안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 네비게이션은 어떠한 원리로 동작을 하는건가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.내비게이션은 기본적으로 GPS 인공위성을 사용합니다. 우주에는 GPS 인공위성 24개가 12시간을 주기로 지구를 돌고 있으며, 지구의 어느 곳에서도 4개 이상의 GPS 인공위성과 송수신이 가능하죠. ..내장형 내비게이션의 경우는 전용 칩셋이 GPS와 교신하며 위치정보를 알려주고, 스마트폰은 위치정보 사용 동의를 통해 GPS와 정보를 교신합니다.GPS 인공위성과의 교신을 통해 현재 위치를 확인한 후, 지도상에서 확인하는 작업이 필요합니다. 이때 필요한 것이 바로 전자지도죠. 내비게이션용 전자지도는 기본적으로 국토지리정보원이 만든 지형도를 디지털 정보로 변환해서 사용합니다. 이 지형도 위에서 사용자의 위치정보를 찾아 확인하는 것입니다.사용자의 위치를 확인하면 이제는 목적지에 대한 정보가 필요합니다. 도로와 교통 정보, 예상 관심 지점(POI, Point of Interest)을 원본 전자지도에 씌워 장소에 대한 정보를 포함시킵니다. 내비게이션은 이렇듯 기본적으로 GPS, 전자지도, 장소 정보를 활용해 사용자를 안내합니다.내비게이션에서 가장 중요한 것은 바로 경로 탐색입니다. 그래서 운전자들은 내비게이션을 선택할 때 경로 탐색의 정확성을 중요시합니다.내비게이션은 자체적인 알고리즘을 사용해서 운전자에게 경로를 알려줍니다. 이 알고리즘은 도로의 특성과 운전자의 요구 사항에 각기 다른 가중치를 준 뒤 최적의 경로를 탐색하죠. 예를 들어 도로의 규모, 신호등이나 회전 규제 같은 도로의 특성 그리고 사용자가 고속도로를 사용하길 원하는지 혹은 이와 관계없이 최단 경로를 원하는지 등 다양한 요소에 각기 다른 가중치가 주어집니다. 이 가중치를 기준으로 출발 지점에서 목표 지점까지 운전자 개개인을 위한 최적의 경로를 탐색하는 방식입니다.스마트폰 내비게이션에서 많이 사용하는 실시간 경로 안내 알고리즘에는 빅데이터 분석을 통한 교통 상황 예측도 포함됩니다. 오랜 기간 축적한 교통 상황 데이터 중 현재와 비슷한 과거의 패턴을 찾아내, 그 상황에서 최적의 경로를 찾아내는 것입니다.
기계공학
Q. 일반적으로 모터는 기계공학적으로 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.모터 제조 공정을 보면1, 가공 공정 : 로터 가공, 샤프트 가공 포함.2, 철심 제조 공정 : 자극 철심 펀칭 시트 제조, 스탬핑 시트 스태킹을 포함3. 권선 제조 공정 : 코일 제조, 권선 임베딩 및 절연 처리 (단락 링 용접 포함) 4, 다람쥐 케이지 로터 제조 공정 : 로터 코어, 로터 다이 캐스팅의 스택을 포함5, 모터 조립 공정 : 브래킷 어셈블리 리벳팅 압력, 모터 메인 및 보조 고정자 리벳팅 압력 및 어셈블리 등을 포함으로 간단히 볼 수 있는데요모터는 일반적으로 기계적 에너지를 전기 에너지로, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환 할 수있는 모든 기계를 말합니다. 특히 발전기, 전력 기계, 모터를 말합니다. 모터의 구조와 작동 원리에 따라 DC 모터, 비동기 모터 및 동기 모터로 나눌 수 있습니다. 동기 모터는 또한 영구 자석 동기 모터, 꺼림 동기 모터 및 동일한 모터를 가진 히스테리시스로 나눌 수 있습니다. 유도 모터는 유도 모터와 AC 정류기 모터로 나눌 수 있습니다. 유도 모터는 삼상 유도 전동기, 단상 유도 전동기 및 덮개 극 유도 모터로 나뉩니다. Ac 정류기 모터는 단상 시리즈 모터, AC 및 DC 모터 및 반발 모터로 나뉩니다.
기계공학
Q. 요즘 드론으로 배달도 하고 전쟁도 하고 하는데 어떠한 계기로 만들었나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.드론의 등장 배경은 군사적인 요구와 기술 혁신의 결합으로 이루어졌습니다. 초기에는 군사적인 용도로 개발되었으며, 정찰, 타겟 식별 및 공중 정찰 작업에 사용되었습니다. 이러한 군사적 요구에 부합하기 위해 드론은 오랜 기간 동안 발전해왔으며, 비행 시간, 범위 및 센서 기능의 향상을 통해 기술적으로 발전했습니다.또한 군사용 드론의 성공은 민간 및 상업적인 분야로 확장되는 데 영향을 미쳤습니다. 특히, 드론 기술은 기상 감시, 자연 재해 대응, 농업 감시, 지리 정보 시스템 및 환경 모니터링과 같은 다양한 분야에 적용되기 시작했습니다.또한 기술의 발전과 함께 드론의 민간 사용은 점차 확대되었습니다. 초소형 드론부터 대형 드론까지 다양한 크기와 형태의 드론이 개발되었으며, 이러한 드론은 항공 사진촬영, 지리 정보 시스템 작업, 재난 구조, 농업, 광업 및 기타 다양한 용도로 사용되고 있습니다.이러한 등장 배경은 드론 기술이 군사적인 용도에서 상업 및 민간 분야로 확대되는 과정에서 중요한 역할을 하였습니다. 정부 및 기업의 투자와 연구개발에 의해 드론 기술은 지속적으로 발전되고 있으며, 이는 드론이 다양한 산업 분야에서 더욱 널리 사용될 수 있게 합니다.
기계공학
Q. 기계를 메커니즘이라고 부르게 된 계기는?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.메카니즘(Mechanism)은 어떤 방법이라는 뜻이 있지만, 기계공학에서 사용할 때 메카니즘은 특정 기능을 수행하는 기계장치를 의미 합니다.기계는 Machine 이지만Mechanism 과는 차이가 있습니다.기계는 에너지를 변환해서 일을 하지만일을 할 수 있는 Mechanism (장치) 는 제한적이라는 것인데요.내연기관을 예를 들면내연기관은 기계입니다.내부는 실린더, 피스톤 , 커넥팅로드, 크랭크축 을 구성되고피스톤, 크랭크축은 서로 조립되어 운동을 전달하는데이것을 슬라이더 - 크랭크 메커니즘 이라 합니다.
기계공학
Q. 모터의 구동원리는 어떻게 진행되나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.모터는 전기 에너지를 회전하는 기계에너지로 바꾸는 장치입니다.전선에 전류가 흐르면 주변에 자기장이 발생합니다.즉, 도선에 흐르는 전류에 의해 어떻게 자기장이 나타나는지에 대한 법칙인데앙페르의 오른손의 법칙이라고 합니다이 때, 자기장의 세기는전류의 세기에 비례합니다.이 때문에 모터의 힘도 전류의 세기에 비례 합니다.플레밍의 왼손 법칙은 자기장에 의해 전류가 받는 회전력의 방향을 의미합니다.모터 안에는 영구자석이 있는데 N과 S가 있고 N에서 S 로 자기장이 흐릅니다.플레밍의 왼손 법칙에서 검지손가락이 가리키는 방향입니다.그리고 전류는모터에서 회전하는 정류자쪽으로 나오는 화살표 방향이 중지 손가락의 방향으로 일치시켜보면힘의 방향은 그림의 엄지손가락 방향대로 위로 향하게 됩니다.전기자가 시계방향으로 회전하게 되는 겁니다.이제 모터 회전의 원리 를 보면회전축을 지닌 영구 자석의 주변에서 자석을 회전시키면 (회전 자계), N극과 S극이 당겨지는 힘이나 같은 극끼리 밀어내는 힘에 의해 회전축을 지닌 자석이 회전합니다.이것이 회전자계이론이며 이 회전자계를 회전자가 따라서 돌아가며 회전운동을 하게 됩니다. 이것이 바로전동기의 회전원리입니다.