안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 자율주행 시스템에서 사용하는 센서 퓨전 기술은 어떻게 작동하며, 왜 중요한가요?
센서 퓨전은 자율주행 시스템에서 카메라, 라이다, 레이더 등 여러 센서의 데이터를 결합해 더 정확한 환경 정보를 생성하는 기술을 말하는데요. 각 센서는 고유의 장점과 한계를 가지는데 센서 퓨전은 각 센서의 한계를 보완합니다. 예를 들어드리자면 레이더는 거리와 속도를 정확히 측정하지만 세부 정보는 부족하고 카메라는 색상과 텍스처를 잘 인식하지만 빛에 민감합니다. 라이다는 3D 환경을 정밀하게 스캔하지만 악천후에 의해 정밀도가 떨어질 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 퓨전 작업은 센서 데이터를 정렬하고 중복 정보를 제거하며 환경을 종합적으로 분석해 객체 인식, 거리 측정, 경로 계획 등을 지원합니다. 이를 통해 자율주행차는 더욱 안전하고 효율적으로 주행할 수 있게 되는 것입니다.
화학공학
Q. 미생물이 플라스틱을 분해시키는 실험을 했는데, 미생물이 어떤 원리나 과정을 통해서 플라스틱을 분해할 수 있는지 모르겠습니다.
미생물이 플라스틱을 분해하는 과정은 효소 작용에 의해 이루어지게 되는데요. 일부 미생물은 플라스틱을 구성하는 고분자 화합물을 분해할 수 있는 효소를 분비합니다. 효소는 플라스틱의 화학 결합을 끊어서 단량체나 저분자 화합물로 분해하는 역할을 하는데 이 분해된 물질들은 미생물의 에너지원이나 성장에 필요한 탄소 공급원으로 사용됩니다. 특히 환경에서 서식하는 미생물은 진화적으로 플라스틱을 분해할 능력을 일부 획득한 경우도 있겠습니다. 보다 효율적인 분해는 플라스틱의 종류, 미생물의 특성, 온도, 습도 등 조건에 따라 다른데 이 과정은 플라스틱 폐기물 문제를 해결할 생물학적 방법으로 주목받고 있습니다.
기계공학
Q. 자동차 브레이크는 어떻게 작은 힘으로 차를 멈출수 있나요?
자동차 브레이크는 유압의 원리와 마찰력을 이용해 작동해서 달리는 자동차를 멈추게 하는 것인데요. 브레이크 페달을 밟으면 작은 힘이 유압 시스템을 통해 증폭되어 브레이크 캘리퍼로 전달되게 됩니다. 캘리퍼가 브레이크 패드를 디스크에 눌러 마찰력을 생성하게 되고 이 마찰을 통해 자동차의 운동 에너지를 열 에너지로 변환해 속도를 줄입니다. 유압 시스템은 페달의 작은 힘을 크게 증폭해 무거운 자동차를 멈출 수 있게 합니다. 흔히 들어보셨을 ABS 같은 기술은 바퀴가 잠기는 것을 방지해 안전성을 높입니다.
기계공학
Q. 누수 탐지 업체는 어떻게 누수를 찾아내는지 궁금합니다
누수 탐지 업체는 첨단 장비와 기술을 사용해 보이지 않는 누수를 찾아내게 됩니다. 열화상 카메라는 온도 차이를 감지해 누수를 파악하고 음향 탐지 장비는 누수로 인한 물 흐르는 소리를 분석하는뎅ㅅ. 가스 주입 방식은 특정 가스를 배관을 통해 넣어 누수 지점을 확인하게 되고 압력 테스트를 통해 배관의 압력 변화를 측정하거나 내시경 카메라를 이용해 배관 내부를 직접 관찰합니다.
기계공학
Q. 비행기에서 발생하는 기내 압력은 어떻게 유지되는지 궁금해요.
비행기 기내 압력은 고도 상승 시 산소 부족과 저기압으로 인한 불편함을 방지하기 위해 유지되는데요. 항공기는 기밀 구조로 설계되어 외부 공기가 들어오지 않고 엔진의 압축된 공기를 기내로 주입해 필요한 압력을 만듭니다. 일반적으로 기내 압력은 약 1,800~2,400m 고도에 해당하는 수준으로 조정되는데 이 과정은 압력 조절 시스템과 밸브를 통해 자동으로 관리됩니다. 여압 시스템은 승객의 안전과 편안함을 보장하는데 도움을 주며 일정한 환기와 공기 순환도 유지합니다.
기계공학
Q. 비행기의 엔진은 어떻게 작동하며, 어떤 종류의 엔진이 사용되나요?
비행기 엔진은 공기와 연료를 혼합해 연소시켜 추진력을 생성하게 되는데 주로 사용되는 엔진은 터보제트, 터보팬, 터보프롭, 터보샤프트 등이 있습니다. 터보제트는 고속 비행에 적합하고 터보팬은 효율성과 저소음으로 상업 항공기에 많이 사용되고 있습니다. 터보프롭은 프로펠러를 사용해 저속 비행과 짧은 활주로에 적합한데요 헬리콥터에는 터보샤프트가 사용됩니다. 기본 작동 원리는 공기를 압축하고 연료를 태워 고온·고압의 가스를 생성한 후 이를 배출하여 추진력을 얻는 것입니다.
기계공학
Q. 비행기가 비상착륙할떄 비행기 자체가 무거우면 착륙시 사고가 날수 있다고 하는데 그 이유가 뭔가요??
비행기가 비상착륙할 때 무거우면 착륙 시 충격이 커져 아무래도 상대적으로 기체 손상이나 사고 위험이 높아질 수 있습니다. 특히나 착륙장치와 활주로가 견딜 수 있는 하중을 초과하면 구조적 손상이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서 항공기는 비상 상황에서 연료를 버려 무게를 줄이는 경우가 있습니다. 연료를 버리면 착륙 하중을 줄여 브레이크와 타이어의 부담을 경감하고 착륙 안정성을 높일 수 있습니다. 다만 연료 버리기는 환경과 안전을 고려해 허가된 구역에서만 수행됩니다.
기계공학
Q. 현대자동차가 전기차를 만드는 공정은 무엇인가요?
현대자동차는 자동차 생산에 조립라인 공정을 기본적으로 사용하며 프레스 공정에서는 강판을 금형으로 눌러 차체 패널을 제작합니다. 차체 공정에서는 용접 로봇을 활용해 패널을 조립하며 구조적 강성을 확보하게 됩니다. 도장 공정에서는 방청, 색상 도포, 광택 작업을 통해 내구성과 외관 품질을 높이게 되며 의장 공정에서는 엔진, 전장 부품, 실내 장비 등을 조립하며, 전기차는 배터리와 모터가 중심이 됩니다. 전기차는 내연기관차보다 상대적으로 부품 수가 적고 공정이 단순화되는 특징이 있으며 현대자동차는 최신 자동화 기술과 품질 관리 시스템을 활용해 효율성을 극대화합니다.
기계공학
Q. 터빈 엔진의 구조적 특징이나 소재는 어떻게 신뢰성에 기여하는 것일까요?
터빈 엔진의 구조적 특징은 고온, 고압 환경을 견딜 수 있는 강도와 내열성을 가진 소재를 사용하면서도 정밀한 설계로 내구성과 효율성을 극대화합니다. 니켈 합금 같은 초내열 합금은 고온에서도 변형 없이 안정적으로 작동하는데 필요 소재인데요. 다른 엔진과 비교해 터빈 엔진은 회전 부품의 균형과 내마모성이 뛰어나 장기간 작동이 가능합니다. 이로 인해 터빈 엔진은 효율성과 안전성이 중요한 항공 및 발전 분야에서 선호됩니다.
기계공학
Q. 4D 프린팅 기술로 제작된 구조물이 특정 환경에서 변화하는 원리는 무엇일까요?
4D 프린팅은 3D 프린팅 기술에 시간의 요소를 더해져서 특정 환경에 노출되면 형태나 성질이 변화하는 스마트 소재를 사용하는 기술입니다. 주로 온도, 습도, 빛, pH 등 환경 자극에 반응하는 소재를 활용하게 되는데요. 이런 소재는 자극에 따라 분자 구조를 재배열하거나 변형해 사전에 설계된 형태로 변화합니다. 이 기술은 의료, 항공, 패션 등 다양한 분야에서 맞춤형 제품과 자가 수복 기능을 제공할 가능성이 크겠습니다.