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안녕하세요. 김상규 전문가입니다.

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.

김상규 전문가
(주)남부공항서비스
기계공학
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Q.  기계가 가공하기 위해서는 기어라는 부품이 필수로 들어가는데 기어에 대한 내용을 알고 싶습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계 가공에서 선반은 빠질 수 없는데요선반의 주축대 방식에 따라기어식 주축대, 단차식 주축대로 나눌 수 있습니다.단차식은벨트걸이식으로 구조가 간단하나고속회전이 어렵고주축속도 변환이 작습니다.또한 백기어 설치로 저속강력절삭이 가능하고값이 싸지만 운전 시 위험성이 큰 부분이 있습니다.기어식은 전치차식 으로도 부르는데단차식에 비해 강력하고 확실한 구동이 가능하고변속은 레버로 하므로 조작이 간단하고 안전합니다고속회전 및 속도의 단수를 많이 변경가능하고속도 역비를 크게 가능합니다또한 기계설치가 용이합니다다만기계가 복잡해져서 값이 비싸고, 동력손실이 단차식보다 큽니다.전치차식에는기어의 물림을 바꾸는 방법으로 슬리아딩 기어식, 클러치식, 슬라이딩 키 방식 등이 있습니다.슬라이딩 방식축에 고정된 기어와 스프라인 축위를 미끌어지는 기어가 있어서미끌어지는 기어를 축위에 이동시켜서 바꾸어 물림으로 적당한 회전을 얻는 방식타방법에 비해 직접 기어를 이동시키므로해서, 장소가 넓게 필요로해서주축대가 전체적으로 길어지는 결함있음클러치식모든 기어가 축에 대해 공회전 하는 상태기어에 클러치가있어 주축에 연결된 클러치를 축위로 움직여, 필요한 기어의 클러치와 물리게하는 방식이 클러치와 물린 기어가 클러치를 회전시키고클러치 회전으로 기어가 회전하는 방식슬라이딩 키기어가 빈 것없이 모두 물려있는 상태한쪽 축 기어는 모두 축에 고정되어있고, 한쪽 축은 공회전 상태로 유지공회전 축에 키홈을 파고, 이 홈을 따라 좌우로 이동하는 키가 장착되는데키를 움직여서 적당한 기어르 축에 고정시키면, 축 회전은 이 고정된 기어와 물려있는 또 다른 한쪽 기어의 회전에 의해 전달되는 방식기어 이동이 없어 큰 장소를 필요로 하지 않으나키 위치변경이 불편하고 강력한 힘전달이 어려워, 경 절삭용 변속 치차로 사용됩니다.
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Q.  자전거 체인 기어를 돌릴 때 어떤 원리로 돌아가는 건지 알려주세요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자전거는작은 힘으로 빠르고 오래 달릴 수 있도록 고안된 기계장치 인데요축바퀴의 원리를 이용하여 작은힘으로 큰 힘을 내는즉, 지렛대의 원리가 작용합니다.페달이 중심축에서 멀기에 작용점이 힘점과 멀어져 큰 힘을 내는 것이고그 큰 힘을 뒷바퀴 기어로 전달하여 움직이는 원리인데요축바퀴에서 또 앞뒤바퀴의 기어비를 통한 지렛대 원리도 적용되는 데요고단일 경우페달에 가해지는 힘은 덜하고, 속도가 느립니다.즉, 출발 시나 오르막 오를 시 저단기어를 사용하게 되구요페달 쪽 기어가 고단이고 뒷바퀴쪽 기어를 저단으로 선택하게되면페달을 밟을 때 힘이 많이 드는 상황이 되나그만큼 뒷바퀴 기어를 빨리 돌릴 수 있는 상황으로속도를어느정도 내서 관성이 생긴상황에서기어를 올려 페달을 밟게되면회전수가 적어도적은 힘으로 뒷바퀴를 빨리 돌릴 수 있는 원리 입니다.
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Q.  알루미늄과 강철 중에 어떤 것이 더 강한가요.?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.순수한 알루미늄과 순수한 철을 비교해본다면- 철의 인장강도: 약 370 MPa- 철의 압축강도: 약 300 MPa- 알루미늄의 인장강도: 약 110 MPa- 알루미늄의 압축강도: 약 65 MPa로서 당연히 철이 강합니다만알루미늄합금 과 강철(순철에 탄소를 섞은 일종의 합금)의 강도를 비교해 본다면요단조용 알루미늄의 대표적인 합금으로 두랄루민 이라고 있습니다.항공기 재료 및 총기류 / 자동차 차체 제작에도 쓰이는 데요.(Al-Cu-Mg-Mn 계) 이 합금의 특성은 주물의 결정조직을 고온가공에 의하여 완전히 파괴하고,다음에 이것을 고온에서 물 중에 급랭시킨 후, 시효경화를 일으킴으로써 만들어 지는 합금인데기계적 성질을 본다면1. 인장강도 18 ~ 25 Kg/mm^2 , 연신율 10 ~ 14%,2. 이를 500도 물에 담금질 후 상온에서 4일 이내 경화시키면 인장강도 30 ~ 45 Kg/mm^2 , 연신율 20 ~ 25 % 까지 증가 합니다. 두랄루민의 이 상태는0.2% 의 탄소를 혼합한 탄소강과 기계적 성질이 비슷할 정도입니다.비중 측면에서 본다면 강철 7.8 에 비해 1/3 인 2.9 밖에 안되다보니 특히, 중량을 중요하게보는 항공기기체나 자동차 차체 등의 재료로서 각광받습니다.그외에초두랄루민, 초초두랄루민, 고력 Al 합금 등이 있으며열처리 방법에 따라 인장강도가 최대 50 Kg/mm^2까지 갈 수 있습니다.말씀하시는 강철은탄소강을 말하는 것이며탄소강의 경우 결정 조직에 따라 페라이트, 펄라이트, 시멘타이트로 분류 가능한데페라이트는 인장강도 35 Kg/mm^2,펄라이트는 인장강도 90 Kg/mm^2, 시멘타이트 는 인장강도 35 Kg/mm^2 이하 입니다.페라이트는 소량의 탄소가 섞인 강철로 인장강도는 작고 상온에서 강 자성체 입니다펄라이트는 0.85% C 가 함유되어 있는데페라이트와 시멘타이트의 층으로 나타난조직으로 경도가 크고 자성이 있습니다.시멘타이트는 C를 6.68% 함유한 탄화철로 서 경도와 취성이 커 잘 부스러지는 성질입니다.인장강도 측면에서알루미늄 합금이 아무리 강하다해도 강철 수준에는 미치지 못하나그래도 비중이 1/3 수준에서 상당히 강력한 강도를 지니기에공작 재료로서의 상당한 메리트가 있다 보겠습니다
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Q.  인공지능이 기계공학에 미치는 영향은?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.현재기공과 졸업생 사이에서는 머신러닝에 대한 관심이 대단합니다인공지능 분야 안에서연구 및 취업기회가 엄청나니까요이 분야는엄청난 데이터 속에서 의미있는 패턴을 찾아내기 위해기계 스스로가 배우고 성장하는 법을 알려줍니다.그에따라기계공학이 단순히 기계를 만드는 영역을 벗어나그 성능을 촉진하고 에측할 방법, 즉 멋긴러닝 연구원들이 할 일 이죠이들은 알고리즘/ 모델 들을 짜내면서 기계가 스스로 학습하는걸 돕습니다대단한 효율성증대 및 비용절감, 다양한 산업에서 한발 앞서게 해줍니다.기계공학에서의 기본인4대역학 지식을 가지고머신러닝 알고리즘을 직집 만드는 과정이라 할 수 있습니다.예를 들어공장의 제조라인을 최적화 시키거나에너지 사용량을 줄여주는 스마트 시스템 개발같이연구원으로서 자신만의 특별한 솔루션을 추가하는 일을 하게될 겁니다.학문은 멈추는 것이 아니기에잠시 다른 분야대비 중요도가 떨어진다고 느껴질 수도 있으나우리 삶 모든 분야에 기계공학이 필수입니다.최근 워낙 인공지능이 떠들석해서 그렇지기계없이는 불가합니다. 발전과정에 있을 뿐장비개선 할때도 AI힘을 빌리게 될것이고사람이기에 미처 발견못한 부분을 AI로 보충하여결국 완벽한 기계를 탄생시키게 될 일입니다.
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Q.  양력의 발생 원리에서 왜 정압이 압력인가요?
일반적인 경우를예를 들어 설명 드려봅니다 물 배관을 예로 정압과 동압을 설명 드려 보자면배관에 물이 꽉 차있고 수고꼭지로잠겨있다 가정합니다.이때 배관은공급되는 수압에 의해배관벽에 압력을 가합니다.물은 흐르지않고 배관벽에 압력 을 가하는 상태로이때는 정압만 존재합니다.유체가 그 주위에 가하는 힘! 그게 정압입니다이때는 정압이 곧 전압입니다.그렇다면 동압은수도 꼭지를 틀었을 때토출되는 물에 의한 압력 세게틀면 세게 밀것이고약하게 틀면 약하게 나올것입니다.유체흐름으로 유체자체 방향으로 작용하는힘이게 동압입니다.그러면 배관에 공급되는 수압은 동일한데세게틀면쫙 나가면서 동압은 커지고배관자체에 가해지는 힘은 약해져서정압은 약해지겠지요약하게 틀면 물줄기가 약하니 동압은 약해지고밀어주는 수압은 동일하니그만큼 배관이 가해지는 부담은 클테니정압은 증가합니다.고무풍선을 예로 들어봅니다사람이 공기를 불어줍니다그럼 그 압이 전압이겠지요거기서 고무풍선의 고무벽에 가해지는 힘이건 정압입니다. 유체가 다른데로 흐르지 않으니까여근데 여기서 고무풍선 입구를 엽니다확열면 나오는 공기에 의한 압력이 커집니다 그게 동압이라면고무풍선 고무 자체가 감당해야하는 힘은 약하겠죠 그게 정압.거기서 풍선입구를 미세하게 연다면공기는 찔찔찔 나오면서 동압은 낮은데풍선자체가 공기힘을 감당하는 정도는 큽니다그게 정압입니다.이럼 예로 이해가 되실 지 모르겠습니다 따라서 비행기 날개를 지나는공기의 압을 대입하면전압은 동일하니빨리지나가는 곳 공기가 빠르니그만큼 이덩방향으로 공기가 미는힘이 쌔니동압은 당연히 높고그 공기가 주변에 가하는 힘은 약하니정압이 낮은 상태겠지요?그게 날개 위쪽일 테구요아래는 설명 안드려도 이제 아시겠구요저의 어설픈 설명이 부디 이해에 도움이 되셨으면좋겠습니다.좋은하루 되세요 ~
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