답변 내역

안녕하세요. 박재화 박사입니다.도자기용 흙은 점토광물과 물로 이루어져 있어 처음에는 부드럽지만, 가열하면 물이 빠지고 점토의 결정구조가 변화하게 됩니다. 온도가 더 올라가면 입자들이 서로 붙는 소결이 진행되어 빈 공간이 줄고 전체 조직이 단단해지게 됩니다. 고온에서는 일부 성분들이 녹아서 유리질이 되기도 하고, 식으면서 입자 사이를 단단하게 결합해 강도와 치밀도를 높입니다. 도자기의 종류에 따라서는 고온에서 멀라이트 같은 새로운 결정상이 형성되어 강도와 내율성이 더욱 좋아지는 종류도 있고, 방수성이 생기는 주된 이유도 소결과 유리화로 인한 내부 기공이 크게 줄어든 결과로 볼 수 있습니다. 다만 저온에서 구운 토기는 기공이 남아 물을 흡수할 수 있고, 유약을 입히거나 더 높은 온도로 구워야지 방수성이 크게 좋아질 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.교류 전원의 주파수는 모터의 회전속도와 변압기 내부 자속에 직접 영향을 주기 때문에 기기 설계에서 매우 중요한 조건입니다. 유도전동기나 동기전동기는 주파수가 높아지면 기준 회전속도가 올라가고, 낮아지면 회전속도도 함께 내려가는 경향이 있는데, 변압기는 같은 전압에서 주파수가 너무 낮으면 철심의 자속이 커져 포화와 발열이 발생될 수 있기 때문에 특히 주의가 필요한 부분입니다.코일과 콘덴서는 주파수에 따라 임피던스가 달라지기 때문에 필터나 전원회로의 동작 특성도 함께 변할 수 있는 반면, 많은 전자제품은 입력 교류를 먼저 직류로 바꿔 사용하기 때문에 50Hz와 60Hz를 모두 지원하도록 설계되는 경우가 많습니다. 결국 주파수의 변화는 단순한 숫자 차이가 아닌 회전속도와 자속, 발열, 회로 임피던스까지 바꿀 수 있기 때문에 정격 주파수를 맞추는 것이 중요합니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.리튬이온 보조배터리는 완전 방전 후 충전하는 방식보다는 너무 낮은 잔량까지 자주 떨어뜨리지 않는 것이 무엇보다 수명에 중요합니다.많이 들어보셨겠지만 20~80% 범위 내에서 사용하시는 것이 가장 무난하고, 장기간 보관시에는 40~60% 정도 사이로 충전하시고 서늘한 곳에 보관하셔야 합니다. 100% 충전 상태로 오래 방치하거나 0% 가깝게 오래 두면 배터리 열화가 빨라질 수 있습니다.보조배터리에는 과충전 보호회로가 들어 있지만, 충전이 끝난 뒤 고온 환경에서 장시간 계속 연결해두는 습관은 필하는 것이 좋고, 특히 자동차 내부나 직사광선 아래처럼 뜨거운 장소에 두는 것은 높은 충전율 보다도 배터리 수명과 안전적인 측면에서 안좋은 영향을 줄 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.3W 태양광 패널 정격 조건에서는 한 시간 동안 최대 약 3Wh의 전기를 만들 수 있다는 뜻입니다. 실제 출력은 또 햇빛의 세기나 각도에 따라 더 낮아질테고요.맑은 날 유효 일조가 5시간 정도 된다고 치면 15Wh 정도가 되는데, 변환 손실 같은 것들을 고려한다면 실제 충전량은 그보다 현저하게 줄어듭니다. 최근 스마트폰 배터리는 대략 15~20Wh 수준이 경우가 많아, 3W 패널만으로 완충하기에는 가장 좋은 조건으로도 긴 시간이 필요로 합니다.일반적으로 사용되고 있는 보조 배터리 10,000mAh급이라면 저장에너지가 더 커서 하루 만에 완충은 어려울 것 같습니다. 여러 날 충전해야 할 가능성이 큽니다. 아주 작은 소형 이어폰이나 GPS 같은 저전력 기기라면 상대적으로 사용이 가능할지도 모릅니다.보충 충전용으로 쓰일지는 모르겠으나 주 충전원으로는 출력이 매우 작은 편이라 생각하시면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.세라믹의 열전도율은 주로 결정격자의 진동인 포논이 열을 얼마나 방해받지 않고 이동할 수 있느냐가 결정합니다. 보통 원자 결합이 강하고 결정구조가 규칙적인 재료일수록 포논이 잘 이동해 열전도율이 높아지는 경향이 있는데, 반대로 재료 내에 기공이나 불순물, 결함, 결정립계 같은 것들이 많을 경우 포논이 산란되기 때문에 열의 이동이 방해 받아 열전도율이 낮아집니다.그래서 같은 조성의 세라믹이라도 치밀도나 결정립 크기, 소결 조건에 따라서 열전도 특성이 크게 달라질 수 있는 것입니다. 또 여러 상이 섞인 복합 세라믹에서는 각 상의 열정도율과 계면 상태가 전체 열전도율에 영향을 주게 됩니다. 많은 결정질 세라믹은 온도가 올라가면 포논끼리의 충돌이 증가해 열전도율이 낮아지는 경향을 보이지만 재료에 따라 예외적인 것들도 있습니다. 결국 세라믹의 열전도율은 화학조성도 중요하지만 결함과 기공, 결정립계, 계면 같은 미세구조를 얼마나 잘 제어할 수 있는냐가 매우 중요한 요소입니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.OLED는 각 픽셀의 유기발광층에 전류를 흘리면 그 픽셀 자체가 빛을 내기 때문에 별도의 백라이트가 필요하지 않지만, LCD는 스스로 빛을 내지 못하기 때문에 뒤쪽 백라이트의 빛을 액정이 조절해 화면을 만드는 방식입니다.OLED는 검은 화면을 표시할 때 해당 픽셀을 완전하게 꺼버릴 수 있어 깊은 검정과 높은 명암비를 만들기 쉽습니다. 그리고 백라이트가 없기 때문에 패널 자체를 얇고 가볍게 만들 수 있는 특징이 있습니다. 시야각과 응답속도에서도 유리한 편이구요. 전력소비는 화면 내용에 따라 달라지는데, 검은 화면이 많으면 전력을 적게 쓰겠지만 밝은 흰색 화면이 많다면 소비전력이 증가할 수 있습니다. 다만 픽셀 자체가 계속 빛을 내는 구조이기 때문에 장시간 같은 화면을 표시할 경우 번인이나 소자 열화 같은 것이 생길 가능성이 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.변압기느 교류 전기의 전압을 필요한 수준으로 높이거나 낮추기 위해 사용하는 장치입니다. 발전소에서 만든 전기를 멀리 보낼 때는 전압을 높이면 같은 전력을 전달하면서 전류를 줄일 수 있습니다. 이는 결국에 송전할 때 발생하는 손실을 줄일 수 있게 되는 것입니다. 그래서 발전소 근처에서 승압변압기로 전압을 크게 높여서 장거리 전송을 하게 됩니다.전기를 사용하는 도시나 공장에 가까워지면 변전소의 변압기를 거치면서 전압을 여러 단계로 낮춰서 사용하기 적합한 수준으로 만드는데, 변압기의 두 코일 사이의 전자기유도 현상을 이용해서, 코일의 감은 횟수 비율에 따라서 출력 전압이 달라질 수 있습니다.이러한 조치 덕분에 발전과 송전, 배전, 실제 전기사용 단계에서 서로 다른 전압을 효율적으로 연결할 수 있는 것입니다. 결국에는 변압기의 가장 중요한 역할은 전압을 조절해 전력 손실을 줄이고 필요한 장소에 안전하게 전기를 공급하는 것입니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전기차 배터리팩은 많은 셀을 직렬과 병렬로 조합해 원하는 전압과 용량을 만들어 냅니다.셀을 직렬로 연결하면 전압이 더해지고 용량은 거의 그대로라, 모터를 구동할 높은 전압을 만드는 데 유리하고, 반대로 병렬로 연결하면 전압은 같지만 용량과 공급 가능한 전류가 늘어나기 때문에 주행거리와 출력 확보 측면에서 도움이 됩니다.실제로는 배터리팩은 먼저 몇 개 셀을 병렬로 묶고, 이런 묶음을 다시 직렬로 연결하는 방식이 많이 사용됩니다. 그래서 설계할 때 필요한 팩 전압과 에너지뿐 아니라 셀의 발열, 최대 전류, 충전 속도, 냉각 구조도 함께 고려해야 됩니다. 또한 셀마다 성능의 차이가 생길 경우 전체 팩에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 BMS가 각 셀의 전압과 온도를 감시하고 셀 밸런싱을 수행하는 기능을 합니다.결국에는 직렬은 전압, 병렬은 용량과 전류를 늘리는 역할을 하고 전기차 성능에 맞춰 두 방식을 적절하게 조합하는 것이 핵심이라고 할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.스피커는 전기신호의 변화를 진동판의 움직임으로 바꾸고, 그 진동이 공기를 흔들면서 소리를 만드는 장치입니다.일반적인 다이나믹 스피커에는 영구자석과 그 안에서 움직이는 보이스코일이 들어 있는데, 음악 신호가 코일에 흐르면 전류의 방향과 크기에 따라 자기력이 변하면서 코일이 앞뒤로 움직이게 됩니다. 코일에는 진동판이 연결되어 있어 코일의 움직임에 따라서 진동판도 같은 속도로 진동하게 되구요.진동판이 공기를 밀고 당기면 압력 변화가 만들어지는데, 이 변화가 음파가 되어서 귀에 도달하게 됩니다. 낮은 주파수는 천천히 크게 움직이고 높은 주파수는 빠르게 진동하면서 서로 다른 음높이를 만들어내게 되는 것입니다. 결국엔 스피커는 전기신호를 자기력으로 바꾸고, 다시 기계적 진동과 공기의 음파로 변환하는 장치로 이해하시면 좋을 것 같네요.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.정류회로라는 것은 교류처럼 방향이 계속 바뀌는 전류를 다이오드의 한쪽 방향 전도 특성을 이용해 한 방향으로 만드는 회로 입니다.가장 단순한 반파 정류는 교류의 한쪽 반주기만 통과시키고 반대쪽은 막아서 한 방향의 맥동전류를 만들어 내고, 브리지 정류회로는 다이오드 4개를 사용해서 교류의 양쪽 반주기를 모두 같은 방햐응로 뒤집어 보내기 때문에 효율이 좋은 특징이 있습니다.하지만 정류 직후의 전압은 완전히 평평한 직류가 아니라 위아래로 흔들리는 형태기 때문에 콘덴서를 연결해 이를 부드럽게 해주게 되고, 이후 필요하다면 레귤레이터나 스위칭 전원회로가 전압을 더 일정하게 조절해 전자부품에 공급하는 역할로 활용되기도 합니다.