안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 비행기는 어떻게 하늘에 떠있을 수 있는건가요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.비행기가 날개 되는 원리는양력 이라는 힘이 가장 근본이 되는데요이것은유체역학 분야에서 아주 중요한 원리인베르누이의 법칙에 근거한 힘입니다.베르누이 법칙은간단히 말씀드리면유체가 속도가 빨라지면 압력이 내려가고속도가 느려지면 압력이 올라간다는 원리로이 원리는 비행기에있어서날개 형상에 있어서 적용되면서 양력이 발생하는데요비행기 날개 단면을보시면위쪽은 둥그스름하게 되고 아래쪽은 평면입니다.그럼 비행기가 전진할 시위로 가는 공기나 아래로 가는 공기나 결국 시작점에서 날개끝단 공기는 같은 시간에 만나야 하는데위쪽의 이동거리가 불룩하게 되어 더 많은 이동거리를 같은시간에 이동하려면결국 아래쪽 평평한 곳보다 빨리 움직이게 되는데이 상황에서 위쪽의 압력이 아래쪽 보다 낮아지는 압력 불균형이 생깁니다날개아래쪽 압력이 높다보니 전진할 수록 날개를 밀어올리는 효과가 생기지요결국 비행기 엔진은 앞으로 전진하게 하는 힘만 있을 뿐 공중에 뜨도록하는 것은 아니고전진함에 따라 날개에서 양력 발생으로 인해뜨게되는 것이지요.연료 소모는일단 필요 고도까지 계속 올라야하기에 기체를 떠있을 정도로만 필요로 하는 속도가 아니라 더 빠른 속도를 내야하다보니일반 비행 시에 비해 상당히 많은 에너지를 소모합니다.순항 시에는 떨어지지 않을 만큼의 양력만 있으면 되니 이륙에 비해 에너지 소모가 적지요일반적으로이륙 단계의 연료 소모가 순항 시에 비해 대략 2.6 - 3.0 배 가량 된다고 나와있습니다.
기계공학
Q. 전기 자동차가 다른 형태로 변화가 될수가 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로전기자동차로의 변화의 시대에 있긴합니다.일단 제작된 상황에서의 전기자동차는전기를 이용한 모터동력으로 구동되다보니배기가스 등의 환경오염은 없습니다만근본적으로배터리의 내구연한이 다 되었을 경우그 재활용에 대한 문제등이 친환경 적인 관점에서 한계를 가지게 되는데요.결국배터리 관점에서 본다면더 환경에 좋으려면 배터리를 더 오래 쓸 수 있도록 배터리 기술 발전에 따른 배터리 수명도 관련될 것이고폐 배터리의 재활용 부분이 부각될 수 있겠습니다.결국 그 관점에서현재 액체 전해질 사용 배터리에 비해 배터리 성능, 안정성, 수명 증대 및 충전속도까지 향상을 꾀할 수 있는고체 전해질 배터리 개발관련 연구 및 상용화가 진행된다 보시면 되겠습니다.또한 폐배터리의 재활용 관점에서퍠배터리를 또 다른 에너지 저장장치로의 활용으로 새로운 용도처를 마련함으로써친환경 적인 부분으로 해소를 하려는 부분도 연구 발전 중입니다.그와는 다른 개념으로연료전지를 사용하여 전기를 생성하여 동력원을 얻는수소전기차 분야도 여전히 지금 전기차의 발전과 더불어적극적으로 개발되고 있는 실정입니다.
기계공학
Q. 냉장고에 있는 콤프레샤는 어떤 기능을 하는 건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.냉장고나 에어콘 에서의 콤프레샤는 같은 기능을 합니다.냉장고로 주안점을 두고 말씀드리면일단 기본적으로냉장고의 냉기를 만들기 위한배관 내의 냉매를 순환시키는 목적을 가집니다.단순히 냉매를 순환시킬 목적이라면냉매펌프만 있으면 되겠으나컴프레샤 라는 이름답게압축의 과정도 진행하게 되는데요이는냉매순환의 4단계 싸이클을 만족시키기 위함입니다.압축 - 응축 - 팽창 - 증발 과정을 거치는데냉기를 만들어내는 과정은증발 과정으로냉매 코일을 통해 공기가 순환하면서공기로 부터 배관내 냉매가 열을 뺏으면서 증발을 일으킵니다.여기서 액체가 증기 상태로 되는데요그담 과정이 압축 입니다콤프레샤 에서 일어나고요이 증발한 저온저압 기체 냉매를고온고압의 기체 냉매로 바꿔줘야합니다.왜냐면 실온상태에서배관 내의 냉매가 순환하기 위해서는 재 이용을 해야하는데고온 고압으로 만들어 줘야실온 에서 냉각이 가능하기 때문입니다.응축과정에서콤프레샤를 지난 냉매가 고온고압 기체이고뒷편 응축기에서 식혀주는 단계를 거쳐저온 고압 상태로 되면서 액채로 변환되구요그 저온 고압의 액체를 단열팽창 과정을 거치는 모세관 방식이든 팽창밸브를 거치면서저온저압의 액체 냉매로 만듭니다.이 저온저압의 냉매는 열만 얻으면언제든지 기체가 되기 쉬운 상태이므로실내로 냉매가 있는 배관을 거쳐 공기를 유통시키면냉장고내 공기 열을 뺃아먹으면서기체가 되는거지요이걸 다시 재사용하려면다시 콤프레샤로 가서 압축을 진행하게됩니다.
기계공학
Q. 드론조종기술을 배우면 취업에 도움이 될까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.현재의 상황을 기준으로 봤을 때는드론 조종 기술을 통해서돈을 벌 수 있는 분야가 있긴합니다.특히 농업방제드론 조종의 경우대형드론 조종관련으로 대형드론 관련 면허를 따야 가능하기에월 3백 이상의 소득을 얻을 수 있는 것으로 나옵니다.그외 드론 조종기술로재난현장 감시 및 촬영/방송 등에서 사용이 가능하나은퇴 한 분들을 고용해서 쓴다는 건정말 베테랑 기술자가 아니라면 고용되기 힘든 부분이 있구요또한 앞서 말씀드린 농업방제 관련 기술에서의 드론 기술도현재는 사람이 조종해서 방제를 하는 시스템이다보니 한동안은 좋겠지만향후농업시스템들이 스마트 팜 농장화 된 후에는모든 것이 자율적으로 인공지능에 따라 관리되는 시스템으로 나아가는 추세이기에미래로 갈 수록 그쪽관련으로 일자리는 줄어들지 않을까 판단됩니다.
기계공학
Q. 간판업을 배우려면 전기랑 기계랑 두개를 배워야 하나요??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로간판업을 하시려면전기기술이나 기계기술이 모두 필요하긴 합니다.간판은 대부분 건축물 실외에 높은 위치에 설치되는 구조물 이다보니구조물의 안전성 및 구조물의 고정 등이 아주 중요하고또한 제작과정에 있어서 최근의 다양하고도 특색있는 간판제작을 위해서는3D프린팅 기술도 접목되다 보니 간판의 정확한 제작과 설치를 위해 기계기술은 필수입니다.또한최근에 간판들은 LED 및 전자간판 같은 경우도 많다보니전기회로 및 전자부품 등에 대한 지식이 필수이며비가 오거나 할 경우의 누전 등에 대한 대비를 통한 안전성 까지 부하하려면전기기술 또한 필수이겠지요관련기술 습득에 있어서가장 좋은건실제 간판업체에서의 실습이나 인턴쉽을 통한 실무경험이 가장 실질적이고 효율적이나한국직업능력연구원 같은 훈련기관에서의 교육과정을 통해서도 가능하겠습니다.
기계공학
Q. 지금의 엘리베이터에 설지되어 있는 안전장치에는 어떤 게 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.여러 안전장치들이 많습니다만추락에 관련하여 방지하는 장치만 나열해 보면첫째과부하 감지장치로초과하중 발생 시 승강기 추락을 방지하기위해정격하중 초과 적재 시 경보와 함께 카 도어가 열리면서 해제 시까지 문열림 상태로 정지됩니다.둘째마그네틱 브레이크로카가 정지되고 문열린 상태에서 작동하여사람이 타고 내리는 상황에서는 추락을 방지하는 장치입니다.셋째조속기로카의 이동속도가 정격속도의 1.3배를 넘으면과속스위치 작동을통한 전자브레이크 동력을 끊어 엘리베이터를 정지시키며1.4배 초과 시 조속기 로프를 잡아 비상정지장치를 작동시킵니다.넷째비상정지장치로앞서 조속기 시스템에 포함된 장치로 카 정격속도 1.4배 초과서 가이드레이을 잡아버려 카를 정지시킵니다.다섯째로프 제동장치로승강기가 도어가 열린상태에서 로프가 미끄러지거나제동장치 불량으로 서서히 미끄러져 이동하거나균형추 이상으로 위로 갑자기 움직이거나 할 때제동장치 작동을 통해 문이 열린 상태로 움직이는 것을 방지하는 장치입니다.이런 여러단계의 안전장치로 인해실질적으로 엘리베이터 자체 카가 추락하는 사고는 거의 가능성이 없다고 보시면 좋고탑승자들이 내부나 외부에서 문을 열려하거나 기대거나 발로차거나 하여추락하는 사고 발생이 대부분 입니다.
기계공학
Q. 기계 공학에서 설계만 하는것인지 시연도 하는것인지 궁금 합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로기계공학에서는 설계가 중점적이긴 하지만그 설계에 대한 테스트를 통한 실현가능성 및 효율성, 안전성 등을 확인하는 것도 중요하며그 단계 또한 포함이 됩니다.소프트 웨어 를 통한 2D 3D 모델 생성을 하여제품의 구조적 안정성을 확인해야 되기 때문인데요이 과정에 있어서 기존의 제작 방식으로는불가능 한부분과 애로점이 많았으나그 프로토 타입을 제작함에 있어서최근에도 혁신적으로 발 전중인3D 프린팅 기술의 협업에 힘입어쉽고 빠른 프로토 타입 제작이 가능해 짐에 따라시연 및 테스트 진행이 상당히 빠르고 효율적이며 더 많은 가능성을 보여줌으로써설계상 오류를 발견하고 개선하는 데더욱 발전중인 과정입니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 회전 기계의 효율성을 높이는 방법은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.효율성을 높인다는 것은 결국 에너지 손실을 줄여서, 그에 따른 에너지효율성을 향상 시킨다는 관점으로 접근하는 것이 가장 타당하다 보여지는데요.그런관점에서의 기계공학적 효율성 증대 방안을 나열해 보면첫째 베어링 개선 및 윤활개선회전 기계에 있어서 마찰과 진동은 결국 정상적 회전에 대한 방해로 인한 에너지 손실을 야기합니다따라서 최신 베어링 기술 적용으로 진동과 소음을 최소화하고적절한 윤활제 적용으로 마찰을 줄임으로, 최고의 회전상태 유지를 통한 에너지 손실을 최소화 합니다.둘째앞서의 베어링 및 윤활이 기반이 된 상황에서기계의 회전속도를 더 올릴 수 있는 부분에 따라유체의 이송 관련이라면유량과 압력을 최대화할 수 있으므로 에너지 소비에 대한 효율이 올라갑니다.셋째기계 가동 중의 데이터를 실시간 추적 및 가동싸이클 에서의 진동/ 소음의 일반적 수치를 집합하여 빅데이터 관리 및 딥러닝을 통한 정상 상태 및 이상상태를 학습하여기계 이상의 조기발견 및 앞으로 발생할 이상상태의 예보를 가능케 하여결론적으로 유지보수를 적재적소에 가능하게 됨으로써기계의 고장방지를 통한 효율성을 높이는 방법도 있습니다.간접적 방법이라 할 수 있으나 최근에는 이런 딥러닝과 센서를 통한 감시로 고장예측을 함으로써기계를 최상으로 유지하는 기술이 발전 중입니다.
기계공학
Q. 도면을 그릴 때 사용하는 캐드의 종류에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.네 말씀대로 캐드는CAD 를 일컷는 말로컴퓨터 보조 디자인 을 뜻하는 것인데요.종류는 엄청나게 많지만일반적으로 비슷한 원리이므로하나를 습득하면 나머지들은 쉽게 익힐 수 있는 특징이 있습니다.가장 대중적인 기계설계 프로그램들은 나열해보면오토캐드 ( Auto CAD)오토캐드사 2D 설계프로그램으로 국내 사용율이 가장 높지요기계,건축,인테리어, 디자인 등 여러분야에 쓰입니다솔리드 웍스아이콘만 보고도 다룰만큼 직관적으로 구성되어 있어 쉽게 배울수있고일반기계기사 및 기계설계기사 등의 국가기술자격증 실기시험에서도 대표적으로 쓰입니다.많은 설계업체에서 사용 중입니다.인벤터오토데스크 사에서 개발한 것으로국가기술자격증 실기에서 사용가능한 대표적 프로그램입니다.솔리드웍스와 차이라면, 오토캐드와의 호환성이 더 뛰어나지만, 곡면작성기능에서는 솔리드웍스가 뛰어납니다.역시 쉽게 배울 수 있고, 자동화 기계설계 분야에서 많이 애용됩니다.카티아프랑스 다쏘 시스템즈에서 개발한 3 D 모델링 프로그램으로곡면 모델링에 있어서 매우 특화된 프로그램으로자동차 및 항공기 쪽에서 가장 많이 이용됩니다.참고로 다쏘는 우주항공기업으로 원래는 항공기 제작 시 사용하던 소프트웨어 입니다.UG카티아와 동일하게 곡면 모델링에 강하며특히 금형설계를 하는 곳에서 많이 애용되는 프로그램입니다.
기계공학
Q. 장비에서 고장 예측을 위한 데이터 분석 기술은
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.장비의 고장을 예측하기 위한 데이터 분석 기술은 여러가지가 있으며최근에는주로 인공지능 및 머신러닝에 의존하여과거 고장기록 분석 및 센서 데이터 분석을 통해 장비의 고장을 예측하는 방식입니다.각 분석기술을 간단히 보면머신러닝 과거데이터 기반 고장패턴 학습으로 새로운 데이터 적용하고정상 및 비정상 상태를 구분하여 탐지하며이 모든 복잡패턴을 계속 딥러닝을 통해 분석 후 예측 정확도를 상승시킵니다.데이터 분석센서통한 실시간 데이터수집 후수집 데이터에서 노이즈 제거 및 필요한 부분만 추출하고기계학습 알고리즘을 적용하여 결과적으로 고장 예측을 생성해 냅니다.