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Gyro계기에 관하여 논하라 평가A좋아요

Ⅰ. 머리말Ⅱ. 자이로 계기1. 자이로의 원리(1). 강직성 (Rigidity)(2). 섭동성 (Precession)2. 자이로 회전자의 동력원(1). 진공 계통 (Vacuum System)(2). 공기압 계통(3). 전기 계통3. 자이로 계기의 종류(1). 방향 자이로 지시계 (Directional Gyro Indicator)(2). 자이로 수평 지시계 (Gyro Horizon, Vertical Gyro)(3). 선회 경사계 (Turn &Bank Indicator)4. 자이로 계기의 취급5. 자이로 계기의 시험 및 작동 점검Ⅲ. 요약 및 의견Ⅳ. 참고 자료Ⅰ. 머리말항공기에는 비행에 필요한 여러 가지 정보들을 우리가 보기 쉽게 나타내서 알려주는 계기들이 있는데 그 계기들 중에서 자이로 계기에 대해 조사하며 알아보려고 한다. 자이로 계기는 조종사에게 아주 중요한 비행자세(Attitude)와 방향(Heading)정보를 제공해주는 계기이다. 자이로(Gyro)는 원래 라틴어로 회전하는 것을 의미하며 자이로스코프(Gyroscope)의 줄임말이다. 계기들도 계기들마다 쓰이는 원리들이 다 다르고, 여러 종류가 있듯이 자이로 계기에도 여러 가지 원리들이 사용되고, 여러 가지 종류가 있다. 이러한 자이로 계기에 대한 원리들과 종류들을 알아보고 어떤 방식으로 사용되는지 알아보려고 한다.Ⅱ. 자이로계기1. 자이로의 원리자이로(Gyro)는 자이로스코프(Gyroscope)의 줄임말이다.자이로스코프(Gyroscope)는 한 점이 고정되어 있는 축 주위를 회전하는 것을 팽이라 하고 그 고정점이 회전체의 중심인 것이며, 회전의라고도 불리며 팽이를 둥근 바퀴로 이중 또는 삼중으로 지지하고 어느 방향으로나 회전할 수 있도록 장치한 것이다. 자이로는 2축 자이로와 3축 자이로가 있는데 2축 자이로는 회전체의 3축 중 한축이 고정된 자이로를 자유도가 2인 자이로를 뜻하며 선회계(Turn indicator)에 사용되고, 3축 자이로는 회전체가 3축에 대해 모두 자유롭게 움직일 수 있으며 자유도가과 섭동성이라는 특성이다.(1). 강직성 (Rigidity)강직성은 자이로 강직성 또는 우주에 대한 강직성이라고도 부른다. 이 성질은 자유자이로가 3개의 회전축으로 연결되어 항공기 어느 위치에 어떻게 장착되어 있든 관계없이 내부 자이로는 회전을 계속하는 한 일정한 방향을 향해서 넘어지거나 기울어지지 않고 유지하고 있는 성질 또는 자이로가 외력이 가해지지 않으면 자이로의 축이 우주 공간에 대하여 계속 일정 방향을 유지하려는 성질을 말한다. 즉, 수직 자이로는 수직자세에서 수평 자이로는 수평자세로 외부에 힘을 가하지 않은 이상 계속 유지하려는 성질을 강직성이라 한다. 강직성은 로터의 질량이 증가하거나 로터의 회전속도가 크면 증가한다. 즉, 안정화 된다는 말이다.자이로의 강직성은 무게, 가속도, 무게가 집중되는 곳의 회전반경, 베어링의 마찰과 같은 설계 요소에 의해 정해진다고 볼 수 있다.① 무게 (Weight)자이로 휠이 같은 크기라면 무게가 클수록 강직성이 크고 쉽게 기울어지지 않는다.② 가속도 (Angular Velocity)회전속도가 클수록 강직성이 더 커지고 또한 기울어지는 힘에 대한 저항력이 커진다.③ 무게가 집중되는 곳의 회전반경무게가 집중되는 곳의 회전반경은 주요 무게가 자이로의 테(Rim) 근처에 집중될 때 고속 으로 회전하는 질량으로부터 얻는다.④ 베어링의 마찰 (Bearing Friction)베어링의 어떤 마찰이든 이는 자이로에 편향력(Deflecting force)을 증가시킨다.베어링의 마찰이 적을수록 편향력을 최소로 할 수 있다.이러한 설계 요소들에 의해 자이로의 강직성이 정해지며 자이로의 강직성을 이용하는 계기는 방향 자이로 지시계(정침의)와 자이로 수평 지시계(인공 수평의) 이다. (2). 섭동성 (Precession)섭동성은 세차운동 또는 선행성이라고도 부른다. 자이로는 회전하는 동안 자이로의 수평축에 외부 힘을 가하게되면 독특한 현상이 일어난다. 어떤 현상이냐면 이때 자이로는 가해진 힘에 저항이 생기면서 수평축에 대해 가해진 힘에 반응동성을 이용한 계기는 선회계와 수평 지시계(인공 수평의)이다. 섭동성은 로터의 무게가 증가하거나 회전각속도가 크면 감소하고, 로터를 기울이려는 외력에 비례한다.2. 자이로 회전자의 동력원(1). 진공 계통 (Vacuum System)이전에는 자이로계기를 가동할 때 일반적으로 진공방식을 사용하였다. 진공방식에서는 로터의 깃에 공기의 기류를 보내서 고속으로 회전시킨다. 진공계통에도 여러 계통이 있다.① 벤튜리 계통 (Venturi Tube System)벤튜리관의 목 부분의 부압을 이용해서 공기를 배출시킨다. 벤튜리는 비교적 기격이 저렴하고 장착과 작동이 간단하며 전기와 같은 동력이 필요하지 않다는 장점이 있지만 벤튜리관이 직접 외부공기와 닿기 때문에 결빙의 위험이 있고, 이륙 이후까지도 로터가 압력부족으로 정상작동속도까지 도달하지 못하는 경우도 있어 비행 전 작동점검 수행이 어렵다는 단점이 있다. 벤튜리관은 글라이더나 소형기에 사용된다.② 진공 펌프 계통 (Vacuum Pump)엔진에 의해 구동되는 베인식 진공 펌프에 의해 진공압을 얻는다. 진공 펌프는 소형기에 사용되었지만, 현재에는 소형기와 중형기에서도 거의 진공 펌프 계통을 많이 사용한다.(2). 공기압 계통대기압보다 높은 압력으로 자이로의 로터를 회전시키는 계통이다. 높은 고도에서 효율적이며, 진공 계통보다 공기압계통이 더 효율적이다.(3). 전기 계통다른 계통들에 비해 고도와는 무관하게 사용 할 수 있다. 전기 계통은 자립특성이 좋으며 오차가 적고 높은 고도에서 효율적이므로 많이 사용되고 있다. 전기 계통은 주로 대형기에 사용된다.3. 자이로계기의 종류(1). 방향 자이로 지시계 (Directional Gyro Indicator)방향자이로지시계는 정침의라고도 부른다. 이것은 자기컴퍼스의 자차, 북선 오차 등에 의한 불편을 없애기 위하여 개발된 것이며 3축 자이로로써 자이로의 강직성만을 이용하여 항공기의 기수방위와 선회비행을 할 때 정확한 선회각을 지시하는 계기이다. 정침의는 계기판 기본 티자형의 가운데 하 회전축을 자유롭게 하여 받쳐 두면 항상 그 축의 방향을 계속해서 일정한 방향으로 유지하므로 계기 내부의 마찰이나 지구 자전 등의 영향에 의한 편위가 발생하게 되어서 항공기의 동요에 약할 뿐 아니라 선회할 때 오차가 커지므로 자기 컴퍼스를 기준으로 15분마다 지시값을 수정해주어야 한다.방향자이로지시계는 자이로의 회전축이 항상 기체축과 수평을 유지하기 위해 섭동성을 이용한 공기 구동 또는 전기 구동 자립장치가 사용된다.① 공기 구동식 자이로의 자립장치공기 구동식 자이로의 자립장치는 진공압에 의해 구동되며 섭동성을 이용하여 자립시키기 위한 방법이다. 공기구동식자이로는 수직 짐발 아래쪽으로 쐐기 모양의 공기받침대 즉 플로우를 설치하여 공기를 두 갈래로 나누어 자이로스코프가 수평이 되면 양쪽 공기의 양이 같게 된다. 만약 자이로스코프가 기울어지면 공기의 양이 한족으로 치우쳐져 비균형된 힘이 외부 짐발을 움직이게 하는데 이 비균형된 힘은 섭동성 때문에 회전 방향으로 90˚ 전진한 점에서 자이로를 복원시켜주는 힘으로 나타나게 된다. 공기구동식 자이로 지시계의 정상 작동범위는 피치와 경사 모두 55˚이고, 소형 왕복기관에 사용된다.② 전기 구동식 자이로의 자립 장치전기구동식자이로의 자립장치는 전동기에 의해 구동되며, 외부 짐발 위에 위치한 토큐 모터에 의해 수평이 된다. 토큐모터의 회전으로 수직 빔발에 토크가 가해지면 섭동성에 의해 자이로회전자의 회전축은 수평으로 되돌아오게 된다. 전기구동식자이로지시계의 정상 작동 범위는 피치와 경사 모두 85˚이고, 현대용 항공기에 대부분 사용된다.(2). 자이로 수평 지시계 (Gyro Horizon, Vertical Gyro)자이로수평지시계는 인공 수평의, 수평의, 자세 자이로 라고도 부른다. 인공수평의는 3축 자이로이며, 강직성과 섭동성을 이용한 직립장치들을 사용하여 자이로의 회전축이 언제나 지구중심을 향하도록 하고 지구 표면에 대한 자세, 즉 피치와 경사를 알 수 있도록 지시하는 계기이다.자이로수평지시계는 자이로의 회전축이 언제나 직립장치공기구동식자이로의 직립장치는 자이로의 아래쪽에 4개의 전자식 베인이 달려있어서 자이로가 수직일 때는 4개의 베인이 각각 구멍을 반씩 막고 있어 공기가 똑같은 양으로 배출되어 반작용력에 의해 평형을 이루지만 자이로가 기울어지면 중력에 의해 공기 흐름이 변화하므로 외력이 생기는데 이 외력에 의한 섭동성으로 인해 다시 수직으로 돌아오게 된다.② 전기 구동식 자이로의 직립 장치전기구동식자이로의 직립 장치는 자이로의 섭동성을 이용하여 자이로의 로터를 수직으로 돌아오도록 하는 것이다. 종류는 볼식(ball type), 맴돌이 전류식(eddy current type), 진자식(pendulum type), 액체 스위치식(liquid switch type)이 있다.㉠ 볼식은 자이로의 회전자 상단의 반원형 홈에 강철 볼을 넣어 회전자가 기울어질 때 볼에 의해 발생하는 힘을 이용하여 로터를 수직으로 돌아오도록 하는 방식이다.㉡ 맴돌이 전류식은 자이로 회전자 하단에 직립 콘과 자성체의 진자를 두어 회전자가 기울어질 때 맴돌이 전류 효과에 의한 힘을 발생시켜 로터 축을 수직으로 복귀시키는 방식이다.㉢ 진자식과 액체 스위치식은 짐발에 각각 진자식, 액체식 스위치를 설치하여 로터축이 기울어지면 이들 스위치가 on 으로 작동하여 토크모터에 토크전류가 흘러 모터가 회전하여 이 때의 섭동 작용에 의해 회전축을 수직으로 복귀시키는 방식이다.(3). 선회 경사계 (Turn &Bank Indicator)1개의 케이스 안에 선회계와 경사계가 함께 들어있는 계기를 선회 경사계라고 한다.① 선회계선회계는 자이로를 이용하여 항공기의 분당 선회율 즉, 선회 각속도를[˚/min]단위로 나타내주는 계기이고, 선회계는 2축자이로이며 자이로의 섭동성만을 이용한 계기이다. 선회계에서는 지시방법이 2가지가 있는데 첫 번째는 표준형인 2분계이다. 2분계는 바늘이 1바늘 폭 움직일 때에는 180[˚/min]의 선회각속도를 의미하고 2바늘 폭 움직일 때에는 360[˚/min]의 선회각속도를 의미한다. 두 번째는 4다.

공학/기술| 2019.03.27| 5페이지| 1,000원| 조회(256)

자이로, gyro, 자이로계기, 항공기계기및전기장비

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항공기용 복합재료에 대하여 조사하시오. 평가A+최고예요

목차[서론][본론]Ⅰ. 복합재료Ⅱ. 복합재료의 장·단점Ⅲ. 섬유의 종류Ⅳ. 모재의 종류Ⅴ. 복합재료의 비파괴 검사[결론][참고자료][서론]항공기는 비행을 위해서 무게가 가벼워야하며, 비행을 할 때 발생하는 열에 대해 버틸 수 있어야하므로 경량화와 내열성이 중요하기 때문에 요즘 항공기들은 대부분 복합소재를 사용한다. 또한, 항공기가 비행을 할 때 표면이 매끄럽지 않아 공기의 저항을 더 많이 받게 되면 항력이 증가하고 그만큼 연료의 소모가 많아지게 되는데, 이때도 복합소재를 사용하면 표면을 매끄럽게 만들어 항력을 줄이고 연료의 소모도 줄일 수 있다. 복합소재는 항공기의 페어링, 조종면, 착륙장치도어, 터빈엔진의 팬 블레이드, 프로펠러 등등 많은 곳에 사용되며, 장점들이 많고, 종류 또한 여러 가지가 있다.[본론]Ⅰ. 복합재료복합재료(composite materials)는 2개 이상의 서로 다른 소재를 결합하여 복합화한 재료를 말하지만 개념적으로는 2개 이상의 서로 다른 소재를 결합하여 복합화한 후에 물리적·화학적으로 각각의 소재가 원래의 상을 유지하면서 원래의 소재보다 우수한 기계적 성능을 갖도록 한 재료를 말한다. 인공적으로 제조되어야 하며, 계면을 가지고 물리적·화학적으로 배열 또는 분포되어진 상들로 구성되어야 한다. 복합재료는 1960년대 이후부터 본격적으로 개발되기 시작하여 항공·우주, 자동차, 철도차량, 선박, 방위산업 제품, 스포츠 용품 및 건설 자재에 이르기까지 널리 사용되고 있는 대표적인 신소재이다. 우리에게 잘 알려져 있기로는 ‘FRP(Fiber Reinforced Plastics)’로 불리는 가정용 욕조나 낚싯대, 물탱크로서 이들은 비교적 값이 싼 유리섬유로 만든다. 유리섬유로 시작된 복합재료는 1980년대 후반부터 설계, 성형 기술의 발전과 아울러 탄소섬유나 붕소섬유, 케블라(kevlar) 섬유 등의 다양한 고강도 섬유로 보강된 플라스틱이 비행기, 미사일 동체, 로켓 모터 케이스, 고급 테니스 라켓, 스키, 골프채 등에 광범위하게 사용되며, 기대할 수 없는 우수한 특성을 가지고 있는데, 그중 가장 특별한 것이 재료의 이방성과 그에 따른 설계의 유연성이라고 할 수 있다. 보통의 금속재료는 재료의 방향에 관계없이 그 성질이 일정한 등방성이 대부분인데 비하여 복합재료는 바탕이 되는 재료에 아주 높은 강도를 갖는 보강섬유를 하중이 걸리는 방향으로 배열하여 사용 조건에 따라 효과적으로 재료를 설계할 수 있다. 복합재료는 흔히 알루미늄보다 가볍고, 강철보다 강하다고 말하는 데, 이는 대표적인 탄소섬유강화고분자복합재료의 경우 비중이 2.4g/㎤ 정도로써 2.7g/㎤인 알루미늄보다도 가볍고, 같은 무게로 비교한 강도가 합금강보다도 높다. 보강 섬유로는 유리섬유, 탄소섬유뿐만 아니라, 고분자 섬유를 비롯하여 우리가 보통 세라믹으로 알고 있는 알루미나, 탄화규소도 섬유로 만드는 기술이 개발되었다. 대부분의 재료는 가열하면 늘어나는데, 줄어드는 탄소섬유는 열변형이 아주 적어야 하는 우주 구조물이나 정밀기계 부품에도 사용된다. 비중이 물보다도 가벼운 스펙트라 섬유도 개발되었고, 케블라섬유는 충격을 흡수하는 특성이 우수하여 방탄재료로 사용된다. 이러한 섬유들을 플라스틱이나 금속, 그리고 세라믹에 넣어서 복합재료로 만드는 기술을 선진 각국에서 경쟁적으로 개발하고 있다. 바탕이 되는 플라스틱 재료로는 에폭시, 페놀, 폴리에스터, 폴리이미드 등의 수지가 주로 사용되고, 금속의 경우는 알루미늄, 동, 마그네슘, 타이타늄 등이, 세라믹의 경우는 유리,실리카 등이 사용된다.Ⅱ. 복합재료의 장·단점①. 복합재료의 장점복합재료는 매우 많은 장점을 가지고 있다. 첫 번째, 중량비에 대하여 강도비가 높다. 두 번째, 화학적 결합에 의해 응력이 천에서 천으로 전달한다. 세 번째, 강성 대 밀도비가 강 또는 알루미늄의 3.5~5배이다. 네 번째, 금속보다 수명이 길다. 다섯 번째, 내식성이 매우 크다. 여섯 번째, 인장강도는 강 또는 알루미늄의 4~6배이다. 일곱 번째, 유연성이 커서 복잡한 형태의 제작이 가능하다. 여덟 번째, 결합용 부품의된 설계 자료가 부족하다. 세 번째, 비용이 비싸다. 네 번째, 공정 설비 구축에 많은 예산이 든다. 다섯 번째, 제작방법의 표준화된 시스템이 부족하다. 여섯 번째, 수리 지식과 경험에 대한 정보가 부족하다. 일곱 번째, 생산품이 종종 독성과 위험성을 가지기도 한다. 여덟 번째, 제작과 수리에 대한 표준화된 방법이 부족하다.Ⅲ. 섬유의 종류최근 항공기 부품제작에 사용되는 복합재료에는 주로 섬유 형태의 강화재가 사용되며 강화재의 종류로는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유, 세라믹섬유 등이 있다.①. 유리섬유유리섬유는 다른 복합소대보다 가격이 저렴하고 흰색을 띄고 있으며, 녹인 유리를 기계적으로 잡아 늘이는 방법, 공기나 수중기로 날리는 방법, 원심력에 의해 주위에 날려 붙이는 방법 등으로 섬유 모양을 만든다. 유리섬유의 특징으로는 고온에 견디며, 불에 타지 않으며, 흡수성이 적다. 그리고 인장강도가 강하고 신장률이 적고, 전기 절연성이 크며, 화학적 EH는 이질 금속 간의 부식에 대한 내구성이 있기 때문에 부식하지 않는다. 또한, 내마모성이 적고, 부서지기 쉬우며 부러진다. 유리섬유의 비중은 나일론의 2.2배, 무명의 1.7배이며, 매트로 만든 것은 단열·방음성이 좋다. 이러한 특성을 이용하여 내화직물이나 전기 절연재료 쓰이며, 건축에서 보온·보냉재, 흡음방음재, 공기여과 등에 사용된다. 유리섬유를 플라스틱 보강재로 사용한 섬유강화플라스틱(FRP)이 개발됨. 사용할 수 있는 합성수지는 종류가 많으나 주로 불포화 포리에스테르 수지가 사용된다.②. 탄소섬유탄소섬유는 회색 또는 검정색을 띄고 있으며, 건조한 천 상태 또는 접착제 내장형 천 형태로 제작된다. 탄소섬유의 특징으로는 아주 딱딱하고 강하며, 유리섬유보다 3~10배정도 더 딱딱하다. 그리고 고강도와 내부식성 성능이 우수하지만 알루미늄소재에 비해 전기적 전도성이 낮아 번개를 맞을 경우를 대비하여 구조물의 손상을 방지하기 위해 번개 보호용 얇은 철망 구조를 추가하거나 이를 위한 도장을 표면 가까운 부분섬유는 노란색을 띄며, 건조된 천 또는 접착제 내장 형태로 생산이 된다. 아라미드섬유의 특징은 비강도는 철의 5배 AL합금의 16배로 우수한 특성을 가지고 있으며, 방향족이 많아 내열성 및 강도가 뛰어나고 분자 간의 수소결합뿐만 아니라 결합이 선형을 이루고 있으므로 매우 단단하다. 그리고 아라미드 섬유는 보통 표면처리를 하지 않는다. 아라미드 섬유는 탄소 또는 유리 섬유보다 잘 부서지지 않으며 강도가 높고, 가벼우며 질기다는 것은 아라미드섬유가 복합재료에 많이 이용되는 주된 원인이다. 섬유방향으로 음의 열팽창 계수 값을 가지며 열팽창이 중요한 분야에 쓰이지만 탄소섬유에 비해 연신율이 높고 압축응력에 약하기 때문에 엄격한 특성이 요구되는 구조재료용으로는 기피된다. 아라미드섬유는 내연성도 있고, 강산과 강염기를 제외한 보통의 용매에서는 90% 이상의 인장력을 유지한다. 아라미드는 일반적인 섬유보다 열에 대한 저항력이 훨씬 높지만 탄소섬유만큼은 되지 못한다. 그러나 흡습성이 있어 반드시 섬유를 가공하기 전에 건조시켜야 하는 번거로움이 있다. 아라미드는 취성이 있는 세라믹계 섬유와는 근본적으로 다른 고분자 섬유이고, 파단시에 미세섬유로 갈라지는 성질은 외부로부터의 흠에 덜 민감한 이점도 있어 충격완화 효과가 크다.④. 보론섬유보론섬유는 화학 증착법에 의해 제조되며, 기본적으로는 수소 분위기에서 가열한 텅스텐 섬유와 카본 섬유 표면에 보론을 부착한 것이다. 보론 섬유는 1960년대에 이미 기본적인 제조 기술이 확립되어, 현재는 탄소 섬유를 심으로 하고, 그 표면에 보론을 CVD법으로 부착시키는 방법을 쓰고 있다. 보론섬유의 특징으로는 매우 딱딱하고 고 인장력 및 압축 강도를 갖고 있어, 비교적 큰 직경을 작고 있어도 잘 구부러지지 않는다는 점이다. 이러한 특징 때문에 보론섬유는 과도하게 굴곡진 부분에는 사용할 수 없다. 보론섬유의 다른 특징은 보론의 열팽창이 알루미늄과 유사하고 이질 금속 간의 부식 발생 가능성이 낮아 항공기 표피 구조물 수리 시 사용되기도 한다. 또,지르코니아, 산화크롬 등을 더한다. 2,000℃ 이상의 고온에서 원료를 용융하여 섬유로 한다. 내화섬유로 사용된다. 그렇기 때문에 항공기에서는 고온에 노출되는 부분이나 가스터빈엔진의 터빈 깃에 사용이 된다.Ⅳ. 모재의 종류모재는 일종의 플라스틱 형태로 강화섬유와 서로 결합시켜주는 접착재료이다. 모재는 감화섬유에 강도를 부여하고 응력을 강화섬유에 전달하는데 이 능력에 의해 복합소재의 강도가 정해진다. 종류에는 열경화성 수지와 열가소성 수지가 있다.①. 열경화성 수지열경화성 수지는 인공적인 재료로 종류가 다양하고 널리 사용되고 있다. 그리고 열을 가하여 모양을 만든 다음에는 다시 열을 가하여도 부드러워지지 않는다. 즉, 한번 성형을 시키면 다시 다른 형태로 변형시킬 수 없는데, 이것은 고분자 화합물이 그물 모양으로 결합되어 있기 때문이며, 수지 그대로는 용매에 녹일 수 없다. 또한, 일반적으로 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질, 전기절연성이 좋다. 충전제를 넣어 강인한 성형물을 만들 수 있으며 고강도 섬유와 조합하여 섬유강화플라스틱을 제조하는 데에도 사용된다. 종류에는 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 페놀 수지, 에폭시, 폴리미드 등등이 있다.②. 열가소성 수지열가소성 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. 종류에는 결정성과 비결정성이 있다. 종류에는 반결정 열가소성 수지, 비결정 열가소성 수지, 폴리에테르 에테르 켑톤이 있다.Ⅴ. 복합재료의 비파괴 검사복합재료는 제작과정 중 생기는 결함이나 사용 중 생기는 결함이나 부식으로 인해 생기는 손상을 확인하고, 검사하기 위해 비파괴검사를 한다. 비파괴검사의 종류에는 육안검사, 코인태핑, 자동태핑, 초음파검사, 방사선검사 등이 있다.①. 육안검사육안검사는 모든 검사 방법 중 가장 기본인 검사 방법이다. 복합재료에서 발생하는 대부분의 손상한다.

공학/기술| 2019.03.27| 8페이지| 1,000원| 조회(498)

항공기, 복합재료, 항공기 복합재료

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항공기 유압펌프의 종류에 대하여 설명하시오.

[서론]펌프란 압력작용에 의하여 액체나 기체의 유체를 관을 통해서 수송하거나, 저압의 용기 속에 있는 유체를 관을 통하여 고압의 용기 속으로 압송하는 기계이다. 펌프의 종류로는 동력 펌프와 수동 펌프가 있다. 동력 펌프는 기관, 공기 터빈, 전동기, 유압 모터에 의해서 작동되는 펌프이다. 항공기에도 이러한 펌프가 여러 가지 용도로 사용되는데, 그 중 유압펌프(hydraulic pump)에 대해 알아볼 것이다. 유압펌프란 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치로서, 유체에 압력을 가하는 장치이다. 유압 펌프는 크게 2가지로 구분할 수 있는데, 강제식 펌프와 비강제식 펌프로 구분한다. 강제식 펌프란 동작이 1사이클이 되면 일정한 양의 유체가 유압 장치로 밀려들어가게 하는 펌프이며 체적형 펌프라고도 한다. 체적형 펌프도 2가지의 종류가 있는데, 일정 용량식인 고정형과 가변 용량식인 가변형이 있다. 일정 용량식은 펌프가 회전수 당 일정량의 작동유를 공급하며, 유량을 변화시키려면 펌프의 회전 속도를 바꾸어 주어야 한다. 가변 용량식은 보상밸브로 작동유의 방출 압력을 조절할 수 있으며, 작동 중에 펌프의 회전 속도를 바꾸지 않더라도 행정을 조절하여 유량을 바꿀 수 있다. 그리고 비강제식 펌프란 원심식 펌프와 같이 회전하면서 일정한 유량을 일정한 압력 사이에서 흐르게 하는 장치이다. 하지만 유압장치에서는 낮은 압력보다는 높은 압력을 요구하기 때문에 비강제식 펌프보다는 강제식 펌프를 주로 사용한다.이렇게 유압펌프에 대해 알아본 후, 이제, 유압 펌프의 종류에 대해 알아볼 것이다.[본문]유압펌프의 종류로는 기어형 펌프(gear type pump), 베인형 펌프(vane type pump), 제로터형 펌프(gerotor type pump), 피스톤형 펌프(piston type pump) 등이 있다.①. 기어형 펌프(gear type pump)기어형 펌프는 회전 펌프의 일종이다. 기어형 펌프는 같은 모양인 2개의 기어가 맞물림에 의하여 회전하는 펌프이며, 기어형 펌프의 원리는 1개의 기어는 기관의 구동부에 연결되어 회전시키고, 다른 1개의 기어는 구동기어와 맞물려 회전시켜 기어의 홈과 둘레의 벽 사이에 생기는 공간의 이동을 이용하는 것이다.기어형 펌프의 특징으로는 흡입능력이 우수하고 이물질의 영향을 잘 받지 않으며, 경량이고 구조가 간단하며 역류하지 않도록 되어 있기 때문에 밸브가 필요 없다. 또한 여러 가지 강한 운전조건에서도 사용이 가능하며, 가격이 저렴하다는 장점이 있으며, 압력 맥동이 크고, 진동 및 소음이 크며, 효율이 낮고 기어가 마모되면 효율도 저하되는 단점이 있다. 그리고 기어형 펌프는 1500[psi]이내의 압력에서만 사용이 가능하며, 종류로는 외측 맞물림 기어와 내측 맞물림 기어가 있다.(1). 외측 맞물림 기어외측 맞물림 기어는 두 개의 기어가 서로 케이스에 붙어 맞물려 있는 형태이다. 외측 맞물림 기어의 특징으로는 부품수가 다른 펌프들에 비해서 적고, 고속운전이 가능하며, 기어의 정도나 치형을 적절히 선정한다면 공동 현상이나 이상소음과 같은 장해가 없이 70~80% 정도의 펌프 효율을 용이하게 얻을 수가 있다.(2). 내측 맞물림 기어내측 맞물림 기어는 펌프 중심을 회전 중심으로 편심되어 바깥 기어와 접하여 회전하는 안쪽 기어와 초승달 모양의 스페이서로 구성되어져 있는 형태이다. 내측 맞물림 기어의 특징으로는 소형 펌프의 제작에 사용되고, 두 기어가 같은 방향으로 회전을 하며, 바깥쪽 기어와 접해서 회전하는 안쪽기어와 스페이서로 구성되어 있다. ②. 베인형 펌프(vane type pump)베인형 펌프는 회전 펌프의 하나로 편심 펌프라고도 한다. 베인형 펌프는 원통형 케이싱 안에 편심회전자가 있고, 회전자에는 홈이 있는데 그 홈 속에 판 모양의 깃이 들어 있으며, 이 베인(깃)이 원심력 또는 스프링의 장력에 의해 벽에 밀착되어 회전하면서 액체를 입송하는 형식이다. 이물질이 있으면 베인의 움직임에 영향을 주므로 유압유 품질에 크게 영향을 받으나, 베인이 마모되어도 효율에는 영향을 주지 않는다. 베인형 펌프의 베인은 케이싱의 내벽과 밀착된 상태가 되므로, 기밀이 유지되고, 홈 내의 베인이 캠 링에 접촉하여 회전하는데 처음 반회전하는 동안에는 로터와 캠 링 사이의 체적이 증가하므로 압력이 낮아져서 작동유가 흡입되고, 나머지 반회전을 하는 동안에는 캠 링의 표면이 베인을 슬롯 안으로 들어가게 하여 체적이 감소되므로 작동유가 밀려나가게 된다. 베인형 펌프의 특징으로는 구조가 간단하고, 기어 펌프나 피스톤 펌프에 비해 토출 압력의 맥동이 적은 저 맥동 저소음이다. 또한 고장이 적고, 취급이 용이하며 베인의 마모로 인한 압력저하가 적어 수명이 길고 장시간 안정된 성능을 발휘할 수 있다는 장점이 있고, 사용할 수 있는 작동유의 점도가 제한되어져 있고 기름의 오염에 주의해야 하며, 흡입 진공도가 허용한도 이하여야 한다는 단점이 있다.③. 제로터형 펌프(gerotor type pump)제로터형 펌프는 트로코이드펌프라고도 불리며, 유량이 모터의 회전속도에 비례하는 대표적인 용적펌프이다. 제로터형 펌프는 편심된 고정 라이너와 안쪽의 라이너와 밀착된 5개의 넓은 이를 가진 안쪽 구동 기어 및 출구와 입구에 연결된 반달 양의 통로가 있는 커버로 구성되어 있으며, 구동축에 의하여 안쪽 구동 기어가 시계방향으로 회전하면 바깥쪽 기어가 따라서 돌게 된다. 이와 같이, 2개의 기어가 회전하면 왼쪽에서는 기어의 이 사이가 넓어져서 작동유를 흡입하게 되고, 오른쪽에서는 기어의 이 사이가 좁아지므로 작동유가 압축되어 배출된다. 제로터형 펌프의 특징으로는 비교적 구조가 간단하고 높은 신뢰성, 내구성, 고속성, 정속성과 소결제품의 제작 기술 발달로 가공의 정밀도가 높아지고 있어 고속 환경에서의 소형화가 가능해지고, 대용량~마이크로 단위의 유량 투입이 가능해졌으며 수명이 길고 유지보수가 간단하다. 또한, 무맥동 유체이송과 자흡이 가능하고, 밸브가 없이도 작동이 가능하고, 저소음으로도 작동이 가능하다는 장점이 있다.④. 피스톤형 펌프(piston type pump)피스톤형 펌프는 피스톤을 사판, 캠, 크랭크 등에 의해서 왕복 운동시켜 용적변화를 이용해 작동유의 흡입 및 토출을 통하여 기계에너지를 유체에너지로 변환하여 동력을 전달하는 형식의 펌프이다. 피스톤 펌프의 특징으로는 고압의 출력을 얻을 수 있고, 효율이 95%정도로 높다. 그리고 가변용량이 용이하며 출력밀도가 높고, 대용량화를 이룰 수 있다는 장점이 있다. 하지만 다른 펌프들에 비해 복잡하고 값이 비싸다는 단점이 있다. 피스톤 펌프의 종류로는 축 방향 피스톤 펌프와 반지름 방향 피스톤 펌프가 있다.(1). 축 방향 피스톤 펌프축 방향 피스톤 펌프는 피스톤이 펌프 축에 평행하게 설치되어 있는 것이며, 피스톤과 회전축 사이의 회전방향에 따라 평행축(in-line type)과 경사축형(incline shaft type)이 있다. 평행축 피스톤 펌프는 원형의 회전 경사판과 원통으로 된 실린더 블록이 조합을 이루고, 구동축에 의하여 회전한다. 펌프가 엔진구동 또는 전동기에 의하여 구동을 시작하면 회전 경사판에 있는 피스톤이 반주기 동안은 피스톤이 흡입 행정을 하고 나머지 반주기는 압축행정을 한다. 펌프의 입구와 출구가 있는 밸브시트에는 원주의 반은 흡입구로, 나머지 부분은 출구로 된 슬롯(slot)모양을 하고 있다. 피스톤의 행정과 압력을 만드는 과정은 피스톤과 실린더가 회전할 때 아래쪽 실린더는 입구로부터 유압유를 흡입하고 다시 반주기가 진행하면서 피스톤이 압축행정에 들어가 압력이 만들어지면서 출구로 나가게 된다. 회전경사판은 고정식과 가변식이 있으며 고정식은 정량형 펌프에 사용되고, 가변식은 가변 용량식 펌프에 사용한다. 가변 회전경사판은 경사판 한쪽에 유압 작동기를 장착하여 계통에서 유압을 사용하지 않을 때에는 피스톤의 행정거리를 같게 만들어 흐름이 없도록 하여 펌프의 하중을 덜어주고, 계통에 과도한 압력이 걸리지 않게 한다. 회전 경사판에 연결된 유압 작동기는 펌프의 출력압력을 받아 일정한 압력 이상이 되면 작동기가 움직여 가변 회전판을 실린더 블록과 평행하게 만들어 피스톤의 행정이 일정하게 되고, 계통에서 유압을 사용하면 압력이 떨어지고 압력이 떨어지면 다시 경사를 만들어 피스톤 행정이 발생하여 모자라는 압력을 만들어준다. 경사축형 피스톤 펌프는 회전판이 고정된 상태의 펌프로 용량이 일정하다. 작동방법은 위에서 설명한 방법과 동일하나 용량이 변하지 않고 일정용량이 나오므로 계통으로 들어가기 전에압력조절기를 장착하여 흐름의 양이나 압력을 조절하여 준다.(2). 반지름 방향 피스톤 펌프반지름 방향 피스톤 펌프는 펌프 중에서 가장 구조가 복잡하고 정교하게 설계되어 있으며, 높은 압력, 대용량, 고속 가변형에 적합하다. 이 펌프는 기본 작동은 간단하지만 밸브나 여러 가지 장치를 가지고 있으며, 다양한 유압 장치에 대한 적응성이 좋다. 종류에는 회전 캠형과 회전 피스톤형이 있다. 회전 캠형은 피스톤이 고정된 몸체에 부착되어 있으며, 캠이 있는 중심축이 회전하여 이들 피스톤을 작동시키고, 피스톤은 캠에 의하여 밖으로 움직일 때 작동유를 배출하고, 스프링의 힘에 의하여 안으로 움직일 때 작동유를 흡입힌다. 회전 피스톤형은 피스톤이 회전 실린더에 설치되어 있고, 회전 실린더는 바깥 하우징에 오프셋으로 설치되어 있다. 따라서 실린더가 회전하면 피스톤이 하우징에 따라 움직여 펌프작용을 하게 된다.

공학/기술| 2019.03.27| 8페이지| 1,000원| 조회(907)

펌프, 유압펌프, 항공기 유압펌프

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전동기 및 발전기의 원리 및 종류(특징)에 대해 조사하시오.

전동기와 발전기는 우리의 실생활과 주위의 여러 가지, 의외로 많은 곳에서 사용되어지고 있어서 쉽게 접할 수 있습니다. 하지만 사람들은 발전기나 전동기가 무엇인지, 무슨 역할을 하는지 잘 모르고 있어서 전동기나 발전기가 어디에 어떻게 사용되어지고 있는지 잘 모르고 있습니다. 이러한 전동기나 발전기는 우리의 생활 속에는 꼭 필요한 존재들입니다. 예를 들어보면 사람들이 쉽게 알고 있는 모터가 전동기라는 것입니다. 그럼 모터를 사용하여 무엇을 하는가? 모터는 회전을 하여 그 회전력으로 힘을 발생시키는 것입니다. 모터는 우리의 실생활에서 선풍기, 드라이기, 냉장고나 전자레인지 등등에 사용되어지고 있습니다. 그럼 이러한 전동기와 발전기는 어떠한 원리로 움직이는가, 종류는 무엇이 있는가와 항공기의 어느 부분에서 사용되어지고 있는지를 알아보겠습니다. 전동기 전동기(motor)란 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 대표적인 전자기기입니다. 즉, 전기 에너지로부터 회전력을 얻는 기계입니다. 회전력은 회전자의 코일에 흐르는 전류와 고정자의 자기장 사이에 작용하는 힘에 의하여 발생하는데 대부분의 전동기는 회전력을 발생시키기 때문에 회전운동을 주로 하지만 직선운동을 하기도 합니다. 그리고 전동기와 발전기는 서로의 역할을 바꿔 대신할 수 있으므로 전동기의 대부분은 발동기로 사용이 가능합니다. 1. 전동기의 원리 전동기의 원리는 플레밍의 왼손법칙으로 알 수 있는데 자기장 속에 사각형 모양의 코일을 넣고 전류를 흐르게 하면 코일은 힘을 받아 회전하게 되는데 이 힘을 이용하는 것이 전동기입니다. 자장(자기장) 속에 놓여 있는 도선에 전류가 흐르면 도선은 힘을 받아 움직입니다. 이때 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙으로 알 수 있습니다. 전동기의 회전력은 코일의 감은 수와 코일에 흐르는 전류의 세기에 비례합니다. 플레밍의 왼손법칙이란 자기장내에 직각방향의 도선전류가 흐르면 도선에 작용하는 힘의 방향을 알 수 있는 것 입니다.

공학/기술| 2019.03.27| 13페이지| 1,000원| 조회(618)

전동기, 발전기, 발전기의 원리, 전동기의 원리

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열역학 1법칙과 2법칙에 대해 설명하시오.

목차[서론][본론]Ⅰ. 열역학 제 1법칙Ⅱ. 열역학 제 2법칙[결론][참고자료][서론]열역학(thermodynamics)이란 열(thermo)과 동력(dynamics)의 합성어로서 열과 역학적 일의 기본적인 관계를 바탕으로 열 현상을 비롯해서 자연계 안에서 에너지의 흐름을 통일적으로 다루는 물리학의 한 분야이다. 열에너지를 기계적인 에너지로 전환시키는 과정이나 사이클을 이용하여 경제성 및 효율성을 추구하는 추상적인 학문을 말한다. 생물계나 무생물계를 막론하고 모든 자연현상을 에너지의 흐름이라는 관점에서 생각할 때 없어서는 안 될 학문분야로, 화학이나 공학방면에서 많이 이용한다. 열역학 법칙(thermodynamic laws)은 19세기 중엽 열기관의 개량을 기술하기 위해 시작된 학문으로 N.카르노를 비롯해서 J. 줄, R. E. 클라우지우스, 켈빈 등에 의해서 경험적으로 기초가 되는 2가지 법칙(열역학 제1법칙 및 제2법칙)이 세워졌다. 그 후 J. 맥스웰, 루트비히 볼츠만, 조지아 깁스 등은 이 법칙이 가지는 의미에 대해 통계역학적으로 해명했다. 이를 통해 확률개념을 도입함으로써 열역학이론에 대한 새로운 해석이 가능하게 되었다. 그 후 W.H.네른스트는 절대영도(0K)에서의 엔트로피에 관한 정리(네른스트의 열 정리)를 발표했는데, 이 정리는 M. 플랑크에 의해 열역학 제3법칙으로 확립되었다. 열역학 제3법칙은, '계의 엔트로피는 절대온도가 0도에 접근할 때 일정한 값을 갖게 된다' 는 것이다. 열역학은 이들 3개 주 법칙과, 열평형 개념 성립에 관한 법칙(열역학 제0법칙이라고 한다)을 기초로 하여 구성된 이론체계로서 그 적용범위는 광범위하며 결과는 보편적이다. 이것은 열역학의 방법이 가지는 일반성에 관한 것으로 여러 영역에 이용되어 유용한 결과를 가져왔다. 그러나 한편으로는 현상론적인 성격에서 오는 한계도 있다. 열역학 제0법칙은, 한 물체 A와 각각 열평형 상태에 있는 두 물체 B와 C는 서로 열평형 상태에 있다. 온도계(A)로 B와 C의 온도를 측정했는데 같았다면 B와 C는 열평형 상태라고 한다. 이러한 열역학 법칙은 열과 역학적 일의 기본적인 관계를 토대로 열 현상과 에너지의 흐름을 규정하는 법칙으로 열역학에서 가장 중요하고 기본적인 4개의 법칙이 존재한다. 이 4개의 법칙인 열역학 제 0법칙, 열역학 제 1법칙, 열역학 제 2법칙, 열역학 제 3법칙은 각각 온도, 에너지 보존, 엔트로피의 불감소, 절대영도의 불가를 통한 엔트로피 정량화를 다루고, 열역학에 본격적으로 원자와 분자를 도입한 통계역학 전까지는 가장 기초가 되는 본질적인 법칙으로 사용된다.[본론]Ⅰ. 열역학 제 1법칙열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙으로도 불리며, 계의 내부에너지 변화는 계가 흡수한 열과 계가 한일의 차이이다. 즉, 계의 내부에너지는 열의 형태로 더해지면 증가하고 계가 일을 하면 감소한다는 것으로, 열역학 제1법칙은 계에 가해진 에너지보다 어떠한 형태로든 더 많은 에너지를 얻을 수 없다는 것이다.열역학 제1법칙 에너지는 형태가 변할 수 있을 뿐 새로 만들어지거나 없어질 수 없다. 우주의 에너지 총량 은 시간이 시작된 때로부터 종말에 이르기까지 일정하게 고정되어 있다. 즉 일정량의 열을 일로 바꾸었을 때 그 열은 소멸된 것이 아니라 다른 장소로 이동하였거나 다른 형태의 에너지로 바뀌었을 뿐이다. 에너지는 새로 창조되거나 소멸 될 수 없고 단지 한 형태로부터 다른 형태로 변환될 뿐이다. 열역학 제 1법칙은 에너지 보존의 법칙이라 불린다. 여기서 에너지가 보존된다는 말은 주어진 계에 속한 물질의 에너지와 그 계의 외부 에너지의 총합이 항상 일정하다는 것을 의미한다. 그런데 계의 경계를 에너지가 넘나들 때 이들은 언제나 열과 일의 형태를 띤다. 그러므로 열역학 제 1법칙은 에너지, 열, 그리고 일, 이 세 가지 물리량 사이의 상관관계를 정의해주는 법칙이라 할 수 있다. 만일 에너지의 변화가 계 주위 사이의 역학적 접촉으로부터 발생한 것이라면 일이 행해진 것이라 할 수 있고, 열적인 접촉으로부터 발생한 것이라면 열이 전달되었다고 볼 수 있다. 이처럼 주어진 물질이 보유한 에너지는 언제나 그 물질의 주위에서 내부로 일이나 열이 전달되는 과정이나 그 역의 과정을 통해 변화한다. 즉 열역학 제 1법칙은 가시적인 에너지인 열과 일 그리고 비가시적 에너지인 내부에너지의 관계를 규정해 주는 법칙이다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.Q=ΔU+W 이 식을 미분형식으로 하면 dQ=dU+dW 또는 dU=δQ?δW로 표현할 수 있다. 에너지 값은 변화하지 않고 언제나 일정하다는 결론을 얻을 수 있다. 이로써 열역학 제 1 법칙, 에너지 보존법칙이 성립함을 알 수 있다.열역학 제1법칙과 제1종 영구기관 - 제1종 영구기관은 외부 에너지의 공급을 받지 않으며, 끊임없이 일을 할 수 있는 장치이다. 떨어지는 물을 이용하여 수차를 돌리고, 수차의 회전을 통해 스크류가 작동하여 떨어진 물을 다시 위로 퍼 올리는 것을 반복한다. 하지만 이 영구기관은 열역학 제 1법칙을 위반되므로 실현 불가능하다. 열역학 제 1법칙에 따르면, 외부에서 가한 열을 q, 외부에서 해준 일의 양을 w라 하고, 내부 에너지의 변화량을 ΔU라 할 때, ΔU= q + w 인 관계가 성립한다는 것이다. 제1종 영구기관은 계속 작동하기 위해서 떨어진 물을 계속 처음의 원래 높이로 퍼 올려야 하는데, 물을 처음 높이까지 퍼 올리면 위치에너지는 변하지 않았으므로 에너지의 공급은 존재하지 않는다. 하지만 열역학 제 1법칙에 따라, 외부에서 열을 받거나 외부가 일을 해주어야만 내부 에너지가 변화하고 따라서 물체가 주위에 일을 해줄 수 있게 된다. 그렇지 않은 경우 자신의 내부 에너지인 열에너지를 소모해야 하는 것이다. 그러나 물체가 가지고 있는 내부 에너지는 무한하지 않고 유한하기 때문에 외부의 열이나 일을 받아들이지 않고서는 계속 작동하는 것이 불가능하다. 따라서 제 1종 영구 기관이 영구적으로 일하는 것은 불가능한 것이다.열역학 제1법칙에는 특수한 경우가 4가지(단열 팽창/압축 과정, 자유 팽창 과정, 등적 과정, 등온 과정)있다.①. 단열 팽창 또는 단열 압축 과정이다. 열역학 제1법칙 E = Q - W 에서 Q = 0인 경우이다. 즉 외부로부터 열의 출입이 없는 경우이다. 그러면 E = -W가된다. 이는 외부와 열에너지 전달이 일어나지 않는 과정이다. 계(System)가 일을 하면 내부에너지는 그만큼 감소하고, 반대로 계가 외부로부터 일을 받으면 내부에너지는 그만큼 증가한다. 단열 벽은 계에 출입하는 열을 완벽하게 막는다. 계와 주위 사이에서 에너지가 전달될 수 있는 방법은 오직 납알을 올리거나 내리는 것뿐이다. 피스톤 위에 납알을 올리면 기체가 압축되어 계가 한 일은 음의 값이고 내부에너지는 증가한다. 반면 납알을 내리면 기체가 팽창되어 계가 한 일은 양의 값이고, 내부에너지는 감소한다.②. 자유 팽창 과정이다. 자유팽창은 계와 주위 사이에 열전달이 없고, 계가 일도 하지 않는 단열 과정의 일종이다. 열역학 제1법칙 E = Q - W 에서 Q = W = 0인 경우이다. 그러면 E = 0이 된다. 자유팽창에서 잠금 마개가 열리면 기체는 자유팽창을 하여 양쪽 공간을 모두 채운다. 이때 두 공간은 단열되어 있으므로 외부와 열전달은 없다. 그리고 기체가 아무 압력도 받지 않고 진공으로 들어가므로 일도 없다.③. 등적 과정이다. 열역학 제1법칙 E = Q - W 에서 W = 0인 경우이다. 즉 부피가 일정하다. 계가 열을 흡수하면 계의 내부에너지는 증가하고, 반대로 열을 잃으면 내부에너지가 감소한다.④. 등온 과정이다. 온도를 일정하게 유지하고 압력과 부피를 변화시키는 과정으로, 열역학 제1법칙 E = Q - W 에서 E = 0인 경우이다. 따라서 Q = W가된다. 등온 과정을 따르므로, 즉 온도 변화가 없으므로 내부 에너지가 일정하고, 외부에서 공급되는 열에너지는 모두 일로 변한다.Ⅱ. 열역학 제 2법칙열역학 제2법칙에서는 엔트로피라는 개념을 사용한다. 열역학 제2법칙은 엔트로피 증가의 법칙으로, 고립계에서 엔트로피는 항상 증가한다는 것이다. 즉, 에너지의 전달에는 방향이 있다는 것이다.(최종적으로 열에너지의 형태로 엔트로피가 증가하게 된다) 자연계에서 일어나는 모든 과정들은 가역과정이 아니라는 것이다. 2종 영구기관이 불가능한 이유. 단, 이는 고립된 우주 전체로 보았을 때 해당하는 것이며, 작은 여러 개의 계를 둘 경우 일시적으로 엔트로피를 감소시키는 모습이 나타날 수는 있다.(물론 100% 전환은 불가능하다. 그 과정에서도 엔트로피가 증가하는 부분이 발생하기 때문) 생명활동이 대표적인 경우인데 생명활동이 지속되는 동안에는 국소적으로 엔트로피가 감소하지만, 결국 생명활동이 끝나게 되면 다시 자연으로 돌아가 버리면서 엔트로피를 반납하고 증가하게 되는 것이다. 즉, 고립계에서 ΔS>0, 일반화하여 dS≥δQT 라고 쓴다. 다시 말하자면 열역학 2법칙을 통해 자연적인 과정의 비가역성과 미래와 과거 사이의 비대칭성을 설명할 수 있다는 것이다. 열역학 2법칙을 통해 차가운 부분에 한 일이 없을 때, 열이 차가운 부분에서 뜨거운 부분으로 흐르지 않는 이유와 열원(reservoir)에서 열에너지가 모두 일로 전환될 때, 다른 추가적인 효과를 동반하지 않는 순환과정(cycle)은 존재하지 않는다는 점에 대해 설명할 수 있다. 열역학 제2법칙의 모순처럼, 고립계가 아닌 계의 엔트로피는 감소하는 것으로 볼 수도 있다. 예를 들어 에어컨은 방 안의 공기를 차갑게 해주어서 공기의 엔트로피를 감소시킨다. 하지만 방 안으로부터 방출되거나 에어컨이 작동함에 따라 흡수되는 열은 항상 그 계의 공기의 엔트로피의 감소보다 많은 양의 엔트로피를 생성한다. 따라서 전체 계의 총 엔트로피는 열역학 제2법칙에 의하듯 증가한다. 역학에서 열역학의 기본 관계를 사용하여 표현된 제2법칙은 계의 일을 할 수 있는 능력의 한계를 나타낸다. 가역과정에서 미소 열 δq을 흡수한 온도가 T인 계의 엔트로피 변화는

공학/기술| 2019.03.27| 7페이지| 1,000원| 조회(149)

열역학, 열역학법칙, 열역학 2법칙, 열역학 1법칙

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