안녕하세요. 구본민 전문가입니다.
Q. 리튬 배터리의 어떤 점이 화재에 취약하나요?
안녕하세요. 리튬 배터리 화재시 진화가 어려운 이유는 리튬의 화학적 성질과 열폭주 때문이라고 보시면 됩니다. 화학적 성질리튬은 매우 반응성이 높은 금속입니다. 리튬이 공기 중의 산소나 수분과 접촉하면 쉽게 화학 반응을 일으켜 열을 방출하고, 그로 인해 불이 붙을 수 있습니다.특히, 리튬 배터리 내부에서 과충전, 손상, 단락(쇼트) 등이 발생하면 내부의 온도가 급격히 상승하여 리튬과 전해액이 반응하면서 불이 붙게 됩니다.산소 공급리튬 배터리가 불에 타기 시작하면, 배터리 내부의 화학 반응에 의해 산소가 생성됩니다. 이 산소는 불을 끄는 데 필요한 산소를 차단하는 소화 작업을 무력화시킬 수 있습니다. 즉, 배터리 자체가 불에 타는 데 필요한 산소를 공급하기 때문에, 물이나 일반적인 소화기로 진화하기 어렵습니다.열폭주리튬 배터리에서 발생하는 열폭주(thermal runaway)는 내부 온도가 급격히 상승하면서 연쇄적으로 배터리 셀이 폭발하거나 불이 붙는 현상입니다. 이 과정에서 다량의 열과 가스가 방출되며, 화재가 더 크게 번질 수 있습니다.리튬 배터리의 안전성 문제를 해결하기 위해 다양한 대체 기술이 연구되고 있지만, 리튬 배터리의 에너지 밀도와 성능을 완전히 대체하기는 어려운 상황입니다. 그럼에도 불구하고 몇 가지 대체 재료 및 기술이 개발되고 있습니다리튬 철 인산염 (LiFePO4) 배터리리튬이온 배터리 중에서도 리튬 철 인산염을 사용하는 배터리는 상대적으로 안전성이 높습니다. 이 배터리는 고온에서도 안정적이며, 열폭주 위험이 적습니다. 그러나 에너지 밀도가 다소 낮아 전기차나 일부 전자기기에 주로 사용됩니다.고체 전해질 배터리고체 전해질을 사용하는 배터리는 리튬 이온 배터리의 전해액을 대체하는 기술입니다. 고체 전해질은 불연성 물질이기 때문에, 화재 위험이 크게 줄어듭니다. 현재 이 기술은 개발 단계에 있으며, 상용화를 목표로 연구가 진행 중입니다.나트륨 이온 배터리나트륨을 사용하는 배터리는 리튬을 대체할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다. 나트륨은 리튬보다 저렴하고, 자원이 풍부하며, 화재 위험이 낮습니다. 다만, 현재로서는 리튬 배터리에 비해 에너지 밀도와 성능이 다소 떨어져 개선이 필요합니다.플로우 배터리플로우 배터리는 액체 전해질을 사용하는 방식으로, 에너지 저장의 안전성을 크게 개선할 수 있습니다. 이 배터리는 주로 대규모 에너지 저장 시스템에 적합하며, 화재 위험이 매우 낮습니다. 하지만 소형 전자기기에는 적합하지 않습니다.결론적으로 말씀 드리면 리튬 배터리는 높은 에너지 밀도와 성능 덕분에 널리 사용되고 있지만, 화재 발생 시 진화가 어려운 이유는 리튬의 화학적 특성 및 열폭주 현상 때문입니다. 리튬을 대체할 수 있는 안전한 재료와 기술이 개발되고 있지만, 상용화에는 시간이 필요하고, 일부는 아직 리튬 배터리의 성능을 완전히 대체하지 못하는 상황입니다. 따라서 리튬 배터리 사용 시 안전 관리가 무엇보다 중요하며, 대체 기술의 발전도 지속적으로 이루어지고 있습니다.
Q. 테라헤르츠(THz) 대역의 주파수를 활용하는건 현재 어려운기술인가요?
안녕하세요. 테라헤르츠(THz) 대역, 즉 0.1~10 테라헤르츠(THz) 주파수 범위는 전자기 스펙트럼의 적외선과 마이크로파 사이에 위치합니다. 이 대역은 많은 잠재적 응용 분야를 가지고 있지만, 현재 기술적으로 여러 어려움이 존재합니다. 어려운 점을 나열해 보도록 하겠습니다. 테라헤르츠 주파수를 생성하고 검출하는 기술이 아직 충분히 발전되지 않았습니다. 특히 이 대역에서의 고효율 신호 생성, 증폭, 그리고 감지가 매우 어렵습니다.테라헤르츠 파장은 전자공학과 광학의 경계에 위치하므로, 전통적인 RF(라디오 주파수) 기술이나 광학 기술로는 이 주파수 대역을 쉽게 다룰 수 없습니다. 이를 위해 특별히 설계된 장비와 기술이 필요합니다.테라헤르츠 파장은 공기 중에서 쉽게 흡수되고 감쇠됩니다. 이로 인해 장거리 전송이 매우 어렵고, 신호가 빨리 약해져서 실용적인 통신 시스템을 구축하는 데 제한이 있습니다.테라헤르츠 대역에서 작동하는 장비를 만들기 위해 필요한 소재와 반도체 기술이 아직 초기 단계입니다. 특히, 고주파에서 작동하는 고성능 소자의 개발이 필요합니다.현재 상용에서 사용하고 있는 주파수 대역은 다음과 같이 분류해 볼 수 있습니다. 저주파 대역(LF/MF/HF)저주파 (Low Frequency, LF): 30~300 kHz중파 (Medium Frequency, MF): 300 kHz~3 MHz (라디오 방송)단파 (High Frequency, HF): 3~30 MHz (단파 통신)초고주파 대역(VHF/UHF)초단파 (Very High Frequency, VHF): 30~300 MHz (FM 라디오, TV 방송)극초단파 (Ultra High Frequency, UHF): 300 MHz~3 GHz (디지털 TV, 모바일 통신)극고주파 대력(SHF/EHF)극고주파 (Super High Frequency, SHF): 3~30 GHz (Wi-Fi, 레이더, 위성 통신)초극고주파 (Extremely High Frequency, EHF): 30~300 GHz (차세대 통신, 일부 밀리미터파 응용)밀리미터파 대역30~300 GHz 대역의 밀리미터파는 최근 5G 통신 등에서 사용이 시작되고 있습니다. 이 대역은 매우 높은 주파수로, 데이터 전송 속도가 빠르지만 거리와 장애물에 민감합니다.결론적으로 테라헤르츠(THz) 대역은 많은 연구와 개발이 진행 중이지만, 현재로서는 상용화가 어렵고 제한적입니다. 이는 신호 생성, 검출 기술의 부족, 신호 감쇠 문제, 그리고 고성능 소재의 필요성 때문입니다. 반면, 현재 사용 중인 주파수 대역은 저주파에서 극고주파에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 널리 활용되고 있으며, 특히 SHF와 EHF 대역은 5G와 같은 차세대 통신 기술에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
Q. 콘센트를 꼽는거만으로 전기세가 나가나요??
안녕하세요. 전기 코드를 꽂아 놓고 사용하지 않아도 전기세에 영향을 줄 수 있습니다. 이는 대기 전력 이라고 불리는 현상 때문입니다. 대기전력은 전자 기기나 가전 제품이 꺼져 있거나 사용되지 않을 때도, 콘센트에 연결된 상태에서 소량의 전력을 소비하는 현상을 말합니다. 대표적으로 TV, 컴퓨터, 전자레인지, 충전기 등 많은 가전제품이 전원을 완전히 차단하지 않는 한, 대기 전력을 소모합니다.대기 전력은 개별 기기마다 소비량이 매우 적지만, 여러 기기가 지속적으로 대기 전력을 소비하면 전체적인 전력 사용량에 영향을 줄 수 있습니다. 대기 전력을 줄이는 방법은 멀티탭 등을 사용해서 전기 기기를 사용하지 않을 때는 전원을 완전히 차단하고 , 요즘 출시 되는 대기 전력 감소 기능을 가진 제품을 사용하는 방법도 있습니다. 결론적으로 말씀 드리면 코드를 꽂아놓고 사용하지 않더라도 전기세에 어느 정도 영향을 줄 수 있지만, 개별 기기마다의 영향은 일반적으로 매우 작습니다. 하지만 여러 기기가 모이면 그 영향이 누적될 수 있으므로, 불필요한 대기 전력을 줄이는 것이 전기 요금을 절약하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Q. 다이오드와 트랜지스터는 무엇인가요?
안녕하세요.다이오드와 트랜지스터는 반도체를 배우시게 되면 제일 먼저 언급이 되는 전자 부품입니다. 다이오드와 트랜지스터에 대해 간략하게 설명 드릴게요다이오드 : 다이오드는 전기를 한 방향으로만 흐르게 하는 전자 부품입니다. 이 부품은 PN 접합으로 구성되며, 이 접합부를 통해 전류가 한 방향으로만 흐를 수 있게 됩니다.기능: 다이오드는 주로 정류(AC 전류를 DC 전류로 변환하는 과정)에 사용됩니다. 예를 들어, 가정용 전자기기에 들어오는 교류(AC) 전원을 직류(DC)로 바꿀 때 다이오드가 사용됩니다.특징: 다이오드는 전류가 흐르는 방향을 제어할 수 있기 때문에 역전압 보호 기능을 제공하거나, 신호를 변조하는 용도로도 사용됩니다.작동 원리: 다이오드는 순방향으로 전압이 걸리면 전류가 흐르고, 역방향으로 전압이 걸리면 전류가 흐르지 않게 됩니다.트랜지스터 : 트랜지스터는 전자 회로에서 증폭기나 스위치로 사용되는 전자 부품입니다. 트랜지스터는 반도체 재료로 만들어지며, 세 개의 단자를 가지고 있습니다기능:증폭: 트랜지스터는 작은 입력 신호를 큰 출력 신호로 증폭할 수 있습니다. 예를 들어, 라디오에서 약한 신호를 강하게 만드는 데 사용됩니다.스위치: 트랜지스터는 전류의 흐름을 제어하여 회로를 켜고 끌 수 있는 역할을 합니다. 디지털 회로에서 0과 1의 신호를 처리하는 데 중요한 역할을 합니다.특징: 트랜지스터는 매우 작은 전류나 전압을 통해 큰 전류를 제어할 수 있어 전자 장치의 핵심 요소로 사용됩니다.작동 원리: 베이스에 작은 전류를 가하면 컬렉터와 이미터 사이에 큰 전류가 흐르게 됩니다. 이 원리를 통해 트랜지스터는 증폭기나 스위치로서의 역할을 수행하게 됩니다.요약해 보면 다이오드는 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 부품으로 주로 전류 정류와 보호 용도로 사용되고 트랜지스터는 신호를 증폭하거나 전류 흐름을 제어하는 데 사용되는 부품으로 전자 부품의 핵심이라고 보시면 됩니다.
Q. 전압차가 높다는 말은 어떤것을 말하나요.
안녕하세요. 전압차가 높다는 말은 "전위차가 높다"는 표현과 같은 의미로 사용됩니다. 이 말은 전기 회로나 전기 시스템에서 두 지점 사이의 전압(전위) 차이가 크다는 것을 뜻합니다.전압(Voltage)은 전기적 위치 에너지 차이를 의미하며, 쉽게 말해 전자의 흐름을 유도하는 힘이라고 볼 수 있습니다. 전위차는 이 힘의 크기를 나타내는 것이죠.예를 들어, 배터리의 양극(+)과 음극(-) 사이에는 전압차가 있습니다. 이 전압차가 클수록 더 많은 전류가 흐를 수 있으며, 전류가 흐르는 방향은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 됩니다.따라서 "전압차가 높다"는 말은 두 지점 사이의 전압차가 크다는 뜻이고, 이는 전류를 유도할 수 있는 큰 힘이 존재한다는 것을 의미합니다.