안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
기계공학
Q. 기계와 가장 연관성이 있는 학문은 무엇이나요.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.기계공학과 가장 연관성이 깊다고 생각하는 학문은 바로 물리학과 수학입니다. 기계공학은 기본적으로 물리학의 원리를 바탕으로 합니다. 힘,운동,에너지,열,유체 등 기계가 작동하는 모든 현상은 물리학 법칙으로 설명됩니다. 기계공학자는 이러한 물리학적 원리를 이해하고 적용하여 기계를 설계하고 분석합니다. 또한, 수학은 기계공학 문제를 해결하기 위한 필수적인 도구입니다. 복잡한 시스템을 모델링하고 성능을 예측하며, 설계를 최적화하는 과정에서 미적분, 선형대수, 미분방정식 등 다양한 수학적 기법이 활용됩니다. 이외에도 재료의 특성을 다루는 재료 공학, 전기 및 전자 제어를 다루는 전기/전자공학, 그리고 이들을 유합한 메카트로닉스나 로봇 공학 등도 기계공학과 매우 밀접한 관련이있습니다. 하지만 기계공학의 근간을 이루는 학문으로는 물리학과 수학을 꼽을수있습니다.
기계공학
Q. 냉장고가 음식을 어떤 방법으로 차갑게 만들어주나요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.냉장고가 음식을 차갑게 만드는 원리는 냉매가 상태 변화를 반복하며 열을 이동시키는 방식입니다. 냉장고 내부의 증발기(열교환기)에서 액체 상태의 냉매가 기화하면서 주변의 열을흡수합니다. 이과정에서 냉장고 내부가 차가워지는 것입니다. 기화된 냉매는 압축기에서 압력이 높아져 뜨거운 기체가 되고, 냉장고 뒷면이나 옆면의 응축기(다른 열교환기)로 이동합니다. 응축기에서 냉매는 열을 외부로 방출하며 다시 액체로 변합니다. 이후 액체 냉매는 팽창 밸브를 거치며 압력과 온도가 낮아져 다시 증발기로 들어가 열을 흡수하는 과정을 반복합니다. 요약하면, 냉매가, 냉장고 안에서 열을 흡수(기화)하고 밖으로열을 방출(응축)하는 순환 과정을 통해 내부를 차갑게 유지하는것입니다.
기계공학
Q. 유체의 해머링 작용은 어떤 것을 의미하나요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.유체의 해머리 작용은 수격 작용(Water Hammering)또는 하이드로릭 쇼크(hydraulic shock)라고도 불립니다. 이는 배관 내에서 흐르던 유체의 속도가 밸브를 갑자기 닫는등의 이유로 급격하게 변할때, 유체 내부에서 발생하는 압력 파동 현상을 의미합니다. 마치 운동하던 물체를 갑자기 멈출때 충격이 발생하는것과 유사합니다. 실생활에서는 수도꼭지를 갑자기 잠글때 쿵 하는 소리가 나거나, 배관 및 연결 부위에 심한 충격을 주어 손상을 일으킬수있습니다. 펌프나 밸브 등 배관 관련 설비에도 악영향을 미칠수있습니다.
기계공학
Q. 로봇공학의 현재와 미래 전망에 대해 알고 싶습니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.로봇 공학은 현재 인공지능(AI), 머신 러닝, 고성능 센서 기술과의 융합을 통해 빠르게 발전하고 있습니다. 로봇의 자율성과 학습 능력이 크게 향상되고 인간과의 협업 시스템 연구도 활발합니다. 도전 과제로는 안전성 확보, 윤리적 문제, 높은 개발 비용 등이 있습니다. 주요 응용 분야는 제조(스마트 공장 협동 로봇), 의료(수술,재활 로봇), 서비스(돌봄,안내 로봇), 물류 (AGV/AMR)등 다양합니다. 미래에는 로봇이 더욱 지능화되고 일상생활 깊숙이 들어와 산업 패러다임을 바꾸고 새로운 비즈니스 모델을 창출할 잠재력이 큽니다.
기계공학
Q. 반도체가 들어가지 않는 자동화기계는 존재하지 않는 것이지요??
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.현대의 대부분 자동화 기계에는 반도체가 핵심적인 역할을 합니다. 자동화 기계는 센서를 통해 정보를 수집하고 이정보를 바탕으로 판단을 내리며 모터나 액추에이터 등을 제어하여 움직입니다. 이러한 과정은 모두 전자 제어 시스템에 의해 이루어지며, 이시스템의 핵심 부품이 바로 마이크로프로세서, 메모리, 센서, 전력 제어 장치 등 다양한 종류의 반도체입니다. 반도체가 없으면 이러한 복잡하고 정밀한 제어가 불가능해집니다.따라서 현대적인 의미의 자동화 기계, 특히 산업 현장에서 사용되는 대부분의 자동화 설비(로봇, 자동화 라인, 스마트 팩토리 장비 등)에는 반드시 반도체가 들어갑니다. 반도체가 들어가지 않는 기계는 자동화된 기능을 수행하기 어렵거나, 아주 단순한 기계적 또는 유압/공압 방식의 제어에 의존해야 할 것입니다. 이런 경우 현대적인 의미의 자동화 기계라기보다는 수동식 기계에 가깝다고 볼수있습니다. 이때문에 반도체는 4차 산업혁명 시대의 핵심 전략 기술로 여겨지며, 다양한 산업 분야의 발전과 자동화 수준을 결정하는 중요한 요소가 됩니다.