답변 내역

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.초전도체가 자기장과 같이 연구되는 이유는, 초전도 상태 자체가 자기장에 매우 민감하게 반응하기 때문입니다. 초전도체는 전기저항이 거의 없어지는 동시에, 내부로 자기장이 들어오는 것을 밀어내는 특징을 보입니다. 그래서 자석 위에 초전도체가 떠 있는 자기부상 같은 현상들도 나타나는 것이고, 이 성질이 응용 기술에서도 중요하게 쓰이고 있습니다.물론 자기장이 너무 강하면 초전도 상태가 깨질 수 있기 때문에, 어느 정도 자기장까지 견디는지가 핵심적인 성능이 될 수 있고, MRI나 입자가속기, 핵융합 장치처럼 강한 자석이 필요한 곳에서는 큰 전류를 손실 없이 흘릴 수 있는 초전도체가 필요합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.질문이 동일한 것 같긴 한데, 관련하여 답변드리면, 나노 크기가 된다고 해도 금은 다른 물질이 되는 것이 아닌 그대로 금입니다.입자가 너무 작아지다보면 표면과 접하는 원자들이 더 늘어납니다. 표면적이 증가하는 것입니다. 그래서 반응성이 훨씬 높아지는 특징을 가집니다. 큰 금덩어리는 표면 일부만 외부와 닿지만, 금 나노입자는 많은 우너자가 바깥에 노출되어 주변 물질과 더 쉽게 영향을 주고받게 되는 것입니다.색깔이 달라지는 것도 성분이 바뀌어서가 아닌, 작은 입자 속 전자들이 빛에 반응하는 방식이 벌크 금과는 달라지기 때문입니다. 금 나노입자도 크기나 모양에 따라 빛을 흡수하고 흩뜨리는 정도가 다르기 때문에 붉은색이나 보라색처럼 보이는 것이 이 때문입니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.서로 다른 재료를 붙일 때 계면이 약점이 되는 것은 그 부분에서 두 재료의 성질이 다르기 때문입니다. 대표적으로 열팽창 특성이 있는데, 한쪽은 잘 늘어나고 한쪽은 잘 안 늘어나거나, 한쪽은 열을 받으면 많이 팽창하고 다른 쪽은 조금 팽창할 수 있는데, 이게 온도가 오르내리면서 두 재료가 서로 다른 움직임을 보이니, 붙어 있는 경계면에서는 잡아당기거나 미는 힘 들이 생길 수 있습니다.또 표면이 깨끗하지 않거나 거칠기, 젖음성, 접착층 두께가 맞지 않아도 계면 결합이 약해질 수 있습니다. 그래서 접합에서는 재료 선택뿐 아니라 표면처리와 중간층 사용, 열처리 조건 및 냉각 속도 까지도 같이 봐야되는 경우가 많습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.태양전지는 빛을 그냥 열로 쓰는 것이 아닙니다. 빛의 에너지로 반도체 안의 전자를 움직이게 해서 전기를 만드는 것입니다.보통 실리콘 같은 반도체에 빛이 들어오면 전자가 에너지를 받아 제자리에서 벗어나고 ,그 자리에 정공이라는 빈 자리가 생기게 됩니다. 태양전지 안에는 p형과 n형 반도체가 맞닿은 구조가 있어서, 전자와 정공이 한쪽으로 섞이지 않고 서로 갈라지도록 도와주게 됩니다.이렇게 분리된 전자들이 외부 회로를 따라 이동하게되면 우리가 사용할 수 있는 전류가 흐르게 되는 것이고, 이것을 좀 쉽게 말하면 빛이 전자를 밀어내고, 태양전지 내부 구조가 그 전자들이 한 방향으로 움직이도록 길을 만들어준다고 이해하시면 쉬우실 것 같네요.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.스마트워치 수치는 어느 정도 참고는 가능하지만, 병원 장비 수준으로 정확한 값은 아닙니다.걸음수는 걷기나 달리기처럼 움직임이 분명한 활동에서는 꽤 맞기는 하지만, 격한 운동이나 땀이 많을 때, 시계가 헐거울 때도 오차가 쉽게 발생됩니다. 그리고 칼로리 소모량은 신체 사이즈와 심박수, 움직임을 계산해 추정하는 값입니다. 그렇기 때문에 어찌 보면 가장 부정확한 값으로 볼 수 있습니다.그래도 매일 같은 기기로 본다면 어제와는 비교가 가능하기 때문에 이런 쪽으로 활용이 가능합니다. 운동 계획을 세울 때는 칼로리 숫자 하나만 믿기 보다는 심박 구간과 운동 시간, 걸음수 등을 같이 보는게 좋습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.나노 크기가 된다고 재료가 완전히 다른 물질로 바뀌어 버리는 것은 아닙니다.너무 작아진다면 전체 원자 중에서 표면에 노출된 원자의 비율이 크게 늘어나기 때문에 반응성이 달라질 수 있습니다. 큰 금 덩어리는 대부분의 원자가 안쪽에 있지만, 금 나노입자의 경우는 겉에 드러난 원자들이 많기 떄문에 주변 물질과 더 쉽게 영향을 주고 받게 됩니다.그리고 아주 작은 입자들은 빛과 상호작용하는 방식이 달라질 수 있어서, 우리가 보는 색도 달라질 수 있습니다. 금 덩어리는 노란색이지만, 사이즈가 작아지면 붉은색이나 보라색을 띄기도 하거든요.성분이 바뀐게 아니고 크기가 작아지면서 표면 효과와 빛에 대한 반응이 달라진 것입니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.세라믹이 단단한데도 잘 깨지는 것은 단단함과 충격에 버티는 능력이 서로 다른 성질이기 때문입니다. 단단하다는 것은 표면이 잘 긁히거나 눌리지 않는다는 의미에 가깝고, 잘 깨지지 않는다는 것은 균열이 생겨도 버틸 수 있느냐인데, 금속은 충격을 받으면 내부 원자층이 조금 미끄러지면서 휘거나 찌그러져 에너지를 흡수하는데, 세라믹은 이온결합이나 공유결합이 강해서 원자들이 쉽게 미끄러지지 못하고, 대신 균열이 바로 퍼지기 쉽습니다.제조 과정에서 생긴 작은 기공이나 미세균열이 있다면, 충격을 받을 때 그 부분이 깨짐의 시작점이 될 수도 있고요. 그래서 세라믹은 긁힘과 열에는 강하나, 순간적인 충격이나 굽힘에는 약하게 느껴질 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.요즘 반도체 공정에서는 미세 결함을 줄이기 위해 불량을 나중에 찾기보다는, 고정 중에 계속 감시하는 방식이 많이 쓰이는 것 같습니다. 대표적으로 웨이퍼 검사 장비로 먼지, 패턴 불량, 표면 결함 같은 것들을 확인하고, 계측 장비로 두께나 선폭이 목표값에서 벗어났는지를 체크하는 것입니다.장비에서 나오는 온도나 압력, 플라즈마 상태 같은 데이터들을 계속 모아서 이상 징후를 찾는 그러한 방식들도 중요합니다. 최근에는 AI나 머신러닝을 이용해서 작은 결함 이미지를 분류하거나, 실제 측정하지 않은 웨이퍼 상태를 예측하는 가상 계측도 활용되고 있다고 합니다. 결함 제어는 결국 청정도 관리와 장비 상태 관리, 실시간 데이터 분석, 공정 조건 보정 등이 같이 돌아가는 구조이기 때문에 제 생각에는 앞으로는 좋은 장비만큼이나 데이터를 얼마나 빨리 일고 바로 잡느냐가 수율을 결정하는 핵심이 되지 않을까 생각됩니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.멀티미터는 현장에서 보통 전압 확인이나 단선 확인, 저항 확인, 전류 확인을 하는 용도로 많이 쓰입니다.전압은 전기가 들어오는지 볼 때 보통 쓰는데, 콘센트나 배터리처럼 두 지점에 리드를 나란히 대고 측정을 합니다. 저항의 경우는 선이 끊어졌는지, 부품이 정상인지 볼 때 보통 쓰는데, 반드시 전원을 내리시고 재야 합니다. 전류는 회로 중간을 끊고 멀티미터를 직렬로 넣어야 하기 때문에 실수를 하면 쇼트가 발생될 수 있습니다. 그래서 초보자는 특히 조심하셔야 합니다.검은 선은 COM에다 꽂고, 빨간 선은 보통 전압저항 단자에 꽂고 시작하시면 됩니다. 콘센트나 배터리 전압을 볼 때는 V 모드로 맞춘 뒤 두 단자에 리드를 각각 대면 되고, 교류는 ACV, 직류는 DCV로 보시면 되겠습니다.

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.