안녕하세요. 황성원 전문가입니다.
기계공학
Q. 자동차 브레이크는 어떻게 작은 힘으로 차를 멈출수 있나요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.자동차의 브레이크 시스템은 일반적으로 디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크를 사용합니다. 두 시스템 모두, 브레이크 패드나 슈가 회전하는 바퀴에 마찰을 가해 차량의 속도를 줄이고 결국 멈추게 합니다. 브레이크 패드는 매우 높은 마찰 계수를 가진 물질로 만들어져 있어서, 디스크가 회전하면서 브레이크 패드가 디스크를 압박할 때, 마찰로 인해 회전 운동이 점차적으로 감소하고 차량 속도가 줄어듭니다. 이 마찰이 차량의 운동 에너지를 열 에너지로 바꿔서 차를 멈추게 합니다.보통 브레이크 시스템은 유압을 사용하여 매우 적은 힘으로도 차량을 멈추게 할 수 있습니다. 브레이크 페달을 밟으면 유압 시스템을 통해 브레이크 패드가 디스크나 드럼에 강하게 눌러 붙으므로 작은 힘으로 큰 제동력을 발휘할 수 있습니다.
토목공학
Q. 우리나라 최초 한강을 지나는 다리는 어떤 다리인가요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.우리나라 최초로 한강을 지나는 다리는 한강철교입니다. 한강철교는 1900년에 개통되었으며, 한강을 가로지르는 첫 번째 교량으로 역사적인 의미가 큽니다. 이 다리는 서울과 인천을 잇는 중요한 교량 역할을 하였고, 철도로 통행할 수 있도록 설계되었습니다.
환경·에너지
Q. 우리나라 지열 에너지 사용비율은 어느정도 일까요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.우리나라의 전체 에너지 소비에서 재생 가능 에너지의 비중은 약 7~8% 수준이며, 이 중에서 지열 에너지는 약 1% 이하로 추정됩니다. 이는 지열 에너지가 다른 에너지원에 비해 발전소 설치와 운영이 제한적이고, 특히 지열 발전소를 건설하기 위한 적합한 지역이 제한적이기 때문입니다. 지열발전소 건립으로 인한 부수적인 사고가 발생할 수도 있기에지금은 거의 없다고 보는게 맞습니다.
환경·에너지
Q. 태양광 발전의 단점에는 어떤것들이 있는가요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.태양광 발전은 날씨와 시간에 크게 의존합니다. 날씨가 흐리거나 비가 오는 날, 혹은 밤에는 태양광 발전이 제대로 이루어지지 않습니다. 이는 지속적인 에너지 공급을 위한 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.또한 태양광 발전 시스템을 설치하려면 일정 면적이 필요합니다. 이는 대규모 태양광 발전소나 개인 주택에 설치할 경우 일정 공간을 차지하게 되어, 일부 지역에서는 공간 제약이 문제가 될 수 있습니다.그리고 태양광 패널을 제조하는 과정에서 에너지가 많이 소모되며, 원재료인 실리콘을 채굴하거나 처리하는 데 일부 환경적인 영향이 있을 수 있습니다. 또한, 설치와 관련된 공정에서도 일부 온실가스가 발생할 수 있습니다.
기계공학
Q. 비행기의 엔진은 어떻게 작동하며, 어떤 종류의 엔진이 사용되나요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.비행기에 주로 사용하는 엔진은 제트 엔진과 피스톤 엔진 두 가지 주요 종류가 있으며 제트 엔진은 더 많은 상용 항공기에서 사용되며 다양한 하위 종류(터보제트, 터보팬, 터보프롭, 램제트 등)가 있습니다. 비행기에 사용하는 모든 엔진들은 공기를 흡입하고 압축하여 연소시킨 후 빠르게 배출하는 방식으로 추진력을 생성하며각기 다른 목적에 맞는 비행기 성능을 지원한다고 보면 됩니다.
기계공학
Q. 비행기에서 발생하는 기내 압력은 어떻게 유지되는지 궁금해요.
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.비행기에는 기내 압력을 자동으로 조절하는 시스템이 장착되어 있습니다. 이 시스템은 엔진에서 발생하는 압축 공기를 이용하거나, 압축기를 통해 기내에 일정한 압력을 공급합니다.그리고 비행기가 상승하거나 하강할 때, 기내 압력도 점진적으로 변화합니다. 승객들은 귀가 멍멍해지거나 압력이 변화하는 느낌을 받을 수 있는데, 이는 기내 압력 조절이 급격히 이루어지지 않기 때문입니다. 또한, 비행기가 하강할 때는 기내 압력이 서서히 외부 압력에 맞춰지면서 귀의 압력도 조정됩니다.
기계공학
Q. 비행기가 하늘을 나는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.비행기가 하늘을 나는 원리는 주로 네 가지 기본적인 물리 법칙인 양력, 중력, 추력, 항력에 의해 설명됩니다. 이 네 가지 힘의 상호작용 덕분에 비행기가 하늘을 날 수 있습니다. 따라서 비행기가 이 네 가지 힘의 균형을 잘 맞추면 이륙, 비행, 착륙 등을 할 수 있게 됩니다. 양력이 중력보다 크고, 추력이 항력보다 클 때 비행기는 안전하게 하늘을 날 수 있습니다.
토목공학
Q. 인공지능(AI)를 토목공학 분야에서는 어떻게 이용되고 있나요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.AI는 구조물 설계에서 최적화 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 구조물의 강도, 비용, 재료 사용을 최적화하는 알고리즘을 통해 더 효율적인 설계를 도출할 수 있습니다. 또한 인공지능을 활용하여 구조물의 수명, 내구성, 변형 등을 예측하는 모델을 구축합니다. 예를 들어 딥러닝을 이용하여 교량이나 빌딩의 하중을 예측하거나, 지진과 같은 자연재해로 인한 구조물의 반응을 분석할 수 있습니다.그리고 AI는 센서를 통해 실시간으로 구조물의 상태를 모니터링하고, 이상 징후를 감지하여 유지보수 작업이 필요한 시점을 예측할 수 있습니다.
환경·에너지
Q. 도시화가 진행 됨으로써 우리 환경에는 어떤 영향이 미치게 되나요?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.도시화로 인해 자연적인 숲, 초원, 습지 등과 같은 자연 생태계가 감소합니다. 이는 다양한 동식물들이 서식지를 잃게 되어 생물 다양성의 감소로 이어집니다. 특히, 도시 확장으로 자연환경이 파괴되면, 해당 지역의 생태적 균형이 깨지고, 일부 종들이 멸종 위험에 처하게 될 수 있습니다.또한 도시화가 진행되면서 차량, 산업 활동, 건설 등의 증가로 대기 오염이 심화됩니다. 특히 이산화탄소, 미세먼지, 질소산화물 등의 유해 물질이 대기 중에 배출되어 대기질을 악화시키고, 이는 기후 변화, 호흡기 질환, 건강 문제를 유발할 수 있습니다.
토목공학
Q. 복합재료를 활용한 토목 구조물이 기존 강철이나 콘크리트와 비교할 때 우수한점은?
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.복합재료는 강철이나 콘크리트에 비해 경량성, 내식성, 내구성, 유연한 설계 가능성 등 여러 장점이 있습니다. 특히 토목 구조물의 성능 향상, 유지보수 비용 절감, 설계의 자유도 등에서 유리하며, 지속 가능한 발전과 환경 친화적 해결책을 제공할 수 있습니다. 따라서 복합재료의 활용은 토목 분야에서도 점점 더 확대될 것으로 예상됩니다.