기계 전공면접 자료 - gigye jeongongmyeonjeob jalyo

- 열역학 0,1,2,3법칙에 대해서 설명해보세요

- 베르누이 법칙에 대해서 간단히 설명해보세요

- 응력-변형률 선도에 대해 간단히 설명해보세요

- 응력에 대해서 설명해보세요

등등.. 기계공학 전공자가 면접장에 가면 정말 기본적이기때문에 확실하게 설명하길 요구하는게 바로 기계공학 전공자들의 전공면접이었던 것 같습니다.

4학년으로서, 전공관련 배웠던 여러가지 개념들이 헷갈리고 깔끔하게 정리되지 않았었는데, 이 자료를 보면서, 짧은 시간내에 지금까지 배웠던 개념들이 빠르게 정리됐었기때문에, 좋은건 공유하는게 좋다는 마음으로 이렇게 공유합니다!(혹시라도 문제가 된다면 얼른 지우도록 하겠습니다!)

기계공학 전공자를 위한 전공면접 대비 질문 및 답변 모음

0법칙 : 온도가 다른 두 물체 사이에 얻은 열량과 잃은 열량이 같아지는 현상으로 열평형 법칙이라 할 수 있다. 계의 물체 A와 B가 열적평형상태에 있고, B와 C가 열적평행상태에 있으면 A와 C도 열평형 상태에 있다는 법칙

(두 물체가 제 3의 물체와 열적 평형에 있다면 이 물체들은 서로 열적평형에 있다는 것을 서술한 법칙)

1법칙 : 열량의 총화는 이루어진 일의 총화와 같다는 뜻으로 에너지 보존법칙을 적용한 식이다. 닫힌계에 열을 공급하면 계의 내부에너지 변화량과 계가 외부에 한 일과 같다는 뜻

(상호작용 중에 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변화할 수는 있으나 에너지 총량은 일정하다는 에너지보존법칙)

2법칙 : 닫힌계에서 총 엔트로피의 변화는 항상 증가하거나 일정하며 절대로 감소하지 않는다. 에너지의 흐름이 방향성을 가지고 비가역적임을 말한다. 열에너지는 고온에서 저온으로 이동하고, 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행된다. (에너지가 양뿐 아니라 질을 가지고 있으며 실제과정은 에너지의 질을 저하시키는 방향으로 진행된다는 것)

3법칙 : 열역학과정에서의 엔트로피의 변화는 절대온도가 0으로 접근할 때 일정한 값을 갖고, 그 계는 가장 낮은 상태의 에너지를 갖게 된다는 법칙이다. 이 법칙에 의하면 절대영도에서 열용량은 0이 된다.(절대0도에서 엔트로피가0 이다)

실제기체 VS 이상기체 : 이상기체는 질량과 에너지를 갖고 있으나 자체의 부피를 갖지 않고 분자 간 상호작용이 존재하지 않는 가상적인 기체이다. 그러나 실제기체는 부피를 가지며 분자 간 상호작용이 있으므로 이상기체와 상당한 차이를 보인다.

엔탈피 : 어떤 물체가 내부적으로 가지고 있는 열에너지, 반응에서 엔탈피가 증가하면 열을 흡수하는 것이므로 흡열반응, 반대로 엔탈피가 감소하면 열을 방출하므로 발열반응(계의 내부에너지와 계가 바깥에 한 일에 해당하는 에너지(부피 x 압력)의 합으로 정의되는 상태함수)

엔트로피 : 열역학에서 일로 변환시킬 수 없는 양을 엔트로피라 정의하고 우리말로 자유도라고 표현하기도 하는데 이것은 물질이 얼마나 자유로운가에 관련이 있다. 고체보다는 액체가 액체보다는 기체가 훨씬 더 자유로운 움직임이 가능하므로 엔트로피가 급격하게 증가하게 된다.//엔트로피를 설명하기 위해서는 가역과정과 비가역과정을 먼저 언급해야 합니다. 가역과정은 일정한 환경에서 정반응도 역반응도 일어나는 과정이며 비가역과정은 한쪽으로의 반응만 일어나는 과정입니다. 실제 생활에서 가역과정이 있는지 한 번 생각해 보면 결론은 없습니다. 실제 우리주변의 모든 움직임은 비가역과정으로 진행되므로 얼마만큼 비가역적인가 하는 비가역의 척도를 나타내고자 엔트로피라는 개념이 등장했습니다. 이 엔트로피의 크기를 말해 보자면, 열역학에서 엔트로피는 "열량/온도" 로 나타냅니다.

냉동사이클 : 1.증발 - 냉매가 증발기 내에서 흡열작용으로 증발, 2.압축 - 증발한 냉매가 압축기로 들어가 압축되어 고온, 고압의 증기가 됨, 3.응축 - 고온, 고압의 냉매는 응축기를 거쳐 물 또는 공기로 냉각되어 다시 액체로 전환 4.팽창 - 액체로 된 냉매를 팽창밸브를 통하여 교축팽창시키면 압력강하가 생기고, 다시 이 냉매를 증발기로 보내어 흡열작용하여 냉동효과를 얻음

냉매 : 냉동 사이클의 작동유체로서 저온의 물체에서 열을 빼앗아 고온의 물체에 열을 운반해 주는 매체를 통틀어 이르는 말이다.

베르누이방정식 : 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계에 대한 법칙, 예를 들면 굵기가 다른 유리관 속에서 물의 수면 높이를 관찰했을 때 굵은 쪽 유리관에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽 유리관에 연결된 물기둥은 높이가 높아지는 현상을 관찰할 수 있다. 유체는 좁은 통로를 흐를 때 속력이 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 속력이 감소한다. 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 감소하면 압력이 높아지는데 이것을 베르누이 정리라고 한다. 압력이 커지면 대기압이 물기둥을 더 세계 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고 압력이 낮아지면 대기압이 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아지므로 압력을 측정하면 유속을 알 수 있다. 이 정리를 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하다는 내용을 포함한다.

- 유체가 흐름선을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다.

(유체의 스트림라인을 따라서 압력+위치+속도에너지의 합이 일정//가정 : 비압축성, 비점성, 정상유동)

파스칼의 법칙 : 밀폐된 용기에 담긴 유체에 가해진 압력이 유체의 모든 부분과 용기의 벽에 세기가 감소되지 않고 전달된다.

부력(아르키메데스의 원리) : 유체 속에 잠긴 물체가 받는 부력의 크기는 그 물체가 밀어낸 유체의 무게와 같다(물체가 잠긴 부피에 해당하는 유체의 무게). 밀어낸 유체의 중심을 지나 연직상방으로 작용. 식으로 표현하면 부력 = 비중량*부피

레이놀즈수: : "유동하는 유체 내에 물체를 놓거나 관 속을 유체가 흐를 때에 그 흐름의 상태를 특징짓는 수치로서 점성력에 대한 관성력의 비, 즉 레이놀즈수가 커지면 유동의 점성력에 비해서 관성력이 커진다는 의미. 층류(2000 이하)와 난류(3000이나 4000 이상)를 구분하는 무차원수. 계산식은

전도vs대류vs복사

전도(conduction) : 고체물질을 매체로 하여 열이 이동하는 현상. 예를 들자면 뜨거운 국을 먹을 때 쇠 숟가락을 담궈 뒀다가 잡으면 숟가락도 뜨거워져 있잖아요^^ 그걸 바로 전도라고 합니다.

대류(convection) : 기체나 액체를 매체로 하여 열이 더운 것은 위로 찬 것은 아래로 이동하는 현상. 밀도 차이 때문에 생기는 현상입니다. 예를 들어 공기의 대류를 보면 알 수 있습니다. 더운 공기는 위로 찬 공기는 아래로 이동하잖아요^^ 그걸 바로 대류라고 합니다.

복사(radiarion) : 에너지 전달 물질(매체)없이 에너지가 직접 이동하는 현상. 예를 들어 태양복사 에너지가 있습니다.

캐비테이션(cavitation) : 펌프의 흡입양정이 높거나, 유속의 급변, 와류발생, 유로에서의 장애 등으로 그때의 압력이 포화증기압 이하로 내려가 기포가 발생되면서 소음, 침식 등이 발생되는 현상을 말합니다.

방지대책: 수중펌프를 사용한다, 펌프의 설치위치를 낮추어 흡입수두를 줄인다(유효수두값을 크게한다), 펌프의 회전수를 줄인다, 흡입관경을 크게 한다.

수격작용(water hammer) : 펌프를 운전 하던 중 정전 등으로 펌프가 급히 정지하는 경우 관내의 물이 역류하여 역지변 (Check Valve)이 급히 닫힘으로 인해서 배관내의 운동에너지가 압력에너지로 변하여 고압이 발생하고 이상음과 진동을 수반하는 현상이 발생하는데 이를 수격작용이라 한다.

맥동현상(surging) : 펌프운전 중에 압력계의 눈금이 주기적으로 크게 흔들림과 동시에 토출량도 주기적으로 변동하고 또한 주기적인 진동과 소음이 발생하는 현상을 맥동현상이라고 한다.

펌프의 과열(over - heating) : 펌프 운전시의 구동 동력은 효율이 100%가 아닌 이상 일부는 손실되는데 이 손실은 대부분 열에너지로 변환되어 크든 작든간에 유체를 가열하게 된다. 특히 유량이 0 인 체절점에서 소비되는 동력은 대부분 열로되어 유체와 펌프의 온도를 상승시킨다.

유체역학과 유체기계 : 유체역학은 정지 또는 운동하고 있는 유체의 성질을 다루는 응용과학의 일부로서 유체의 운동이나 또는 유체와 물체 상호간에 작용하는 힘의 관계를 일반역학의 원리를 이용하여 풀이하는 학문이다. 즉 외부의 힘에 대하여 수시로 형태가 바뀌는 물체를 취급하는 학문이라 할 수 있다. 유체기계는 유체(액체, 기체)를 작동물질로 하여, 유체가 가지고 있는 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나, 기계적 에너지를 유체적 에너지로 변환하여 사용하는 기계 예로써 펌프, 압축기, 풍차, 수차 등이 있습니다.

보일샤를의 법칙 : 보일 - 일정온도에서 기체의 압력과 그 부피는 서로 반비례한다는 법칙, 공기보다 가벼운 기체가 들어있는 풍선을 놓치면 하늘로 계속 올라가며 부피가 커지다가 결국에는 터지게 되는데 이는 대기압이 고도가 높아질수록 낮아지기 때문이다. 외부 압력이 낮아질 때 풍선의 부피는 증가하는 현상은 보일의 법칙을 극명하게 보여주는 실생활의 한 예// 샤를 - 압력이 일정할 때 기체의 부피는 종류에 관계없이 온도가 1℃ 올라갈 때마다 0℃일 때 부피의 1/273 씩 증가한다는 법칙, 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 시간이 조금 흐른 뒤 팽팽하게 다시 펴지는 현상을 관찰할 수 있다. 이는 샤를의 법칙에 따라 탁구공의 안의 온도가 올라감과 동시에 내부 기체의 부피가 팽창하기 때문

푸아송의 비(Poisson) : 재료가 인장력의 작용에 따라 그 방향으로 늘어날 때 가로 방향 변형도와 세로 방향 변형도 사이의 비율을 나타내는 값이다

응력 : 물체에 외력이 작용하였을 때, 그 외력에 저항하여 물체의 형태를 그대로 유지하려고 물체 내에 생기는 내력이다. 작용하는 하중에 따라 전단응력, 인장응력, 압축응력으로 나뉘며, 단위는 Pa를 사용한다.

* 파괴의 종류

① 지연파괴 : 금속에 정적 하중을 가하여 고온에 장시간 유지시키면 응력과 온도에 항복하기 전에 파괴되는 현상. 또, 소량의 수소를 함유한 강에 정하중을 가해놓으면 일정한 시간이 경과한 후에 취성파괴를 일으킨다. 이러한 파괴현상을 지연파괴라 한다.

② 취성파괴 : 연성의 강이 수소에 노출되면 급격히 연성을 잃고 취성화 되는 수소취화 현상에 의해서도 강은 극한하중 이하의 하중에 급격히 파괴된다. 이것은 일종의 정적인 피로현상(반복하중에 의한 피로에 비교되는 개념)으로 볼 수 있으며 지연파괴의 일종으로 볼 수 있다.

③ 응력부식 : 응력부식은 인장응력(반드시 인장응력 이어야 한다)이 부식성 환경과 만날 때 금속내부에 미세균열이 발생하여 진전, 설계 강도보다 낮은 응력에서 파괴를 유발시키는 지연파괴의 일종으로 볼 수 있다.

④ 피로파괴 : 반복하중에 의해 발생한다. 피로파괴란 강구조 부재에 외력이 작용하면 부재의 구조적인 응력 집중부 또는 용접이음형상이나 용접 결함 등의 응력집중부에서 균열이 발생하고 이 균열이 성장하여 최종적으로 설계강도보다 낮은 응력에서 파단되는 현상을 말한다

훅의 법칙 : 물체에 가해진 하중과 그로 인해 발생하는 변형량과의 관계를 나타내는 법칙으로 어떤 임의의 물체에 하중이 가해지면 어느 한계에 이르기까지는 변형량이 하중에 선형적으로 비례한다는 법칙 [ <v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>] //고체에 힘을 가하여 변형시키는 경우, 힘이 어떤 크기를 넘지 않는 한 변형의 양은 힘의 크기에 비례한다는 법칙을 말한다. 이 법칙이 적용되는 힘의 한계를 비례한계라 한다.

Creep : 응력이 일정하게 유지될 때 시간에 따라 변형이 증가하는 현상. 특히 고온에서 변형이 급속도로 증가할 수 있으므로 설계시 고려해아하고 온도나 응력에 따라 다름, 104시간 후의 변형량이 1%일 때를 크리프 한도라고 한다. 금속 같은 경우 고온에서 일어난다.

열응력 : 모든 물체는 온도가 상승하면 팽창하고 내려가면 수축한다. 그 수축량은 보통 온도 범위에서는 온도차에 비례한다. 이 때 신축이 방해되면 재료 내부에 응력이 생기는데 이것을 열응력이라고 한다.

강도(strength) : 재료에 하중이 걸린 경우, 재료가 파괴되기까지의 변형저항을 그 재료의 강도라고 한다. 인장강도·압축강도·굽힘강도·비틀림강도 등이 있다.

강성(stiffness) :재료에 외부에서 변형을 가할 때 그 재료가 주어진 변형에 저항하는 정도를 수치화한 것이다. 이를 표현할 때에는 단위 변화량에 대한 외력의 값으로 나타낸다.

경도(hardness) : 국부 소성변형 대한 재료의 저항성을 나타내는 기계적 성질(굳기라고 하며 물체의 단단하고 무른 정도)

강도와 강성의 차이점

강도: 어떤 재료나 구조물의 부재가 외력(하중)을 받을때 버티는 능력 (변형이나,파손)

강성: 변형이나 파손이 안되려고 저항하는 성질

응력-변형률 선도(Stress-Strain diagram)

1. 탄성구간 : 응력의 증가와 함께 변형률이 비례적으로 증가한다. 응력이 사라지면 다시 원래대로 돌아오는 구간

2. 소성구간 : 탄성구간을 제외한 나머지 구간. 응력이 사라져도 영구변형이 남음(가공경화구간+넥킹구간)

3. 항복점 : 응력과 변형률이 비례하는 구간의 최대 응력이 되는 지점

4. 극한강도 : 최대응력이 되는 지점. 항복점부터 극한강도 까지를 가공경화구간

5. 극한강도 이후 : 시험편에 넥킹(necking)현상이 일어나고 결국 파괴로 이어짐

기타 재료의 응력 변형 곡선 : 알루미늄과 같은 재료를 인장 시험한 응력 변형 곡선으로 항복점이 없는 것이 특징이다. (항복점이 명확하지 않은 경우 0.2%의 영구변형이 생기는 지점을 offset 항복점이라함)

항복점 : 재료의 성질에는 탄성과 소성이 있다. 탄성이란 외력을 가했을 때 변형이 생겼다가 외력을 제거하면 본래의 형태로 되돌아오는 성질이다. 소성은 탄성과는 반대되는 성질로 외력에 의해 변형이 생긴 후 외력이 제거되어도 다시 본래의 형태로 돌아오지 않는 성질을 말한다. 예로 볼펜 스프링을 생각해 보면 어느정도 조그만 힘에는 원래의 형태로 유지하지만 심하게 힘을 주어 늘어뜨리면 원래의 형태로 돌아가지 않는 것을 볼 수 있다. 이는 재료의 탄성한계를 넘어선 것이기 때문인데 탄성영역에서 소성영역으로 넘어가는 그 점이 바로 항복점이다.

공차 : 기계부품 등을 제작할 때 설계상 정해진 치수에 대해 실용상 허용되는 범위의 오차를 가리킨다. 가공 한 뒤 다듬질을 마친 후의 치수가 공차에 들어있을 때 공작이 쉬워지며, 공차는 끼워 맞추기의 종류에 따라 달라진다.

뉴턴의 제1법칙 : 관성의 법칙 - 모든 물체의 질량중심은 그 상태를 바꿀만한 힘이 강제로 주어지지 않는 한, 정지 상태를 유지하거나 일정한 운동을 하여 진행 방향으로 계속 움직이는 상태를 유지하려는 성질이 있다.

뉴턴의 제2법칙: 가속도의 법칙 - 물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생긴다. 이 때 가속도의 크기는 물체의 질량에 반비례하고, 작용한 힘의 크기에 비례한다. 이를 가속도 법칙이라고 한다.

뉴턴의 제3법칙 - 물체 A가 다른 물체 B에 힘을 가하면, 물체 B는 물체 A에 크기는 같고 방향은 반대인 힘을 동시에 작용한다.

운동량은 보존된다.

만유인력의 법칙 : 우주의 모든 물체들은 그들의 질량에 비례하며 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 다른 모든 물체를 당김, 지구상의 물체와 지구 사이에도 만유인력이 작용하게 되는데, 지구상의 물체에 작용하는 만유인력의 방향은 지구 어디에서나 지구의 중심을 향하게 된다.

공진 : 외부에서 들어오는 진동이나 신호를 통해 어떤 특정 주파수의 진동이나 신호가 강해지는 것. 예를 들어 그네나 추를 흔들 때 그 운동에 맞춰서 힘을 가하면 아주 적은 힘으로도 크게 흔들리게 된다. 이와 같이 외부에서 가해지는 진동 주파수가 그 물체의 고유 진동 주파수와 일치하는 것을 공진이라고 하며, 이 주파수를 공진 주파수라고 한다.

공진예방 : 고유주파수를 변경하면 된다. 질량을 올리고 강성을 낮추면 고유주파수가 낮아지고, 질량을 낮추고 강성을 높이면 고유주파수가 증가한다. 또한 댐퍼의 설치유무를 통해 감쇄율이 낮아지면 고유주파수가 올라가고 그 반대의 경우에는 고유주파수가 내려간다.(ex 타코마다리 붕괴사건)

고유진동 : 외부에서 작용하는 힘이 없이 일어나는 진동으로 초기변위나 속도(충격의 변화로 볼수 있는)에 의하여 일어나게 된다.

강제진동 : 외부에서 가해지는 힘을 받아서 일어나는 진동으로 주기적일 수도, 비주기적일 수도 불규칙적일 수도 있다. 주기 진동이란 일정한 시간간격을 두고 반복하는 진동을 말하며 비주기 진동이나 불규칙진동의 경우에는 그러한 반복성을 나타내지 않는다.

댐퍼 : 공학에서 뎀퍼는 충격이나 진동을 흡수하는 기구를 말합니다. 고무나 기타 탄성체로 되어 있어 진동이나 충격을 흡수해 주는 것을 일반적으로 댐퍼라 합니다. 예를 들면, 자동차·철도차량 따위의 바퀴와 차체 사이에 장치되어 있는 서스펜션, 항공기가 착륙할 때 충격을 피하기 위하여 다리에 장치한 완충기 따위가 있다. 그 외에 문이 급격히 개폐될 때의 소음을 방지하기 위해 문에 장치하기도 한다. 하지만, 공기와 같은 유체의 흐름에서 압력이 마치 진동처럼 변하고 있을 때에 이러한 압력의 변화를 줄여 주기 위해 유로 중간에 큰 탱크를 설치하는데, 이를 보통 써지탱크(surge tank)라고 하지만 간혹 댐퍼라고 부르기도 합니다.

피로파괴란 무엇인가? 재료에 변동하는 외력이 반복적으로 가해지면 어떤 시간이 경과된 후 재료가 파괴되는 현상. 철사를 구부렸다 폈다를 반복하면 절단되는데, 이는 피로 파괴의 전형적인 예이다. 힘이 여러 차례 반복해서 동일 부위에 가해지면 내부에 피로가 누적되어 균열이 생기고, 어느 순간 파괴되는 것이다. 구조물, 부품 등에서 진동 등으로 인해 반복적으로 힘이 가해지는 부분에 쓰는 재료와 설계는 피로 파괴에 강한 것이어야 한다.

피로파괴의영향을 줄이기 위해서는 어떻게 해야 하는가?

① 응력집중 부위(stress concentrators)를 피해야 한다.

② 거친 표면(rough surfaces)을 없앤다.

③ 부식과 환경에 의한 공격(corrosion and environmental attack)을 피해야 한다.

④ 잔류 인장응력(residual tensile stress)를 없애야 한다.

⑤ 표면강도를 높인다.

⑥ 피로균열이 발생하기 전에 재질의 변화를 검지하여 피로파괴 사고를 방지한다.

3. 비행기가 나는 원리는?

비행기를 날게 하는 가장 큰 원리는 양력이다. 비행기의 날개 단면을 살펴보면 윗면 앞부분은 완만한 언덕 모양으로 부풀어 있고 다시 뒤쪽을 향해서 느릿한 경사를 이루고 있다. 이에 따라 비행기가 빠른 속도로 나아갈 때 바람(공기의 흐름)이 날개에 닿으면 위아래로 갈라져 지나간다. 여기서 알아둘 것이 유체역학의 기본 법칙 중 하나인 베르누이의 정리다. 베르누이의 정리란 유체의 유속과 압력의 관계를 수량적으로 나타낸 것으로, 간단히 말해 단위시간당 단위면적당 지나가는 기체의 양은 일정하다는 것을 이론으로 정립한 것이다. 모든 항공기에 동일하게 적용되는 이 이론에 의하면 바람의 속도는 날개 위쪽에서 빨라지고 아래쪽에서는 느려지게 된다.

위쪽의 공기의 흐름 속도가 아래쪽의 속도보다 빨라 윗면의 압력보다 아래면의 압력이 더 커지게 된다. 그 때문에 날개가 위로 들어올려지는 현상이 일어난다. 날개 윗면의 기압은 대기압보다 낮아져서 날개를 위쪽으로 들어올리는 작용을 하며, 아래면의 기압은 대기압보다 높아져서 날개를 아래서부터 밀어올리는 작용을 한다. 속도가 빠르면 빠를수록 거기에 작용하는 압력은 작아진다. 그리하여 날개에는 아래에서 위로 떠받치는 힘이 생기는데, 이를 양력이라고 한다. 양력이란 한마디로 물체를 위로 들어올리는 힘을 말한다.

비행기는 이 양력 때문에 위로 떠오른다. 양력이 비행기의 무게와 같으면 같은 높이로 날고, 비행기의 무게보다 크면 위로 올라가고, 작으면 아래로 내려온다. 양력은 비행기의 속도와 공기의 흐름, 날개의 크기, 모양 등에 따라 달라진다. 비행기의 경우 (+)양력이 발생할수록 좋다. 여기에 추력이 더해져 비행기의 속도를 낸다. 추력은 엔진에 의해 앞으로 나아가는 힘으로, 뉴턴의 제3법칙인 작용 반작용에 의한 것이다. 프로펠러나 제트엔진에 의해서 뒤로 밀리는(또는 분사되는) 공기의 움직임에 대한 반작용으로 비행기가 앞으로 움직이게 되는 것이다.

양력과 반대되는 힘은 중력이다. 중력은 지구가 비행기를 당기는 힘이다. 즉 양력이 중력보다 크면 비행기는 상승하고, 양력이 중력과 같을 때는 일정한 고도로 비행한다는 것을 의미한다. 비행기가 수평으로 나는 것은 날개의 양력이 비행기에 작용하는 중력과 평형을 이루고 있기 때문이다. 또한 어떤 속도로 공기 속을 진행하면 날개나 비행기 전체에 공기저항(항력)이 발생한다. 항력은 이와 같이 비행기가 앞으로 나아가는 데 방해가 되는 힘을 말한다.

그래서 비행기가 전진을 하려면 이 항력을 극복해야 하는데 프로펠러나 제트 엔진 등으로 얻는 추력을 항력보다 증가시켜야 한다. 비행기 설계시 기체를 유선형으로 하는 이유는 바로 이 항력을 최소화하기 위함이다. 비행기는 항력이 작고 양력이 클수록 경제적으로 날 수 있다.

검은 색선 방향으로 공이 날아가고 공은 모니터를 볼 때 반시계 방향으로 회전하고 있고 보라색선은 공이 오른쪽으로 이동하므로 왼쪽으로 흐르는 공기입니다. 보시면 공기는 왼쪽으로 공은 오른쪽으로 이동하므로 아랫면에서 공기의 속력은 느려지게 됩니다. 반면 위쪽 면에서는 공이 왼쪽으로, 공기도 왼쪽으로 이동하기 때문에 빨라지게 됩니다. 따라서 공의 아랫면에서 공기의 속력이 윗면에서 공기의 속력보다 느리기 때문에 압력이 아래가 커지기 때문에 공은 앞으로가다가 위로 뜨게 됩니다. 만약 공이 같은 방향으로 운동하는데 회전방향이 반대가 된다면 날아가다가 아래로 내려갑니다.

자동차는 어떻게 움직이는가? 휘발유를 연소시켜서 발생하는 열에너지를 운동에너지로 변환시켜서 자동차를 움직이는 것이다. 실린더에서 휘발유를 연소시켜서 발생하는 폭발력으로 피스톤이 왕복운동을 하고 그 왕복운동을 크랭크축이 회전력으로 변환시켜서 자동차의 바퀴를 굴리는 힘을 얻는 것이다. 브레이크를 밟으면 유압이 올라가서 브레이크 패드에 있는 피스톤이 패드를 밀면서 디스크의 마찰력으로 속도를 줄인다. 핸들은 조향장치로 방향전환을 하는데 쓰이는 장치이다.

라플라스변환 : 복잡한 미분방정식을 변환을 통하여 간단한 대수방정식으로 바꿀 수 있다는 것, 미분방정식을 그냥 풀려면 미정계수법 등 복잡한 수학적 지식을 이용하여 풀어야 한다. 하지만 라플라스 변환을 사용하면 이러한 미분방정식을 중학교, 고등학교 때 배운 형식의 S함수에 대한 간단한 대수방정식으로 바꿀 수 있다. 중요한 점은 이러한 대수방정식으로 구한 해를 역변환하여 얻은 해가 원래의 미분방정식의 해와 일치하는데 의의가 있다.

마스킹 효과 : 우리는 동시에 둘 이상의 음에 노출되더라도 이를 식별할 수 있다. 그러나 일상에서 경험하듯 하나의 음이 크다면 다른 음은 거의 듣지 못한다. 이와 같이 큰 음 때문에 다른 음을 듣지 못하는 현상을 마스킹효과 혹은 음폐효과라고 하는데 이는 내이 및 신경계에서 하나의 음이 다른 음을 생리적으로 억제하는 것으로 설명된다.

PL법 : 제조물책임법을 말한다. 어떤 제품의 안전성이 미흡해 소비자가 피해를 입었을 경우, 제조 기업이 손해배상책임을 부담하도록 규정한 법률.

열경화성수지 vs 열가소성수지 : 열경화성 수지는 열을 가하여 경화 성형하면 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지로 일반적으로 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질, 전기절연성이 좋으며, 충전제를 넣어 강인한 성형물을 만들 수가 있으며 고강도 섬유와 조합하여 섬유강화플라스틱을 제조하는 데에도 사용되어 진다.

열가소성 수지는 열을 가하여 성형한 뒤에도 다시 열을 가하면 형태를 변형시킬 수 있는 수지로 압출성형·사출성형에 의해 능률적으로 가공할 수 있다는 장점이 있는 반면, 내열성·내용제성은 열경화성수지에 비해 약한 편이다.

진공청소기 원리 : 모터로 회전날개를 1만회 이상 회전시켜 밖으로 공기를 빼내어 내부를 진공상태로 만들어 먼지를 흡입합니다. 공기는 대기압에서 저기압으로 흐르므로 상대적으로 진공인 청소기 안으로 밖의 공기가 빨려 들어가는 것입니다. 이렇게 흡입된 먼지는 필터를 통해 걸러지고 공기가 배기구로 빠져나갑니다. 이것이 진공청소기의 원리입니다. 하지만 큰 먼지는 먼지통에 담겨 밖으로 배출되지 않지만 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 미세먼지는 배기구를 통해 배출되는 공기와 함께 다시 배출되어 문제가 되고 있습니다. 하지만 요새 진공청소기에는 '헤파필터' 가 장착되어 미세먼지를 걸러줍니다.

자유도 : 주어진 조건하에서 자유롭게 변화할 수 있는 점수, 변인의 수 또는 한 변인의 범주의 수를 말한다. 기호로는 df라고 표시한다. 어떠한 제한 없이 임의로 세 개의 숫자를 써보라고 한 경우에는 세 개의 숫자를 완전히 마음대로 선택할 수 있으므로 자유도 df=3이다. 통계적 분석의 경우 자유도는 사례수(표본의 수) 및 통계적 제한조건의 수와 관계가 있다. 예를 들어 4명의 학생이 있을 때, 이 4명의 학생들에게 자신이 좋아하는 학생을 1명씩 선택하라고 한 경우 각 학생이 자유롭게 선택할 수 있는 대상은 자신을 제외한 3명이므로 자유도는 N-1=4-1=3이다. 이 경우 4명은 사례수(N)가 되고, 1명을 선택하는 의미에서 1은 선택할 때의 제한조건의 수이다. 제한조건의 수를 k라고 하면 자유도의 일반공식은 df=N(사례수)-k(통계적 제한조건의 수)이다. 공간을 자유로이 운동할 수 있는 n개의 질점계의 자유도는 3n이며, 구속조건이 m개 있으면 독립된 변수의 수, 즉 자유도는 3n－m이 된다. 자유로운 강체의 자유도는 6이지만, 직선 모양의 분자를 강체로 하여 다룰 때는 결합방향을 축으로 하는 회전의 자유도는 없는 것으로 해서 자유도를 5로 한다.

배의 복원력: 배는 배의 무게 중심과 부력의 중심이 서로 마주보고 있을 때 수평을 유지합니다. 배가 약간 기울어질 경우 부력의 중심은 새로운 중심으로 이동하여 반대쪽으로 미는 힘을 만들어 내는데 이 힘에 의해 배는 원래 상태로 되돌아갑니다. 이 힘이 복원력입니다. 배가 매우 많이 기울어진 경우에는 부력의 중심에 힘이 배의 무게 중심 힘을 도와주는 경우가 돼, 결국 배가 뒤집히게 됩니다.

배 만드는 순서:

1) 설계 및 강재입고: 다른 나라로부터 배를 만들어 달라는 주문이 들어오면 설계를 하고 강재를 준비한다.

2) 강재 절단: 강재가 준비되면 필요 부분에 맞게 절단한다. 오늘날은 이러한 작업이 모두 기계로 이루어진다.

3) 선제 건조: 필요한 강재가 모두 준비되면 설계에 맞게 만들기 시작하는데 배는 블록으로 나누어 만든다.

4) 선체 조립: 각각의 블록이 완성되면 골리앗을 이용해 한 곳으로 모으고 각각을 조립하여 배의 모습을 완성한다. 5) 엔진장착 및 도장: 조립이 끝나면 다음으로 엔진을 장착한다. 그리고 배의 외부 강판이 바닷물에 부식되지 않도록 특수페인트를 입힌다.

6) 시운전 : 모든 작업이 끝나면 배에 이상이 없는지 시운전을 한다. 그리고 이상이 없으면 주문한 나라로 보낸다.

연성 vs 취성 : 연성은 탄성한계를 넘는 힘을 가함으로써 물체가 파괴되지 않고 늘어나는 성질. 전성과 함께 물체를 가공하는데 있어 아주 중요한 성질이며 그 정도는 연신율이나 수축률로 표시한다. 취성은 물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질

열용량 vs 열량 vs 비열 :

비열-> 어떤 물질 1Kg의 온도를 1℃ 높이는데 필요한 열량//단위 : J/㎏·K 또는 ㎉/㎏·℃ 고체, 액체 중에서 물의 비열이 가장 크다(약 4200J).

정적 비열(Cv) : 기체의 경우 체적을 일정하게 유지하고 가열할 경우의 비열.

정압 비열(Cp) : 기체의 경우 압력을 일정하게 유지하고 가열할 경우의 비열.

열용량-> 어떤 물질의 온도를 1℃만큼 높이는데 필요한 열량. 열용량이 클수록 온도를 1℃ 변화시키는데 더 많은 에너지가 필요하다. 같은 질량의 물체라도 열용량이 클수록 온도 변화가 작고, 가열 시간이 많이 걸린다.//단위 : J/K 또는 ㎉/K

열용량(C) = 질량(m) × 비열(C)

열량-> 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동하는 열의 양을 말한다. 비열이 C이고, 질량이 m인 물체의 온도가 T만큼 변했을 때, 그 물체가 얻거나 잃은 열량 Q는 다음과 같다.

열량(Q) = 열용량(C) × 온도 변화(△t) = 질량(m) × 비열(C) × 온도 변화(△t)

잠열 vs 현열 : 현열은 어떤 물체를 가열할 때, 상태의 변화가 없이 온도를 변화시키는데 소용된 열량을 의미함. 즉, 물체에 열을 가했을 때 온도차를 발생시키는 열을 말한다.

잠열 : 물체에 열을 가했을 때 온도가 변하지 않을 경우에는 물체의 상이 변화한다. 이와 같이 물체의 상변화에 관여하는 열을 잠열이라 하고, 온도계에는 나타나지 않는다.

오일러빔 vs 티모센코빔 : 오일러빔은 빔의 단면상으로 전단변형이 없다는 것입니다. 즉, 빔의 길이방향으론 전단변형이 존재하는 데, 단면방향으론 전단변형이 없이 일정하다는 것이죠. 이 조건 때문에 변형전후에 중립축은 일정하다든가, 중립축에선 응력이 0 이라던가 하는 조건이 생기는 것이죠. 반대로 길이방향 외에 단면방향으로도 전단변형이 있는 것이 티모셴코빔 입니다.

자동차의 롤링, 요잉, 피칭 : 롤링은 차가 좌우로 움직이는 것을 뜻한다. 바람에 의해 차가 옆으로 휘청이거나 코너링할 때 차가 옆으로 기우는 현상이 롤링인데 자동차의 스태빌라이저, 스프링, 트레드 너비 등이 롤링을 잡아주는 기능을 맡고 있다. 배나 고속버스는 롤링 주기가 길어 승용차보다 좌우 동작이 크게 보이며 출렁이는 듯한 승차감이 느껴진다. 요잉은 차의 앞뒤 부분이 좌우로 움직이는 것을 말한다. 다시 말해 코너링을 돌 때 차가 기우는 것은 롤링이며, 너무 급히 돌아 차가 스핀하는 것은 요잉이다. 왼쪽으로 진행을 바꾸면 차량 뒷부분은 오른쪽으로 틀게 되고, 앞부분이 오른쪽으로 진행한다면 뒷부분은 왼쪽으로 틀게 된다. 이러한 것이 연속적으로 반복된다고 생각하면 된다. 피칭은 전후 방향에 있어서 시소와 같은 움직임을 말한다. 앞바퀴의 스프링이 확장(수축)됐을 때 뒷바퀴의 스프링은 수축(확장)되는 것을 반복하는 차체의 움직임이다. 승객에게 가장 괴롭게 느껴지는 움직임이다. 피칭 현상을 해결하려면 서스펜션을 보강하면 된다. 바운싱은 차체 전체가 상하로 진동하는 것을 의미한다. 피칭은 앞뒤가 번갈아 상하로 움직이는 것이라면 바운싱은 앞뒤가 동시에 상하로 진동하는 상태를 뜻한다. 즉 브레이크를 밟았을 때 노즈(차 앞부분)가 앞으로 푹 가라앉았다 위로 들리는 것이 피칭인 반면 둔덕이 있는 줄 모르고 고속으로 달리다 차가 공중에 뜬 뒤 네바퀴가 동시에 착지했다면 바운싱이 된다.

뉴턴유체 : 뉴턴의 점성 법칙이 성립하는 유체. 일단 유체의 분류는 뉴턴 유체와 비뉴턴유체로 나뉩니다. 뉴턴유체라는 것은 물, 공기에 어떤 힘을 가하면 그 힘에 비례하여 유체가 변해가는 유동을 말합니다. 공학적으로 표현하면 물에 작용하는 전단응력은 속도의 변화율에 비례합니다. 이 때 속도변화율과 힘의 관계가 선형인 유체를 뉴턴 유체라고 합니다. 기체나 분자량이 낮은 분자로 이루어지는 단일의 액체인 물, 알코올, 글리세린 따위를 이른다. 비뉴턴 유체는 이 관계가 선형이 아닌 모든 유체를 의미하는 것입니다.

뉴턴의 점성법칙: 전단응력과 전단변형율 간에 선형적 관계가 성립한다는 법칙 //흐름이 있는 소평면에 작용하는 점성력의 법칙. 힘(F)은 속도(U)와 평판의 면적(A)에 비례하고 평판 사이의 간격(Y)에 반비례 합니다. τ= μdu/dy

표면장력: 물질이 다른 물질과의 계면을 줄이기 위해 계면에 작용하는 인장력

정지유체: 움직이지 않는 유체, 전단력이 없으며 정수압만이 작용한다.

이상유체: 비점성 (μ = 0), 비압축성 (∇∙u=0) 인 유체

유체의 정의: 전단력에 전혀 저항하지 못하고 작은 전단력에도 형체가 바뀌는 물질

뉴턴의 냉각법칙: 물체가 복사하는 열량은 그 물체의 온도와 주위 물체의 온도차에 비례한다는 법칙입니다. 온도차가 적을 경우에만 근사적으로 적용됩니다.

뉴턴의 저항법칙: 유체 속의 무수한 미립자들이 서로 관계함이 없이 한결같은 속도로 물체에 부딪친다는 가정 하에, 유체 속의 어떤 물체에 작용하는 저항에 관해서 뉴턴이 도입한 법칙 보통의 속도인 유체에서는 성립되지 않으나 음속보다 훨씬 빠른 고속기류에서는 근사적으로 적용된다.

비압축성유체 : 기체는 압력에 따라 부피가 크게 변하는 물질입니다. 즉, 다른 조건이 일정할 때, 압력이 2배로 되면 부피가 1/2, 압력이 3배가 되면 부피가 1/3 등으로 크게 줄어들죠. 즉, 기체는 압력을 가했을 때 압축이 잘 되기 때문에 '압축성' 유체라고 부르죠. 그러나, 액체는 압력을 크게 가해도 부피가 거의 줄어들지 않습니다. 압력을 가해도 압축이 거의 안 되기 때문에 '비압축성'유체라고 부르죠. 이것은 분자간 거리와 인력과 관계있습니다. 기체는 분자간 틈이 많죠. 그래서 압력을 가하면 쉽게 압축되죠. 반면 액체는 기체보다 분자간 틈이 거의 없기 때문에(액체 밀도는 기체 밀도의 1,000배) 압력을 가해도 압축될 틈이 거의 없어서 압축이 잘 안되죠.

내연기관 vs 외연기관 : 외연기관은 엔진 밖에서 어떠한 연료를 연소시켜 힘을 얻어내는 엔진, 대표적으로 증기기관을 예로 들 수 있다. 외연기관의 특징으로는 엔진크기가 크며 열손실이 크다. 예전에는 선박이나 기차 등 많은 곳에서 쓰였으나 발생되는 힘에 비해 부피도 크고 연료손실이 커서 현재는 사라지고 있는 추세이다. 내연기관은 엔진 안에서 연료를 연소시켜 동력을 얻어내는 엔진으로써 현재 가장 많이 쓰이고 있는 엔진방식이다. 내연기관의 경우 외연기관에 비해 엔진을 소형화 할 수 있으며 연료손실도 적다. 또한 어떠한 연료를 쓰느냐, 어떤 구조냐에 따라 그 쓰임새나 활용도가 다양하다. 가스기관, 가솔린기관, 디젤기관 등이 있다.

* 열기관은 외연기관과 내연기관으로 구분됩니다.

외연기관의 원리는 연료를 보일러 내에서 연소시키고 발생하는 열을 보일러 물로 전달하여 증기를 만들고, 이 증기를 이용하여 왕복동기관이나 증기터빈을 구동합니다. 장점은 사용연료의 제한이 없고 진동과 소음이 적습니다. 단점은 보일러가 필요하므로 기관전체의 중량과 부피가 커지고, 상대적으로 열효율은 낮아지고 연료소비율이 커진다.

내연기관은 연소가 직접 엔진내부에서 일어납니다. 디젤엔진, 가솔린엔진, 가스터빈 등이 있다. 장점은 소형이고 중량과 부피가 작고 열효율이 높다. 단점은 연료에 제한이 있고, 진동과 소음이 크다.

절대온도 : 우리가 평소에 쓰는 온도의 단위는 물의 어는점과 녹는점을 100등분하여 나타낸 섭씨단위이다. 절대온도라는 개념은 켈빈이라는 사람이 도입, 단위에 K를 쓰고 켈빈온도라고 부른다. 절대영도 OK는 열역학적 이론으로 자연계에 존재할 수 있는 가장 낮은 온도이다. OK가 가장 낮은 온도이고, 이 말은 절대온도에는 마이너스가 없다는 말과 같다. 273.15K가 바로 물의 어는점과 녹는점이고 373.15K가 끓는점과 액화점이 되기 때문에 절대온도 1도의 차이는 섭씨온도 1도의 차이와 같다. 대략적으로 섭씨온도에 273도를 더하게 되면 그게 바로 절대 온도이다.

* 화씨온도 : 미국과 영국에서 주로 사용하는 온도의 단위이다. 물이 어는점을 32도로 물이 끊는 점을 212도로 정하고 180등분하여 사용하는 온도이다.

* 섭씨온도 = (화씨온도 - 32) ⅹ 5/9

단열된 방안에서 냉장고 문을 열었을 때의 실내 온도는 : 밀폐된 방이므로 단열 상태라고 가정 냉장고는 내부의 열을 빼앗아서 밖으로 내보내고 안의 온도를 낮추는 장비이다. 냉장고는 내부 셋팅 온도 보다 높은 온도일 때 안의 열을 밖으로 배출한다. 초기에 문을 열면 기존에 안에 있던 냉기가 흘러나와 방안의 온도는 잠시 내려간다. 하지만 방 안의 공기가 냉장고로 들어가면 셋팅 온도 보다 높은 상황이 되어 냉장고는 가동하고 냉장고 뒤의 방열판으로 열을 배출한다. 결국 방 안의 높은 열 기운은 냉장고 안으로 들어갔다가 방열판으로 나오는 상황이 된다. 하지만 냉장고를 가동시키기 위해서 전기에너지를 사용한다. 밀패계이므로 에너지가 밖으로 나가지 못 하는 상황에서 외부 전기에너지가 지속적으로 들어오므로 전기에너지가 열에너지로 바뀌어 방안의 온도는 결국 올라가게 된다.

U자관 : 연통관으로 이어진 용기에 한 종류의 액체를 넣으면, 액면 전부가 대기에 접하고 있을 때, 관의 굵기나 모양에 관계없이 용기 속의 액면은 모두 일정한 높이가 된다. 또 잘 섞이지 않는 두 가지 액체를 U자관의 각 지관에 넣으면, 두 액체의 경계면으로부터의 높이를 각각h1,h2,밀도를 각각 ρ1,ρ2라고 할 때, 그 관계는 ρ1h1=ρ2h2로 주어진다. 따라서 한쪽 액체의 밀도에서 다른 쪽 액체의 밀도를 구할 수 있다.

응력집중 완화와 대책 : 응력 집중의 가장 큰 원인으로는 형상의 급격한 변화를 들 수 있습니다. 따라서 형상의 급격한 변화를 피하면 되는데 단차가 나게 설계된 부품의 경우, 테이퍼지게 설계를 하거나, 단차 부분에서 부드러운 곡률을 가지도록 설계를 수정하면 응력집중을 감소시킬 수 있습니다. 또 실제 구조물에서 응력 집중이 많이 일어나는 부위는 체결부위인데요. 이 체결부위의 체결수(볼트수, 리벳수) 등을 증가시키는 방법도 응력집중을 완화시키는 한 방법입니다.

재료역학 용어들 모음

1) 탄성 (Elasticity) – 외력제거 시 원형으로 되돌아가려는 성질

2) 소성 (Plasticity) – 외력제거 후에 영구 변형되는 성질

3) 연성 (Ductility) – 재료의 파괴가 일어날 때까지의 소성변형

4) 전성 (Malleability) - 압축력에 대하여 물체가 파절없이 영구변형이 일어나는 성질

5) 취성 (Brittle) - 물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때, 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질

6) 가공경화 (Strain Hardening) – 재료의 변형이 증가할수록 재료내부에 많은 전위가 발생하고 따라서 내부응력도 증가하여 재료의 강도가 증가하는 성질

7) 크리프 (Creep) – 재료에 어떤 일정한 하중을 가하거나 특정한 온도에서 장시간 동안 유지하면 시간이 경과함에

따라 변형이 증가하는 현상

8) 피로 (Fatigue) – 대체적으로 작은 응력의 주기적인 반복으로 나타나는 파손현상

9) 벌징현상 (Barreling) – 대체적으로 연성인 재료(알루미늄, 구리 등)을 압축하면 금형과 소재간의 접촉면에서의 마찰력에 기인하여 마찰력이 접촉부위의 유동을 방해 하여 재료의 배가 불룩해지는 현상이 발생. 이러한 배부름을 방지하기 위해서는 윤활제, 초음파로 진동, 가열된 금형, 유리피복제를 사용하는 방법이 있다.

맨홀 뚜껑이 둥근 이유 : 사각형이나 오각형 등의 다각형으로 만든 맨홀 뚜껑은 가로의 길이나 세로의 길이가 대각선의 길이 보다 짧게 된다. 이때 맨홀 뚜껑을 세로로 세웠을 때 맨홀의 대각선 쪽으로 빠져버리게 된다. 그리고 맨홀의 뚜껑은 외부로 노출되어 있어서 온도 변화에 민감하여 기온과 조사량에 따라 팽창과 수축을 하게 되는데 이 때 각이 있는 맨홀 뚜껑이라면 각진 부분이 잘 맞지 않아 틀어지게 된다. 하지만 원형인 경우는 전체적으로 고르게 수축과 팽창을 하기 때문에 그런 걱정을 할 필요가 없게 된다.

골프공에 홈이 있는 이유 : 공이 공기 속을 빠른 속도로 날아가게 되면 앞부분의 압력이 상대적으로 높아지고 후면부는 경계층 박리점을 기준으로 와류가 생기면서 압력이 낮아지게 됩니다. 고압에서 저압으로 힘이 작용하게 되는데 이것은 저항으로 작용하게 됩니다. 딤플은 중간중간 작은 난류를 만들어내어 후면부의 압력저하 현상을 완화시켜 줍니다. 전면부와 후면부의 압력차가 적으면 적을수록 저항은 줄어들고 같은 초기속도로 비행을 시작했다면 딤플이 있는 공이 더 멀리 날아가게 됩니다.

주철 vs 주강 : 가장 큰 차이는 탄소함량입니다. 주강이 보통 0.2~0.5% 정도의 범위인데 반해서 주철은 2~4% 정도고 주강은 적당한 연성과 인성을 가지고 있으며, 강도도 우수합니다. 단지 제조 방법이 주물에 의해 만들어지는 것이고 주철은 연성이나 인성은 없다고 봐야 하며 강도도 상대적으로 작습니다. 탄소의 함량이 높다 보니 취성이 발생하기 쉽지만 진동을 흡수하고 자체적으로 윤활기능이 있습니다. 주강이 주철보다 유리한 가장 큰 장점은 용접이 가능하다는 것입니다. 주철은 기본적으로 탄소함량이 너무 높아서 용접을 할 수 가없습니다. 다른 부품과 용접을 해야 하는 경우에는 주강만 사용이 가능합니다. 내식성은 어차피 철 base라 주강이나 주철이나 둘 다 별로입니다. 부식이 우려되는 부분에는 따로 방청을 해주셔야죠. 둘 중에 뭐가 좀 낫다고 해봐야 별 의미가 없습니다.

주조 : 금속을 열에 녹인 다음 주형에 주입하여 원하는 모양의 제품을 성형하는 방법. 잘 녹고 굳었을 때 수축률이 낮은 소재를 써야함, 가스 적게 발생해야함.(붕어빵 만드는 기계)

소성가공의 정의 : 재료의 소성을 이용해서 변형시켜 갖가지 모양을 만드는 가공법이다. 주로 금속가공에 사용되어 발전되었으나 근래에는 고분자 재료에도 응용되고 있다. 금속의 소성 가공은 열간 가공과 냉간가공으로 구분되는데 그 기준은 재결정 온도가 경계점이 됩니다. 열간가공은 가공이 용이하고 동력의 소모가 적으며 재질이 균일•미세화 되지만 표면이 나빠지고 변질이 되기 싶습니다. 그리고 정확한 치수를 얻을 수가 없습니다. 냉간 가공은 표면이 좋고 정확한 치수를 얻을 수 있으며 가공을 한 후 가공경화가 일어나서 슬립에 대한 저항력이 증가합니다. 그러나 큰 동력이 들고 잔류 응력이 남아서 가공 후 풀림을 해야 하는 단점이 있습니다.

소성가공의 종류：

단조 - 상온 및 고온에서 소재를 여러가지 공구 또는 기계를 사용하여 두드리거나 압축해서 제품을 만드는 방법

압연 - 두 개의 롤 사이에 소재를 통과시켜 제품을 가공하는 방법

전조 - 나사나 기어 모양의 다이로 소재를 눌러 소재 표면에 다이 모양을 그대로 각인시키는 가공법

압출 - 재료는 용기에 넣고, 압력을 가하여 다이의 구멍을 통해 제품을 밀어내는 가공법

인발 - 다이 구멍을 통해서 소재를 잡아당겨서 다이 구멍과 같은 단면의 봉,선 및 관등을 만드는 가공법

판금 - 판 모양의 금속을 프레스를 이용하여 제품 제작, 전단 벤딩 성형 압축 등이 가능

디젤엔진 vs 내연기관 : 내연기관은 연료를 기관 내부, 즉 실린더 안에서 연소시킬 때 발생하는 열에너지를 기계에너지로 바꾸는 기관을 가리키는데 반대로 증기 기관과 같이 동력을 얻기 위해 연료를 기관 밖에서 연소시키는 것을 외연기관이라 한다. 내연기관은 종류에 따라 석유, 가스, 다젤, 가솔린 기관 등으로 나뉘고 내연 기관의 기본적인 구성은 실린더, 피스톤, 점화 플러그, 흡입 밸브, 배기 밸브 등을 들 수 있는데 실린더는 피스톤이 왕복운동을 하는 통의 역할, 연료가 압축, 폭발하는 공간을 제공, 폭발 이후에 생기는 힘을 외부로 전달하며, 점화 플러그는 불꽃을 내어 압축된 연료를 폭발시키고 흡입 밸브는 새로운 연료를 실린더 안으로 배기 밸브는 연소된 가스를 밖으로 보내는 일을 한다. 단 디젤 기관은 점화 플러그를 이용하지 않고 고온, 고압의 공기 속에 연료를 뿜어 자연 발화시킨다. 피스톤의 행정, 동작에 따라 4행정기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정이 피스톤이 2번 왕복하여 이루어지며 2행정 기관은 피스톤이 1번 왕복하며 앞의 네 과정이 모두 일어난다.

디젤엔진 vs 가솔린엔진 : 일반적으로 디젤엔진은 가솔린 엔진과 비슷한 방식인 흡입 ⇒ 압축 ⇒ 폭발 ⇒ 배기의 연속적인 4행정으로 차량에 동력을 제공하나 디젤엔진은 점화기구가 없다는 점이 가솔린 엔진과 가장 큰 차이점입니다. 고온의 공기가 압축되어 있는 연소실에 디젤 연료를 분사하여 자동 착화하는 시스템으로 별도의 점화기구가 필요 없습니다. 그러므로 디젤엔진에서 가장 중요한 시스템은 연료분사기와 분사 펌프입니다.//가솔린 엔진은 착화연소식(점화플러그로 인위적으로 연소)이며, 디젤엔진은 자연발화식(고압으로 압축하여 연료가 자연발화)이므로 디젤엔진은 가솔린에 비해 더욱 고온 고압으로 압축해야할 필요가 있으며, 이로 인해서 엔진의 진동과 소음이 커지고, 고속의 운동이 가솔린엔진에 비해서 힘들어 진다는 단점도 가지고 있으나, 가솔린 엔진에 비해 구조를 간단히 만들 수 있고 연료의 연소특성상 더 적은 연료를 소비하여 더 많은 주행할수 있다.

2행정 vs 4행정 : 2행정 사이클은 크랭크가 한번 회전할 때 흡기와 압축이 동시에 일어나고 그 후 폭발과 배기가 동시에 이루어집니다. 따라서 엔진의 크기가 작고 구조가 간단해서 가볍고 출력이 큰 장점이 있지만 연비가 떨어지고 내구성이 약한 것이 단점입니다. 그리고 연료와 오일을 같이 넣고 태우므로 4행정보다 환경오염이 심합니다.

4행정 사이클은 크랭크가 첫 번째 회전할 때 흡입하고 압축하며 두 번째 회전 시 폭발과 배기가 이루어집니다. 연비가 좋고 내구성이 좋아 수명이 긴 대신에 2행정 사이클보다 엔진크기가 크고 구조가 복잡하고 무게가 무겁습니다. 그리고 같은 크기의 2행정 사이클보다 출력이 떨어지는 것이 단점입니다.

아보가드로의 법칙 : 같은 온도와 압력 하에서 모든 기체는 같은 부피 속에 같은 수의 분자가 있다는 법칙으로 아보가드로가 기체반응의 법칙을 설명하기 위해 주장하였다

크랭크축 : 실린더의 팽창행정에서 얻어지는 피스톤 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 중요한 역할을 한다. 엔진 연소실 내부의 폭발력을 커넥팅 로드를 통해 동력을 전달하는 주요 부품입니다. 중속 디젤엔진에서는 크랭크축은 180bar 이상의 최대 폭발압을 받아 1200rpm까지 회전할 뿐만 아니라 축계가 비틀림 진동을 하기 때문에 구조 부재로서도 중요한 부품입니다.

열처리의 방법 :

1. 담금질 (Quenching)

- 급랭시키는 열처리 방법이다. (사극에서 보았듯이 쇠를 달구고 망치로 두드리고 물에 냉각시키는 작업//수냉)- 담금질은 강의 경도와 강도를 증가시키기 위한 것이다.- 강의 담금질 온도를 너무 높이면 강의 결정입자가 성장하여 담금질 후에도 기계적 성질이 나빠지고 균열이나 변형이 일어나기 쉽다2. 뜨임 (Tempering)- 담금질한 강은 경도가 증가된 반면 취성을 가지게 되고 표면에 잔류 응력(금속조직이 불규칙하게 냉각되어 한곳에 응집된 것)이 남아 파괴되기 쉬워 적당한 인성을 부여하기 위해 담금질 후 뜨임을 해야 한다.- 담금질 한 강을 적당한 온도까지 가열하여 다시 냉각한다.3. 풀림 (Annealing)- 재료를 일정 온도까지 일정 시간 가열을 유지한 후 서서히 냉각시키면서 최초의 결정입자가 붕괴되고 새로운 미세 결정입자가 조성되어 연화된다. 이러한 목적을 위한 열처리 방법을 풀림이라 한다.

- 금속을 가열하여 가열한 노 내에서 그대로 냉각시키는 방법(노냉), 금속의 결정이 서서히 냉각되어 내부 조직을 고르게 하고 응력을 제거, 재질을 연하게 하는 조작. 주로 금속을 찍어서 형상을 만들 때(단조) 이러한 열처리를 하게 되면 공정이 쉽게 되겠죠.4. 불림 (Normalizing)- 적당한 온도로 가열 한 다음 일정시간 유지, 공기 중에서 냉각 시킨다.(공냉)

- 결정 조직을 미세화 하고 냉각 가공이나 단조 등으로 인한 내부 응력을 제거하며 결정조직이나 기계적 성질과 물리적 성질을 표준화 시킨다.

용접의 종류 :

1. 융접 : 접합하려는 두 금속재료의 접합부를 가열하여 용융 또는 반용융상태로 하여 모재만으로 또는 모재와 용가재를 융합하여 접합하는 방법.

2. 압접 : 이음부를 가열하여 큰 소성변성을 주어 접합하는 방법으로 접합부분을 적당한 온도로 가열하거나 또는 냉간상태에서 압력을 주어 접합시키는 방법

3. 납땜 : 접합하고자 하는 모재보다 용융점이 낮은 비철합금(납)을 용가재로 써서 분자간의 흡인력을 이용하여 접합하는 방법.

응력의 종류 : 물체에 외력이 작용하면 물체 내부에 이에 저항하는 내력이 생기는 동시에 물체는 변형하는데 이 내력의 단위 면적마다의 크기를 응력이라 한다.

<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock><w:wrap type="square" side="right"></w:wrap>전단응력이란?? 전단력으로 인해 발생하는 응력이다. 전단력이란 쉽게 말해 가위로 종이를 자를 때, 가위가 종이에 작용하는 힘이다. 이를 자세히 설명하면, 물체의 어떤 단면에 평행으로 서로 반대방향인 한 쌍의 힘을 작용시키면 물체가 그 면을 따라 미끄러져서 절단되는 것을 전단 또는 층밀리기라고 한다. 이때 받는 작용을 전단작용이라 하고, 이와 같은 작용이 미치는 힘을 전단력이라고 한다. 전단력에 의해서 물체 내부의 단면에 생기는 내력을 전단응력이라고 하며, 단위면적당의 힘으로 표시된다. 또, 물체가 전단응력에 의해 미끄러져서 절단되어 파괴되는 것을 전단파괴라고 한다.

펌프에서 발생되는 각종현상 :

1. 서징현상 (surging) - 펌프운전 시 주기적으로 어떤 운전 상태에서 압력·유량·회전수·소요동력 등이 주기적으로 변동해서 일종의 자려진동을 일으키는 현상// 방지책 ① 임펠러, 가이드 베인의 형상과 치수를 변경한다. ② 유량, 회전수를 적당히 바꾸어 서징점을 피해서 운전한다. ③ 관로의 도중에 있는 잔류공기 제거 및 관로의 단면적 및 유속을 변경한다. 2. 수격작용 (water hammer) - 관로안의 물의 운동 상태를 급격히 변화(펌프의 갑작스런 정지 또는 배출밸브의 과도한 조작 등)시킴으로써 일어나는 압력파 현상// 방지법 ① 관내의 유속을 낮춘다. ② 펌프에 플라이 휠 등을 설치하여 펌프의 속도가 급격히 변화하는 것을 막는다. ③ 조압수조(SURGE TANK)를 관선에 설치한다. ④ 밸브를 펌프 송출구 가까이 설치하고, 밸브를 적당히 조절한다.

노킹현상 : 내연기관의 실린더 내에서의 이상연소에 의해 망치로 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상. 가솔린엔진은 휘발유와 공기를 엔진 실린더에서 최대로 압축한 뒤 점화플러그의 불꽃 점화로 폭발시켜 동력을 얻는다. 노킹은 이런 피스톤 압축 과정에서 조기 폭발되는 현상을 말한다. 노킹이 발생하면 금속성 소음이나 자동차의 출력 저하, 엔진부품의 손상을 초래할 수 있다. 노킹 예방책으로는 1. 정기적인 소모품 유지 관리 2. 엔진의 냉각장치 점검 3. 점화장치 기본 점검 교환주기 유지 4. 양호한 품질의 연료 사용 5. 차량 관리 상태

디젤엔진에서의 노킹 : 가솔린 엔진에서는 연료/공기 혼합물이 압축된 상태에서 전기방전에 의해 폭발하여 피스톤을 밑으로 밀어내지만, 디젤 엔진에서는 먼저 흡입된 공기가 압축되었을 때 연료가 분사되어 자체 폭발을 일으킴으로써 피스톤이 힘을 얻게 된다. 세탄가가 낮은 연료가 사용되었을 경우, 연료의 자연 발화 온도가 높아 피스톤이 적정 위치에까지 올라와 압축을 시켰을 때에는 폭발을 일으키지 못하고 나중에야 갑자기 폭발함으로써 엔진이 균일한 힘을 얻지 못하여 엔진의 출력이 저하된다. 이 현상을 디젤 엔진의 노킹(Knocking)이라고 한다. 디젤 엔진에서의 노킹은 특히 추운 날씨에 시동을 걸 경우에 많이 일어나게 되며 차체에 심한 진동과 매연을 내뿜는 결과를 초래한다. 따라서 가솔린 엔진의 연료는 높은 압력, 온도 조건에서도 쉽게 연소하지 않는 성질을 가져야 좋지만, 디젤 연료는 낮은 온도와 압력 조건에서도 쉽게 자체 폭발을 일으켜야 좋은 연료라고 할 수가 있다. 해결책은 1.착화성(세탄가)이 좋은 경유를 사용한다 2.압축비, 압축압력, 압축온도를 높인다. 3.엔진의 온도와 회전속도를 높인다. 4.분사시기를 알맞게 조정한다. 5.분사개시 때 분사량을 감소시켜 착화지연을 짧게 한다. 6.흡입공기에 와류를 일어나게 한다. 7.흡입공기의 온도를 높인다.

옥탄가와 세탄가 :

ㅇ 옥탄가 : 가솔린엔진의 안티노크성을 평가하는 수치. 안티노크성이란 가솔린을 연소시켰을 때 발생하는 노킹을 방지하기 위한 성질. 노킹이란 가솔린과 공기를 실린더 내에서 압축시켰을 때 적정 폭발시점에 이르기 전에 어떤 점에서 점화되어 연소가 시작됐을 경우 미연소가스가 자연 발화되어 폭발적으로 연소함으로 인하여 발생하는 금속음으로서 에너지 효율을 저해하는 요인임

ㅇ 세탄가 : 디젤엔진용 연료의 점화성을 평가하기 위해 측정. 디젤엔진의 연소는 실린더 내에서 압축공기에 의해서 자연 점화되는 방식으로 연료가 분사된 후 점화에 이르기까지 약간 시간이 늦어짐. 디젤엔진의 경우 점화시간이 늦어지면, 엔진의 효율이 오르지 않고 점화와 동시에 그때까지 분사된 연료가 순간적으로 연소함으로서 실린더내의 온도와 압력이 급상승하고 진동소음이 발생하게 되는데 이를 디젤노크라 함

*옥탄가란 쉽게 말해서 노킹에 대한 저항능력을 말합니다. 바꿔 말하면 쉽게 점화되지 않는 것을 의미. 가솔린 엔진은 불꽃점화방식을 이용하기 때문에 의도하지 않은 점화가 일어나는 것은 매우 위험합니다. 이 때문에 옥탄가가 높은 연료를 사용하면 의도하지 않은 점화에 의한 노킹을 예방할 수 있습니다.//세탄가가 높을수록 착화하기 쉬운 성질을 가지는 것. 옥탄가와는 전혀 반대가 된다고 보시면 됩니다. 경유에서 세탄가를 높이는 이유는 경유는 가솔린 보다 착화성이 나쁘고 디젤엔진은 불꽃 점화방식이 아니라 압축착화방식을 사용하기 때문. 일반적으로 디젤엔진의 착화성을 높이기 위해서는 흡입된 혼합기의 온도를 높이거나 압축압력을 높이거나 연료의 세탄가를 증가시키면 됩니다.

층류 vs 난류 : 층류는 유체의 규칙적인 흐름으로, 흐트러지지 않고 일정하게 흐르는 것. 층흐름이라고도 하며, 유체가 흐트러지지 않고 움직이는 것을 말한다. 난류는 각 부분이 시간적이나 공간적으로 불규칙한 운동을 하면서 흘러가는 것. 난류에는 여러 소용돌이가 불규칙하게 존재하는 것으로 알려져 있으며, 층류에 비해서 수송계수가 크고 물체에 끼치는 저항 또한 크다.

캐비테이션 : 유체 속에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물속에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이는데, 이로 인해 물이 없는 빈공간이 생긴 것. 선박의 프로펠러나 터빈 등의 효율이 떨어지고 침식당하는 원인이 되므로 설계 시 주의.

펌프의 캐비테이션 : 펌프는 압력이 낮은 곳에서 압력이 높은 곳으로 액체를 이송시키는 장치입니다. 때문에 펌프의 흡입부는 압력이 낮고 펌프의 토출부는 압력이 높게 됩니다. 그런데 만약 펌프의 흡입부에서 액체와 함께 기체가 같이 딸려오게 되면 펌프의 토출부에서 압력이 높아지면서 딸려왔던 기체 방울이 급격히 붕괴하는 현상이 나타나게 됩니다. 이를 캐비테이션이라 하며, 이 때 압력분포의 왜곡으로 인하여 펌프에 심한 손상을 입힐 수 있습니다.

연료전지의 원리-물을 전기분해하면 전극에서 산소와 수소가 발생하는데 연료전지는 물의 전기분해 역반응을 이용하는 것으로 수소와 산소로부터 전기와 물을 만들어 내는 것입니다.

엑서지 : 외부에서 열량 Q1을 받고, Q2를 방출하는 열기관에서 유효하게 일로 전환된 에너지를 유효에너지라 한다. 여기서 최대 유효에너지 ΔW를 엑서지라 부르며 환경의 온도에 따라 그 크기가 정해진다.

열펌프 : 열펌프는 저온열원에서 열을 흡수한 후, 일을 가하여 고온열원에 열을 방출하는 장치이다. 저온열원에서 열을 흡수할 때에는 냉동 냉방장치가 되고, 고온열원에 열을 방출할 때에는 가열난방장치가 된 다. 전자를 냉동기라 부르고, 후자를 열펌프라 한다.

돌턴의 법칙 : 두 가지 이상의 서로 다른 이상 기체를 하나의 용기 속 에 혼합시킬 경우, 기체 상호간에 화학 반응이 일어나지 않는다면 혼합 기체의 압력은 각각 기체압력의 합과 같다. 이것을 돌턴의 분압 법칙이라고 한다.

카르노 사이클 : 카르노 사이클은 완전가스를 작업물질로 하는 이상적인 사이클로서 2개 등온 변화와 2개의 단열변화로 구성된다. 카르노 사이클에서 다음과 같은 사실을 알 수 있다.

⑴ 같은 온도의 열저장소 사이에서 작동하는 기관 중에서는 가역사이클로 작동되는 기관의 효율이 가장 좋다

⑵ 임의의 두개 온도의 열저장소 사이에서 가역사이클인 카르노 사이클로 작동되는 기관은 모두 같은 열효율을 갖는다.

⑶ 같은 두 열저장소 사이에서 작동되는 가역사이클인 카르노 사이클의 열효율 동작물질에 관계없으며 두 열저장소의 온도에만 관계된다.

등온팽창 (a→b) : 고온 열원과 같은 온도 T₁을 유지하면서 열량Q₁을 흡수하여 가역등온팽창을 한다.

단열압축 (b→c) : 온도가 T₁에서 저온 열원의 온도 T₂로 떨어질 때까지 가역단열팽창을 한다.

등온압축 (c→d) : 저온 열원과 같은 온도 T₂를 유지하면서 열량 Q₂를 방출하는 가역등온압축을 한다.

단열압축 (d→a) : 가열단열압축되어 처음 상태로 되돌아간다. Carnot기관의효율은 <v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>

열역학1법칙의 예: 에너지에는 양과 질이 있습니다. 에너지의 양이 보존되는 것을 의미하는데 예를 들어 물레방아의 물이 높은 곳에 올라가면 위치에너지에서 물이 내려오면서 운동에너지로 바뀝니다. 위치에너지에서→운동에너지로→발전하면→전기에너지로→빛에너지가→열에너지로 바뀌는데 한 에너지에서 다른 에너지로 전환이 될 때 그 형태는 변하여도 그 양은 변하지 않는다. 이러한 성질을 에너지보존법칙이라 합니다, 또 다른 예를 들면 물을 가열하면 수증기가 됩니다. 수증기의 에너지는 물이 가진 에너지와 가해준 열에너지의 합과 같다.