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장치의 기능을 보증하는 에너지변환 관점에서의 설계

전문가 제언: ○ 장치설계의 범위가 너무 광범위하므로, 여기서는 기계장치의 기능설계에 국한하였다. 여타 설계경우와 마찬가지로 장치의 기능설계도 먼저 기존에 개발된 유사한 장치에 대한 도면과 자료들을 수집하여 참고하는 것이 유익하다. 특히, 장치기능에만 중점을 두고 기능전달을 기구학적으로 쉽게 파악할 수 있도록 정리한 도면집이면 더욱 바람직하다.

○ 장치들의 구조는 다르나 대부분 에너지전달 과정은 입⋅출력 변환부 및 작동 유체로 구성되어 있으므로, 에너지 변환의 관점에서 기능을 검토하고 설계하는 것이 유리하다. 일단 기능을 중심으로 구조를 스케치하여 에너지(동력)의 전달과 변환이 이루어지는 구조인지, 정해진 공간에 설치될 수 있는지 등 여러 각도에서 검토한다.

○ 에너지 입.출력 변환부, 작동 유체의 종류와 기능 및 특성을 숙지하여, 어떤 에너지로 작동 유체의 내부를 변위시켜 계획하는 에너지로 변환 출력시켜 요구하는 기능을 발휘할 수 있을 것인지를 설계하기 위해서는 질점계의 운동역학, 유체역학 또는 열역학 등 기본이론과 보유에너지의 변환 관계를 숙지해야 하며, 또 SMA 등 고체나, MHD 발전에 는 액체금속이나 이온화된 가스를 작동유체로 사용하는 등 급속도로 발전되고 있는 개발기술도 적용할 수 있도록 부단한 노력을 하여야 한다.

○ 현재는 컴퓨터와 CAD를 이용하여 영상을 통하여 동적 기능까지 쉽게 확인할 수 있으므로 확실하게 기능을 확인하도록 한다. 먼저 구조를 확정한 후 정적․동적 상태의 강도계산 등도 전산기를 사용하여 설계검토하고, 에너지의 변환과정이나 유체의 흐름 등도 CFD로 파악하여 작동 유체의 온도와 압력 등의 변화로 발생되는 에너지에 의하여 구조에 미치는 변형량이나 열응력 등 복잡한 강도계산까지 컴퓨터로 계산하여 기능이 보장될 뿐 아니라 충분한 강도와 정밀한 구조체를 설계하도록 한다.

저자: Ootaki Hideyuki
자료유형: 학술정보