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탄소나노튜브가 전기수송을 할때 효율적인 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.탄소 나노튜브는 전기 전도도가 높은 이유는 그들의 독특한 원자 구조와 전자 특성 때문입니다. 탄소 원자들이 육각형의 그물망 형태로 배열되어 있어 π 전자들이 자유롭게 이동할 수 있으며 이로 인해 전도성이 매우 높습니다. 특히 탄소 나노튜브는 구리보다 전자 이동성이 뛰어나고 강한 결합 구조 덕분에 높은 전기 전도도를 유지합니다. 그러나 탄소 나노튜브를 만드는 과정이 비싼 이유는 복잡한 합성 방법과 정밀한 제어가 필요하기 때문입니다. 일반적으로 화학 기상 증착(CVD)이나 아크 방전과 같은 고급 기술이 사용되며 이러한 공정들은 고온 및 특수 환경에서 수행되어야 하므로 비용이 많이 듭니다. 또한 나노튜브의 품질을 높이고 불순물을 제거하기 위한 후처리 과정이 필요하기 때문에 최종 제품의 가격이 상승하게 됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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고온상압 초전도케이블이 완전히 상용화되기 위해 보완해야할점
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.고온상압 초전도 케이블은 높은 전류 전송 능력과 낮은 전력 손실 등 장점을 가지고 있지만 아직 일반적인 도시 전력망에 널리 적용되지 못하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 첫째, 고온 초전도체를 유지하기 위한 특정한 운영 조건이 필요하여 설치와 유지보수가 복잡하고 비용이 많이 들기 때문입니다. 둘째 초전도체의 제조와 설치에 필요한 기술적 경험과 인프라가 아직 충분히 발전하지 않았고 이에 따라 초기 투자 비용이 크다는 점도 문제입니다. 상용화를 위해서는 초전도체의 생산 비용을 줄이고 더 효율적인 냉각 기술을 개발해야 하며 경제성과 안정성을 확보하기 위한 실험과 검증이 필요합니다. 또한 대규모 전력망에 통합할 수 있는 스마트 그리드 기술과의 연계도 필수적입니다. 이러한 기술적 과제를 해결함으로써 고온상압 초전도 케이블이 보다 널리 사용될 수 있을 것입니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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가만히 있으면 부드러운데 충격을 받으면 단단해지는 물질은 어떤 것인가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.말씀하신 물질은 비뉴턴 유체중 하나인 옥타니크와 같은 물질입니다. 이들은 특정한 힘이나 압력이 가해질 때 성질이 변화하는 특성을 가지고 있습니다. 일반적으로 부드럽고 흐르는 상태를 유지하지만 빠른 속도나 강한 충격이 가해지면 고체처럼 단단해지는 특징이 있습니다. 이러한 현상은 전단응력에 따라 점성이 변화하는 데서 발생하며 예를 들어 옥타니크는 전분과 물의 혼합물로 만들어져 있습니다. 비뉴턴 유체는 다양한 분야에서 활용되며 특히 충격 흡수 재료나 운동 경기에서의 보호 장비 등에서 주목받고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.11.01
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자성을 띠는 재료에 관련하여 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.자성 재료는 전자기기에서 다양한 중요한 역할을 수행합니다. 주로 전자기 유도 원리를 활용해 전류를 전달하고 변환하는 데 기여하며 전기 모터 변압기, 스피커 및 하드 드라이브와 같은 기기에서 핵심 부품으로 사용됩니다. 자성 재료는 자기장을 생성하거나 감지하여 기기의 작동을 제어하는 데 필수적이며 데이터 저장 장치에서는 정보를 기록하고 읽어내는 데 중요한 역할을 합니다. 이 외에도 자성 재료는 전자기파 차단, 전력 변환 효율 개선 및 센서 기술에도 활용되며 고성능 전자기기에서의 신뢰성과 성능을 높이는 데 기여하고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 자성 재료는 현대 전자기기의 필수 요소로 자리잡고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.11.01
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세라믹 소재의 경우 고온에서 활용되는 요인?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.세라믹 소재는 고온 환경에서 뛰어난 특성을 가지고 있어 다양한 산업에서 널리 활용됩니다. 첫째 세라믹은 높은 내열성을 지니고 있어 극한의 온도에서도 물리적 및 화학적 구조를 유지할 수 있습니다. 둘째 높은 경도와 기계적 강도를 가지고 있어 마모와 변형에 대한 저항력이 뛰어나며 이로 인해 고온에서의 기계적 하중에도 안정성을 제공합니다. 셋째 세라믹은 전기 절연성이 우수해 전기적 안정성이 필요한 고온 환경에서도 사용이 가능하고 화학적 안정성 또한 높아 부식이나 산화에 강한 특성을 지닙니다. 이러한 특성들 덕분에 세라믹 소재는 항공우주, 자동차, 전자기기 및 화학 공정 등에서 고온의 내구성과 신뢰성을 요구하는 응용 분야에서 특히 각광받고 있습니다.
학문 / 재료공학
24.11.01
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양자의 얽힘 현상이 미래의 통신 기술에 미칠 수 있는 영향은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.양자 얽힘 현상은 두 입자가 공간적으로 떨어져 있어도 서로의 상태가 즉각적으로 연결되는 특성으로 미래 통신 기술에 획기적인 변화를 가져올 수 있습니다. 이를 활용하면 데이터를 암호화하여 한쪽 입자의 상태가 바뀌면 즉시 다른 쪽도 변하는 양자 암호통신이 가능해져 해킹이나 도청에 대한 우려 없이 안전한 통신을 구현할 수 있습니다. 또한 양자 얽힘을 통한 정보 전달은 기존 통신 방식과 달리 중계 장치 없이도 먼 거리를 실시간으로 연결할 수 있어 통신 속도를 크게 향상할 수 있습니다. 이런 양자 기반 통신 기술은 금융 국방 의료 등 높은 보안이 요구되는 분야에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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전력반도체로 각광받는 소재 및 부품은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.현재 전력반도체에서 각광받는 소재는 실리콘카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)입니다. 기존의 실리콘(Si) 소재에 비해 이들 새로운 소재는 높은 전압과 고온에서도 안정적으로 작동하는 특성을 갖습니다. 특히, SiC는 고전압과 고전력에서 열에 강하고 전력 손실이 적어 전기차 고속 충전기 산업용 인버터 등에 적합하며 GaN은 고주파 스위칭에 탁월해 5G 통신 장비와 같은 고속 응용에 효과적입니다. 이 두 소재는 전력 변환 효율을 높이고 열 방출이 적어 에너지 절감 효과가 크므로 에너지 효율성을 중시하는 차세대 전력반도체로 주목받고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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전자센서에서 방출되는 전자기파에 대해
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자 센서들이 방출하는 전자기파는 주파수와 강도에 따라 인체에 미치는 영향이 다릅니다. 일상에서 사용하는 대부분의 전자 센서는 극히 낮은 전자기파를 방출하며 안전한 수준으로 관리되어 인체에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 고출력의 전자기파나 특정 주파수 대역에 장시간 노출될 경우 예를 들어 열이 발생해 조직이 과열되거나 드물게는 세포 수준에서 스트레스를 유발할 수 있습니다. 현재까지의 연구에서는 대부분의 저출력 전자기파가 건강에 유해한 영향을 미친다는 확실한 증거는 없지만 만일을 대비해 WHO와 같은 기관에서는 전자기파에 대한 노출 지침을 설정하여 안전한 범위 내에서 사용하도록 권장하고 있습니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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보온병은 어떤 방법으로 따뜻하고 차갑게 관리해주는건가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.보온병의 보온·보냉 효과는 내부 온도를 외부와 차단하여 열 손실을 줄이는 구조와 원리에 기반합니다. 기본 구조는 이중벽으로 이루어져 있으며 이 두 벽 사이에는 진공 상태가 형성되어 있습니다. 진공은 열전달의 주요 경로인 대류와 전도 현상을 최소화해 내부의 뜨겁거나 차가운 온도가 외부로 빠져나가는 것을 막아줍니다. 또한 이중벽은 내부가 스테인리스나 유리 같은 내열성 재질로 이루어져 있으며 일부 보온병은 반사 코팅을 통해 복사열도 차단해 보온 효과를 높입니다. 보온병을 오래 사용하면서 성능 저하를 방지하려면 진공 상태를 손상시키지 않도록 외부 충격을 피하고 세척 시 중성세제를 사용해 내부 소재가 마모되지 않게 하는 것이 중요합니다.
학문 / 재료공학
24.11.01
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초전도체의 구성이 어떻게 이루어지는지에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.초전도체는 전기 저항이 사라지는 특성을 가지기 위해 특정한 구성 원소와 구조를 필요로 합니다. 전통적인 초전도체는 납(Pb), 수은(Hg), 니오븀(Nb) 등 금속 원소를 기반으로 하며 고온 초전도체는 구리 산화물(CuO₂)과 같은 복잡한 세라믹 물질을 포함합니다. 초전도 현상은 원자 구조 내 전자쌍이 형성되어 저항 없이 전류가 흐르도록 하는데, 이를 위해서는 특정한 격자 구조와 매우 낮은 임계 온도가 요구됩니다. 상용화를 위해서는 초전도체가 극저온에서만 초전도 상태를 유지할 수 있기 때문에 액체 헬륨이나 액체 질소 등의 냉각 시스템이 필요하며 더 높은 온도에서도 안정적인 초전도를 유지할 수 있는 물질 개발이 관건입니다. 이러한 고온 초전도체 연구가 진전되면 의료용 MRI 전력 손실 없는 송전, 고속 자기부상열차 등 다양한 응용이 가능해져, 초전도체의 실질적인 상용화가 크게 진전될 것입니다.
학문 / 전기·전자
24.11.01
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