안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
기계공학
Q. 어떤 원리로 수도꼭지의 방향에 따라 온수 & 냉수가 나오는건지 궁금합니다
보일러는 연료를 연소시켜 물을 가열하여 온수를 생산합니다. 이 과정에서 보일러 내부의 열교환기를 통해 물이 데워지면 뜨거운 물이 파이프를 통해 수도 시스템으로 이동하는데요. 수도꼭지의 수전에는 온수와 냉수를 각각 공급하는 두 개의 파이프가 연결되어 있고 수전의 레버나 손잡이를 돌리면 내부의 밸브가 열리거나 닫히면서 물의 흐름이 조절됩니다. 온수쪽으로 조절하면 온수가 흐르고 냉수쪽으로 조절하면 찬물이 흐릅니다. 이 방식으로 사용자는 원하는 온도의 물을 쉽게 조절할 수 있습니다.
기계공학
Q. 항공엔지니어들은 무슨일을 했었나요??
과거의 비행기에는 기장, 부기장, 엔지니어가 함께 탑승하여 비행을 관리했습니다. 엔지니어는 주로 엔진 및 시스템의 작동을 모니터링하고 비상 상황 발생 시 기술적인 문제를 해결하는 역할을 맡았습니다. 그러나 기술의 발전과 자동화로 인해 현대 항공기는 많은 시스템이 자동으로 운영되고 기장과 부기장이 모든 비행 관리를 수행할 수 있게 되었습니다. 이는 항공기 설계가 복잡해지고 전자 시스템이 발전하면서 가능해졌습니다. 또한 인력 비용 절감과 효율성을 높이기 위해 엔지니어의 탑승이 필요 없어졌습니다
기계공학
Q. 엔진의 열효율을 높이기 위해서는 어떤 방법들이 있을까요?
엔진의 열효율을 높이기 위한 방법으로는 연소 과정 최적화가 중요한데요. 더 높은 온도에서 연소가 이루어지면 열효율이 증가하게 됩니다. 터보차저나 수퍼차저를 사용해 공기 압축을 높이면 연소 효율이 개선됩니다. 열 손실 최소화를 위해 고성능 단열재를 사용하거나, 배기열 회수 시스템을 통해 낭비되는 에너지를 재활용할 수 있습니다.
기계공학
Q. 기계공학의 제조공정 과정 중 기계 가공과 비기계 가공의 차이점은 무엇인가요?
기계 가공과 비기계 가공의 공통점을 말씀드리자면 재료를 원하는 형태로 가공하여 제품을 만드는 과정이라는 점입니다. 둘 다 다양한 산업에서 부품을 생산하고 정밀도와 품질을 중요시합니다. 차이점으로는 기계 가공은 절삭, 밀링, 선반 등을 사용해 물리적으로 재료를 깎거나 다듬는 방식이며 비기계 가공은 주로 화학적, 전기적 방법이나 성형, 주조 등을 통해 재료를 가공하는 방식입니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 3D프린팅은 혁신적인 자리로 잡고 있다고 알고 있는데 3D프린팅의 장점과 단점은 무엇이 있을까요?
3D프린팅의 장점은 복잡한 형상을 보다 쉽게 제작할 수 있고 설계 변경에 아주 용이하며 맞춤형 제품을 빠르게 만들 수 있다는 점입니다. 재료 낭비가 적고 소량 생산에도 적합하여 프로토타입 목업 제작 시간을 절약할 수 있습니다. 반면에 단점으로는 대량 생산에는 비효율적이고 재료 선택이 제한적이다보니 일부 기술은 내구성이 부족할 수 있습니다. 또한 출력 속도가 느린 편이고 정밀한 후처리가 필요할 때도 있습니다.
기계공학
Q. 3D프린팅은 디지털 모델을 물리적인 객체로 변환하는 거라고 알고 있는데 3D프린팅의 원리는 어떤게 있나요?
3D 프린팅은 디지털 모델을 기반으로 재료를 층층이 쌓아 물리적 객체를 만드는 적층 제조 방식입니다. 주요 원리로는 FDM, SLA, SLS, EBM 등이 있습니다. 각 방식은 사용 재료와 목적에 맞춰 다양한 응용이 가능하고 제품의 복잡한 형상을 빠르고 정밀하게 제작할 수 있습니다.
기계공학
Q. 비행기에 용접은 왜 안하게 됐을까요??
비행기 제작에서 용접 대신 리벳 작업이 주로 사용되기 시작한 것은 약 1930년대 이후입니다. 그 당시 항공기 기술이 발전하면서 용접이 고온에서 재료의 강도를 약화시키고 균열을 유발할 수 있다는 문제가 발견되었기 때문인데요. 리벳은 구조적 강도와 내구성이 뛰어나고 육안으로 결함을 쉽게 확인할 수 있어 안전성이 높아 선호되었습니다. 이후 현대 항공기 제작에서 리벳이 표준이 되었고 현재도 리벳과 접착 기술을 병행해 사용하고 있습니다.
기계공학
Q. 미래에는 기계공학 산업은 어떤식으로 발전해 나갈까요?
미래의 기계공학 산업은 자동화, AI, 로봇공학, 친환경 기술 등과 융합되어 발전할 것으로 예상됩니다. 특히 자율주행차, 스마트 제조, 3D 프린팅, 드론, 로봇 등의 분야에서 앞으로도 지속적인 큰 성장이 기대됩니다. 또한 에너지 효율성, 지속 가능한 기술, 신재생 에너지 관련 기계 설계가 중요한 관심 분야로 떠오를 것입니다. 인공지능을 활용한 설계 최적화와 데이터 기반 유지 보수도 주요 발전 방향이 될 것입니다.
기계공학
Q. 기계공학 과목 중 유체역학의 과목 중에서 베르누이 방정식은 어떤건가요?
베르누이 방정식은 유체역학에서 유체의 흐름을 설명하는 중요한 방정식 중 하나로 유체의 속도, 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타냅니다. 이 방정식에 따르면 유체가 빠르게 흐르면 압력이 낮아지고 느리게 흐르면 압력이 높아짐을 나타내는데요. 이는 에너지 보존의 법칙을 바탕으로 하며 유체가 움직이는 동안 총 에너지는 일정하게 유지된다는 개념입니다. 베르누이 방정식은 비압축성 유체와 마찰이 없는 이상적인 상황에서 적용되며 비행기 날개 양력, 배관 내 유체 흐름 분석 등에 응용됩니다.
기계공학
Q. 비행기 착륙을 오토로 하지 않는 이유?
비행기 자동 착륙 기능은 존재하긴 하지만 대부분의 조종사들이 이륙과 착륙을 수동으로 하는 이유는 자동 시스템보다 수동 조작이 더 신속한 판단과 유연한 대응을 가능하게 하기 때문인데요. 이륙의 경우 자동화된 시스템이 없고 착륙 시 자동화 기능은 날씨나 환경 조건에 따라 제한적일 수 있습니다. 또한 조종사들은 비상 상황에 대비해 주기적으로 수동 착륙 능력을 유지하고 연습해야 합니다.