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전기·전자
Q. 전류가 흐를 때 발생하는 열이 전자기학에서 어떻게 해석되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전류가 흐를 때 발생하는 열은 주로 저항에 의한 에너지의 손실로 설명될 수 있습니다. 이는 줄 열로, 전류가 전선 내 전자와 충돌하면서 발생하는 에너지로 해석될 수 있습니다.이 원리를 활용한 기술로는 전자기 히터, 전기 자동차의 배터리 관리 시스템, 고효율 열 관리 시스템 등이 있습니다.
전기·전자
Q. 전기-자기 혼합 효과에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전기-자기 혼합 효과는 전기장과 자기장이 동시에 존재할 때, 전자들이 이들 상호작용에 의해서 영향을 받으면서 나타나는 현상입니다. 이는 전자기파의 전파나, 물질 내에서 전자와 이온의 운동에 영향을 미쳐 새로운 물리적 성질을 유도할 수 있습니다. 이 효과는 전자기파 통신, 플라즈마 물리학, 그리고 고속 전자 장치의 설계에 적용됩니다.
재료공학
Q. 탄소배출을 줄이기 위해 탄소 포집 및 저장 기술을 통한 적용 분야에 대해
안녕하세요. 박재화 박사입니다.탄소 포집 및 저장 기술을 시멘트 생산에 적용하기 위해서는 고온에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 대기 중으로 배출되는 양을 줄일 수 있습니다. 이를 통해 시멘트 제조 과정에서의 탄소 배출을 효과적으로 저감하며, 지속 가능한 생산 방식으로 개선됩니다. 또한, 포집된 이산화탄소는 다른 산업에 재활용되거나 지하 저장소에 안전하게 저장될 수 있습니다.
전기·전자
Q. 반도체의 점이온화 현상 관련하여 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.반도체의 점이온화 현상의 경우 전자가 정공이 결함이 있는 원자에 의해 전기적 성질이 변하는 현상을 말합니다. 이 현상은 전도대 전자나 정공의 이동을 방해해 전도도 감소와 같은 영향을 미칩니다. 개선 방법으로는 결함을 최소화하는 고순도 재료 사용이나, 열적 안정성을 높이는 처리 방법이 있습니다.
재료공학
Q. 유리의 내충격성을 높이기 위한 소재 변경이나 처리에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.유리의 내충격성을 높이기 위한 방법으로는 합성 고강도 유리나 강화유리 처리와 같은 것들이 있습니다. 이들은 유리 표면에 압축 응력을 가해서 외부 충격에 대한 저항력을 높이게 됩니다. 강화유리는 유리 분자의 구조를 재배열하여, 충격 시 파괴가 아닌 흠집으로 한정되도록 만들 수 있습니다.
전기·전자
Q. 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터가 리튬이온 배터리와 비교할 때 장단점이 있나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.슈퍼커패시터의 경우 리튬이온 배터리보다 충방전 속도가 빠르고 수명이 긴데, 에너지 저장 용량이 낮기 때문에 장시간 사용이 어렵습니다. 반면, 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 제공하지만, 충·방전 속도가 상대적으로 느리고 열화로 인해 수명이 제한됩니다. 따라서 슈퍼커패시터는 순간적인 고출력 공급이 필요한 분야, 리튬이온 배터리는 장시간 안정적인 에너지가 필요한 용도로 각각 최적화됩니다.
전기·전자
Q. 전자기 유도 현상에서 전류와 자기장의 관계는 어떻게 설명되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전자기 유도 현상에서는 자기장이 변화하면서 전류가 생성되고, 이는 패러데이의 법칙에 의해서 설명될 수 있어요. 실험적으로는 코일을 자석과 함께 움직이거나 교류 전자석을 사용하여 유도 전류 발생을 확인할 수 있습니다. 렌츠의 법칙을 이용해 유도 전류 방향을 예측하고, 오실로스코프를 통해 실시간 측정하면 더욱 명확한 증명이 가능합니다.
전기·전자
Q. 반도체 소자의 전자 이동 속도가 제한되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.반도체 소자의 전자 이동 속도는 격자 산란이나 불순물 산란, 전계 포화 등의 원인으로 인하여 제한됩니다. 이를 개선하기 위해 초고순도 재료, 저유전율 절연체, 2D 반도체 (대표적으로는 그래핀) 연구가 진행되며, 궁극적으로는 밴드갭 엔지니어링과 신소재 개발이 핵심 방향입니다.
재료공학
Q. 시멘트에 사용되는 슬래그와 플라이애시가 관련하여 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 박사입니다.슬래그 라는 것은 제철 과정에서 나오는 부산물을 말합니다. 시멘트에 사용될 경우 내구성을 높일 수 있고, 화학적으로도 저항성이 강화될 수 있습니다. 플라이애시는 석탄 연소 시 발생하는 미세 입자로, 시멘트의 밀도를 높이고 수화열을 줄여 균열을 방지합니다. 두 소재 모두 폐기물을 재활용해 환경 부담을 줄이지만, 슬래그는 강도 향상에, 플라이애시는 작업성과 지속 가능성에 더 기여할 수 있어요.
재료공학
Q. 아연이라는것은 자연속에서 얻을수 있는 것인가요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.아연은 자연에서도 얻을 수 있는 화학 원소 입니다. 주로 광물의 형태로 존재하기는 하지만, 지각이나 해수에도 소량으로 포함되어 있지요. 음식뿐만 아니라 자연의 광물 자원에서도 아연을 발견할 수 있습니다.