안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 음속보다 빠른비행기에서 엔진소리가 들리나요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.질문 주신 경우 처럼소리의 속도보다 빨리 나는 비행기는 뒤쪽에서 나는 소리보다 빠르게 이동하다보니 일반적 소리는 전달 될 수가 없습니다만음속보다 빨리 비행하는 경우 발생하는 소닉붐이라는 충격파가 발생하게 되는데이 소닉붐의 크기나 주파수는항공기 속도, 고도, 모양 등 여러 요인에 따라 달라지며뒤에서 발생하는 소닉붐의 경우 막 초음속을 돌파하는 경우 시점이라면 비행기동체까지 충격파가 전달될 수는 있습니다.또한 기체 앞부부에서 발생하는 초음속 공기 소용돌이도기체 전면에서 부터 기체 전체를 휘감고 지나가기에 그 과정에서의 초음속 충격파가 비행기 기체를통해 전달될 수 있으나이또한 막 초음속을 돌파하는 마하 1 부근에서의 현상이며그 보다 훨 씬 높은 속도에서는 거의 없기에결국 마하 1 부근에서는 소리/진동이 느껴질 수 있으나완전 벗어난 초음속에서는 거의 불가하다 하겠습니다.
기계공학
Q. 테슬라의 로봇 옵티머스가 인간의 노동을 대체한다면 ?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 옵티머스 같은 로봇이 인간의 노동을 대체하는 경우인간의 일자리가 줄어든다는 우려는 항상 있어왔습니다만그 외 여러가지 문제들이 발생하게 될 것입니다그에 따른 인간들이 대응해야할 방법을 간단히 생각하면1, 업무재배치 위험하고 반복적 작업은 로봇이 수행하게하고 창의적이고 고도의 기술이 필요한 업무를 인간이 수행하도록 합니다2, 신기술 학습사람이 새로운 기술을 학습하여, 옵티머스가 수행하는 작업의 결과를 검토하고필요시 일련의 조치를 취하도록 합니다.3, 업무의 재분배 로봇으로 하여금 자동화 업무를 하도록 하고 사람은 다른 업무에 집중하도록 합니다.4, 직업의 전환 옵티머스 같은 휴머노이드가 자동화 업무를 수행하게 되므로로봇의 업무에 대한 결과 검토, 필요한 경우 조치 취하는 업무그외 로봇 유지관리 업무 등으로 직업 전환이 발생하게 됩니다.그 외에도 특히 인간과 로봇의 협업에 있어서모든 참가자의 안전성이 보장되어야하는 것이 가장 중요한데요.물리적 상호작용에서 물리적 손상 방지까지 위한 메커니즘으 구현하고가상 협어베서 실수 보상 포로토콜 생성까지 포함이 되는데이 과정에서 설계자의 책임도 강조되기에관련된 신기술 학습이 중요하다 하겠습니다.
기계공학
Q. 진동 감쇄 장치가 건축 구조물에 사용될 때 고려해야 하는 요소
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.건축물에 있어 진동은 건축물의 구조상 유지에 막대한 스트레스를 주는 요소입니다.특히 가장 강력한 것은 지진이 되겠지요.결국 관련해도 안전을 위한 진동감쇄 장치 및 내진설계가 되어야 할 텐데요건축에 있어서 진동 감쇄 장치가 건축 구조물에 사용될 때 고려해야 할 요소를하나하나 열거해 보겠습니다.1. 진동의 종류와 원인진동의 종류:건축물 외부에서 작용하는 동하중으로는 지진하중, 바람에 의한 풍하중, 교통하중 등이 있습니다. 이들 하중의 진동주파수는 풍하중 (0.01~1Hz), 지진하중 (1~2Hz), 교통하중 (1~5Hz) 순으로 저주파의 특성을 갖습니다2. 감쇠장치의 종류면진장치의 종류:납면진받침:납면진받침은 탄성받침의 기능으로 상부 구조물의 고유주기를 길게 하여 상부구조에 유발되는 지진력의 크기를 감소시킵니다. 또한, 에너지 흡수기구로서 탄성받침의 내부에 코아 형태의 납을 삽입하여 고유주기의 장주기화와 감쇠기능을 겸비합니다. 이는 지진 종료 후 유지보수의 측면에서도 유리하며, 잔류변위를 적게 하는 특징이 있습니다고감쇠 고무받침:고감쇠 고무받침은 외관의 형상이 탄성받침과 동일하며, 고무 배합 시 진동에너지를 흡수할 수 있는 특수 혼합물을 첨가하여 제조됩니다. 이는 지진 종료 후 복원력의 특성은 납면진받침보다 우수하지만, 에너지 흡수능력은 금속을 사용한 면진받침보다 떨어집니다주석면진받침:주석면진받침은 납을 대신하는 물질로 개발되어 사용됩니다. 주석은 기본적으로 납보다 강성이 강한 재질로서 항복강성 및 감쇠값이 납면진받침에 비하여 1.7배 정도 우수합니다. 그러나 이는 제동하중 및 풍하중에 대한 안전성 및 지진 시 변위를 줄이는 장점이 있지만, 교각에 전달하는 지진력을 크게 전달하게 됩니다3. 감쇠장치의 설계 및 적용감쇠장치의 설계:감쇠장치의 설계는 건축물의 진동을 최소화하기 위해 중요합니다. 이는 건축물의 고유 진동수를 길게 하여 상부 구조에 유발되는 지진력을 감소시키는 데 도움이 됩니다. 또한, 감쇠장치의 내부에 특수 재료를 삽입하여 에너지를 흡수하는 기능을 추가할 수 있습니다감쇠장치의 적용:감쇠장치의 적용은 건축물의 구조에 따라 다를 수 있습니다. 초고층 건축물이나 관광타워 등에서 강풍에 의한 피해를 방지하거나 최소화시키기 위해 풍하중을 고려하는 것이 중요합니다. 또한, 지진하중과 같은 큰 하중에 대해서는 납의 항복강성 및 감쇠값을 이용하여 지진력을 줄이는 기능을 갖습니다4. 안전성 및 유지보수안전성:감쇠장치의 안전성은 건축물의 전체적인 안전성을 향상시키는 데 중요합니다. 이는 지반과 구조물이 분리되어 있기 때문에 면진장치의 상부 구조물에 전달되는 지진하중이 큰 폭으로 줄어들어 건물의 전체적인 안전성을 향상시킵니다유지보수:감쇠장치의 유지보수는 지진 종료 후 잔류변위를 적게 하는 데 중요합니다. 복원력이 있는 면진장치를 적용한 구조물은 고무의 탄성력으로 구조물을 원위치로 되돌려 놓으려는 힘이 작용하며, 지진력이 작용하는 과정에서는 변위 방향과 반대 방향으로 고무의 복원력이 작용하여 잔류변위를 적게 합니다
기계공학
Q. 자율 주행 자동차의 기계 설계와 관련하여.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자동차의 설계에 있어서 가장 중점적인 것은무엇보다도 첫째도 안전 둘째도 안전이겠지요관련해서자율주행 자동차의 기계적인 설계 과정에서 가장 중점적으로 고려해야 할 사항을 나열해 보면1. 안전성 및 신뢰성전기 및 전자 시스템의 오류 방지:자율주행 자동차의 설계는 전기 및 전자 시스템의 오류로 인한 위험을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 이는 ISO 26262와 같은 국제 표준을 준수하여 기능안전을 확보하는 것이 중요합니다2. 중복성 및 장애물 회피중복성 제공:차량 내 네트워크는 중복성을 제공하기 위해 메시 토폴로지를 사용해야 합니다. 이는 하나의 ECU가 실패하면 다른 ECU가 수행해야 할 수 있으며, 이는 시스템의 신뢰성을 높입니다3. 센서 및 정보 통신 기술센서 기술:자율주행 자동차는 다양한 센서 기술을 사용하여 주변 환경을 인식합니다. 라이다(LiDAR), 카메라, 레이다, 소나 등이 주로 사용되며, 각 센서의 정확성과 신뢰성을 확보하는 것이 중요합니다V2X 통신:V2X 통신 기술은 자율주행 차가 주변 기기 또는 인프라로부터 데이터를 주고받음으로써 주행 환경을 보다 정확하게 인식하는 데 사용됩니다. 이는 전방의 위급상황과 같은 안정성 제고를 위한 필수적인 시스템입니다4. 고정밀 디지털 지도 및 위치 인식고정밀 디지털 지도:자율주행 차량은 고정밀 디지털 지도가 필수적입니다. 이는 자율주행 차가 운행하는 도로에 대한 모든 정적 정보를 3차원으로 표현한 지도이며, 도로에 위치하고 있는 물체의 위치, 형태 등의 정보를 제공합니다5. 인공지능 및 알고리즘인공지능:인공지능은 인간의 인지, 학습, 이해, 추론 능력을 구현하기 위해 설계된 알고리즘 체계입니다. 자율주행 차량에서 인공지능은 센서와 V2X 기술을 통해 습득한 교통 정보, 도로 정보 등을 분석하고 차량 스스로 물체를 인식하고 자체적인 판단을 통해 차량을 제어하기 위해 필수적입니다6. 열 관리 및 전력 무결성열 관리:엔진룸에 있는 PCB는 이미 고온을 견뎌야 하므로, 열 관리 기술이 필요합니다. 이는 구성 요소와 보드 자체의 손상을 방지하기 위해 중요합니다. 두꺼운 구리 PCB나 알루미나 또는 알루미늄 나이트라이드 세라믹 기판이 사용될 수 있습니다7. 신호 무결성 유지신호 무결성:네트워크 시스템은 신호 무결성을 유지하는 측면에서 설계해야 합니다. 이는 중복성을 제공하기 위해 메시 토폴로지를 사용하는 차량 내 네트워크가 필요하며, 이는 안전을 보장하기 위해 매우 신뢰성이 높아야 합니다
기계공학
Q. 진동 공학에서 댐퍼의 역할에 관련하여.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.진동공학에서 댐퍼의 역할을 간단하지만 하나하나 열거해 보자면1. 진동 억제진동 에너지 흡수:댐퍼는 시스템의 진동 에너지를 흡수하여 진동의 크기를 줄입니다. 이는 시스템의 안정성을 향상시키고, 진동의 빈도를 감소시킵니다2. 에너지 소산에너지 소산:댐퍼는 진동 에너지를 소산시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 에너지를 감소시키고, 시간이 지남에 따라 진동이 감소하는 것을 방지합니다3. 시스템 보호진동 감쇠:댐퍼는 시스템의 진동을 감쇠시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 구조적 손상을 예방하고, 기계적 고장을 방지합니다4. 안정성 향상안정성 향상:댐퍼는 시스템의 안정성을 향상시키는 역할을 합니다. 이는 과도한 응답을 방지하고, 시스템의 안정적인 작동을 보장합니다5. 외부 충격 완화외부 충격 완화:댐퍼는 외부 충격을 완화시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 초기 진동이나 외부 충격에 의한 과도 응답을 제어합니다6. 진동 차단진동 차단:시트 댐퍼는 차량 섀시나 서스펜션 시스템에서 발생하는 진동이 시트 구조에 도달하기 전에 차단합니다. 이는 진동이 탑승자의 신체에 직접적인 영향을 미치는 것을 방지하여 장시간 운전 시 불편함과 피로를 최소화합니다7. 히스테리시스 댐핑히스테리시스 댐핑:히스테리시스 댐퍼는 항공기 랜딩 기어에 사용되어 접지 중에 생성되는 에너지를 흡수하여 과도한 진동과 소음을 방지합니다. 또한, 능동형 댐핑 기술을 사용하여 진동을 실시간으로 모니터링하고 피드백 제어 시스템을 사용하여 적절한 감쇠력을 적용합니다8. 액체 댐퍼액체 댐퍼:액체 댐퍼는 고유 진동수를 조절할 수 있는 새로운 형태의 댐퍼입니다. 이는 구조물의 설계 단계에서 응답 평가를 통해 필요성이 요구되며, 물높이를 조절하지 않고 밀폐시키는 셀의 개수를 조절하여 고유 진동수를 쉽게 조절할 수 있습니다위에 열거된 방식들을 근거로 진동공학에서 댐퍼의 역할을 이해할 수 있습니다.
기계공학
Q. 로봇 공학에서 유압식 액추에이터와 전기식 액추에이터의 차이점
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.로봇 공학에서 유압식 액추에이터와 전기식 액추에이터의 차이점에 대하여간단하게 정리 나열해 보면◆ 유압식 액추에이터구동 원리유체의 비압축성:유압 액추에이터는 가압된 유체의 압력을 받아 작동합니다. 유체의 비압축성으로 인해 펌프가 더 많은 유체나 압력을 공급하지 않고도 힘과 토크를 일정하게 유지할 수 있습니다장점:큰 출력 추력유압 액추에이터는 큰 출력 추력을 생성할 수 있습니다. 이는 무거운 하중과 높은 힘을 처리하는 데 적합합니다우수한 오프셋 저항:유압 액추에이터는 우수한 오프셋 저항을 제공하여 정밀한 제어를 가능하게 합니다빠른 응답 속도유압 액추에이터는 빠른 응답 속도를 제공하여 실시간 제어가 가능합니다안정적인 작동유압 액추에이터는 안정적인 작동을 제공하여 시스템의 신뢰성을 높입니다단점:고비용유압 액추에이터는 높은 비용을 요구합니다. 유압 스테이션과 오일 파이프 라인이 필요하여 설치 및 유지 보수가 복잡합니다유체 누출:유체 누출로 인해 청결 문제가 발생하고 주변 구성품 및 영역이 손상될 수 있습니다◆전기식 액추에이터구동 원리전기 에너지 변환:전기 액추에이터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하여 작동합니다. 이는 모터, 기어박스, 변속기의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다장점:정밀도 향상전기 액추에이터는 정밀도가 높아 정확한 위치 지정이나 이동이 필요한 응용 분야에 이상적입니다속도 증가:전기 액추에이터는 수동 액추에이터보다 빠르므로 빠른 응답 시간이 필요한 응용 분야에 이상적입니다안전성 향상전기 액추에이터를 원격으로 제어할 수 있어 작업자가 부상을 입거나 피해를 입을 위험이 줄어듭니다효율성 향상전기 액추에이터는 수동 액추에이터보다 효율적이어서 시스템 작동에 필요한 에너지 양을 줄입니다단점:구조 복잡성전기 액추에이터의 구조가 복잡하여 고장률이 높을 수 있습니다. 작동 및 유지 보수를 위해서는 높은 기술 수준의 전문 인력이 필요합니다스파크 문제:전기 신호를 수신하여 스파크 문제가 발생하기 쉽습니다. 이는 안전성에 영향을 줄 수 있습니다
기계공학
Q. 수중 드론의 추진 시스템에서 수압과 저항을 최소화하는 최적의 설계 방식은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.수중 드론의 추진 시스템에서 수압과 저항을 최소화하는 최적의 설계 방식에 관련하여간단하게 정리해 보면다관절 해저 유영로봇의 설계:다관절 구조:다관절 해저 유영로봇은 유선형의 몸체에 복수개의 관절이 장착된 다관절 보행다리를 통해 보행상태 및 유영상태를 제어합니다. 이 구조는 수중에서 자유롭게 이동하며, 장애물 회피와 자율 운용을 가능하게 합니다프로펠러 구조 최적화:일체형 추진기:일체형 추진기는 프로펠러와 전동기의 체결을 위한 회전축이 필요하지 않아 구조적으로 간단하며, 허브, 축, 전동기로 인한 수력 저항을 최소화할 수 있습니다. 이 설계는 추진 효율을 높이고, 수중에서 이동성을 개선합니다저항 최소화:날렵한 기체 설계:기체를 날렵하게 설계하여 물의 저항을 최소화합니다. 예를 들어, 오픈로브 트라이던트는 전면부 1개, 후면부 2개, 총 3개의 추진력 발생 장치를 이용하여 수중에서 자유자재로 이동할 수 있습니다. 이는 물의 저항을 최소화하여 최대 수심 100m에서 최대 속도 2m/s로 최대 3시간까지 구동이 가능합니다안정적인 자세 유지:부력감지 및 자세 제어:몸체 내에 부력감지 장치가 장착되어 몸체의 부력을 감지하고, 자세를 유지합니다. 이는 수중에서 안정적인 이동을 가능하게 합니다고신뢰 저지연 통신 기술:수중 통신 기술:해상 반경 300km급, 수중 200m급 환경에서 패킷 전송 신뢰도 99% 이상, 전송지연 0.15s 이하를 만족하는 고신뢰 저지연 통신 기술을 개발합니다. 이는 수중에서 데이터 전송을 안정적으로 수행할 수 있도록 합니다
기계공학
Q. 보일러는 기동정지 등 이런 것이 어렵니다요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.어떤 보일러를 말씀하시는 지는 모르겠으나가정용이 아닌일단 기계시설 관리 측면에서 본다고 했을 때전기 보일러 경우는 딱히 뭐 손댈 것이 없고요즘은 기름보일러도 사용을 하는 곳이 거의 없고거의 가스 보일러 라고 생각 하시면 되겠는데요.가스보일러도 거의 노통연관식 보일러 형태이고이중효율 콘덴싱 형식 노통연관식으로 해서일반 적인 기동이나 정지는 크게 어려울 것은 없습니다.제조사가 다르다하여도전체적 메카니즘은 대동소이 하므로 어려울 일은 없고다만 운전 중에 보일러 에 있어서 모든 부분들이안전을 위한 부분들 입니다.안전조정기 안전제어기수면계 액주 확인배기가스 확인플레임아이 확인 등등그런 부분들만 잘 숙지하시면 크게 어려울 일은 없습니다
기계공학
Q. Ninebot G30 Max 전동킥보드가 갑자기 앞으로 안나갑니다
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.간단히 확인해 볼 방법만 나열해 보면스로틀 케이블 확인:스로틀 케이블을 확인하여 손상, 찢김, 또는 구부러짐이 있는지 확인합니다. 손상이 있다면 교체해야 합니다스로틀 연결 확인:스로틀이 제대로 컨트롤러와 연결되어 있는지 확인합니다. 연결 부분이 느슨하거나 손상된 경우에는 연결을 확인하고 조정해야 합니다스로틀 센서 확인:스로틀 센서가 작동하고 있는지 확인합니다. 센서가 마그네틱이 떨어져서 작동하지 않는다면, 센서를 교체해야 합니다스로틀 리셋:스로틀을 리셋하는 방법을 시도합니다. 이는 스로틀을 제대로 작동시키는 데 도움이 될 수 있습니다전체 점검:전동킥보드의 전원 공급, 속도 제어, 브레이크 작동 등 모든 부품을 점검하여 문제가 있는 부품을 찾습니다. 특히, 컨트롤러와 모터의 연결 부분을 확인하고, 배터리 충전 상태를 확인합니다이렇게 해봐도 안되면결국 전문제조사 문의 외엔 답이 없을 듯 합니다
기계공학
Q. 안녕하세요 개발자가 되고 싶습니다!
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.비전공자이고 나이 30정도일 때 기계공학 개발자가 되기 위해 우선 해야할 일을간단히 정리해 보겠습니다.1. 기초 지식 습득기초 과학 및 수학: 기계공학은 물리학, 수학, 재료 과학 등 다양한 과학적 원리를 기반으로 합니다. 따라서, 이러한 기초 과학 및 수학 지식을 먼저 습득하는 것이 중요합니다2. 기계공학 전공학사 학위 취득: 기계공학 전공을 위한 학사 학위를 취득하는 것이 첫 번째 목표입니다. 기계공학 전공을 통해 다양한 주제를 포함한 광범위한 내용을 학습할 수 있습니다. 열역학, 재료역학, 유체역학, 기계 설계, 제어 시스템, 제조 공정 등이 포함됩니다3. 실무 경험인턴십 및 실무 참여: 인턴십을 통해 실제 응용 프로그램에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 많은 회사에서 특히 기계공학 학생을 대상으로 인턴십을 제공합니다. 이러한 경험은 기계공학 개발자가 되기 위한 중요한 단계입니다4. 기술 습득CAD/CAE 소프트웨어: 컴퓨터 지원 설계(CAD)와 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 소프트웨어에 대한 지식을 습득하는 것이 중요합니다. 이러한 소프트웨어를 사용하여 기계 설계와 개발을 수행할 수 있습니다5. 전문 지식 확보고급 학위: 기계공학 전공 후에는 고급 학위(석사 또는 박사)를 취득하여 기존 기술을 연마할 수 있습니다. 예를 들어, HVAC, 로보틱스, CAD/CAM 소프트웨어에서 인증을 받을 수 있습니다6. 문제 해결 능력문제 해결 능력: 기계공학 개발자는 강력한 분석적 사고와 문제 해결 능력을 가져야 합니다. 결과를 분석하고, 필요에 따라 설계를 조정하며, 프로토타입을 테스트 및 개발하는 능력이 필요합니다7. 커뮤니케이션 능력커뮤니케이션 스킬: 기계공학 개발자는 고객을 위해 제품을 개발해야 하므로, 매우 정확하고 명확하게 자신의 생각을 전달해야 합니다. 강력한 의사소통 능력이 필요합니다8. 팀워크팀워크: 기계공학 개발자는 다른 부서의 구성원들과 함께 일해야 하므로, 팀워크와 프로페셔널 정신이 필요합니다. 다양한 컴퓨터 프로그램과 소프트웨어 응용 프로그램을 사용하며, 다른 분야와 협력할 수 있는 기회를 활용해야 합니다아무래도 기계공학이란 것이4대역학(열역학, 재료역학, 동/정역학, 유체역학)의 지식을 기반으로기계가 어떻게 전체적으로 동작되는 지, 그에 따른 적절한 재료는 어떻게 선정이 되어야하는지 등에 대해 연구,개발,설계하는 학문이기에기초과학이 무엇보다 중요하기에빠른 시일내에 뭐를 해내겠다 라는 자체가 힘든 분야입니다.부디 건승하시길 빕니다.