안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
Q. 유압 장치들은 어떤 원리로 힘을 내길레 힘이 많이 쎈건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.유압 장치가 강력한 힘을 발휘하는 원리는 파스칼의 원리(Pascal's Principle)과 유압 시스템의 작동 원리에 기반합니다. 파스칼의 원리는 다음과 같이 설명됩니다:유체 압력 전달 원리:밀폐된 용기 내의 비압축성 유체에 가해진 압력은 모든 방향으로 동일하게 전달됩니다. 이는 유체가 전체적으로 압축되면 그 압력은 모든 방향으로 동일하게 전달된다는 원리입니다유압 시스템의 작동 원리:유압 시스템은 유압 유체를 이용하여 작동하는 기계 시스템입니다. 유압 유체는 압축 가능한 기체와는 달리 거의 압축이 불가능한 유체로, 이를 이용하여 원하는 작업을 수행합니다유압 시스템은 크게 유압 발생기와 유압 구동기로 나눌 수 있습니다. 유압 발생기는 유압 유체를 원하는 압력으로 생산하며, 유압 구동기는 유압 모터, 유압 실린더, 유압 밸브 등으로 구성됩니다하이드로리크 법칙:유압 시스템에서 유압 유체의 압력, 유량 및 힘 간의 관계를 나타내는 법칙을 하이드로리크 법칙(Hydraulic Law)이라고 합니다. 이 법칙은 다음과 같이 표현됩니다:[P = F / A]여기서 P는 압력, F는 힘, A는 면적을 나타냅니다. 이는 압력은 힘과 면적의 곱으로 결정된다는 것을 의미합니다유압 실린더의 작동 원리:유압 실린더는 유압 유체를 이용하여 피스톤을 이동시키면서 힘을 전달합니다. 유압 실린더는 피스톤, 실린더 헤드, 실린더 본체 등으로 구성되며, 유압 압력을 이용하여 선형 운동을 수행합니다유압 모터의 작동 원리:유압 모터는 유압 압력을 이용하여 회전 운동을 수행하는 장치입니다. 유압 모터는 피스톤, 실린더 헤드, 회전 축 등으로 구성되며, 유압 유체의 압력을 이용하여 회전력을 발생시킵니다전체적으로 유압기기의 원리는단면적이 A1인 피스톤1에 F1 만큼 힘을 주면P1 = F1 /A1 크기의 압력이 유체에 전달됩니다.이때 파스칼 원리에 따라 유체의 다른 모든 방향에도 동일한 압력이 가해집니다.반대쪽에 단면적이 다른 피스톤 2가 있을 경우피스톤 2는 유체의 압력에 의해 움직이는데파스칼 원리에 따라 P1 = P2 라야 합니다.압력의 정의에 따라 P2 = F2/A2 이고, 피스톤 2의 단면적이 피스톤 1에 비해 클 때 (A2>A1) 이면 F!>F1 이 되지요.즉, F1 이라는 힘을 주었으나 유압장치를 통하여 보다 큰 F2라는 힘을 낼 수 있게 됩니다.이런 방법으로 단면적의 크기를 조절하여원하는 비율의 힘의 확대 및 축소가 가능해 집니다.이러한 원리와 법칙을 통해 유압 장치가 강력한 힘을 발휘하는 원리를 이해할 수 있습니다.
Q. 기계 설계가 10년 전에 비해서 지금은 어느 정도까지 축소가 되었나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.애초부터 기계설계의 비중이 줄었다는 가정으로 보기엔 무리가 있기에일반적인 내용으로 정리를 해보자면10년 전과 현재의 우리나라 기계설계 비중에 대한 직접적인 비교 자료는 제공되지 않습니다. 그러나 기계산업의 전반적인 추이를 통해 유추를 해본다면기계산업의 발전기계산업은 국내 제조업에서 중요한 역할을 하고 있으며, 2022년 기준으로 제조업의 11.6%를 차지하는 34만 6천여명의 종사자수를 기록하고 있습니다기계산업은 생산액 기준으로 한국 제조업에서 5위, 사업체 수 1위, 종사자 수 2위, 부가가치 4위에 위치하고 있습니다산업의 분화:기계산업은 다양한 분야로 분화되어 있으며, 반도체 장비, 공작기계, 건설기계 등 다양한 제품을 생산하고 있습니다이러한 분화로 인해 기계설계의 필요성이 증가하고 있으며, 기계설계 분야의 전문 인력需求도 증가하고 있습니다.기술 발전:스마트 공장의 확산으로 제조 시스템의 역량이 강화되고 있으며, Industry 4.0의 추진으로 기계산업의 고부가가치화가 진행되고 있습니다이러한 기술 발전은 기계설계의 중요성을 더욱 강조하고 있으며, 기계설계 분야의 비중이 증가할 수 있는 환경을 제공하고 있습니다.따라서, 위와 같은 내용으로 유추한다면10년 전과 현재의 우리나라 기계설계 비중은, 기계산업의 발전과 산업의 분화, 기술 발전 등으로 인해 기계설계의 중요성이 증가하고 있는 추세입니다.
Q. 위치 정밀도의 개선을 위한 방안에 대해서
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.회전하는 인덱스형태 장치의 위치정밀도 개선을 위한 방안은 여러가지가 있기에간단히 열거해 보면정밀한 위치측정 장치의 사용고정밀도 센서를 장착하여 장치의 회전 중 위치를 정확하게 측정할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 레이저 센서나 초음파 센서를 사용할 수 있습니다인터폴레이션 기술위치 데이터를 분석하여 중간 위치를 예측하는 기술을 사용합니다. 이는 위치 데이터의 중간값을 계산하여 더 높은 정밀도를 제공합니다로봇 팔의 동작 최적화로봇 팔의 동작 경로를 최적화하여 회전 중에 발생하는 위치 오차를 줄입니다. 예를 들어, 경로 계획 알고리즘을 사용하여 최소한의 오차를 발생시키는 경로를 찾습니다데이터 처리 장치의 개선데이터 처리 장치의 성능을 개선하여 실시간으로 위치 데이터를 처리하고 분석할 수 있도록 합니다. SIMD(Single Instruction Multiple Data) 접근법을 사용하여 병렬로 데이터 처리를 수행할 수 있습니시스템의 구성 요소 최적화시스템의 구성 요소들을 최적화하여 위치 오차를 줄입니다. 예를 들면, 인터페이스 회로, 주소 레지스터 및 주소 라인을 최적화하여 기억장치의 위치 지정을 정확하게 수행할 수 있도록 합니다간단히 위와 같은 방법으로 인덱스 장치의 위치 정밀도를 개선할 수 있을 것으로 판단됩니다.
Q. 종속수요의 생산은 왜 돌출적인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.완제품과 종속수요품목의 재고량이 다른 방식으로 변동하는 이유는 아래와 같이 정리 가능 합니다.1. 독립수요와 종속수요의 개념독립수요:독립수요는 외부의 시장조건에 의해 결정되는 수요로, 완제품의 경우 이에 해당됩니다. 완제품의 수요는 시장 상황에 따라 변동하며, 예측이 필요합니다종속수요:종속수요는 다른 품목의 수요에 의해 파생되어 발생하는 수요로, 제품의 생산에 소요되는 각종 원자재, 부품, 구성품 등과 같습니다. 종속수요는 최종 제품 또는 상위 품목의 수요에 종속되어 있습니다2. 수요 패턴의 차이독립수요 패턴:독립수요는 시장조건에 의해 결정되기 때문에, 우연적인 변동이 있기는 하지만 어떤 시계열 패턴을 가지고 계속적으로 발생합니다. 예를 들어, 완제품의 판매량은 일반적으로 일정한 패턴을 유지하며, 시장 상황에 따라 변동합니다종속수요 패턴:종속수요는 특정 독립수요에 종속되기 때문에 산발적일 수 있습니다. 예를 들어, 자동차를 생산하기 위해 필요한 부품(타이어, 핸들, 바퀴 등)들은 자동차의 생산 계획에 따라 결정되며, 산발적이고 일괄적으로 발생할 수 있습니다3. 재고 관리의 차이독립수요 재고 관리:독립수요 품목의 재고 관리는 수요 예측에 기반합니다. 예를 들어, 완제품의 재고가 소진되면 주문을 하게 되고, 주문량에 따라 재고가 보충됩니다. 이 경우, 재고 관리는 수요 예측의 오차를 고려해야 하며, 과거 실적 자료를 이용하거나 통계적 분석 기법을 활용한 재고 관리 기법을 사용합니다종속수요 재고 관리:종속수요 품목의 재고 관리는 상위 품목의 생산 계획에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 자동차를 생산하기 위해 필요한 부품들은 자동차의 생산 계획에 따라 주문됩니다. 이 경우, 재고 관리는 상위 품목의 생산 계획에 따라 주문이 결정되며, 생산의 시기와 양에 따라 주문이 달라집니다4. 예시완제품 예시:완제품의 경우, 시장 상황에 따라 판매량이 변동할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 이벤트나 시즌에 따라 판매량이 증가할 수 있습니다. 이 경우, 완제품의 재고량이 서시히 낮아질 수 있습니다종속수요품목 예시:종속수요품목의 경우, 갑자기 수량이 늘어나는 경우가 있습니다. 예를 들어, 자동차의 생산 계획이 갑자기 증가할 경우, 필요한 부품의 주문량도 갑자기 증가할 수 있습니다. 이 경우, 종속수요품목의 재고량이 갑자기 늘어날 수 있습니다
Q. 중장비나 화물차는 엔진소리가 엄청나게
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.중장비나 화물차 등에서 발생하는 엔진 소음은 여러 가지 원인들이 있습니다. 이들 원인들을 나열해보면서 굉장히 큰 소음의 원인에 대해 유추가능 하겠습니다1. 엔진 구조와 성능엔진 구조:중장비나 화물차의 엔진은 일반 자동차와 달리 더 큰 출력과 효율성을 요구받습니다. 이는 더 큰 실린더 크기와 더 강력한 압축 비율을 필요로 하며, 이러한 구조적 특성은 더 큰 소음을 유발할 수 있습니다2. 연료 분사 시스템연료 분사 시스템:디젤 엔진은 연료를 압축하여 분사하는 방식으로 작동합니다. 이 과정에서 연료 분사 펌프가 연료를 고압으로 분사하여 연소를 촉진합니다. 이러한 고압 분사 과정은 소음을 유발할 수 있습니다3. 실린더 내부의 연소 특성실린더 내부의 연소 특성:디젤 엔진의 실린더 내부에서 연소가 더 완전하게 이루어지기 때문에, 연소 과정에서 발생하는 압력 맥동이 더 강하게 느껴질 수 있습니다. 이는 노킹 현상과 관련이 있으며, 비정상적인 타이밍의 혼합기 폭발로 인해 엔진의 구동이 어긋나게 됩니다4. 엔진 오일과 윤활엔진 오일과 윤활:중장비나 화물차의 엔진은 오랜 시간 동안 작동하므로, 엔진 오일의 윤활 기능이 중요합니다. 그러나 오일의 윤활 기능이 떨어지거나 오일이 부족할 경우, 실린더와 피스톤의 마찰이 증가하여 소음을 유발할 수 있습니다5. 부품의 마모부품의 마모:중장비나 화물차의 부품은 오랜 시간 동안 사용되므로, 부품의 마모가 진행됩니다. 특히, 유압 상단 필러의 마모나 밸브 클리어런스의 증가로 인한 소음이 발생할 수 있습니다위와 같은 특징들로 인해중장비나 화물차 같은 경우 굉장한 소음을 발생시키게 되는 것으로 판단됩니다.