안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 로봇공학의 현재와 미래 전망에 대해 알고 싶습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.로봇공학은 현대사회에서 눈부신 발전을 이루고 있는데요.점점 확대되고있으며, 미래에는 더욱 광범위한 분야로 활욜될 것입니다.제조산업에서의 로봇응용 입니다.반복적이고 위험한 작업을 무리없이 수행하며, 정확성, 속도 면에서 인간을 능가합니다.또한 인간과 달리 신체적 제약이 없어 좁은 공간에서도 작업가능하고중량이 나가는 작업도 가능합니다.의료분야 입니다.수술보조,재활치료, 의료검진등 활용됩니다정밀한 수술 가능, 인체에 민감한 작업 안전하게 수행가능하여, 수술중 사고발생 최소화 가능합니다또한 환자의 재활치료에도 사용가능하고, 환자의 상태모니터링 및 테이터수집으로 의사 및 재활치료사에게 집약된 데이터를 제공 가능합니다.농업 분야 입니다농작물 재배. 수확/ 가공 등을 자동화가능하여, 생산성이 향상됩니다일정시간에 자동으로 물공급,수확등 가능하여, 품질유지 및 생산성 향상이 되기에식량부족 문제 해결에 도움이 될 것입니다군사 및 우주탐사 분야 입니다.위험한 환경에서 인간대신 작업이 가능하기에우주에서 우주선 보수, 탐사장비 조작등이 가능하며군사작전에서 폭탄제거 및 탐지, 위험지역 정찰 등 업무 외에도인명구조 작전에도 투입 가능합니다.그 외에도 인간이 힘들고 불가능한 임무에 로봇 투입이 가능하기에, 앞으로 인간/로봇의 협동임무가 더 강화될것이고로봇은 더욱 정교한 임무에 투입될 것입니다.또한, 무엇보다도 인공지능과의 융합에 따라로봇의 자율성이 비약적으로 증대되어인간이 가능한 거의 모든 분야에 응용이 가능해지고더욱 중요한 역할을 할 전망입니다.
기계공학
Q. 유체의 해머링 작용은 어떤 것을 의미하나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일반적으로 물배관으로 보고 말씀드리겠스빈다.워터해머링(수격작용) 및 하이드로릭 쇼크 라고도 하는데요.유체의 흐름이 급격하게 변경되었을 때유체 내부에서 발생하는 압력파동 현상을 일컸습니다.주된 발생 경우는배관 시스템에서유체의 흐름이 갑자기 차단 되었을 경우또는 펌프가 갑자기 정지되었을 때 발생합니다.물은 압축성이 없는 액체로서기체와 달리 운동에너지가 쉽게 소멸되지 않으므로물의 흐름이 급격이 차단되면그 운동에너지가 흡수될 곳이 없기에배관 내 압력을 급격히 상승시킵니다.이 압력의 파동이, 배관 내 물을 앞뒤로 움직이게 하면서 충격을 발생시키는데 이것을 워터해머링 또는 수격 이라 합니다.다른 액체 유체들 또한 거의 동일하다 보시면됩니다.이 해머링으로 인해 발생되는 현상은기본적으로소음 - 망치로 치는 듯한 굉장한 소음배관손상 - 해머링이 반복될 시 배관 파열밸브 및 펌프기기 손상 - 연결 밸브나 펌프, 계량기등 기기 손상배관이동 - 충격에 따른 배관의 고정장치손상으로 배관 이동진동 - 해머링 발생따른 특정부위 진동계기 오작동 - 해머링따른 압력 변화로 각종 센서나 계기판 고장모든 현상에 따른 시스템 에너지 손실등으로 볼 수 있습니다.추가적으로 해결방안을 말씀드리자면속도조절 밸브 설치로 밸브 개폐가 급격히 안되도록하고수격방지기나 워터쿠션 설치압축공기 부품 설치배관의 지지와 단열재배관의 경사조절밸브의 순차적 개폐로 급격한 압력변화 줄이기펌프의 시작/정지를 순차적으로 하여 급격압력변화 방지팽창탱크 설치로 배관내 급격한 압력변화 감경진공밸브 설치로 배관내 발생가능 한 진공현상 방지를 위해진공발생시 자동으로 외부공기흡입하여 배관압력 유지 하는 방법등이 있습니다.
기계공학
Q. 냉장고가 음식을 어떤 방법으로 차갑게 만들어주나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.냉장고의 열교환기(증발기 코일)을 통해 냉기가 불어 나오고 냉기를 통해 음식물에 있는 열을 식혀 줍니다.그렇게 되면 냉장고 안의 온도가 어느정도 올라가는데음식물에 있던 열을 열교환기 코일에서 흡수하는 방식입니다.열교환기에서 열을 흡수하여 코일안에서 냉매가 증발하게되고그 냉매는 냉장고 후면 아래 압축기로 가서 다시 사용가능하도록압축시켜 액체로 만들어줍니다.그 액체 냉매가 다시 열을 흡수할 수 있게다시 냉장실 냉동실 쪽의 열교환기로 가게되면다시 내부의 열을 흡수하여 증발열을 얻게되고그렇게 다시 증발하면서 내부열을 뺃는 방식입니다.압축기에서 압축하고 일단은 방열판을 통해 식히는 과정이 있어야냉매를 다시 열교한기에서 사용가능하므로실제 냉장고 후면은 많이 뜨거운 열이 나오게 됩니다.아주 간단하게 말씀드리면과학적인 방법으로냉장고 안의 열을냉장고 바깥으로 퍼내어 주는 기계 입니다.
기계공학
Q. 기계 스핀들은 어떤 원리로 빠르게 회전하는 건지 궁금합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기본적으로 회전력을 얻는 부분은모터의 회전력입니다.일반적 모터는 보통 1750rpm이 일반적이나모터에 따라 3600RPM 정도 되는데스핀들의 회전수는 보통 1만 rpm 정도가 됩니다.결국 기어비를 통한 가속기를 장착하여회전수를 높이는 방식인데요.(자전거도 기어비를 통해 속도를 높이지요)회전수가 높은 만큼고속회전체를 고정시키는 베어링도 튼튼해야하므로고속베어링 및 베어링내부 윤활 그리스 또한고온에 견디는 것으로 사용되어야 합니다.
기계공학
Q. 기계와 가장 연관성이 있는 학문은 무엇이나요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.기계공학은 역사가 오래된 학문입니다.중세유럽부터 시작해서근대화된 대학에서 가르치기 시작한 학문으로커리큘럼이 잘 짜져있고세계 어디를 가든 커리큘럼이 비슷합니다.배울 것도 엄청 많은데요기본적으로 기계공학을 위해서는4대역학이 우선 적인데그걸 하기위해서는더 기본적으로수학, 미적분/ 확률과 통계, 기하학, 물리학, 화학 등이 기본이 된 후에4대역학 (열역학, 동역학, 유체역학, 재료역학)을 습득하여야기계공학의 기초가 시작되었다고 봅니다.그 기반에서기계설계, 기계제작, 공정설계, 유체기계. 진동공학, 등으로 발전하고그 후시스템설계, 유체기계설계, 탄성학설계, 동력기계설계, 자동제어 ,계측공학 , 공기역학 등으로 올라가서설계의 분야로 올라갑니다.