안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 전동기와 발전기는 각각 어떤 원리에 의해 움직이는지 궁금합니다.
전동기와 발전기는 모두 전자기 유도 원리에 기반하고 있습니다. 먼저 전동기는 전기 에너지를 회전 운동으로 변환하여 작동하는데 코일에 전류가 흐르면 자기장이 형성되고 이 자기장이 자석과 상호작용해 회전력을 만들어냅니다. 다음 발전기는 반대로 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 코일이 자석 주위를 회전할 때 자기장이 변하면서 코일에 전류가 유도되고 이를 통해 전기가 생성하게 됩니다.
기계공학
Q. 로봇이 자동으로 작동하는 원리가 무엇인가요?
요리 로봇은 센서, 카메라, AI 알고리즘을 이용해 요리 과정을 인식하고 제어할 수 있는데요. 설명을 드리자면 로봇 팔에 장착된 센서와 카메라로 재료의 위치와 상태를 확인하고 AI가 이를 분석해 요리 순서를 진행합니다. 이러한 로봇들은 사전에 프로그램된 레시피 데이터를 바탕으로 요리하고 딥러닝을 통해 경험을 쌓아 동작을 최적화하기도 합니다. 요즘은 커피머신, 간단한 국수 등 각종 요식업계에 적용되고 있을정도로 기술의 진입이 빠르게 이루어지고 있습니다.
기계공학
Q. 기계를 잘 돌아가게 하기 위해서 윤활제를 사용 하는데 그 윤활제는 어떻게 만드나요? 
윤활제는 마찰을 줄이고 기계의 수명을 연장하기 위해 필수로 적용되고 있고 이는 다양한 원료로 만들어집니다. 주로 광유, 합성유, 식물성 기름을 기본으로 사용하지만 기계 특성에 따라 물과 혼합된 수성 윤활제나 고온에서 안정적인 실리콘 오일이 쓰이기도 합니다. 기계의 극한 조건에 맞추어 PTFE 같은 첨가제를 넣어 내열성, 내식성 등을 높입니다. 자동차나 항공기처럼 정밀도가 요구되는 경우에는 합성 윤활제와 특수 첨가제를 사용해 마모와 부식을 최소화하도록 설계됩니다.
기계공학
Q. 테슬라에서 야심짜게 개발한 옵티머스는 어느정도 수준인가요?
일론 머스크의 휴머노이드 옵티머스는 주로 반복적이고 위험한 작업을 대신 수행하는 것을 목표로 하고 있습니다. 로봇이 일상 업무와 산업 현장에서 활용되는 시대를 열고자 하는 프로젝트 중 하나입니다. 현재 기술로는 주로 창고 정리, 간단한 조립, 그리고 공장 내 물류 작업 등에 활용될 가능성이 큰데요. 아직은 기술적 한계로 인해 인간의 노동을 대체할 단순한 작업들을 담당하게 된다고 생각하시면 되겠습니다. 궁극적으로는 가정에서도 도움을 줄 수 있는 휴머노이드로 진화할 수 있지만 일상 생활 전반에서 널리 쓰이기 위해선 기술적, 윤리적 과제를 해결해야 합니다.
화학공학
Q. 볼타전지와 다니엘 전지에 사용하는 전해질이 다른 이유가 궁금합니다
볼타 전지와 다니엘 전지는 금속의 이온화 경향을 이용해 전류를 발생시키는 원리는 같지만 전해질의 차이가 반응의 효율성과 지속성에 영향을 미치기 때문입니다. 볼타 전지에서는 묽은 황산이 금속과의 전자 이동을 촉진해 초기 전류를 강하게 발생시키지만 시간이 지나면 금속 표면에 수소 기포가 쌓여 전류가 줄어드는 반면에 다니엘 전지는 아연과 구리판을 각각 황산아연과 황산구리 용액에 담가 반응이 안정적으로 유지되고 전기화학적 평형을 통해 지속적인 전류를 발생시킵니다.
기계공학
Q. ATP라는 것이 정확히 무슨 의미이고 어떤 경우에 활용되나요?
ATP는 "Available to Promise"의 약자로서 기업의 생산 및 공급망 관리에서 주문 가능 수량을 실시간으로 확인해 고객에게 약속할 수 있는 재고를 의미합니다. ATP는 고객 주문에 대응해 제품을 신속하게 제공할 수 있도록 하는 중요한 지표로 공급망의 효율성을 높이고 고객 만족도를 유지하는 데 기여합니다. 추가 설명을 드리자면 생산 일정과 현재 재고를 바탕으로 특정 제품의 출하 가능 날짜를 확인하거나 주문을 조정해 재고 부족을 방지할 수 있습니다.
기계공학
Q. 기체 분자는 왜 고체나 액체 분자보다 더 자유롭게 움직이나요?
기체 분자가 고체나 액체 분자보다 더 자유롭게 움직이는 이유는 분자 간의 결합력이 약하기 때문입니다. 고체와 액체에서는 분자들이 서로 강하게 결합되어 있어 상대적으로 고정된 위치에 있기 때문에 일부 진동이나 이동만 가능한 반면에 기체에서는 분자 간의 결합력이 매우 약해 분자들이 서로 충돌하며 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이로 인해 기체는 넓은 공간에 퍼져 자유로운 운동을 할 수 있게 됩니다.
기계공학
Q. 프린터가 작동하는 윈리는 무엇인가요?
프린터는 컴퓨터나 스마트폰이 인터넷 자료를 불러오면 이를 기계가 이해할 수 있는 언어로 변환해 인쇄합니다. 먼저 사용자가 인쇄 명령을 내리면 데이터가 프린터 언어로 전환되게 됩니다. 프린터는 이 데이터를 해석해 인쇄 헤드나 레이저를 이용하여 종이 위에 이미지를 생성하게 되면 우리가 아는 프린터 출력이 가능한 것입니다. 최초의 컴퓨터 프린터는 1953년에 개발된 도트 매트릭스 방식이었고 개인용 잉크젯 프린터는 1970년대 후반에 등장해 대중화되기 시작했습니다.
기계공학
Q. 에너지가 없이도 움직이는 기계가 있을 수 있을까요?
동력이나 에너지가 전혀 없이 스스로 움직이는 기계는 물리적으로 존재하지 않습니다. 모든 기계는 반드시 에너지원이 필요하고 전기, 화석 연료, 태양광, 또는 심지어 사용자가 직접 가하는 물리적인 힘일 수 있습니다. 다만 태엽이나 중력, 자기장 등 외부 환경을 활용하여 에너지를 최소화하거나 저장한 에너지를 이용해 작동하는 기계는 있습니다.
기계공학
Q. 우리나라도 드론을 잘만든다고 하는데
드론의 비행 기술을 민항기에 접목하는 것은 기술적으로 가능하지만 여러 과제가 있는데요. 드론은 주로 소형 비행체에 적합한 전기 추진 시스템과 수직 이착륙 방식을 사용합니다. 그러나 민항기는 크기와 무게가 훨씬 크기 때문에 드론과 같은 방식으로 비행하려면 강력한 배터리와 추진 시스템이 필요한데 안전성, 항로 제어, 법적 규제 등의 문제를 해결해야 하기에 민항기에 드론 기술을 적용하는 데는 시간이 더 필요할 것입니다.