원자는 왜 특정한 색깔의 빛만 방출하나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.원자가 특정한 색의 빛만 내는 건 전자가 아무 높이나 마음대로 오르내릴 수는 없기 때문입니다.원자 안의 전자는 정해진 에너지 자리만 가질 수 있는데, 이걸 에너지 준위라고 부릅니다. 전자가 높은 에너지 자리로 올라갔다가 낮은 자리로 내려올 때는, 그 차이만큼의 에너지 빛으로 내보내게 되는데, 그 에너지 차이가 바로 빛의 파장과 색을 결정해서, 원자마다 정해진 몇 가지 색만 선처럼 나타나는 것입니다.계단을 내려올 때 중간 허공에 멈출 수 없고 정해진 칸으로만 내려오는 느낌으로 보시면 되겠네요. 원자마다 전자의 배치도 달라서 나오는 빛의 색 조합도 각각 달라집니다. 그래서 선스펙트럼이 원자마다 가진 고유한 빛의 지문 같은 것인 셈입니다.
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전자석은 왜 전류를 끊으면 자성이 바로 사라지나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전자석은 자성이 재료 안에 원래부터 강하게 고정된 것이 아닌 코일에 흐르는 전류가 자기장을 만들어서 생기는 자석을 말합니다.전류가 흐르면 코일 주변에 자기장이 발생하고, 그 안에 있는 철심의 작은 자석 같은 영역들이 한 방향으로 정렬되게 됩니다. 그래서 전류가 켜져 있을 때는 못이나 철 조각을 끌어당길 만큼 자성이 강해지는 것입니다. 전류를 끊어버리면 그 정렬을 유지해주던 힘들이 사라지고 ,철심 내부의 방향들이 다시 흐트러지면서 자성이 거의 없어지게 됩니다.그래서 전자석에는 보통 자성이 잘 남지 않는 연철 같은 재료를 써서 껐다 켰다 제어하기 쉽게 합니다. 반대로 영구자석은 내부 방향이 잘 고정되는 재료라서 외부 전류가 없어도 자성을 오래도록 유지할 수 있게 됩니다.
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동축케이블이라는 전선을 들었는데요 이건 어디쓰는 전선인가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.동축케이블은 이름이 어렵지만, 쉽게 말하면 신호가 새어나가거나 외부 잡음이 끼지 않도록 만든 통신용 케이블로 보시면 됩니다. 가운데는 신호가 지나가는 선이 있고, 그 주변에 절연체와 금속 차폐층들이 감싸는 구조라서 같은 축을 가진 케이블이라는 뜻으로 동축이라고 불리는 것입니다. 전기를 많이 보내는 전원선이라기보다는 영상이나 방송, 고주파 신호를 안정적으로 보내는 데 쓰이는 케이블에 가깝습니다.꼭 굵은 케이블만 있는 것은 아닙니다. 용도에 따라서 얇은 것도 있고 두꺼운 것도 있고 하는 것입니다. 일반 전선과 다른 점은 겉에 차폐층이 있어서 주변 전자파 간섭을 줄이고 신호 품질을 지켜주는 데 유리하다는 점이 있습니다.
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정격전압이 12V 0.7A이면 충전기도 같은 전압을 구입해야할까요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.정격이 12V 0.7A라면 전압은 반드시 12V로 맞추는 것이 맞습니다. 전류는 꼭 0.7A와 똑같을 필요는 없을 것 같고, 1A, 2A 처럼 더 큰 용량의 어댑터를 써도 보통은 괜찮을 겁니다.기기가 필요한 전류만 가져다 쓰는 것이지, 2A 어댑터라고 해서 무조건 2A가 밀려들어가는 구조는 아닌 것입니다. 반대로 12V보다 전압이 높은 것을 쓰거나, 0.7A 보다 낮은 어댑터를 쓰신다면 고장이나 발열 문제가 발생될 수 있습니다. 전류의 방식이 DC, AC 인지 체크를 하시고, 플러그는 맞는지, 가운데가 플러스인지 마이너스인지 같은 극성 표시 같은 것들을 확인하시고, 혹시 제품 중에 내부에 고전압 회로가 들어갈 수 있는 제품은 싸구려 무인증 어댑터보다 안전인증이 있는 제품을 사용하시길 권장드립니다.
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다이아몬드와 흑연은 둘 다 탄소인데 왜 이렇게 성질이 다른가요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.다이아몬드와 흑연은 둘 다 탄소로 되어 있습니다만, 탄소 원자들이 결합하고 있는 방식이 다릅니다.다이아몬드는 탄소 원자 하나가 주변 탄소들과 입체적으로 3차원 결합을 하고 있는 구조라 어느 방향에서 힘을 받더라도 강한 특징을 가지고 있습니다. 모스 경도가 10이 가장 강한데, 다이아몬드가 10입니다. 긁힘에도 매우 강하고, 쉽게 눌리거나 부서지지 않는 단단한 성질을 가집니다.반대로 흑연은 탄소 원자들이 넓은 판처럼 층을 이루고 있고, 층과 층 사이는 비교적 약하게 붙어 있습니다. 그래서 종이를 문지르면 연필심이 묻어나듯이, 흑연은 층이 쉽게 미끄러지기 때문에 무르고 잘 벗겨지는 특징이 있습니다. 그러나 2차원으로는 강도도 강하고 여러 특성이 우수해서 현재 많은 활용이 기대되고 있는 꿈의 소재입니다.
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스텐레스냄비 표면 손상이 생겼는데 써도 괜찮을까요
안녕하세요. 박재화 박사입니다.식초를 오래 끓인 뒤 생긴 흰 점이라면 냄비의 코팅이 벗겨졌다면 산에 의한 표면 얼룩일 가능성이 있어 보입니다.스테인리스 냄비는 보통 코팅 냄비처럼 겉막이 벗겨지는 구조가 아니라 금속 자체 표면에 얇은 보호막이 생기는 재료입니다. 그러나 식초는 산성이기 때문에 오래 끓이면 표면이 살짝 거칠어지거나 작은 점 부식처럼 보일 수 있게 됩니다.흰 부분이 손톱에 걸리지 않고 매끈하다면 베이킹소다나 중성세제로 씻어보시고, 사라지면 헹군 뒤 사용해도 큰 문제는 없어 보입니다만, 움푹 파였거나 까끌까끌한 표면상태가 되었다면 사용을 중단하는 것이 좋을 것 같습니다.
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휴대용비상조명등 배터리 교체하려고합니다
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.사진상으로는 배터리 단자에 얇은 금속 탭이 스폿으로 용접되어 있는 것 같습니다. 본체에는 양면테이프나 접착제 같은 것으로 고정된 형태로 보이구요.그냥 힘으로 막 떼면 탭이 찢어져버리거나 배터리 외피가 손상을 입을수도 있을 것 같습니다. 그럼 위험할 것 같습니다. 특히 금속 드라이버로 억지로 비틀면 순간적으로 쇼트가 생길 수도 있을 것 같습니다. 전원을 먼저 차단하시고 커넥터가 있다면 우선 커넥터부터 분리하신 뒤 플라스틱 헤라 같은 것들로 천천히 들어내는 것이 좋은 방법인 것 같습니다. 새배터리를 교체하시는 것은 모양만 맞추는 것이 아니고 전압부터 용량, 충전 방식, 보호회로 여부, 커넥터 극성이 같은 제품이여야만 합니다.될 수 있으면 같은 규격의 탭 부착 배터리팩을 한번 찾아서 구매하시는 것을 추천드립니다.
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가장가벼우면서단단한금속이 무엇일까요
안녕하세요. 박재화 박사입니다.가장 가볍고 단단한 금속을 딱 하나 고르라면 고르기는 쉽지 않네요.가벼운만 본다면 리튬이나 마그네슘 같은 금속들이 떠오르는데, 이 금속들은 구조재로 쓰기에는 강도나 안정성에서 한계점을 보여줍니다. 현실적으로 가장 가볍고 튼튼한 금속 재료를 말할 때는 티타늄 합금이 가장 많이 언급되는데, 티타늄은 철보다 훨씬 가벼우면서도, 알루미늄 비해 무겁긴 하지만 강도와 부식 저항성이 좋아 항공기나 의료용 부품에도 쓰이고 있습니다.알루미늄 합금들이 가벼우면서도 가공성이 좋아 많이 쓰이지만, 단단함과 고온 강도까지 생각하면 티타늄 쪽이 더 유리한 경우가 많을 것 같습니다.
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통신선에 달린 고리모양 전선(?) 이름이 무엇인가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.실제로 보질 않아 정확하지는 않지만 전기가 흐르는 전선이라기보다는 통신 케이블을 붙잡아 주는 고정용 철선에 가까워 보입니다.보통은 위쪽에 있는 지지선들을 조가선이라고 하고, 그 아래 통신 케이블을 매달아 두거나 묶어두기 위해서 행거선이나 바인드선, 래싱선 같은 부품들을 쓰는 것으로 알려져 있습니다. 빨랫줄에 빨래를 집게로 고정하는 느낌으로 보시면 될 것 같아요.바람이 불거나 케이블 무게가 실릴 경우 한쪽에 힘이 너무 몰리지 않도록 지지해주는 목적도 있습니다. 정확한 명칭은 통신사나 시공되는 방식에 따라 조금씩 달라질 수 있습니다. 겉보기엔 단순한 고리 같긴하지만, 통신선의 처짐을 방지하고 장력을 분산시켜주는 지지 부품으로 보시면 됩니다.
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차세대 반도체 공정 기술 개발 방향은?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.반도체 공정은 단순히 회로를 더 작게 그리는 방향은 한계에 도달했다고 보는 시각들이 많습니다. 그래서 요즘 GAA처럼 전류 흐름을 더 잘 제어하는 트랜지스터 구조와, 전력을 뒤쪽에서 공급하는 방식들이 중요해지고 있습니다.배선이 너무 복잡해지면서 신호 지연과 발열이 커지고 있기 때문에, 전력과 신호가 지나가는 길을 새로 설계하는 방식들도 시도되고 있습니다. 그리고 AI 반도체에서는 칩 하나만 잘 만드는 것보다 여러 칩과 HBM을 얼마나 잘 묶어줄 수 있는지에 대해 첨단 패키징의 비중도 커지고 있습니다.차세대 공정은 미세화, 구조 변화, 패키징, 전력 효율 등을 한꺼번에 해결해야 하는 싸움에 가깝다고 생각합니다. 앞으로는 몇 나노 공정이냐도 중요하겠지만 실제 성능과 수율, 전력 효율을 얼마나 잡느냐가 더 중요해질 것 같습니다.
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