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전기·전자
Q. 정전기를 느끼는 것도 결국은 전류 때문인가요? 아니면 전압때문인가요? 뭐가 원인이 되어서 이동되어서 따끔한지를 알고 싶습니다. 알려주세여.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.정전기라는 따끔함을 느끼는 것은 전류가 순간적으로 흐르기 때문입니다. 정전기 자체는 물체에 쌓인 전압이지만, 이를 느끼는 순간에서는 그 전하가 몸을 통해서 빠르게 방전되면서 전류가 흐를 때 느끼는 것이죠. 전압은 상당히 높지만 전류량이 작기 때문에 인체에는 해롭지 않는 것입니다.
전기·전자
Q. 마이크로파가 유리를 통과하지 못하나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전자레인지의 문 앞부분은 단순한 유리가 아닙니다. 금속 망이 내장되어 있는 복합적인 구조이죠. 마이크로파의 파장자체가 상당히 길기 때문에 이보다 훨씬 작은 크기의 금속망 구멍은 통과를 못합니다. 그래서 유리창을 통해 내부는 보이지만, 마이크로파는 금속망에 반사되서 외부로는 새지 않도록 차폐가 되어 있는 것이죠.
전기·전자
Q. 스마트폰의 음식인식 센서는 계속적으로 켜져 있는건가요??
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.스마트폰의 음성 인식기능은 항상 마이크가 전체적으로 켜져있는 것은 아닙니다. 실제로는 초저전력의 전용 보조 프로세서가 음성 명령 키워드만 감지하도록 하고 있죠. 특정 음성 패턴이 인식될 때만 메인 프로세서를 깨워서 작동하는 구조이기 때문에 전력 소모를 최소화하는 것입니다.
전기·전자
Q. 소리의 주파수가 동일한데 왜 밤과 낮에는 소리가 더 크고 작게 들리는 건지 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.밤과 낮의 소리 크기 차이는 주파수 변화가 아닌 공기 밀도와 온도층의 차이 때문에 발생하게 됩니다. 낮에는 지표면의 자체가 데워지기 때문에 공기가 불안정하면서 소리가 위쪽으로 분산이 되죠. 그러나 밤에는 지표면이 반대로 식기 때문에 위쪽 공기가 상대적으로 더 따뜻해질 수 있습니다. 그래서 소리가 위로 흩어지지 않으면서 지표면 쪽으로 굴절되기 때문에 전달 거리와 음악이 커져 더 크게 들린다고 볼 수 있습니다. 도움이 되셨기를...
재료공학
Q. 복합소재가 항공기 구조 경량화에 사용될 경우 강도와 안전성을 동시에 확보하는 원리는?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.복합소재라고 하면 생각나는것이 CFRP 입니다. 이걸로 과거 골프채를 만드는 연구를 했었거든요. 실제로 섬유 강화재인 탄소섬유에 매트릭스인 수지를 결합해서 만들었습니다. 가벼운면서도 높은 인장강도와 강성을 가졌던 소재였습니다.이로써 금속보다 가벼우나 강한 구조를 구현할 수 있었습니다. 또 그 배열이나 층간 적층 각도 같은걸 조절해서 더 강하게 만들었던 기억이 있습니다.
전기·전자
Q. 산화,환원 반응이 배터리의 충전과 방전 과정에서 수행하는 역할은?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.배터리의 핵심 원리자체가 산화환원 반응입니다. 방전 할 때 음극에서 산화 반응이 일어나서 전자가 외부 회로로 이동하게 되는데, 양극에서는 환원 반응이 일어나 전자를 받아들이면서 전류가 흐르는 거에요. 반대로 충전 시에는 외부 전원이 전자를 거꾸로 이동시켜 반응 방향을 뒤집히며, 화학 에너지가 다시 저장되는 것입니다. 이 반응 자체가 전기 에너지와 화학 에너지의 변환 매개 역할을 하는 것입니다.
전기·전자
Q. 전력 반도체가 전기차 및 ESS 시스템 효율을 높이는 주된 이유는?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전력 반도체는 전류의 흐름을 빠르고 정확하게 제어하는 시스템 반도체의 한 종류입니다. 전력 손실을 최소화하는 역할을 하는 부품이죠. 전기차에 들어가는 인버터나 ESS 내 변환 장치에 적용되면, 고전압과 고전류를 효율적으로 제어해서 에너지 변환 효율을 향상 시킬 수 있습니다. 요즘 SiC나 GaN 기반의 와이드 밴드갠 전력 반도체가 차세대 전력 반도체로 각광 받고 있어요.
전기·전자
Q. 초전도 자석과 핵융합 실험 장치에서 쓰이는 원리
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.핵융합 장치보면 수천만 도 이상의 플라즈마가 발생합니다. 결국 이것을 직접적으로 물질로 담을 수 없죠. 대신에 강력한 자기장을 이용하면 플라즈마를 띠 모양으로 가두고 안정화할 수 있습니다. 초전도 자석은 전기 저항이 없어 강하고 지속적인 자기장을 효율적으로 생성할 수 있습니다. 고온 플라즈마를 오랫동안 제어할 수 있는 핵심 장치로 활용할 수 있는 것이죠.
전기·전자
Q. 양자 얽힘 현상이 차세대 통신 기술인 양자 인터넷에 응용되는 원리
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.양자 얽힘은 두 입자가 공간적으로 멀리 떨어져 있어도 상태가 순간적으로 연결되는 특성을 가지는 것을 말합니다. 양자 인터넷에서는 이 특성을 활용해서 양자상태로 전송하거나 양자 키 분배 등을 구현하게 되죠. 이것을 적용하면 도청이 불가능한 암호 통신과 초안전 네트워크를 가질 수 있게 됩니다.
재료공학
Q. 나노소재가 차세대 배터리의 에너지 밀도와 충전 속도를 높이는 방식은?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.나노 소재는 입자가 미세해질수록 단위 부피 당 표면적이 넓어집니다. 표면적이 넓어진다는 것은? 반응 면적이 넓어진다는 것을 의미하죠. 이로 인해서 리튬 이온의 반응이 빨리 지고 충전 속도가 향상될 수 있는 것이죠. 동시에 더 많은 이온을 저장할 수 있어 에너지 밀도가 증가할 수 있습니다.