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압력을 받으면 고체 상태를 유지하는 유체?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.질문하신 소재는 비뉴턴 유체 중 하나인 쉘 응답 유체 혹은 비탄성 유체라고 불리는 물질입니다. 이 소재는 일반적으로 유체 상태를 유지하다가 순간적으로 강한 압력이나 충격을 받으면 일시적으로 고체처럼 굳어지는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 성질은 주로 세라믹 나노입자와 같은 고체 입자가 포함된 특수한 액체 구조에서 발생합니다. 이 소재는 높은 압력 하에서 견고하게 반응하여 충격 에너지를 흡수하기 때문에 방탄복 보호 장비 헬멧 등의 안전 장비에 주로 응용됩니다. 또한 유연성과 가벼움을 유지하면서도 순간적인 강도를 확보할 수 있어 스포츠 보호대나 산업용 보호복에서도 활용 가능성이 높습니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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네트워크 과밀 현상을 해결하기 위한 방법은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.네트워크 과밀 현상을 해결하기 위해 5G와 차세대 6G 통신에서는 밀리미터파와 테라헤르츠(THz) 대역 같은 초고주파수 대역을 활용하여 더 많은 데이터를 동시에 전송하는 기술이 사용됩니다. 5G에서는 이미 밀리미터파 대역이 활용되고 있으며 6G에서는 테라헤르츠 대역을 통해 더욱 넓은 대역폭을 확보할 수 있습니다. 또한 네트워크의 효율성을 높이기 위해 MEC 기술이 도입되어 데이터 처리와 저장을 분산함으로써 중앙 서버의 부담을 줄이고 사용자와의 거리에서 데이터를 처리해 지연을 최소화합니다. 인공지능(AI) 기반 네트워크 관리도 과밀을 예방하는 기술로, 실시간으로 트래픽을 분석하고 최적의 경로를 자동으로 설정해 효율적으로 분산시킵니다. 이러한 기술로 6G는 5G보다 수십 배 빠른 속도와 함께 더 많은 기기 연결을 지원할 수 있을 것으로 기대됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.06
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전자기기의 냉각을 위한 소재의 연구는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자기기의 발열을 효과적으로 냉각하기 위해 고열전도성 소재가 필수적입니다. 대표적으로 그래핀과 탄소 나노튜브가 있으며 이는 열전도율이 매우 높아 열을 빠르게 분산시킵니다. 또한 액체 금속과 고분자 복합재 소재도 사용되는데 액체 금속은 높은 열전도성과 유연성을 동시에 제공하여 다양한 기기에 적용 가능하고 고분자 복합재는 경량화와 내구성이 뛰어나 고성능 기기에 적합합니다. 이러한 냉각 소재가 발전하면 전자기기의 성능이 더욱 안정적으로 유지되고 과열로 인한 부품 손상과 성능 저하를 줄일 수 있어 수명 연장과 에너지 효율 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.06
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초고속 충전 배터리에 적합한 음극 및 양극 소재
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.초고속 충전을 위해서는 전자가 빠르게 이동할 수 있도록 고성능의 음극과 양극 소재가 필요합니다. 음극 소재로는 실리콘이 대표적이며 기존의 흑연 음극보다 충전 속도가 빠르고 에너지 밀도도 높습니다. 다만 실리콘은 충·방전 시 부피 팽창이 크기 때문에 이를 보완한 실리콘-탄소 복합재가 많이 연구되고 있습니다. 양극 소재로는 니켈 코발트, 망간(NCM) 기반의 소재가 유망하며 리튬의 빠른 이동을 가능하게 해 충전 시간을 단축합니다. 최근에는 리튬 대신 리튬-황 또는 리튬-철 인산염(LFP) 소재도 주목받고 있는데 이는 내구성 및 안전성이 좋아 초고속 충전용 배터리 소재로 각광받고 있습니다
학문 / 재료공학
24.11.06
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컴퓨터에서 처리하는 데이터는 어떻게 이진수로 변환되나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.컴퓨터는 전자 회로를 통해 정보를 처리하는데 이 회로는 전류가 흐르는 상태(1)와 흐르지 않는 상태(0)라는 두 가지 상태만 구분할 수 있습니다. 이 두 가지 상태를 기반으로 컴퓨터는 모든 데이터를 이진수(binary) 형태로 변환하여 처리합니다. 텍스트 이미지 소리 등 다양한 형태의 데이터는 ASCII나 UTF-8 같은 인코딩 규칙을 통해 각각의 문자와 기호를 특정한 이진수 조합으로 표현할 수 있으며 이미지나 소리도 픽셀 값이나 샘플 값을 이진수로 변환하여 저장하고 처리합니다. 이러한 과정을 통해 컴퓨터는 복잡한 데이터를 단순한 0과 1의 조합으로 처리하게 됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.06
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스마트 재료의 발전과 건축에 영향은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.스마트 재료의 개발과 발전은 건축 산업에 혁신적인 영향을 미칠 수 있습니다. 온도 빛 압력 등 외부 자극에 반응하는 스마트 재료는 에너지 효율과 사용자 편의성을 극대화할 수 있습니다. 예를 들어 스마트 창문은 자외선을 차단하거나 자동으로 투명도를 조절해 냉난방 비용을 절감할 수 있고 자가 치유 콘크리트는 균열이 생기면 자동으로 복구해 건물의 내구성을 높일 수 있습니다. 이러한 스마트 재료는 건축물의 유지 보수 비용을 절감하고 에너지 절약을 도와 친환경 건축에도 기여해 미래 지향적인 스마트 건축 환경을 만들어갈 수 있습니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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재료의 내구성 향상을 위한 기술은??
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.재료의 내구성을 향상시키기 위한 기술에는 여러 가지가 있습니다. 열처리 표면처리 합금 설계 등이 대표적입니다. 열처리 기술은 금속의 강도와 내구성을 높이기 위해 재료를 가열하고 서서히 식히거나 급랭시키는 방식으로 특히 철강이나 알루미늄 합금의 강도를 크게 향상시킵니다. 표면처리 기술로는 화학적 도금 플라즈마 코팅 등이 있으며 표면을 단단하게 하여 마모나 부식을 방지합니다. 또한 나노 기술을 적용한 합금 설계나 섬유 보강재 사용으로 재료 내구성을 높이는 경우도 많습니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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고온 초전도체의 발전과 미래 기술은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.고온 초전도체가 개발되면 미래 기술에 지대한 영향을 미칠 것입니다. 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에, 이를 전력망에 적용하면 에너지 손실을 줄여 효율적인 전력 전달이 가능해져 전력 인프라의 혁신을 가져올 수 있습니다. 또한 고온 초전도체는 MRI와 같은 의료 기기의 자기장 생성 고속 자기부상 열차 전력 저장 장치 등에서 사용되며 이러한 분야의 성능을 크게 향상할 수 있습니다. 고온에서 안정적인 초전도체는 냉각 비용과 복잡한 유지 관리 요구를 줄여 상업화와 대중화를 가능하게 할 뿐만 아니라 전자기기 소형화와 고성능화 통신기기의 속도 향상에도 크게 기여하여 새로운 산업의 지평을 열 것으로 기대됩니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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인공 다이아몬드 만드는데 어떤것이 필요 한가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.인공 다이아몬드를 만들기 위해서는 고온고압(HPHT) 방식이나 화학 기상 증착(CVD) 방식이 일반적으로 사용됩니다. HPHT 방식은 천연 다이아몬드가 형성되는 환경과 비슷한 고온과 고압 조건에서 탄소 원자를 압축해 다이아몬드를 형성하며 주로 탄소 덩어리와 고압 기계가 필요합니다. CVD 방식에서는 메탄가스와 같은 탄소 기반 가스를 저압에서 플라즈마 상태로 만들어 기판 위에 다이아몬드 결정이 자라게 합니다. 영상에서 연필심을 이용한 실험은 실제로 다이아몬드를 만드는 조건에 미치지 못하지만 탄소 성분을 다이아몬드 형태로 전환해보려는 시도였습니다. 실제 인공 다이아몬드 생성에는 고도화된 장비와 기술이 필요합니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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나노 재료가 현대 기술에 어떤 영향을 미치나?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.나노 재료는 그 크기가 매우 작아 일반 재료와는 다른 독특한 물리적 화학적 특성을 가지며 현대 기술에 큰 영향을 미치고 있습니다. 이들은 전자기기 의학, 에너지 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌고 있는데 예를 들어 전자기기에서는 나노 크기의 트랜지스터를 통해 반도체 소자의 성능과 집적도를 크게 높이고 있습니다. 의료 분야에서는 나노 입자를 이용해 약물을 정확하게 전달하는 방식으로 치료 효과를 높이는 연구가 진행되고 있으며 에너지 분야에서는 태양전지와 배터리의 효율을 향상시키는 데 나노 소재가 활용되고 있습니다. 이렇게 나노 재료는 기존 기술의 한계를 극복하고 성능을 비약적으로 향상시키며 새로운 가능성을 열어가는 핵심 요소로 자리잡고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.11.06
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