기계공학이란?(2)

기계공학의 정의 (아래 내용은 2003년 기계저널에서 발쵀하였습니다.)   기계공학은 인간의 삶을 편리하게 하고 물질적으로 풍요롭게 하기 위해 힘과 에너지에 대한 연구를 수행하는 학문이다. 보통 사람들이 기계공학이 기계에만 관련된 학문으로 이해해 기계나 관련 장치와 설비의 설계, 제작, 성능의 구현, 운전에 관한 학문인 것으로만 생각하고 있다. 이런 오해는 서양 문물이 동양으로 전파되던 초기에 일본에서 영어 ‘Mechanical Engineering'을 한자어 '기계 공학'으로 번역해 발생했다. ’Mechanical‘은 역학(힘에 대한 학문)의 의미를 갖는 ’Mechanics‘의 형용사이므로 기계를 의미하는 ’Machine‘의 형용사인 'Machinery'와는 그 뜻이 완전히 다르다.   기계공학의 기본 분야는 물체의 변형을 다루는 고체역학, 움직이는 물체의 현상을 규명하는 동역학, 흐르는 물체의 현상을 파악하는 유체역학과 열의 이동현상을 해석하는 열역학 등으로, 이런 역학을 살펴보면 기계공학의 본질에 좀더 쉽게 다가갈 수 있다.  고체역학은 고체에서의 힘의 평형이나 변형을 다루고 더 나아가 재료의 특성과 변형 등에 대해 연구하는 학문이다.  동역학은 물체의 힘과 변위, 속도와 가속도의 상관관계를 고려해 물체의 운동에 대해 연구하는 학문이다. 유체역학은 기체와  액체 등의 유체의 운동을 다루는 학문이며,  열역학은 열과 기계적 일의 기본적인 관계를 바탕으로 열 현상을 비롯해서 자연계에서의 에너지의 흐름을 체계적으로 다루는 학문 분야이다.   이런 4대 역학은 물리학과 매우 유사한데, 그 차이점을 물리학은 과학이고 기계공학은 공학이란 점이다.  다시 말해 과학인 물리학은 호기심에 기초를 두고 자연현상의 진리를 탐구하는 순수학문이데 반해, 기계공학은 4대 역학을 기반으로 해 인간 생활의 편리함을 위해 장치, 기계, 제품 등을 창조해 이윤을 창출하는 데 기여하는 실용적 학문이다.  기계공학은 현대 산업사회에 적용되는 공학 중에서 가장 근간이 되는 중추적인 학문이여 그 응용분야가 가장 광범위한 기반학문이다. 또한 컴퓨터를 이용해 계산이나 시뮬레이션을 하는 수치해석, 기계나 구조물의 설계를 다루는 설계공학, 설계한 대상을 제작하는 기계제작, 에너지를 이용해 동력을 얻는 동력공학, 제품의 생산을 생산공학, 로봇이나 기계 장치를 제어하는 학문인 제어공학 등 매우 광범위한 학문 분야가 기계공학에 포함된다.   ˚최근에는 지식정보공학 (IT: Information Technology), 바이오공학(BT: Bio Technology), 나노공학(NT: Nano Technology), 우주공학(ST;Space Technology) 그리고 환경공학(ET: Environment Technology) 과 연계돼 기계공학이 확대 발전하고 있다. 따라서 현대 첨단사회에서 기계공학의 중요함은 더욱 강조되고 있으며, 그 응용분야의 범위 또한 계속해서 넓어지고 있다. 신기술이 대두되고 기존 기술이 고도화되는 미래는 한 사람이 수만 명을 먹여 살리는 시대다. 국가 경쟁력의 가장 핵심 원동력인 기계공학은 더욱 중요한 의미를 지닐 것이다.   무엇에 사용되나요?   기계공학의 응용분야는 너무나 넓기 때문에 다 열거하기 어렵다. 편의상 대표적인 응용분야와 최근에 시작된 첨단 응용분야로 구분해보자. 먼저 기계공학의 대표적인 응용분야는 자동차, 항공기, 고속철도차량, 각종 선박을 포함하는 수송 기계 분야다. 냉장고, 에어건, 히터 등의 에너지 변환장치, TV, 세탁기, 비디오 플레이어 등과 같은 가전제품의 개발과 생산에 , 원자력 및 화력 발전소, 가스 터빈 등 발전설비의 설계˚건설˚유지˚보수에 자동화기, 대포, 탱크, 미사일, 전투기, 군함 등과 같은 방위산업 제품의 개발과 생산에 기계공학이 필수적인다. 그리고 기계공학은 냉난방 배관 설계, 보일러와 같은 건축설비, 반도체 제조장비, 자동화 기계, 선반, 생산 로봇, 컴퓨터 제어 선반과 같은 생산기계에 이용될 뿐만 아니라, HDD와 DVD 플레이어 등 컴퓨터 관련 제품, 인공위성, 우주왕복선, 우주 정거장, 로켓과 같은 우주분야에 근간이 되는 학문이다.   컴퓨터와 연계돼 발전된 기계공학 분야는 기계장치를 운용하기 위한 소프트웨어 개발, CAD와 같이 컴퓨터 이용 설계, 구조의 강도, 진동, 열 ,유체를 해석하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램 개발 등이 있다. 또 놀이공원에서 볼 수 있는 롤러코스터와 같은 각종 놀이기구나 로봇의 설계˚제작, 각종 지능제어 설비 등의 설계˚제작˚개발 등도 기계공학의 응용 분야이다. 이밖에도 응용분야는 무궁무진하다.   최근에 태동해 미래 지식기반사회의 중심축이 될 것으로 예상되는 대표적인 첨단 기계공학분야에는 마이크로˚나노기술, 지능화기술, 바이오기술과 신에너지 기술이 있다. 마이크로 기술 중에 현재 활발히 연구가 진행되고 있는 분야가 MEMS(Micro Electro Mechanical System)라고 불리는 초소형 기계분야다. MEMS는 1μm (10-6m)에서 1mm 정도 크기의 초소형 기계를 다루는데, 초기에 반도체기술에서 시작돼 초소형 정밀기계, 광학기기, 의료기기, 제어계측기, 정보화기기, 통신시스템 등 그 적용영역이 점차 확대되고 있다.   지능화기술은 스스로 인식해 판단하고 행동하는 인공지능 로봇에 대한 기술이다. 이런 기술은 주부의 가사 노동을 덜어주는 홈오토메이션과 같은 원격조정 시스템, 가상현실의 구현, 생체로봇, 마이크로 로봇, 지능건물 시스템(Intelligent Building System)등의 개발에 핵심적인 기술이다.   한편 바이오 기술은 의학과 연계돼 의용기계공학 형태로 발전하고 있다. 지금까지 기계는 인간의 보조도구로 인식돼 왔지만 , 앞으로는 인간의 장기를 대신하는 역할을 담당하게 될 것이다. 인간의 의지대로 움직이는 인공의수˚의족, 인공피부, 인공혈관, 인공심장 등을 구현하기 위해 가장 중요한 학문이 의용기계공학이라 불리는 학문 분야다. 그리고 마이크로 수술 로봇손, 외과수술 없이 장기 속에 들어가 수술하는 원격제어 수술로봇 등 기계공학과 관련된 바이오 기술이 많은 관심을 불러일으키고 있다. 마지막으로 신에너지 기술의 개발은 현재 석유나 석탄과 같은 화석원료의 고갈과 환경오염의 단점을 극복하기 위해 관심의 초점이 되고 있다. 기계공학에서 미래 대체 에너지로 연구 중인 것에는 수소에너지, 연료전지, 핵융합에너지, 바이오 에너지, 태양력, 풍력, 조력 등이 있다.   어디에 있어요?   기계공학은 공학의 가장 기본적인 학문이고 가장 중심이 되는 학문이기 때문에 공과대학이 있는 거의 모든 대학에 관련학과가 있다. 전국 종합대학과 단과대학에 기계공학을 연구하고 교육하는 학과의 수는 200여 개정도로 공대에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 기계공학은 연구, 교육하는 학과의 이름의 수도 60여 개에 이른다.   그 중 대표적인 학과 이름을 열거하면, 기계공학과, 기계설계학과, 정밀기계과, 자동차공학과, 건축설비˚기계공학부, 기계 및 산업공학부, 기계 및 제어공학부, 기계선박해양공학부, 기계시스템계열, 기계˚메카트로닉스공학부, 기계˚시스템디자인공학과, 기계˚정보경영공학부, 기계˚항공우주공학부, 기계에너지생산공학부, 기계정보공학과, 기계제어시스템공학부, 동력기계과, 로봇시스템공학과, 메카트로닉스과, 에너지시스템과, 자동차˚메카트로닉스공학부, 자동화기계과, 전산응용기계과, 컴퓨터응용기계과, 항공기계과, 농기계공학과 등이 있다. 자세한 정보는 각 대학의 기계 관련 학과의 웹사이트에서 얻을 수 있다.   뭘 배우는 데요?   학부 과정 1학년에는 미적분학 등 수학과목과 물리학, 화학, 컴퓨터 프로그래밍, 영어 등의 기초 과목을 배우고, 고학년에는 고체역학, 동역학, 유체역학, 열역학 등 기본 역학과 이의 응용에 대해 배운다. 역학을 공부하기 위해서 수학이 많이 필요하기 때문에 공업 수학 등의 수학을 심도있게 배우는 것이 일반적이다. 최근에는 기계공학, 전기공학과 전자공학이 동시에 필요한 시스템에 대한 접근을 위해서 전자공학이나 전기공학, 전기 ˚전자와 기계의 접목학문이 메카트로닉스 등을 기계공학과에서 가르치는 경우가 많다. 이 외에 많는 대학에서 필수적으로 이수해야 할 과목에는 기계의 각 부분에 작용하는 외력, 운동에 의해 생기는 마모나 부식 등 여러 조건에 견디는 재료를 선택하는 데 필요한 재료학, 기계를 구성하는 각 부분의 상호운동을 다루는 기구학, 에너지의 전달현상을 다루는 열전달, 물체의 진동현상을 파악하고 분석하는 진동학 등이 있다.   또한 기계가 뜻한 대로 성능을 발휘하려면 어떻게 제작하는 것이 좋은지를 연구하는 기계설계, 설계한 것의 제작법을 다룬 기계공작법, 에너지를 이용하여 동력을 얻는데 필요한 동력공학, 선박기관학, 그것들의 응용인 차량공학, 공작기계학, 그 외에 물품을 들어올리고 운반하는 운반기계, 물을 끌어올리는 펌프오 정밀기계, 전기기계, 소성가공, 냉동기, 난방기 등 기계공학의 대상은 매우 광범위하다. 최근에는 자동제어, 생산관리, 산업능률, 인간공학, 공해를 포함한 환경문제, 컴퓨터 프로그램 개발 등도 기계공학에 포함시켜 연구하고 있다.

| 정역학 | 동역학 | 고체 역학 | 열 역학 | 유체 역학 | 기계 설계 | 기계 공작법 | 기구학 |  | 유압 공학 | 열 전달 | 내연 기관 | 유체 기계 | 소성 가공 | 열 동력 | 기계 진동 | 기계 재료

정역학

역학이라는 것은 근본적으로 몇 개의 기본적인 원리들에 근거를 둔 연역적 과학이며 이 과목에서는 이러한 원리들을 논리적인 유도과정을 통해 공부하게 된다. 그중에서 가장 많이 쓰이는 원리를 잠깐 알아보면...   정지된 물체나 구조물에 일정한 힘이 다양하게 작용할 때 그 힘들에 의한 합력이나 어느 한 부분에서 내부 힘들을 구하는 방법을 배우는데 기본적으로 뉴튼의 법칙을 사용하여 문제들에 접근하는데, 부재 전체에 대해서 다음의 조건을 만족해야 한다. * 힘(F)라는 것은 (질량 * 가속도) 로 구해지며 1kg의 물체를 1m/s2으로 가속시키는 힘을 1N(뉴턴)이라고 정의한다. * 모멘트(M)은 (힘 * 거리)로 구해지고 의미는 작용하는 힘으로부터 수직으로 떨어진 거리를 갖는 지점에서 그 힘에 의하여 돌아가려는 정도를 나타내는 것.

동역학

동역학에서 배우는 것은 크게 두 가지로 나눌 수 있다.  한가지는 'Kinematics'이고 또 다른 하나는 'Kinetics'이다. Kinematics 물체가 어떻게 움직이느냐에 관심이 있는 학문이어서 그 물체의 위치, 속도, 가속도에 대해서 해석을 하게 된다. 이것은 Kinetics를 공부하기 위한 바탕이 된다. Kinetics   물체가 움직이는 것뿐만 아니라 그 움직임을 유발한 힘과의 관계까지 해석하게 된다. 'F=Ma' 을 이용하여 힘과 가속도와의 관계를 해석하고 그것을 바탕으로 위치, 속도까지 해석해 간다.

고체역학

평형 상태의 힘이 고체(변형이 가능한 재료)에 가해졌을때 그 재료의 변형에 대한 학문. 따라서 고체역학에서는 다음의 3가지 개념에 대해서 배운다. (1) 힘 물체 외부에 가해지는 외력, 물체내부내 존재하는 내력으로 분류 또한 일반적으로 힘은 직진력(Force)과 회전력(Moment)을 포함한다. 물체에 가해지는 힘이 평형상태에 있기 위한 조건 유도 (2) 고체 (재료) 재료의 물성치에 대한 정의 및 유도. 물성치는 내력과 변형률의 관계식으로 나타내어진다. (3) 변형 물체 내부에 존재하는 내력에 의하여 물체가 변형하며 그 변형은 변형조건을 만족하여야 한다. 변형(률)에 대한 정의 및 유도. 다시 말해서 고체 역학은 정역학에서처럼 물체를 강체(변형이 없는 아주 단단한 물체)로 보는 것이 아니고 어떠한 힘에 대해서 그힘에 해당하는 변형을 한는 탄성체로 보고 그 변형과 내부적인 응력과의 관계를 공부하는 과목입니다. 소성변형(즉, 원래의 상태로 돌아가지 않는)에 해당하는 부분은 차후에 '재료변형거동'이나 '소성공학'에서 배우게 됩니다.

유체역학

유체역학이라는 과목은 정지 중이거나 운동중인 유체의 움직임에 대해서 공부하는 과목입니다. 그렇다면 유체에 대한 정의가 필요하다. * 유체: 아무리 작은 전단응력(접선응력)이라도 작용하기만 하면 연속적으로 변형되는 물질 전단력이라는 것은 작용면에 평행하게 작용하는 힘을 말하며, 전단응력은 평행한 작용면의 넓이로 힘을 나눈 단위면적(1*1)당 작용하는 전단력을 말한다. 유체는 그 존재상태에 따라 액체나 기체상의 물리적인 형태로 이루어진다. 유체역학을 공부하는 이유는 유체역학의 기본개념과 원리에 대한 지식과 이해는 유체가 작동매체로 사용되는 장치를 해석하는데 필수적입니다. 실제로 거의 모든 분야에서 유체역학 원리의 응용이 필요합니다.   예를 들면, 아음속과 초음속 항공기의 외형 설계, 수직이착륙기, 선박, 자동차 그리고 작게는 펌프, 터빈, 압축기등에 응용되고 있다.

열역학

열역학은 일과 열 및 이들의 상호변환과 이와 관련한 물질의 상태량에 관한 학문이라고 나와 있다. 다시 말해서 증기 동력 발전소, 연료 전지, 냉동기, 로켓 엔진, 공기 분리 장치 등에 대하여 일어나는 여러 가지 과정(Process)에 관한 공부를 하게 되는 것이다.  1.개념과 정의 1) 물질의 상태와 상태량 2) 과정과 사이클 3) 에너지, 비체적, 순수물질등의 용어에 관해.... 2.일과 열 1) 일의 정의와 단위 2) 경계이동과 일 3) 열의 정의와 일과의 비교 4) 여러 형식의 일 3.열역학 제 1법칙 1) 열역학 제 1법칙 2) 내부 에너지-상태량 3) 엔탈피 4) 정적, 정압 비열 5) 이상기체 6) 질량보존 7) 정상상태 정상유동 과정(SSSF) 8) 균일상태 균일유동 과정(USUF) 4.열역학 제 2법칙 1) 열기관과 냉동기 2) 열역학 제 2법칙 3) 가역과정, 비가역과정 4) Carnot 사이클 5.엔트로피 1) Clausius 부등식 2)엔트로피의 변화 3)엔트로피의 증가의 원리 4)여러 조건에서의 엔트로피 변화 6.동력 및 냉동 시스템 1)Rankine 사이클 2)재생 사이클 3)공기 표준 동력 사이클 4)Bryton 사이클 5)Otto 사이클 6)디젤 사이클 상태와 상태량. 한 가지 물질은 여러 가지 상을 가질 수 있다. 상은 완전하게 균일한 물질의 상태라고 정의하며 한 개 이상의 상이 존재하면 상 경계에 의하여 각 상이 서로 분리된다. 예를 들면 물은 액체, 고체, 기체의 3가지 상으로 존재한다. 열역학의 용어로 쓰면 여러 가지 상태(state)로 존재할 수 있는 것이다. 상태량이란 그 상태에서 유일한 하나의 값을 갖는 것을 의미한다. 그 값은 주어진 상태에 도달하는 경로에 관계없이 항상 일정하다. 따라서 상태량은 시스템의 상태에 의존하고 시스템이 주어진 상태에 도달하게 된 경로에는 무관한 양이라고 정의할 수 있다. 열역학 제 0 법칙 -두 물체의 온도가 제 3의 물체의 온도와 같으면 두 물체의 온도도 같다는 것 열역학 제 1 법칙 -일명 에너지보존 법칙이라고도 한다. 즉, 어떤 과정 중에서 에너지의 형태는 변하더라도 그 양은 항상 일정하다는 것  Ex) 투입된 열량 = 그 시스템이 한 일 열역학 제 2 법칙 -Kelvin-Planck 서술 : 하나의 저장조와 열교환을 하고 추를 들어올리는 것 이외에 어떠한 효과도 유발하지 않으면서, 사이클이 작동하는 장치는 만들 수 없다. -Clausius 서술: 저온 물체에서 고온 물체로 열을 전달하는 이외의 다른 어떠한 효과도 내지 않으면서 사이클 작동을 하는 장치는 만들 수 없다.

기계설계

기계 설계는 기계를 구성하고 있는 요소들에 대한 기본 지식과 설계 방법을 배우는 과목이다. 1.응력  고체역학의 내용을 복습 2.변형과 인성 3.파괴 역학 4.기계 요소 설계 1)나사 2)키, 핀, 코터, 리벳 3)용접 4)축 5)베어링 6)축이음 7)마찰차 8)기어 9)벨트 전동장치 10)체인, 로프 전동 11)브레이크, 플라이 휠 12)스프링

기계공작법

이 과목에서는 기계공학의 구체적인 응용분야인 생산가공을 대상으로 하여 여러 가지 가공에 대해서 배우게 된다. 따라서 이 과목은 기계공학과에서 배우게 되는 기본 역학들의 이해를 바탕으로 하여, 생산가공에 대한 개념과 각각의 가공법에 대하여 설명한다.  기계공작법은 재료를 가공 및 성형하여 제품을 만들 때 주로 기계적 방법으로 금속 재료의 변형을 일으키는데 이때 사용되는 기술 및 기초 지식을 배우는 과목이다.   기 계 공 작 절삭가공 공구에 의한 절삭 고정공구-선반, 플레인너, 슬로터, 세이퍼, 브로칭.. 회전공구-밀링, 드릴링, 보링, 태핑, 호빙.. 입자에 의한 절삭 고정입자-연삭, 호닝, 슈퍼 피니싱, 버핑.. 분말입자-래핑, 액체호닝, 배럴.. 비절삭가공 주조  주형, 주조, 특수 주조 소성가공  단조, 압연, 인발, 전조, 압출, 판금, 프레스.. 용접  납땜, 경납땜, 단접, 특수 용접 특수가공  전해 연마, 화학 연마, 방전가공, 레이저 가공..

기구학

‘기구’라 하는 것은 둘 또는 그 이상의 몸체들로 구성되어 하나의 운동이 다른 몸체의 운동을 유발하게끔 배열된 기계의 요소이다.  예를 들면 크랭크 링크기구, 기어 트레인 등을 들 수 있다. 기구학은 시스템에 작용하는 힘을 고려함이 없이 기구의 운동에 대하여 연구하는 학문으로 변위(위치), 속도, 가속도에 대한 자세한 해석이 요구된다. 대부분 변위, 속도, 가속도의 해석을 공부한다. 1. 기구와 설계의 기본개념  1) 서론(개념들과 용어)  2) 자유도  3) 링크기구 조건식(Grashof 조건식)  4) 전달각  5) 급속-귀환 기구와 기구의 간섭 2. 기구의 운동 해석  1) 운동과 벡터  2) 복소수 표현  3) 변위 해석과 복소수법  4) 속도 해석  5) 가속도 해석 3. 설계와 해석 - 여러 기구(캠, 기어, 구동트레인)의 설계과 해석

유압공학

이 과목은 쉽게 얘기하면 포크레인이나 굴착기같은 장비들에서 쉽게 볼 수 있는 기름이 든 실린더와 피스톤에 대해서 배우는 과목이다.  하지만 그것들의 기계적인 특성보다는 조정하는 사람의 의지처럼 정확히 움직일 수 있도록 기름의 양을 조정하거나 구조적인 형태를 조절하는 방법을 아주 자세하게 배우게 된다. 그리고 압력유체에 의한 동력과 신호의 전달에 있어서 각각의 구성 요소의 작동 원리, 동적 특성 등에 대해서도 당연히 배우게 된다. 특히 유압이라는 것이 응용분야가 다양하고 각각에 대한 해석이 다양하여 시스템이나 자동제어에서 배운 것들을 상당부분 이용하게 된다.

열전달

제목에서 보는 것처럼 열의 이동을 배우는 과목이다. 열의 이동 형태는 3가지로 분류되며, 전도, 대류, 복사가 이에 해당한다.  그리하여 각각의 전달과정에 대한 원리를 배우고, 그 것이 응용된 장치에 대해서도 간단한 해석을 하게 된다. 열을 전달하는 매체가 고체처럼 입자의 이동이 자유롭지 못 할 경우에는 전도에 의해 대부분 전달되며, 입자가 기체나 액체와 같은 유체일 경우는 대류에 의해서 전달되고, 마지막으로 전달 매체 없이 이루어지는 복사에 의해서 이루어진다.

내연기관

간단히 자동차 엔진에 대해서 배우는 과목이다. 열역학, 윤활 공학, 열전달, 유체 역학 등등을 기초로 하여 내연 기관 안에서 일어나는 현상을 해석한다. 특히 연소에 대한 현상을 많이 다룬다. *외연 기관: 연소(에너지 공급)이 기관의 밖에서 이루어져 다른 매체를 통해 기관에 공급되어 동력을 발생시키는 장치. *내연 기관: 기관 내에서 연소가 이루어져 동력을 발생시키는 장치.

마이크로 기계공학 기술 최근 들어 MEMS(Micro Electro Mechanical System)기술이 21세기를 이끌어갈 새로운 산업으로 각광 받고 있습니다. MEMS는 반도체기술로부터 파생된 것으로 다목적의 미세 구조물을 제작하여, 기존의 IC가 수행하던 연산 기능에 감지와 구동기능을 부과하여 하나의 독립된 시스템을 구현하는 기술입니다. MEMS 기술의 응용분야는 초소형 정밀기계, 광학 기기, 의료기, 제어계측분야, 정보화 기기, 항공, 우주, 초소형 내시경, 통신 시스템, 초소형 비행체에 이르기까지 그 적용범위가 확대되어가고 있습니다. 선진국에서는 적극적으로 연구에 심혈을 기울이고 있으며 국내에서도 차츰 관심이 고조되고 있습니다.

지능화 기계공학 기술 21세기에는 그 동안 대량 생산 시스템에서 주역을 담당해온 산업용 로봇뿐 아니라, 인간에게 보다 친숙하게 다가설 수 있는 새로운 로봇이 대거 등장할 것입니다. 스스로 인식, 판단하여 행동하는 지능화 로봇은 첨단 기계공학의 산물이며 기계를 단순히 인간에 의해서 작동하는 보조적 역할에서 탈피시켜 로봇이 인간과 함께 공존하는 존재로 바꾸어 놓았습니다. 국내에서도 원격 조종 시스템, 가상현실, 생체 로봇, 마이크로 로봇,IBS(Intelligent Building System) 등의 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 응용 분야는 거의 모든 산업 분야에 걸쳐 있습니다. Micro Gear 마이크로 로봇에 들어가는 Gear로서 사진에 보이는 큰 Gear의 직경은 100μm이다. MEMS 기술의 결정체로 불리고 있으며, 궁극적인 목적인 마이크로 로봇 제작 시 핵심 부품으로 사용되는 Gear이며 현재 나노(10-9) 단위로 그 영역을 확장해 나가고 있다. Micro-tweezer tip MEMS 기술을 통해 제작된 집게로 왼쪽 끝 부분이 5μm 두께의 tip이다. 이 기구의 전체 크기는 30μm로써, 의료 분야 및 생화학 분야 등 분자 조작작업 및 마이크로 로봇 제작 시 사용되는 도구이다.

지능화 기계공학 기술 21세기에는 그 동안 대량 생산 시스템에서 주역을 담당해온 산업용 로봇뿐 아니라, 인간에게 보다 친숙하게 다가설 수 있는 새로운 로봇이 대거 등장할 것입니다. 스스로 인식, 판단하여 행동하는 지능화 로봇은 첨단 기계공학의 산물이며 기계를 단순히 인간에 의해서 작동하는 보조적 역할에서 탈피시켜 로봇이 인간과 함께 공존하는 존재로 바꾸어 놓았습니다. 국내에서도 원격 조종 시스템, 가상현실, 생체 로봇, 마이크로 로봇,IBS(Intelligent Building System) 등의 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 응용 분야는 거의 모든 산업 분야에 걸쳐 있습니다. 자율 로봇 Kismet Kismet은 인간과의 상호작용을 위해서 고안된 자율 로봇이다. 얼굴 표정을 표현할 수 있어서 의사소통에 추가적인 정보를 제공할 수 있다. 표정을 나타내기 위해서 눈썹, 귀, 눈꺼풀, 입의 특징점들을 구성하였다. 그리고 이러한 특징점들을 변화하여 나타낼 수 있는 표정은 피로함, 공포, 역겨움, 흥분, 행복, 슬픔, 놀람이다. 인간형 로봇 소형 인간형 로봇이며 높이는 320mm, 질량은 2.2Kg이다. 목에 2자유도, 팔에 6자유도, 다리에 8자유도로 모두 16자유도를 가지고 있다. 센서로는 CCD 카메라, 가속도 센서, 힘 센서를 장착하고 있다. 작은 인형을 사용하여 움직임을 가르치는 실험과 공에 다가가 차는 실험을 하고 있는 중이다. 인간의 모든 관절 운동의 실현이 가능하여 지고 있으므로 머지 않아 완전한 인간의 운동 능력을 보이는 인간형 로봇의 출현이 가능할 것이다 .

바이오 기계공학 기술 지금 까지 기계는 지능도 없고 인간과 직접적인 대화가 이루어 질 수 없는 단순한 보조 도구로서 인식되어 왔습니다. 기술이 발전하고 사람들의 인식전환으로 기계도 인간의 일부분이 될 수 있다는 아이디어가 현실화되면서 바이오 기계공학이라는 새로운 분야가 창출되었습니다. 단순한 부목의 역할만 담당하던 의족을 시신경과 연결하여 신체의 기능을 할 수 있도록 하는 것처럼 인간 신체의 일부분으로서의 기계의 연구가 활발히 진행되고 있으며 인공심장 기술의 현실화로 많은 신체적 어려움을 겪고 있는 환자들에게 희망을 안겨주고 있습니다. 따라서 미래의 기계공학은 생명의 기계공학이며 활력의 기계공학입니다. 특히 기계공학과 의학을 복합시킨 의용기계공학은 인간의 건강과 삶을 한층 증진시켜 이 세계를 더 나은 삶의 터전으로 바꾸어 갈 것입니다. 의족 절단된 환부근육 신경세포에 미세한 전자센스를 부착하여 전자의수를 특수 제작하면 환자가 자유롭게 사용 할 수 있다.  인공지능 컴퓨터의족 의족을 착용하고 보행을 할 때 무릎관절 부분에서 전자 전자센스가 속도를 감지하여 실린더 밸브를 조절하기 때문에 반대편 다리의 속도와 일치한다. 따라서 실제의 자연스러운 운동은 아직 불가능하지만 다른 동력원이나 제어가 필요 없이 자율 신경에 의한 동작이 가능하게 되었다. 인공 심장 기존의 완전 이식형 인공 심장 시스템을 3차원 CAD, RP(rapid prototyping) 기법 등의 기법을 동원하여 체내 적합성과 신뢰도를 높였으며 전체적인 크기와 무게를 감소시킨 인공 심장이다.. 높이 110 mm, 너비 88mm, 두께 66mm이고 전체 무게는 785g이다. 에너지 변환부인 이동 작동기는 브러쉬 없는 DC 모터를 사용하여 3단 유성기어(기어비 44:1)와 래크기어를 거치면서 원추형 운동을 하도록 고안되어 있다.

지식정보화 기계공학 기술 미래 사회의 전개 방향은 부국 창출의 원천이 물적 자원으로부터 지식과 정보 중심으로 변화되어 이를 가장 생산적으로 활용하는 사람이 성공하는 지식기반 사회가 전개될 것이라고 많은 미래학자들은 전망하고 있습니다. 정보와 지식이 융합되어 생기는 새로운 산업혁명의 도래가 우리를 기다리고 있는 것입니다. 21세기에서는 하드웨어 중심의 20세기 제조산업은 지원산업화 되고 소프트웨어나 콘텐츠 등 20세기의 지원산업이 21세기의 전면에 나서게 되어 가치구조가 뒤바뀌고 있습니다. 신에너지 기계공학 화석에너지(석유, 석탄)는 그 매장량이 유한하기 때문에 인류의 영원한 에너지원이 될 수 없습니다. 따라서 인류의 영원한 생존을 위해서는무한한 에너지원을 찾아 나서지 않을수 없습니다. 태양광, 태양열, 연료전지, 바이오 에너지, 수소 에너지 등의 대체에너지 개발과 함께 핵융합 에너지 등의 신에너지를 개발해야 합니다. 대체에너지와 신에너지의 개발과 효율적 이용은 기계공학도들이 담당해야 할 가장 중요한 과제입니다

* 출처 : http://blog.naver.com/joon027s/80001969835