상식에 깊이를 더하다 : Why

주조(casting)는 형틀에 액체 상태의 재료를 부어 채운 다음, 굳혀서 그 틀의 형상을 가진 제품을 만드는 방법인데요. 여기서 제품 형상의 틀을 주형(mold)이라고 합니다. 그리고 이 주형을 만들기 위해서는 모형(pattern)을 제작해야 하죠. 모형이란 주조될 제품의 원형으로, 주조를 통해 제품을 생산해내기 위해 제품의 형상을 지닌 모형을 가지고 주형을 만들게 되는 것입니다. 즉, 모형을 사용해서 주형(mold)을 제작한 뒤 모형을 제거하여 생기는 그 빈 공간을 활용하는 것이 주조(casting)입니다. 이때 모형은 여러 가지 재료로 제작할 수 있는데요. 목재, 금속, 플라스틱, 파라핀 왁스 등 여러 재료를 사용할 수 있으며 각각의 장단점이 다 다릅니다. 그렇지만 일반적으로는 목재를 많이 사용하게..

시대가 변하면서 대중의 소비 패턴도 항상 변화무쌍하게 변화하기 마련입니다. 때문에 항상 새로운 소비자층, 컨슈머(consumer) 용어들이 등장하게 되죠. 특정 성향을 지닌 소비자군을 표현하는 여러 '슈머'들을 한번 나열해보면 굉장히 많다는 것을 알 수 있습니다. 트윈슈머, 체크슈머, 스마슈머, 트라이슈머, 그린슈머, 소셜슈머, 앰비슈머, 모디슈머, 크리슈머, 프로슈머, 블루슈머, 바이슈머, 트랜슈머, 페이크 슈머, 퍼슈머, 리서슈머... 정말 많습니다. 이런 소비자 트렌드 중에서 유사한 '슈머'들을 종합해서 어떤 성향의 소비자들인지 알아볼 겁니다. 그럼 여러 정보들을 활용하여 물품을 구매하는 사람들을 일컫는 용어들부터 정리해보죠. 트윈슈머, 다른 사람들의 후기를 참조하다 트윈슈머(twinsumer)는 ..

온도(temperature)는 차갑고 뜨거운 정도를 표현하는 물리량입니다. 온도의 종류로는 섭씨 온도, 화씨 온도, 절대 온도(켈빈 온도, 랭킨 온도)가 있지요. 섭씨 온도와 화씨 온도의 눈금은 물의 어는점(ice point)과 끓는점(steam point)을 기준 값으로 설정하여 등분한 것입니다. 일상에서 자주 접하고 쉽게 확인할 수 있는 것이 물의 어는점과 끓는점이지요? 이러한 물의 특이성을 이용하여 온도 눈금(scale)을 표현하게 된 것이 지금 우리가 사용하고 있는 온도 단위들입니다. 섭씨 온도와 화씨 온도의 비교 및 단위 변환식 ∇ 섭씨 온도는 우리네 일상 생활에서 사용 되어지고 있는 온도로, SI 단위계(SI Unit System) 상의 물리량입니다. 표준 대기압 상태에서의 물(water)의 ..

유체(fluid)와 관련된 공부를 하다 보면, '비압축성 유체'나 '뉴턴 유체', '점성 유체'와 같은 굉장히 다양한 유체들이 등장하죠. 이러한 용어들은 특정 기준에 따라 유체들을 구분지어 놓은 것인데요. 이번에는 각종 유체의 종류들을 종합하여 정리해보았습니다. 압축성 유체와 비압축성 유체 비교 유체가 압축 가능한지를 기준으로 압축성 유체와 비압축성 유체로 구분합니다. ∇ 압축성 유체(compressible fluid)는 압력 변화에 대해 발생하는 밀도(density)와 비중량, 체적 같은 변수의 변화를 무시할 수 없는 유체를 뜻합니다. 용어만 보고 간단하게 생각하자면 압축 가능한 유체를 말하는 것이지만, 사실 가압이든 감압이든 상관없이 압력에 의해 부피가 변하는 유체를 뜻합니다. 부피(체적)가 변하니까..

유체(fluid)는 일정한 형체 없이 자유롭게 변형 가능하면서 흐를 수 있는 물질을 뜻하는데요. 액체(liquid)와 기체(gas)뿐 아니라 플라즈마(plasma)까지 포괄하는 개념입니다. 유체의 유동에 대해 탐구하는 유체역학에서는 유체를 보다 공학적으로 정의하게 됩니다. 유체역학에서는 유체(fluid)를 어떤 크기의 전단 응력(shear stress)이나 외부 힘(external force)이 작용할 때, 연속적으로 변형하는 물질로 정의합니다. 유체의 특징 ∇ 고체(solid)와 비교했을 때, 분자 사이의 거리(분자 공간)이 큽니다. 이 말은 즉, 유체 분자간 거리가 분자 직경과 비교했을 때 월등히 크다는 것을 내포하고 있습니다. 분자간 거리가 큰 것은 유체가 유체만의 특징들을 가지게 되는 근본적인 원..

유압기기에는 유압유가 필연적으로 사용되는데, 아무 유(oil)나 사용하는 것은 아닙니다. 유압 장치가 유압기기로써의 기본 성능을 제대로 발휘하는 것뿐만 아니라 신뢰성 측면까지 만족할 수 있도록 적합한 유압작동유를 사용해야 하겠습니다. 유압작동유의 필요 조건 ∇ 비압축성(incompressibility) 유체여야 합니다. 만약 유압기기에 압축성 유체를 사용한다면, 그 오일은 압력에 의해 압축되기 때문에 힘(동력)을 제대로 전달할 수 없겠죠? 즉, 유압장치의 효율 면에서 동력 전달의 확실성이 요구되기 때문에 유압작동유로 비압축성 유체를 사용합니다. 더군다나 비압축성 유체를 사용함으로써 동력의 손실을 줄이기 때문에 유압기기로 정확한 위치와 속도를 제어할 수 있지요. ∇ 녹이나 부식이 발생하지 않아야 합니다. ..

물질의 상태가 변화할 때, 여러 물리량들은 점함수와 경로함수로 구분할 수 있습니다. 구분 기준은 해당 물리량이 변화의 경로(path)에 의존하는지의 여부인데요. 두 함수를 구분하기 위해서는 과정과 경로의 뜻을 먼저 이해할 필요가 있습니다. 과정(process)이란, 어떤 계(system)가 한 평형 상태에서 다른 평형 상태로 가는 어떠한 변화를 뜻합니다. 그리고 경로(path)는 그 과정 중, 시스템이 지나는 상태의 연속을 의미한답니다. 상태함수(점함수)는 무엇인가? 점함수(point function)는 상태함수(state function)라고도 합니다. 어떤 물질이 상태 1에서 상태 2로 변화할 때, 변화의 경로(path) 또는 과정(process)과는 관계없이 시작점(상태 1)과 끝점(상태 2)만 알..

유체역학이나 열역학, 또는 화학을 공부한다면 기본적으로 알고 있어야 할 물질의 여러 성질들이 있습니다. 대표적으로 밀도(density), 비체적(specific volume), 비중(specific gravity), 비중량(specific weight) 등이 있지요. 밀도란 무엇인가? 밀도(density)는 물질의 단위 체적(부피) 당 질량으로 정의되고, 비질량(specific mass)이라고 표현하기도 합니다. 어떤 물질의 질량이 m, 부피가 V인 경우, 수식으로는 밀도(ρ)=질량(m)/부피(V)로 나타내죠. 때문에 국제단위계에서의 단위는 kg/㎥ 입니다. 다만 이 단위로는 밀도 값이 보통 한 두 자리로 나오기 때문에 g/㎤ 단위도 많이 사용합니다. 또는 단위 변환을 통해 다른 단위로 쓰기도 하지요. ..

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..

지역이기주의란, 자기 지역의 이익만을 추구하는 주의입니다. 국가의 이익이나 다른 지역의 이익은 나몰라라 한 채, 오로지 자기 지역에 돌아오는 이득과 행복만을 지향하는 태도이지요. 지방자치제도가 자리 잡으면서 지역이기주의가 심해졌습니다만, 이는 비단 대한민국에서만 겪는 문제는 아닙니다. 전 세계적으로 지역이기주의로 인한 비슷한 현상을 겪고 있는데요. 대표적으로 님비(NIMBY) 현상, 핌피(PIMPY) 현상, 바나나(BANANA) 현상, 임피(IMPY) 현상, 님트(NIMT) 현상, 님투(NIMTOO) 현상, 핌투(PIMTOO) 현상이 있답니다. 님비현상과 바나나 신드롬 알아보기 님비현상과 바나나 현상은 유사한 지역이기주의 현상입니다. ∇ 님비현상(NIMBY syndrome)은 'not in my back..

배터리(battery)는 1차 전지와 2차 전지가 있고, 연료전지(fuel cell)는 3차 전지라 불리지요. 1차 전지는 충전이 불가능한 배터리를 의미하며 2차 전지는 충전하여 재사용할 수 있는 배터리를 뜻하는데요. 연료전지와 배터리의 공통점과 차이점을 비교하려면 각각의 구조를 간단하게라도 이해하고 있어야 합니다. 때문에 대표적인 2차 전지인 리튬이온전지와 수소연료전지의 구조를 먼저 확인해보도록 하겠습니다. 리튬이온전지(배터리)와 수소연료전지의 구조 알아보기 ∇ 리튬이온전지(lithium-ion battery)는 충전할 때와 방전할 때 전자와 양이온의 이동이 상이한데요. 우선 리튬이온 전지를 충전할 때를 생각해 볼까요? 충전을 위해 외부에서 전기가 가해지면 양극에 물려있는 리튬 금속이 리튬이온과 전자로..

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..

어떤 것을 수나 양으로 표현할 때는 SI 단위에 접두어를 많이 사용합니다. 대표적으로 킬로(kilo)가 있죠. 몇 킬로미터(km), 몇 킬로그램(kg) 등 일상에서도 킬로(kilo)라는 접두어는 정말 많이 언급됩니다. 이렇게 일상에서도 많이 쓰는 SI 접두어가 있는 반면에, 처음 들어보는 낯선 접두어들도 있는데요. 현재까지는 20개의 접두어가 있답니다. SI, 전세계에 통용되는 국제 단위계 SI 접두어를 이해하기 전에, SI란 무엇인지 간단하게 알아봐야겠죠? SI는 국제단위계입니다. SI는 영어로 된 약어는 아니고, 프랑스어 'Le Systeme Intenational d' Unites'의 약어입니다. 영어로는 International System of Units 이죠. SI 단위계는 국제적으로 사용하는..

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..

열역학은 열역학적 평형(thermodynamic equilibrium) 상태를 기본 전제로 물질과 계(system)를 분석하고 논하는 학문입니다. 여기서 평형(equilibrium)이란, 어떤 방향이나 흐름 없이 균형적인(balanced) 상태를 말하므로, 열역학적 평형이란 열역학적으로 상태가 유지되는 균형적인 것을 뜻합니다. 열역학적 평형이 되어 있어야 우리는 상태량을 특정할 수 있고, 계산(분석)이 가능합니다. 예를 들어서 냄비가 가열되고 있어 온도가 올라가는 중이라면, 계속 온도라는 상태량이 변동하고 있기 때문에 값을 특정하지도 못하고 계산해도 의미가 없겠죠. 우리가 궁금한 것은 계가 상태 1에서 상태 2로 변했을 때의 변화량과 그 과정에서의 열(heat)과 일(work)의 출입이기 때문입니다. 열..

앞서 포스팅한 블루 칼라, 화이트 칼라, 그레이 칼라, 브라운 칼라, 논 칼라 외에도 다양한 칼라(collar) 용어들이 있습니다. 블랙칼라 워커, 골드 칼라, 다이아몬드 칼라, 실리콘 칼라와 같이 지적이며 창의적인 전문직 종사자들을 일컫는 말과 레인보우 칼라, 핑크 칼라, 그린 칼라와 같이 특정 업종 종사자들을 부르는 말이 있습니다. 블랙칼라 워커, 골드 칼라, 다이아몬드 칼라, 실리콘 칼라 이 네 칼라(collar)는 지적이며 창의적인 사람들이라는 공통점이 있습니다. ∇ 블랙칼라 워커(black-collar worker)는 화이트 칼라(white-collar)보다 더 지적이고 창의적인 전문직 종사자로, 세련된 패션이나 문화를 즐기고 만듭니다. 다양한 분야에서 뚜렷한 개성을 발휘하고, 창조적인 사람들을..

열역학 분야는 계(system)에서 일어나는 현상을 다룹니다. 계란, 열역학에서 우리가 관심을 가지는 대상으로 물질과 에너지(energy)를 포괄하는 공간인데요. 계는 개방계와 밀폐계, 고립계로 구분되며 각각 특징이 있습니다. 개방계, 밀폐계, 그리고 고립계 ∇ 개방계(open system)는 열린계 또는 유동계(flow system)라고도 합니다. 계의 경계를 통해서 질량(물질)과 에너지가 모두 이동이 가능합니다. 그리고 개방계는 Control Volume System인데요. 공간(Volume)을 관심 대상으로 보고 있으니, 질량과 에너지의 출입에 제한이 없습니다. 대표적인 개방계로는 펌프와 터빈이 있는데요. 물질이 흘러가는 동시에 일이나 열이라는 형태로 에너지가 출입하는 기계이기 때문입니다. ∇ 밀폐..

요즘에도 우리는 화이트 칼라(white-collar), 블루 칼라(blue-collar)와 같은 용어를 많이 사용합니다. 이 용어들은 종사하는 업무의 특성에 따라 노동자 집단을 옷깃(collar)의 색깔(color)로 구분지어 표현하는 단어들인데요. 세월이 흐르고 시대가 변하면서 우리에게 익숙한 화이트, 블루 외에도 여러 칼라(collar) 용어들이 등장했답니다. 칼라의 기본! 블루 칼라와 화이트 칼라 ∇ 블루 칼라(blue collar)는 생산직에 종사하는 현장 노동자들이 푸른색 작업복(청바지와 청색 셔츠)을 입는 것에서 유래되었습니다. 외국 배관공(plumber)의 모습을 상상하면 이해가 쉬운데요. 파란색은 현장 일을 하면서 묻을 수 밖에 없는 각종 때와 얼룩들에 신경을 덜 쓸 수 있었던 색이었던 데..

수소 연료전지(fuel cell)는 연료(반응물)의 화학 에너지를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시켜주는 장치입니다. 화학전지(battery)의 관점으로는 '3차 전지'라고도 불리지요. 참고로 1차 전지는 한번 쓰고 나면 충전이 불가능한 건전지 같은 전지를 의미하고, 2차 전지는 재충전이 가능한 전지를 일컫습니다. 연료전지는 메탄올, 화석 연료, 바이오매스 등 여러 연료를 통해 발생하는 수소(hydrogen)를 활용하고 재충전이 가능한 장치입니다. 수소 연료전지의 장점은? ∇ 시스템 크기에 대비해 운전효율이 높습니다. 수소를 활용한 연료전지는 무려 40~60%의 효율을 보이는데요. 연료전지에서는 화학 에너지가 바로 전기 에너지와 열(heat)로 직접 변환되기 때문에 열기관(heat engine)..

상태량은 '강도성 상태량(intensive property)'과 '종량성 상태량(extensive property)'으로 구분됩니다. 여러 상태량들을 이 두 가지로 구분 지어보면 다음과 같습니다. ∇ 강도성 상태량 : 온도, 압력, 밀도, 비체적(specific volume), 농도, 끓는점, 녹는점, 어느점, 전기저항 등 ∇ 종량성 상태량 : 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피, 길이, 체적, 질량, 열용량(heat capacity) 등 강도성 상태량과 종량성 상태량 알아보기 ∇ 강도성 상태량은 물질의 질량과 관계없이 그 크기 값이 결정되는 상태량을 뜻합니다. 예를 들어서, 온도라는 상태량이 20℃라면, 이 물질이 1kg이든, 1,000kg이든 관계없이 모두 온도가 20℃ 일겁니다. 농도도 마찬가지입니다. ..