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합금이란 무엇이며 왜 필요한건지 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.합금은 두 가지 이상의 금속이나 금속과 비금속을 결합해 만든 소재로, 단일 금속이 가진 약점을 보완하거나 특정한 성질을 강화하기 위해 제작됩니다. 예를 들어, 순수한 금속은 종종 단단함이나 내식성이 부족할 수 있는데, 합금으로 만들면 강도, 경도, 내식성, 내열성 등 다양한 성질을 향상할 수 있습니다. 대표적인 합금으로는 철과 탄소로 이루어진 강철이 있으며, 이는 건축 구조물이나 차량 선박에 많이 사용됩니다. 황동은 내식성이 좋아 배관이나 악기에 사용되고, 스테인리스강은 녹이 잘 슬지 않아 주방용품과 의료 기구에 널리 쓰입니다. 합금은 이러한 다양한 물성 덕분에 건축 산업, 일상 용품 등 폭넓은 분야에서 중요한 역할을 합니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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강화유리와 일반 유리의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.강화유리는 일반 유리를 약 600°C까지 가열한 후 급속히 냉각해 제작됩니다. 이 과정에서 유리 표면에 압축 응력이 형성되고 내부에는 인장 응력이 생겨 깨지더라도 작은 조각으로 부서지게 됩니다. 반면 일반 유리는 단순한 성형과 냉각 과정으로 만들어져 비교적 약하고 깨질 때 날카로운 파편을 만듭니다. 물리적으로 강화유리는 일반 유리보다 강도와 내구성이 뛰어나 충격과 열 변화에 강합니다. 이러한 특성 덕분에 강화유리는 창문, 자동차 유리 스마트폰 화면 등 안전성이 중요한 곳에 사용되며 깨졌을 때 부상의 위험이 적다는 장점이 있어 선호됩니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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세라믹 소재의 특징과 용도가 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.세라믹은 매우 높은 강도와 내열성을 가지고 있어 고온 환경이나 강한 압력이 요구되는 산업에서 유용하게 사용됩니다. 세라믹의 강도는 결합이 매우 단단하여 충격과 마모에 강하며 내열성은 구조가 열에 잘 분해되지 않도록 되어 있어 고온에서도 변형이 적습니다. 예를 들어 항공우주 및 방산 산업에서는 세라믹이 고온 엔진 부품이나 방탄 판에 사용되며 전자산업에서는 고온을 견디는 절연체와 반도체 부품으로 쓰입니다. 또한, 의료용 임플란트나 치과 소재로도 활용되는데, 이는 세라믹이 인체와 잘 반응하지 않으면서도 단단하고 내구성이 높기 때문입니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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나노소재의 특징과 활용 분야는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.나노소재는 1~100 나노미터(nm) 크기의 입자들로 이루어진 물질로 원자 수준에서 조작이 가능해 기존 재료와는 다른 독특한 물리적, 화학적 특성을 가집니다. 이러한 나노소재는 표면적이 넓어 반응성이 높고, 전기적, 광학적 기계적 특성이 뛰어납니다. 예를 들어, 은 나노입자는 살균력이 뛰어나며 탄소 나노튜브는 강도가 매우 높으면서도 가볍고 전기전도성이 좋습니다. 이처럼 나노소재는 전자제품, 바이오 의학 환경, 에너지 등 다양한 분야에 활용됩니다. 전자제품에서는 고성능 반도체와 배터리 소재로 바이오 분야에서는 약물 전달 시스템과 진단 장비에 그리고 환경에서는 오염 물질을 분해하는 필터나 촉매로 널리 사용되고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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금속과 비금속의 특성 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.금속과 비금속은 물리적, 화학적 특성에서 뚜렷한 차이가 있습니다. 금속은 일반적으로 강도와 연성이 높고 전기 및 열을 잘 전달하며 광택이 나는 특성이 있습니다. 예를 들어 철(Fe)과 구리(Cu)는 이러한 금속의 특성을 지니고 있으며, 연성과 전도성이 뛰어나 전선이나 구조물 등에 많이 쓰입니다. 반면 비금속은 대개 단단하지 않으며 부서지기 쉽고 전기와 열을 잘 전달하지 않는 절연체로 작용하는 경우가 많습니다. 산소(O)와 황(S) 같은 비금속은 반응성이 높아 화합물을 형성할 때 주로 사용됩니다. 금속은 산과 반응하여 수소 기체를 방출하는 반면, 비금속은 산화반응을 통해 다른 물질과 결합하는 경향을 보이며 각각의 특성에 따라 다양한 용도로 활용됩니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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우리가 사용하는 전기와 에너지는 어디서 오는 건가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.집에서 사용하는 전기는 주로 발전소에서 만들어지며, 이를 통해 우리의 생활을 편리하게 하고, 여러 기기와 시스템을 작동시킵니다. 전기는 조명 난방, 냉방, 통신, 가전제품 등 다양한 분야에 필수적이기 때문에 현대 생활에서 없어서는 안 될 에너지원입니다. 전기는 여러 방식으로 생성되는데 대표적으로 화력, 수력, 원자력, 풍력 태양광 발전이 있습니다. 화력발전은 석탄, 가스 등의 연료를 태워 물을 끓여 발생한 증기로 터빈을 돌리고 수력발전은 댐에 저장된 물을 낙하시켜 전기를 만듭니다. 풍력은 바람의 힘으로 태양광 발전은 태양 빛을 직접 전기로 변환해 전력을 생산하며, 각각 장점과 한계가 있지만 다양한 발전 방식이 조화롭게 사용되어 우리의 전력 수요를 충족시키고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.27
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철을 가열한 다음에 두드리면 왜 단단해 지나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.철을 높은 온도로 가열해 두드리면, 금속 결정 구조가 재정렬되어 더 강한 철이 됩니다. 이 과정은 단련이라 불리며, 금속이 고온에서 연화되었을 때 반복해서 망치질을 하면 내부의 결정립이 미세화되고, 결함이 정리되면서 강도와 경도가 높아집니다. 특히 철 내부에 형성된 불순물이나 결함이 고온에서의 두드림으로 인해 더 균일하게 분포되며 재결정화가 일어나기 때문에 금속 조직이 더 단단하고 치밀하게 변합니다. 이렇게 미세화된 결정립 구조는 철의 인성과 강도를 크게 향상시켜 더 강하고 내구성이 좋은 철을 만드는 데 기여합니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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사람이 견딜수 전류는 어느 정도 인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.사람이 견딜 수 있는 전류는 전류의 세기, 통전 시간, 경로에 따라 다르지만 대체로 1mA 미만의 약한 전류는 거의 인지되지 않거나 약간의 찌릿함 정도로 느껴질 수 있습니다. 1~5mA의 전류는 경미한 충격을 유발하며, 10mA를 넘어서면 근육 수축이 발생해 손을 떼기 어려워지고 30mA 이상에서는 심각한 근육 경련과 호흡 곤란이 발생할 수 있습니다. 100mA 이상의 전류가 체내로 흐르면 심장에 치명적일 수 있으며 이는 심실 세동을 일으켜 생명에 위협을 가할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 사람에게 안전하다고 여겨지는 한계 전류는 약 5mA 이하로 설정되며 이보다 강한 전류는 감전에 따른 위험이 커질 수 있어 주의가 필요합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.27
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mimo 기술이 다중경로간섭을 해결하는방법이 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.MIMO 기술은 여러 송신 및 수신 안테나를 통해 다양한 경로로 데이터를 동시에 전송하여 다중경로간섭 문제를 해결합니다. 다중경로간섭은 신호가 다양한 경로를 통해 수신기에 도달할 때 발생하는데 MIMO에서는 각 안테나가 개별적으로 데이터를 전송하고 수신 측에서 이를 독립적으로 해석하여 간섭을 줄입니다. 구체적으로 MIMO 시스템은 수신 안테나로 들어온 여러 신호들을 상관 분석 및 공간 분리 기술을 통해 각각의 신호 경로를 구별해내며 중복된 데이터를 조합하여 수신 품질을 향상시킵니다. 이를 통해, 다중경로 간섭이 발생하는 상황에서도 더 정확하고 안정적인 신호를 수신할 수 있으며 데이터 전송 속도와 연결 안정성을 크게 높일 수 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.27
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천연 다이아몬드와 랩 다이아몬드는 화학적 성분상 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.랩에서 제작된 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드와 화학적 성분과 결합 구조 면에서 거의 차이가 없습니다. 둘 다 순수한 탄소 원자로 구성되며, 탄소 원자들이 강력한 결합을 이루며 동일한 결정 구조를 갖습니다. 그러나 랩 다이아몬드는 인위적인 환경에서 고온고압 합성법(HPHT)이나 화학기상증착법(CVD) 같은 방법으로 만들어지며, 이 과정에서 천연 다이아몬드와는 다른 미세한 불순물이나 성장 흔적이 남을 수 있습니다. 두 종류를 구분하기 위해서는 특수한 장비와 광학적 검사를 통해 미세한 차이를 분석하는 것이 필요합니다. 예를 들어 천연 다이아몬드는 자연 환경에서 생성되며 독특한 내포물과 불규칙한 형광 패턴을 가질 수 있지만 랩 다이아몬드는 더 균일한 형광 반응을 보이는 경향이 있습니다.
학문 / 재료공학
24.10.27
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