안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
화학공학
Q. 나프타를 석유로부터 추출하는 방법이 무엇인가요?
먼저, 석유에서 나프타를 얻기 위해 먼저 원유를 증류합니다. 원유는 가열되어 증류탑에서 끓는점 차이에 의해서 분리되게 되고 나프타는 그 과정에서 중간층에서 추출됩니다. 이후 탈황 공정을 통해 황 성분을 제거하여 환경 친화적이고 품질이 높은 나프타를 얻게 되는 것입니다.나프타는 주로 석유화학 제품의 원료로 사용되는데 크래킹 과정을 통해 에틸렌, 프로필렌 같은 기초 화학물질로 변환됩니다. 이 화합물들은 플라스틱, 합성섬유, 고무 등의 원료로 활용되고 가솔린 혼합용으로 정제되어 휘발유 제조에도 쓰이게 됩니다.
기계공학
Q. 나노 공학은 정말 어려운 분야인가요?
나노공학은 나노미터 크기의 물질을 다루는 첨단 기술 분야를 말합니다. 기계 공학에서도 관련 내용을 배우는 경우가 간혹 있긴 한데요. 주로 재료의 미세구조, 나노소재의 물리적, 기계적 특성, 나노기술을 활용한 기계 설계 등을 공부하게 됩니다. 난이도는 상대적으로 높은 편에 속하지만 수학, 물리학, 화학 등의 기초 지식이 탄탄하다면 공부하시는데 있어서 충분히 이해할 수 있겠습니다. 기계 공학에서는 나노공학 전반보다는 응용 측면에 초점을 맞추는 경우가 많기에 연구직보다 실무적으로 접근하기 쉽습니다. 흥미를 느끼고 꾸준히 학습하면 충분히 도전 가능한 분야라고 생각됩니다.
기계공학
Q. 앞으로 ai가 사람을 얼마나 대체할까요?
AI는 반복적이고 규칙 기반의 업무를 수행하는 직업들을 대체하게 될 것인데요. 제조업, 데이터 입력, 고객 서비스, 운송, 진단 보조 등과 같이 반복적인이고 단순한 업무들은 인간을 대체할 가능성이 매우 높습니다. 창의성, 복잡한 인간 관계, 감정적 공감이 필요한 직업은 아무래도 아직 AI 기술로 대체하기엔 쉽지 않습니다. AI 발전을 위한 주요 요인으로는 데이터 품질과 양, 컴퓨팅 성능, 알고리즘 개선, 연구 인프라 및 협업, 윤리적 규제와 정책 마련 등이 있으며 AI가 직업을 대체하더라도 새로운 직업과 기회도 창출될 가능성이 높아 균형 있는 접근이 필요합니다.
화학공학
Q. 농업 비료의 생산 공정은 무엇인가요?
비료는 작물 성장에 필요한 영양소를 효율적으로 제공하기 위해 주로 화학적 또는 유기적 방법으로 생산되고 사용되고 있습니다. 화학 비료는 질소, 인, 칼륨 등의 주요 성분을 포함하고 있고 암모니아 합성, 인광석 가공, 염화칼륨 채굴 등의 과정을 통해 만들어지게 됩니다. 유기 비료는 퇴비, 가축 분뇨, 녹비 식물 등을 활용해 자연적으로 만들어지게 되는데요. 비료는 작물의 성장 속도를 촉진하고 수확량과 품질을 향상시키며, 토양의 영양소를 보충해 농업 생산성을 크게 높입니다. 다만 비료의 과다 사용은 토양 산성화와 수질 오염을 유발할 수 있어 적정량 사용과 관리가 중요합니다.
기계공학
Q. 로봇의 운동 제어는 어떤 방식으로 이루어지나요?
로봇의 운동 제어는 주로 오리지널 제어 방식과 모델 기반 제어를 사용해 이루어집니다. 감지 기술과 제어 알고리즘이 결합되어 로봇이 목표 지점으로 정확히 이동할 수 있게 메커니즘화 되어 있습니다. 최근에는 강화 학습과 AI 기반 제어가 도입되어 더 정교하고 자율적인 동작이 가능해지고 있습니다. 앞으로 로봇 운동 제어는 자율성과 정밀도를 높이는 방향으로 발전하며 인지 기술과 결합하여 복잡한 환경에서도 효율적으로 동작할 수 있게 될 것입니다. 또한 로봇-인간 협업이 증가하면서 보다 직관적이고 유연한 제어 기술이 요구될 것입니다.
화학공학
Q. 석유의 정제 과정에서의 주요 단계에 관련하여
석유 정제 과정은 크게 분별 증류, 촉매 분해, 개질, 탈황 등의 단계로 나누어져 있습니다. 첫 번째 단계인 분별 증류는 석유를 온도에 따라 여러 성분으로 분리하는 과정을 말하며 촉매 분해는 무거운 분자를 분해하여 가벼운 탄화수소를 생성합니다. 개질은 고온과 압력에서 촉매를 사용해 연료의 성질을 개선하고 탈황은 황 성분을 제거하여 환경에 유해한 배출물을 줄이는 과정입니다. 이러한 과정들을 통해 석유를 휘발유, 디젤, 항공 연료 등 다양한 연료와 화학 제품으로 변환하는 데 필요합니다.
기계공학
Q. 전기차용 모터의 출력과 효율성을 높이는 구조 설계는?
전기차용 모터의 출력과 효율성을 높이기 위해 고효율 코어 설계와 경량화가 매우 중요한 요소 중 하나 인데요. 영구자석 동기 모터는 강한 자속 밀도로 출력과 효율을 높이고 코일 권선 최적화로 전력 손실을 줄입니다.회전자와 고정자의 기하학적 설계를 개선해 자속 누설을 최소화하고 냉각 시스템을 통해 과열을 방지하여 지속적인 고출력을 유지할 수 있게 합니다. 전력 전자 회로와 제어 알고리즘 최적화로 에너지 전달 효율을 강화하며 고효율 자석 소재와 소형화를 통해 성능과 공간 활용을 극대화합니다.
기계공학
Q. 진동을 줄이는 기계적 시스템에서 최적의 댐퍼 디자인은?
진동을 줄이기 위한 최적의 댐퍼 디자인은 기계적 특성과 진동 주파수에 따라 결정되게 되는데요. 점성 댐퍼는 유체의 저항으로 진동을 흡수해주고 질량 댐퍼는 추가 질량과 스프링으로 공진을 억제합니다. 마찰 댐퍼는 접촉 표면 간의 마찰로 에너지를 소산하고, 자기유변유체 댐퍼는 전자기장을 활용해 실시간으로 감쇠력을 조절합니다. 구조적 최적화와 다중 자유도 설계로 특정 주파수의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있고 댐퍼 소재와 설치 위치 또한 설계 효율성을 극대화합니다.
기계공학
Q. 해저 탐사용 기계 장비의 내압성과 관련하여
해저 탐사용 기계 장비의 내압성을 증가시키기 위해 구조적 설계와 소재 선택이 정말 설계에 있어서 중요한데요. 구형 구조는 압력을 균일하게 분산시켜 내압성을 높이고 티타늄 합금이나 고강도 스테인리스강 같은 내압성이 우수한 재료가 사용됩니다. 압력 보상 시스템은 내부 압력을 외부와 맞춰 구조 손상을 방지하며 두꺼운 외벽 설계를 통해 강도를 강화해줍니다. 또한 특수 코팅으로 부식과 크리프 손상을 방지하고 내부 기밀 유지를 위한 고성능 실링 기술이 적용됩니다. 이러한 방법들은 해저 환경의 극한 조건에서 장비의 안정적 작동을 보장합니다.
기계공학
Q. 초음속 항공기의 안정성을 높이기 위한 구조적 특징
초음속 항공기의 안정성을 높이기 위해 공기역학적 설계와 구조적 강도 강화가 설계에 주 핵심입니다. 날개는 공기 저항을 최소화하는 델타 윙이나 스위프 윙 형태로 설계되고 기체는 티타늄 합금과 복합재료로 제작해 열과 압력에 강한 소재를 사용하게 됩니다. 기체의 균형을 유지하기 위해 중심 설계와 플라이-바이-와이어 전자제어 시스템을 사용해 안정성을 보장하며 소닉 붐 완화 설계와 열 확장 제어 기술도 고속에서의 구조적 안정성을 지원합니다. 이러한 특징은 초음속 환경에서의 안전성과 성능을 극대화하는데 주요하겠습니다.