안녕하세요. 여진호 전문가입니다.
재료공학
Q. 초전도체가 전기 저항 없이 전류를 전달하는 물리적 원리는?
안녕하세요.초전도체는 온도를 아주 낮추면 전자들이 짝을 지어서 움직입니다. 이걸 과학적 용어로 쿠퍼쌍이라 불리죠. 이렇게 짝지은 전자들은 원자에 부딪히지 않고 매끈(?)하게 흘러가기 때문에 저항값이 0이 되는 것입니다. 그래서 한 번 흐르면 전류가 멈추지 않고 계속 도는 놀라운 현상이 생기는 것이죠.
재료공학
Q. 세라믹공학과 금속공학의 차이가 궁금합니다.
안녕하세요.재료의 구분은 크게 금속, 세라믹, 고분자로 구분될 수 있습니다. 각각의 결합된 형태 등에 따라서 구분이 되는 것이죠. 세라믹의 경우 금속원소에 비금속 원소가 결합된 형태라고 볼 수 있습니다. 예를 들면 일반 철은 금속인데, 철이 녹슨 산화철은 세라믹인 것이죠. 과거에는 금속재료가 전망이 좋았으나, 요즘은 세라믹이 더 각광받지 않나 생각합니다. 무엇보다고 요즘 학과들은 금속공학이라해서 금속만 하는것도 아니고 세라믹이라해서 세라믹만 하는 것이 아니라 융복합으로 같이하기 때문에 무엇을 배우고 전공했느냐가 학과보다 중요할 수 있습니다.
재료공학
Q. 야외에서 간단히 할 수 있을 법한 주물 도구 어떤 것들이 있을까요?
안녕하세요. 야외에서 소규모 주물을 하려면 소형 가스 버너나 휴대용 프로판/부탄 토치, 목탄을 사용하는 미니 용광로 같은 장비가 필요합니다. 금속이 녹을 정도면 상당한 온도가 필요하기 때문에 안전장치는 필수이죠. 보호장갑이나 보안경 같은 것이 있습니다. 휴대성과 간단함을 원한다면 가스 토치와 미니 도가니 세트가 좋을 것 같습니다.
재료공학
Q. 개인용 쇠로된 지팡이를 만들고 싶은데요 어려울까여?
안녕하세요.쇠 지팡이를 직접 만드는 것은 생각보다 쉽지 않을 꺼에요. 못이나 잡철을 모아서 녹이면 불순물도 많이 섞여있기 때문에 순수한 철을 얻기는 힘듭니다.그래서 보통 제철소에서는 고온 용광로와 정련 과정을 거쳐서 불순물을 제거하고 순도 높은 철을 만들고 있습니다.기성제품을 사는게 안전하고 튼튼하게 사용할 수 있는 방법입니다.
재료공학
Q. 재료공학에서 초합금이 항공 엔진에 사용되는 이유는?
안녕하세요. 항공기 엔진 속은 1000도가 넘어간다고 합니다. 일반 금속은 거기서 힘을 못 쓰는 경우가 많습니다. 초합금은 니켈이나 코발트 같은 것을 바탕으로 만들어져서, 그 온도에서 강도강 모양이 잘 유지될 수 있습니다. 그리고 산화에도 강하기 때문에 오래 돌아도 쉽게 피로가 쌓이지 않아, 엔진 블레이드처럼 극한의 조건에서도 버틸 수 있는 것 입니다.
재료공학
Q. 토기와 도자기를 구분하는 것에는 어떤게 있는가요
안녕하세요. 토기와 도자기는 굽는 온도와 흙의 성질에 따라서 구분될 수 있습니다. 토기는 대체로 600~1000도 정도의 낮은 온도에서 구워서 다공성이 남는 구조를 하고 있습니다. 이는 물을 흡수하기 쉬운 반면에 강도는 낮습니다. 도자기의 경우는 1200도 이상에서 구워 유리질화가 일어나 치밀하고도 단단하며, 표면에 유약도 발라서 방수성이나 내구성도 훨씬 뛰어난 상태라고 볼 수 있습니다.
재료공학
Q. 건축 현장에서 안전모가 충격을 흡수하는 과학적 원리
안녕하세요. 안전모는 그냥 딱딱한 모자가 아닙니다. 겉은 단단하게 충격을 퍼트려주고, 안쪽을 보면 공간이 있어서 힘을 충분히 흡수할 수 있는 구조로 되어있습니다. 그래서 돌이나 쇳덩이가 떨어지더라도 바로 머리에 세게 닿지 않고, 충격이 줄어들기 때문에 상처를 막아줄 수 있습니다.
재료공학
Q. 세라믹 소재가 반도체 공정에 활용되는 방식은?
안녕하세요.세라믹은 반도체 장비에서 빠질 수 없는 중요한 재료입니다. 전기가 잘 안 통하기도 하고, 열이나 플라즈마에도 강하다 보니, 웨이퍼를 붙잡는 척이나 식각 챔버 안쪽 부품들에도 상당히 많이 쓰입니다. 그리고 가스를 뿌려주는 샤워헤드 같은 곳에도 활용되고 있습니다. 대표적으로 알루미나나 질화규소 같은 특수 세라믹은 뜨거운 공정에서도 잘 버텨서, 반도체가 안정적으로 만들어질 수 있게 도와주게 됩니다.
재료공학
Q. 반도체 칩의 미세화가 한계에 다다를 경우 어떤 기술들이 대체하나요?
안녕하세요. 칩을 더 줄이기 힘들어 지면, 그냥 더 작게 만드는 것 보다는 다른 구조나 원리를 사용해야 합니다. 요즘 트랜지스터를 둘러싸듯 만드는 GAA 구조나 여러 층을 적층하는 3D 적층 기술들이 연구중에 있습니다. 양자의 원리를 쓰는 컴퓨터 또한 지금 개발이 되고 있죠.
재료공학
Q. 풍력 발전기의 날개 소재로 사용되는 복합재료의 특징은?
안녕하세요.풍력 발전기의 날개가 그렇게도 큰데도 잘 도는 건, 결국 가볍고 튼튼한 소재로 되어있기 때문입니다. 이를 복합소재로 만드는 것이고요. 유리섬유나, 탄소섬유를 써서 무게를 줄이고 ,힘은 더욱 강하게 만드는 구조로 되어 있습니다. 또 바닷바람이나 비에도 녹슬지 않고 오래 버티기 때문에, 안정적으로 돌아갈 수 있는 것입니다.