안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
화학공학
Q. 식물 기반 원료를 사용하여 생분해성 플라스틱을 제조하는 과정에서 화학공학의 역할은 무엇인가요?
화학공학은 식물 기반 원료를 사용한 생분해성 플라스틱의 개발과 생산 과정을 설명드리자면원료 처리 : 식물 기반 원료를 화학적으로 처리하여 플라스틱의 기본 재료로 변환합성 경로 개발 : 원료를 폴리머로 변환하는 최적의 화학 반응 경로를 설계공정 최적화 : 플라스틱 생산 과정의 효율성을 높이고 품질을 일정하게 유지하기 위한 공정 조건을 조절물성 조절 : 플라스틱의 강도, 유연성 등 물성을 조절하여 원하는 성질을 갖게 함환경 고려 : 생분해성 플라스틱의 분해 속도와 환경에 미치는 영향을 분석하여 지속 가능한 제품을 개발이러한 과정에서 화학공학은 생분해성 플라스틱을 효율적이고 환경 친화적으로 만드는 데 핵심적인 역할을 하게 됩니다.
기계공학
Q. 대형 기계 가공은 온도에 영향을 받나요.
대형 기계를 이용한 가공에서 온도는 매우 중요한 영향을 미칩니다. 여름처럼 더운 날과 겨울처럼 추운 날에 같은 기계로 동일한 상황에서 가공을 하더라도 온도 변화로 인해 재료와 기계 부품이 열팽창하거나 수축할 수 있는데요. 재료의 열팽창이 되게 되면 치수 정확도가 떨어지고 윤활유 같은 것들은 점도가 변하여 기계 부품들의 수명에 악영향을 줄 수 있습니다. 팽창이 되게 되면 대부분 정밀도가 떨어지기에 가공 정밀도를 유지하려면 기계와 작업 환경의 온도를 일정하게 유지하는 것이 중요합니다.
기계공학
Q. 기계가공을 할 때 어떤 도구를 사용할 수 있나요?
기계 가공에는 다양한 공구들이 사용되는데요. 평 앤드밀과 볼 앤드밀 외에도 드릴, 리머, 탭, 보링 바, 슬로팅 커터, 플라이 커터 등 많은 특수 공구들이 가공하려는 소재와 목적에 따라 적절한 공구를 선택하여 사용할 수 있습니다.
기계공학
Q. 엘리베터 기계실에 에어컨을 서치이유
엘리베이터 기계실에 에어컨을 설치하는 것은 기계의 성능과 수명을 유지하는 데 매우 중요합니다. 열관리가 잘될 수록 기계 수명이 늘어난다고 생각하시면 되는데요. 기계실의 온도가 너무 높아지면 엘리베이터 장비가 과열되어 고장이나 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 약 20여 평의 공간이라면 충분한 냉방 용량을 가진 에어컨이 필요합니다. 일반적으로 기계실의 온도를 약 25°C 이하로 유지하는 것을 권장하며 에어컨 설치를 통해 안정적인 온도와 습도를 유지할 수 있고 장비의 유지 보수 비용을 줄이고 수명을 연장시킬 수 있습니다.
기계공학
Q. Asml 반도체 장비는 전자제품의 어디에 필요하는가?
네덜란드의 ASML은 반도체 제조 공정에서 극자외선 리소그래피 장비를 생산하는데 최신 반도체 칩의 미세 공정을 구현하는 데 필수적인 장비입니다. 웨이퍼에 미세 회로 패턴을 새기는 데 사용되고 고해상도와 정밀도를 제공합니다. 미국도 반도체 기술과 장비 개발에서 앞서가지만 ASML의 EUV 리소그래피 기술은 독보적입니다. 미국의 주요 반도체 기업들은 ASML의 장비를 사용해 반도체를 생산하고 있으며 미국은 대신 설계 소프트웨어, 반도체 소재, 장비 부품 등 다른 핵심 분야에서 강점을 보이고 있습니다.
화학공학
Q. 화학공학이 의약품 생산에 어떻게 기여하고 있으며, 이를 통해 어떤 혜택을 얻을 수 있나요?
화학공학 기술은 의약품 생산 및 신약 개발에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 합성 경로 최적화를 통해 원료 사용량을 줄이고 반응 효율을 높혀주며 생산 비용을 절감합니다. 반응 공학을 통해 반응 조건을 최적화하여 높은 수율과 순도를 달성합니다. 공정 설계는 대량 생산을 위한 안정적이고 재현 가능한 생산 시스템을 구축하고 촉매 개발은 반응 속도를 높이고 특정 반응 경로를 촉진하여 부작용을 줄입니다.
화학공학
Q. 폐수 처리 공정에서 화학공학 기술이 사용되는 방식과 이러한 기술이 환경에 미치는 긍정적인 영향은 무엇인가요?
화학공학 기술은 폐수 처리 공정에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 고급 산화 공정은 유기 오염 물질을 효과적으로 분해하고 제거하는 데 사용되는데요. 막 분리 기술은 미세 입자와 용해된 오염 물질을 분리하여 깨끗한 물을 회수할 수 있고 생물학적 처리는 미생물을 이용해 유기 오염 물질을 분해하는 친환경적인 방법입니다. 화학적 침전은 금속 이온 등을 침전시켜 제거해주고 흡착 기술은 활성탄 등을 이용해 특정 오염 물질을 선택적으로 제거합니다.
기계공학
Q. 반도체 공정에서 가장 중요한 점은 무엇일까요?
삼성과 SK하이닉스의 반도체 생산 공정에서 가장 중요한 점은 미세 공정 기술과 공정 관리입니다. 미세 공정 기술은 반도체의 성능과 효율성을 높이는 핵심 요소로 지속적인 연구와 개발이 필요합니다. 공정 관리는 생산 라인의 안정성과 품질을 유지하기 위해 가장 중요한 부분이고 불량률을 최소화하고 생산성을 극대화할 수 있습니다. 또한 클린룸 환경 유지와 정밀한 장비 사용도 필수적입니다.
기계공학
Q. 반도체 기술로 만들 수 있는 가장 작은 크기는 얼마정도의 크기인가요?
현재 반도체 기술의 최첨단은 3나노미터(nm) 공정입니다. 주요 기업들인 TSMC와 삼성전자는 이미 3nm 칩을 생산하고 있고 2nm 이하로의 발전도 계획 중에 있습니다. 이러한 기술은 더 높은 성능과 낮은 전력 소비를 가능하게 하지만 칩의 크기가 작아짐에 따라 제조 공정은 더욱 복잡해지고 비용이 증가합니다. 이런 미세 공정은 반도체 산업의 혁신을 지속적으로 이끌고 있어 컴퓨팅과 전자기기의 성능을 극대화하고 있습니다.
기계공학
Q. 기계가 가공하기 위해서는 기어라는 부품이 필수로 들어가는데 기어에 대한 내용을 알고 싶습니다.
기어와 모터가 고속 회전을 가능하게 하는 방식을 설명드리면 모터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 회전 운동을 생성합니다. 회전 운동은 샤프트를 통해 기어 시스템에 전달되고 기어는 서로 맞물려 회전하면서 회전 속도와 토크를 조절합니다. 고속 회전을 위해서는 일반적으로 작은 기어가 큰 기어를 통해 구동하여 속도를 증폭시킵니다. 정밀한 기어 설계와 고품질의 베어링 사용으로 마찰을 최소화하고 효율성을 높혀주게 됩니다.