안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
Q. 해외의 유명스포츠카들은 배기음 조차도
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.배기음 조절 방식은크게 기계적 방식과 전자적 방식으로 구분 할 수 있습니다.기계적 방식은가변 머플러(소위 말하는 마후라) 방식과 배기밸브 조절 방식이 있으며가변 머플러는머플러 내부에 판넬이나 가변밸브 설치를 통해 배기가스 흐름을 조절하여 배기음을 변화시키는 것으로스포츠 모드와 일반모드에 따라 배기음이 달라집니다.배기밸브 조절은특정상황에서 배기밸브 개도를 변화시켜 다양한 배기음 생성이 가능합니다이 기계적 방식의 경우는 배기음이 조절된다는 것이지진정한 커스터마이징 된 배기음을 선택할 수 있는 상황은 되지 못합니다.전자적 배기음 조절 방식은액티브 사운드 시스템과 전자제어 배기 시스템이 있는데액티브 시스템은차량 내 스피커를 이용하여 엔진소리가 부족하다 싶을 때 스피커를 통해 배기음을 증폭하고다양한 소리모드 선택이 가능하여 운전자 스타일에 맞는 배기음 선택이 가능합니다.전자제어 방식은전자제어 유닛을 통해 디지털 방식으로 차량 속도, 엔진회전수, 주행모드에 따라 실시간으로 배기음을 조절하고운전자가 차량 내 인터페이스나 앱을 통해 직접 배기음 커스터 마이징까지 가능합니다.최근에는기계식 에 전자식을 결합하여배기시스템의 효율성을 유지하면서도 다양한 소리를 추가 가능하여소음규제를 만족하면서도 원하는 성능의 배기음을 만끽 가능합니다.
Q. 일반 내연기관 자동차와 전기자동차의 브레이크
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일반 자동차와 전기 자동차의 브레이크 시스템은 많이 다릅니다.일반 자동차는 순수하게 마찰에 의한 제동을 하며마찰 제동 후 기어변경으로 전달되는 동력을 줄여주는 방식이나전기자동차는 전동모터를 통한 동력발생을 하는 방식이므로재생 제동이라는 특수한 방식의 제동방식을 적용합니다.재생 제동이란전기차가 감속 및 정지를 위해 제동할 경우동력원인 모터를 돌력목적이 아닌 발전기로 전환하여차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 방식입니다.쉽게 말해서앞으로 가도록 바퀴에 동력을 전달하던 힘을 빼버리고그 힘을 발전기 기능으로 동력을 이관한다 보시면 되겠는데요.운전자가 브레이크를 밟으면 구동 역할을 하던 모터가 , 발전기 역할로 전환 되는 방식입니다.이때 발생하는 전기는 인버터 등 장치를 통해 배터리로 회수 됩니다.물론 제생 제동 만으로 브레이킹이 될 수는 없습니다.재생제동이 작동하는 동안에,일반 자동차와 같은 마찰 제동 시스템도 동시에 추가적으로 제동력을 제공합니다이 두가지 의 균형은자체 제어 시스템에 따라 균형을 유지하게 되어안정적인 제동력을 구현하게 됩니다.특히 급제동의 경우 재생 제동 만으로는 충분한 제동이 불가하므로마찰 브레이크 시스템이 추가적으로 작동하게 됩니다.
Q. 요즘은 전기차가 많이 나오는데 차만 보면
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로요즘 나오는 전기차들의 차체를 보면기존 내연기관 차들에 비해 차체가 좀 크다는 걸 느낄 수 있습니다.차체가 커지게되는 원인은 여려가지 이므로간단히 정리해보면배터리 팩의 부피대용량 배터리가 필요하고배터리 팩 자체가 상당한 부피를 차지하다보니 그 배터리를 효율적으로 배치하기위해 차차구조를 재설계해야하고그에 따라 차체의 길이와 높이가 증가하게 됩니다.안전성 및 공기역학적 설계 관점대형 배터리 팩의 충돌에 대한 안전성 보장을 위해충돌안전설계상 차체를 크게 설계할 필요성도 있습니다.또한 배터리 효율을 위한 공기저항 최소 디자인 측면에서 유선형으로 하면서도안정성 보장까지 해야하기에 차체가 커지는 측면이 있습니다.플랫폼상의 문제전기차 제조사 들의 전용 전기차 플랫폼 자체가 일반적으로 넓은 공간을 필요로 하기도하고배터리와 모터를 차량하부에 통합된 형식응로 설계하는 플랫폼 자체가 차체의 길이와 높이를 증가시키는 요인이 되기도 합니다.전기차관련 기술 발전에 따라배터리 에너지 밀도가 더욱 향상된다면차체 크기가 줄어들 여지가있으나, 현재까지는 기존 대비 큰 차체를 유지할 수 밖에 없는 문제가 있습니다.
Q. 4축과 5축 CNC 머신의 차이점은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.CNC 머신은기본적으로 3축, 즉 X축(좌우), Y축(앞뒤), Z축(상하) 의 세방향의 선형적인 운동을 통하여 공작물을 가공하는 방식입니다.정육면체로 보면 모든 방향이 다 적용되는 것입니다.하지만 4축 머신의 경우1개의 회전축이 추가되는 것으로공작물 자체를 회전이 가능한 방식입니다.공작물이 회전이 가능하므로 3축 대비 더 다양한 방향에서 가공이 가능하고간단한 곡면 가공 까지 가능하게 됩니다회전이 가능함에 따라 공작물 고정을 여러번 할 필요성이 감소하고더 많은 각도에서 가공이 가능하여 가공 정밀도가 올라갑니다.5축은 4축에서 회전축이 하나더 추가되는 형식입니다.공작물을 더 여러방향으로 회전이 가능해 짐에 따라복잡하고 더욱 정밀한 부품까지 단한번의 장착/ 고정으로 가공이 가능하고4축에 비해 더욱 다면적이고 복잡한 곡면이 가공가능하므로의료기기나 항공우주 부품, 자동차 정밀부품 제조가 가능합니다.다양한 각도에서 가공이 가능함에 따라 마감품질이 좋고복잡한 부품을 한번의 장착으로 가공가능하여 가공시간이 단축되어공작의 효율성이 더 향상되는 면이 있습니다.
Q. 초음속으로 이동하는 전투기의 역학적 설계
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.초음속 비행기 설계에 있어서여러가지 요소가 고려되어야 하겠지만무엇보다도 초음속으로 진입함에 따라 발생하는충격파에 대한 제어가 필수적이라 하겠습니다.필요설계 요소들을 간단히 나열해보면흠입구 설계 최적화충격파와 공기흐름 제어를 위해 초음속 흡입구를 다향한 형태로 사용합니다.피토, 원뿔형 램프형 등 형태가 있고 , 각 형태의 최적설계조건은충격파와 항력에 대한 문제를 고려할 필요가 있습니다.공기역학적 설계와는 다른 부분이긴하나제트엔젠 설계에 있어서도 팬을 빨리 회전시킴으로서 추력을 더 올릴수 있지 않나 싶으나팬 블레이드 말단이 음속에 도달하면 충격파가 발생하여, 그에따른 저항력에 따라 손실이 커지는 문제도 있습니다.이처럼 비행기 설계에서 음속관련으로 발생하는 충격파 제어는 아주 중요한 딜레마 입니다.흡입구 설계에 있어비행기가 초음속에 접근할 시 생성되는 원뿔 충격파가 생성되는데속도증가에 따라 원뿔각이 후방으로 좁아지며, 흡입구 테두리에 접하는 각도에 도달하는데흡입구 테두리 앞쪽 유선흐름 면적과 테두리 면적이 같아지면서 엔진이 요구하는 최적의 흐름을 제공가능합니다.다만 원뿔 자체가 다양한 기동성에서 균등한 공기흐름을 제공하지 못하는 문제가 있고그에 대한 대안으로 램프형 흡입구가 개발되어, 다양한 기도성에 대응가능하게 되었습니다.충격파 제어위한 구조 사용충격파 억제 및 음속 폭음을 감소시키기위해U자형 공기역학 구조를 적용시키는 방법도 있습니다.충격파가 대부분 비행기 앞부분에서 발생한다는 데 착안하여U형 공기역학 구조를 비행기 기수 부분에 위치하게 하여 충격파의 강도를 줄이고, 음속에따른 폭음을 감소시킵니다.또한 이를 통해 충격파의 방향성과 형상도 변경가능 합니다.난류 및 압축성 흐름 분석난류 및 압축성 공기흐름 분석과 같은 고급 공기역학적 분석을 통해 초음속에서의 비행기 주변 공기의 흐름을이해하게 합니다.이는 일반적 공기흐름에 의한 양력이 아닌, 날개 설계 형상에 따라날개 상부에서 발생하는 와류에 따른 양력효과 까지 분석/ 적용 해야하는데특히 초음속에 적용되는 얇은 델타익의 경우날개 상부에 와류가 형성되며낮은 받음각경우엔 양력발생에 변함이 없으나높은 받음각일 때 와류가 발생하고, 이 와류에 의해 와류흡입력이 위쪽으로 작용하여 부가 양력을 발생시킵니다.이는 마치 회오리바람처럼 회전하고, 습도가 높은 조건에서는 날개위쪽 압력변화로 인해 주변공기가 응축됩니다.소외말하는 수증기 구름같은것이 날개위에 형성됩니다.비행기 꼬리 설계초음속에서의 안정성 보장을 위하여 꼬리부분의 공기역학적 설계는 매우 중요합니다.꼬리의 조종면 또한 자체 구조에 의한 충격파 뿐 만 아니라동체 및 날개에서 발생하는 충격파의 영향을 동시에 받을 수 있으므로높은 기동성을 요구하는 전투기 경우 꼬리 조종면이 상대적으로 크게 설계됩니다.간단하게초음속 비행기 설계시에 고려되어야 하는 부분을 나열해보았으나이 외에도 수없이 많은 부분들이 고려되어야 하며지금도 계속 꾸준한 연구가 지속되고있습니다.