"왜?"라는 질문으로 상식에 한 발 가까이 다가갑니다.

공학플러스 Why/고체, 재료 5

강도와 경도의 차이점 비교 (기계 재료의 기계적 성질)

기계 재료에 인장력, 압축력, 전단력, 굽힘, 비틀림 등을 가하면 재료는 크던 작던 변형이 발생하게 되고, 여러 가지 성질들이 나타나게 됩니다. 그 성질들을 기계적 성질(mechanical property)이라고 하고, 강도, 경도, 인성, 취성, 연성, 전성, 크리프, 연신율, 피로, 항복점 등이 있죠. 그중에서 강도와 경도에 대해 알아보고 그 차이점을 비교해봅니다. 강도와 경도의 차이점은? ∇ 강도(strength)는 외부에서 하중이 주어졌을 때, 재료가 파단이 되기까지 견디는 정도를 뜻하는 말입니다. 여기서 파단이란, 재료가 파괴되어 두 부분 이상으로 나뉘는 것을 말하는데요. 즉, 강도는 재료가 파괴되기까지 버티는 변형 저항이자 저항력을 나타냅니다. 외부 힘이 어떤 형태로 가해지느냐에 따라 강도는 ..

정역학 개론! 기초 용어 알아보기 : 벡터, 스칼라, 질점, 강체, 변형체, 모멘트

정역학(statics)은 정적평형상태를 유지하고 있는 시스템에 작용하고 있는 힘(force)과 모멘트(moment)를 다루는 학문입니다. 일반적으로 고체역학(또는 재료역학)을 배우기 전에 먼저 배우게 되는데요. 계에 작용하는 힘과 물체의 변형을 일으키는 힘을 다루는 고체역학의 첫 출발점이 바로 정적해석이기 때문입니다. 정적이지 않고 변형되는 경우가 훨씬 어려운 문제이기 때문에 상대적으로 쉬운 정역학을 먼저 공부하는 것이죠. 정역학을 논하기 위해서는 기본적으로 다음의 여러 용어들에 대해 이해하고 있어야할 필요가 있습니다. 벡터와 스칼라라는 무엇이 다를까? 벡터(vector)와 스칼라(scalar)는 물리학이나 공학, 기하학 등 여러 학문에서 사용하는 물리량을 표현하는 방법들인데요. ∇ 벡터는 크기와 방향성..

기계재료학 개요! 합금의 정의와 일반적인 성질 알아보기

합금(alloy)은 주 금속에 한 가지 이상의 다른 원소를 첨가하여 기계적 성질을 향상한 금속 물질입니다. 기존의 순금속에 다른 물질을 섞었기 때문에 기존 금속과는 다른 특성을 보여주지요. 이때 섞는 다른 물질은 꼭 금속일 필요는 없답니다. 합금을 사용하는 이유는 무엇일까? 굳이 순금속에 다른 물질을 섞어 합금을 만드는 이유는 기계적 성질에서 이득을 얻기 위함입니다. 합금은 기존 금속이 가지는 성질을 증대하여 개량하거나, 또는 부족한 특성을 보완하여 향상된 모습을 보여주는데요. 동시에 그 가격이 낮아지는 경우도 있습니다. 합금은 엄청나게 종류가 많으며, 일반적으로 많이 알려진 합금으로는 청동(bronze)과 황동(brass), 두랄루민(duralumin), 아말감(amalgam) 등이 있습니다. 이런 합..

기계재료학 개요! 금속(metal)의 정의와 금속의 일반적인 특징은?

금속(metal)은 고체 상태에서 광택이 나고 열전도율과 전기전도율이 좋으며, 연성과 전성의 성질이 있는 홑원소 물질입니다. 벌써 금속의 특징이 다 나열된 것 같네요:) 금속에 대해서는 화학 분야와 기계 분야에서 많이 다루고 있는데요. 화학 분야에서는 금속 원소의 전자 배열이나 원자들의 결합 형태(금속 결합) 같은 미시적인 관점에서 출발하여 금속의 특징을 공부한다면, 기계 분야에서는 금속 결합에 의해 생성되는 결정체에 관심을 가지며 기계 재료의 관점에서 금속의 특징을 공부합니다. 금속의 화학적 성질을 알아보자 일반적으로 주기율표 상의 약 70~80% 원소들이 금속에 해당합니다. 금속 원소는 대부분 최외각 전자(peripheral electron)를 가지고 있기 때문에 전자가 쉽게 전이될 수 있습니다. 때..

기계재료의 분류와 일반적인 성질

기계재료는 기계나 구조물을 제작할 때 사용되는 여러 재료를 통칭하여 일컫는 말입니다. 기계나 구조물의 주재료라고 하면, 보통 철을 많이 떠올릴텐데요. 그만큼 철강재료를 기계재료로 많이 사용하고 있기 때문이겠죠. 하지만, 철 이외에도 여러 다양한 재료들이 사용되고 있답니다. 기계재료를 분류해보자 기계재료는 크게 금속(metal)재료와 비금속(nonmetal) 재료로 구분할 수 있습니다. 금속은 고체일 때 광택이 나고 열전도율과 전기 전도도가 높은 성질을 가지는 물질인데요. 가장 대표적인 물질로는 철(Fe)이 있습니다. 금속재료에서 철은 매우 일반적으로 사용되기 때문에, 금속재료를 철을 기준으로 철강재료와 비철금속재료로 나눕니다. 철강재료는 함유하고 있는 탄소의 양에 따라 순철, 강, 주철로 구분되고 비철금..