안녕하세요. 구본민 전문가입니다.
Q. 드론의 전력 공급 문제를 해결하기 위한 새로운 전기 기술에 관하여 궁금합니다.
안녕하세요. 구본민 박사입니다.드론의 전력 공급 문제는 드론 산업에서 매우 중요한 과제입니다. 드론의 비행시간과 활용성을 제한하는 가장 큰 요인 중 하나가 전력 공급이기 때문에, 이를 해결하기 위한 다양한 기술적 접근이 개발되고 있습니다. 1.배터리 효율 향상 및 신소재 배터리드론의 주된 전력 공급원은 리튬 이온 배터리입니다. 하지만 배터리 용량의 한계로 인해 비행 시간이 제한적입니다. 이를 극복하기 위해 고에너지 밀도 배터리와 새로운 배터리 기술이 연구되고 있습니다.리튬황(Li-S) 배터리: 리튬이온 배터리보다 3~5배 높은 에너지 밀도를 제공할 수 있습니다. 이는 드론의 비행 시간을 대폭 늘릴 수 있는 잠재력이 있습니다.고체 배터리: 현재 연구 중인 고체 배터리는 더 높은 안전성과 에너지 밀도를 가지고 있어 드론의 전력 공급 문제를 해결하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다.2.태양광 패널 적용태양광 에너지를 이용해 드론의 전력을 공급하려는 시도도 있습니다. 태양광 패널을 장착한 드론은 장시간 비행이 필요한 환경에서 유리할 수 있습니다.고고도 드론: 높은 고도에서 날아다니며 태양광을 더 효율적으로 사용할 수 있는 고고도 드론은 장기간 비행이 가능해집니다. 이 기술은 통신 중계, 지구 관측 등에 활용될 수 있습니다.경량 태양광 패널: 드론에 장착 가능한 경량 태양광 패널이 개발되면서, 낮 시간 동안 비행을 연장하거나 중간에 충전할 수 있는 방법으로 태양광이 주목받고 있습니다.3.수소 연료 전지수소 연료 전지는 배터리보다 더 긴 비행 시간을 제공하는 중요한 대안입니다. 수소를 연료로 사용하여 전기를 생산하는 이 방식은 현재 주목받고 있는 친환경 전력 공급 솔루션 중 하나입니다.연료 전지 드론: 수소 연료 전지를 이용한 드론은 일반 배터리 드론보다 비행 시간이 2~3배 더 길며, 주로 군사 및 산업용 드론에서 실험적으로 활용되고 있습니다.충전 시간 단축: 연료 전지는 배터리처럼 충전하는 데 긴 시간이 필요하지 않기 때문에 신속하게 교체하고 비행을 재개할 수 있다는 장점이 있습니다.4.무선전력 송신((Wireless Power Transfer)무선으로 전력을 공급하는 기술도 연구되고 있습니다. 이 기술은 드론이 비행 중일 때도 전력을 공급받아 장시간 비행을 유지할 수 있게 해줍니다.레이저 전력 전송: 드론에 레이저를 쏴서 전력을 무선으로 전송하는 방식입니다. 이를 통해 드론은 지상의 전력 공급 장치와 연결된 채 비행을 지속할 수 있습니다.자기장 유도 충전: 지상에 충전 패드를 설치하고, 드론이 착륙할 때 패드를 통해 전력을 충전하는 방식도 있습니다. 이 방식은 저고도 드론에게 유리합니다.5.하이브리드 동력 시스템전통적인 내연기관과 배터리를 결합한 하이브리드 동력 시스템도 드론의 비행 시간을 연장하는 방안 중 하나입니다.내연기관과 배터리의 조합: 내연기관을 사용해 전력을 생산하고 배터리를 보조 전원으로 사용하는 방식입니다. 이 시스템은 특히 무거운 화물을 운반하거나 장거리 비행을 해야 하는 산업용 드론에 적합합니다.가솔린 엔진 기반 발전기: 드론에 가솔린 엔진으로 구동되는 발전기를 탑재하여 지속적으로 배터리를 충전하면서 비행하는 방식도 연구되고 있습니다.6.스마트 에너지 관리 시스템드론의 전력 소모를 최적화하기 위한 소프트웨어적 솔루션도 중요한 기술입니다. 스마트 에너지 관리 시스템(Smart Energy Management)은 배터리 효율을 높이고, 드론의 비행 경로와 작업 부하를 조절하여 에너지를 절약할 수 있습니다.비행 경로 최적화: 드론이 최단 경로를 선택하고 바람의 영향을 최소화하는 비행을 통해 전력 소모를 줄일 수 있도록, AI 기반 경로 최적화 기술이 사용되고 있습니다.지능형 배터리 관리 시스템(BMS): 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 배터리 수명을 연장하면서도 최적의 성능을 제공할 수 있도록 도와줍니다.정리해 보면 드론의 전력 공급 문제를 해결하기 위해 여러 기술이 연구되고 있으며, 각 기술은 다양한 산업용 드론에서 장단점에 따라 선택되고 있습니다. 배터리 기술의 발전, 태양광 및 연료 전지, 무선 전력 전송 기술이 더 발전할수록 드론의 비행 시간은 더욱 길어질 것입니다.
Q. NFC 방식과 xx페이의 원리는 무엇이 다른가요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.스마트폰으로 카드 결제를 할 수 있는 기능은 정말 편리하죠. NFC와 XX페이(이후 삼성페이라고 할게요) 모두 스마트폰을 통한 지불 방식이지만, 작동 원리와 지원하는 방식에 차이가 있습니다. NFC(Near Field Communication) : NFC는 이름 그대로 ‘근거리 무선 통신’을 의미합니다. NFC는 두 장치가 매우 가까운 거리에서 서로 통신할 수 있도록 해주는 기술로, 보통 4cm 이내의 거리가 필요합니다. NFC 결제 방식은 다음과 같은 방식으로 작동합니다작동 원리: 스마트폰에 내장된 NFC 칩을 통해 결제 단말기와 통신합니다. NFC는 비접촉식 결제 기술로, 신용카드를 단말기에 삽입하거나 긁지 않고, 스마트폰을 단말기에 가까이 대기만 하면 결제가 이루어집니다.호환성: 이 방식은 일반적으로 비접촉 결제를 지원하는 카드 단말기에서만 사용할 수 있습니다. 주로 교통카드, 모바일 티켓, 간편결제 등 다양한 서비스에 활용됩니다.삼성페이 : 삼성페이는 NFC 방식뿐만 아니라, MST(Magnetic Secure Transmission)라는 독특한 기술을 함께 지원합니다. 이 때문에 삼성페이는 더 많은 카드 단말기에서 사용할 수 있습니다.작동 원리:NFC: 삼성페이는 NFC 단말기를 사용할 때 NFC 방식으로 결제를 진행합니다. 이 부분은 다른 NFC 기반 결제 방식과 동일합니다.MST: MST는 마치 신용카드를 긁는 것처럼, 자기장 신호를 발생시켜 카드 단말기가 신용카드 정보를 인식하게 합니다. 이로 인해 기존의 신용카드 단말기에서도 삼성페이로 결제할 수 있게 됩니다. 삼성페이가 단말기에 가까이 가면 스마트폰에서 자기장을 발생시켜 마치 카드가 긁힌 것처럼 데이터를 전송하는 방식이죠.호환성: MST 덕분에 삼성페이는 비접촉 단말기뿐만 아니라 기존의 대부분의 카드 단말기에서도 사용할 수 있습니다. NFC를 지원하지 않는 곳에서도 결제가 가능한 이유입니다.NFC 와 삼성페이의 차이점호환성: NFC는 NFC 단말기에서만 결제가 가능하지만, 삼성페이는 NFC와 더불어 MST 기술을 지원하여 더 넓은 범위의 단말기에서 결제할 수 있습니다.기술적 차이: NFC는 무선 통신을 통해 결제하는 반면, MST는 자기장을 이용하여 결제 단말기를 속이는 기술입니다.사용 환경: NFC 결제는 NFC가 지원되는 단말기가 있는 경우에만 가능하지만, 삼성페이는 MST 덕분에 오래된 카드 단말기에서도 사용 가능합니다.정리해 보면 NFC, 삼성페이 모두 휴대폰으로 결제가 가능하지만 NFC는 NFC 단말기 에서만 결제가 가능하지만 삼성페이는 NFC 결제를 지원하지 않는 단말기에서도 결제가 가능합니다.
Q. 소형 전자기기에서 방수 기능을 위한 재료
안녕하세요. 구본민 박사입니다.소형 전자기기의 방수 기능을 구현하기 위해 사용되는 재료와 기술은 매우 다양하며, 주로 기기 내부로 물이 침투하지 않도록 물리적, 화학적 차단막을 만드는 데 중점을 둡니다. 대표적으로 사용되는 재료와 기술은 다음과 같습니다. 고무 또는 실리콘 가스켓고무나 실리콘 소재의 가스켓(패킹)은 장치의 틈을 밀폐하여 물이 내부로 들어가는 것을 막는 역할을 합니다. 주로 스마트폰의 버튼, 충전 포트, SIM 카드 트레이 등의 틈새를 밀봉하는 데 사용됩니다. 이 재료는 탄력성과 내구성이 뛰어나기 때문에 장치의 방수 성능을 유지하는 데 필수적입니다.나노코팅(Hydrophobic Coating)나노코팅은 전자기기 내부 회로에 직접 적용하는 방수 기술입니다. 이 코팅은 매우 얇은 층으로 물을 튕겨내는 성질(발수성)을 갖고 있습니다. 주로 발수성 물질인 플루오르화 물질을 사용해 회로 기판이나 내부 부품을 코팅하여 물이나 습기가 접촉하더라도 손상되지 않게 만듭니다.이 기술은 물리적인 방수막을 제공하지 않지만, 전자 기기가 물에 노출되었을 때 부품에 물이 직접 닿지 않도록 도와줍니다.Parylene 코팅Parylene은 소형 전자기기의 회로 기판에 적용되는 폴리머 코팅으로, 물과 습기로부터 내부 부품을 보호하는 데 매우 효과적입니다. 이 코팅은 분자 수준에서 매우 균일하게 증착되며, 얇고 투명한 보호막을 형성합니다. Parylene은 내구성과 열 안정성이 뛰어나기 때문에 고급 전자기기에 자주 사용됩니다.실리콘 실런트실리콘 실런트는 접합부나 틈새에 채워서 물이나 습기가 들어가는 것을 차단하는 역할을 합니다. 스마트폰에서 케이스와 화면 사이 또는 기판과 케이스 사이의 틈을 밀봉할 때 사용됩니다. 이 재료는 고무와 유사하게 방수 기능을 유지하는 데 탁월한 성능을 발휘합니다.고체 열전달 물질(Thermal Conductive Materials)전자기기 내부에서 방열을 위해 사용되는 고체 열전달 물질은 방수 성능도 겸할 수 있습니다. 이 물질은 주로 충전 포트나 스피커 그릴과 같은 개방된 부위에 적용되어 열을 발산하면서 물의 침투를 막아줍니다.방수 접착제방수 성능을 유지하기 위해 특수 접착제가 사용됩니다. 이 접착제는 주로 디스플레이 패널과 기기 본체 사이, 배터리 커버와 본체 사이의 접합부를 밀폐하는 데 사용되며, 물과 먼지의 침투를 방지합니다.O-링O-링은 둥근 모양의 실리콘 또는 고무 재질의 밀봉재로, 주로 기기 내부의 연결 부위나 나사 고정 부위에 사용됩니다. 이 링은 압력을 가할 때 기기의 부품들이 서로 맞물려 물이 들어가지 않도록 보호합니다.정리해 보면, 스마트폰과 같은 소형 전자기기의 방수 기능을 위해서는 고무/실리콘 가스켓, 나노코팅, Parylene 코팅, 실리콘 실런트, 방수 접착제, O-링 등이 사용됩니다. 이들 재료는 기기의 틈새를 밀봉하거나 내부 부품을 보호하여 물과 습기가 침투하지 않도록 하는 역할을 합니다.
Q. 사무실에 환풍기가 계속 돌아가는데 웅웅 들리는 소음소리가 유난히 큽니다. 그래서 꺼버리고 마는데요. 이 환풍기가 공기정화 효과에 도움이 되기나 하는지요? 전기요금도 많이 소요
안녕하세요. 구본민 박사입니다.사무실에서 환풍기가 지속적으로 작동하는 것은 공기의 질을 개선하고 실내의 환기를 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 다만, 환풍기의 소음과 전기요금이 신경 쓰이신다면, 그 효율성과 비용을 고려해 보아야겠죠. 각각의 요소를 간략히 설명해드리겠습니다.환풍기의 공기 정화 효과환기: 환풍기는 실내의 오염된 공기를 배출하고, 신선한 공기를 유입시키는 기능을 합니다. 특히 사무실 같은 공간에서는 공기가 순환되지 않으면 이산화탄소 농도가 높아져 집중력 저하나 피로감이 생길 수 있습니다. 환풍기를 사용하면 공기가 지속적으로 교체되어 실내 공기질이 개선됩니다.습기 조절: 환풍기는 습도 조절에도 도움을 줄 수 있습니다. 실내 습도가 너무 높거나 낮으면 건강에 해로울 수 있기 때문에 환풍기로 적절히 조절하면 유익합니다.냄새 제거: 음식 냄새, 담배 냄새, 기타 불쾌한 냄새를 제거하는 데도 환풍기가 효과적입니다.소음 문제 환풍기에서 발생하는 소음은 보통 모터의 상태나 설치 환경에 의해 달라집니다. 소음이 유난히 크다면, 모터가 낡았거나 균형이 맞지 않을 가능성이 있습니다. 이 경우 모터를 점검하거나, 소음이 적은 환풍기로 교체하는 것이 좋습니다. 최신 환풍기는 소음을 줄인 모델이 많으므로, 업무 환경 개선에도 도움이 될 수 있습니다.정리해 보면 환풍기는 사무실 공기 질을 유지하는 데 도움이 되지만, 전기요금과 소음이 걱정이 되신다면 타이머 사용, 환풍기 모터 점검, 또는 공기 청정기를 고려해 보시는 것도 추천 드립니다.
Q. 원래 휴대폰 충전할때 90%부터는 천천히 채워지나요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.휴대폰의 배터리 잔량과 충전 시간이 일치하지 않는 이유는 다음과 같이 생각해 볼 수 있습니다. 휴대폰 배터리는 충전 단계에 따라 속도가 달라집니다. 일반적으로 배터리 잔량이 낮을 때(0%에서 80%까지)는 빠르게 충전되지만, 배터리가 80% 이상 차면 속도가 느려집니다. 이는 배터리의 과열이나 손상을 방지하기 위한 보호 메커니즘입니다. 따라서 90%에서 남은 충전 시간이 상대적으로 길어지게 표시될 수 있습니다.휴대폰의 충전 시간 예측은 알고리즘에 의해 계산됩니다. 이 알고리즘은 현재 충전 속도와 배터리 상태를 기반으로 충전 시간을 예측하지만, 항상 정확하지는 않습니다. 예를 들어, 사용 중인 앱, 배터리 상태, 충전기의 성능 등에 따라 예측 시간이 달라질 수 있습니다.고속 충전 기능을 사용하는 경우, 배터리가 초기 단계에서 빠르게 충전되다가, 80~90% 이후에는 보호를 위해 충전 속도가 줄어듭니다. 1시간 반 정도면 풀 충전이 되는 이유는 이 고속 충전 덕분입니다. 그러나 90% 이후에는 속도가 느려져 실제 남은 충전 시간과 표시된 시간이 일치하지 않을 수 있습니다.정리해 보면, 휴대폰에서 남은 충전 시간이 25분이라고 표시된 것은 일종의 추정치이며, 실제 충전 시간은 이보다 짧을 수 있습니다. 특히 배터리 잔량이 90% 이상일 때는 충전 속도가 느려지기 때문에 예측 시간과 실제 충전 시간이 일치하지 않는 경우가 종종 있습니다.