답변 내역

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체를 붙인 PN 접합 구조를 이용하여 전류의 방향을 제어합니다.접합부에서는 전자와 정공이 서로 이동하면서 전하가 거의 없는 공핍층과 내부 전기장이 만들어지는데, 순방향 전압을 걸게되면 이 공핍층의 장벽이 낮아져 전자와 정공이 접합부를 넘어 이동하면서 큰 전류가 흐를 수 있습니다. 반대로 역방향 전압을 걸면 공핍층이 더 넓어지고 장벽도 커지기 때문에 대부분의 전류가 차단되어 버립니다.그래도 아주 작은 누설전류는 존재하고, 역전압이 너무 커지면 항복현상이 일어나 큰 전류가 흐를 수도 있습니다. 그래서 다이오드는 교류를 한쪽 방향 성분으로 바꾸는 정류회로와 역전압 보호회로 같은데 많이 쓰이는 것입니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.여러 전파가 같은 공간에 있어도 주파수, 시간, 코드, 변조 방식이 서로 다르면 수신기가 원하는 신호만 골라낼 수 있습니다.가장 기본적인 방법이 라디오처럼 특정 주파수 대역만 통과시키는 필터를 이용해서 필요한 신호만 선택하는 것입니다. 와이파이와 블루투스는 같은 2.4GHz 대역을 쓰기도 하지만 서로 다른 채널과 통신 규칙을 사용해 데이터를 구분합니다. 블루투스는 주파수를 빠르게 바꾸는 주파수 도약 방식을 사용해 다른 신호와 계속 겹치는 것을 줄이기도 합니다.수신기는 선택한 신호의 변조 규칙을 알고 있기 때문에 섞여 들어온 전파 중에서 원하는 데이터만 복원할 수 있습니다. 다만 같은 주파수와 시간에 강한 신호가 겹치면 간섭이 생겨 속도가 떨어지거나 재전송이 발생할 수 있습니다.그래서 무선통신은 전파가 섞이지 않는 것이 아니라 주파수와 통신 규칙을 나눠 서로를 구별하도록 설계된 것으로 볼 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.중국 내 국내선을 이용한다면 CCC 표시가 없거나 불명확한 보조배터리, 리콜 제품은 기내 반입이 금지된 것으로 알고 있습니다.아무리 국산 브랜드라도 국내 판매용 제품은 CCC 인증이 필요하지 않은 것으로 알고 있는데, 실제로는 CCC가 찍힌 국산 제품을 찾기가 쉽지는 않습니다. 그리고 중국산이라고 해서 무조건 위험한 것은 아닙니다. 검증된 제조사의 중국 내수용 정품 중 실물에 CCC 로고가 선명한 제품을 고르시는 것이 제일 현실적일 것 같네요.온라인 상품명에 CCC라고 적힌 것만 무조건 믿지 마시고, 제품 본체 사진에 CCC표시와 정격용량, 제조사 정보를 직접 확인하시는 것이 중요합니다. 그리고 CCC가 있어도 공식 리콜 대상 모델이면 반입할 수 없기 때문에 출발 전에 모델명도 한 번 확인하는 것이 좋겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.스마트워치는 손목 피부에 빛을 비춘 뒤 혈액량 벼노하에 따라 반사되는 빛의 양이 달라지는 것을 이용해 심박수를 측정하는데, 이러한 방식을 PPG 방식이라고 합니다.심장이 뛸 때마다 혈류량이 변하므로 센서가 이 변화를 반복적으로 감지해서 1분당 심박수를 계산하는데, 활동량은 가속도센서와 자이로센서가 손목의 움직임과 방향 변화를 측정해 걸음수와 운동 강도, 움직인 시간을 추정하는 방식입니다. GPS가 있는 기기는 이동 거리와 속도, 경로까지 기록할 수 있기 때문에 달리기나 자전거 운동 분석에 활용되기도 합니다.이렇게 얻은 여러 센서 데이터를 내부 프로세서와 알고리즘이 실시간으로 분석해서 칼로리 소모량이나 운동 상태 같은 정보로 바꾸어주는데, 손목 착용이 느슨하거나 땀이 많은 경우 움직임이 큰 운동에서는 심박수 측정값이 실제보다는 흔들리 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.충전 단자에 먼지나 금속성 이물질이 들어가면 접촉불량이나 단락, 발열이 생길 수 있기 때문에 깨끗하게 관리하는 것이 무엇보다 중요합니다. 특히 보풀이나 먼지가 끼면 단자가 제대로 맞물리질 않기 때문에 접촉저항이 커지고 충전 중 열이 발생할 수 있습니다.하지말 외부 충격을 제외하면 가장 큰 위험요인을 단자 오염 하나로 보기는 어려운데, 배터리 노후화나 부풀음, 과도한 발열, 내부 단락, 불량 충전기, 습기 같은 것들도 중요한 원인들입니다. 충전 중 보조배터리가 평소보다 지나치게 뜨겁거나 냄새가 나고 부풀어 오른다면 즉시 사용을 중단하는 것이 좋습니다.단자 청결도 물론 중요합니다만, 실제 안전관리에서는 발열과 배터리 상태, 충전기 품질을 함께 확인하시는 것이 더욱 중요할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.알루미늄은 순수 상태보다는 구리, 마그네슘, 아연, 실리콘 같은 원소를 첨가해 합금으로 만들게 되면 강도를 크게 증가시킬 수 있습니다. 합금 원소가 알루미늄 결정 속에 들어가 원자의 이동을 방해하는 고용강화가 기본적인 방법이고, 용체화처리와 시효처리를 통해 미세한 석출물을 만들면 전위 이동을 막기 때문에 강도가 크게 증가하는 석출 강화를 얻을 수 있게 됩니다.그리고 압연이나 인발 같은 냉간가공을 하게 되면 전위가 늘어나서 가공경화가 일어나면서 강도와 경도가 올라가는 효과를 볼 수 있고, 결정립을 미세하게 만드는 것도 변형이 진행되는 경로를 방해하기 때문에 강도를 높이는 데 효과적인 방법입니다.물론 강도를 너무 높일 경우 연성이나 성형성이 떨어지기 때문에 용도에 따라서 합금 조성과 가공량, 열처리 조건을 함께 잘 조절해야 합니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.말씀하신대로 AI가 연구를 돕고 그 결과가 다시 더 좋은 반도체와 로봇, AI를 만드는 연구 가속의 피드백 구조는 충분하게 현실적인 전망으로 보입니다.이미 AI가 가설을 세우고, 실험 설계, 결과 해석을 돕고 있고 실험실 내 로봇이 이를 반복하는 형태가 실제 연구에 적용되고 있어 연구 주기를 줄이는 방향은 분명하다고 봅니다. 따라서 현재 며칠 걸리는 탐색이 미래에는 몇 시간으로 줄어드는 분야도 생길 수 있을 것입니다. 물론 모든 연구가 같은 속도로 빨라지진 않겠지만요.전기전자 분야에서는 반도체 설계나 시뮬레이션, 소재 탐색 같은 디지털화하기 쉬운 과정이 먼저 크게 빨라질 가능성이 높을 것으로 저는 생각하고, 자동화 실험실 또한 그 속도를 더 높일 수 있을 것 같습니다. 그러나 말씀하신 신약 개발 암치료, 수명연장처럼 실제 생물실험과 임상시험이 필요한 분야에서는 물리적인 시간이 남아 있기 때문에 무한정 압축은 힘들 것으로 생각합니다.미래 연구개발은 직금보다 상당히 빨라질 가능성이 커 보입니다. 그러나 AI 성능보다 실제 실험과 검증을 얼마나 빠르고 자동화된 형태로 연결하느냐가 가속 속도를 결정하는 핵심이라고 생각합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.가공경화는 금속을 변형시키는 동안 결정 내부의 전위가 크게 늘어나면서 서로의 움직임을 방해해서 금속이 단단해지는 현상을 말합니다. 이 상태에서 어닐링을 하게 되면 열에너지로 원자와 전위가 이동하기 쉬워지기 때문에 내부에 쌓였던 변형 에너지가 점차 줄어들게 됩니다.회복 단계에서 일부 전위들이 정리가 되고, 더 높은 온도에서는 변형이 적은 새로운 결정립이 생기는 재결정이 진행되게 되는데, 재결정된 결정립은 기존의 심하게 뒤틀린 조직보다 전위 밀도가 훨씬 낮기 때문에 다시 변형되기 쉬운 상태가 됩니다. 그래서 강도와 경도가 낮아지고 연성과 가공성은 다시 좋아지는 것입니다.열처리를 너무 오래할 경우는 결정립이 지나치게 커진느 결정립 성장도 일어날 수 있기 때문에 온도와 시간이 무엇보다도 중요합니다. 결국에는 어닐링은 가공으로 쌓인 전위와 내부 변형을 재정리해 금속을 다시 부드러운 상태로 되돌리는 과정으로 보시면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.디지털 회로는 전압을 정확히 0V와 특정 전압 두 값으로만 보는 것이 아니라, 일정한 전압 범위를 0과 1로 구분합니다. 낮은 전압 구간은 0, 높은 전압 구간은 1로 판단하도록 회로의 기준값을 정해 놓는 것입니다.그 사이의 애매한 전압은 정상적인 논리값으로 보지 않고, 회로가 가능한 빨리 0이나 1 상태로 정리되도록 설계를 해버립니다. 이 판단은 주로 트랜지스터로 구성된 논리회로가 수행하는데, 입력 전압에 따라 전류의 흐름을 켜거나 끄는 방식으로 다음 회로에 신호를 전달하게 됩니다.또 잡음 때문에 전압이 조금 흔들려도 바로 0과 1이 뒤바뀌지 않도록 여유 구간인 노이즈 마진을 두고 설계합니다. 그래서 실제 전압은 연속적으로 변하지만 회로가 정해진 기준에 따라서 두 상태로 해석하면서 디지털 데이터가 만들어지는 것입니다.디지털의 0과 1은 실제로 두 개의 완벽한 전압값이라기보다는 회로가 구분해서 사용하는 두 개의 전압 영역으로 보는 것이 정확합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.내열유리는 일반 유리보다 열을 받았을 때 팽창하는 정도가 훨씬 작도록 재료 조성을 조절해서 만들어집니다.대표적인 이런 유리가 붕규산유리인데, 붕소 성분을 넣어 열팽창계수를 낮추기 때문에 뜨거워져도 크기 변화가 비교적 적지요. 일반 유리는 한쪽만 갑자기 뜨거워지거나 차가워지면 부분별 팽창 차이 때문에 내부에 큰 응력이 생기면서 깨질 수 있습니다. 내열 유리는 이런 온도 차이로 생기는 응력이 작기 때문에 급격한 온도 변화에도 균열이 발생하기 어렵습니다.물론 내열유리도 무조건 깨지지 않는 다는 것은 아닙니다. 제품별로 허용 온도차를 넘기거나 이미 흠집이 있는 경우라면 파손이 될 수 있습니다. 특히 뜨거운 내열유리를 젖은 차가운 바닥에 바로 놔버리면 극단적인 열충격이 발생하기 때문에 이런 행동은 피하시는 것이 좋겠습니다.내열유리의 핵심은 높은 온도 자체보다도 급격한 온도 변화에서 생기는 내부 응력을 줄이도록 설계됐다는 점으로 보시면 되겠습니다.