하드우드


일반적으로 하드우드는 소프트우드보다 높은 밀도와 단단함을 갖고있다.

하지만 하드우드에도 다양한 종이 있기때문에 각각의 단단함도 다르다. 예외적으로 발사(BALSA)나무는 대부분의 소프트 우드보다 더 부드럽다.

또한 넓은 잎을 갖고있는 활엽수가 많고, 매년 잎이 떨어지는 낙엽성의 품종이 대부분이다. 회귀선과 그 주변에서 서식하는 종들은 상록수이다.


하드우드는 소프트 우드보다 종류가 100배정도 많다. 


유럽북미지역의 대표적인 하드우드 종류에는

  • 오크 OAK
  • 너도밤나무 BEECH
  • 서양물푸레나무 ASH
  • 단풍나무 MAPLE
  • 느룹나무 ELM
  • 버드나무 WILLOW
  • 포퓰러 POPLAR
  • 체리 CHERRY



열대지방의 대표적인 하드우드 종류에는

  • 티크 TEAK
  • 마호가니 MAHOGANY
  • 흑단 EBONY
  • 나왕 LAUAN
  • 이로코 IROKO
  • 메란티 MERANTI
  • 발사 BALSA
  • 라 민 RAMIN

특성으로는

  • 식물학적으로 속씨식물(ANGIOSPERMS)로 알려져있다.
  • 주로 물관(Vessels), 유연 조직(Parenchyma)그리고 섬유 조직들(Fibers)로 구성된다.
  • 물관은 여러 개의 적층된 구성 세포로 넓은 튜브이다.
  • 물관들은 위에서 아래로 움직이지 않는다-그것들은 네트워크를 형성한다.
  • 섬유조직들은 매우 두꺼운 벽으로 둘러싸인 후막 조직(Sclerenchyma) 세포이다.
  • 위에서 설명한 것은 하드우드가 단단한 이유이다.
아래의 사진은 네번째 항목에서 설명한 네트워크의 모식도이다.




오늘은 모멘트에 대해서 알아보도록 할것이다.



1. 평형


역학이란 정적 평형 상태에 있는 물리적 시스템의 부하 분석에 관련되어 있는데, 이는 서브 시스템의 상대적 위치가 시간에 따라 변하지 않거나 구성 요소와 구조물이 일정한 속도로 변할때 발생한다. (즉, 순 가속이 발생해야만 한다.)


따라서 정적 평형의 경우 시스템은 정지 상태이거나 질량 중심이 일정 속도로 움직인다.

이를 달성하려면 두 가지 조건이 충족되어야 한다.


  • 첫번째 조건: 총 힘(수평, 수직)의 합은 0
  • 두번째 조건: 총 모멘트의 합은 0

이것은 3개의 수학 방정식으로 변환할 수 있다.




2. 모멘트의 정의

간단히 말해서 회전시키려고 하는 능력이다. 다른말로는 토크라고도 하는데 토크는 회전체에서 쓰이는 모멘트의 일종으로 모멘트와 토크의 단위는 같다.

모멘트 = 힘 X 수직거리

M = F X d




  • 시계방향(Clockwise)의 회전은 (Positive)의 값을 갖는다.
  • 반시계방향(Anti-clockwise)의 회전은 (Negative)의 값을 갖는다.


3. 모멘트 평형


아래 그림에서 받침점 위의 균형잡힌 시소에서 반 시계 방향과 시계 방향의 모멘트는 상쇄 되어야한다.






반 시계방향 모멘트 = 시계방향 모멘트


-M = M


F1 x D1 = F2 x D2











출처: 솔렌트 대학교 Structural Mechanics 















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저번시간에는 기본단위, 밀도 및 비중, 질량과 무게에 관하여 공부하였다.


이번시간에는 힘의 정의와 뉴턴의 3가지 법칙에 대해서 포스팅 할 것이다.



1. 힘의 정의


힘은 반대가 아닌 경우 물체의 움직임을 변화시키는 모든 상호 작용이다. 힘은 질량을 가진 물체가 속도를 변화시킬 수 있는데, 이것은 물체가 가속하게 한다.


힘은 '밈' 또는 '당김' 과 같은 직관적인 개념으로도 말할 수 있다. 물체가 한쪽 끝에서 고정되면 당김시 인장 하중이 발생한다. 반대로 밀면, 압축 하중이 발생한다.


힘은 아이작 뉴턴의 이름에서 따와서 '뉴턴'또는 'N'단위로 측정된다.


뉴튼의 제 2 법칙에 기초하여, F = ma 즉, 질량 1kg의 몸체가 1 m/s^2의 가속을 하면 1N 이라고 할 수 있다.


단위로 보면:




2. 뉴턴의 운동법칙


1687년 Isaac Newton에 의해 정의된 Newton의 세 가지 운동 법칙은 물리학의 기본 원리가 된다.


  • 제 1법칙 (관성의 법칙)
모든 물체는 외부로부터 힘이 작용하지 않는 한 정지해 있던 물체는 계속 정지 상태로 있고 움직이던 물체는 계속 일직선 위를 똑같은 속도로 운동한다는 법칙을 말한다.

간단히 말해서, 어떤 물체도 움직이지 않는 상태 (정지 상태)이거나 외부 힘이 작용하지 않는 한 일정한 속도로 움직인다.

  • 제 2 법칙 (힘과 가속도의 법칙)
운동하는 물체의 가속도는 힘이 작용하는 방향으로 일어나며, 그 힘의 크기에 비례한다.


이 법칙은 물체에 작용하는 불균형한 힘이 시간이 지남에 따라 물체의 운동량을 변화시키는 결과를 낳는다.

운동량의 정의에 의해 :


뉴턴의 두 번째 법칙은 일정한 질량의 시스템에만 적용되므로 m은 미분 연산자 외부로 이동할 수 있다. 


방정식은 다음과 같다:


가속도의 정의를 대체함으로써, 즉 시간에 대한 속도의 미분이라는 것을 알면, Newton의 제 2 법칙의 대수 버전이 도출된다.




  • 제 3 법칙 (작용과 반작용의 법칙)

어떤 물체에 힘이 작용할 때에는 항상 두 물체가 관련되어 한 쌍의 힘으로 나타나는데, 그중 한 힘을 작용이라고 한다면 다른 힘은 반작용이 된다.


다시 말해, 모든 힘은 서로 다른 신체 사이의 상호 작용이므로 단일 방향의 힘이나 오직 하나의 몸에만 작용하는 힘은 없습니다. 제 1 몸체가 제 2 몸체 상에 힘 (F)을 가할 때마다, 제 2 몸체는 제 1 몸체에 -F와 동일한 힘을가한다. F와 -F 모두 크기가 같고 방향이 반대입니다. 이 법칙은 때로는 '작용 - 반작용 법칙'이라고 불리며, F는 '작용', -F는 '반작용'이라고 불린다. 수학적으로 :

물체 1과 물체 2가 동일한 시스템에 있다고 간주되면 물체 1과 물체 2 사이의 상호 작용으로 인한 시스템의 총 유효성은 다음과 같은 경우 0 이다.


또는



상호 연결된 구조에서 하중을 계산할 때 사용하는 것은 뉴턴의 세 번째 법칙이다.




출처: 솔렌트 대학교 Structural mechanics 교재




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요트 설계를 위한 구조공학을 공부하기 위해서는 기본적인 몇가지를 미리 알고 진행해야한다.




1. 기본단위


첫번째로 공학에서의 기본 단위를 알아야한다.

  • 질량 Mass (g)
  • 길이 Length (m)
  • 시간 Time (s)
  • 온도 Temperature (K)
  • 광도 Luminous intensity (Cd)
  • 전하 Electric charge (e)
  • 물질량 Amount of substance (mol)


위에서 언급한 단위 이외에도 공부하면서 훨씬 많은 단위들이 나올것이다.



2. 공학적 표기법 Engineering notation


Nano

n

10^-9 

 Micro

μ

 10^-6

 Milli

 10^-3

10^0 

 Kilo

10^3 

 Mega

10^6 

 Giga

10^9 

 Tera

10^12 


이것을 처음보면 어떻게 변환되는지 어렵게 느껴진다.


쉽게 파스칼(Pa)이라는 단위로 예를 들어보자,


1000Pa = 1k Pa

100,000Pa = 1M Pa 


이렇게 표현할 수 있다.


기본적으로 10의 3제곱인 10^3은 10 X 10 X 10 = 1000이다.


이런식으로 단위가 커지면 위와 같은 표기를 이용하여 표현할 수 있다.




3. 밀도, 비중 Density, Relative Density and Specific Gravity


밀도(ρ)는 그리스 문자 'rho'라고 읽고, 뜻은 1m x 1m x 1m = m^3의 정사각형 공간에서의 질량이다.


예로서, 요트의 제작에서 많이 쓰이는 재료인 알루미늄은 m^3의 정사각형 공간에서 2700kg의 무게가 나간다. 이것을 밀도로 표현해보면


ρalu = 2700 kg/m^3 또는 ρalu = 2.70 t/m^3으로 표현이 가능하다. (알루미늄)

ρsteel = 7850 kg/m^3 또는 ρsteel = 7.85 t/m^3 (스틸)


비중은 영어로 relative density 또는 Specific gravity라고 쓰는데 두개는 같은 의미다. RD 또는 SG라고 줄여서 쓸수 있다.


요트 설계에서 많이 쓰이는 3가지 상태의 물이 있는데


1. Fresh Water (담수,민물)는 ρfw = 1000 kg/m^3

2. Dock Water (강물과 바다물이 만나는 지점)는 ρdw = 1012 kg/m^3

3. Sea Water (해수)는 ρsw = 1025 kg/m^3


이러한 질량을 갖고있다.



이렇게 나타낼수 있다. 참고로 비중은 단위가 없으므로 값뒤에 아무런 표기가 되지 않는다.




4. 질량과 무게 Mass and Weight


질량(Mass)은 어떤물체에 포함되어있는 물질의 양이다.



위와 같은 식으로 쓸 수 있는데 여기서,


Δ(delta)는 질량을 나타내고 단위는 kg이다.

∇(nabla)는 부피를 나타내고 단위는 m^3이다.

ρ(rho)는 밀도를 나타내고 단위는 kg/m^3이다.



무게(Weight)는 질량과는 다른 힘을 나타내는 용어이다.



위와 같은 식으로 쓸 수 있다.


W는 무게이고 단위는 N이다.

∇(nabla)는 부피를 나타내고 단위는 m^3이다.

g는 중력에 의한 가속이다 (g = 9.81 m/s^2).


힘 또는 하중은 구조물에서 늘림, 압축, 구부림, 전단, 변형, 비틀림 등의 작용을 한다.


설계를 할때 먼저 구조물에 작용하는 힘이 얼마인지 계산을 해야한다.


그리고 구조물이 힘을 견디기에 충분한 강도인지도 계산이 필요하다.




다음시간에는 힘의 정의와 뉴턴의 법칙에 대해 알아보도록 할것이다.





출처: 솔렌트 대학교 - Structural Mechanics 수업교재




궁금하신점이나 수정사항은 댓글로 남겨주시면 감사하겠습니다!

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친구들과 영국의 사우스햄튼이라는 도시에 위치한 이첸 리버에서 카약을 타고 놀다왔다.


카약은 고등학교때 이후로 처음타봤는데 확실히 국내의 익숙한 경치에서 타는것과는 다른 또다른 멋진 모습이였다.


구글에서 'Southampton Kayaking' 이라는 키워드로 검색을 해보니 'Woodmill Outdoor Activities Centre' 라고 나와서 홈페이지


에서 확인해보니 2인승 카약 4시간에 27파운드 (한화 4만원)정도로 저렴하였다.








하지만 이 포스트를 작성하면서 다시 가격확인을 해보았는데 여름성수기라 그런지 가격이 인상되었다. 


8파운드가 올랐으니 약 11000원 정도 올랐다고 보면된다.


참고로 다이빙슈트 3파운드(5천원)에 빌릴 수 있다.



코스는 막혀있는 호수에서 탈 수 있는 호수코스와 이첸강에서부터 사우스햄튼 바다 입구까지 갈 수 있는 강 코스가 있다.


우리는 당연히 모험적인것을 택하였다.


여름방학이라 심심했는데 친구들과 좋은 체험이였다.


아래 사진의 빨간펜 표시는 내가 패들링 했던 코스다.






카약을 타면서 찍은 사진과 동영상을 모아서 유튜브 동영상으로도 만들어보았다.




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세계 최고의 수퍼요트 디자이너 중 상당수는 정식 교육을받지 않았지만 요트 디자인 과정을 수강하면 경력을 쌓고 중요한 업계 관계를 맺을 수 있습니다. 우리는 최고의 5 개를  찾는다.

Southampton Solent University의 Yacht Design and Production Course는 BMT Nigel Gee의 초청 강연과 Sunseeker International의 실무 경험을 토대로 국제적인 명성을 얻고 있습니다. 이 3년 과정의 학생들은 조선공학(Naval Architecture)의 기본 원칙 뿐만 아니라 위대한 요트 디자인의 배후의 엔지니어링 과학을 연구합니다. 해외 연수의 기회뿐만 아니라 파운데이션도 가능합니다. Foiling 카타마란 Solent Whisper (위의 그림)를 만든 2014 년의 클래스가 주목할만한 성공을 거둔다.




미국의 Arundel에 위치한 Landing School은 해양 기술 분야의 다양한 과정을 제공합니다. 요트 디자인 디플로마 (Yacht Design Diploma)는 전직 학생에게 100 % 취업률을 자랑하며, 해양 산업 장학금 여성 부문을 통해 장학금을받을 수 있습니다. 동문들은 America 's Cup 팀 Artemis Racing (위 사진)에서 일했습니다.




대학원 과정으로 제공되는 Yacht Design 1 레벨 마스터는 밀라노의 ISAD 디자인 학교에서 건축학, 공학 또는 디자인 학위를 소지한 학생들을 대상으로합니다. 영어와 이태리어 모두로 가르치는 이 1년 코스는 업계에서 최고 수준을 자랑하며, 초청 강연자에는 Mario Pedol (180 미터 Azzam을 디자인 한 사람)과 Andrea Vallicelli가 있습니다.




Westlawn Institute는 80 년 이상 요트 디자인을 가르치고 있으며, 현재 온라인 학습 프로그램을 제공하고 있습니다. 요트 및 보트 디자인 과정은 미국 및 호주에 거주하는 강사가 진행하며 런던의 해양 건축가 협회 (Royal Institute of Naval Architects)의 공인을 받았습니다. 1년 과정의이 디플로마는 건설, 엔지니어링 및 CAD 모듈을 제공합니다. 유명한 졸업생으로는 Douglas Zurn, Tom Fexas, Geoffrey Van Aller가 있으며, 73m Cocoa Bean(위 사진)과 같은 미국 최대의 요트 50 대를 설계하고 있습니다.




아마도 약간 동떨어진 선택이지만, 자동차 디자인은 요트 디자인에 영향을 미치는 핵심 분야 중 하나입니다. 코벤트리 대학교 (Coventry University)의 3학년에서 4학년 학부 과정은 특히 강력한 산업 연관성에 대해 높이 평가됩니다. 수퍼요트 세계에서 스스로를 위해 이름을 만드는 이전 학생들은 Jonny Horsfield (H2 Yacht Design 스튜디오가 123 미터 프로젝트 Jupiter의 외관을 만들었다 - 위 그림)와 Steve Gresham을 포함합니다.




최근 몇 년 동안 BMT Nigel Gee의 James Roy는 조선공학(Naval Architecture) 코스를 요트 디자인 루트로 사용하는 학생들에게 다음과 같은 경향이 나타났습니다. "전통 해군 건축 학위를 소지하고 있다면 큰 상선에 대해 배울 시간은 있지만, 더 이상 그렇지 않습니다.

"대부분의 대학 학위는 모듈 식 접근법을 제공하도록 설계되었으며 요트와 같은 작고 특수한 선박의 조선공학 및 엔지니어링이 포함됩니다."

글래스고에있는 Strathclyde 대학의 이 4년 과정은 고급 요트에서 상업용 선박에 이르기까지 다양한 선박이 어떻게 작동하는지 이해할 수있는 폭 넓은 기초를 제공합니다. 교수진은 또한 Catalina라고 불리는 10 미터 항해 요트 (위 사진)를 소유하고 있으며, 학생들은 하루에 £ 30 정도에 빌릴 수 있습니다.





원문링크 : https://www.boatinternational.com/yachts/yacht-design/young-designers/of-the-best-yacht-design-courses-to-kick-start-your-career--32083/frame-6?view_all=true


  1. Favicon of http://reporter-group.tistory.com 리포터스 2018.07.12 07:35 신고

    잘보고 가요. ^^

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