[L1] 1 동력개요(Overview) [L2] 1) 동력의 본질 [L4] - 동력(Power, P)은 단순히 '힘의 크기'가 아니라 **'에너지를 변환하거나 전달하는 속도(Rate)'**를 의미함. [L4] - 물리학적 정의 : 단위 시간당 수행한 일(Work)의 양. [L5] * P = dW / dt = \text{Energy Flow Rate} (J/s = Watt) [L2] 2) 에너지 보존과 변환 [L4] - 모든 동력 시스템은 에너지 보존 법칙에 따라 형태만 바뀔 뿐, 총량은 보존됨. [L4] - 엔지니어링의 핵심은 입력된 동력이 손실(Loss)을 최소화하여 얼마나 효율적으로 출력 동력으로 변환되느냐에 있음. [L1] 2 기계 및 유압 동력 [L2] 1) 기계 동력 (Mechanical Power) [L4] - 회전 동력의 3요소 : 토크(T), 회전수(N), 마력(P). [L4] - 토크(Torque) : 축을 비트는 '순간적인 힘'. 가속력과 등판 능력을 결정. [L4] - 마력(Horsepower) : 작업을 끝내는 '속도'. 최고 속도와 작업 처리량을 결정. [L5] * 엔진/모터 출력(kW) = \{T(N \cdot m) \times N(rpm)\} / 9549 [L2] 2) 유압 동력 시스템 (Hydraulic Power System) [L4] - 유압 시스템은 [기계 동력 -> 유체 동력 -> 기계 동력]의 2단계 변환 과정을 거침. [L4] - Step 1 : 유압 펌프 (Generator) [L5] * 엔진/모터의 회전력을 받아 유체의 유동을 생성. 펌프는 압력을 만드는 것이 아니라 **'유량(Flow)'**을 만듦. 압력은 부하(저항)에 의해 형성됨. [L5] * 펌프 소요 동력(L_p) = (P \times Q) / (612 \times \eta_p) (여기서 \eta_p는 펌프 전효율) [L4] - Step 2 : 유압 모터/실린더 (Actuator) [L5] * 유체의 압력 에너지를 다시 회전력(모터)이나 직선 운동(실린더)으로 변환. [L5] * 유압 모터의 토크(T) : 압력차(\Delta P)와 1회전 당 토출량(q)에 비례함. [L2] 3) 효율(Efficiency)과 손실 [L4] - 기계적 마찰, 유체 누설(용적 효율), 열 발생 등으로 인해 입력보다 출력은 항상 작음. [L4] - 전체 시스템 효율(\eta_{total}) = 펌프 효율 \times 밸브/관로 효율 \times 액추에이터 효율. [L1] 3 빛, 전기, 열 에너지의 동력 (Light, Electrical, Thermal) [L2] 1) 빛의 동력 (Radiant Power) [L4] - 복사 선속 (Radiant Flux) : 광원으로부터 방출되는 빛 에너지의 시간당 총량. 단위는 와트(W)를 사용. [L5] * 태양광 발전에서는 일조 강도(Irradiance)인 W/m^2 단위가 중요함. (단위 면적당 입사되는 빛의 동력) [L4] - 광속 (Luminous Flux) : 인간의 눈이 느끼는 빛의 밝기를 고려한 척도. 단위는 루멘(lm). [L5] * 엔지니어링 관점에서 빛의 물리적 동력은 W이지만, 조명 공학에서는 lm이 주로 쓰임. [L2] 2) 전기 동력 (Electrical Power) [L4] - 전압(V)이 전류(I)를 흐르게 하여 단위 시간당 공급되는 에너지의 양. [L4] - 직류(DC) : P = V \ I [L4] - 교류(AC) : P [L2] 3) 열 동력 (Thermal Power) [L4] - 열기관(Heat Engine)에서 연료의 화학 에너지가 연소되어 발생하는 열의 이동률. [L4] - 보일러나 히터의 용량 표시에 사용되는 kcal/h 또는 kW는 단위 시간당 열 전달량을 의미. [L1] 4 에너지 변환 매트릭스 (Conversion Matrix) [L2] 1) 전기 -> 기계 : 모터 (Motor) [L2] 2) 기계 -> 전기 : 발전기 (Generator) [L2] 3) 기계 -> 유체 : 펌프 (Pump) [L2] 4) 유체 -> 기계 : 터빈 (Turbine) / 유압 모터 [L2] 5) 열 -> 기계 : 엔진 (Internal Combustion Engine) [L2] 6) 빛 -> 전기 : 태양광 전지 (Solar Cell) [L2] 참고) 관련 출처 (References) [L4] - ISO 80000-4:2019 (Quantities and units — Part 4: Mechanics). [L4] - NIST Special Publication 811 (Guide for the Use of the International System of Units). [L4] - Halliday, Resnick, Walker (Fundamentals of Physics). [L4] - KS B 0108 (Glossary of terms for hydraulic and pneumatic).