안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 자율주행 차량의 라이다(LIDAR) 센서는 어떻게 물체를 감지하며, 다른 센서와 어떤 차이가 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자율주행 차량의 라이다(LIDAR) 센서와 청소로봇 센서의 물체 감지 방식은 여러 차이점이 있기에 열거해 보면■ 자율주행 차량의 라이다(LIDAR) 센서라이다(LIDAR)의 작동 방식: 라이다 센서는 레이저를 이용하여 주변 환경을 3D로 매핑합니다. 레이저가 발사된 후 돌아오는 레이저의 시간과 거리를 측정하여 물체의 위치와 거리를 계산합니다물체 감지: 라이다 센서는 매우 정밀한 거리 데이터를 제공하여 자율주행 차량이 주변의 물체를 정확하게 인식하고, 장애물을 피하거나 경로를 계획할 수 있습니다. 특히, 도시 환경이나 도로에서 정밀한 맵핑을 할 수 있게 해줍니다사용 예: 자율주행 차량에서 주로 사용되며, 실시간으로 주변의 물체를 인식하고, 장애물을 피하거나 경로를 계획합니다.■ 청소로봇 센서청소로봇 센서 종류: 로봇 청소기는 다양한 센서를 사용하여 주변 환경을 인식합니다. 대표적인 센서로는 자이로 센서, 카메라 센서, LSD 라이다 센서, ToF 센서 등이 있습니다자이로 센서: 자이로 센서는 회전하는 물체의 역학운동을 이용하여 위치 측정과 방향 설정에 활용됩니다. 이는 로봇 청소기가 이동할 때 발생하는 회전운동을 감지하여 청소 구간을 설정하는 데 사용됩니다카메라 센서: 카메라 센서는 로봇 청소기가 이동하는 구간을 기억하는 자이로 센서에서 청소 공간을 분석하는 기능이 부가된다고 생각할 수 있습니다. 이는 로봇 청소기가 전면 혹은 상단 및 하단 등에 설치된 카메라를 통해 영상을 분석하여 집안구조를 맵핑화합니다LSD 라이다 센서: LSD 라이다 센서는 사물에 레이저를 쏜 후 돌아오는 측정 값을 통해 공간을 해석하는 센서입니다. 이는 로봇 청소기가 중복 구간 청소 등의 오류를 거의 없도록 하며, 세밀한 청소를 가능하게 합니다ToF 센서: ToF 센서는 3차원 센서로 적외선 파장을 통해 물체로 발사한 빛이 튕겨져 돌아오는 거리를 시간으로 계산하여 사물의 입체감과 공간 정보, 움직임을 인식합니다. 이는 어두운 환경에서도 효율이 좋은 것으로 알려져 있습니다
기계공학
Q. 일반적으로 기계공학에서 일할려면 컴퓨터도 잘해야 하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계공학 관련 업종에서 컴퓨터 관련 능력은 매우 중요하며, 다양한 측면에서 활용됩니다. 필요로 하는 컴퓨터 관련 능력을 간단히 추려보면1. CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어기계 설계: CAD 소프트웨어를 사용하여 기계 시스템을 설계하고, 3D 모델링을 수행합니다. 대표적인 CAD 소프트웨어로는 AutoCAD, SolidWorks, CATIA 등이 있습니다2. 컴퓨터 지원 제조(CAM)제조 과정: CAM 소프트웨어를 사용하여 기계 시스템을 제조할 수 있도록 프로그램을 작성합니다. 이 소프트웨어는 기계의 동작을 시뮬레이션하고, 제조 공정의 최적화에 도움이 됩니다3. 유한 요소 분석(FEA)기계 성능 평가: FEA 소프트웨어를 사용하여 기계 시스템의 성능을 평가하고, 구조 강도 및 열 전달을 분석합니다. 대표적인 FEA 소프트웨어로는 ANSYS, Abaqus 등이 있습니다4. 프로그래밍 언어임베디드 시스템 개발: 임베디드 시스템을 개발하기 위해 프로그래밍 언어를 사용합니다. 예를 들어, C, C++, Python 등이 임베디드 시스템 개발에 사용됩니다5. 데이터 분석데이터 기반 의사결정: 데이터 분석을 통해 기계 시스템의 성능을 개선하고, 문제를 해결할 수 있습니다. 빅데이터 분석과 통계 지식을 활용하여 실무 및 경영관리상의 판단과 의사결정에 효과적으로 활용할 수 있습니다6. 소프트웨어 응용 프로그램기계 공학 소프트웨어: 다양한 소프트웨어 응용 프로그램을 사용하여 기계 시스템을 설계, 개발, 테스트합니다. 예를 들어, VBA(Visual Basic for Applications), 마이크로 소프트 엑셀 등이 포함됩니다이러한 컴퓨터 관련 능력들은 기계공학의 다양한 분야에서 활용되며, 기계 엔지니어의 역량을 강화하는 데 중요합니다.특히 현대의 기계공학에서는 단순히 공작물을 물리적으로 깎아내는 정도의 수준에서 혁신적으로 벗어나인공지능까지 활용한 각종 프로그램을 다루면서 더욱 고도의 기술과 정밀함으로 나아가는 추세입니다.당연히 위에 열거된 정도의 컴퓨터 능력은 기본이 되어야 하는 시대가 되었습니다.
기계공학
Q. 기어비의 조정이 동력 전달 효율성에 미치는 영향?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계 장치에서 기어비의 조정은 동력 전달의 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 기어비는 기계적 시스템에서 속도와 힘을 조절하는 데 매우 중요하며, 이를 통해 기계가 다양한 작동 시나리오에 효과적으로 적응할 수 있도록 합니다. 기어비의 조정이 동력 전달의 효율성에 미치는 영향을 간단히 나열해 보면1. 속도 조절기어비가 높으면 속도는 낮아지지만, 토크는 증가합니다. 예를 들어, 자전거에서 저속 기어를 사용하면 더 많은 힘이 전달되어 오르막길을 쉽게 오를 수 있지만 속도는 줄어듭니다2. 토크 조절기어비가 낮으면 속도는 증가하고 토크는 감소합니다. 이는 고속 기어를 사용할 때, 엔진의 회전수를 조절하여 차량의 속도와 힘을 조절하는 데 기어비를 사용하는 것과 같습니다3. 관성비 조절관성비는 기어비의 제곱에 비례하여 감소합니다. 기계 장치에서 모터의 회전자를 통해 부하의 관성을 조절하는 데 중요합니다. 관성비가 낮으면 모터가 더 빠르게 반응하지만, 이는 진동이나 제어 상실 등이 발생할 수 있으므로 적절한 관성비를 유지하는 것이 중요합니다4. 동력 전달 효율성기어박스와 기어 모터의 통합은 동력 전달의 효율성을 높입니다. 기어박스는 토크를 높이면서 출력 장치의 속도를 줄이기 위한 장치로, 인클로저 내부 기어의 구성과 치수를 통해 설정된 기어 비율이 작동을 좌우합니다. 이는 고속 모터를 더 느리게 회전시키든, 동력원에 의해 가해지는 힘을 증가시키든, 기계가 최적의 성능 범위 내에서 작동하도록 보장하여 효율성을 보장하고 과속으로 인한 손상을 방지합니다5. 기계 시스템의 통합기어박스와 기어 모터의 통합은 다양한 산업 애플리케이션에서 매우 중요합니다. 로봇공학, 컨베이어 시스템, 자동차 기술 등에서 이러한 전력 변조는 기계 시스템의 원활한 작동을 보장하고, 유지 관리 요구 사항을 실시간으로 감지 및 예측하여 운영을 동적으로 조정하여 효율성을 높이고, 운영 수명을 연장할 수 있습니다위의 내용으로 미루어볼 때기계 장치에서 기어비의 조정은 동력 전달의 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 이를 통해 기계가 다양한 작동 시나리오에 효과적으로 적응할 수 있도록 하며, 기계 시스템의 최적 성능과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
기계공학
Q. 손목시계 구동방식중 쿼츠는 어떻게 구동하는 건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.손목시계 구동방식에서 쿼츠 구동방식에 대해 말씀주셨는데요쿼츠 시계는 전자식 시계로, 아래에 열거된 방식으로 구동됩니다.수정진동자: 얇은 수정판에 전극을 붙이고(수정진동자) 교류전압을 가하면 압전기 현상에 의해 수정판이 진동하게 됩니다전자 회로: 이 수정진동자를 전자 회로와 연결하여, 수정판의 진동을 유지합니다. 수정발진자의 진동수는 보통 1초에 무려 3만 번을 넘는데(32,768HZ), 이 진동을 집적 회로에서 초당 1회의 신호로 변환하게 됩니다스테핑 모터: 이 집적 회로에서 나온 초당 1회의 신호가 스테핑 모터(Stepping Motor)로 전달되어 시계의 침들을 돌리게 됩니다. 또는 디지털 디스플레이를 갖춘 시계에선 스테핑 모터 없이 고밀도의 집적 회로에서 바로 시각을 디스플레이 상에 표시하게 됩니다위에 열거된 것과 같은 방식으로, 쿼츠 시계는 배터리 수명에 따라 최대 5년 이상 멈추지 않고, 일오차도 거의 없으며, 방수 성능도 월등히 높습니다
기계공학
Q. 텍스 설치를 했는데 워치가 자꾸 맞지많는이유가 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.천정텍스 설치 시 규격에 맞게 배열을 잘 맞춰서 시공하는 방법에 대해 간단히 열거해 드리겠습니다.1. 규격 확인텍스 규격: 텍스 규격은 일반적으로 300x600mm 또는 600x600mm로 구성되어 있습니다. 또한, 두께는 9.5T (9.5mm)로 표기됩니다. 텍스 규격을 확인하여 시공을 시작합니다2. 텍스 패턴 확인텍스 패턴: 텍스 패턴은 회사마다 다를 수 있습니다. 따라서, 텍스 패턴을 정확히 확인하고, 담당자와 협의하여 시공을 진행해야 합니다. 사진을 통해 패턴을 유심히 확인하거나 현장 답사를 통해 정확하게 확인합니다3. 달대 및 시공품 설치달대 설치: 텍스 설치를 위한 달대(Strong anchor, 전산볼트, 걸이대 등) 설치는 표준품셈에 포함되지 않습니다. 따라서, 별도의 달대 설치가 필요하며, 이는 텍스 설치 전 반드시 진행되어야 합니다4. 텍스 절단 및 설치텍스 절단: 텍스 절단은 표준품셈에 포함되어 있습니다. 텍스를 절단하여 필요한 크기로 잘라내어 설치합니다. 절단 작업은 정확히 해야 하며, 오차를 무시하지 않도록 주의합니다5. 전자동 시공 도구 사용전자동 시공 도구: 전자동 시공 도구를 사용하여 텍스를 설치할 수 있습니다. 매거진이라는 충전 장비를 사용하여 전자동으로 시공할 수 있습니다. 그러나, 소규모이고 전문 업자가 아니면 임팩트 드릴을 사용하여 시공할 수 있습니다6. 스토퍼 사용스토퍼 사용: 임팩트 드릴을 사용할 경우, 드릴 비트 끝에 스토퍼를 장착하여 텍스를 완전히 뚫고 들어가지 않도록 합니다. 이는 하자가 나지 않도록 하며, 텍스를 버리지 않도록 도와줍니다7. 오차 조절오차 조절: 텍스를 뺄 때 오차가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 미세한 오차를 무시하지 말고, 칼로 수정해야 합니다. 작은 부분을 칼로 잘라내는 것은 힘들 수 있으므로, 칼날로 옆구리를 긁어내는 방법을 사용할 수 있습니다8. 시공 난이도 감소시공 난이도 감소: 텍스를 시공할 때, 시공 난이도를 줄이기 위해 M-Bar라는 천장 골조를 사용하여 시공을 진행할 수 있습니다. M-Bar를 붙여 사용하고, 이후에 석고텍스를 붙여주기만 하면 시공이 완료됩니다. 이는 목대를 댄 후에 설치하는 석고보드 대비 시공 난이도, 자재 비용이 저렴해 인기를 얻고 있습니다위와 같은 시공 방법으로 일반적으로 진행됩니다만말씀대로 일정하게 되게 하기 위해 가장 중요한 과정은달대 설치 및 배치를 일정하게 하는 부분이 가장 중요하다 하겠습니다.
기계공학
Q. 반도체는 언제 어디서 최초 발견,개발됫나요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.반도체의 최초 개발 시점과 삼성이 반도체를 시작한 이유에 대해 간략하게 나열해보면1. 반도체의 최초 개발 시점반도체의 최초 개발은 1947년 벨 연구소(Bell Labs)에서 시작되었습니다. 이 때, 윌리엄 쇼클리(William Bradford Shockley), 존 바딘(John Bardeen), 월터 브래튼(Walter Brattain) 3인에 의해 처음으로 반도체 기반 트랜지스터가 만들어졌습니다. 이 발명은 전자 산업의 발전을 촉진시켰으며, 이후 트랜지스터는 집적회로로 발전하여 현대의 반도체 산업의 기초를 마련했습니다2. 삼성이 반도체를 시작한 이유국가적 필요성: 이병철 회장은 반도체 사업을 ‘사업보국(事業報國)’의 꿈을 실현시킬 수 있는 산업으로 여겼습니다. 그는 국가적 필요성이 무엇이냐, 국민의 이해가 어떻게 되느냐, 또 세계시장에서 경쟁할 수 있을까 하는 것이 기준이었으며, 21세기를 개척할 산업혁신의 핵심인 반도체를 개발하는 것을 목표로 하였습니다세계시장에서의 경쟁: 삼성이 반도체 사업을 시작한 또 다른 이유는 세계시장에서의 경쟁입니다. 당시 일본의 반도체 기술이 세계적으로 선도적이었고, 미국의 IBM이 반도체 시장의 판세를 주도하고 있었습니다. 이병철 회장은 IBM을 분석하고, 반도체 시장의 흐름을 읽어 사업의 맥을 짚어나갈 수 있도록 하였습니다기술 개발과 투자: 삼성이 반도체 사업을 시작한 것은 기술 개발과 투자의 결과입니다. 1983년 3월 15일, 이병철 회장은 언론을 통해 반도체 사업 진출을 공식 발표하였고, 기흥부지를 확보하여 범국가적 지원 체제를 유도했습니다. 삼성이 첫 번째 메모리 제품으로 D램(Dynamic Random Access Memory)을 선정하였으며, 대량 생산이 가능한 D램이 적합하다고 판단했습니다
기계공학
Q. 웨어러블 기기에 자가충전형 에너지 시스템을 구현하는 데 가장 큰 기술적 도전은 뭔가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로 웨어러블 기기는 충전 후 지속시간의 짧음에 대한 문제가 있습니다.이러한 웨어러블 기기의 충전 지속 시간 문제를 해결하기 위해 자가충전형 에너지 시스템 구현이 필요할 때 발생하는 기술적 문제에 대하여 간단히 열거해 보면1. 에너지 하베스팅 기술의 제한에너지 수집 효율: 에너지 하베스팅 기술은 인체의 움직임, 열, 마찰 등에서 발생하는 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환합니다. 그러나 이러한 기술의 수집 효율은 아직 충분하지 않으며, 다양한 환경 조건에 따라 변동이 심합니다2. 배터리 기술의 제한배터리 용량: 현재의 배터리 기술로는 충전 지속 시간이 충분하지 않습니다. 특히, 소형 배터리의 용량이 제한적이며, 충전 시간이 길어질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 새로운 재료 개발 및 배터리 형태 변형이 필요합니다3. 전원 공급 장치의 필요성무선 전력 전송: 기존의 웨어러블 기기는 배터리 등 별도의 전원 공급 장치가 필요합니다. 이를 해결하기 위해 무선 전력 전송 기술이 개발되고 있습니다. 그러나 무선 전력 전송의 안정성 문제가 여전히 해결되지 않은 상태입니다4. 재료 개발의 필요성유연성 및 신축성: 웨어러블 기기에 사용되는 재료는 유연성과 신축성이 필요합니다. 그러나 이러한 재료는 전도율이 높아 열 손실이 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 고성능의 열전소재 개발이 필요합니다5. 모듈화 기술의 필요성모듈화 기술: 에너지 하베스팅 기술과 배터리 기술을 모듈화하여 융합하는 것이 필요합니다. 이를 통해 시너지 효과를 내고 원천 기술 개발부터 실증, 실생활 응용까지 모두 고려할 수 있습니다
기계공학
Q. 비행기가 비상착륙할떄 비행기 자체가 무거우면 착륙시 사고가 날수 있다고 하는데 그 이유가 뭔가요??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.비행기가 너무 무겁게 되면 착륙 시 여러가지 위험에 노출됩니다.사고발생 여지를 줄이기 위해 연료를 버리는 경우를 대입해서 전체적으로 설명해보면1. 착륙 거리 감소무게의 영향: 비행기가 너무 무거울 경우, 착륙 거리가 길어집니다. 이는 비행기가 제어하기 어렵고, 더 긴 착륙 거리가 필요할 수 있습니다. 연료를 버리면 비행기의 무게가 가벼워져서 착륙 거리가 짧아집니다2. 착륙 속도 감소연료 버리기: 연료를 버리면 비행기의 무게가 가벼워져서 착륙 속도가 낮아집니다. 이는 비상 상황에서 필수적인 요소로, 비행기가 더 짧은 거리를 필요로 하며, 이는 비상 상황에서 필수적인 요소입니다3. 안전성 향상착륙 시 안정성: 연료를 버리면 비행기의 무게 감소로 인해 착륙 시에 안정성이 향상됩니다. 비상 상황에서의 급착륙은 평소의 착륙과는 다른 상황이므로, 무게를 감소시켜 안전한 착륙을 도와줍니다4. 착륙 장비 및 시스템 보호무게의 부담: 무게가 높은 상태로 착륙하게 되면 착륙 장비 및 시스템에 더 큰 부담이 가해질 수 있습니다. 연료를 버리면 무게 감소로 인해 착륙 장비와 시스템에 가해지는 부담을 줄일 수 있습니다5. 화재 위험 감소연료 유출 위험: 비상 착륙 시 연료를 버리는 것은 화재의 위험을 줄이기 위한 조치입니다. 연료가 유출될 수 있는 위험이 줄어들어, 비상 착륙 후의 안전을 높이는 데 도움이 됩니다따라서, 비행기가 너무 무거워서 사고발생 여지를 줄이기 위해 연료를 버리는 것은 비상 상황에서 필수적인 조치로, 비행기의 안전을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다
기계공학
Q. 현대자동차가 전기차를 만드는 공정은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.전기차의 생산 공정은 내연기관 자동차와 달리 다양한 첨단 기술과 자동화 시스템을 활용하여 수행됩니다. 전기차의 생산 공정의 주요단계를 간단히 나열해 보면1. 차체 제조 (Body Shop)자동화된 로봇 시스템: 금속 판넬을 프레스하고 용접하여 차체를 조립합니다. 고강도 강철 및 알루미늄을 사용하여 경량화와 강성을 동시에 추구합니다2. 도장 (Paint Shop)환경 친화적인 수용성 도료: 차체를 클린룸에서 전처리한 후, 여러 층의 도장 과정을 거칩니다. 도장 공정은 환경 친화적인 수용성 도료를 사용하며, 도장 후 품질 검사를 통해 색상 및 마감 상태를 확인합니다3. 전장 부품 설치 (Electrical Components Installation)배터리 시스템, 전기 모터, 인버터: 전기차의 핵심인 배터리 시스템, 전기 모터, 인버터 등을 설치합니다. 전기 배선 및 하네스를 차량에 설치하며, 이 과정은 정밀한 작업이 요구됩니다4. 파워트레인 및 배터리 설치 (Powertrain and Battery Installation)고성능 배터리 팩: 현대차의 전기차는 고성능 배터리 팩을 차량 하부에 설치하여 무게 중심을 낮추고 주행 안정성을 높입니다. 전기 모터와 구동축을 연결하고, 필요한 모든 전기적 연결을 완료합니다5. 차내 인테리어 및 엑세서리 설치 (Interior and Accessories Installation)품질 관리 강화: 차내 인테리어 및 엑세서리를 설치하며, 현대차는 품질 관리를 강화하고, 효율적인 생산을 위해 지속적으로 공정 개선을 추구합니다6. 전기차 전용 플랫폼 E-GMPE-GMP 플랫폼: 현대차그룹 전기차 전용 플랫폼 E-GMP를 사용하여, 에너지 밀도를 크게 높여 부피를 최소화한 배터리 모듈을 구성합니다. 이 플랫폼은 전기차의 동력원으로 사용되며, 다양한 전기차 모델에 적용됩니다7. 자동화 설비와 로봇 활용자동화 설비와 로봇: 전기차의 배터리 팩 조립은 6축 다관절 로봇이 컨베이어에 셀을 차곡차곡 쌓아 모듈로 만드는 과정을 거칩니다. 모든 설비 동작은 적절한 가압을 유지하며, 셀의 위치가 배터리 품질에 결정적인 영향을 미치기 때문에 0.2mm 편차 범위 내에서 정확한 위치에 셀을 옮깁니다8. 무인 운반 장치 AGVAGV 활용: 무선통신 및 추돌방지 센서 기반 자율 주행 운반 시스템을 통해 생산성을 높임과 동시에 작업 환경과 안정성 개선, 공장 환경 최적화 및 부품 품질 관리가 용이한 스마트 팩토리 시스템을 활용합니다
기계공학
Q. 자기부상 기술을 소형 기계 장치에 적용하면 어떤 실용적 이점이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자기부상 기술은 단지 열차와 같은 큰 기계장치 외에도 소형 기계장치에 적용 가능성과 상용화 가능성이 있습니다. 자기부상 기술은 전자기력을 이용하여 기계를 공중으로 부상시키는 방식으로, 다양한 분야에서 활용될 수 있으므로관련된 가능성 들을 간단히 열거해 보겠습니다.1. 소형 기계장치의 적용 가능성소형 자기베어링: 자기베어링은 소형 기계장치에서 특히 유용합니다. 이는 기계의 마찰을 최소화하고, 진공 및 청정 환경에서 작동할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 반도체 장비의 고온, 진공, 청정 환경에서 사용하는 기계에 자기베어링을 적용하여 정밀한 동작을 가능하게 합니다2. 소형 자기부상열차소형 자기부상열차: 소형 자기부상열차는 도시철도 운송에 적합합니다. 이는 회전 반경이 작고 상승 능력이 뛰어나기 때문입니다. 소형 자기부상열차는 전자기력을 이용하여 지구의 중력을 상쇄시키고, 선로에 매달려 움직입니다. 이는 소음이 적고, 저에너지 소비, 무공해, 안전 및 편안함을 제공하는 새로운 유형의 운송 수단으로 간주됩니다.3. 소형 기계장치의 상용화 가능성소형 자기베어링의 상용화: 자기베어링은 다양한 분야에서 상용화될 수 있습니다. 예를 들어, 로봇 제어기 개발에서 자기베어링을 사용하여 안정적인 동작을 가능하게 할 수 있습니다. 또한, 반도체 공정에서 고속 모션 제어를 위해 자기베어링을 적용하여 정밀한 동작을 가능하게 할 수 있습니다4. 기술적 해법자기부상 정밀도: 자기부상 기술의 핵심적인 요소인 자기베어링 제어 기법을 통해, 진동 문제를 해결하고, 안정적인 자기부상 정밀도를 확보할 수 있습니다. 이는 실제적인 자기부상 동작 영역에서 안정적인 동작을 가능하게 합니다위에 열거한 바와 같이자기부상 기술은 열차와 같은 큰 기계장치 외에도 소형 기계장치에 적용 가능성과 상용화 가능성이 있는 것으로판단됩니다.