답변 내역

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.반도체에 불순물을 아주 조금 넣는 도핑을 하면 전기를 운방하는 전자나 정공의 수를 크게 조절할 수 있습니다.실리콘에 인이나 비소 같은 5가 원소를 넣어버리면 자유전자가 늘어나 전자가 주된 운반자가 되는 n형 반도체가 되고, 반대로 붕소 같은 3가 원소를 집어넣으면 정공이 늘어나 정공이 주된 운반자가 되는 p형 반도체가 됩니다.도핑 농도가 높아질수록 보통 전하 운반자의 수가 증가해 전기전도도는 높아지고 저항은 낮아지는 특징이 있습니다. 다만 불순물이 너무 많아질 경우 오히려 전자나 정공이 불순물과 자주 충돌하기 때문에 이동도가 떨어질 수 있는 문제가 있기 때문에 무조건 많이 넣는 것이 좋은 것은 아닙니다.반도체는 불순물의 종류와 농도를 조절해 전류의 방향과 흐르기 쉬운 정도를 정밀하게 설계 할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.유리가 투명한 가장 큰 이유는 가시광선의 에너지가 유리 속 전자를 쉽게 들뜨게 만들 만큼 크지 않아 빛이 대부분 흡수되지 않기 때문입니다.유리의 주성분인 이산화규소는 전자가 이동할 수 있는 에너지 간격이 큰 물질이라 가시광성을 비교적 잘 통과시킵니다. 금속은 자유전자가 많아 들어온 빛과 강하게 반응해 대부분의 가시광선을 반사하거나 흡수하기 때문에 불투명하게 보이고요.나무처럼 내부 구조가 복잡하고 미세한 경계가 많은 물질은 빛이 여러 방향으로 산란되고 흡수되기 때문에 쉽게 통과하지 못합니다. 유리는 내부가 비교적 균일하고 가시광선을 강하게 산란시키는 구조가 적어 빛이 직진하며 통과하기 쉽습니다.결국 유리의 투명함은 가시광선을 잘 흡수하지 않는 전자 구조와 빛의 산란이 적은 내부 구조가 함께 만들어내는 성질로 볼 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.보어 모형에서는 전자가 원자핵 주위를 아무 거리의 궤도에서나 돌 수 있는 것이 아니라 특정 에너지를 가진 궤도만 가질 수 있다고 가정하고 있습니다.이때 전자의 각운동량도 연속적인 값이 아니라 플랑크 상수를 기준으로 한 일정한 정수배의 값만 허용되는데, 이것을 궤도 양자화라고 합니다. 허용된 궤도에 있는 전자는 원자핵 주위를 운동하더라도 에너지를 잃어 전자파를 방출하지 않는다고 보는 것입니다.전자가 한 허용 궤도에서 다른 궤도로 이동할 때만 두 에너지 준위의 차이에 해당하는 빛을 흡수 또는 방출하는데, 이 때문에 수소 원자의 선 스펙트럼처럼 특정한 파장의 빛만 나타나는 현상을 설명할 수 있는 것입니다.다만 현대 양자역학에서는 전자가 실제 원형 궤도를 돈다고 보고 있지는 않고, 특정한 에너지 상태와 확률분포를 가진다고 설명하고 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.VR 기기를 보면 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 조금씩 다른 영상을 보여줘서 뇌가 깊이와 거리를 느끼도록 만드는 입체시 원리를 이용합니다.렌즈는 작은 디스플레이 화면을 넓은 시야각으로 확대해 눈앞 공간 전체가 가상세계처럼 보이도록 합니다. 또 자이로 센서와 가속도 센서가 머리의 회전과 움직임을 매우 빠르게 감지해 사용자가 고개를 돌리면 화면도 즉시 같은 방향으로 바뀌게 되는 것입니다.이때 지연시간이 짧을수록 실제 머리 움직임과 영상 변화가 자연스럽게 연결되기 때문에 현장에 있는 듯한 느낌이 더욱 강해질 수 있습니다. 손 컨트롤러나 카메라 추적, 공간 음향까지 더해진다면 손의 위치와 소리가 나는 방향 또한 함께 맞춰지기 때문에 몰입감이 더욱 올라갈 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.금속의 결정립이 작아지면 결정립계가 많아지고 ,이 경계가 전위의 이동을 방해해 일반적으로 강도와 경도가 높아집니다. 이런 관계를 홀-페치 관계라고 하는데, 같은 금속이라도 미세한 결정립을 가진 재료가 더 높은 항복강도를 나타내는 경우가 많습니다. 반대로 결정립이 커지면 전위가 이동하기 쉬워져 강도는 낮아질 수 있겠지만, 변형이 비교적 쉽게 일어날 수 있습니다.다만 결정립이 너무 미세해지면 가공성이나 연성에 불리해질 수 있어 항상 작을수록 좋은 것은 아닙니다. 또 고온에서는 결정립계가 많으면 크리프 변형이 쉬워질 수 있어 터빈 같은 고온 부품은 오히려 큰 결정립이나 단결정 구조를 사용하기도 합니다.결국에 결정립 크기는 강도, 연성, 인성, 고온특성 사이의 균형을 결정하는 중요한 미세조직 요소라고 보시면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.플라즈마 장비의 영향일 가능성은 있어보이지만 플라즈마 자체보다는 장비에서 발생하는 강한 전자기장이나 고주파 노이즈의 영향일 가능성이 더 커보여요.특히 RF 플라즈마나 고전압 방전 장비는 주변에 전자기 간섭을 만들어내기 때문에 스마트폰 카메라의 손떨림 보정 장치나 센서에 일시적인 영향을 줄 수 있습니다.카메라 화면이 심하게 흔들린 것은 OIS 같은 렌즈 구동 장치가 전자기 간섭을 받아 비정상적으로 움직였을 가능성도 있고 또 장비의 진동이나 강한 소리, 플라즈마 빛의 빠른 깜빡임 때문에 화면이 흔들리거나 줄무니처럼 보이는 현상이 함꼐 나타날 수도 있습니다.만약에 장비에서 멀어졌을 때 바로 정상으로 돌아왔다면 영구적인 고장보다는 주변 전자기 환경의 영향일 가능성이 높습니다. 다만 플라즈마 장비는 고전압과 고주파를 사용하는 경우가 많기 때문에 휴대폰을 가까이 대지 말고 장비 매뉴얼의 전자기 간섭 및 촬영 거리 기준을 확인하는 것이 좋을 것 같습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.220V는 같은 전력을 사용할 경우 110V보다 필요한 전류가 절반 정도로 줄어들기 때문에 전선에서 발생하는 열과 전력 손실을 줄이기 유리한 측면이 있습니다.전류가 작아지므로 같은 전력을 보내기 위해 필요한 전선 굵기를 줄일 수 있고 ,전기히터나 에어컨처럼 소비전력이 큰 기기를 사용하기에도 유리합니다. 반면 전압이 높으면 아무래도 사람이 감전되었을 경우 몸에 더 큰 전류가 흐를 수 있기 때문에 감전 위험은 상대적으로 커지기 때문에 220V 계통에서는 절연, 접지, 누전차단기 같은 안전장치가 더욱 중요하다고 할 수 있습니다.반대로 110V 계통은 감전 위험은 상대적으로 낮긴 하지만 같은 전력을 쓰려면 더 전류가 많이 흐르기 때문에 전선의 손실이나 발열이 커질 수 있는 특징이 있습니다. 참고로 보면 미국이 보통 120V, 일본이 100V 정도를 사용하고, 우리나라가 현재 사용하고 있는 220V는 효율적인 전력 공급에 유리한 방식으로 볼 수 있겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.토카막은 매우 강한 자기장을 이용해 초고온 플라즈마가 장치의 벽에 직접 닿지 않도록 가두는 방식을 말합니다.먼저 장치 바깥의 토로이달 코일이 도넛 모양을 따라 강한 자기장을 만들어 플라즈마 입자가 자기장선을 따라 나선형으로 움직이게 하는데, 여기에 플라즈마 자체에 큰 전류를 흘려 폴로이달 자기장을 만들어내고, 두 자기장을 합쳐 자기장선이 꼬인 형태가 되도록 합니다.이렇게 꼬인 자기장은 전자와 이온이 바깥으로 쉽게 빠져나가는 것을 줄여 플라즈마를 중심부에 오래 유지하도록 도와주는 역할을 합니다. 또 별도의 제어 코일과 센서가 플라즈마의 위치와 모양을 계속 측정해 자기장 세기를 실시간으로 조절합니다.결국 토카막은 여러 방향의 자기장을 정밀하게 조합하고 제어해 수억 도의 플라즈마를 벽에 닿지 않게 안정적으로 가둬두는 장치로 볼 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.웨이퍼 세정에서 기판 손상을 줄이기 위해서는 가장 먼저 약품의 농도와 혼합비를 필요한 최소 수준으로 정확하게 제어해야 합니다.세정 온도가 너무 높거나 시간이 길어질 경우 실리콘이나 산화막이 과도하게 식각될 수 있기 때문에 온도와 처리 시간을 함께 관리해야 합니다. 용액의 pH와 산화 환원 조건도 금속 불순물 제거 효과와 실리콘 표면 반응 속도에 영향을 주기 때문에 중요한 변수로 볼 수 있습니다.메가소닉 세정을 사용할 경우 출력이 너무 높으면 미세 패턴이 손상될 수 있어 주파수와 출력, 처리 시간을 적절하게 조절해야 하고, 또 초순수 린스의 ㅅ유량과 시간, 건조 조건을 최적화해 세정 후 약품 잔류물이나 워터마크가 남지 않도록 해야합니다.결국 약품 농도, 온도, 시간, pH 메가소닉 출력, 린스 조건 등 함께 최적화해서 오염 제거율을 높이고 표면 식각과 패턴 손상을 최소화하는 것이 핵심이라고 할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.광전효과에서는 빛을 광자라는 작은 에너지 덩어리로 생각하는데, 광자 한 개의 에너지는 빛의 진동수에 따라 결정됩니다.금속에서 전자가 튀어나오려면 광자 한 개가 금속의 일함수보다 큰 에너지를 가져야 하는데, 문턱진동수보다 낮은 빛은 광자 하나의 에너지가 부족하기 때문에 전자를 밖으로 빼낼 수 없습니다.빛의 세기를 높여버리면 광자의 개수는 많아질지 몰라도 광자 하나가 가진 에너지가 커지는 것은 아닙니다. 그래서 아무리 강한 빛을 비춰도 진동수가 문턱진동수보다 낮다면 광전자는 방출되지 않는 것입니다.광전효과에서는 빛의 세기보다는 광자 하나의 에너지, 다시 말해 진동수가 전자 방출 여부를 결정한다고 보시면 되겠습니다.