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비유전 물질에서 전기적 성질과 자기적 성질에 관하여..
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.비유전 물질의 전기적 성질은 물질을 구성하는 원자의 전자 배치와 외부 전기장에 대한 반응에 의해 결정됩니다. 예를 들어 도체는 자유롭게 이동하는 전자를 많이 가지고 있어 전류가 잘 흐르지만 부도체는 전자가 고정되어 있어 전류가 흐르기 어렵습니다. 자기적 성질은 물질 내부의 전자의 스핀과 궤도 운동에 의해 발생하는 자기 모멘트에 의해 결정됩니다. 강자성체는 모든 자기 모멘트가 한 방향으로 정렬되어 강한 자성을 나타내지만 반자성체는 외부 자기장에 반대 방향으로 자기 모멘트가 유도되어 약한 반발력을 나타냅니다.전기적 성질과 자기적 성질은 밀접하게 연관되어 있습니다. 움직이는 전하는 자기장을 생성하고 변화하는 자기장은 전기장을 유도하는 현상을 전자기 유도라고 합니다. 이러한 상호작용은 전자기파의 발생과 전동기 발전기 등 다양한 전자기기의 작동 원리에 기반이 됩니다. 또한 특정 물질에서는 전기장을 가하면 자기적 성질이 변하거나 자기장을 가하면 전기적 성질이 변하는 등 복잡한 상호작용이 나타나기도 합니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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향후 전기차 배터리 재활용을 위한 방법은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전기차 배터리의 수명이 다하거나 성능이 저하되어 전기차로의 사용이 어려워지면서 이를 효과적으로 재활용하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 폐배터리에는 리튬 코발트 등 고가의 희귀 금속이 함유되어 있어 단순 폐기하기에는 자원 낭비가 심하며 환경 오염 문제도 발생할 수 있습니다. 따라서 폐배터리를 재사용하거나 유용한 원료를 추출하여 새로운 배터리 제조에 활용하는 등 다양한 재활용 방안이 모색되고 있습니다. 예를 들어, 성능이 다소 저하된 폐배터리는 에너지 저장 시스템(ESS)이나 전력망 안정화에 활용하거나 소형 전기 기기에 재사용할 수 있습니다. 또한 폐배터리를 분해하여 유용한 원료를 추출하고 이를 새로운 배터리 제조에 재활용하는 방식도 주목받고 있습니다. 이러한 폐배터리 재활용은 자원 순환 경제를 구축하고 환경 문제 해결에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 미래 배터리 산업의 경쟁력을 높이는 데에도 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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멀티미터에서 전압 측정과 전류 측정을 할 때, 내부 회로 구조가 왜 달라야 할까요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다멀티미터에서 전압 측정과 전류 측정 시 내부 회로 구조가 다른 이유는 두 측정 방식이 전기 회로와 상호작용하는 방식이 다르기 때문입니다.전압 측정은 회로에 병렬로 연결되어 회로의 전류 흐름을 방해하지 않고 두 점 사이의 전위차를 측정합니다. 이를 위해 멀티미터 내부 저항이 매우 높아야 합니다. 만약 저항이 낮다면 측정 과정에서 회로에 영향을 미쳐 정확한 측정이 어려워집니다.반면 전류 측정은 회로에 직렬로 연결되어 회로의 모든 전류가 측정 장치를 거쳐 흐르도록 합니다. 따라서 멀티미터 내부 저항이 매우 낮아야 합니다. 만약 저항이 높다면 회로의 전류 흐름을 방해하여 측정값이 정확하지 않게 됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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전자기파의 전파가 빛보다 느리게 전파되는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자가 이동할 때의 속도는 빛의 속도보다 훨씬 느리지만, 전자기파는 전자 자체의 이동이 아니라 전기장과 자기장의 변화를 통해 에너지가 전달되는 방식이므로 빛의 속도에 가까운 속도로 전파됩니다. 그러나 실제로 전자기파가 매질을 통해 이동할 때는 매질의 성질에 따라 속도가 감소하게 됩니다. 특히 전자기파가 전도성 물질이나 유전체 등 특정 매질을 통과할 때 전자기파는 매질 내부에서 원자와 상호작용하며 흡수와 재방출 과정을 반복하기 때문에 빛의 속도보다 느려집니다. 이를 굴절률이라고 하며 매질이 빛을 늦추는 정도를 나타내어 매질에 따라 전파 속도가 달라지게 됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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금속과 비금속의 결합으로 만들어진 합금들에 대해 질문드려요.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.금속과 비금속의 결합으로 만들어진 합금은 고유의 결합 구조와 원소의 특성 덕분에 성질상 여러 차이를 가지면서도 다양한 용도로 쓰입니다. 금속의 전자들이 비금속과 결합하면서 결정 구조나 전도성 강도 등이 조절되며 예를 들어 강철은 철에 탄소를 소량 첨가해 강도와 내구성을 강화하여 건축 교량 등 구조물에 적합한 특성을 갖게 됩니다. 이러한 합금은 각기 다른 환경 조건이나 요구에 맞춰 특정 물리적 화학적 특성을 제공하며 가벼운 알루미늄 합금에서부터 내식성이 뛰어난 스테인리스강까지 광범위하게 사용됩니다.
학문 / 재료공학
24.11.13
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전기에너지를 최소한으로 쓰고 최대한 효과를 발휘 하는 전자제품은 없나요
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.최소 전력으로 최대 효과를 내는 전자제품으로는 LED 조명 인버터 에어컨 그리고 고효율 냉장고가 대표적입니다. LED 조명은 적은 전력을 사용하면서도 밝은 빛을 제공하고 인버터 에어컨은 온도에 따라 전력 사용을 자동으로 조절하여 에너지를 절감합니다. 고효율 냉장고는 최신 기술로 내부 온도를 안정적으로 유지해 전기 소모를 줄이면서 냉장 효과를 극대화합니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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충전해서사용하는 여러배터리들은 어떻게
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.충전 배터리는 전기를 화학 에너지로 변환해 저장하며 충전 시 양극과 음극에서 화학 반응이 일어나면서 전자가 축적됩니다. 배터리 용량은 주로 배터리 내에 저장할 수 있는 이온의 양 즉 전극 재료의 크기와 전해질의 밀도에 의해 결정됩니다. 용량이 큰 배터리는 더 많은 이온을 저장할 수 있는 구조로 더 오래 전력을 공급할 수 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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배터리 만드는 재료가 한가지인 줄 알았는데 여러 가지인가요
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.배터리에는 리튬 외에도 여러 가지 재료가 사용됩니다. 리튬이온 배터리의 경우 양극에 코발트 니켈 망간 같은 금속이 사용되고 음극에는 주로 흑연이 쓰이며 전해질로 리튬 염이 포함된 액체가 들어갑니다. 이 외에도 배터리 종류와 특성에 따라 철 알루미늄 구리 같은 다양한 재료들이 배터리의 성능과 안정성을 높이기 위해 활용됩니다.
학문 / 재료공학
24.11.13
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카메라의 작동 원리는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.카메라는 버튼을 누르면 렌즈를 통해 들어온 빛이 센서에 닿아 이미지를 형성하는 원리로 작동합니다 디지털 카메라에서는 광학 센서가 빛을 전기 신호로 변환해 픽셀 단위의 데이터를 저장하고 소프트웨어가 이 데이터를 이미지 파일로 처리합니다. 렌즈 센서 이미지 프로세싱 기술이 결합해 정확한 색상과 디테일을 가진 사진을 만들어냅니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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사람의 생명이 위독까지 생기는 전압은 몇 볼트부터인가여?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.사람에게 치명적인 전압은 보통 50V 이상의 교류(AC)나 120V 이상의 직류(DC)부터로 알려져 있습니다. 전압보다 더 중요한 요소는 흐르는 전류로 인체에 0.1A(100mA) 이상의 전류가 흐르면 심장 마비를 일으킬 수 있어 위험합니다. 따라서 저항에 따라 다르지만 100V 이상의 전압이 지속적으로 접촉되면 생명이 위태로울 수 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.11.13
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