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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