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테라헤르츠(THz) 주파수 대역의 통신 기술의 발전에 대해
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.테라헤르츠(THz) 주파수 대역의 통신 기술은 빠른 데이터 전송 속도와 높은 대역폭을 제공하는 가능성 덕분에 급속히 발전하고 있습니다. THz 주파수 대역은 일반적으로 0.1 THz에서 10 THz 사이의 범위를 포함하며 이 범위의 전자기파는 매우 짧은 파장을 가지므로 밀리미터급 기기 간의 고속 무선 통신에 적합합니다. 현재 THz 통신 기술은 스펙트럼 효율성을 극대화하고, 안전한 데이터 전송을 위한 다양한 응용 분야에 초점을 맞추고 있으며, 특히 무선 LAN ,5G/6G 네트워크 사물인터넷(IoT) 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 연구자들은 THz 주파수를 활용한 통신 시스템의 개발에 있어 발진기 검출기 신호 처리 기술을 개선하고 있으며 THz 이미징 기술도 함께 발전하고 있습니다. 그러나 THz 통신의 실용화에는 대기 흡수 기기 가격 및 신호의 전파 거리와 같은 여러 도전 과제가 남아 있지만 이 분야는 미래의 고속 무선 통신을 위한 중요한 영역으로 주목받고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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나노미터는 원자의 크기로 미루어 얼마인가요
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.원자의 크기는 일반적으로 약 0.1~0.5 나노미터(nm)에 해당하며, 이는 1 나노미터가 10억 분의 1 미터라는 것을 감안할 때 매우 미세한 크기입니다. 원자는 원자핵과 전자 구름으로 구성되어 있으며, 원자핵의 크기는 약 1 페타미터(pm)(1 페타미터는 10^-12 미터) 정도로 원자 전체 크기에 비해 매우 작습니다. 반면 전자는 원자핵 주위의 궤도에서 존재하지만, 전자의 실질적인 크기는 전하의 분포로 표현되며, 그 자체로는 특정한 크기가 없다기보다 파동적인 성질을 가지고 있습니다. 전자는 그에 대한 유효 크기가 약 0.1 nm정도로 간주되며, 원자와 비교했을 때 상대적으로 매우 작은 크기를 가집니다. 이러한 미세한 크기 덕분에 원자들은 서로 가까이 배열될 수 있으며 화학 결합을 통해 다양한 물질을 형성합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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전자 현미경이 사진을 보여주는 원리에 관하여
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자현미경은 전자빔을 이용해 매우 높은 배율로 이미지를 얻는 장치입니다. 그 원리는 가시광선 대신 전자를 광원으로 사용하는 데 있습니다. 전자는 파장이 매우 짧아 빛으로는 볼 수 없는 미세한 구조까지 관찰할 수 있습니다. 전자빔은 샘플에 초점을 맞추기 위해 전기적 또는 자기적 렌즈로 조절되며 샘플과 상호작용하면서 신호가 발생합니다. 이 신호는 샘플의 표면 형상이나 내부 구조에 대한 정보를 포함하고 있으며 이를 감지해 이미지로 변환합니다. 주사전자현미경(SEM)은 샘플 표면을 스캔해 3차원 이미지를 제공하고 투과전자현미경(TEM)은 전자를 샘플 내부로 통과시켜 내부 구조를 분석합니다. 전자현미경은 이렇게 전자의 특성을 활용해 기존 광학 현미경보다 훨씬 높은 해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다.
학문 / 재료공학
24.10.17
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전력 망에서 에너지 저장 장치 ESS의 역할은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.에너지 저장 장치(ESS)는 전력망에서 중요한 역할을 하며, 주로 전력 수급의 안정화 재생 에너지 활용 증대 피크 부하 관리 전력 품질 개선에 기여합니다. ESS는 전력 소비가 낮은 시간에 전기를 저장해두고, 수요가 높은 시간에 이를 방출함으로써 전력망의 안정성을 유지하고 전력 공급 부족이나 과부하 상황을 방지합니다. 또한태양광이나 풍력 같은 재생 에너지는 생산량이 불규칙하기 때문에 ESS를 통해 남는 에너지를 저장하고 필요할 때 사용함으로써 재생 에너지의 활용도를 높일 수 있습니다. 피크 시간대의 전력 수요를 줄이는 데도 효과적이며 전력 품질을 유지하여 갑작스러운 전압 변화나 전력 손실을 방지하는 역할을 합니다. ESS는 이러한 기능을 통해 전력망의 효율성과 신뢰성을 크게 향상시킵니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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마이크로칩의 소형화가 가져오는 기술적 도전
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.마이크로칩이 소형화되면서 발생하는 주요 기술적 도전은 열 관리 전력 효율성 신호 간섭 및 제조 공정의 복잡성입니다. 칩이 작아질수록 트랜지스터의 밀도가 높아져 열이 더 많이 발생하는데, 이를 효율적으로 방출하지 못하면 칩 성능에 문제가 생길 수 있습니다. 또한 소형화된 칩은 전력 소모를 줄이기 위한 설계가 필요하지만 전력 누출이 발생할 가능성이 높아 전력 효율을 유지하는 것이 어려워집니다. 신호 간섭도 중요한 문제로 소형 칩에서 서로 가까이 있는 전자 신호들이 간섭을 일으켜 오작동을 유발할 수 있습니다. 마지막으로 칩을 더 작게 만들기 위해서는 미세 공정 기술이 필요해 제조 과정이 더욱 복잡하고 비용이 증가하는 문제도 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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기본적으로 배터리는 전기를 어떻게 저장하고 나오게 하는건가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.건전지나 배터리는 전기 에너지를 화학적 에너지로 저장하고, 필요할 때 이를 다시 전기 에너지로 변환해 사용하는 장치입니다. 이 과정은 주로 전기화학적 반응을 통해 이루어집니다. 배터리 내부에는 양극(+)과 음극(-)이 있으며 두 전극 사이에는 전해질이 존재합니다. 전력을 저장할 때는 외부 전원으로 인해 양극과 음극에서 이온의 이동이 발생하며 이 과정에서 화학 에너지가 저장됩니다. 사용할 때는 저장된 화학 에너지가 반대로 전기 에너지로 변환되어 외부 회로로 전자가 이동하며 전력을 공급하게 됩니다. 이를 가능하게 하는 기술로는 리튬 이온 배터리의 리튬 이온 이동 니켈-수소 배터리의 산화 환원 반응 등이 있으며 각각의 배터리 종류에 따라 화학 반응 메커니즘과 성능이 달라집니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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데이터 센터의 에너지 효율성을 높이기 위한 전력 관리기술은 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.데이터 센터의 에너지 효율성을 높이기 위한 전력 관리 기술로는 가상화 서버 통합 지능형 전력 분배 냉각 최적화 등이 있습니다. 가상화 기술은 서버 자원을 효율적으로 사용하게 해 과도한 전력 소모를 줄이고, 여러 서버를 통합해 불필요한 장비 운영을 최소화합니다. 지능형 전력 분배 시스템(PDU)은 각 서버의 전력 사용량을 실시간으로 모니터링하고 최적의 전력을 분배해 에너지 낭비를 줄입니다. 또한 냉각 최적화를 위해 공조 시스템을 개선하거나 자연 냉각 액체 냉각 같은 혁신적인 냉각 기술을 도입하여 데이터 센터 내부 온도를 효율적으로 관리함으로써 전력 소모를 최소화합니다. 이러한 전력 관리 기술은 데이터 센터의 운영 비용 절감과 동시에 환경 친화적인 운영을 가능하게 합니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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드론의 전자 제어 시스템은 어떻게 되어 있나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.드론의 전자 제어 시스템은 비행의 안정성과 정확성을 유지하기 위해 중요한 역할을 합니다. 이 시스템은 주로 비행 컨트롤러 센서 통신 모듈 전력 관리 장치 로 구성됩니다. 비행 컨트롤러는 드론의 두뇌 역할을 하며, 가속도계, 자이로스코프 등의 센서로부터 받은 데이터를 분석해 드론의 자세, 속도, 위치를 실시간으로 조정합니다. GPS를 통해 위치를 추적하고 IMU(관성 측정 장치)는 기체의 움직임을 감지하여 안정적인 비행을 돕습니다. ESC(전자 속도 조절기)는 비행 컨트롤러의 명령에 따라 각 모터의 속도를 조절해 드론의 방향과 속도를 제어합니다. 또한 통신 모듈을 통해 조종자와 드론 간의 명령 전송이 이루어지며, 전력 관리 시스템은 배터리를 효율적으로 사용하여 비행 시간을 최대화합니다. 이 전자 제어 시스템 덕분에 드론은 자율 비행과 정밀한 조작이 가능해집니다.
학문 / 전기·전자
24.10.17
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Dislocation 이란 무엇인지와 그 종류는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.Dislocation(전위)은 결정 구조 내에서 원자 배열이 불완전한 선형 결함으로 재료의 변형과 기계적 성질에 큰 영향을 미칩니다. 전위는 외부에서 가해진 힘이 재료 내부로 전달되어 쉽게 변형되도록 도와주며 재료가 소성 변형을 겪는 주된 원인입니다. 전위의 대표적인 종류로는 에지 전위와 스크루 전위가 있습니다. 에지 전위는 결정 내에 원자층 하나가 추가되거나 빠져서 발생하며 전위가 직선으로 나타납니다. 스크루 전위는 원자 배열이 나선형으로 뒤틀리며 발생하는 전위입니다. 이 외에도 에지 전위와 스크루 전위가 결합된 혼합 전위도 존재합니다. 이러한 전위들은 재료의 강도, 연성, 경도 등에 중요한 영향을 미칩니다.
학문 / 재료공학
24.10.17
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결정구조와 관련하여 FCC와 HCP의 차이점에 대해서 궁금해요.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.FCC(면심입방체)와 HCP(조밀육방격자)는 두 가지 주요한 결정 구조로, 원자 배열 방식에서 차이가 있습니다. FCC 구조는 입방체의 각 면 중심에 원자가 위치하는 형태로 각 원자가 12개의 인접 원자와 접촉해 매우 밀집된 구조를 형성합니다. 알루미늄, 구리, 금 등이 FCC 구조를 가집니다. HCP 구조는 육방형의 단위 셀을 가지며 두 개의 육방면 사이에 원자들이 위치하는 방식입니다. FCC와 마찬가지로 12개의 인접 원자를 가지지만 층 간의 배열 방식에서 차이가 있어 HCP는 더 단단하고 변형이 어려운 특성을 보입니다. 마그네슘, 티타늄 아연 같은 금속이 HCP 구조를 가지고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.10.17
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