스마트폰 배터리는 왜 100% 충전보다 80% 충전이 좋다고 하나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.스마트폰 배터리르 100%까지 자주 채우지 말라는 주된 이유는 리튬이온 배터리의 내부 부담이 커지기 때문입니다.배터리가 거의 꽉 찬 상태가 되면 내부 전압이 높아집니다. 그러면 양극과 음극 재료가 더 불안정해진 상태로 존재하게 되는데, 이 상태가 오래 이어지면 안에 들어 있는 전해질이 조금씩 분해되거나 배터리 내부 보호막이 두꺼워지면서 성능이 천천히 떨어지는 결과를 초래합니다. 여기에 열까지 받으면 노화가 더욱 빨라집니다.80% 정도까지 하라는 것이 배터리 너무 높은 전압 구간에 오래 머무르지 않기 때문에 부담이 덜하기 때문입니다. 물론 가끔 외출하거나 여행 때문에 100% 어쩌다 한번 씩 하는 것은 괜찮습니다.
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형상기억합금이 다양한 산업에서 활용되는 이유는?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.형상기억합금은 겉으로 보기에는 일반 금속 같을 수 있습니다만, 온도나 힘에 따라 내부의 결정 구조가 바뀌는 특별한 재료라고 볼 수 있습니다.대표적인 형상기억 합금이 니켈 티타늄 합금인데, 낮은 온도에서는 변형되었다가 가열되면 원래 정해진 모양으로 돌아가려는 성질이 있습니다. 이것은 금속이 기억을 하는 것이 아닌, 마르텐사이트와 오스테나이트라는 서로 다른 상 구조 사이를 왔다갔다 하는 것입니다.그래서 의료용에 적용이 되는 것이 의료 스텐트나 치아 교정 와이어, 뿐만 아니라 로봇 구동부, 항공 우주 부품 등에 활용이 되어지고 있습니다.
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교실에서 블루투스 이어폰을 30명 동시에 쓰는데 왜 전파가 서로 안엉키나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.블루투스 이어폰이 서로 엉키지 않는 주된 이유는 각 휴대폰과 이어폰이 먼저 짝을 맺는 페어링 과정을 거치기 때문입니다. 이때 기기마다 고유한 주소와 연결 정보가 있어서 내 휴대폰 소리가 옆 친구 이어폰으로 그냥 넘어가지는 않게 되는 것입니다.블루투스는 2.4GHz 대역을 쓰지만 한 자리에서 계속 같은 주파수만 쓰는 것 이 아니기 때문에 짧은 순간마다 채널을 바꿔가며 통신을 하게 됩니다. 이런 방식을 보통 주파수 도약이라고 하는데, 전파가 한곳에 몰려 부딪히는 일을 줄여주는 역할을 한다고 보시면 되겠습니다.그래도 사람이 너무 많거나 와이파이 공유기까지 많다면 간섭이 생겨서 소리가 잠깐 끊기거나 지연될 가능성이 충분히 있습니다. 다만 데이터에는 누구에게 보내는 신호인지 구분하는 정보가 들어 있고, 맞지 않는 신호들은 이어폰이 받아들이지 않게 됩니다.
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비행기 구조에 대해서 질문이 있습니다
안녕하세요. 박재화 박사입니다.비행기 창문을 둥글게 만드는 가장 큰 이유는 높은 하늘에서 생기는 압력 차이를 안전하게 견디기 위해서입니다.비행기가 올라가게되면 바깥 공기압은 낮아집니다만, 기내는 사람이 숨 쉴 수 있도록 어느 정도 압력을 유지해야합니다. 이때 비행기 동ㅊ체는 안에서 밖으로 밀리는 힘을 계속 받게 되는데, 이 힘은 창문 주변에도 당연히 전달 됩니다. 만약에 네모난 창문으로하며 모서리 부분에 힘이 집중되기가 쉽기 때문에 작은 균열이 만약 생기게되면 그곳부터 금이 급속도로 커질 수 있습니다. 반면 둥근 창문은 모서리가 없기 때문에 힘이 한 곳에 몰리지 않고 주변으로 비교적 고르게 퍼지게 됩니다.이러한 이유 때문에 둥근 창문은 반복적인 이륙과 착륙, 그리고 기압의 변화 속에서도 피로로 발생되는 균열이 생길 위험을 크게 줄여줄 수 있게됩니다. 결국에는 안전을 위한 구조적 선택임 셈입니다.
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크롬 광낼때 쓰는 약품 아시는분 당구장 공 광낼때
안녕하세요. 박재화 박사입니다.말씀하시는 것을 보면 아마도 피칼 금속광택제를 말씀하시는 것 같습니다.형태가 약간 연고처럼 묽은 페이스트를 금속에 바르고 천으로 문지르면 폴리싱이 되면서 광이나게 됩니다. 크롬, 스테인리스, 알루미늄, 당구공 광택 작업을 할 때도 비슷한 용도로 쓰이곤 합니다. 이거 말고도 오토솔 메탈 폴리쉬도 많이 사용하는 제품입니다.두 제품 모두 자동차 크롬 몰딩이나 금속 광택 작업 시에 활용하고 있는 제품들입니다.
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패드 위에 올려두기만 해도 배터리가 차오르는 스마트폰 무선 충전의 전자기 유도 원리
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.무선 충전은 전기가 공중을 직접 날아가서 배터리에 들어가는 것은 아니고, 전자기 유도라는 원리를 이용한 것입니다.충전 패드 안에 뜯어보면 코일이 들어 있습니다. 이 코일이 자기장을 받으면 코일에 전류가 유도되게 됩니다. 쉽게 말해서 충전 패드 코일이 보이지 않는 자기장의 흔들림을 만들어 내고, 휴대폰 내에 있는 코일이 그 흔들림을 전기로 바꾸는 구조로 보시면 되겠습니다.그렇게 생긴 전기는 바로 배터리로 들어가는 것은 아니고 충전 회로를 거쳐서 다시 안정적인 전압과 전류로 조절되게 됩니다. 그래서 위치가 어긋나거나 아니면 케이스 너무 두꺼운 것 끼고 있으면 자기장이 잘 전달되지 않기 때문에 충전도 느리고 열도 더 나게 되는 것입니다.
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컴퓨터와 스마트폰 화면에서 나오는 유해한 블루라이트를 차단하는 안경렌즈의 공학적 원리
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.블루라이트 차단 렌즈는 모든 빛을 막는 것은 아닙니다. 눈에 들어오는 빛 중에서도 특정 파장대만 줄이도록 설계된 렌즈로 보시면 됩니다.렌즈 표면 코팅 방식이 아주 얇은 막을 여러 층으로 쌓아 빛이 반사되고 간섭되는 성질을 이용하게 됩니다. 이때 짧은 파장의 청색 계열 빛은 더 많이 반사되거나 줄어들고, 나머지 가시광선은 비교적 통과하도록 하는 것입니다.렌즈 내부에 염료를 넣는 방식은 염료 분자가 특정 파장의 빛 에너지를 더 잘 흡수하는 성질을 이용하는데, 일부 청색광은 흡수되지만 빨강, 초록, 노랑 계열 빛은 많이 지나가 시야가 완전히 어두워지지 않게 됩니다. 다만 청색광을 많이 줄일수록 화면 색이 누렇게 보일 수 있어서, 차단율과 색 왜곡 사이의 균형이 중요할 수 있습니다.
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건물은 무너지고나며는여, 그 재료는 재사용 할 수 잇는지 궁금해여?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.오래된 건물을 철거하고 나온 재료들은 종류에 따라 재사용이나 재활용이 가능한 경우가 많습니다.철근이나 쇠붙이는 녹이 심하지 않으면 고철로 모아 녹인 뒤에 다시 철강 재료로 쓰는 경우가 많습니다. 그리고 유리도 깨끗하면 분리해서 재사용 하기도 합니다. 물론 지저분하다면 안되겠지요. 콘크리트는 그대로 건물 재료로 재사용하기보다는 잘게 부숴서 도로 바닥재나 기초 골재처럼 쓰는 경우가 많습니다.그래서 철거할 때는 재료별로 잘 분리하고, 혹시 위험 물질이 있는지 확인하는 절차를 거친 후 재활용할 것은 하고 폐기할 것은 폐기하는 절차를 거칩니다.
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금속마다 전기가 잘 통하는 정도가 다른 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.금속이 전기를 잘 통하는 이유는 금속 안에 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 있기 때문입니다.금속마다 원자 배열이나 전자 구조, 불순물 정도가 다르기 때문에 전자가 지나갈 때 받는 방해도도 달라집니다. 전기를 잘 통하게 하는 것 대표적으로 은이나 구리 같은 금속들은 비교적 부드럽게 이동할 수 있기 때문에 전기저항도 낳고 전도성 또한 좋습니다.반면에 철은 전자 이동을 방해하는 성질을 가지고 더 강하고, 자성이나 원자 구조 영향도 있기 때문에 구리보다 전기는 덜 잘 통하게 됩니다. 스테인리스 또한 철에 크롬이나 니켈 같은 것이 들어가 있기 때문에 원자 배열이 더 복잡해 전자가 더 많이 부딪힙니다.목적에 맞게 사용해야 하는 것입니다.
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왜 순수 전기로만 운행되는 시내버스와 시외버스는 아직 많지 않은가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.순수 전기버스기 아직 시외버스나 고속버스에는 많이 쓰이지 않고 있습니다. 그 이유는 주행거리와 충전 시간 때문입니다.시내버스는 정해진 노선을 돌고 차고지에서 충전할 수 있어서 전기버스를 운영하기가 비교적 쉬울 수 있습니다. 멈췄다가 출발하는 일이 많기 때문에 전기차의 장점 중 하나인 회생제동으로 에너지를 일부 다시 얻을 수 있다는 점이 있습니다. 반면에 시외버스나 고속버스는 한 번에 먼 거리를 달려야 합니다. 그리고 중간에 오래 충전하면 운행 시간표가 크게 흔들려 버리게 됩니다.주행거리를 늘리려면 배터리르 더 크게 넣어야 하는데, 그러면 차량이 무거워지고 가격도 올라가고 부담스러워 질 수 밖에 없습니다.충전소 같은 것도 훨씬 더 늘려야 할 수도 있구요.
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