답변 내역

안녕하세요. 박재화 박사입니다.반도체 세정에서 초고순도 불산인 HF는 실리콘 표면의 자연산화막인 SiO2를 선택적으로 녹여 제거하는 역할을 하게 됩니다.HF는 산화막과 반응해 불소계 용해성 화합물을 만들어내기 때문에 산화막과 그 위에 붙은 오염물 제거에 효과적인 용액입니다. 세정 이후 실리콘 표면은 수소로 종결된 상태가 되어 일시적으로는 다시 산화되는 속도도 낮아질 수 있습니다.과산화수소는 강한 산화제로 유기 오염물을 산화 분해하고, 일부 금속 오염물을 산화시켜 용액 속에서 제거하기 쉬운 형태로 만드는데, 실제 공정에서 보면 과산화수소수를 암모니아수나 염산과 함께 사용해 입자와 금속 오염을 제거하고, 필요하다면 마지막에 불산으로 산화막을 제거하는 방식이 많이 활용되고 있습니다.불산은 주로 산화막 제거, 과산화수소수는 산화와 오염물 분해를 담당한다고 보면 되고, 초고순도 약품을 쓰는 이유는 세정 과정에서 새로운 금속이나 이온 오염이 생기는 것을 막기 위함입니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.전자레인지의 마이크로파가 금속에 닿으면 금속 표면에 전류가 유도되고, 대부분의 전파는 내부로 통과하지 못하고 반사됩니다.특히 포크 끝이나 구겨진 알루미늄 포일처럼 뾰족한 부분에서는 전기장이 집중되기 때문에 공기가 방전되면서 불꽃이 튈 수 있습니다. 이 불꽃이 음식 포장지나 내부 부품으로 번지면 화재나 전자레인지 손상으로 이어질 수 있는 것입니다.다만 금속이라고 해서 무조건 불꽃이 생기는 것은 아닌데, 표면이 매끄럽고 둥근 금속은 상대적으로 방전이 잘 일어나지 않습니다. 실제로도 일부 전자레인지에는 전용 금속 선반이나 제조사가 허용한 금속 용기들이 사용되기도 하죠.일반 금속 용기나 포일은 임의로 넣지 마시고, 제품 설명서에서 전자레인지 사용이 가능하다고 명시된 금속 제품만 사용하는 것이 아무래도 안전하겠지요?

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.여러 컴퓨터에 같은 거래 기록을 분산 저장하는 것이 블록체인의 중요한 보안 특징 중 하나입니다.한 서버의 기록이 손상되거나 조작되더라도 다른 참여자들이 가진 기록과 비교해 이상 여부를 확인할 수 있고, 또 각 블록은 이전 블록의 정보를 암호학적 해시로 연결하기 때문에 과거 기록을 몰래 바꾸기가 어려운 특징이 있습니다.새로운 거래를 기록할 때도 여러 참여자가 합의하는 과정을 거쳐 임의의 한 사람이 마음대로 내용을 추가하기 어렵게 만듭니다. 다만 블로겣인 자체가 안전하더라도 개인키를 탈취하거나, 거래소 해킹, 스마트계약 오류 같은 문제까지 자동으로 막아주는 시스템은 아닙니다. 블록체인의 안전성은 분산 저장뿐 아니라 암호기술, 기록 연결 구조, 합의 방식이 함께 작동하면서 만들어진다고 보면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.시속 250km 이상으로 달리는 대부분의 고속열차도 전기를 이용해서 움직입니다. 열차 위의 집전장치가 전차선에서 전기를 받아 모터를 돌리고 ,그 힘으로 바퀴가 철로 위를 굴러갑니다. 우리나라 KTX와 SRT도 이런 방식의 전기 고속열차이고 자기부상열차는 아닙니다.자기부상열차라는 것은 바퀴 대신 강한 자기력을 이용해 열차를 선로에서 약간 띄운 상태에서 앞으로 밀어 이동하는 별도의 기술이고, 이 기술은 마찰이 적어 매우 높은 속도를 낼 수 있다는 특징이 있긴한데, 선로와 차량 구조가 일반 철도와는 다르기 때문에 건설비가 상당히 많이 듭니다.고속열차 대부분은 전기모터와 바퀴를 이용하고, 자기부상열차는 전기를 이용하지만 움직이는 방식 자체가 다른 열차라고 할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.MEMS는 보통 미세전자기계시스템이라고 불리고, 반도체 공정 기술을 이용해서 매우 작은 센서와 기계 구조를 한 칩 위에 만드는 기술을 말합니다.제조할 때는 실리콘 웨이퍼 위에 박막을 증착하고, 포토리소그래피로 모양을 만든 뒤 식각 공정으로 미세한 막이나 빔, 진동 구조를 형성합니다. 필요에 따라서는 압전재료나 금속 전극을 추가하고, 마지막에는 웨이퍼 접합과 패키징 과정을 거쳐 외부 회로와 연결하게 됩니다.압전 센서는 압전재료에 힘이나 진동이 가해지게되면 내부 전하 분포가 변하면서 양쪽 전극 사이에 전압이 발생하는 원리를 이용하는데, 이 전압의 크기와 주파수를 측정하면 압력이나 진동, 가속도, 초음파와 같은 물리적인 변화를 전기 신호로도 바꿀 수 있습니다.결국 MEMS 라는 것은 반도체 미세가공으로 작은 기계 구조를 만들고, 압전효과를 이용해 움직임이나 압력을 전기 신호로 변환하는 기술이라고 생각하시면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전기차 배터리에서 열폭주가 시작되면 내부에서 열과 가스가 계속 발생하기 때문에 단순히 산소만 차단해서는 완전히 진압이 어려울 수 있습니다.핵심적인 부분은 배터리 온도를 낮추는 것이고, 소방에서는 많은 양의 물을 지속적으로 사용해서 배터리 팩을 냉각하는 방법이 주로 사용되고 있습니다.일반적인 소화기는 주변 내장재나 초기 불꽃 같은 것은 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 배터리 내부의 열폭주 자체를 멈추기에는 한계가 있습니다. 직식소화포나 방화덮개는 불꽃과 연기 확산을 줄이는 데 도움이 되지만 배터리 내부 반응까지 완전히 정지시키는 장비는 아닙니다. 또한 불이 꺼진 뒤에도 배터리 내부 온도가 다시 올라가 재발화 가능성이 있어 장시간 냉각과 온도 확인이 필요합니다.전기차 화재는 직접 진화하려 하기보다는 즉시 멀리 대피를 하셔야 하고, 신속하게 119에 신고해 소방관련 기관의 조치를 받는 것이 중요하다고 생각합니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.자율주행차는 보통 사고 순간에 보행자와 탑승자의 생명을 비교해 누구를 희생할지 직접적으로 선택하도록 설계되지는 않는 것으로 알고 있습니다.실제 시스템은 카메라와 레이더 등으로 위험을 감지하면 먼저 급제동을하고, 가능한 범위에서 충돌 자체를 피하거나 충격을 줄이는 방향으로 작동을 하고, 피할 수 없는 상황에서도 특정 사람의 정보를 판단해 우선순위를 정하는 방식은 일반적인 설계 원칙은 아닐 것 같습니다.대신 차선을 유지하거나 제동거리, 주변 차량과 보행자의 위치를 계산해 법규와 안전 기준 안에서 가장 위험이 적은 행동을 선택하려고 할 것입니다. 문제는 정말 모든 선택이 사고로 이어지는 극단적인 상황에서 어떤 기준을 적용할지 아직 법이나 윤리적으로나 완전히 정리된 것이 없다는 것입니다.자율주행의 핵심은 누구를 희생할지 고르는 것이 아니라, 그런 상황 자체가 생기지 않도록 최대한 빨리 위험을 예측하고 충돌을 줄이는 데 있다고 생각합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.공정이 미세해지면 같은 면적에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있습니다. 그러면 일반적으로 성능과 전력 효율이 높이기에 유리한 측면이 있습니다. 트랜지스터가 작아지면 신호가 이동하는 거리도 짧아지는데 이로 인해 더 빠르게 동작할 수 있고, 같은 작업을 더 적은 전력으로 처리할 가능성 또한 커지게 됩니다.하지만 공정이 작아질수록 문제도 발생되는데, 누설전류, 발열, 제조 난이도, 수율 등의 문제가 커질 수 있기 때문에 성능이 무조건 적으로 좋아진다고 보기는 어렵습니다. 또한 배선 저항과 신호 간섭이 커지고, 트랜지스터 구조도 복잡해지기 때문에 설계 비용과 생산 비용이 크게 증가할 수 있습니다.그래서 같은 2나노 공정이라도 설계 방식이나 트랜지스터 구조, 전력 관리, 패키징 등에 따라서 실제 성능의 차이가 크게 날 수 있습니다. 미세공정은 성능 향상에는 유리한 기술은 맞습니다만, 공정 숫자가 작다고 해서 무조건 더 빠르고 좋은 반도체라고 보기는 어렵다고 생각합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.CFD는 공기 흐름을 컴퓨터로 계산해 물체 주변의 속도, 압력, 난류가 어떻게 변하는지 확인하는 해석 방법을 말합니다. 항공기나 자동차 표면에서 압력이 크게 변하거나 흐름이 떠렁져 나가는 박리 구간을 찾아 형상을 수정한다면 고익저항을 줄일 수 있습니다. 앞부분의 경우 공기가 부드럽게 갈라지도록 만들고, 뒤쪽은 급격히 끊기지 않도록 완만하게 좁혀서 후류와 압력저항을 줄이는 방식들이 사용되고 있습니다.항공기 날개를 앞전과 뒷전의 곡률, 두께, 받음각 등을 조절하면서 필요한 양력을 유지하고 항력을 최소화하도록 설계하고, 자동차 또한 지붕과 후면의 경사, 바닥 형상, 휠 주변 공기 흐름 등을 반복적으로 바꾸면서 항력계수가 낮아지는 형상을 찾습니다.결국 CFD 설계라는 것은 여러 형상을 가상으로 시험해 공기 흐름의 박리와 난류, 압력 차이를 줄이는 형상을 찾아가는 과정으로 보시면 되겠습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.질문을 보니 물리 시간에 손 가지고 쥐었다 폈다 했던 옛날 기억이 새록새록 떠오르네요.말씀하신 오른손 법칙은 엄지손가락을 전류가 흐르는 방향으로 향하게 하면, 나머지 네 손가락이 감기는 방향이 자기장의 방향을 뜻하게 됩니다.직선 도선 주변의 자기장은 도선을 중심으로 원을 그리듯 둘러싸는 형태로 만들어집니다. 즉, 자기장은 전류와 같은 방향으로 곧게 뻗는 것이 아니라 도선 주위를 빙글빙글 감싸며 형성되는 것입니다. 전류가 종이 밖으로 나오는 방향이라면 자기장은 반시계 방향으로 돌고, 종이 안으로 들어가는 방향이라면 시계 방향으로 돌게 되는데, 이 법칙을 이용하면 직선 도선 주변 어느 위치에서 자기장이 어느 방향으로 향하는지를 쉽게 판단할 수 있습니다.