안녕하세요. 전문가 김찬우 입니다.
화학
Q. 수소 액화 기술이 대규모 수소 운송과 저장 문제
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.수소 기체를 액체로 만드는 것은 수소를 운손하고 활용하는데 핵심적인 기술 입니다. 수소는 끓는점이 영하 250도라 액화시키기 위해서는 극저온 초고압을 필요로 합니다.수소를 액화시키기 위해서는 전처리 단계에 수소에 포함된 불순물들을 제거해야 합니다. 이후 질소나 메탄을 사용하여 1차로 영하 200도까지 냉각을 시킵니다. 상온의 수소에는 o-H 와 p-H 가 75/20 비율로 존재합니다. 액화수소를 만들 경우에는 p-H 상태인데 o-H 가 p-H 로 변환되는 과정에서 열이 방출되기에 이 전환이 이루어질때까지 기다렸다가 다시 냉각을 시켜 100% p-H 로 액화수소를 만들게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
재료공학
Q. 그래핀 소재가 차세대 전자 소자의 성능 향상에 기여할 수 있는 방식은?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.그래핀은 탄소원자가 육각형으로 2차원 평면에 한층만 만들어진 구조 입니다. 흑연의 한층을 떼어낸 구조라 생각하시면 됩니다. 두께가 얇지만 강도는 강철보다 수백배 강하며 높은 전기전도성과 열 전도성을 가집니다. 또한 투명하여 빛 통과율도 높고 유연하기 까지 합니다. 이를 반도체에 적용할 경우 기존의 실리콘 보다 수백배 높은 전자 이동성을 가지게 됩니다. 또한 높은 열정도성 덕분에 부품에서 발생하는 열을 외부로 빠르게 분산 배출 시킬 수 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
환경·에너지
Q. 바이오연료 생산 공정이 기존 화석 연료 대비 가지는 장점 및 도전과제
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.바이오 연료는 식물로 부터 만들어진 연료이기 때문에 성장하는 동안 이산화탄소를 흡수하기 때문에 이후 연료가 되어 연소될때 이산화탄소가 발생하지만 흡수=발생이 같기 때문에 순 배출량은 0이라는 장점이 있습니다.그리고 화석연료와 달리 식물은 지속적으로 생장하기 때문에 무한한 자원이라 할 수 있습니다.하지만 화석연료에 비해 에너지 밀도가 낮아서 동일한 에너지를 만들어내기 위해서는 수십배의 원료가 필요합니다. 또한 식물의 경우 인류의 식량문제와 연결되어 있기에 대량 사용을 하기에 한계가 있습니다.또한 바이오매스를 위해 식물, 조류들을 채취하게 되면 환경파괴에 따른 2차 피해가 발생 할 수도 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
화학
Q. 다전자 원자에서는 왜 에너지 준위가 달라지나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.다전자 원자에서 2s, 2p 오비탈의 에너지 준위가 달라지는 이유는 전자간의 상호작용으로 인해 발생하는 가리움 효과 때문입니다.수소원자는 전자가 하나 뿐이라 양성자와 전자 사이의 인력만 존재하여 2s sp 오비탈의 에너지는 같습니다. 하지만 다전자 원자의 경우 전자가 두가이 이상이므로 양성자와 전자 사이의 인력외에 전자간의 반발력이 작용하기에 오비탈 간의 에너지 준위가 달라지게 되는 것 입니다.또한 양성자와 가까이 있는 전자와 멀리 있는 전자의 인력의 차이는 가까이 있는 전자가 양성자의 인력을 가려주기에 최외각 전자의 활성화 에너지는 높아집니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
화학
Q. 화학과 지망 고1 화학실험 추천 부탁드립니다!
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.산염기 반응이 가장 무난한 시험입니다. 지시약을 사용하여 ph 따라 색상이 변화하는 것을 확인 할 수 있습니다.특별한 화학 도구가 필요한 것도 아니고 양배추 안에 있는 안토시아닌 색소가 ph 따라 색상이 바뀌는데 양배추 입을 식초나 콜라같은 산에 넣었을때와 우유나 베이킹소다를 녹인 물에 넣었을 때 색상이 바뀌는 것을 가시적으로 확인 할 수 있습니다아니면 금속 원소들이 불꽃에서 고유의 색상을 띄는 실험이 재미있긴하나 학교의 실험실에서 이러한 원소와 알콜램프 등을 빌려줘야 하는데 개인실험에 대여를 해주는지 까지는 모르겠네요. 원소의 색상들이 나타나는 이유가 들뜬 상태에서 바닥상태로 내려와 안정화 되는 스펙트럼의 이론을 배울 수 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
재료공학
Q. 원소 주기율표를 최초로 체계적으로 정리한 과학자는 누구일까요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.현재의 주기율표 처럼 원소들을 주기적인 성질에 따라 배열한 사람은 맨델레예프 입니다. 멘델레예프는 최초로 원자량 순서대로 배치를 하였고 원소들의 화학적 성질이 주기적으로 반복된다는 것을 파악하여 주기와 족을 확립하였습니다.그리고 정리하면서 규칙성을 유지하기 위해 현재 찾아내지 못한 원소의 빈칸을 남겨놓기도 하였으며 원자량에 따라 주기적인 성질이 나타나지 않을 경우 성질에 맞게 조정을 하기도 하였습니다. 이는 이후 모즐리가 원자번호 순으로 주기율표를 재배열하는데 큰 도움을 주었습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
화학
Q. 냉동실이 일부 열려있었으면, 냉매에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.냉동실 문을 열어놓는다고 냉매가 빠져나가진 않습니다. 냉장실, 냉동실의 냉기가 빠져나와서 내부의 온도가 올라갈 수 있지만 냉매는 냉장고 내부의 밀폐된 공간에 들어있기에 외부의 충격이 가해지지 않는한 유출이 되지 않습니다.냉장고의 문이 열려있으면 내부의 온도가 올라가기에 냉장고는 온도를 낮추기 위해 압축기를 더 강하게 작동시키기에 큰 소음이 발생하고 전력소비량도 상승합니다. 그리고 내부로 들어온 습한 공기가 냉동실에 들어가게 되어 성에도 발생할 수 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
화학
Q. 드라이 아이스는 정확히 무엇이기에, 손에 닿으면 뜨겁다고 느껴지는건가?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.드라이아이스는 공기중에 흔하게 존재하는 이산화탄소의 고체 형태 입니다.손에 닿았을 때는 실제로 뜨거운게 아니라 차가움을 느끼는데 몸이 착각을 해서 뜨거움으로 느끼는 것 입니다.실제로 이산화탄소를 고체로 만들기 위해서는 초고압 극저온 상태에서 만들어지기 때문에 드라이아이스의 온도는 영하 80도 정도로 상온에서 바로 기체 상태로 변할 정도로 극저온 상태 입니다.실제로 드라이아이스를 맨손으로 만지게 되면 화상과 비슷한 감각을 느끼게 되는데 너무 차갑다 보니 차가움을 너머 통증이 발생하게 되고 이러한 통증이 극저온에 의한 통증인지 화상에 의한 통증인지 혼돈이 일어나서 뜨겁다고 느끼게 됩니다. 아무래도 과거에 화상으로 인한 통증을 저온에의한 통증보다 자주 느끼다보니 같은 통증으로 뇌가 속고 있는 것 입니다. 실제로 만지게 되면 동상을 입게 됩니다. 이때 혈관이 수축되는데 이때 감각이 화상에 의한 것과 비슷한 것도 이유중 하나 입니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
재료공학
Q. 반도체를 생산할때 금이 필요한가요??
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.반도체 공정을 크게 전공정 후공정으로 나눌때 전공정을 웨이퍼 제조공정이라 하고 후공정을 패키징 공정 이라고 합니다. 금은 패키징 공정에서 주로 사용됩니다.만들어진 웨이퍼와 외부 회로와 연결을 할때 주로 가느다란 선 형태로 사용하게 됩니다. 금은 뛰어난 전기전도성과 가공성, 화학 안정성을 가지고 있기 때문에 신호를 주고 받는 단계에서 주로 사용하게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
화학
Q. 오비탈의 양자수는 각각 어떤 물리적 의미를 가지며, 원자 내 전자의 상태를 어떻게 규정하나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.원자내에 전자가 존재하는 공간을 오비탈 이라고 합니다. 소위 전자껍질 이라고 부르기도 합니다. 원자내에 존재하는 전자는 다 같은 위치에 존재하는 것이 아니라 전자가 가지는 에너지에 따라 원자핵에 가깝게 존재하기도 하고 약한 전자는 바깥 껍질에 존재하게 됩니다.주양자수는 이러한 전자가 존재하는 껍질의 위치인데 숫자가 커질수록 원자핵에서 멀어집니다.부양자수는 오비탈의 종류 및 모양을 결정합니다. 자기양자수는 오비탈이 취할 수 있는 공간적 배열을 말하는데 부양자수 형태가 공간에 몇개존재할 수 있는지 결정합니다스핀양자수는 전자가 가지고 있는 고유한 각 운동량을 말하는데 두가지 스핀 중 하나를 가집니다. 이 네가지 양자수는 서로 연관되어 전자 내부의 전자 상태를 규정하는데 사용됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)