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수소연료전지 자동차에서 촉매로 사용되는 신소재에 대해..!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.수소연료전지 자동차의 핵심 부품인 연료전지의 성능 향상을 위해 촉매 소재 개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 기존에는 백금을 주로 사용했지만 고가이고 매장량이 한정적이라는 단점이 있어 이를 대체할 수 있는 비귀금속 촉매 개발에 대한 연구가 집중되고 있습니다. 특히, 철, 질소 탄소 등을 기반으로 한 다양한 나노구조 촉매들이 개발되고 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 촉매의 활성 부위를 정확히 예측하고 성능을 향상시키는 연구도 활발합니다. 또한 촉매의 내구성을 높이고 생산 비용을 낮추기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며 이러한 연구 결과를 바탕으로 더욱 효율적이고 경제적인 수소연료전지 자동차 개발이 기대됩니다.
학문 / 재료공학
24.10.23
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해수에서 전기를 생산할 수 있는 신소재가 개발이 될 수 있을까요/?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.해수를 이용하여 전기를 생산하는 신소재 개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 대표적인 예로 염분차 발전을 위한 소재가 있습니다. 염분차 발전은 바닷물과 민물의 염분 차이를 이용하여 전기를 생산하는 방식인데요 이를 위해서는 특수한 이온 교환막과 전극 소재가 필요합니다. 이러한 소재들은 바닷물 속의 나트륨 이온을 선택적으로 통과시켜 전류를 발생시키는 원리를 이용합니다.또한 해수 전지라는 새로운 개념도 주목받고 있습니다. 해수 전지는 바닷물 속의 나트륨 이온을 이용하여 전기를 저장하고 방출하는 전지입니다. 리튬 이온 전지와 유사한 구조를 가지지만 지구상에 풍부한 나트륨을 사용하기 때문에 가격 경쟁력이 높고 환경 친화적이라는 장점이 있습니다
학문 / 전기·전자
24.10.23
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고성능 컴퓨터 CPU에서 발생하는 발열 문제를 해결 소재 관련해서,,
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.고성능 컴퓨터의 발열 문제는 지속적인 연구 개발의 대상입니다. 기존의 실리콘 기반 열전도체를 넘어 다양한 혁신적인 소재들이 등장하고 있습니다. 그래핀과 같은 2차원 소재는 뛰어난 열전도율을 자랑하며 액체 금속은 높은 열전도성과 뛰어난 밀착성으로 주목받고 있습니다. 또한 상변화 물질은 열을 흡수하여 상을 변화시키는 특성을 활용하여 효과적인 냉각을 가능하게 합니다. 이 외에도 나노유체와 같은 새로운 개념의 냉각 매체도 활발히 연구되고 있습니다. 이러한 첨단 소재들은 기존의 냉각 시스템의 한계를 극복하고 고성능 컴퓨터의 성능 향상에 기여할 것으로 기대됩니다.
학문 / 전기·전자
24.10.23
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전자기기의 외부에 전기가 흐르는 것 같은 느낌에 관하여 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.컴퓨터 케이스에서 전기가 흐르는 듯한 느낌을 받는 경우 실제로 미세한 전류가 흐르고 있을 가능성이 있습니다. 이는 주로 접지 불량 정전기 축적 파워 서플라이 문제 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있습니다. 접지가 제대로 되지 않으면 케이스에 전하가 축적되어 감전되는 듯한 느낌을 줄 수 있으며 정전기 역시 마찬가지입니다. 파워 서플라이에 문제가 있을 경우에는 케이스를 통해 누전이 발생할 수도 있습니다
학문 / 전기·전자
24.10.23
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신소재에 나타나는 표면 에너지와 반응성을 분석하는 방법에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.신소재의 표면에너지와 반응성을 분석하는 방법에는 여러 가지가 있으며 주로 물리적 및 화학적 특성을 평가하는 기술이 사용됩니다. 대표적인 방법 중 하나는 접촉각 측정법으로 이는 액체 방울이 소재 표면에 떨어졌을 때 형성되는 접촉각을 측정하여 표면에너지를 계산할 수 있습니다. 또 다른 방법으로는 X선 광전자 분광법(XPS)과 같은 표면 분석 기술을 통해 소재의 화학적 조성과 표면 화학 상태를 파악할 수 있습니다. 또한 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 표면의 미세 구조를 관찰하고 주사탐침현미경(AFM)을 통해 나노미터 수준에서 표면의 형태와 거칠기를 분석할 수 있습니다. 이러한 방법들은 신소재의 표면에너지와 반응성을 이해하고 그에 따라 소재의 응용 가능성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.
학문 / 재료공학
24.10.23
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FCC 구조의 최밀충진 방향에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.FCC 결정 구조에서 최밀충진이 일어나는 방향은 면을 지나는 대각선 방향입니다.FCC 구조는 원자들이 면심입방체의 꼭짓점과 면의 중심에 위치하여 매우 조밀하게 배열된 구조입니다. 이러한 구조에서 원자들은 공간을 최대한 효율적으로 채우기 위해 면을 따라 대각선 방향으로 가장 가깝게 붙어 있습니다. 이는 FCC 구조의 특징적인 배열 방식으로 높은 충진율과 함께 금속의 연성과 전성에 기여하는 중요한 요소입니다.즉 FCC 결정 구조에서 가장 조밀하게 원자들이 배열되어 있는 방향은 면 대각선 방향이라고 할 수 있습니다.
학문 / 재료공학
24.10.23
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차량의 전자시스템과 관련하여 고장시 문제는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.차량의 전자 시스템은 복잡한 반도체 소자와 기타 전자 부품에 의존하고 있으며 이들이 고장날 경우 안전에 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 많은 차량에는 다양한 안전 시스템과 이중화 설계가 적용되고 있습니다. 예를 들어 중요한 안전 시스템인 브레이크 스티어링 에어백 등은 이중화되어 하나의 시스템이 고장 나더라도 다른 시스템이 정상적으로 작동할 수 있도록 설계되어 있습니다. 또한 차량에는 오류 감지 및 진단 기능이 포함되어 있어 시스템의 이상을 조기에 감지하고 운전자에게 경고를 제공하며 필요한 경우 안전 모드로 전환하여 차량의 제어를 유지합니다. 이러한 기능들은 차량의 전반적인 안전성을 높이며 전자 시스템의 고장이 발생하더라도 안전한 운행을 보장하는 데 기여하고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.23
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스마트폰 화면의 강도를 높이기 위한 방법이 궁금합니다!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.스마트폰 화면의 강도를 높이기 위해 다양한 유리 강화 기술이 사용됩니다. 대표적인 방법으로는 화학 강화와 열 강화가 있습니다. 화학 강화는 유리를 질산칼륨 용액과 같은 화학 물질에 담가 표면에 압축 응력을 가해 외부 충격에 강하게 만드는 방법입니다. 마치 유리 표면에 보이지 않는 압축 띠를 둘러 강도를 높이는 것과 같습니다. 열 강화는 유리를 고온으로 가열한 후 급냉시켜 표면에 압축 응력을 형성하는 방식입니다. 이 외에도 다층 구조 유리를 사용하여 충격 흡수력을 높이거나 특수 코팅을 통해 표면 경도를 높이는 방법 등이 있습니다. 이러한 기술들은 스마트폰 화면을 외부 충격으로부터 보호하고 더욱 견고하게 만들어 사용자의 편의성을 높이는 데 기여합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.23
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자율주행차의 레이더 시스템에서 필요한 전자파 흡수체의 소재는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.자율주행차의 레이더 시스템에서 사용되는 전자파 흡수체는 다양한 소재로 제작될 수 있으며 정확한 소재는 차량 모델이나 레이더 시스템의 특성에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 자성체 탄소나노튜브 금속 입자 등이 혼합된 복합 소재가 많이 사용됩니다. 이러한 소재들은 전자파를 흡수하여 레이더 신호의 간섭을 최소화하고 정확한 거리 측정을 가능하게 합니다 최근에는 5G 통신 주파수에서 우수한 흡수 성능을 보이는 자성 소재와 고분자를 혼합한 복합 소재 필름에 전도성 섬유를 덧붙여 더욱 효과적인 흡수 차폐 소재를 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.23
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에너지 하베스팅 기술에서 사용되는 압전 소재의 응용 가능성에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.에너지 하베스팅 기술에서 사용되는 납조 지르콘산 티타늄(PZT)과 같은 압전 세라믹 소재가 대표적입니다. PZT는 압력을 가하면 전기를 발생시키는 뛰어난 압전 효과를 가지고 있어 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 예를 들어 스마트폰 케이스에 삽입하여 사용자가 스마트폰을 사용할 때 발생하는 진동 에너지를 전력으로 변환하여 배터리를 충전하거나 신발 깔창에 내장하여 걸을 때 발생하는 압력을 전력으로 변환하여 스마트 워치 등 소형 전자기기를 충전하는 등 다양한 응용이 가능합니다. 또한 센서, 액추에이터, 초음파 진동자 등에도 활용되며 미래에는 사물인터넷(IoT) 기기의 자가 발전 시스템으로도 활용될 가능성이 높습니다.
학문 / 재료공학
24.10.23
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