김상규 전문가 - (주)남부공항서비스 ㅣ 궁금할 땐, 아하!

기계공학7일 전 작성 됨

Q. 진동 감쇄 장치가 건축 구조물에 사용될 때 고려해야 하는 요소

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.건축물에 있어 진동은 건축물의 구조상 유지에 막대한 스트레스를 주는 요소입니다.특히 가장 강력한 것은 지진이 되겠지요.결국 관련해도 안전을 위한 진동감쇄 장치 및 내진설계가 되어야 할 텐데요건축에 있어서 진동 감쇄 장치가 건축 구조물에 사용될 때 고려해야 할 요소를하나하나 열거해 보겠습니다.1. 진동의 종류와 원인진동의 종류:건축물 외부에서 작용하는 동하중으로는 지진하중, 바람에 의한 풍하중, 교통하중 등이 있습니다. 이들 하중의 진동주파수는 풍하중 (0.01~1Hz), 지진하중 (1~2Hz), 교통하중 (1~5Hz) 순으로 저주파의 특성을 갖습니다2. 감쇠장치의 종류면진장치의 종류:납면진받침:납면진받침은 탄성받침의 기능으로 상부 구조물의 고유주기를 길게 하여 상부구조에 유발되는 지진력의 크기를 감소시킵니다. 또한, 에너지 흡수기구로서 탄성받침의 내부에 코아 형태의 납을 삽입하여 고유주기의 장주기화와 감쇠기능을 겸비합니다. 이는 지진 종료 후 유지보수의 측면에서도 유리하며, 잔류변위를 적게 하는 특징이 있습니다고감쇠 고무받침:고감쇠 고무받침은 외관의 형상이 탄성받침과 동일하며, 고무 배합 시 진동에너지를 흡수할 수 있는 특수 혼합물을 첨가하여 제조됩니다. 이는 지진 종료 후 복원력의 특성은 납면진받침보다 우수하지만, 에너지 흡수능력은 금속을 사용한 면진받침보다 떨어집니다주석면진받침:주석면진받침은 납을 대신하는 물질로 개발되어 사용됩니다. 주석은 기본적으로 납보다 강성이 강한 재질로서 항복강성 및 감쇠값이 납면진받침에 비하여 1.7배 정도 우수합니다. 그러나 이는 제동하중 및 풍하중에 대한 안전성 및 지진 시 변위를 줄이는 장점이 있지만, 교각에 전달하는 지진력을 크게 전달하게 됩니다3. 감쇠장치의 설계 및 적용감쇠장치의 설계:감쇠장치의 설계는 건축물의 진동을 최소화하기 위해 중요합니다. 이는 건축물의 고유 진동수를 길게 하여 상부 구조에 유발되는 지진력을 감소시키는 데 도움이 됩니다. 또한, 감쇠장치의 내부에 특수 재료를 삽입하여 에너지를 흡수하는 기능을 추가할 수 있습니다감쇠장치의 적용:감쇠장치의 적용은 건축물의 구조에 따라 다를 수 있습니다. 초고층 건축물이나 관광타워 등에서 강풍에 의한 피해를 방지하거나 최소화시키기 위해 풍하중을 고려하는 것이 중요합니다. 또한, 지진하중과 같은 큰 하중에 대해서는 납의 항복강성 및 감쇠값을 이용하여 지진력을 줄이는 기능을 갖습니다4. 안전성 및 유지보수안전성:감쇠장치의 안전성은 건축물의 전체적인 안전성을 향상시키는 데 중요합니다. 이는 지반과 구조물이 분리되어 있기 때문에 면진장치의 상부 구조물에 전달되는 지진하중이 큰 폭으로 줄어들어 건물의 전체적인 안전성을 향상시킵니다유지보수:감쇠장치의 유지보수는 지진 종료 후 잔류변위를 적게 하는 데 중요합니다. 복원력이 있는 면진장치를 적용한 구조물은 고무의 탄성력으로 구조물을 원위치로 되돌려 놓으려는 힘이 작용하며, 지진력이 작용하는 과정에서는 변위 방향과 반대 방향으로 고무의 복원력이 작용하여 잔류변위를 적게 합니다

기계공학7일 전 작성 됨

Q. 자율 주행 자동차의 기계 설계와 관련하여.

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.자동차의 설계에 있어서 가장 중점적인 것은무엇보다도 첫째도 안전 둘째도 안전이겠지요관련해서자율주행 자동차의 기계적인 설계 과정에서 가장 중점적으로 고려해야 할 사항을 나열해 보면1. 안전성 및 신뢰성전기 및 전자 시스템의 오류 방지:자율주행 자동차의 설계는 전기 및 전자 시스템의 오류로 인한 위험을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 이는 ISO 26262와 같은 국제 표준을 준수하여 기능안전을 확보하는 것이 중요합니다2. 중복성 및 장애물 회피중복성 제공:차량 내 네트워크는 중복성을 제공하기 위해 메시 토폴로지를 사용해야 합니다. 이는 하나의 ECU가 실패하면 다른 ECU가 수행해야 할 수 있으며, 이는 시스템의 신뢰성을 높입니다3. 센서 및 정보 통신 기술센서 기술:자율주행 자동차는 다양한 센서 기술을 사용하여 주변 환경을 인식합니다. 라이다(LiDAR), 카메라, 레이다, 소나 등이 주로 사용되며, 각 센서의 정확성과 신뢰성을 확보하는 것이 중요합니다V2X 통신:V2X 통신 기술은 자율주행 차가 주변 기기 또는 인프라로부터 데이터를 주고받음으로써 주행 환경을 보다 정확하게 인식하는 데 사용됩니다. 이는 전방의 위급상황과 같은 안정성 제고를 위한 필수적인 시스템입니다4. 고정밀 디지털 지도 및 위치 인식고정밀 디지털 지도:자율주행 차량은 고정밀 디지털 지도가 필수적입니다. 이는 자율주행 차가 운행하는 도로에 대한 모든 정적 정보를 3차원으로 표현한 지도이며, 도로에 위치하고 있는 물체의 위치, 형태 등의 정보를 제공합니다5. 인공지능 및 알고리즘인공지능:인공지능은 인간의 인지, 학습, 이해, 추론 능력을 구현하기 위해 설계된 알고리즘 체계입니다. 자율주행 차량에서 인공지능은 센서와 V2X 기술을 통해 습득한 교통 정보, 도로 정보 등을 분석하고 차량 스스로 물체를 인식하고 자체적인 판단을 통해 차량을 제어하기 위해 필수적입니다6. 열 관리 및 전력 무결성열 관리:엔진룸에 있는 PCB는 이미 고온을 견뎌야 하므로, 열 관리 기술이 필요합니다. 이는 구성 요소와 보드 자체의 손상을 방지하기 위해 중요합니다. 두꺼운 구리 PCB나 알루미나 또는 알루미늄 나이트라이드 세라믹 기판이 사용될 수 있습니다7. 신호 무결성 유지신호 무결성:네트워크 시스템은 신호 무결성을 유지하는 측면에서 설계해야 합니다. 이는 중복성을 제공하기 위해 메시 토폴로지를 사용하는 차량 내 네트워크가 필요하며, 이는 안전을 보장하기 위해 매우 신뢰성이 높아야 합니다

기계공학7일 전 작성 됨

Q. 진동 공학에서 댐퍼의 역할에 관련하여.

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.진동공학에서 댐퍼의 역할을 간단하지만 하나하나 열거해 보자면1. 진동 억제진동 에너지 흡수:댐퍼는 시스템의 진동 에너지를 흡수하여 진동의 크기를 줄입니다. 이는 시스템의 안정성을 향상시키고, 진동의 빈도를 감소시킵니다2. 에너지 소산에너지 소산:댐퍼는 진동 에너지를 소산시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 에너지를 감소시키고, 시간이 지남에 따라 진동이 감소하는 것을 방지합니다3. 시스템 보호진동 감쇠:댐퍼는 시스템의 진동을 감쇠시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 구조적 손상을 예방하고, 기계적 고장을 방지합니다4. 안정성 향상안정성 향상:댐퍼는 시스템의 안정성을 향상시키는 역할을 합니다. 이는 과도한 응답을 방지하고, 시스템의 안정적인 작동을 보장합니다5. 외부 충격 완화외부 충격 완화:댐퍼는 외부 충격을 완화시키는 역할을 합니다. 이는 시스템의 초기 진동이나 외부 충격에 의한 과도 응답을 제어합니다6. 진동 차단진동 차단:시트 댐퍼는 차량 섀시나 서스펜션 시스템에서 발생하는 진동이 시트 구조에 도달하기 전에 차단합니다. 이는 진동이 탑승자의 신체에 직접적인 영향을 미치는 것을 방지하여 장시간 운전 시 불편함과 피로를 최소화합니다7. 히스테리시스 댐핑히스테리시스 댐핑:히스테리시스 댐퍼는 항공기 랜딩 기어에 사용되어 접지 중에 생성되는 에너지를 흡수하여 과도한 진동과 소음을 방지합니다. 또한, 능동형 댐핑 기술을 사용하여 진동을 실시간으로 모니터링하고 피드백 제어 시스템을 사용하여 적절한 감쇠력을 적용합니다8. 액체 댐퍼액체 댐퍼:액체 댐퍼는 고유 진동수를 조절할 수 있는 새로운 형태의 댐퍼입니다. 이는 구조물의 설계 단계에서 응답 평가를 통해 필요성이 요구되며, 물높이를 조절하지 않고 밀폐시키는 셀의 개수를 조절하여 고유 진동수를 쉽게 조절할 수 있습니다위에 열거된 방식들을 근거로 진동공학에서 댐퍼의 역할을 이해할 수 있습니다.