안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
Q. 로봇 공학의 기본 원리와 응용 분야에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.로봇 공학의 기본 원리는 인간의 창조적인 재능을 기계에게 부여하는 것입니다. 로봇은 센서를 통해 외부 환경을 인식하고 제어 시스템에서 상황을 판단하여 엑추에이터(모터 등)을 이용해 동작을 수행합니다. 초기 로봇은 프로그래밍 된 명령만 따랐지만, 지능형 로봇은 스스로 학습하며 자율적으로 동작할수있습니다. 로봇 공학은 다양한 분야에 응용됩니다. 제조업에서는 자동차 조립, 용도, 도색 등에 로봇이 사용되어 생산성을 높이고 위험한 작업을 대신합니다. 의료분야에서는 수술 지원 로봇이 활용되고 우주 탐사나 해양 탐사 같은 극한 환경에서도 로봇이 중요한 역할을 합니다.
Q. 뉴턴의 제3법칙이 법칙이 기계 설계에 어떻게 적용되는지 예를 들어 설명해주세요.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.뉴턴의 제 3법칙인 작용-반작용 법칙은 어떤 물체가 다른 물체에 힘(작용)을 가하면 다른 물체는 이 물체에게 크기는 같고 방향은 반대인 힘(반작용)을 가한다는 것입니다. 모든 힘은 항상 쌍으로 존재합니다. 이 법칙은 기계 설계에 근본적으로 적용됩니다. 예를들어, 구조물에서 한 부품이 다른 부품에 힘을 가하면 그 반대 방향으로 같은 크기의 반작용 힘이 발생합니다. 볼트나 용접으로 연결된 두 부품이 힘을 받을때 각 부품과 연결부는 이 작용-반작용 힘의 균형을 통해 안정성을 유지합니다. 또한 엔진 실린더에서 폭발력이 피스톤을 미는 작용이 있으면 실린더 벽에도 같은 크기의 반작용 힘이 가해집니다. 이러한 작용 - 반작용을 정확히 계산하여 부품의 강도와 시스템의 안정성을 확보하는 것이 기계 설계의 핵심입니다.
Q. 포텐셜 에너지의 개념과 활용도는 무엇이있을까요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.포텐셜 에너지는 물체가 위치나 형태 때문에 가지게 되는 저장된 에너지입니다. 이 에너지는 필요에 따라 다른 형태의 에너지 예를들어 운동 에너지로 변환되어 일을 할수있습니다. 기계시스템에서는 이러한 저장된 에너지를 활용하여 장치를 작동시킵니다. 구체적인 예로, 스프링으로 연결된 문 개폐 장치를 들수있습니다. 스프링이 압축될때 탄성 포텐셜 에너지가 축적되고 이 에너지가 해제될때 문을 여는 동력으로 사용됩니다.
Q. 기계를 효율적으로 다루기 위해 필요한 스킬은
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.기본적으로 기계의 작동 원리를 이해하고 관련 도면이나 매뉴얼을 정확히 해독하는 능력이 중요합니다. 기본적인 공구 사용법과 간단한 유지보수 절차를 익히는 것도 필수적입니다. 더 나아가 심화적인 스킬로는 복잡한 문제 발생시 원인을 정확히 진단하고 해결하는 능력, 장비의 수명을 연장하기 위한 체계적인 예방 보수 지식, 그리고 최신 자동화 장비에 적용된 제어 시스템이나 소프트웨어에 대한 이해등이 필요할수있습니다. 무엇보다 중요한것은 안전 수칙을 철저히 준수하며 작업하는 습관과, 꾸준히 배우고 경험을 쌓으며 변화하는 기술에 적응하는자세입니다. 이러한 스킬들이 결합될때 기계 장비를 더욱 효율적이고 편리하게 다룰수있습니다.
Q. 우리가 관찰할 수 있는 작은 단위는 어디까지일까요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.현미경 기술이 발달하면서 아주 작은 세계를 볼수있게 되었습니다. 초기의 현미경은 세포 수준을 보았지만 지금은 나노미터 스케일, 심지어 분자나 원자 단위까지 관찰이 가능합니다. 주사 탐침 현미경(SPM)이나 원자현미경(AFM)같은 첨단 기술 덕분에 물질 표면의 원자 배열이나 나노 구조를 직접 영상화할수있습니다. 일반적인 수준을 넘어선 매우 작은 세계까지 탐색하게 된 것입니다.