안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 자동차 브레이크 시스템은 어떤것이 있나요
자동차 브레이크 시스템은 크게 디스크 브레이크와 드럼 브레이크로 구분되고 있습니다. 디스크 브레이크는 패드가 회전하는 디스크를 압착하여 제동하게 되며 주로 고성능과 안전성이 필요한 차량에 사용되고 있습니다. 그에 반해 드럼 브레이크는 브레이크 슈가 드럼 안쪽을 밀어내며 차량을 멈추게 하고 비용 절감을 위해 후륜에 자주 사용됩니다. 최근에는 전자 제어 브레이크 시스템과 전자식 주차 브레이크가 도입되었으며 제동력 분배와 자동 제어가 가능한 첨단 기술들이 적용됩니다.
화학공학
Q. 탄도미사일은 어디까지 사정거리를 가질까요?
대륙간 탄도미사일의 사정거리는 약 5,500km 이상으로 대륙 간을 오갈 수 있을 만큼 긴 거리를 비행할 수 있는 미사일입니다. 북한이 개발한 ICBM 중 일부는 최대 13,000km에 이를 수 있기 때문에 미국 본토를 포함한 전 세계 대부분의 지역을 타격할 수 있는 범위를 가지고 있습니다. 사정거리는 미사일의 디자인, 연료, 탄두의 무게 등 여러 요소에 따라 달라지며, 각국은 이를 통해 전략적 억제력을 확보하려고 합니다.
기계공학
Q. 자율주행도 인공지능으로 할 순 없을까요?
네! 자율주행에 인공지능을 적극 활용하는 것이 가능하고 도입해야만 하는데요. 현재 자율주행 기술에서는 AI를 통해 카메라, 레이더, 라이다 등 다양한 센서를 통해 방대한 양의 데이터를 수집하고 분석하여 도로 상황을 인식하고 판단하게 됩니다. 이를 통해 차량은 장애물 회피, 차선 변경, 교차로 통과 같은 복잡한 주행 결정을 판단 및 수행합니다. 완전 자율주행을 위해서는 다양한 도로 환경과 날씨 조건에서도 안전하게 주행할 수 있도록 AI가 상황을 더욱 정교하게 판단해야 하고 사고를 완전히 예방하기 위해서는 추가적인 기술 개발이 필요합니다.
기계공학
Q. 왜 기계에서 마찰을 완전히 없앨 수 없을까요?
마찰은 표면의 미세한 거칠기와 원자 간의 접촉으로 인해 발생하기에 완전히 없애는 것은 물리적으로 어렵습니다. 완전히 없앤다는 것은 표면 자체의 나노단위까지 줄여야하기에 현실적으로 어렵다는 표현인데요. 마찰을 줄이기 위해 윤활제 사용, 표면 코팅, 베어링과 같은 기술들이 사용되고 있습니다. 최근에는 초소수성 코팅, 나노 윤활제, 자기부상 같은 혁신적 기술로 마찰을 크게 줄이는 연구가 활발하긴 하지만 마찰이 완전히 없으면 제어와 안정성이 떨어질 수 있어 필요한 최소한의 마찰은 유지해야 합니다.
기계공학
Q. 왜 열기관의 효율은 100%가 될 수 없을까요?
열기관에서 일부 에너지가 손실되는 이유는 마찰, 열 손실, 불완전 연소 등으로 인해 에너지가 일로 완전히 변환되지 않기 때문입니다. 마찰이 발생하거나 열이 발생한다는 것은 일정 에너지가 소모된다는 얘기이기 때문에 온전한 변환이 일어나지 않았다는 것인데요. 엔진 내부 부품 간의 마찰과 열 방출이 에너지 손실을 야기시키는 것이 이에 해당합니다. 열기관의 이론적 한계는 카르노 효율로 설명되며 이는 열기관이 최대 효율로 작동할 때의 한계입니다. 이론적으로 완벽한 효율을 얻기 위해서는 온도 차이가 무한대여야 하지만 현실에서는 불가능해 완벽한 에너지 변환을 이룰 수 없습니다.
화학공학
Q. 학교나 공공기관에 놓여져 있는 소화기 안에는 어떤 물질이 들어 있으며, 화재시 어떤 작용을 하나요?
소화기에는 주로 물, 이산화탄소, 분말 소화제, 포말 등이 소화기 몸통 내부에 들어 있습니다. 물 소화기는 온도를 낮춰 불을 끄는 타입이고 이산화탄소 소화기는 산소를 차단해 화염 발생을 억제하는 타입입니다. 분말 소화기는 화재 시 발생하는 열을 흡수하고 연소를 억제하는 화학 반응을 일으켜 소화합니다. 포말 소화기는 액체 위에 거품을 형성해 산소 공급을 차단하고 연소를 멈추게 합니다. 각 소화제는 화재 유형에 따라 적합한 효과가 다르고 적합한 화재 유형에 맞게 사용하는 것이 가장 좋습니다.
기계공학
Q. 요즘친환경자동차에 대한 개발이활발한데
태양광 자동차 개발은 현재 진행 중에 있는데요. 소노 모터스의 소나(Sion)나 라이트이어 0 같은 시제품도 현재는 나와 있습니다. 하지만 태양광 발전은 전력 효율이 보다 낮기 때문에 자동차를 완전히 구동하기엔 아직 한계점이 존재하는데요. 태양광 패널은 날씨나 햇빛 각도에 영향을 받고 차체에 설치할 수 있는 패널 면적도 제한적이다보니 충분한 전력을 얻기 어렵습니다. 그래서 태양광은 주로 보조 전원용으로 활용되며 배터리와 함께 사용하는 하이브리드 형태가 더 현실적입니다.
기계공학
Q. 전철,지하철,기차 등 분류 범위랑 차이점
지하철과 전철은 언뜻 들으면 비슷한데요. 사실상 조금은 다릅니다. 지하철은 주로 지하에 설치된 도시 교통 수단을 말하고 전철은 전기로 움직이는 철도 차량을 포괄합니다. 경전철은 짧은 구간이나 소규모 지역을 잇는 가벼운 철도를 의미하며 보통 소형 차량으로 운행됩니다. 김포 골드라인이 이에 해당한다고 보시면 되겠습니다. 기차는 장거리 이동이 가능한 모든 철도 차량을 가리키고 열차는 여러 객차가 연결된 차량을 뜻합니다. 전차는 전차선으로부터 전력을 공급받아 도로 위를 주행하는 전동차로 보통 노면 위를 달리는 차량을 말합니다.
기계공학
Q. 취미로 퓨전360을 배울찌 블렌더를 배울찌 고민입니다
퓨전 360은 로봇이나 기구 설계에 유용하며 3D 모델링과 기계적 설계 개념을 익히는 데 큰 도움이 됩니다. 이를 통해 기구학, 부품 조립, 공학적 사고 능력도 키울 수 있어 ICT 분야에서의 메카트로닉스 관련 업무에 유리하겠습니다. PCB 설계는 전자회로에 대한 이해가 필요하기에 초반 진입 장벽이 다소 어려울 수 있지만 로봇을 다룬다면 기초라도 익히면 유리합니다. 로봇 설계에 필요한 기구와 회로 모두 배우려면 Fusion 360과 PCB 기초 설계 툴을 병행하는 것도 추천드립니다.
화학공학
Q. 다니엘 전지의 이론적 전압과 측정한 전압의 차이
실험에서 측정한 다니엘 전지의 전압이 1.1V보다 낮은 0.89V로 나온 이유는 이론적 조건과 실험 조건의 차이 때문인데요. 표준환원전위는 이상적인 조건에서의 값이며 실제 실험에서는 온도, 이온 농도, 전극 표면 상태, 내부 저항 등 다양한 비이상적 요소가 영향을 미칩니다. 특히나 농도 차이와 전해질 저항이 전지 전압을 낮추는 주요 원인입니다.