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복합소재의 섬유 배열 방향이 강도와 탄성에 미치는 영향은?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.복합소재에서 섬유는 보통 보강재로 사용되며 배열방향에 따라 복합재 전체의 기계적성질에 영향을 줍니다.섬유가 단방향으로 배열되면 배열된 방향의 성능은 우수하지만 다른방향은 취한한 성질으 나타내게 됩니다.바둑판모양의 교차배열을 하게 되면 양방으로 고르게 성능을 발휘하게 됩니다.무작위로 배열될경우 특정방향에 대한 성능이 특별히 좋거나 나쁘지 않으나 전체적 성능에서 저하되는 현상이 나타나고, 또한 일부 어떤 부위에서 무작위로 취약한 부분이 나타날수 있습니다. 0,45,90도 등으로 여러방향의 규칙적인 배열로 이루어 질경우 전체 방향에서 모두 균일한 성능을 발휘 하게 됩니다.섬유의 배열이 하중을 받는 방향과 수직으로배열되었느냐 아니며 수평으로 배열되었느냐도 복합소재의 강도를 좌우하게 됩니다. 탄성계수도 마찬가지 입니다.하중방향과 섬유배열 방향이 같으면 강도와 탄성이 높게 나타나며, 그 반대일경우 매우낮은 강도와 탄성을 보이게 됩니다.
학문 / 재료공학
25.10.15
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중국에 희토류가 많이 출토되는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.기본적으로 중국에 희토류 광물이 많이 매장되어 있고, 개발 및 희토류 제련에 자유롭기 때문입니다.중국은 사회주의 국가로 국가 지원 정책 및 국가육성정책에 법적으로 크게 구애받지 않고 또한 환경문제또한 많은 규제사항을 허용하기 때문에 희토류 제련을 비교적 자유롭게 할수 있습니다.한국을 비롯하여 유럽등 선적국들은 국제 환경문제에 대하여 매우 엄격한 제제를 받기 때문에 희토류 제련에서 발생되는 미세먼지,방사선,다량의 이산화탄소, 유해가스등을 정화하여 배출해야 하는 문제가 발생되어 많은 비용이 발생됩니다.하여 희토류생산단가가 매우 높게 형성되어 경제성이 많이 떨어지는 경우가 대부분입니다. 호주,미국,브라질, 아르헨티나등 많은 국가가 희토류 광물을 중국에 보내 제련을 의뢰하는 경우도 많습니다.또한 희토류를 제련하면서 발생되는 유해물질이 워낙 많다보니 환경문제를 해결하기위해 노력하는기간에 중국은 이를 무시한 다방면의 제련기술을 확보하고, 국제특허를 내놓은 상태 입니다. 이러한 것들이 중국에서 희토류가 많이 생산되는 이유입니다.
학문 / 재료공학
25.10.14
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금속채집시 사용되는 탐측기는 무엇인가요
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속탐지기는 전자기유도 현상을 이용한 것입니다.금속탐지기에 송신코일에 교류전류를 흘려주면 코일 주변에 주기적으로 변하는 자기장이 발생하고, 이 자기장이 탐지하는 금속 탐지기에 영역으로 투사됩니다.탐지하는 금속 탐지기의 영역에 금속 물체가 존재하면 송신코일에서 발생한 자기장이 이 금속을 통과하게 됩니다.이때 자기장은 금속 물체 내부에 와전류를 형성하고 순환 전류를 유도합니다.이 와전류는 탐지기에서 발생한 원래 자기장과 상호작용을 합니다.탐지기는 원래의 자기장 변화를 감지하여, 금속이 없을 때의 신호와 금속이 있을 때의 신호 사이의 차이나 변화를 측정하여 금속의 존재를 확인합니다. 변화된 자기장의 신호는 전자 회로를 통해 처리되고 증폭되고, 탐지기내에서 소리나 시각적 표시 등으로 바뀌어 나타내게 됩니다.이것이 금속 탐지기의 원리입니다.
학문 / 재료공학
25.10.13
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식품가공기술중에서 중량대비 부피를 늘릴 수 있는 기술은 무엇인가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.어떤재료에 사용하느냐에 따라 방법이 다릅니다. 물리적으로 늘리는 대표적 방법은 모두가 알고 있는 펑튀기제조 기술이 있습니다.이것은 고온,고압조건에서 원재료에 갇혀있던 수분이나 공기를 급격히 팽창시켜 부피를 늘리는 방법입니다. 주로 전분 또는 단백질이 포함된 곡물류에 사용됩니다. ㆍ압출팽화방법은 원료를 고온·고압 상태의 압출기 통로를 통과시킨 후, 낮은 압력의 외부로 순간적으로 분출시키면 내부의 수분이 순간적으로 증발하며 원료가 팽창하는 방법입니다.ㆍ튀김방법은 160도씨이상의 높은 온도의 기름속에서 식품 내부의 수분이 증기화되면서 부피를 급격히 팽창시켜 부피를 늘리는 방법입니다. 이외에 효모등 발효를 통한 화학적 방법과, 미생물을 번식으로 가스를 발생시켜 부피를 늘리는 생물학적 방법등이 있습니다.
학문 / 재료공학
25.10.12
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플라스틱의 종류 중 폴리프로필렌은 고열에서도 불이 붙지 않나요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.폴리프로필렌(PP)은 결정구조가 규칙적이기 때문에 분자간의 사슬이 아주 조밀하게 연결되어 결합력이 매우 우수하여 이결합을 깨기위해서는 높은 에너지가 필요 합니다. 하여 내열성이 아주 우수 합니다. 보통 녹는점이 최대 170도 정도이고 연속사용 온도도 120도정이기 때문에 100도씨의 끓는물에도 사용가능 합니다.플라스틱의 종류중 PP는 비교적 인화점이 260도 정도로 낮은편이며 PE,PVC,PS등보다 낮은 인화점을 가지고 있습니다. 일반적인 플라스틱들은 인화점이 종이,나무,등보다 높은 편이나, 발화후 쉽게 꺼지지 않아 화재시 위험한 물질 입니다.
학문 / 재료공학
25.10.12
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세라믹 복합재료가 극한의 환경에서 구조적 안정성을 유지하는 이유는??
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.세라믹은 일반적인 금속결합이 아닌 화학적 이온결합을 하고 있어 외부의 온도에 변형이 극히 적은 안정성을 유지 합니다. 세라믹의 융점은 2천도이기 때문에 고온안정성 또한 좋습니다.이온결합을 끊기 위해서는 일반적인 에너지보다 매우 높은 에너지가 필요 합니다. 하여 외부의 스트레스에도 안정성을 유지 합니다.세라믹이 극한의 환경에서 구조적 안정성을 유지 할수 있는거은 이온결합을 바탕으로 한 강력한 화학적결합과,화학적 안정성,높은용융점 때문입니다.
학문 / 재료공학
25.10.11
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핵심 희귀 원재료 종목으로 판단하는 것들은 어떤것인가요?!
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.주로 희토류 원소들이 이에 포함 됩니다. 희토류는 말 그대로 희귀한 흙이란 뜻이지만 지구상에 상당량 존재하는 원소들도 많습니다. 세륨은 희토류중 가장 많이 존재하는 원소로 구리나 아연 만큼 지구상에 존재 합니다. 영구자석의 필수성분인 네오디뮴도 상당량 존재 합니다.배터리 합금,카메라렌즈,광학유리등의 필수원소인 란타넘도 상당량 존재 합니다.희귀하다는 기준이 어떤분야에서 사용되는지에 대해 다르게 해석 될수 있으며, 다이아몬드,탄자나이트,페나이트,타파이트,블랙오팔등 보석류와 리튬,코발트,텅스텐,인듐등은 베터리,항공우주분야에서 필수적인 희귀원소 입니다. 이러한 원소들은 한국에 대부분 매장되어 있으으나 매장량이 적어 광산개발비가 더 많이들기 때문에 상업적으로 경제성이 떨어져 개발을 하고 있지 않습니다.
학문 / 재료공학
25.10.11
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희토류의 사용처는 어디에 쓰이는지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.희토류는 영구자석,촉매,형광체등에 널리 쓰이며 산업에 없어서는 안되는 중요한 원소들 입니다. 특히 휴대폰, TV,모니터등의 반도체,디스플레이에 중요한 재료로 사용 됩니다. 영구자석은 전기차모터, 풍력발전기,태양광등 에너지산업에 없어서는 안되는 심장같은 존재입니다.
학문 / 재료공학
25.10.09
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금속의 피로 현상이 반복 하중에 의해 누적되는 과정과 이를 방지하는 설계
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속의 피로파괴는 응력이집중되는 부위의 결정내부에 특정슬립의 면을따라 전위들이 움직이며 누적 됩니다. 이 누적되어 모여진 부위에 핵이 형성되어 균열이 시작되고 반복적 응력이가해지며 균열부위가 전위되며 결국에는 파괴되게 됩니다. 또한 기공이나 불순물이 있는 부분은 결정립이 끊어져 있기 때문에 더 쉽게 전위들이 쌓이게 되며 파괴의 원인이 됩니다. 이런 현상은 결정립이 미세할수록 덜 발생되어 내피로성이 증가하게 되며 또 금속내부의 불순물, 기공등이 적을 수록 내피로성이 증가하게 됩니다. 즉 피로강도를 높이기 위해서는 결정립을 균일하고 미세하게 해야하며, 불순물과 기공등을 최소화 해야 합니다. 가공시에는 표면흠을 가능한 최소화 하여 표면흠으로부터 발생되는 균열전위도 방지해야 합니다.
학문 / 재료공학
25.10.07
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복합소재가 항공기 구조 경량화에 사용될 경우 강도와 안전성을 동시에 확보하는 원리는?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.항공기에 사용하는 대표적 재료는 알루미늄 합금 ,티타늄 합금 입니다.이러한 합금이 강하고 가벼운 이유는 어떠한 원리라기 보단 금속 자체가 가지고 있는 특성 때문이며, 금속 자체의 단점을 보완하기 위해 구리,아연등을 첨가 합니다. 알루미늄은 가볍지만 녹는점이 낮고 강도가 낮으며 고온에서 불안한 단점을 가지고 있습니다. 이를 보완하기 위해 지르코늄,티타늄,바나듐등의 원소들을첨가하게 되고 알루미늄 매트릭스 내에 미세하고 열적 안정성을 부여하며 고온에서 재료가 쉽게 변형되는 것을 방지 합니다.
학문 / 재료공학
25.10.07
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