안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 기계공학에서 유한 요소 분석(FEA)의 중요성은 무엇이며, 이를 통해 어떤 종류의 문제를 해결할 수 있나요?
유한 요소 분석은 기계공학에서 복잡한 구조물과 시스템의 응력, 변형, 열전달 등을 분석하는 중요한 도구입니다.이를 이용해 설계 최적화, 구조적 강도 평가, 피로 분석, 열 해석 등을 수행할 수 있습니다. FEA는 항공기 부품, 자동차 구조물, 건축물, 전자기기 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며 실험 없이도 안전성과 성능을 예측하고 문제를 사전에 해결할 수 있습니다.
Q. 기계공학에서 재료의 피로(fatigue) 현상은 어떻게 발생하며, 이를 방지하거나 최소화하기 위해 어떤 설계 방법과 재료 선택이 중요한가요?
재료의 피로는 반복적인 응력이나 변형으로 인해 재료가 손상되고 결국 파괴되는 현상입니다.이를 방지하기 위해 피로 강도가 높은 재료를 선택한다음 응력 집중을 줄이기 위해 부드러운 곡선이나 필렛을 설계에 포함시켜 보강해줍니다. 그리고 피로 시험을 통해 재료의 내구성을 사전에 평가하는 것이 중요한데요. 항공기 날개와 자동차 부품 설계 시 이러한 방법들이 적용되어 재료의 피로를 최소화하고 안전성을 높입니다.
Q. 기계공학에서 진동 분석은 어떤 역할을 하며, 이를 통해 기계 시스템의 성능과 신뢰성을 어떻게 향상시킬 수 있나요?
진동 분석은 기계공학에서 기계 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 고장 예측 및 예방, 수명 연장, 성능 최적화, 안전성 향상이 가능한데요.예를 들면 회전 기계의 진동을 모니터링하여 불균형이나 결함을 조기에 발견하고 유지보수 계획을 세울 수 있습니다.자동차나 항공기 구조물의 진동 특성을 이해해 설계 단계에서 진동을 최소화하는 방안을 마련할 수 있겟습니다.구체적으로는 터빈 엔진이나 기어박스의 진동 분석을 통해 문제를 조기에 발견하고 해결할 수 있습니다.
Q. 자동차 엔진의 열효율을 높이기 위한 다양한 방법에는 어떤 것들이 있나요?
자동차 엔진의 열효율을 높이는 방법에는 터보차저와 인터쿨러, 하이브리드 시스템이 있습니다.터보차저는 배기 가스를 이용해 공기를 압축하여 엔진 출력을 증가시키고 연료 소비를 줄여주고인터쿨러는 압축된 공기를 냉각해 공기 밀도를 높여 연소 효율을 향상시킵니다.하이브리드 시스템은 전기 모터와 내연기관을 결합해 연료 소비를 절약하고 엔진 부하를 줄여 열효율성을 개선합니다.
Q. 리튬배터리 폭발이 소화하기 힘든 이유
리튬배터리가 소화하기 어려운 주된 이유는 여러 가지가 있는데요.리튬배터리는 화학 반응에 의해 전기를 생성하며 운용되게 됩니다. 이런 화학 반응은 폭발할 수 있는 환경을 만들 수 있습니다. 그래서 제일 간단한 건 물에 완전히 담그는 방식이 있는데 물 속에서 어떤 화학 반응이 일어날지 모르니 적절한 소금물에 빠르게 방전시키는 것이 가장 좋습니다.