서종현 전문가 - 풍강 생산기술 및 공무팀 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

기계공학1일 전 작성 됨

Q. 로봇에 대한 과학기술중에 가장 먼저 개발해야 하는 것은 무엇일까요

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.로봇 기술이 다양한 작업ㅇ르 수행할수있지만 아직 일상생활에서 흔하게 볼수 없는 이유와 가장 먼저 개발해야 할 기술에 대한 질문을 주셨네요 이 부분은 로봇 공학자들 사이에서도 끊임없이 논의되는 핵심적인 과제입니다. 현재 산업 현장의 로봇은 정해진 작업을 빠르고 정확하게 수행하는데 매우 능숙합니다. 하지만 일상생활처럼 예측 불가능하고 복잡한 환경에서는 여전히 많은 한계가 있습니다. 이러한 간극을 메우기 위해 로봇의 지능과 자율성을 극대화하는 기술이 가장 먼저 개발되어야 한다고 생각합니다. 구체적으로 다음 세가지가 중요하다고 볼수있습니다. 고도화된 환경 인식 및 이해 기술 : 로봇이 복잡하고 변화무쌍한 실제 환경을 인간처럼 정확하게 보고,듣고,이해하는 능력이 가장 중요합니다. 이는 고성능 센서(카메라,라이다,레이더 등)뿐만 아니라, 이 센서에서 들어오는 방대한 데이터를 인공지능(AI)으로 분석하여 주변 객체(사람,사물 등)의 정확한 위치,움직임,의도까지 파악할수있는 기술을 의미합니다. 이것이 뒷받침되어야 안전하고 유연한 자율 주행이나 물체 조작이 가능해집니다. 강화학습 기반의 유연한 의사결정 및 행동 생성 기술 : 단순한 프로그래밍을 넘어, 로봇이 경험ㅇ르 통해 학습하고 예측 불가능한 상황에서도 스스로 최적의 판단을 내릴수있는 능력이 필요합니다. 예를 들어 갑자기 나타나는 장애물을 피하건, 새로운 작업을 스스로 학습하여 수행하는 등, 정해지지 않은 환경에서 자율적으로 문제를 해결하는 능력이 발전해야 합니다. 이는 AI의 강화학습과 같은 고급 기법과 밀접하게 연관되어 있습니다. 자연스럽고 안전한 인간-로봇 상호작용(HRI) 기술 : 로봇이 우리 삶에 스며들려면 사람과 자연스럽고 안전하게 소통하고 협력하는 것이 필수적입니다. 인간의 언어, 제스처,표정을 이해하고, 사람의 안전을 최우선으로 여기며 협업할수있는 기술이 발전해야 합니다. 이는 로봇에 대한 신뢰를 구축하고, 일반 대중이 로봇을 일상적으로 받아들이는데 결정적인 역할을 할 것입니다.이러한 지능과 자율성이 확보된다면 로봇은 단순히 산업 현장을 넘어 서비스,의료,물류, 가정 등 더욱 다양한 분야에서 실질적인 동반자로 자리매김할수있을것입니다.

기계공학1일 전 작성 됨

Q. 전기모터의 작동 원리는 어떻게 되나요?

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.전기 모터는 전기 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환하는 장치입니다. 그 핵심 원리는 바로 전자기력에 있습니다. 코일에 전류가 흐르면 자기장이 생성되고, 이 자기장이 영구 자석이나 다른 코일이 만든 고정된 자기장과 상호작용하여 힘(플레밍의 왼손 법칙)을 발생시키며 회전하게 되는 원리입니다. DC모터는 직류 전원을 사용합니다. 작동원리 : 코일레 직류 전류를 흘려주면 코일 주변에 자기장이 형성됩니다. 이 코일은 영구 자석이나 전자석으로 만들어진 고정된 자기장 안에 놓여 있는데, 두 자기장 간의 반발력과 인력이 코일을 회전시킵니다. 코일이 계속 한 방향으로 회전하려면 코일에 흐르는 전류의 방향을 주기적으로 바꿔주어야 하는데, 이 역할을 정류자와 브러시가 담당합니다. 특징 : 구조가 비교적 간단하고 속도 제어가 용이하지만, 브러시와 정류자의 마찰로 인해 소음이 발생하고 수명이 짧으며 유지보수가 필요할수있습니다. 최근에는 브러시가 없는 BLDC모터도 널리 사용됩니다. AC모터는 교류 전원을 사용합니다. 작동원리 : AC모터의 고정자 코일에 교류 전류를 흘려주면 회전 자기장이 생성됩니다. 이 회전 자기장이 회전자의 코일에 유도 전류를 발생시키고, 이 유도 전류와 고정자의 자기장 간의 상호 작용으로 회전자가 자기장을 따라 회전하게 됩니다. 특징 : 브러시와 정류자가 없어 구조가 단순하고 내구성이 뛰어나며 유지보수가 용이합니다 또한, 고속 운전이 가능하며 큰 동력을 얻을수있습니다. AC모터는 주로 동기 모터와 비동기(유도)모터, 단상 및 3상 모터 등으로 나뉩니다.

기계공학1일 전 작성 됨

Q. 테일러급수를 활용한 미적분 세특 좀 조언해주세요.

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.테일러급수는 미분 가능한 함수를 다항식으로 근사하여 나타내는 수학적 방법입니다. 특정 점 주변에서 함수의 행동을 예측하거나 복잡한 함수를 간단한 형태로 다루기 위해 사용됩니다. 미분 개념이 핵심적으로 사용되는 중요한 이론으로, 함수의 값과 미분계수 정보를 활용하여 원래 함수와 매우 유사한 다항식을 만드는것입니다. 기계/물리 현상 모델링에 적용 : 진동 현상 분석 : 스프링이나 추의 미세한 진동을 표현하는 비선형 함수를 테일러급수로 선형 근사하여 분석하는 과정을 탐구할수있습니다. 이는 실제 기계 시스템의 움직임을 예측하고 설계하는데 필수적인 수학적 도구입니다. 유체 역학 : 점성 유체의 흐름이나 복잡한 열역학적 변화를 나타내는 함수를 근사하여 실제 공학 문제 해결에 어떻게 적용되는지 조사해볼수있습니다. 컴퓨터 공학 및 계산 분야 응용 :컴퓨터의 삼각함수 계산 원리 : 컴퓨터는 sin x, cos x, e^x같은 초월 함수를 직접 계산하지 못합니다. 대신 테일러급수로 근사된 다항식을 이용하고 빠르고 정확하게 값을 계산합니다. 이러한 계산 원리를 파헤쳐 보고, 실제 프로그램 코드가 테일러급수 개념을 어떻게 사용하는지 알아보는것도 좋습니다. 인공지능(AI)과 데이터 분석 : 복잡한 AI 모델 내부에서 함수 근사가 필요한 경우 테일러급수나 이와 유사한 개념이 어떻게 활용될수 있는지 탐구하여 AI에 대한 흥미를 드러낼수있습니다. 수학적 깊이 확장(오일러 공식) :테일러 급수를 이용하여 복소수 e^ix 가 cos x + i sin x 와 같다는 오일러 공식이 유도되는 과정을 탐구해볼수있습니다. 이는 세상에서 가장 아름다운 공식이라고 불릴 정도로 수학적 의미가 깊으며 순수 수학적 탐구 역량을 보여주기에 적합합니다. [세특 작성 시 조언]탐구 동기 명확화 : 왜 테일러급수에 관심을 가졌고, 어떤 문제를 해결하기 위해 이 개념을 탐구했는지 구체적으로 작성하세요 탐구 과정의 심층성 : 단순히 이론을 나열하는 것을 넘어, 특정 함수를 테일러급수로 전개하는 과정을 직접 시도해보거나, 시뮬레이션 툴을 활용하는 등 자기 주도적 탐구 과정을 상세히 담아내세요 배우고 느낀점 : 탐구 활동을 통해 어떤 수학적 사고력을 키웠고, 앞으로 공학 분야에서 이를 어떻게 활용하고 싶은지 등 구체적인 성장 포인트를 명시하면 좋습니다.