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안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.

안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.

전찬일 전문가
서울교통공사
전기·전자
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Q.  반도체 소자의 전자 이동 속도가 제한되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.반도체 소자의 전자 이동속도는 여러 요인에 의해 제한됩니다. 그 중 주요한 이유는 전자 이동에 대한 물리적 한계와 관련이 있습니다.전자 이동속도가 제한되는 이유로는 전자-격자 상호작용, 전자-전자 상호작용, 밴드 구조, 결정 구조의 결함, 자기장과 전자 속도 제한 등이 있습니다.전자-격자 상호작용은 전자가 격자 진동과 상호작용을 하여 전자-격자 산란으로 인한 원인입니다.전자-전자 상호작용은 반도체 내에 전자들 끼리의 상호작용으로 인한 이동속도 저하를 말합니다.밴드구조는 전도 밴드와 가전자 밴드 사이의 에너지 갭이 전자 이동속도를 제한하는 요인을 말합니다.결정 구조의 결함은 반도체 결정 구조에 결함이 존재하면 전자는 결함 부위에서 산란을 겪게 되어 생기는 요인을 말합니다.전기장과 전자 속도 제한은 전저가 임계 전기장에 다다르면 속도포화 현상이 발생하는 것을 말합니다.이러한 현상들을 최소화 최적화 하기 위해 다양한 기술개발이 진행되고 있으며, 고속반도체 재료 개발, 나노소자 설계, 고속 트랜지스터 기술, 고온 초전도체 등의 기술개발이 진행되고있습니다.
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Q.  전력 계통에서 역률 저하의 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.전력 계통에서 역률이란 유효전력과 무효전력의 비율을 나타내는 값으로 전력 효율성을 나타내는 지표입니다.역률이 1에 가까울수록 전력 시스템은 효율적으로 작동하고, 0에 가까울수록 에너지 손실이 크고 비효율적이라 볼 수 있습니다.이러한 역률의 저하원인으로는 주로 무효전력을 많이 소비하는 부하들이 전력계통에 연결되어 있을 때 발생합니다. 무효전력은 전압과 전류 사이의 위상 차이로 인해 발생하는데 이는 실질적인 일을 하지 않고 전력시스템 내에서만 순환하게 됩니다. 역률 저하를 개선하기위한 방법으로는 앞서 말씀드린 무효전력을 감소시킨느 방법을 사용합니다.역률 개선장치나 적절한 부화관리를 통해 역률을 높혀 시스템의 성능을 높힐 수 있습니다.
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Q.  전자기 유도 현상에서 전류와 자기장의 관계는 어떻게 설명되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.앞서 말씀드렸던 페러데이 법칙과(시간에 따라 변화하는 자기장이 유도기전력을 발생 시킨다) 렌츠의 법칙을 통해 설명됩니다. 전자기 유도는 자기장의 변화가 전류를 유도한다는 원리로 설명될 수 있습니다.렌츠의 법칙은 유도된 전류가 자기장의 변화를 방해하려는 방향으로 흐른다는 원리입니다.페러데이의 전자기 유도실험은 솔레노이드와 자석을 이용한 실험을 통해 설명할 수 있습니다.코일에 전류계 전압계를 연결, 자석을 코일에 가까이 다가갔다 멀리 이동시키는 행동을 반복하여 자기장의 변화를 만듭니다. 코일 내에서 자석의 움직임에 따라 전류 또는 전압이 발생하는지 측정하여 이러한 실험을 해 볼수 있습니다.
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Q.  우리나라의 반도체 제조기술이 중국에 뒤쳐졌나요?
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.중국 은 최근 몇 년 동안 반도체 산업에서 빠르게 발전해 왔고, 세계 반도체 시장에서 큰 영향을 미치기 시작했습니다.하지만 한국의 반도체 기술과 비교했을때, 중국은 여전히 추격중인 상태라고 볼 수 있습니다.중국은 5nm 이하의 반도체를 제조할 수 있는 기술이 부족합니다 14nm 공정까지는 상용화가 되어 있지만, 7nm 이하의 공정 기술에서는 아직 큰 기술적 차이를 보이고 있습니다.현재 중국은 반도체 및 과학 기술의 발전을 위해 많은 투자와 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 이러한 투자는 여러 국가의 기술자들이 중국 반도체 회사나 과학 기술 분야의 개발자로 흡수될 위험이 있다는 것이 큰 견해입니다. 하지만 아직 현재까지는 중국이 한국을 앞섰다고 말하기는 어렵습니다. 삼성전자와 sk하이닉스는 여전히 세계적인 기술로 순위를 앞다투고 있으며 한국이 여전히 세계 시장에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
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Q.  반도체를 활용한 태양 전지의 효율성을 높이기 위한 최신 기술이 있나요?
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.반도체를 활용한 태양전지의 효율성을 높이기 위한 최신 기술들은 주로 반도체 재료개선, 구조 최적화, 새로운 제조공 등 다양하고 혁신적인 연구 개발이 활발이 이루어지고 있습니다. 태양 전지의 효율성을 높이는 가장 중요한 목표 및 숙제는 빛의 흡수율을 높이고, 전하 이동을 최적화하는 것 입니다. 그중 몇가지의 기술을 설명드리겠습니다.페로브스카이트는 최근 몇 년 동안 주목받고 있는 반도체 재료입니다. 특징으로는 고효율 저비용 저온 제조가능 입니다.다층 태양전지는 여러층의 반도체를 적층하여 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 방식입니다. 광흡수범위를 확장하고, 광전 변환 효율을 높인다는 점이 강점입니다.그외에도 표면 텍스처링이나 소재의 변경등을 통해서도 광전도율을 높혀 효율을 높이는 기술들이 다양하게 연구 개발 되고 있습니다.
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