안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
화학공학
Q. 핫팩은 불도 없이 따뜻하게 유지되는 이유는?
핫팩은 산화 반응 원리로 작동하게 되는데 내부 구조는 주로 철가루, 소금, 활성탄, 물 등이 들어 있습니다. 핫팩을 흔들면 공기 중의 산소와 철가루가 반응해 산화철을 형성하게 되고 이 과정에서 열에너지가 방출되어 핫팩이 따뜻해지는 것입니다. 활성탄은 반응 속도를 조절하고 소금은 촉매 역할을 하게 됩니다. 내부에 포함된 물은 반응에 필요한 습기를 제공하고 이 반응은 연소가 아니라 느린 산화 반응이라 불꽃 없이 열이 발생합니다. 핫팩의 온도와 지속 시간은 성분의 비율과 포장 구조에 따라 조절됩니다.
화학공학
Q. 염화칼슘 대체할수 있는 약품없나요?
염화칼슘은 효과적으로 눈을 녹여 주지만 차량 부식을 유발할 수 있기에 이를 대체할 수 있는 방안으로는 염화나트륨-염화칼슘 혼합제가 있으며 부식 방지 첨가제를 추가하면 부식 위험을 줄일 수 있습니다. 또한 염화마그네슘은 부식성이 낮고 환경에 더 친화적이지만 아무래도 비용이 더 비싼 편입니다. 그렇기에 최근에는 유기성 제설제나 비염화물 제설제도 주목받고 있는데 이는 부식성과 환경 영향을 크게 줄입니다. 하지만 대체 제설제는 염화칼슘보다 가격이 높아 광범위한 사용에는 경제적 제약이 있습니다.
기계공학
Q. 미래에는 이력서가 필요 없어진다는데, 그 이유는 무엇일까요?
미래의 채용은 이력서 중심에서 개인 기술과 역량 중심으로 전환될 가능성이 매우 큰 편입니다. 기술 기반 채용 시스템은 AI와 데이터 분석을 활용해 지원자의 실제 능력을 평가하게 되는데 예를 들면 코딩 테스트, 프로젝트 포트폴리오, 기술 인증 등이 이력서를 대체할 수 있습니다. 또한 블록체인을 활용한 스킬 인증 플랫폼이 도입된다면 개인이 가진 기술을 신뢰할 수 있게 검증할 수 있습니다. 이는 학력이나 경력보다는 실질적으로 일하는데 필요한 능력을 강조할 수 있으며 비전통적 경로를 통해 성장한 인재들에게도 기회를 제공합니다.
기계공학
Q. 타워 크레인은 어떻게 설치를 하는건가요
타워크레인은 기초부터 단계적으로 조립하여 높이를 올리게 되는데요. 먼저 콘크리트 기초 위에 하부 구조를 설치한 뒤에 크레인의 중심 기둥을 세웁니다. 초기에는 소형 이동식 크레인이 필요한 높이까지 조립을 도와주게 됩니다. 이후에는 타워크레인 자체에 설치된 클라이밍 장치를 사용해 스스로 높이를 높이고 클라이밍 장치는 마스트를 끌어올린 후 새로운 기둥 섹션을 추가하는 방식으로 작동합니다. 건물 공사 진행에 맞춰 필요한 만큼 반복적으로 높이를 올리며 마지막엔 해체 크레인을 활용해 반대로 분해합니다.
기계공학
Q. 3D 프린팅 기술의 발전과 그 응용에 가능성?
3D 프린팅 기술은 복잡한 구조물과 맞춤형 제품을 정밀하게 제작할 수 있는 가장 혁신적인 기술 중 하나입니다. 다양한 재료(예를 들면 플라스틱, 금속, 세라믹 등)를 활용해 복잡한 형태를 손쉽게 구현할 수 있어 제조업에서 많이 사용 되며 큰 변화를 일으켰습니다. 이 기술은 프로토타입 제작, 의료, 항공, 자동차, 건축 등 여러 분야에서 응용되고 있고 맞춤형 제품 생산과 빠른 개발 주기를 가능하게 합니다. 또한 재료 낭비를 줄이고 기존 제조 방법으로는 불가능한 복잡한 기하학적 형태도 제작할 수 있습니다.
기계공학
Q. 항공기 설계에 관련하여 최신 기술 동향에 관하여 궁금합니다.
최신 항공기 설계에는 연료 효율성과 환경 친화성을 높이는 다양한 기술이 포함되는데여. 먼저 복합재료와 같은 경량화 소재를 사용해 연료 소비를 줄이고 성능을 개선합니다. 디지털 트윈 기술을 통해 설계부터 제작, 유지보수까지 항공기의 전 과정을 시뮬레이션하며 최적화하고 전기 추진 기술과 하이브리드 엔진이 개발되고 있어 탄소 배출을 크게 줄이는 데 기여합니다. 공력 성능 개선을 위해 윙렛 설계와 고효율 날개 구조가 적용됩니다. 첨단 항법 시스템과 자율 비행 기술도 설계에 통합되어 운항 효율성과 안전성을 높이고 있습니다. 마지막으로 AI 기반 설계와 빅데이터 분석이 항공기 설계와 제작 과정에서 점차 중요한 역할을 하고 있습니다.
기계공학
Q. 위치 정밀도의 개선을 위한 방안에 대해서
회전하는 인덱스 장치의 위치 정밀도를 개선하기 위해서는 고정밀 엔코더를 사용해 위치 측정 정확도를 높이고 서보 모터를 활용하여 정밀한 위치 제어를 구현할 수 있습니다. 또 기어 감속기를 추가하면 모터의 분해능이 향상되어 정밀도가 증가합니다. PID 제어 알고리즘을 적용하면 제어 정확성을 더욱 향상시킬 수 있고 온도와 진동 보정 시스템을 통해 환경 변수의 영향을 최소화하는 것도 효과적입니다. 기계적 백래시를 줄이기 위해 고정밀 기어를 사용하거나 직접 구동 방식을 채택할 수 있고 정밀 레퍼런스 위치 센서를 통해 위치 재설정 정확성을 강화하는 방법도 고려해 볼 수 있겠습니다.
화학공학
Q. 전기신호를 화학적 신호로 바꿔 줄 수 있는 그런 것도 있나요
네 그렇습니다. 전기 신호를 화학적 신호로 변환하는 기술은 이미 다양한 분야에서 연구되고 있는데요. 대표적으로 전자화학 센서와 전기-화학 변환 장치가 있습니다. 설명을 위해 예를 들어보면 뉴로모픽 디바이스는 전기 신호를 화학적 신호로 변환해 뇌 신경망과 유사한 작동을 구현하고 전기화학 촉매는 전기 신호를 활용해 특정 화학 반응을 유도하는 데 사용됩니다. 이런 기술은 의학, 환경, 에너지 등 여러 분야에서 응용 가능성이 높습니다. 특히나 바이오센서는 전기 신호를 생화학적 반응으로 변환해 질병 진단 등에 사용됩니다.
기계공학
Q. 기계 설계를 하기 위해서 캐드 말고 사용하는 프로그램이 있나요?
기계 설계를 하기 위해서 가장 대표적인 CAD 외에도 다양한 설계 프로그램들이 있습니다. 보편적으로 SolidWorks, AutoCAD, CATIA는 각종 산업 분야에서 3D 설계에 널리 사용되고 있습니다. Fusion 360은 클라우드 기반 설계 도구로 협업과 렌더링 기능이 강력합니다. 그외 Creo와 NX는 고급 기계 설계 및 시뮬레이션에 적합하며 상대적으로 가볍습니다.
화학공학
Q. 항공유는 휘발유와 무엇이 다른가요?
비행기 연료는 일반 주유소의 기름과 차이가 있는데요. 먼저 항공유는 고도에서 안정성과 성능을 유지하도록 설계된 연료입니다. 상업용 제트기는 주로 제트 연료를 사용하고 등유 기반으로 정제되고 동결점과 점화 성능이 최적화되어 있습니다. 프로펠러 비행기나 소형 항공기는 항공가솔린을 사용하고 있으며 이는 옥탄가가 높아 엔진 효율을 극대화합니다. 제조 과정은 원유를 정제해 원하는 점도와 성질을 갖도록 혼합하고 첨가제를 더해 산화와 부식을 방지합니다.