휴대폰 등을 충전할 경우, 전력 누수같은 효율성 측면에서 직류와 교류간에 차이가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 휴대폰이나 태블릿 같은 제품은 배터리 자체가 직류(DC)를 사용하기 때문에 충전할 때는 결국 직류로 바꿔줘야 합니다. 가정에서 사용하는 교류(AC)를 충전기에 연결하면 충전기 내부에서 교류를 직류로 변환하는 과정이 들어갑니다. 이때 전력 손실이 조금 생기는데, 요즘 충전기는 보통 90~95% 정도의 효율을 보여서 100W의 전력을 공급하면 대략 5~10W 정도가 변환 과정에서 손실된다고 보면 됩니다. 물론 충전기 종류나 부하에 따라 조금씩 달라집니다. 반대로 처음부터 직류를 바로 공급할 수 있다면 변환 과정이 줄어들기 때문에 조금 더 효율적일 수 있습니다. 하지만 실제 가정에서 사용하는 충전에서는 교류냐 직류냐 자체보다 충전기의 변환 효율이 더 중요합니다. 그래서 휴대폰이나 태블릿을 일반 콘센트의 AC 전원으로 충전한다고 해서 전기가 크게 새거나 손해를 보는 것은 아니고, 대략 5~10% 정도의 손실이 발생할 수 있다고 생각하시면 됩니다.
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하늘은 맑은 날 파랗게 보이는데 해가 질 무렵에는 붉은색이나 주황색으로 변하는 이유가 대기 중에서 빛이 산란되는 방식 때문일까요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 하늘이 파랗게 보이고 해 질 무렵 붉게 보이는 건 대기 중에서 빛이 산란되는 방식이 달라지기 때문입니다. 태양빛에는 여러 색의 빛이 섞여 있는데, 이 중 파란색 계열의 빛이 대기 중의 공기 분자와 부딪히면서 다른 색보다 더 많이 산란됩니다. 그래서 맑은 날에는 우리가 하늘을 볼 때 사방에서 산란된 파란빛이 들어와 하늘이 파랗게 보이는 것입니다. 그런데 해가 질 때는 태양빛이 우리 눈까지 오려면 대기를 훨씬 더 긴 거리로 통과해야 합니다. 이 과정에서 파란빛은 대부분 사방으로 많이 산란되고, 상대적으로 빨간색이나 주황색 계열의 빛이 더 많이 남아서 우리 눈에 들어오기 때문에 노을이 붉은색이나 주황색으로 보이는 것입니다. 쉽게 말하면 낮에는 파란빛이 많이 산란돼서 하늘이 파랗게 보이고, 해 질 때는 긴 대기층을 통과하면서 파란빛이 많이 빠져나가고 빨간빛이 남아서 붉게 보이는 것이라고 보면 됩니다.
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IC칩 하나에 여러 기능을 통합하면 왜 성능과 효율이 좋아지나요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 맞습니다. 예전에는 트랜지스터나 저항, 커패시터 같은 부품을 하나씩 연결해서 회로를 만들었다면, 요즘은 이런 기능들을 IC 하나에 최대한 집적하는 방향으로 발전했습니다. 그 이유는 단순히 크기를 줄이기 위해서만은 아니고 성능과 전력효율에도 유리하기 때문입니다. 개별 부품으로 회로를 구성하면 부품과 부품 사이를 연결하는 배선이 많아지는데, 이 배선에서도 신호가 이동해야 하고 미세한 저항이나 기생 성분 때문에 신호 손실이나 지연이 발생할 수 있습니다. 반면 IC 안에 기능을 집어넣으면 부품 사이의 거리가 매우 짧아져서 신호가 훨씬 빠르게 이동할 수 있습니다. 또한 회로가 작아지면서 전류가 이동하는 거리도 짧아지고 불필요한 전력 손실도 줄일 수 있어서 같은 기능을 더 적은 전력으로 처리하는 데 유리합니다. 그리고 여러 부품을 하나의 칩으로 만들면 크기도 작아지고 연결해야 할 배선과 부품 수도 줄어들기 때문에 고장 가능성도 줄어들고 대량 생산을 통해 가격도 낮출 수 있습니다. 그래서 IC의 집적화는 결국 작게 만들면서 동시에 더 빠르고, 전력도 적게 쓰고, 더 많은 기능을 넣을 수 있게 만드는 방향으로 발전해 온 것이라고 보면 됩니다.
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비눗방울은 무지개처럼 여러 가지 색으로 보이는데, 비눗물 자체에 색이 들어 있지 않은데도 다양한 색이 나타나는 이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 비눗방울이 여러 가지 색으로 보이는 것은 기본적으로 빛이 비눗방울 표면에서 반사되기 때문입니다. 비누 자체에 색이 들어 있는 것은 아닙니다. 비누에 물을 섞으면 비눗물이 되고, 이 비눗물이 얇은 막을 만들면서 비눗방울이 만들어집니다. 여기에 빛이 비춰지면 비눗방울 표면에서 빛이 반사되면서 여러 가지 색이 보이게 됩니다. 정확하게는 비눗물 막이 아주 얇기 때문에 빛의 반사와 간섭이 같이 일어나면서 색이 더 다양하게 나타나는 것입니다. 쉽게 말하면 비누에 물을 섞어 만든 얇은 비눗물 막에 빛이 반사되면서 우리가 무지개처럼 여러 색을 볼 수 있는 거라고 보면 됩니다.
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노트북 어댑터는 왜 교류를 직류로 바꿔주는 역할을 하나요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 콘센트에서 나오는 전기는 교류(AC)인데 대부분의 전자기기는 내부에서 직류(DC)를 사용합니다. 그래서 어댑터가 중간에서 전기를 바꿔주는 역할을 합니다. 어댑터 안에는 정류회로가 있어서 교류를 한쪽 방향으로 흐르는 전기로 바꾸고, 콘덴서를 이용해서 전압의 출렁임을 줄여줍니다. 그리고 변압이나 스위칭 회로를 통해 필요한 전압으로 낮춘 다음, 전압을 안정적으로 조절해서 전자기기에 공급합니다. 특히 노트북 같은 전자기기는 CPU, 메모리, SSD 같은 반도체 부품이 주로 직류 전원을 사용하기 때문에 교류를 그대로 사용할 수 없습니다. 그래서 노트북 어댑터가 콘센트의 220V 교류를 노트북에 필요한 낮은 직류 전압으로 바꿔주는 것입니다. 쉽게 말하면 콘센트의 220V 교류 전기를 어댑터가 정류하고 전압을 낮추고 안정화해서 노트북이 사용할 수 있는 직류 전기로 바꿔주는 거라고 보면 됩니다.
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엘리베이터의 역사는 어떻게 되는지 잘 아시는 분들 답글 바랍니다.
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 엘리베이터의 역사를 보면 생각보다 오래됐습니다. 고대 그리스에서도 사람이나 물건을 위아래로 올리는 도르래와 밧줄을 이용한 승강 장치가 사용됐고, 아르키메데스가 이런 장치를 만들었다는 기록도 있습니다. 이후 고대 로마에서도 경기장 아래에 있던 사람이나 동물을 위로 올리는 데 비슷한 승강 장치를 사용했다고 합니다. 하지만 당시에는 지금처럼 안전하게 사람이 타는 엘리베이터는 아니었고, 주로 사람이나 물건을 들어 올리는 용도였습니다. 밧줄이 끊어지면 그대로 떨어질 수 있다는 위험도 있었습니다. 그러다가 1850년대 미국의 엘리샤 오티스가 밧줄이 끊어져도 엘리베이터가 떨어지지 않도록 하는 안전장치를 개발하면서 큰 변화가 생겼습니다. 이 안전장치가 개발되면서 사람들이 안심하고 탈 수 있게 되었고, 이후 엘리베이터가 본격적으로 상용화되기 시작했습니다. 처음에는 증기기관 등을 이용했지만 이후 전기모터와 제어기술이 발전하면서 지금처럼 버튼을 누르면 원하는 층으로 이동하는 엘리베이터로 발전하게 된 것입니다.
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몇년전에 초전도체 만들어졌다는 뉴스를 봤는데요. 과학적으로 초전도체 지금 만들어져있나요??
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 초전도체는 지금도 실제로 만들어지고 있고 상용화도 되어 있습니다. 다만 우리가 흔히 이야기하는 상온 초전도체는 아직 만들어지지 않았습니다. 몇 년 전에 국내 연구진이 개잘한 물질을 상온·상압 초전도체라고 발표하면서 큰 화제가 됐었는데, 이후 여러 연구팀이 다시 실험해본 결과 초전도 현상이 확인되지 않아서 현재는 상온 초전도체로 인정받지 못하고 있습니다. 반면 저온 초전도체는 이미 오래전부터 실제 제품에 사용되고 있습니다. 대표적으로 MRI 같은 의료장비뿐만 아니라 자기부상열차에도 사용됩니다. 다만 초전도 상태를 유지하려면 매우 낮은 온도로 냉각해야 하기 때문에 냉각 장치와 유지 비용이 발생합니다. 그래서 일반적인 전선이나 전자제품에 널리 사용하는 것보다는 일부 필요한 곳만 사용중입니다. 그래서 현재 상황을 간단하게 말하면 초전도체는 이미 만들어져서 상용화되어 있지만, 우리가 기대하는 상온·상압 초전도체는 아직 성공하지 못했다. 라고 보면 될 것 같습니다.
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AI가 생성한 예술작품은 창작성의 기준이 무엇이 될까요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. AI가 만든 예술작품의 창작성에 대해서는 한국저작권위원회와 미국 저작권청도 기본적으로 사람이 얼마나 창작적으로 개입했는지를 중요하게 보고 있습니다. 단순히 AI에게 명령해서 결과물을 만들어낸 것만으로는 부족하고, 사람이 직접 선택하거나 수정하고 배치하는 등 창작적인 표현을 했다면 그 부분은 저작권 보호를 받을 수 있다고 보는 것입니다. 예를 들어 AI한테 그냥 “예쁜 풍경화 하나 만들어줘”라고 해서 나온 그림을 그대로 사용한다면 사람이 직접 창작한 부분이 많지 않기 때문에 저작권을 인정받기 어려울 수 있습니다. 반대로 원하는 구도나 색감, 분위기 등을 직접 정하고 AI가 만든 여러 결과물 중에서 원하는 것을 선택한 다음, 직접 수정하거나 여러 이미지를 조합해서 최종 작품을 만들었다면 사람의 창작적인 부분이 들어갔다고 볼 수 있습니다. 결국 핵심은 “AI가 만들었느냐”가 아니라 “사람이 작품의 표현에 얼마나 창의적으로 관여했느냐”라고 보면 될 것 같습니다.
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LED는 어떻게 전기를 직접 빛으로 바꾸나요?
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 백열전구는 전기가 필라멘트를 지나가면서 저항 때문에 열이 발생하고, 그 열로 필라멘트를 아주 높은 온도까지 올려서 빛을 내는 방식입니다. 그래서 전기에너지가 바로 빛에너지로 바뀌는 것이 아니라 효율이 떨어집니다. 반면 LED는 필라멘트를 뜨겁게 달구는 방식이 아니라 반도체 내부에서 전자와 정공이 만나면서 가지고 있던 에너지를 빛의 형태로 내보내는 방식입니다. 쉽게 말하면 전기가 반도체 안에서 이동하면서 바로 빛으로 바뀌는 거라 효율이 좋은 것입니다. 그래서 백열전구는 빛을 내기 위해 엄청난 열을 같이 발생시키지만, LED는 이런 방식이 아니기 때문에 상대적으로 열이 훨씬 적고 전기 효율도 높은 것입니다.
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학원 강의실 몇몇 컴퓨터가 인터넷이 느리거나 끊깁니다.
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 허브를 이미 교체했는데도 인터넷이 느리거나 끊긴다면 허브 문제만으로 보기는 어려울 것 같습니다. 일단 말씀하신 것처럼 허브 전원을 껐다가 다시 켜보는 것도 한번 해볼 만하고요. 그래도 동일하다면 인터넷 회선 자체 문제인지, 랜선이나 해당 PC의 랜카드 문제인지 하나씩 확인해보는 게 좋을 것 같습니다. 특히 줌 수업이라면 인터넷 속도 자체보다 순간적으로 끊기거나 지연이 발생하는 게 더 문제가 될 수 있어서 핑이나 패킷 손실도 한번 확인해보시면 좋을 것 같아요. 다른 PC들은 인터넷이 정상인데 그 선생님 PC에서만 문제가 발생한다면 PC나 랜선 쪽을 먼저 의심해보고, 같은 허브에 연결된 다른 PC들도 같이 느려진다면 허브나 상위 네트워크, 인터넷 회선 쪽을 확인해봐야 할 것 같습니다. 개인적으로는 허브 교체까지 했는데 계속 문제가 생긴다면 무작정 장비를 바꾸기보다는 어느 구간에서 문제가 생기는지 하나씩 좁혀가는 게 제일 좋을 것 같네요.
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