술격차, 최고기술 보유국, 기술별 중요도(중요도, 시급성, 파급효과), 기술수준 제고방안 등인데요산업부 R&D 투자전략에서 보면지능형 로봇의 대분류 기술 중 ‘서비스로봇’과 ‘로봇기반기술’은 미국, ‘제조로봇’은 유럽이 최고 기술국인 것으로 분석되었습니다.지능형 로봇의 국가별 기술수준 순위는 미국(100%), 유럽(95.9%), 일본(95.8%), 한국(85.6%), 중국(81.6%)으로 나타나며, 특히 우리나라의 기술수준은 미국(100%, 0년) 대비 85.6%로 0.9년의 기술격차가 있는 것으로 분석되었습니다.기술격차 해소방안으로는 ‘R&D 투자확대’가 가장 많은 의견으로 도출 되었으며, 이어 ‘시장활성화’와 ‘R&D인프라 확대’를 언급되었습니다.‘적응형 서비스 로봇기술’은 인간과 상호작용을 통하여 인간의 명령과 감정을 이해하고 반응하며, IT기술을 바탕으로 다양한 서비스를 제공하는 로봇기술인데요세계 최고 기술국은 미국(100%)으로 원천기술과 상용화 기술 모두 선두를 유지하는 것으로 나타났으며, IT 대기업 중심의 로봇 적용 가능한 인공지능 분야에 높은 기술수준을 보유한 것으로 나타났습니다. 기술수준 순위를 보면 : 미국(100%) > EU(95.0%) > 일본(95.0%) > 중국(85.0%) > 한국(83.5%)우리나라는 미국 대비 83.5%의 기술수준으로 2.5년의 기술격차를 보이고 있으며, 연구단계 역량에서 기초는 보통, 응용개발은 우수한 것으로 조사되었으나...중국보다 뒤떨어진 부분을 보면 경각심을 가져야 할 것으로 보입니다.우리나라는 AI관련 연구와 응용 개발이 활발한 반면, AI컴퓨팅 플랫폼, 엔진 에 대한 높은 선진국 의존도, 협소한 국내 시장, 상대적으로 느린 기술성장 속도, 로봇기업 대부분 R&D연구역량이 부족한 중소기업인 점 등이 한계점으로 조사되었습니다.나라에선 R&D 예산을 줄인다던데 부디 미래에 투자하는 정책시행이 우선되면 좋겠다는 바램입니다.
기계공학
Q. 드릴링 보링 리밍의 차이점을 알려주세요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.CNC 에서의 공정으로 예를 들어 열거하겠습니다.1, 드릴링 CNC(컴퓨터 수치 제어) 기술을 사용하여 자동화된 드릴링 프로세스입니다. 밀링, 태핑 등과 같은 다른 가공 작업과 결합하여 복합 가공을 가능하게 하고 가공 효율성과 제품 품질을 더욱 향상시킬 수 있습니다.드릴링 작동 단계 1단계 CAD 설계 및 프로세스 계획전문 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어를 활용하여 공작물을 3차원으로 모델링하고 구멍 위치, 직경 및 깊이와 같은 주요 매개변수에 명확하게 주석을 표시공작물의 구조적 특성과 가공 요구 사항을 기반으로 적절한 드릴링 주기, 절삭 매개변수 및 도구 경로 선택을 포함한 세부 공정 계획을 고안2단계: 전문적인 도구 및 도구 홀더 선택재료, 가공물의 경도, 구멍의 크기와 깊이를 기준으로 적절한 기하학적 매개변수와 절단 성능을 갖춘 드릴 비트를 선택. 동시에 공구 홀더를 선택할 때는 강성, 정확성, 공작 기계와의 호환성을 고려3단계: 고정밀 CNC 프로그래밍 엔지니어는 특수 CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어를 사용하여 CAD 설계를 기계가 읽을 수 있는 G 코드로 변환프로그래밍하는 동안 엔지니어는 공작 기계 성능, 절삭 조건, 가공 효율성과 같은 요소를 충분히 고려하여 공구 경로 및 절삭 매개변수를 최적화해야함4단계: 정밀한 제어를 통한 드릴링 작업 G 코드를 CNC 공작 기계로 가져와 가공 전 준비 작업을 수행합니다. 여기에는 공작물 클램핑, 공구 설치 및 공작 기계 디버깅이 포함됩니다. 드릴링 중에 CNC 시스템은 서보 모터와 변속기 메커니즘을 정밀하게 제어하여 드릴 비트의 정확한 위치 지정과 고속 회전을 달성가능 합니다.5단계: 엄격한 품질 검사 및 후처리드릴링이 완료되면 공작물은 엄격한 품질 검사를 거칩니다. 여기에는 고정밀 측정 장비를 사용하여 구멍 위치, 직경, 깊이 등의 매개변수를 측정 및 비교하고 비파괴 검사 방법을 사용하여 공작물의 내부 품질을 검사하는 작업이 포함2, 보링 CNC 기계는 보링 공구를 정밀하게 제어하여 공작물의 기존 구멍을 확대하거나 다듬습니다. CNC 보링의 독특한 특징은 구멍의 편심을 수정하여 정확한 구멍 위치를 달성하고 결과적으로 더 높은 진원도, 원통도 및 표면 조도를 달성하는 능력입니다.보링 작동단계1단계: 공작물 설계 및 공정 계획제품 도면 및 가공 요구 사항을 기반으로 엔지니어는 CAD 소프트웨어를 사용하여 공작물을 정밀하게 설계하고 구멍 치수, 모양, 보링 위치와 같은 주요 매개변수에 주석을 닮2단계: CNC 프로그래밍공정 계획에 따라 엔지니어는 특수 CNC 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 G 코드를 작성하고 설계된 보링 경로, 절삭 조건 및 기타 매개변수를 기계 실행 가능한 프로그램으로 변환3단계: 기계 설정 및 도구 설치프로그래밍 후, CNC 기계의 시동 점검을 수행하여 작동 상태가 양호한지 확인해야 함 그런 다음 프로그래밍 요구 사항에 따라 적합한 보링 공구를 선택하고 이를 기계 스핀들에 설치4단계: 공작물 클램핑 및 공구 세팅공작물을 기계 테이블 위에 놓고 고정 장치를 사용하여 단단히 고정. 그런 다음 기계의 공구 설정 기능을 사용하여 공구를 정밀하게 설정하여 공구와 공작물 간의 정확한 정렬을 보장5단계: 자동 보링 프로세스공구 설정이 완료되면 작업자는 CNC 기계를 시작하고 사전 설정된 가공 프로그램에 따라 자동으로 보링 공정을 수행합니다. 가공 중에 기계는 공구의 궤적, 절삭 속도, 이송 속도 및 기타 매개변수를 정밀하게 제어6단계: 공정 모니터링 및 품질 검사기계의 모니터링 시스템과 측정 장치를 사용하여 공구 마모, 절삭 온도, 가공 정확도 등의 매개변수를 지속적으로 확인7단계: 공작물 언클램핑 및 후처리가공이 완료된 후 작업자는 기계에서 공작물을 제거하고 필요한 후처리 작업을 수행 3, 리밍 공작물 구멍의 정밀 가공에 사용됩니다. 이 과정에서 절삭공구(리머)를 공작물 위에 놓고 CNC 기계의 정밀한 제어를 통해 회전 및 공급함으로써 공작물의 구멍을 필요한 모양과 크기로 가공합니다.리밍 작동 단계 1단계: 준비 작업공작물을 작업대에 정확하게 배치하고 전용 고정 장치를 사용하여 단단히 고정. 그런 다음 공작물의 재질과 리밍 요구 사항에 따라 적절한 리머를 선택하고 세심한 공구 설치를 수행2단계: 매개변수 설정 및 프로그래밍피삭재의 경도, 절삭력 요구 사항, 공작 기계 성능을 바탕으로 절삭 속도, 이송 속도 및 절삭 깊이를 정확하게 설정 후, 전문 CAD/CAM 소프트웨어 또는 공작 기계 제어 시스템을 사용하여 상세한 리밍 가공 프로그램을 개발3단계: 가공 공정정식 가공에 앞서 준비된 가공 프로그램을 검증하여 정확성을 확인한 후 CNC 공작 기계에 로드. 공작기계의 공구 세팅 장치와 측정 도구를 활용하여 공구를 정확하게 설정하고 위치를 교정하여 리머와 공작물 사이의 정확한 정렬 후 CNC 공작 기계에서 리밍 프로세스를 시작4단계: 후처리 및 검사리밍 공정이 완료되면 공작 기계는 자동으로 중지그런 다음 전문 측정 도구(예: 보어 게이지, 현미경 등)를 사용하여 완성된 구멍을 정밀하게 측정하고 치수 정확도, 형상 정확도 및 표면 품질이 설계 요구 사항을 충족하는지 평가간단히 정리해 보았습니다드릴링으로 뚫고보링으로 확관하거나 다듬고리밍으로 더욱 정밀하게 필요한 모양과 크기로 가공한다그 정도로 판단하시면 되겠습니다.
기계공학
Q. 냉장고와 냉동고는 어떤 방식으로 작동되는 건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.원래 일반적으로냉동고와 일반 냉장고를 분리해서 본다면전체 냉매사이클 마다 냉매종류에 따라생산 냉풍의 온도가 다르기에 냉매 종류가 달라야 합니다전문 적인 대형 냉동고 같은 경우냉동고 내부가 영하 40도 이하로 내려야하기에관련해서 전문적인 전용 냉매로 사용해야하기에일반 냉장고 냉매와 다릅니다일반 냉장고 경우 냉동실 최하가 대략 영하 20도 가량 되는데요일반 소형냉장고에서 냉장용 냉동용 으로 사이클을 달리하기위해냉매를 따로 쓰면압축기도 그에따라 2개, 배관도 2배로 되어 비용도 비용이지만 부피가 너무 커집니다.그렇다면 어떤 원리로 같은 냉매로, 하나의 압축기로 작동하느냐기본적으로 냉장실의 온도제어는그쪽에 따로 증발기코일이 있는게 아니라냉동실에서 발생한 냉기를 팬을 통해서 냉장실로 들여오는 방식입니다.그후 냉장실 따뜻한 공기가 다시 냉동실로 가는 방식인데온도 설정에 따라서 냉동실 공기를 얼마나 많이 가져올것인가 적게 가져올 것인가를 선택하는 방식입니다.내부적으로 습기가 항상 생기게 마련인데이때 증발기와 냉곡기 유통구간에 얼음이 발생합니다.이것을 녹이는 히터가 제상히터라 있고제상히터는 냉장고 대력 6.5시간 작동 후 모터 전원 오프되고제상히터 접점통해 전원공금으로 제상히터 동작이 됩니다.얼음이 녹으면 얼음 온도센서 써모스타트가 작동하여 제상히터가 오프되고그러면 제상타이머가 동기모터에 다시 전원공급을 하여냉동기 팬을 작동 시킵니다.참고적으로냉장고는 문이 열리면 무조건 모든 동작이 정지하고 램프만 켜지는데요모든 동작이 정지하는 이유는문을 열었을 경우에도 팬모터가 돌아서 .동실 공기를 냉장실로 빼버리고 냉장실 열린공기가 다시 냉동실로 순환되므로냉동실 온도가 올라가 냉동실 제품들이 녹아버릴 가능성이 있기 때문입니다.냉매 사이클에서 냉매가 어떻게 순환하는것 까지는 생략하고간단히 냉동고와 냉장고의 작동방식까지만 열거해 드렸습니다.
기계공학
Q. 전기차에 관해서 기술력은 중국이 최고라고 하던데 맞는 얘기인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단테슬라의 CEO인 일론 머스크는 더 이상 중국의 전기차 제조회사 BYD를 비웃지 않는다는 점입니다.미국 포드 자동차 경우회장 빌 포드 주니어는 "미국 자동차 회사들이 전세계가 주목하고 있는 전기 자동차에 관한 한 중국의 경쟁자들과 경쟁할 아직 완전히 준비되지 않았다"고 믿는다고 말합니다.머스크는 지난 2011년 인터뷰에서 BYD의 자동차 품질에 대해 비웃었습니다만. 그러나 "그것은 수년 전의 일"이라며 "그들의 자동차는 요즘 매우 경쟁력이 있다"고 트윗한 부분도 있습니다포드는 "그들은 여기에 없지만, 우리는 그들이 여기에 올 것을 알고 있다"며 "우리는 어떤 시점에서의 경쟁을 준비해야 한다"고 강조하기도 했고짐 팔리 포드 CEO는 한 금융 행사에서 "우리는 GM이나 도요타가 아닌 중국을 주요 경쟁자로 보고 있다"며 "미래 중국이 전기차 시장의 강자가 될 것"이라고 전망하기도 했습니다.배터리 기술이 어떻다, 차량 자체 제어 기술이 어떻다인공지능 기술이 레벨 4에 까지 다다랗다 등세부 기술적으로 말하기보다이미 세계 전기자동차 및 기존 전통적인 자동차업체 탑급에서중국의 기술력을 경계하는 것을 보면우리가 짱깨라고 우습게 보는 시각 자체가 다른 분야는 몰라도전기차 부분만큼은 그렇게 바라보는게 위험한 자세가 아닌가 할 정도의수준이 되었다고 보시면 되겠습니다.정확하게 정말 어떤 수준인지 알 수 없으나세계 첫 레벨 4 자율주행 시대를 열었다고 작년 말에 주장하는 것을 봐도 무시할 수준이 아닙니다.레벨 4라면 비상시에도 운전자 개입없이 차량이 주행가능한 최상위 수준입니다.현대차는 레벨 2레벨 3탑재 업체도 독일 벤츠, 일본 혼다 정도이니.. 엄청난다 할 수 있습니다.
기계공학
Q. 후방 카메라는 어떤 작동 원리를 가지고 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자동차 후방카메라는후진할 때 후방시계에 대한 보조장치로서 후진할 때 1. 후진기어를 넣으면 후진등이 켜집니다. 2. 후진등이 켜지면서 이 전원이 후방카메라로 전원을 공급합니다. (미션에 후진등스위치불량시 간혹 후진등이 안들어 오기도 하니 확인필요)3. 후방카메라가 영상신호를 네비게이션으로 보냅니다. (유선 혹은 무선)4. 네비게이션이 영상신호를 받으면 후방카메라 영상화면으로 전환됩니다. 이때 두가지 작동방식이 있는데, 하나는 2번의 후진등 전원을 네비에 신호로 사용해서 영상을 바뀌게 하는 경우와, 영상신호를 직접 감지해서 외부 입력영상을 자동으로 전환하는 경우가 있습니다.차선변경 및 주차 시에도 편하지만특히 차량 후진 시 몸집이 작은 어린이나 동물/장애물 등을 정확하게 볼 수 있다는 장점이 있습니다.예전같으면 일어날 사고를 후방카메라 덕에 미연에 방지가능합니다.전방카메라의 장점또한 있습니다. 불필요한 차선 변경을 미연에 막아주는데요예로들 수 있는 상황을 서술하면운전자 1인만 탑승 시1차선 으로 주행 중 앞에 차가 저속으로 간다 하면2차선으로 갔다가 다시 추월하는 경우가 많은데이때 2차선 갔더니 앞에 또 탑차나 덤프트럭이 있으면다시 1차선으로 변경하는 경우가 생기는데이런 불필요한 차선변경은 사고위험성을 증가시키기에이런 불필요한 차선변경을 줄 일 수 있습니다.이상 후방/ 전방 카메라 관련 열거해 보았습니다.