구리가 철보다 약할 수 밖에 없는 이유가 궁금해여?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.다 같은 금속 같은데, 강도가 다들 다르죠.구리가 철보다 약한 가장 큰 이유는 재료의 결정 구조와 결합 방식의 차이입니다. 구리의 경우는 연성이 매우 큰 구조입니다. FCC라고 한글로는 면심입방체라고 합니다. FCC 구조는 최밀 충진된 구조인데, 이게 슬립 시스템이 많습니다. 그래서 변형이 쉽게 일어날 수 있죠. 철의 경우를 보면 철은 BCC 및 FCC 전이를 이용해서 강도를 크게 올릴 수 있는 소재입니다. 이런 결정 구조와 결합 방식 때문에 강도의 차이가 나는 것입니다.
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자율주행 차량의 라이다, 레이더, 카메라 센서 융합은 사고율 감소에 얼마나 기여할까요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.자율주행 차량이 점점 현실화 되어가고 있는 것 같습니다. 아직은 보완이 더 필요하지만 말이죠.질문 주신 내용의 결론부터 말씀을 드리면 센서 융합은 사고율 감소에 결정적인 역할을 하게 됩니다. 카메라의 경우 형태 인식에는 강할 수 있습니다. 그러나 강한 빛에는 취약할 수 있죠. 반면에 라이다는 거리나 형상에는 강한데, 악천후에는 또 약하죠. 레이더는 날씨 영향을 거의 받지 않는 특징이 있습니다.그렇기 때문에 이 셋을 함께 쓴다면? 인식 실패 확률이 크게 줄어들게 되겠죠.
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고엔트로피 합금은 기존 구조용 금속 대비 어떤 공학적 장점을 가지나요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.결과적으로 보면 고엔트로피 합금은 강도와 연성을 동시에 확보하기 어려운 구조재라고 생각할 수 있습니다.일단 여러 원소가 섞이면서 격자 왜곡이 커지게 될테고, 이로 인해서 전위 이동이 억제돼서 강도가 올라갑니다. 동시에 단순 고용체 구조 덕분에 취성 파괴가 줄어들기 때문에 연성 또한 유지될 수 있습니다.이 조합은 기존 합금에서는 얻기 어려운 장점이죠.
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2차전지 양극재의 미세구조 제어는 배터리 수명과 안정성에 어떤 영향을 미칠까요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.배터리 수명 정말 중요하죠. 특히 전기차에서는 배터리의 수명과 안정성이 무엇보다 중요할 것 같은데요.결론적으로 보면 양극재 미세구조의 제어는 수명과 안전성을 동시에 좌우할 수 있는 핵심이라고 할 수 있습니다. 입자의 크기가 균일하면, 충방전 할때 리튬 확산이 고르게 일어날 수 있습니다. 그 결과로 국부적인 열화를 줄일 수가 있는 거죠. 안전성 면에서 좋다고 볼 수 있습니다. 그리고 결정 결함이 많아지만 균일이 발생하거나 산소 방출이 쉽게 발생하기 때문에 성능 저하와 발열 위험이 커집니다. 그렇기 때문에 미세구조 제어는 화재 가능성을 낮추는 기본적인 전략 중 하나라고 볼 수 있습니다.
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반도체 소자의 미세화 한계는 어떤 물리적 요인에서 비롯되나요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.반도체에 기능을 많이 넣으려고 하면 결국 미세하게 만들어야 됩니다. 그러다 보면 결국에는 물리 법칙 자체가 하나의 벽이 되는 것이죠.선폭이 나노미터 수준으로 줄어들면 전자가 절연막을 뚫고 이동하게 되는데, 양자 터널링이 발생하게 됩니다. 이것이 누설 전류가 급증하고, 전력을 쓰지 않아도 별열이 생기게 되는 원인으로 작용하게 되요.성능 향상보다 전력이나 열을 관리하는게 더 어려워지는 것이죠..
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직류 송전은 어떤 조건에서 교류 송전보다 효율적인가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.송전에 있어서 에너지가 손실되기 때문에 유불리를 잘 따져야 할 것 같습니다.장거리 송전이나 해저 케이블에서는 결론적으로 보면 직류 송전이 더 효율적인 경우가 많습니다. 교류의 경우 거리가 늘어날수록 무효전력이나 리액턴스 손실이 커집니다. 그러나 직류는 그렇지 않죠. 그래서 일정거리부터는 변환 설비 비용을 감안한다 하더라도 총 손실이 더 적어지는 결과를 가져오게 될 거에요.특히나 해저나 지중 송전에서는 이 차이가 더 크다고 합니다.
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고속 집적회로에서 신호 무결성 문제는 어떻게 발생하나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.고속 회로를 다루시다 보면 신호가 제때 도착하지 않는 문제가 가장 먼저 나타날겁니다.보통 임피던스 불일치로 반사가 생길 경우 신호가 찌그러지면서 0과 1의 경계가 모호해지는 현상이 발생하거든요. 그 결과로 타이밍에서 에러가 생기고, 오동작이 생기거나, 간헐적으로는 리셋이 되는 문제가 발생할 수 있습니다. 특히 클록 신호에서 이런 현상이 발생하면 전체 시스템이 불안정해지기 때문에 조심하셔야 합니다.
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공정 최적화 문제에 있어서 수치해석 결과는 얼마나 신뢰 가능한가요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.공정 최적화 실제 적용에서는 정말 필요한 것이죠.수치해석 결과는 조건이 맞으면 충분히 신뢰가 가능합니다. 그러나 이걸 그대로 믿으면 위험해요.. 모델을 단순화해서 생긴 오차를 줄이려면 실험 데이터로 모델을 계속 보정하는 과정을 거쳐야 합니다. 시뮬레이션과 현장 데이터의 반복적인 비교를 계속해야 된다는 것이죠. 이게 신뢰도를 결정하게 됩니다.
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양자역학적 불확정성은 공학 시스템 설계에 있어 어떤 한계를 주나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.이 정도 질문 수준이면 물리적 개념이 꽤 깊으신 것 같습니다.결론부터 말씀드리면, 불확정성 원리는 공학 시스템의 소형화와 정밀화에 있어서 물리적 한계를 줄 수 있습니다. 반도체가 나노미터 수준으로 작아질수록 전자의 위치가 흐려지는데, 이 때 누설전류와 오동작이 자주 발생하거든요. 그래서 미세 공정에서는 완벽한 제어 대신에 확률을 고려한 설계가 필수적으로 필요한 것이죠.
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전기를 만지는 사람은 그 전기에 저항이 생기면서 더 높은 전기에 감전이 되지 안ㄴㅎ을 가능성도 있나요??
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전기를 만질때 저항이 생겨서 안전해졌으면 좋겠습니다.. 그러나 결론적으로 말씀드리면 사람의 저항 때문에 감전이 막히는 일은 거의 없다고 보면 됩니다. 인체의 경우 전기 저항이 있긴 하죠. 근데 전압이 높으면 그 저항은 그냥 쉽게 뚫고 전류가 흐르게 됩니다. 사람의 몸 자체가 수많은 물과 이온들로 이루어져 있잖아요. 그래서 전기가 통하면 감정된다가 현실적으로 맞는 설명이겠죠.
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