기계공학

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기계공학(機械工學, Mechanical Engineering)은 공학 가운데 하나로 다양한 기계 장치의 분석, 설계, 생산 그리고 관리를 위한 물리적, 화학적 원리에 대한 학문이다.

일반역학, 운동학, 열역학, 유체역학, 그리고 에너지의 중심 개념에 대한 확실한 이해를 필요로 하며 다른 지식들과 아울러 제품 생산 라인, 공업용 장비, 냉난방 장치, 모터 장치, 비행 장치, 수영 장치, 로봇, 의료 장치 등의 설계 및 분석을 행할 수 있다.

기계 및 이에 관련되는 장치설비의 설계 · 제작 · 성능 · 이용 · 운전 등의 기초적 · 응용적 분야를 연구하는 공학 분야. 기초부분으로서 재료의 강도(强度)와 변형을 다루는 재료역학, 외력이나 운동에 의해 생기는 속도 · 가속도 및 진동을 다루는 기계역학, 기계를 구성하는 각 부분의 상호운동을 힘의 개념을 제외하고 다루는 기구학(機構學), 유체의 운동을 다루는 유체역학(流體力學), 열을 이론적으로 다루는 열역학 등이 있다.



기계의 각 부분에 작용하는 외력, 운동에 의해 생기는 마모(磨耗) 또는 부식(腐蝕) 등 여러 가지 조건에 견디는 재료를 선택할 때 필요한 재료학도 기초부분의 하나이다.



기계가 뜻한 대로 성능을 발휘하려면 어떻게 제작하는 것이 좋은가를 연구하는 기계설계, 설계한 것의 제작법을 다룬 기계공작법, 에너지를 이용하여 동력을 얻는 데 필요한 증기원동기학 · 내연기관학 · 선박기관학 그리고 이들의 응용인 차량공학 · 공작기계학, 그 외에 물품을 들어 올리고 운반하는 운반기계, 물을 빨아 올리는 펌프 및 정밀기계, 전기기계 · 소성가공 · 냉동기 · 난방기 등 기계공학의 범위와 대상은 매우 광범위하다.



최근에는 자동제어 · 생산관리 · 산업능률 · 인간공학 · 공해문제 · 계산기계 등도 기계공학에 포함시켜 연구하게 되었다.

현대적 도구[편집]

많은 기계 공학 기업, 특히 선진국에서 컴퓨터 지원 공학 (CAE) 기존의 설계 및 분석 프로세스, 2D 및 3D 솔리드 모델링 컴퓨터 지원 설계 (CAD 데이터)를 포함하여 프로그램에 반영하기 시작했다. 이 방법은 보다 완전한 제품의 시각화를 용이하게 하는 등 많은 이점을 가지고 있다. 기능 부품의 가상 어셈블리를 만드는 방법과 인터페이스 공차 설계에서 사용의 용이성이 뛰어나다.

다른 CAE 프로그램은 일반적으로 엔지니어가 복합 시뮬레이션을 통해 제품 수명 주기 관리 및 분석 도구로 사용되었다. 분석 도구는 피로 한도와 제조를 포함한 예상 하중에 제품의 응답을 예측하는 데 사용할 수 있다. 이러한 도구 (FEA), 전산 유체 역학 (CFD) 및 컴퓨터 지원 제조 (CAM)는 유한 요소 분석에 포함된다.

CAE 프로그램을 이용하여 기계 설계팀은 신속하고 저렴한 비용으로 더 나은 성능을 충족시키는 제품의 개발 설계 프로세스를 별 다른 제약 없이 반복할 수 있다. 디자인을 수백, 수천 번 평가할 수 있도록 완성 시까지 상대적으로 비물리적 프로토 타입을 대신 생성할 수 있다. 뿐만 아니라, CAE 분석 프로그램은 복잡한 물리현상이나 점탄성 같은 수작업으로 해결할 수 없는 조립 부품, 혹은 비 뉴턴성 흐름 사이의 복합 접촉을 가능하게 한다.

다른 분야와의 병합을 시작으로 기계공학은 메카트로닉스 관점에서 종합 설계 최적화(MDO) 이외의 CAE 프로그램으로 반복 설계 프로세스 개선을 자동화하는데 함께 사용되고 있다. 기존의 CAE 과정의 주위로 MDO 툴로 둘러져 있는데, 분석가가 집으로 돌아간 후에도 제품 평가를 계속하는 것을 허용한다. 그들은 또한 정교한 최적화 알고리즘을 지적으로 탐구한다. 수시로 곤란한 전문 분야 협력 디자인 문제에 더 나은, 혁신적인 해결책을 찾아내는 가능한 디자인을 이용한다.