안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 콤프레셔의 진동을 줄이기 위해서는 어떻게 해야 하나요?
콤프레셔의 진동을 줄이기 위해 방진 패드나 방진 마운트를 설치하여 진동이 외부로 전달되는 것을 줄이는 것이 가장 효과적입니다. 또한 진동 흡수에 좋은 고무나 스프링 등의 완충 소재를 사용하고 콤프레셔를 견고한 구조물에 고정하여 흔들림을 최소화하는 것이 좋습니다. 제품을 사용해서 개선이 안될 경우 기계 자체의 밸런스를 개선하거나, 진동 발생을 줄이는 설계 변경도 도움이 됩니다.
기계공학
Q. 방진 마운트 설계 핵심은 무엇인가요?
방진 마운트를 설계할 때는 진동 주파수와 크기를 정확히 분석하여 최적의 재료와 구조를 선택하는 것이 중요합니다. 재료의 탄성 계수와 감쇠 특성이 진동 흡수에 큰 영향을 미치기 때문에 환경에 맞는 소재를 선정해야 하는데요. 또한 장착 위치와 마운트의 형태를 신중히 설계해 진동 전달을 최소화하고 소음 감소 효과를 극대화해야 합니다. 안전성, 내구성, 유지보수 용이성도 고려되어야 합니다.
화학공학
Q. UAM은 전기차 배터리보다 더 까다롭다는데 어떻게 다른가요
UAM(=도심 항공 모빌리티) 배터리는 전기차 배터리보다 고도의 안전성과 성능이 요구됩니다. 아무래도 비행을 하다보니 단순 자동차와는 규모가 다르기 때문인데요. 항공기 특성상 비행 중 배터리의 갑작스러운 고장은 심각한 위험을 초래하기 때문에 높은 에너지 밀도와 충·방전 안정성이 필수적입니다. 또한 경량화가 중요하여 고비용의 특수 소재와 복잡한 설계가 적용됩니다. 전기차 배터리보다 높은 전력 밀도, 신속한 재충전, 장시간 비행을 지원해야 해 개발 비용과 관리가 훨씬 까다롭고 이에 따라 가격이 몇 배 이상 높아집니다.
화학공학
Q. 나노 입자를 계면 활성제 용액 내에서 제조할 때 크기 분포가 일정해지는 이유
계면 활성제가 포함된 용액 내에서 나노 입자를 제조할 때 계면 활성제는 금속 입자 주변에 얇은 막을 형성해 입자 간 응집을 방지하게 됩니다. 이로 인해 입자들이 일정한 크기를 유지하며 성장할 수 있어 균일한 크기 분포를 가진 입자가 생성됩니다. 또한 계면 활성제는 입자의 핵생성 및 성장을 조절하는 역할을 하여 반도체와 같은 재료의 품질을 높이는 데 기여하며 이 방법은 나노 기술에서 원하는 특성을 가진 소재를 안정적으로 생산하는 데 활용됩니다.
기계공학
Q. 발전기와 엔진의 차이가 무엇인지 알고 싶습니다
발전기와 엔진은 에너지를 변환한다는 점에서 유사하긴 하지만 목적과 에너지 변환 방식에서 차이가 있습니다. 발전기는 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로 회전 운동을 통해 전력을 생성하는 반면에 엔진은 연료의 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 차량이나 기계의 동력원으로 사용됩니다. 즉 발전기는 전기를 생산하는 장치이고, 엔진은 기계적 작업을 수행하기 위해 동력을 공급하는 장치입니다.
화학공학
Q. 광학 이성질체 관계에 있는 두 물질의 존재 비율에 따라 광학 활성이 나타나는 원리가 무엇인가요?
광학 이성질체(=거울상 이성질체)는 두 물질이 서로 거울상 관계에 있어 각각 편광된 빛을 회전시키는 방향이 반대입니다. 이성질체가 동일 비율로 존재하면 회전 효과가 상쇄되어 광학 활성이 나타나지 않지만 비율이 달라지면 편광된 빛이 한쪽으로 회전되어 광학 활성이 나타나게 됩니다. 이 원리는 약물 개발 식품 향미료 및 농약의 성능 개선, 생명체에서의 대사 과정 연구 등에 활용됩니다.
기계공학
Q. 열전달과 열관리 기술의 중요성에 대해
기계 설계 및 구동 시 발생하는 열을 관리하는 것은 기기의 성능과 수명을 유지하는 데 가장 필수적입니다. 과도한 열이 축적되면 부품이 손상되고 시스템 고장 및 안전 문제로 이어질 수 있기 때문인데요. 적절한 열 관리 기술(방열판, 내부 구조, 등) 은 기기의 효율성을 높이고, 안정적인 작동을 보장합니다. 또한 열을 효과적으로 전달하고 분산하는 설계는 고온 환경에서도 기계가 원활히 작동하게 하며 에너지 효율을 극대화합니다.
기계공학
Q. 컴퓨터든, 핸드폰이든 특정 전자기기 내에서 발열이 일어나다가 폭발하는건 주로 어떤 원인때문인가요 ?
전자기기 내 발열과 폭발의 주요 원인은 배터리 과열이 되겠습니다. 리튬이온 배터리의 경우 과충전, 단락, 고온 환경 노출 시 화학 반응이 가속되어 온도가 급격히 상승하고 내부 압력이 높아져 폭발로 이어질 수 있습니다. 또한, 배터리 제조 불량이나 내부 손상, 냉각 시스템의 문제로도 발열과 폭발이 발생할 수 있습니다. 고급 전자기기의 경우 배터리 내에 BMS가 존재할 수 있고 해당 BMS가 오작동을 일으킬 경우도 있겠습니다. 안전을 위해 과충전 방지 회로, 열 분산 설계, 품질 검사 등이 중요합니다.
기계공학
Q. 기계들의 마모를 줄이기 위해서는 어떻게 해야 하나요?
기계 부품의 마모를 줄이려면 먼저 적절한 윤활제를 사용해 마찰을 줄여주고 주기적인 유지 보수를 통해 손상을 방지해야 합니다. 고강도 소재를 선택하거나 표면 경화를 통해 내구성을 높일 수도 있겠습니다. 또한 부품 설계를 최적화하여 스트레스 집중을 줄이고 환경 요인(온도, 습도 등)을 관리하여 부식이나 열화 등의 마모를 예방하는 것도 중요합니다.가장 중요한 것은 역시 꾸준한 관리가 되겠습니다
기계공학
Q. 수1 탐구주제 선택 도와주세욥!!!
수학 1의 심화 주제로는 지수와 로그의 응용, 삼각함수의 주기성 및 변환, 수열과 급수의 수렴성을 다룰 수 있습니다. 특히 지수와 로그는 지속적인 성장과 감쇠를 모델링하는 데 유용하며 이를 통해 인구 성장, 방사능 붕괴 등의 문제를 탐구할 수 있습니다. 삼각함수는 주기적 현상을 이해하는 데 필수적이고 파형 분석이나 신호 처리와 같은 공학 분야에서 매우 중요합니다. 수열의 경우에는 피보나치 수열이나 등차 및 등비 수열을 연구하면서 패턴 인식과 수학적 귀납법을 통한 증명도 할 수 있습니다. 이러한 내용들은 공학적 문제 해결에 필수적인 기초 수학 개념을 강화하는 데 도움이 됩니다.