나노(nano)란 그리스어의 나노스(난쟁이)에서 유래했다. 1나노미터는 10억 분의 1m를 말하는 것이며, 이는 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당한다. 즉, 원자들을 서너 개정도 나란히 놓은 것이 나노미터 안에 들어간다. 나노를 처음 세상에 알린 리처드 파인만 나노의 세계 를 처음으로 제시한 사람은 1959년 노벨 물리학상을 받은 리처드 파인만으로, 강연에서 분자의 세계가 특정 임무를 수행하는 아주 작은 구조물을 세울 수 있는 건물 터가 될 것으로 내다보고 분자 크기의 기계 개발을 제안했다. 이후 1980년대에 분자나 고체의 구조를 눈으로 직접 관측할 수 있는 초고성능 원자현미경이 개발되면서 나노기술이 실현될 수 있다는 희망을 갖게 되었다. 나노기술은 광범위하게는 매우 작은 물체들을 연구하고 다루는 ..
최근의 모든 공학 분야들은 서로의 이익에 맞게 융합(fusion)되는 추세를 보이고 있으며, 특히 기계공학의 세부 연구 분야 간 또는 타 전공과의 학제 간 융합 연 구를 통해 그 성과를 극대화 하고 응용분야를 넓혀가는 추세에 있다. 전기공학 및 반도체의 결합으로 소형화공정 예를 들어 전기전자공학의 반도체 공정기술과 결합하면서 기계부품과 시스템을 소형화하는 소형기전(기계-전기/전자)공학(Micro-Electro-Mechanical-System, MEMS) 분야가 있다.또 다른 예로서, 생명/화학 연구 분야와 기계공학의 설계 및 역학 연구를 접 목한 바이오 및 생체역학 연구 분야가 있으며, 고체역학과 진동역학을 통합한 파동역학(Wave Mechanics) 또는 탄성동역학(Elastodynamics)적 설계를..
CAD(Computer-Aided Design)는 설계물의 생성, 수정, 해석 및 최적화에 관련된 컴퓨터이용 기술이다. 그렇기 때문에 컴퓨터 그래픽과 공학 함수들을 이용하는 응용프로그램이 구현된 어떤 형태의 프로그램도 CAD 소프트웨어에 속한다. 설계도구들의 해석 최적화 다시 말해서, CAD 도구들은 단지 형상들만을 다루기 위한 형상 설계도구들에서부 터 해석이나 최적화 용도로 잘 완성된 복잡한 응용 프로그램들에 이루기까지 매 우 다양하다. 이 밖에도 최근에는 여러 가지의 CAD소프트웨어가 개발되고 있고 이들 중에서 몇 가지를 예를 들면 공차해석, 질량성질 계산 및 유한요소 모델링 과 해석결과의 가시화 등을 위한 프로그램도 있다.CAD의 가장 기본적인 역할은 기계부품이나 건축구조, 전자회로, 건물배치 등 ..
최적설계는 설계 사양을 수학적인 모델로 구성하여 목적 함수를 최소화하고, 주 어진 제한 조건을 만족하는 설계 값을 찾아내는 방법으로 성능 최고화, 설계 자 동화 및 개발비용 절감 등을 실현할 수 있게 해 준다. 초기 최적설계의 성능 향상 초기 해석 모델의 성능을 향상시키기 위해서는 해석모델의 설계변수의 변화에 대한 응답함수의 변화를 해 석해서 민감도 정보를 구하고 이를 이용하여 모델의 형상이나 치수를 개선하는 일련의 과정을 거치므로 정확한 설계 민감도 해석은 최적해의 정확성을 보장하 고, 설계변수들의 상대적 중요도를 제공하여 설계방향을 제시해준다.특히 항공기, 선박, 자동차 등으로 대표되는 구조물 설계에서 안전을 고려한 설계, 즉 구조의 강도설계가 중요하다. 이것은 구조물의 파손 또는 파괴로 많은 인명피..
최적 설계 분야설계자가 어떤 목적에 맞게 하나의 구조체를 설계하고자 할 때 이 구조체의 크 기, 또는 형상이 이 구조체의 사용목적에 얼마만큼 부합하는지를 판단하는 것은 설계과정에서 매우 중요하다. 설계에 들어가는 시간과 자본 하지만 이 과정은 쉬운 작업이 아니며, 많은 시간 과 자본을 필요로 한다. 예를 들어, 여러분들이 주변에서 많이 볼 수 있는 타이 어를 최적의 기능을 가진 모델로 만든다고 했을 때, 먼저 타이어 모델을 설계하 고 시제품을 만든 다음, 어떤 평가 실험을 수행한 후 실험결과를 기록할 것이다.그리고 설계 형상을 조금 변경한 후 앞의 작업을 반복한다. 이 작업들을 적게는 몇 번에서 수십 번 반복한 뒤에 해석결과를 종합하고 비교 및 분석하여 어떤 모 델이 최적의 기능을 가졌는지를 설계자가 판..