안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
Q. 대형트럭의 뒷바퀴 바로 앞에 공중에 떠 있는 바퀴가 있는데요 하는 역활이 무엇인가요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.이 바퀴의 역할은 짐의 유무에 따라 달라집니다. 차량이 짐을 싣지 않아 가벼울때는 바퀴축을 위로 들어올려 지면에 닿는 바퀴수를 줄입니다.이는 구름 저항을 감소시켜 연비 효율을높이는데 도움을 줍니다. 반대로 짐을 많이 실었을때는 바퀴를 내려 지면에 닿게 합니다. 이렇게하면 차량의하중이 여러개의 바퀴에 분산되어 타이어,차체, 도로의 파손을 방지하고 안전하게 더 많은 짐을 운반할수있습니다. 스페어 타이어와는 다른 용도입니다.
Q. 양력의 발생 원리에서 왜 정압이 압력인가요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.말씀하신 대로 비행기 날개는 위쪽이 볼록하게 되어 있어 날개 위를 지나는 공기가 아래를 지나는 공기보다 더 빠르게 흐릅니다. 여기서 베르누이의 원리에 따라 공기 속도가 빨라지면 정압은 낮아지고 속도가 느려지면 정압은 높아집니다. 따라서 날개위쪽의 정압이 아래쪽 정압보다 낮아지게 됩니다. 여기서 중요한 것은 압력이라는 힘은 어떤 표면을 수직으로 미는 힘이라는 점입니다. 양력은 바로 이 압력이 날개 위아래 면에 작용하여 생기는 힘의 차이입니다. 날개 아래쪽에서 위쪽보다 더 강하게 미는 힘(높은 정압)이 작용하기 때문에 날개가 위로 뜨는 양력이 발생합니다. 정압은 유체가 흐르든 멈춰 있든 그 표면을 수직으로 미는 실제적인 압력입니다. 우리가 보통 압력계로 측정하는 압력이 바로 정압입니다. 반면에 동압은 흐르는 유체의 운동에너지와 관련된 개념으로 실제 표면을 수직으로 미는 압력이 아닙니다. 동압은 유체의 속도 때문에 발생하는 압력 효과를 나타내는 값이지 직접적으로 날개를 밀어 올리는 힘을 만드는 압력 그 자체는 아닙니다. 베르누이 원리에서는 정압과 동압의 합(전압)이 일정하다는 관계를 통해, 속도 변화가 정압 변화를 일으킨다는 것을 설명해줍니다. 따라서 양력은 날개 위아래 면에 작용하는 정압의 차이에 의해 발생하는 힘이라고 이해하시면 됩니다. 동압은 이 정압의 차이를 유발하는 요인(속도변화)과 관련이있지만, 직접적으로 양력을 만드는 압력은 아닙니다.
Q. 인공지능이 기계공학에 미치는 영향은?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.현재 AI는 기계 설계 및 시뮬레이션 최적화, 제조 공정 자동화 및 품질 관리, 로봇 시스템의 지능향상, 설비의 고장 예측 유지보수 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. AI덕분에 더 효율적이고 정확하며 안전한 작업이 가능해지고 있습니다. 미래에는 AI가 기계공학 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 설계 자동화 : AI가 복잡한 설계 문제를 해결하고 최적의 솔루션을 제안할수있습니다. 스마트 제조 : 스스로 학습하고 최적화하는 자율적인 생산 시스템 구축이 가속화 될 것입니다. 로봇 기술 발전 : 더욱 정교하고 복잡한 작업을 수행하는 지능형 로봇 개발이 활발해질 것입니다. 예측 및 관리 : 설비 수명 예측 및 에너지 효율 관리 등이 더욱 정밀해질것입니다. 결국 AI는 기계공학 분야의 효율성과 혁신을 더욱 촉진하며 인간 엔지니어는 AI를 도구로 활용하여 더 창의적이고 고부가가치의 업무에 집중하게 될 것입니다.
Q. 알루미늄과 강철 중에 어떤 것이 더 강한가요.?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.일반적으로 강철이 알루미늄보다 강도가 더 높습니다. 강철은 밀도가 높고 더 단단하여 구조적인 강성이 뛰어납니다. 자동차에 알루미늄 사용이 늘어나는 주된 이유는 강도 때문이 아니라 무게를 줄이기 위해서입니다. 알루미늄은 강철에 비해 약 3분의 1정도로 가볍습니다. 자동차의 무게가 줄면 연비가 향상되고 배출가스가 감소하며 차량의 가속 성능이나 승차감도 개선될수있습니다. 물론 알루미늄도 합금을 통해 강도를 높일수있으며 특정 부품에는 적절한 강성과 경량화를 동시에얻기 위해 사용됩니다. 하지만 차체 전체의 구조적인 강성이나 충돌 안전성을 확보하는데는여전히 강철이 유리한 부분도 많습니다. 요약하면, 강도 자체는 강철이 우수하지만, 알루미늄은 뛰어난 경량성 때문에 자동차 산업에서 활용이 확대되고 있습니다.
Q. 비행기를 제작하기 위해 사용되는 기계공학적 기술에는 어떤 기술들이 있을까요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.기계공학은 항공 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다. 주요 기술로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 공기역학 설계 : 비행기의 형상을 설계하여 공기 저항을 최소화하고 비행 성능을 최적화하는 기술입니다. 구조 해석 : 비행기 동체와 날개가 비행중 받는 힘과 압력을 견딜수있도록 구조를 설계하고 안정성을 분석하는 기술입니다. 엔진 설계 : 비행기의 추진력을 제공하는 엔진의 성능과 효율을 높이는 기술입니다. 제트 엔진의 작동 원리나 가스 터빈 등이 관련됩니다. 진동 분석 및 열 관리 : 비행중 발생하는 진동을 제어하고 엔진 및 시스템에서 발생하는 열을 효율적으로 관리하는 기술입니다. 제어 시스템 : 비행기의 움직임과 자세를 안정적으로 제어하는 시스템 설계에 기계공학적 원리가 적요됩니다. 이외에도 다양한 기계 부품 설계 및 제작 기술이 필수적으로 사용됩니다. 기계공학은 비행기가 하늘을 안전하고 효율적으로 날수있도록 하는 핵심 기반 학문이라고 할수있습니다.