안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 기계식 시계는 어떤 원리로 작동하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계식 시계는 5가지 기본적 구조로 형성되는데요1, 배럴 - 에너지2, 기어트레인 - 휠3, 이스케이프먼트 4, 발란스휠 - 컨트롤러5, 다이얼 - 시간표시기로 나뉩니다.태엽통인 배럴은 감아주는 충전을 통해 동력 에너지원을 축적합니다.태엽이 풀리면서 기어트레인으로 에너지가 전달되고그 에너지가 기어의 톱니바퀴 수에 따라다른 속도를 가지면서 시, 분, 초 등각기 다른 시간으 표현합니다.이스케이프먼트는 한 번에 회전을 가다 서다를 반복하며시간을 밸런스휠 속도에 맞춰서 나눠주는데요밸런스 휠은 진자운동과 같이 양방향으로 운동하면서 시간을 분할해주는 역할을 합니다.그 움직임과 기어수에 따른 회전속도를 알고서각각이 반대방향으로 움직이는 기어트레인을 이해하려면한개의 같은 회전수를 가지는 기어가 분침에 더 들어감으로써시간표시기에는 시계방향으로만 회전을 하게되는 원리입니다.
기계공학
Q. taisei 필터 질문입니다. 알려주세요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 제품의 링 패킹 테이블 데이터를 보면두 제품이 같습니다만약간의 데이터가 다른 서로 다른 규격 제품입니다.무엇보다 분당 처리량 자체가 다릅니다.03같은 경우는 25리터/min 04같은 경우는 44리터/min 로 완전히 다릅니다. 부품 치수 또한 03은 보어직경이 10A, 여과정밀도 20미크론 , 로에스 1004는 보어직경이 15A, 여과정밀도 20미크론 , 로에스 10 로으로 보어 직경이 상이 합니다.
기계공학
Q. 자동차 엔진의 열효율을 높이기 위한 방법에는 무엇이 있나요>?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.엔진열효율을 올리기위한 방법에서가솔린 엔진부분만 살펴본다면 1, 엣킨슨사이클 엣킨슨사이클은 Toyota자동차의 최초 HEV인 프리우스(Prius)때부터사용되었고, 최고 열효율을 높임과 동시에 경 부하 영역에서도 높은 팽창비가 얻어지고 펌프손실이 감소하기 때문에 열효율이 높아지게 됩니다. 또 냉각 EGR은 최근 프리우스에 적용되는 기술로 노킹의 개선과 냉각손실의 감소효과에 의해 최고 열효율을 더욱 높일 수 있습니다. 2, 희박연소 열효율의 향상과 냉각손실을 감소하는 관점에서 희박연소가 EGR보다효과가 큽니다. 그 이유는 연소 시 총 가스량을 증가시킬 수 있고 또한 가스 열용량을 높여서 연소가스 온도를 낮출 수 있기 때문입다. NA 엔진에서 희박연소를 적용하면 흡입공기량이 제한되기 때문에 엔진 토크가 낮아지게 되는데, 이렇게 하면 기계손실량이 증가하여 최고 열효율의 향상을 기대하기 어렵기 때문에 여기에 과급기를 사용하여 토크를 증대시키는 것이 중요합니다.3, 스킷슈(squish)율 스킷슈(squish)율이 다른 피스톤을 사용하여 엔진 토크 또는 연소속도에 미치는 영향을 검토합니다. 스킷슈 율이란 실린더 직경 면적에 대한피스톤 헤드의 평탄한 부분인 스킷슈의 면적 비를 의미하며, 스킷슈 율을 80% 이상으로 높이면 특히 빠른 연소가 가능해집니다. 단, 90% 이상이 되면 토크 저하 또는 발생하게 되며, 스킷슈율90% 일 때 토크가 낮아지는 것은 실린더 내에 난류가 심해지고 연소실 형상에 의한 냉각손실이 증대되기 때문입니다.4, 점화개통 강화 실린더 내 난류를 강하게 하고 점화계통을 강화시키면 연소촉진에 큰효과가 있습니다. 또 열효율을 향상시키려면 과급기와 희박연소를 조합하면그 효과가 더욱 커집니다만, 밸브 타이밍 제약이라든가 연소실 내온도가 높아지는 등 문제에 대한 대책이 필요합니다. 5, 텀블(tumble)유동과 점화 계를 강화 텀블유동과 점화 계를 강화시키고 희박연소 한계를 확대시키면 옥탄가가 높은 바이오연료인 에탄올이나 부탄올을 사용할 경우에도 열효율을 향상시킬 수 있습니다. 단, 알코올계 연료를 사용할 경우 가솔린엔진의 경우보다 희박연소 한계가 확대되고 NOx가 낮아지게 됩니다. 알코올 연료계는 냉각 운전 시에는 문제가 발생하지만 엔진이 가열된 후에는 연소특성이 더욱 우수하게 됩니다다른 방법들이 있겠으나일단 최근의 방법들의 나열해 보았습니다.
기계공학
Q. 전철을 탈때면 느끼는 건데 왜 전철에서는 계속 일자로만 향하는 느낌이 드는건가요 ??
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로전철의 선로는 항상 일자로 되어있지 않고커브 구간도 많습니다만승차감은 거의 일자로 가는 느낌이지요원심력이 분명히 작용함에도느끼지 못하는 데에는 철도차량에는 원심력에 의한 사고방지 기술이 적용되기 때문인데요.첫째차량 무게중심을 커브 안쪽과 바깥쪽으로 적절하게 분배하기 위해레일의 높이 설계가 다릅니다.안쪽보다 바깥쪽 레일을 더 높게 만들어 차량하중을 안쪽으로 집중시킵니다.그로인해 차량 무게중심을 회전중심으로 옮겨 원심력을 상쇄시키는데이때 바깥레일과 안족 레일의 높이 차를 캔트 (cant) 라 하는데캔트는 구간 곡선반경 및 주행차량 운행속도 등 변수를 고려하여 설계됩니다.둘째안정적 곡선주행을 위한 바퀴 기술인데요철도차량 바퀴는 잘린 원뿔형으로바깥쪽에 비해 안쪽 지름이 넓고 테주리에 플랜지가 있으며차축으로 양 바퀴가 연결된 구조입니다.플렌지 간격은 레일간격 보다 좁기때문에직선에서는 선로와 안 닿지만곡선구간에서는 접촉을 일으키며 탈선을 막는데요 바퀴 지름이 안팎이 다르게 설계된 부분은곡선구간 선로 내측 궤도가 외측 궤도보다 짧기 때문입니다.종이컵을 옆으로 눕혀서 굴리면 커브로 도는 모양으로 이해하시면 되겠는데요이같은 구조에 따라 곡선구간에서 내측 궤도에 바퀴 지름이 좁은 부분이 접촉하며 안정적인 커브가 가능하게 해줍니다.이같이원심력을 상쇄하면서 안정적인 주행까지 하는 철도기술에 따라승차한 사람은 딱히 커브를 돈다는 느낌을 못받게 되는 원리입니다.
기계공학
Q. 은밀하고 치명적인 극초음속 미사일"마코"가 정말 대량생산 가능할까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀하신대로킨잘에 대응하듯미국 록히드 마틴 사에서 마코를 공개했는데요다목적성은대지상전, 지상공격, 적 방공망 파괴 등 다양한 목표물 공격에 적합한데요다양한 전투기 탑재 가능 및수직발사 시스템에 장착되어 수상함 및 잠수함 무장에도 적용됩니다.록히드의 마코 프로그램 진행상황은다음단계로 예비 설계 검토 기술 준비수준 (TR) 6 이상이라고 보도 되었는데요.기술 완성도 지표 TRL은기술의 개발단계를 알려주는 지표로 알려져 있습니다.총 9단계로 되어있으며 지금 6이상이라 발표했으니, 앞으로 7 8 9 단계가 남았다는 말이기에아직 완전한 양산체제가 되려면 멀었다고 봐야겠지요단계별로 나열해 보자면TR 1 : 기본적 과학원리 관찰 및 파악 단계(순수 이론 단계)TR 2 : 기술적 응용개념 또는 아이디어 형성 단계TR 3 : 해석적 연구와 실험적 연구를 통한 개별요소 기능과 특성 정립 단계TR 4: 실험실 환경에서 구성 시스템의 성능평가 및 신뢰성 시험단계TR 5 : 유사환경에서 구성시스템 성능평가 단계TR 6 : 유사환경에서 시스템 프로토타입 모델의 신뢰성 및 안전성 평가단계TR 7: 장비/장치 프로토타입의 실제환경 사용가능성 증명 단계TR 8 : 장비/장치 완제품의 제한 된 실제환경에서 사용가능성 증명단계TR 9 : 장비/장치 완제품의 실제 환경 사용적합성 증명 단계로 분류됩니다. 6이상이라하니 잘해서 7이라 하더라도 프로토타입 사용가능성 증명단계이므로아직 완제품 증명 및 실제환경 사용적합성이 남았으므로양산은 바로 시작되기는 힘들것으로 보입니다.