안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 자율 주행 시스템 같은 경우는 어떤 기계적인 설계가 중요한 가요?
자율 주행 시스템의 기계적 설계에서 가장 중요한 요소는 크게 센서 통합, 구동 및 제어 시스템, 그리고 안전성 설계입니다. 센서 통합은 LIDAR, 카메라, 레이더와 같은 다양한 센서를 효과적으로 연결하여 차량 주변 환경을 정확하게 인식하도록 해야 하는데요. 각 센서의 위치와 설치 각도는 데이터 수집의 정확성을 높이는 데 필수적입니다. 구동 및 제어 시스템은 자율 주행 차량이 신속하게 반응하고 안전하게 주행할 수 있도록 정밀한 모터 제어와 서스펜션 시스템 설계가 필요합니다. 또한 전기 구동 시스템도 에너지 효율성을 고려해야 합니다.
기계공학
Q. 자동차의 내연기관과 전기차의 구동 시스템의 차이점은 무엇인가요?
자동차의 내연기관과 전기차의 구동 시스템에서 에너지 효율성을 높이기 위한 기계적 설계는 경량화, 공기역학적 디자인, 열 관리 최적화가 포함됩니다. 내연기관 차량은 엔진의 효율성을 극대화하기 위해 연료 분사 시스템, 터보차저 및 배기 시스템을 개선하고 기계적 마찰을 줄이기 위한 정밀한 부품 가공과 윤활 시스템을 설계해야 합니다.그 반면에 전기차는 모터와 배터리 시스템의 효율성을 높이기 위해 고성능 모터, 정밀한 전력 변환 시스템 및 경량화된 배터리 팩 설계가 중요합니다.내연기관과 전기차의 구동 시스템 큰 차이점으로는 내연기관은 연료를 연소하여 발생하는 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 반면에 전기차는 전기를 직접 모터로 전달하여 구동합니다.
기계공학
Q. 기계공학의 제조 방법론의 특정 제품에 재료를 선택할 때 고려야해야할 요소는 무엇인가요?
특정 제품의 제조에서 재료를 선택할 때 고려해야 할 사항으로는 기계적 성질이 있습니다. 제품의 사용 환경에 맞는 강도, 경도, 인성 등을 평가해야 합니다. 열적 성질도 중요한데요. 열전도율 및 열팽창 계수를 고려해야 고온 환경에서의 성능 저하를 방지할 수 있습니다. 부식 저항성은 특히 환경적 요인에 민감한 제품에서 중요하며 적절한 표면 처리 방법도 고려해야 합니다.
기계공학
Q. 기계를 설계할때 기계 부품의 설계원리는 어떤가요?
기계를 설계할 때 부품을 고려해야 할 사항으로는 재료 선택, 강도 및 내구성, 치수 및 공차가 있습니다. 적절한 재료를 선택해야 기계의 성능과 수명을 보장할 수 있고 부품의 강도와 내구성은 사용 환경과 하중 조건에 맞춰 설계해야 합니다. 또한, 부품 간의 조립 및 작동에 문제가 없도록 적절한 치수와 공차를 설정하는 것이 중요합니다.기계 설계 시 주의해야 할 사항으로는 기계의 안전성, 유지보수 용이성, 비용 효율성, 열 관리가 있고 안전성을 고려해야 사용자와 기계의 안전을 보장하고, 유지보수가 용이하도록 설계해야 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.
기계공학
Q. 자동차의 자율주행에 대한 시스템 제어는 어떻게 하나요?
자동차의 자율 주행 시스템 제어는 센서, 알고리즘, 인공지능, 라이다 등을 통해 차량 주변 환경을 인식하고 실시간으로 주행 결정을 내리는 방식으로 진행됩니다. 주로 LIDAR, 레이더, 카메라 등의 센서를 통해 주변 객체와 도로 정보를 수집하고 이를 AI 기반의 데이터 처리 알고리즘으로 분석하여 주행 경로를 설정합니다. 이러한 방식은 정말 많은 데이터 수집이 기반되어야 가능한데요. 제어 시스템은 이러한 정보를 바탕으로 가속, 제동, 방향 전환 등의 차량 동작을 조정합니다. 설계 공학에서는 기계적 요소, 전자기기, 소프트웨어 통합을 고려한 시스템 아키텍처 설계가 필요하고 기능 안전과 사이버 보안도 중요한 요소로 포함됩니다.
기계공학
Q. 에너지 효율성을 극대화시키기 위한 기계설계는 어떤 식으로 해야 되는 건가요?
친환경 에너지를 효율적으로 활용하기 위해서는 고효율 기계 설비가 필수적인데요. 대표적으로 태양광 발전에는 고성능 태양광 패널과 최적화된 인버터가 필요하고 풍력 발전은 저속 바람에서도 효율을 극대화하는 대형 터빈이 사용됩니다. 에너지 저장 시스템은 친환경 에너지의 간헐적 특성을 보완해 안정적인 공급을 가능하게 합니다. 또한 열병합 발전과 같은 기술은 전기와 열을 동시에 생산하여 에너지 효율을 높이고 스마트 그리드는 에너지 분배를 최적화해 효율적인 에너지 사용을 돕습니다.
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Q. 대표적인 용접 방법에는 어떤 것들이 있나요?
대표적인 용접 방법으로는 아크 용접, MIG/MAG 용접, TIG 용접, 레이저 용접이 있습니다. 아크 용접은 전기 아크를 이용해 금속을 녹이는 방식으로 비용이 저렴하고 다양한 금속에 적용할 수 있는 장점이 있지만 열 변형이 크고 숙련된 기술이 필요하다는 단점이 있습니다. MIG/MAG 용접은 자동 와이어 피드를 사용하여 빠른 속도로 작업할 수 있어 생산성이 높지만 장비가 복잡하고 초기 비용이 큰 단점이 있습니다. TIG 용접은 비철금속에 적합하고 정밀도가 높은 장점이 있지만 속도가 느리고 숙련도가 요구됩니다.
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Q. 앞으로 일자리느 어떻게 될까요 더욱 줄어들까요?
테슬라의 옵티머스 로봇처럼 AI와 로봇 기술의 발달은 몸을 사용하는 일자리마저도 자동화될 가능성이 매우 높아지고 있습니다. 미래에는 단순한 반복 작업이나 육체 노동은 점차 기계가 대체할 것으로 예상되어 단순 반복 작업에는 인력이 필요 없어질건데요. 그러나 인간의 창의력, 문제 해결 능력, 감성적 상호작용이 필요한 직업들은 여전히 중요한 가치를 가질 것입니다. 예를 들어보자면 연구개발, 예술, 상담, 고급 기술을 요하는 직무는 대체되기 어렵습니다. 또한, 기술의 발달로 인해 새로운 직업군이 등장할 가능성도 높아 디지털 기술, AI 개발 및 관리, 인간 & 기계 협업 관련 일자리가 늘어날 것입니다.
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Q. 절삭 가공과 비절삭 가공의 차이점은 무엇인가요?
절삭 가공은 재료를 절단하거나 깎아내어 원하는 형태로 가공하는 방식으로 선반, 밀링, 드릴링 등이 이에 해당합니다. 주로 금속, 목재, 플라스틱 등 다양한 재료를 정밀하게 가공할 수 있고 칩이 주로 발생합니다. 비절삭 가공은 재료의 형태를 변형시키거나 압력을 가하여 가공하는 방식으로 주조, 단조, 프레스, 압출 등이 포함됩니다.
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Q. 산업에 발달에 따라 기계공학 학문도 산업에 맞춰 앞서나가는데, 스마트 제조와 lot제조 방법론은 뭔가요?
스마트 제조는 IoT, AI, 빅데이터, 자동화 등을 활용하여 공정의 효율성을 극대화하고 실시간 데이터를 기반으로 의사 결정을 최적화하는 방법론입니다. 이를 통해 생산성을 높이고 품질 관리와 에너지 절감이 용이한 반면에 lot 제조는 소량의 제품을 묶어 한 번에 생산하는 방식으로 개별 제품이 아닌 묶음 단위로 관리하며 일정 수준의 생산 유연성을 제공합니다. 스마트 제조는 실시간 연결성과 데이터 기반 자동화가 핵심이고 lot 제조는 소량 생산에 적합한 방식으로 유연성에 차이가 있습니다.