안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 비행기는 하늘을 높이 빠르게 다니는 교통
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.비행기의 고도 측정에는 고도계가 사용되는데요절대고도계와 상대고도계로 분류됩니다.절대고도계는 전파 반사원리를 이용하는데요.항공기 하부 송신안테나가 전파를 쏘아서 지표에 닿았다가 반사되어 오는 시간을 측정하여고도를 계산하여 고도를 표시하게됩니다.낮은 고도에서는 주파수 변조된 연속파를 방사하는 FM형을 사용하는데정밀도가 높아 750미터 이하의 낮는고도에서 사용됩니다.높은고도는 펄스형 이 사용되는데1.6 GHz 정도 또는 4.3GHz 정도의 주파수를 사용합니다.상대고도계는 기압차를 이용하여 고도 측정하는 기계로보통 ' 아네로이드 ' 기압계 라고 합니다.기압이 낮아지면 팽창하고 기압이 높아지면 압축되는 원리로 작용하는 고도계로온도/습도 등의 영향까지 받기에 정확도는 떨어지는 편입니다.따라서 비행기에서는 절대고도계, 상대고도계 모두 사용합니다.
기계공학
Q. 뉴턴의 운동 법칙 중 작용반작용 법칙에 대해서 설명 부탁드립니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.뉴턴의 운동법칙 중 제 3법 칙은 모든 작용에는 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 있다는 법칙입니다.작용은 한 물체가 다른 물체에 가하는 힘이고반작용은 그 힘이 받은 물체로부터 동일한 크기의 반대방향 힘이 받는 것을 의미합니다.예로양손으로 공을 받치고 있다고 가정합니다.하나의 손은 아래에서 공을 받치고있고다른 손은 위에서 공에 가해지는 힘을 제공합니다.이때 아래에서 공에 작용하는 힘은 위에서 공에 반작용하는 힘과 동일한 크기의 반대방향 힘이라 보는겁니다.예를 본다면 1. 자동차가 도로에서 움직일 때, 타이어와 도로 사이에 적용 -> 타이어는 도로에 힘을가하고, 반대로 도로도 타이어에 힘을 가하는 상황으로 , 이런 힘의 균형이 차량의 움직임과 속도를 조절합니다.항공기가 공기를 통해 움직이는 경우 -> 항공기의 엔진과 날개는 공기에 힘을 가하고, 반대로 공기도 항공기에 힘을 가하는 상황으로 이런 힘의 균형이 항공기의 비행을 유지하고 제어하는데 적용됩니다. 3. 나사를 조이는 경우 -> 작은 나사의 설계에도 적용되는데, 나사산이 들어가는 입장에서 돌리는 힘과 나사산이 운동방향 반대로 작용하는 힘이 작용하므로. 나사가 풀리지 않는 조건 등으 설계하는 곳에도 적용이 됩니다.
기계공학
Q. 식품가공기술의 중 초고압살균에 대해서 알고 싶고 그것을 응용한 대표 식품은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.초고압 살균이라는 부분은열을 사용하지않고 살균하는 방법입니다.그럼 초고압을 줘서 균을 죽이느냐그게 아니고쉽게 비유하자면 뻥튀기 기계의 원리와 같다고 보시면 됩니다.살균대상에 700Mpa 가량의 고압을 가한 후순간적으로 압력을 해제하여미생물 내의 수분이 압력해제되는 상황에 동시에 순간적으로 팽창하면서세포막이 파괴되어 미생물이 죽는 원리 입니다.뻥튀기 기계에서 압력을 계..속 가하다가 순간적으로 뻥이요 하면서 압력해제될 때곡물내의 수분이 단열팽창하면서 갑자기 뻥튀기가 되는 원리와 같다고 보시면됩니다.그렇다면 고압을 가한 식품의 세포도 같이 파열되어 식품도 품질저하가 되지않나 싶으나고압살균을 하는 대상이 육류나 어류일 경우 그 세포막이 콜라겐으로 되어있어가압 및 압력해제 시 충격에 강하여 견디는 방식입니다.미생물 세포막은 글루칸등의 성분으로 충격에 약하여 미생물만 죽게됩니다.장점으로는식품에 열 에너지의 전달이 없어 품질이 유지되고영양분 손실 의 문제가 없으며열처리 가공에 비해 필요에너지 소비가 적고균일한 살균이 가능 합니다.단점으로는 살균효율이 낮은편이고, 설비의 초기비용이 높으며, 연속적인 공정이 힘듭니다.적용되는 부분은해산물 및 야채류육가공품기능성 식품 등이 있으며특히 요즘은 야채나 과일의 주스에도 적용되어맛,향,영양성분에 변화를 주지않으면서 미생물 사멸 시키므로 각광받는 방식이기도 합니다.
기계공학
Q. 스마트폰의 지문인식은 어떻게 작동되는건가요
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.지문인식은센서에 닿인 지문 촬영하는 입력단계, 촬영된 지문을 저장된 지문과 대조판단하는 인증단계롤 나뉘는데요.입력 단계에서 지문을 촬영하는 방식에 따라정전식, 광학식, 초음파 방식 등으로 나뉩니다.정전식은지문의 융선과 골의 정전용량의 차이로 지문을 인식하는 방식으로센서에서 지문의 패턴에 따라 상이한 전기량을 감지해 인식하는 방식으로스와이프 방식과 에어리어 방식으로 구분됩니다. 스와이프는 센서에 손가락터치 후 아래쪽으로 문질러 입력하고 에어리어 방식으 손가락을 터치하여 입력합니다.현재 정전식에서는 에어리어 방식이 비싸지만 더 많이 사용됩니다.광학식은 반사된 지문영상을 기존 지문과 비교하는 방식으로카메라와 광학 스캐너를 사용하는데요.지문이 닿는곳에 빛을 발사하여 광학스캐너로 이미지를 받아내고이 데이터를 디지털화하여 원본과 대조판별합니다. 은행에서 주로 볼 수있는 방식이나 , 인식률은 상대적으로 좋지 않습니다.초음파 방식은 접촉한 지문에 초음파 발사 후 반사되어 오는 시간 측정, 지문의 요철 차를 측정해서 인식하는 방식으로 지문의 모양이 아니라, 지문의 굴곡자체를 인식하는 방식으로기존 광확식보다 보안성이 높고 손에 이물질이 좀 있어도 인식률이 좋아, 정확도 및 보안성이 좋습니다.전체적으로 가장 비용이 많이 듭니다.최근에 사용되는 스마트폰에 가장 많이 사용되는 방식은내장형 지문인식 초음파 센서이므로 초음파 방식으로 보시면 되겠습니다.이는 굴곡자체를 인식하다보니, 위조나 종이지문으로는 통과가 안되기에 보안성이 좋습니다.
기계공학
Q. 자동차의 내연기관과 전기자의 모터의
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로 내연기관으로 가는 기존의 일반 자동차와전기모터로 가는 전기자동차로 나뉘는 현재입니다.내연기관의 작동원리는연료를 연소시키고이를 이용하여 열 과 운동에너지를 생성하는 것으로 작동됩니다.내연기관의 주요단계는 4단계로 구성됩니다.흡입 / 압축 / 폭발(연소) / 배기 흡입 - 피스톤 하강 시 실린더 내로 공기와 연료 혼합물을 흡입압축 - 피스톤 상승으로 인해 공기와 연료 혼합물이 압축됨이때 압축의 이유는 연소효율을 상승시키기 위한 단계폭발 - 연료와 공기혼합물이 압축된 상태에서 점화플러그로 점화시켜 폭발하고 이때 피스톤을 밀어내어 발생된 운동에너지가 크랭크축으로 전달배기 - 피스톤이 다시 상승하여 연소 후 남은 배기가스를 배출 구조를 본다면실린더, 피스톤, 밸브(흡기,배기) , 점화플러그(폭발단계에 필요), 연료공급 시스템으로 크게 나뉩니다.이 4단계 행정으로 발생한 운동에너지를 축을 통해 각 바퀴로 전달하여자동차가 움직이게 됩니다.전기 자동차의 원리는 모터의 힘으로 자동차를 움직이는 원리로내연기관과 같이 하나의 내연기관으로 부터 발생한 에너지를각 바퀴로 전달하는 것이 아니라각 바퀴마다 전깁모터가 장착되어 구동되는 방식이며각 바퀴마다의 속도 및 발향 밸런스를 조정하여운전되는 방식으로내연기관보다 제로백(시속 100키로로 도달하는데까지 걸리는 시간)이 훨씬 짧기에급가속이 가능한 점이 있기에기존 내연기관 운전방식에 비해 탑승자가 관성의 느낌을 심하게 받을 수 있으므로운전 습관에 주의 할 필요가 있으며또한 급가속이 가능한 부분때문에타이어의 마모도 또한 내연기관 자동차보다 큰 특성이 있습니다.