안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 기계가공에서cam의 역할은 무엇인가요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.CNC 가공에 있어서 설명을 드린다면CAM(컴퓨터 지원 제조)은 CNC 가공 프로세스의 중요한 부분입니다. CAM에는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 제조 프로세스를 제어하고 자동화하는 작업이 포함되며, 이는 CNC 가공의 효율성과 정확성에 중요한 역할을 합니다.CAM의 구성 요소와 CNC 가공 공정에서 해당 구성 요소의 특정 역할을 나열해보면1, CAM 소프트웨어 CNC 가공에서 CAM 프로세스의 핵심으로 도구 경로를 생성하고 CNC 기계의 움직임을 제어하는 기계 코드를 생성하는 데 사용됩니다. CAM 소프트웨어는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델과 통합되어 설계를 CNC 기계용 지침 세트로 변환합니다. 이 소프트웨어를 사용하면 도구 경로를 최적화하고 가공 시간을 단축하며 가공 프로세스의 효율성을 극대화할 수 있으며, 또한 시뮬레이션 기능을 제공하여 가공 프로세스가 실제로 수행되기 전에 시각화가 가능하기에 잠재적인 문제를 식별하고 수정하는 데 도움이 됩니다. 2, CAD 모델 CNC 가공의 CAM 프로세스에서 필수적인 부분으로 도구 경로 생성 및 기계 코드 생성을 위한 출발점 역할을 합니다. CAD 모델은 제조해야 하는 물리적 구성 요소 또는 부품을 나타내며 CAM 소프트웨어가 가공에 필요한 도구 경로를 생성하는 데 필요한 정보를 제공합니다. CAD 모델에는 정확한 도구 경로를 생성하는 데 필수적인 부품의 치수, 형상 및 기능에 대한 자세한 정보가 포함되어 있습니다. 또한 CAM 소프트웨어 내에서 CAD 모델을 수정하고 최적화하여 부품의 제조 가능성을 높이고 가공 복잡성을 최소화할 수 있습니다. 3, 공구 경로 생성 도구 경로는 절단 도구가 부품을 가공하기 위해 따르는 경로이며, CAD 모델의 형상과 기능을 기반으로 CAM 소프트웨어를 사용하여 생성됩니다. 도구 경로는 작업물을 기준으로 절단 도구의 이동을 지시하여 수행될 절단의 특정 경로와 깊이를 결정합니다. CAM 소프트웨어는 윤곽 밀링, 포켓팅, 프로파일링과 같은 도구 경로 생성을 위한 다양한 전략을 활용하고, 절삭 공구 선택, 속도 및 피드, 가공 전략과 같은 요소에 대한 고려 사항도 포함되며, 모두 CNC 가공 프로세스의 전반적인 성능에 기여합니다.4, 후처리 공구 경로가 생성된 후 CAM 소프트웨어는 공구 경로 데이터를 CNC 기계가 이해하고 실행할 수 있는 기계별 코드로 변환해야 하는데요. 사후 처리로 알고있는 이 과정은 공구 경로 정보를 CNC 기계의 이동과 작동을 제어하는 데 사용되는 언어인 G 코드로 변환하는 작업이 포함됩니다. 포스트 프로세서는 CAM 소프트웨어 내에서 사용되어 활용되는 CNC 기계의 특정 유형 및 모델에 적합한 G 코드를 생성하는 데 사용됩니다. 후처리 단계는 CNC 기계가 의도된 가공 작업에 따라 작동하고 공구 경로가 정확하게 실행되도록 하는 데 필수적이며, 특정 기계 기능과 기본 설정을 수용하도록 포스트 프로세서를 맞춤화하여 , CNC 가공 프로세스를 더욱 최적화 가능합니다.5, 시뮬레이션 및 검증 CAM 소프트웨어는 실제로 CNC 기계에서 실행되기 전에 가공 프로세스를 가상 테스트하고 시각화할 수 있는 시뮬레이션 기능을 제공합니다. 이를통해 작업자가 가상 환경에서 도구 경로, 절단 작업 및 재료 제거를 관찰할 수 있으며 실제 가공 중에 발생할 수 있는 잠재적인 문제나 오류에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 시뮬레이션을 통해 사용자는 충돌, 도구 경로 비효율성 및 가공 오류를 식별할 수 있으므로 CNC 기계가 작동하기 전에 필요한 조정이 이루어질 수 있습니다. 시뮬레이션과 검증은 비용이 많이 드는 실수의 위험을 최소화하고 CNC 가공 작업을 성공적으로 실행하는 데 필수적입니다.6, 결론CAM의 구성 요소는 CNC 가공 프로세스에서 중요한 역할을 하며 제조 작업을 최적화하고 자동화하는 데 필요한 도구와 기능을 제공합니다. CAM 소프트웨어, CAD 모델, 공구 경로 생성, 후처리, 시뮬레이션 및 검증은 함께 작동하여 CNC 가공의 효율성, 정확성 및 신뢰성을 보장하는 핵심 구성 요소입니다. 제조업체는 이러한 구성요소들이 효과적인 활용을 통하여CNC 기계의 성능을 극대화하고 정밀성 및 균일성을 보유한 고품질 부품생산이 가능해 집니다.기계가공에 있어서의 CAM의 역할에 대해간략히 열거해 보았습니다.
기계공학
Q. 엔진의 효율을 높이기 위한 열역학적 관점에서 어떤 설계가 필요하나요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.엔진은 연료를 연소시켜 동력을 생산하는 과정에서 상당한 열을 발생시킵니다.이러한 열은 엔진의 성능 저하, 부품 손상, 심지어 화재까지 유발할 수 있기에 효과적인 냉각 시스템은 필수적입니다자동차 엔진 냉각 시스템의 설계 원리를 열역학적 관점에서 바라보고, 냉각 효율성을 극대화하여엔진의 안정성과 효율성 추구 할 수 있습니다.1, 자동차 엔진 냉각 시스템자동차 엔진 냉각 시스템은 열역학 제1법칙, 즉 에너지 보존 법칙을 기반으로 설계됩니다.엔진에서 발생하는 열에너지는 냉각수를 통해 흡수되고, 냉각수는 라디에이터로 이동하여 대기 중으로 열을 방출합니다.이 과정을 통해 엔진의 온도를 일정하게 유지하는 방식인데요.냉각수 순환 냉각수는 엔진 블록과 실린더 헤드를 순환하며 열을 흡수하고.냉각수는 워터 펌프에 의해 강제 순환되며, 엔진의 열을 효과적으로 흡수하는 역할을 합니다. 라디에이터 냉각수는 라디에이터로 이동하여 냉각 팬에 의해 공기와 접촉합니다.냉각수의 열은 공기에 전달되고, 공기는 대기 중으로 방출되어 냉각 효과를 냅니다. 온도 조절 장치 냉각수의 온도를 일정하게 유지하기 위해 온도 조절 장치가 사용됩니다.온도 조절 장치는 냉각수의 온도를 감지하고, 필요에 따라 냉각수의 흐름을 조절하여 엔진 온도를 적정 수준으로 유지합니다.2, 첨단 냉각 시스템 기술 적용최근의 자동차 산업에서는 엔진의 효율향상과 배기가스 저감을 위한 냉각 시스템에, 여러가지 첨단 기술을 접목시키는 추세입니다.전기 자동차 냉각 시스템 전기 자동차는 내연 기관 자동차와 달리 엔진 열 발생량이 적지만, 배터리의 열 관리가 중요합니다.배터리 온도를 적정 수준으로 유지하기 위해 냉각 시스템이 사용되며, 냉각수 대신 공기 및 냉매를 적용하는 사례도 있습니다. 액체 냉각 시스템 기존의 공냉식은 냉각 효율이 낮고 엔진의 부피가 커지는 단점이 있었습니다.액체 냉각 시스템은 냉각수를 사용하여 열을 더 효과적으로 전달하고 엔진의 부피를 줄일 수 있습니다. 열 관리 시스템 열 관리 시스템은 엔진의 열을 다른 용도로 활용하는 기술입니다.예를 들어, 엔진에서 발생하는 열을 난방 시스템이나 터보차저 작동에 사용할 수 있습니다.3, 냉각 시스템 효율성 연구냉각 시스템의 효율성은 엔진의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다냉각 시스템의 효율성을 측정하는 지표는 다음과 같습니다.냉각 속도 냉각 시스템이 엔진의 열을 얼마나 빠르게 흡수하고 방출하는지 나타내는 지표냉각 효율 냉각 시스템이 엔진의 열을 얼마나 효과적으로 제거하는지 나타내는 지표 냉각 시스템의 내구성 냉각 시스템이 장시간 사용해도 성능 저하 없이 작동하는지 나타내는 지표냉각 시스템의 효율성을 높이기 위해서는 냉각수의 흐름을 최적화하고, 냉각 팬의 성능을 개선하며, 냉각 시스템의 부품 간 열 전달 효율을 높여야 합니다.또한 냉각 시스템의 설계 단계에서 열역학적 원리를 적용하여 냉각 효율을 높일 수 있습니다.4,결론 엔진 냉각 시스템은 엔진의 안정적인 작동과 수명 연장에 필수적인 요소입니다.따라서, 열역학적 원리를 기반으로 설계 된 냉각 시스템은 엔진에서 발생하는 열을 효과적으로 제거 가능하고, 첨단 기술의 적용은 냉각 시스템의 효율성을 더욱 향상시키는 것이 가능합니다. 따라서 향후 미래에도 냉각 시스템 기술은 지속적인 연구와 개발을 통해 더욱 발전할 것으로 예상되며 더욱 중요해질 것으로 판단됩니다.국소적인 부분이지만엔진효율을 높이기 위한 방법으로 냉각시스템에 대한 부분을 열거해 보았습니다.
기계공학
Q. 자동차의 후륜과 전륜, 사륜의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.전륜/ 후륜/ 4륜 구동 방식에 대해 열거해 보겠습니다1, 전륜구동 자동차 엔진의 동력을 받는 바퀴는 물론, 엔진과 변속기 모두가 차체 앞에 모여 있습니다. 따라서 차체 앞 쪽의 무게가 무겁고, 앞바퀴 역시 많은 중량이 가해지는 형식입니다장점앞바퀴 타이어가 노면과 접촉하는 접지력이 훌륭합니다.차체의 앞부분이 무겁기때문에 관성력이 커져서 주행이 전체적으로 안정적입니다. 코너를 돌 때 앞바퀴에 하중이 몰려, 차체가 자연스럽게 쉽게 코너링을 할 수 있고, 앞바퀴의 접지력 덕분에 빨리 안정성을 찾게 됩니다. 차체 앞 부분에 구동 관련 부품이 집중되어, 실내 공간이 넓은 장점이 있습니다.단점앞 뒤 바퀴에 가해지는 무게가 달라 요철이 있는 노면 주행 시 앞뒤바퀴의 느낌이 다릅니다.즉, 뒷좌석 승차감이 별로 좋지 못합니다.앞 타이어가 구동과 조향을 모두 담당하므로 앞바퀴 타이어가 더 마모율이 높습니다.핸들을 조향하는 만큼보다 덜 움직이는 언더스티어 현상이 나타나기 때문에 커브길에서는 감속을 충분히 해줘야 합니다.고속주행에서 차체 뒷부분이 미세하게흔들리는 피쉬테일 현상이 발생합니다.2, 후륜구동 엔진의 동력을 받은 뒷바퀴의 힘으로 차량을 나아가게 하는 동력전달 방식으로, 엔진 위치에 따라 FR(앞), MR(중간), RR(뒤)로 구분되나, 이들도 결국 특징은 공통적입니다.장점차량의 무게가 앞과 뒤에 적절히 분배되어, 뒷바퀴 들림 현상이 작게 발생차체 무게가가 균등하게 분배되어있어, 앞뒤 서스펜션의 강도가 비슷하여 승차감이 균일하고, 동력이 뒷바퀴에 전달되는 방식이기에 정숙성이 좋습니다.앞바퀴가 조향을 전담하고 뒷바퀴는 추진력을 담당하기에 타이어가 골고루 마모됩니다.FR 방식은 무게배분이 앞뒤 잘되어있고MR 방식은 엔진이 차량 중심부에 있어 무게집중으로 민첩한코너링이 가능하고 주행성능이 훌륭하고RR방식은 뒷바퀴 접지력이 좋아 가속성능이 좋습니다.단점앞바퀴에 구동력이 없기때문에, 하중이 낮은 앞바퀴가 조향성을 상실하며 눈길이나 빗길에서 잘 미끄러질 수 있습니다. 따라서 전문가들의 권고사항은, 후륜 구동 자동차는 겨울엔 겨울전용 타이어 장착을 하라고 되어있습니다.커브길에서 뒷바퀴가 접지력을 잃으면서 차체 뒷 부분이 바깥으로 미끄러져 나가는 오버스티어 현상 발생 가능성이 있습니다.전륜구동해 비해 무겁고 구조상 복잡하여 제작원가도 더 높으, 전륜 구동 차량에 비해 실내공간이 좁습니다.차체가 무거워 연비가 낮습니다.3, 사륜 구동 기계적/ 전자적 제어장치로 각 바퀴의 회전수와 접지력을 감안해 각 바퀴에 구동력을 배분하는 방식으로 바퀴 접지력이 최적화 되는 방식입니다장점앞바퀴가 끌어당기는 동시에, 뒷바퀴도 차체를 밀어주기 때문에 추진력이 좋습니다. 오프로드 비포장이나 눈 내린 길 등 노면 상태가 안좋은 곳을 주행할 때 강력한 토크를 4바퀴 모두에 전달가능하여 접지력을 높일 수 있어, 안정적 주행이 가능합니다.오프로드 주행 컨셉 SUV에 적합하며, 최근 이런 장점으로 승용형 자동차에도 적용되는 경우가 많습니다.이상 간략히전륜, 후륜, 4륜 에 대한 특징, 장/단점 열거해 보았습니다.
기계공학
Q. 스프링클러와 연결살수설비의 작동법등 차이점관련 질문 올립니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.연결살수 설비와 스프링 클러의 공통점은 일단 둘다 결국 스프링 클러 헤드에서 물이 살수 된다는 것입니다.기본적으로 스프링클러 설비는감지기에서 화재가 감지되면화재감지시스템으로 동작신호가 가게되고그 신호에 따라 소방용 펌프가 동작하며건식이든 습식이든 펌프 동작에 따라 각각의 소방밸브가 열리면서스프링클러로 연결된 배관까지 물을 공급하면서스프링클러에서 살수가 되는 방식이고연결살수 설비는 일반적으로 건물 외곽같은 곳에서 볼 수 있는 연결 송수구 라고 되어있는 곳에소방차가 호스를 연결하여 물을 쏴주면배관따라 이동하여설계된 노즐이나 스프링클러를 통해 살수가 되는 방식입니다.소방수가 직접들어갈 수 없는 상황일 때이런 연결살수 설비에 연결하여 물을 분사하는 방식입니다.설치비용으로 본다면연결살수 설비는 특별한 자동제어 및 감지설비, 펌프 설비가 필요없기에배관 및 배관에 연결되는 스프링클러 정도 뿐이겠으나스프링클러 설비는 감지부, 감지부 인식 자동제어 컨트롤러, 소방펌프, 소방용수용 소방탱크,소방배관, 스프링클러 정도로설비가 복잡하고 많기에비용은 비교가 안되겠습니다.
기계공학
Q. SLBM이라는 건 무얼 의미하며 어떤 단어들의 약자인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.SLBM이 뭔가 질문주셨는데요SLBM ( Submarine-Launched Ballistic Missile : Submarine-Launched Ballistic Missile )즉 , 잠수함에서 발사된 탄도 미사일 정도로 이해하고 생각하시면 되겠습니다. 최초로 SLBM 을 목표로 개발 및 시도를 한 것은 2차대전 당시의 독일 이었습니다U 보트 에서 바로 발사하고 싶었지요. 당시 최초의 탄도미사일인 V-2를 탑재하여미국 타격이 목표였으나, 실제 실패했습니다이 노력의 결과들을 소련이 입수하여1955년 최초로 잠수함 SLBM 을 발사하는데 성공하였습니다.이 때 성공한 SLBM이 잘알려진 스커드 미사일 입니다.북한 경우를 보면 2016년 8월 24일 신포급 잠수함에서 SLBM 시험발사에 성공했는데 이 미사일은 500km를 비행한 것으로 기록되어있습니다한국 군 당국은 사거리 500km 탄도미사일인 현무-2B를 기반으로 SLBM을 개발해왔는데요.그간 수차례 지상 및 수조 발사시험을 진행한 데 이어 2021년 9월6개의 수직발사관을 갖춘 3000톤급 '도산안창호함'에서의 수중사출 시험에 성공하였습니다.잠수함 발사관에서 고압·고열의 가스로 밖으로 밀어낸 미사일이 수면 위에서 점화해 날아가도록 한 '콜드 런치' 기능을 확인한 것인데요미사일은 약 400 킬로 정도 날아가 목표물에 정확히 명중하였습니다.