안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 카르노 사이클의 개념은 무엇인가요?
카르노 사이클은 이상적인 열기관의 작동 원리를 설명하는 이론적인 사이클로 열역학 제2법칙을 기반으로 합니다. 이 사이클은 네 개의 단계로 구성되어 있는데 두 개의 등온 과정과 두 개의 단열 과정으로 이루어집니다. 첫 번째 단계에서는 열원에서 열을 흡수하면서 기체가 팽창하고 일을 하며 두 번째 단계에서는 기체가 외부와 열 교환 없이 계속 팽창하면서 온도가 떨어집니다. 세 번째 단계에서는 기체가 열을 방출하면서 외부에서 압축되고 다시 일을 수행하게 되고 마지막으로 기체가 외부와 열 교환 없이 압축되면서 온도가 상승합니다.
Q. 이상 기체의 방식의 개념은 무엇일까요?
이상 기체의 법칙은 PV = nRT로 방정식이 구성되어 있는데 여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대 온도를 나타냅니다. 이 방정식은 이상 기체가 압력, 부피, 온도 간의 관계를 설명하며 이상 기체 상태 방정식으로 사용됩니다. 이상 기체의 개념은 주로 기계공학, 화학공학, 열역학 등 다양한 분야에서 활용되며 엔진, 냉각 시스템, 기체 흐름 분석 등에 적용됩니다.
Q. 태양광 패널 기계 설계에 따라서 전기를 많이 생산 하고 덜 생산 하고 차이가 있나요?
태양광 패널의 기계적 설계는 에너지 생산에 큰 영향을 미칩니다. 패널의 각도와 배치는 태양빛을 얼마나 효율적으로 받을 수 있는지를 결정하게 되며 재료 선택과 제작 품질은 패널의 내구성과 효율성에 영향을 미칩니다. 열 관리 시스템이 잘 설계되면 과열을 방지하여 성능 저하를 줄일 수 있고 모듈 간의 간격도 중요한데 서로 그림자를 드리우지 않도록 설계해야 최대한 많은 태양광을 받을 수 있습니다.
Q. 20 년전 기계 설계와 현재 기계 설계의 차이점은 어떤 것이 있나요?
20년 전 기계 설계는 주로 2D CAD 도면을 기반으로 하여 수작업으로 진행되었지만 현재는 3D 설계 tool과 시뮬레이션 기술을 활용하여 더 정밀하고 효율적인 설계가 가능해졌습니다. 과거에는 설계 변경이 어렵고 시간이 많이 소요되어 불편했지만 현재는 디지털 프로토타입을 통해 신속하게 수정하고 검증할 수 있게 됐습니다. 또한 AI와 머신러닝 기술이 도입되어 최적 설계 자동화와 예측 분석이 가능해졌습니다.
Q. 3D 프린팅과 설계는 별개로 진행이 된는건가요? 아니면 시너지 인가요?
3D 프린팅의 발전은 제조 방식에 큰 변화를 가져왔지만 여전히 설계와 도면이 필요합니다. 효과적인 프린팅을 위해 적절한 3D Data가 필수적이기 때문입니다. 기계공학자와 설계자는 3D 프린팅을 활용하여 신속하게 프로토타입을 제작하고 복잡한 형상을 손쉽게 구현할 수 있어 시너지 효과를 발휘합니다. 이는 개발 주기를 단축시키고 비용절감에 효과적입니다.