역학, 설계 그리고 기구 엔지니어

제품 개발에 열역학은 얼마나 중요할까요? 현대 사회에서 쓰고 있는 기기들 대부분이 내부 동력으로 동작을 합니다. 어떤 형태로든 에너지를 전달받아 그것을 운동 에너지로 전환한다는 의미입니다. 모든 기기라고 하지는 않겠습니다. 왜냐하면 에너지를 받아 움직이는 것이 목적이 아닌 기기도 있기 때문입니다. 다시 대다수 에너지를 받아 동작하는 기기로 돌아오겠습니다. 그 기기들 대부분은 전기 에너지를 이용합니다. 전력을 직접 연결하든 내부 배터리를 이용하든 전기 에너지를 전환시켜 동작을 합니다. 내연기관을 가지고 있는 자동차도 내부에 배터리가 있습니다. 이 배터리로 시동을 걸고 다른 전자기기들을 동작 시킵니다. 가솔린이나 경유로 움직이는 자동차는 화석 에너지를 전기 에너지로 변화시켜 전자기기를 동작한다고 할 수 있습..

열역학 관련된 용어를 설명하겠습니다.열에 대해 설명하겠습니다. 열역학은 물질의 몇 가지 속성과 관련이 있습니다. 그중 가장 중요한 것은 열입니다. 에너지 교육에 따르면 열은 물질 또는 시스템 간의 온도 차이로 인해 물질 또는 시스템 간에 전달되는 에너지입니다. 에너지의 한 형태로서 열은 보존됩니다. 즉, 생성되거나 파괴될 수 없습니다. 그러나 한 장소에서 다른 장소로 전송할 수 있습니다. 열은 또한 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있습니다. 예를 들어, 증기 터빈은 열을 운동 에너지로 변환하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기를 가동할 수 있습니다. 전구는 이 전기 에너지를 전자기 복사 (빛)로 변환할 수 있으며, 표면에 흡수되면 다시 열로 변환됩니다. 다음은 온도입니다. 에너지 교육에 따르면..

열역학 제2법칙과 일상 생활은 어떤 관련이 있을까? 열역학 제2법칙은 엔트로피 증가의 법칙입니다. 엔트로피의 증가 란 무질서도의 증가라고 할 수 있습니다. 이렇게 말하면 너무 현학적인 단어를 사용한다고 원망하시는 분들이 있을 겁니다. 그래서 조금은 쉽게 표현해보도록 하겠습니다. 사실 열역학 제2법칙은 일상 생활에서 쉽게 접할 수 있습니다. 열역학 제2법칙과 일상 생활 예시를 드리기 전에 물리학 법칙 혹은 자연을 나타낸 수학 공식과 관련된 오해를 먼저 말씀드리겠습니다. 많은 분들이 물리학 법칙이라고 하면 겁을 먹습니다. '나는 그런 심오한 것들을 이해할 수 없어 깊게 공부한 소수의 사람들 만이 이야기하고 다룰 수 있는 분야야' 라고 생각하십니다. 마찬가지로 자연을 나타내는 수학 공식 관련해서도 '나는 이해..

열역학과 엔지니어가 제품 개발하는 것과 어떤 관련이 있을까요? 정확히는 엔지니어가 열역학을 이용해서 제품 개발하는 과정에 대해서 말해보겠습니다. 제품 개발을 하면서 구체적으로 열역학이란 단어를 언급하지는 않습니다. 다만 제품 개발 과정 중에 열 관련 문제가 발생했을 경우 엔지니어의 열역학 관련이 필요할 수 있습니다. 말씀드리는 내용이 일반적이지 않을 수 있습니다. 다만 이런 방식으로 열 관련 제품을 개발할 수 있다는 것을 참고하시면 될 것 같습니다. 최근에 만들어지는 대다수 제품들은 열 관련 문제가 있을 수 있습니다. 왜냐하면 전기 에너지를 동작에 필요하는 에너지 소스로 사용하기 때문입니다. 전기 에너지를 사용한다는 것 자체가 열 관련 문제를 야기하는 것은 아닙니다. 다만 받은 전기 에너지를 사용하는 것..

열역학과 기구개발자의 상관관계는? 열역학과 기구개발자는 아주 깊은 상관관계가 있습니다. 물론 개발하는 제품에 따라서 그 차이는 크게 날 수도 있습니다. 열을 다루지 않는 제품이라면 기구개발자는 다른 부분만 신경 쓰면 됩니다. 하지만 사람들이 사용하는 대부분의 제품은 열이 있습니다. 발열이라고 표현하겠습니다. 그 제품이 사용자에게 열을 전달해주는 온열기 종류의 제품이 아니라면 의도한 것이 아닙니다. 이것은 한 종류의 에너지가 다른 종류로 전환될 때 발생하는 불필요한 열일 가능성이 큽니다. 그렇다면 이런 열을 제거하거나 일정 정도 이하로 낮게 유지하도록 관리해야 합니다. 그래야 제품의 성능에 문제가 없습니다. 제품과 열역학에 대해서 자세히 다루기 전에 기구개발자는 어떤 의미로 사용했는지 말씀드리겠습니다. 기..

열역학은 어떻게 학습하는가? 열역학이라고 하면 일반인들은 생소할 것이라 생각합니다. 일상생활에서 흔히 쓰지 않는 단어이죠. 하지만 교과과정 중에서 접했던 내용들이 열역학 학습의 기본이라고 볼 수 있습니다. 이전에 제가 학습하던 시기와는 교과과정이 달라졌을 겁니다. 그래서 현재 고등학교 물리1 목차를 찾아보았습니다. 1단원 역학과 에너지가 있습니다. 이 단원에서는 가속도, 뉴턴 법칙, 운동량 보존, 에너지 보존, 열효율에 대해서 배우는 것 같습니다. 열기관이 외부와 열과 일을 주고받아 에너지가 변화되는 과정. 열이 모두 일로 변환되지 않는다는 것. 이런 내용들을 배웁니다. 바로 열역학이죠. 고등학교 물리에서는 열역학에 대한 기본적인 개념을 잡아줍니다. 이 이후에 대학에서 관련 전공을 선택하면 심도 있게 배..

열역학 제1법칙이란 무엇인가? 열역학 제1법칙을 들어본 적이 있나요? 아마도 관련 전공자 아니면 들어본 적이 없을 겁니다. 하지만 에너지 보존 법칙은 들어 보신 적 있을 겁니다. 어떤 의미인가요? 말 그대로 에너지의 총합은 동일하다는 겁니다. 에너지는 일상 생활에서 다양한 언어들로 사용됩니다. 에너지란 말이 그렇게 어렵지 않으니 계속해서 에너지라고 쓰도록 하겠습니다. 예를 들어 내가 낮은 위치에 있던 물건을 높은 위치로 옮겼다고 가정해봅시다. 그러면 어떤 에너지가 어떻게 바뀐 걸까요? 바로 내가 힘을 써서 물건의 높은 곳으로 옮긴 것입니다. 내가 쓴 에너지는 물건에게 위치 에너지를 바뀌었습니다. 위치 에너지란 것은 물건이 높이 있고 그 물건이 떨어진다면 무엇인가 부서질 수 있겠죠. 낮은 곳에 있었을 때는..

열역학 제2법칙이 일상생활에 어떻게 적용될 수 있을까? 열역학 제2법칙은 엔트로피의 법칙입니다. 엔트로피의 법칙이든 열역학 제2법칙이든 뭐라고 부르든 상관없습니다. 중요한 것은 그것이 어떤 의미인지가 중요할 뿐이죠. 열역학 제2법칙은 무질서도가 증가한다는 것을 말합니다. 다른 말로는 엔트로피가 증가하는 방향으로 변한다고 보시면 됩니다. 무질서도가 증가 혹은 엔트로피가 증가한다는 것은 간단한 겁니다. 예를 들면 우리가 일주일에 한번 화장실 청소를 한다고 생각해봅시다. 일요일에 청소를 했습니다. 그 다음주 토요일이 되면 화장실은 어떻게 되어 있죠? 청소를 한 일요일보다 지저분하게 되어 있습니다. 일부러 화장실을 지저분하게 만든 것은 아닙니다. 다만 화장실을 이용할 때 자연스럽게 서서히 지저분해지는 것이죠. ..

열역학이란 무엇인가? 넓은 의미에서 열역학은 한 곳에서 다른 곳으로 그리고 한 형태에서 다른 형태로 에너지의 전달을 다루는 학문입니다. 핵심 개념은 열이 일정한 양을 갖는 에너지의 한 형태라는 것입니다. 예전에는 열은 공식적으로 에너지의 한 형태로 인식되지 않았습니다. 열역학의 기초는 열 발생과 일의 비례에 대한 것입니다. 1824 년에 열 엔진 사이클의 개념과 가역성의 원리를 도입 한 실험은 고온 열 전달을 사용하여 작동하는 증기 엔진에서 얻을 수 있는 최대 작업량 한계에 관한 것입니다. 독일의 수학자이자 물리학자인 루돌프 클라우지우스는 각각 열역학의 제 1 법칙과 제 2 법칙에 발견했습니다. 열역학의 가장 중요한 법칙은 있습니다. 열역학 제 0 법칙. 이 속성은 온도계를 제3 시스템으로 사용하고 온도..