안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
재료공학
Q. 합금의 열처리 과정이 재료 특성에 미치는 영향은?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속을 열처리하는 이유는 제조과정에서 발생되는 응력을 제거하여 조직을 안정화 시키거나 또는 조직을 변화 시켜 기계적성질을 개선하기 위함 입니다.응력을 제거하는 열처리를 어닐링이라하고,조직을 변화시켜 기계적 성질을 개성하기 위한 열처리는 여러가지 방법이 있습니다.금속을 변태점 이상의 고온으로 가열하면 조직의 구조와 성질이 변하게 되고, 이를 급속하게 낮은온도로 냉각시키면조직이 치밀하게 변화되면서 금속의 강도 및 경도가 향상되게 됩니다. 우리가 더운곳에 가면 온몸이 늘어지는 현상이 나타나고 추운곳에 가면 움추러 들면서 근육에 힘이 들어가게 됩니다.금속도 같은 원리로 고온에서 급속하게 냉각시키면 조직내 분자들의 배열이 서로 가깝게 모이면서 매우 치밀한 구조로 변하게 되어 강도 및 경도가 향상되는 현상이 발생됩니다.
재료공학
Q. 원자와 분자의 차이는 무엇인가요??
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.원자와 분자는 물질을 구성하는 작은 단위들 입니다.작은 원자들이 모여 결합된 것이 분자 입니다.원자는 물질을 구성하는 가장 작은 단위로 핵과 전자로 구성 됩니다.핵은 양성자와 중성자가 모여 있으며 전체 원자의 질량 대부분을 차지합니다.전자는 음전하를 말하며 핵의 주위를 돌고 있는 입자 입니다.전자의 수와 양성자의 수는 동일 하여 전자는 전기적으로 중성을 띄게 됩니다.분자는 두개이상의 원자가 화학 결합을 하여 형성된 입자 입니다.분자는 하나의 화합물이 화학적으로 특성을 가집니다. 원자 2개이상 결합하여 형성된 입자 = 분자
재료공학
Q. 항공기 및 우주선에 사용되는 복합소재는 왜 경량화가 중요한가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.항공기 및 우주선에 사용되는 조건은 안정성, 내구성,내열성, 내식성 그리고 가벼움(경량화) 입니다. 항공기나 우주선은 지상에서 경험하지 못하는 극한의 상황에 버텨내야 하기 때문입니다.이러한 이유로 항공기나 우주선에 사용되는 재료의 원료는 알루미늄, 티타늄,마그내슘, 유리섬유, 폴리머, 철(스틸) 입니다.알루미늄 : 가볍고,자연적으로 형성되는 산화층이 존재하여 내식성이 매우 뛰어남, 또한 합금으로 사용시 강도가 매우 높게됨.티타늄 : 고온저항성(고온에서 변형되지 않음) 내열성이 뛰어남, 매우 강도가 높음마그네슘 합금 : 매우 가벼움, 가공이 용이함, 내식성이 매우 낮아 코팅하여 사용하여야함.
재료공학
Q. 산과 염기의 정의와 그 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.산과 염기는 여러가지 기준에 따라 다르게 설명되고 정의 됩니다.흔히 우리는 PH7을 기준으로 산과 염기를 구분하기도 합니다.첫째 : 아레니우스의 정의 (물을 용매로 한 정의) 산 : 물에 녹았을때 수소이온 방출 (염산, 황산) 염 기: 물에 녹았을때 수산화이온 방출(수산화 나트륨, 수산화 칼륨)둘째 : 브뢴스테드-로우리 정의 ( 물과 다양한 용매를 기준으로 정의) 산 : 양성자 (수소이온)을 내어주는 물질 - 염산은 수소이온을 내어준다 염기 : 양성자(수소이온)을 받는 물질 - 암모니아는 수소이온을 받는다.셋째 : 루이스 정의 - 가장 일반적이고 다양한 화학반응을 설명하는데 사용. 산 : 전자쌍을 받아들이는 물질 염기 : 전자쌍을 제공하는 물질
재료공학
Q. 금속이 부식되는 과정은 무엇인가? 부식을 방지하기 위한 표면처리 기술은 어떤 것들이 있을까요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속이 부식 된다는것은 우리가 흔히 볼수 있는 녹이 발생되는 것입니다.철은 산소와 매우 친화적이어서 공기중의 산소를 만다면 서로 화학적 반응을 하게 됩니다. 이것이 바로 황갈색의 산화철(FeO) 입니다. 공기중이나 자연상태에서 녹(부식)이 발생되지 않게 하기위해서는 진공상태를 만들어주거나(사실상 불가능), 표면에 특수한 코팅을 하여 주면 됩니다.우리가 흔히 말하는 도금 입니다. 도금은 전기분해방식을 이용한것으로 아연도금, 크롬도금, 니켈도금등 다양한형태의 도금이 존재 합니다.
재료공학
Q. 반도체 재료인 실리콘을 대체할 차세대 재료로 어떤 것들이 주목받고 있을까요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.실리콘을 대체할 차세대 재료로 연구되고 있는 주요 재료들은 다음과 같습니다그래핀 : 탄소원자가 판상구조로 배열된 무질로 전도성, 열전도성 ,기계적성질이 뛰어난 재료로 실리콘보다 효율적인 전도체가 될수 있을것으로 보이며, 실리콘을 대체할 재료일 가능성이 매우 큽니다.다만 제조비용이 비싸고, 현재로써는 대량생산이 어려워 큰 장벽에 막혀 있습니다.몰리브덴 디설파이드 : 2D 반도체로, 그래핀과 비슷한 구조를 가집니다. 그러나 실리콘과는 다르게 밴드갭을 갖고 있어 전자 장치에 적용 가능성이 큽니다. 높은 전기전도도를 가지고 있어 전자기기에서 중요한 역할을 할수 있을것으로 사료 됩니다. 다만 아직 연구단계에 있어 더많은 연구가 필요합니다.탄소나노튜브 :고유의 물리적 특성 덕분에 전도성 및 기계적 특성이 뛰어납니다. 이 물질은 전자 이동도가 매우 높아서 실리콘을 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.빠른 전자이동, 전도성, 내구성을 가지고 있으나 이또한 대량생산이 되지 않아 산업에 사용되기 까지는 많은 시일이 걸릴것으로 생각 됩니다.퍼시픽반도체: 퍼시스틱 구조를 가진 반도체로 최근 주목받고 있는 재료입니다.전도성이 뛰어나지만 안정성문제와 환경문제가 해결되지 않아 많은 연구가 필요합니다.
재료공학
Q. 플라스틱을 처음 발명하거나 발견한사람이 누구인지 궁금합니다.
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.플라스틱의 발견은 19세기 후반 이었습니다. 초기의 플라스틱은 자연에서 얻을 수 있는 재료를 활용한 것들이었으며, 오늘날 우리가 사용하는 다양한 합성 플라스틱의 기초가 된 혁신이 그때부터 시작되었습니다. 셀룰로이드는 1860년 존웨슬리 하이엇에 의해 발명 되었고, 식물에서 추출하였습니다. 주로 영화필름, 버튼,장난감등에 사용됩니다.베이클라이트는 1907년 리하르트 슈뢰더와 레오핸스에의해 발명되었고 이는 최초의 합성 플라스틱 입니다.열경화성이면 전기 절연체로서의 성질을 가지고 있습니다.전자제품 및 자동차부품 등 산업에 다양하게 사용 됩니다.나일론은 1935년 월리스 카로더스에 의해 발명되었습니다.최초의 합성 섬유로써 섬유업계에 혁신을 일으켰습니다.매우강하면 내구성이 뛰어나 의류 산업에 널리 사용됩니다.
재료공학
Q. 다른 강대국들에게 천연가스가 계속되서 발견되는 이유가 궁금?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.땅속에 어떤구조일때 지하자원이 많이 생성되는지는 정확히 알수 없으나,현재까지 밝혀 진바로는 풍부한 유기물이 함유된 퇴적층이 존재하여야 하고, 이 퇴적층에 적절한 온도와 압력이 가해 졌을때 화학적 변화가 생겨 가스나 석유가 생길수 있다고 합니다.한국은 지리적으로 풍부한 유기물이 함유된 퇴적층이 형성될수 없었던 기후 이었던것 같고, 또한 대부분의 땅이 바다가 되어, 쉽게 유전을 발견 할수 없는 조건의 지리적 위치 인것 같습니다.
재료공학
Q. 탄소 나노튜브가 구조적 강도를 높이는 방법
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.탄소나노튜브 강도를 높이는 메커니즘은 다양한 방법이 있습니다. 탄소나노튜브는 기계적 특성과 높은 강도의 물질로, 더욱 강화하기위한 방법은.강도를 결정하는 내부구조를 최적화 하는방법.-길이와 직경을 조절하거나,또는 다층구조를 사용하는 방법.고온에서 열처리 하는 방법. 열처리를 하게되면 구조가 개선되고 결함이 제거되어 강도가 증가합니다.물리적으로 다른물질 붕소,질소 또는 다른금속과 도핑하여 강도를 높이는 방법.배열을 일괄적인 방향성으로 부여하여 강도를 향상 시키는 방법. 같으 한 방향으로 배열하면 응력 정도효율을 높이고, 비틀림이나 늘어짐에 대한 저항이 증가하여 강도가 향상 됩니다.
재료공학
Q. 양은냄비는 저렴하게 구매할 수 있는데요. 어떤 재료로 만들어 지는지요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.양은은 구리를 주 원료로 하여 만들어 집니다. 하여 옛부터 양은이라 하는 것은 대부분 구리양은 입니다.양은은 보통 구리에 니켈이나 아연을 포함시켜 합금으로 만들어 집니다.또한 표면부식을 방지 하기 위해 니켈도금, 또는 은도금을 하여 사용 합니다.구리가 주 원료 이므로 열전도도가 매우 뛰어나고 고온에서 변형이 잘 되지 않아 조리도구로 널리 사용 됩니다.