안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
기계공학
Q. 자동차의 브레이크 시스템에는 어떤 구성 요소들이 있나요?
자동차 브레이크 시스템은 브레이크 페달, 마스터 실린더 , 브레이크 오일, 캘리퍼, 패드, 디스크 등으로 구성됩니다. 전기차도 이 기본적인 마찰 제동 시스템을 사용하며 브레이크 패드도 있습니다. 하지만 전기차는 감속시 모터를 발전기처럼 사용하여 운동 에너지를 전기로 회수하는 회생 제동 기능을 추가로 가집니다. 이 떄문에 전기차는 브레이크 패드 마모가 적고 수명이 긴 편입니다.
기계공학
Q. 엔진의 주요 부품으로는 어떤 것들이 있고, 각각의 역할은 무엇인가요?
내연기관 엔진은 피스톤, 실린더, 크랭크축 , 밸브등 수많은 부품이 각자 고유한 역할을 하며 유기적으로 작동합니다. 모든 부품은 엔진 기능에 필수적입니다. 반면 전기차는 배터리,전기모터, 인버터,감속기등이 주요 부품이며, 내연기관차보다 부품 수가 훨씬 적고 구조가 단순합니다.
기계공학
Q. 피스톤과 실린더의 작동 원리와 역할에 대해 설명해 주세요.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.피스톤과 실린더는 기계의 핵심 부품으로 다양한 장치에서 에너지를 전달하고 변환하는데 사용됩니다. 작동원리 : 실린더는 원통형의 밀폐된 공간이며, 피스톤은 이 실린더 내부에서 왕복 운동을 합니다. 피스톤이 움직이면서 실린더 내의 유체(기체나 액체)를 압축하거나 팽창시키고, 이 과정에서 압력 에너지를 기계적 운동으로 바꾸거나 그 반대 역할을 수행하며 에너지를 전달합니다. 역할 : 실린더 : 피스톤이 움직이는 밀폐된 공간을 제공하여 유체의 압력을 가두고, 피스톤의 운동 방향을 결정합니다. 피스톤 : 실린더 내부에서 유체의 압력을 받아 움직이거나, 유체를 압축하여 힘을 발생시키는 역할을 합니다. 주요 사용처 :가장 대표적으로는 자동차의 내연기관 엔진에서 연료의 연소 에너지를 동력으로 바꾸는데 사용됩니다. 또한, 유압 및 공압 시스템에서도 널리 활용됩니다. 중기계 활용 예시 :중기계에서도 피스톤과 실린더의 원리가 핵심적으로 사용됩니다. 예를 들어, 굴삭기의 팔을 움직이는 유압 실린더나, 무거운 물체를 들어 올리는유압 프레스 등이 피스톤과 실린더의 강력한 힘을 활용하여 작동합니다.
기계공학
Q. 터빈 엔진의 작동 원리와 주요 구성 요소에 대해 설명해 주세요.
터빈 엔진은 현재도 널리 사용되는 중요한 엔진입니다. 흡입 / 압축 : 압축기가 공기를 흡입하여 압축합니다. 연소 : 압축된 공기와 연료가 연소실에서 폭발하여 고온/고압 가스를 만듭니다. 팽창/터빈 회전 : 고온/고압 가스가 터빈을 돌려 압축기를 구동하고 남은 힘으로 추력을 발생시킵니다. 배기 : 가스가 배출됩니다. 주요 구성 요소 : 압축기,연소실,터빈, 배기 노즐입니다. 활용 : 항공기(제트엔진),발전소(가스터빈), 일부 선박 등에서 핵심 동력원으로 사용됩니다. 발전된 엔진 : 효율을 높인 복합 사이클, 경량 소재 및 3D 프린팅 기술 적용, 수소 등 친화경 연료를 사용하는 터빈 연구가 활발히 진행중입니다.
기계공학
Q. 압축기와 펌프의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.압축기와 펌프는 다루는 유체의 종류와 작동 방식에서 명확한 차이가 있습니다. 압축기compressor)는 주로 기체(공기 등 압축성 유체)를 다루며 기체의 부피를 줄여압력을 높이는 장치입니다. 공기를 압축하여 저장 용기에 밀어 넣고, 필요할때 고압의 공기를 분출하는 방식으로 작동합니다. 펌프는 주로 액체(물,기름 등 비압축성 유체)를 다루며 액체의 운동 에너지를 증가시켜 이동 시키거나 압력을 높이는 장치입니다. 따라서 압축기가 펌프의 역할을 직접 수행하기는 어렵습니다. 서로 다른 메커니즘을 가지고 있으며, 다루는 유체의 특성이 다르기 때문입니다. 하지만 산업 현장에서는 냉매 순환 시스템 처럼 액체와 기체가 모두 필요한 경우 펌프와 압축기가 함께 사용되기도 합니다.