안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 비행기의 엔진은 어떻게 작동하며, 어떤 종류의 엔진이 사용되나요?
비행기 엔진은 공기와 연료를 혼합해 연소시켜 추진력을 생성하게 되는데 주로 사용되는 엔진은 터보제트, 터보팬, 터보프롭, 터보샤프트 등이 있습니다. 터보제트는 고속 비행에 적합하고 터보팬은 효율성과 저소음으로 상업 항공기에 많이 사용되고 있습니다. 터보프롭은 프로펠러를 사용해 저속 비행과 짧은 활주로에 적합한데요 헬리콥터에는 터보샤프트가 사용됩니다. 기본 작동 원리는 공기를 압축하고 연료를 태워 고온·고압의 가스를 생성한 후 이를 배출하여 추진력을 얻는 것입니다.
Q. 비행기가 비상착륙할떄 비행기 자체가 무거우면 착륙시 사고가 날수 있다고 하는데 그 이유가 뭔가요??
비행기가 비상착륙할 때 무거우면 착륙 시 충격이 커져 아무래도 상대적으로 기체 손상이나 사고 위험이 높아질 수 있습니다. 특히나 착륙장치와 활주로가 견딜 수 있는 하중을 초과하면 구조적 손상이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서 항공기는 비상 상황에서 연료를 버려 무게를 줄이는 경우가 있습니다. 연료를 버리면 착륙 하중을 줄여 브레이크와 타이어의 부담을 경감하고 착륙 안정성을 높일 수 있습니다. 다만 연료 버리기는 환경과 안전을 고려해 허가된 구역에서만 수행됩니다.
Q. 현대자동차가 전기차를 만드는 공정은 무엇인가요?
현대자동차는 자동차 생산에 조립라인 공정을 기본적으로 사용하며 프레스 공정에서는 강판을 금형으로 눌러 차체 패널을 제작합니다. 차체 공정에서는 용접 로봇을 활용해 패널을 조립하며 구조적 강성을 확보하게 됩니다. 도장 공정에서는 방청, 색상 도포, 광택 작업을 통해 내구성과 외관 품질을 높이게 되며 의장 공정에서는 엔진, 전장 부품, 실내 장비 등을 조립하며, 전기차는 배터리와 모터가 중심이 됩니다. 전기차는 내연기관차보다 상대적으로 부품 수가 적고 공정이 단순화되는 특징이 있으며 현대자동차는 최신 자동화 기술과 품질 관리 시스템을 활용해 효율성을 극대화합니다.
Q. 터빈 엔진의 구조적 특징이나 소재는 어떻게 신뢰성에 기여하는 것일까요?
터빈 엔진의 구조적 특징은 고온, 고압 환경을 견딜 수 있는 강도와 내열성을 가진 소재를 사용하면서도 정밀한 설계로 내구성과 효율성을 극대화합니다. 니켈 합금 같은 초내열 합금은 고온에서도 변형 없이 안정적으로 작동하는데 필요 소재인데요. 다른 엔진과 비교해 터빈 엔진은 회전 부품의 균형과 내마모성이 뛰어나 장기간 작동이 가능합니다. 이로 인해 터빈 엔진은 효율성과 안전성이 중요한 항공 및 발전 분야에서 선호됩니다.
Q. 4D 프린팅 기술로 제작된 구조물이 특정 환경에서 변화하는 원리는 무엇일까요?
4D 프린팅은 3D 프린팅 기술에 시간의 요소를 더해져서 특정 환경에 노출되면 형태나 성질이 변화하는 스마트 소재를 사용하는 기술입니다. 주로 온도, 습도, 빛, pH 등 환경 자극에 반응하는 소재를 활용하게 되는데요. 이런 소재는 자극에 따라 분자 구조를 재배열하거나 변형해 사전에 설계된 형태로 변화합니다. 이 기술은 의료, 항공, 패션 등 다양한 분야에서 맞춤형 제품과 자가 수복 기능을 제공할 가능성이 크겠습니다.