안녕하세요 김재훈 전문가입니다.
재료공학
Q. 전기전자재료에서 전기적 절연성을 개선하는 방법
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전기전자재료에서 절연성을 개선하기 위해서는 고유전율 절연체를 사용하거나 불순물과 결함을 최소화하여 전류 누설을 방지하는 방법이 있습니다. 또한 표면 처리를 통해 습기와 오염을 막고 절연체의 두께를 증가시켜 절연 내력을 강화할 수 있습니다. 마지막으로 나노 복합재료나 고분자 절연체와 같은 신소재를 적용하여 열화에 강한 절연 특성을 확보할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 반도체의 트랜지스터는 머리가락보다 얼마나 더 작은 건가요??
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.현대 반도체의 트랜지스터는 머리카락 굵기보다 훨씬 작아 몇 나노미터 단위로 제작됩니다. 최신 기술에서는 약 3nm 공정이 사용되며 이는 머리카락 굵기의 약 2만 분의 1에 해당하는 수준입니다. 이렇게 미세한 크기 덕분에 더 많은 트랜지스터를 집적해 성능을 향상시키고 전력 소모를 줄일 수 있게 되었습니다.
재료공학
Q. 금속의 경도를 측정하기 위한 방법들은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.금속의 경도 측정 방법에는 브리넬 경도 비커스 경도 로크웰 경도 누프 경도 모스 경도 등이 있습니다. 브리넬과 비커스는 구형이나 피라미드 모양의 압입체를 사용해 넓은 면적에 적용하고 로크웰은 시험이 간편해 산업 현장에서 많이 사용됩니다
재료공학
Q. 세라믹 재료의 열 전도율을 개선하기 위한 방법은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.세라믹의 열 전도율을 개선하려면 입자 크기 감소를 통한 결정립 미세화 불순물 제거로 격자 결함 최소화 그리고 고전도율 첨가물 도입이 효과적입니다 또한 고밀도 소결 공정으로 기공을 줄이고 정렬된 결정 구조를 형성해 열 전달 경로를 최적화하는 방법도 사용됩니다
재료공학
Q. 왜 구리는 전기를 전달하는 최고의 재료가 된 것인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.구리는 자유 전자가 많고 전기 저항이 낮아 전기를 효율적으로 전달하는 특성을 지니며 이는 전자의 이동이 원자 구조에서 방해를 덜 받기 때문입니다. 또한 구리는 내구성 가공성 경제성이 뛰어나 전선으로 제작하기에 적합하고 산화에도 비교적 강해 장기간 안정적으로 사용할 수 있습니다. 이러한 이유로 전기 전도율이 가장 높은 은보다 비용 효율성이 뛰어나 전선 제작에 가장 널리 사용되는 재료가 되었습니다.
전기·전자
Q. 양자컴퓨터의 보급은 언제쯤 이루워질까요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.양자컴퓨터는 아직 연구 개발 단계로 오류율 감소와 안정성 확보가 관건이며 2030년대 중반 이후 상용화가 기대됩니다. 상용화 시 가장 큰 파급력은 암호 해독과 신약 개발 복잡한 물리 시뮬레이션 분야로 특히 기존 암호 체계를 위협해 보안 기술의 전환이 필수적입니다. 따라서 금융 보안 인공지능 분야에서 패러다임 전환이 예상되며 이를 대비해 양자 내성 암호 등의 대응 기술 개발도 활발히 이루어지고 있습니다.
재료공학
Q. 반도체 공정에서 사용되는 저유전율 절연체 관련하여 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.저유전율 절연체의 신소재 개발에서는 공극성을 활용해 유전율을 낮추되 과도한 공극 형성으로 인한 기계적 약화를 방지하는 것이 핵심입니다. 이를 위해 나노구조 제어 기술로 공극의 크기와 분포를 정밀하게 설계하거나 유기 무기 하이브리드 재료를 사용해 기계적 강도를 보완하는 방법이 있습니다
전기·전자
Q. 무선 전력 전송 기술은 기존 자기 공명 방식과 어떻게 차별화될 수 있을까요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.자유전자의 움직임을 정밀 제어해 전력을 전송하는 방식은 전력 손실을 최소화하고 전송 거리를 대폭 확장할 수 있는 잠재력을 가집니다. 이는 기존의 자기 공명 방식이 근거리에서만 효율적인 것과 달리 전자의 방향성과 속도를 제어해 직접적인 에너지 빔을 형성 먼 거리에서도 높은 효율로 전력을 전달할 수 있습니다
전기·전자
Q. 터널링 전류와 신호 지연 간의 트레이드오프를 최소화하는 방법
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.고유전율 게이트 절연체는 터널링 전류를 감소시켜 누설 전류 문제를 해결하고 저유전율 배선 절연체는 기생 커패시턴스를 낮춰 신호 지연을 최소화합니다. 이를 동시에 최적화하려면 게이트 절연체에서는 하프늄 산화물과 같은 고유전율 물질을 사용해 절연 성능을 유지하면서 두께를 줄이고 배선 절연체에서는 실리카 기반 저유전율 물질이나 공극성 절연체를 활용해 신호 지연을 개선하는 방법이 있습니다.
재료공학
Q. 기존 CMOS 공정을 대체하기 위해 극복해야 할 핵심 기술은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.스핀트로닉스 기반 논리 소자가 CMOS 공정을 대체하려면 스핀 주입 효율성 스핀 유지 시간 낮은 스위칭 전력과 같은 기술적 장벽을 극복해야 합니다. 이를 위해 자성 터널 접합의 고효율화 스핀 궤도 토크 재료 개발 그리고 그래핀이나 토폴로지 절연체와 같은 혁신적인 저저항·고스핀 이동 재료가 연구되고 있습니다. 또한 나노미터급 정밀 공정 기술과 스핀 전류 제어 기술이 발전하면 스핀트로닉스 소자의 성능 향상과 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대됩니다.