안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 기계 부품의 마찰을 줄이기 위한 방법은?
기계 부품에서 마찰을 줄이기 위한 방법으로는 윤활제를 사용해 마찰을 감소시키는 것이 있고 부품 표면을 매끄럽게 가공하여 마찰 면적을 줄이면 효율을 높일 수 있습니다. 마찰이 적은 재료인 PTFE 같은 재료를 사용하는 것도 효과적입니다. 롤러베어링이나 볼베어링과 같은 베어링 시스템을 도입하면 마찰을 크게 줄일 수 있습니다.
Q. 내연기관 차량의 연소 효율을 높이는 방법은?
내연기관 차량의 연소 효율을 높이기 위한 방법으로는 터보차저를 사용하여 엔진에 더 많은 공기를 공급함으로써 연소 효율을 증가시킬 수 있습니다. 고압축비 엔진 설계를 통해 연소 효율을 높이는 방법도 있고, 전자식 점화 시스템을 도입하여 점화 시점을 최적화하면 연소가 더 완전해지는 방법도 있습니다. 연료의 질을 개선해 더 높은 에너지 밀도를 가진 연료를 사용하는 것도 중요하겠습니다.마지막으로 배기 가스를 재순환시키는 EGR 시스템을 활용해 질소산화물 배출을 줄이면서 연소 효율을 높일 수 있습니다.
Q. 기계 설계에서 기능성과 경제성을 동시에 고려하는 방법론에 대해..
기계 설계에서 기능성과 경제성을 동시에 고려하는 방법은 최적화 할 수 있는 기법을 활용하는 것입니다. 설계 초기 단계에서부터 성능 요구사항과 비용 제약을 동시에 고려하여 여러 대안을 평가하게 되고 이를 위해 설계 Tool과 시뮬레이션 도구를 사용해 디자인의 효율성을 검토하고 소재 선택과 제조 공정을 최적화하게 됩니다.예를 들면 자동차 산업에서 경량화를 위해 복합재료를 사용하면서도 강도를 유지하는 설계가 있고 이 경우에는 연비 향상과 제조 비용 절감을 동시에 달성할 수 있습니다. 또 다른 사례로는 3D 프린팅 기술을 활용한 부품 제작이 있습니다. 이 기술은 복잡한 형상을 쉽게 구현하면서 재료 낭비를 줄여 경제성을 높이게 되겠습니다.
Q. 스마트 재료가 기계 설계에서 중요한 역할을 하는 이유는 무엇인가요?
스마트 재료는 기계 설계에서 중요한 역할을 합니다. 이는 환경 변화에 적응하거나 특정 자극에 반응할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문인데요. 이러한 재료는 성능 향상, 에너지 효율성 증대, 경량화 등을 가능하게 하여 설계의 유연성을 높입니다. 또한 센서 기술에서는 변형을 감지하는 압전 재료가 사용되어 실시간 모니터링이 가능하게 됩니다. 자동화 시스템에서는 온도에 따라 형태가 변하는 열가소성 재료가 활용되어 다양한 환경에서 최적의 성능을 발휘합니다. 의료 기기 분야에서는 체온에 반응하여 약물을 방출하는 시스템이 개발되어 환자의 상태에 맞춘 맞춤형 치료가 가능해집니다.
Q. 모든 기계에는 펌프가 들어가 있는 건가요?
모든 기계에 펌프가 들어있는 것은 아닙니다. 그래도 적용되는 건 유체를 이동시키거나 압력을 가할 필요가 있는 기계에는 주로 사용됩니다. 예를 들면 자동차에서는 연료 펌프가 연료를 엔진으로 공급하고, 오일 펌프는 엔진 오일을 순환시킵니다. 냉각 시스템에는 냉각수 펌프가 있어 열을 분산하고 공장에서 사용하는 기계에는 유압 펌프나 공기 펌프가 작동을 위한 압력을 제공합니다. 펌프는 기계 내 유체 흐름을 조절하고 작업 효율성을 높이기 위해 필수적입니다.