답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.땅이 깨끗해서라기보다는 원료, 땔감, 시장, 사람이 한꺼번에 갖춰진 곳이었어요.이천 일대에는 그릇을 빚기 좋은 고운 점토와 모래가 나고, 주변 산에 가마를 땔 소나무가 많았어요. 도자기는 1,200℃ 넘게 며칠씩 불을 때야 해서 땔감이 흙만큼 중요해요. 16세기 초 기록에도 이천 특산품으로 도기가 올라 있을 만큼 오래전부터 그릇을 구웠어요.바로 옆 경기도 광주에는 조선 왕실 도자기 공장인 분원이 있었는데, 1884년 민영화되면서 그곳 도공들이 흩어졌고, 상당수가 원료와 땔감을 구하기 쉬운 이천으로 옮겨와 가마를 열었어요. 한양이 가까워 만든 그릇을 팔기도 좋았어요.해방과 한국전쟁 뒤에는 고려청자와 조선백자를 재현하려는 도예가들이 이천에 모여 마을을 이루었어요. 사진 속 비색의 상감청자, 둥근 달항아리, 꽃무늬를 그린 백자가 모두 이 흐름에서 이어진 것들이에요. 지금은 약 420개 공방이 있고, 1987년부터 매년 도자기축제가 열리며, 2010년에는 유네스코 공예 창의도시로 지정됐어요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.앱 아이콘을 누르면 먼저 화면 유리 밑의 터치 센서가 반응해요. 투명한 전극이 격자 모양으로 깔려 있어서, 손가락이 닿으면 그 지점의 정전용량이 바뀌고 이 변화로 눌린 좌표를 알아내요. 이 좌표는 메인보드 한가운데 있는 AP로 전달돼요. AP는 CPU, 그래픽을 그리는 GPU, AI 연산용 NPU, 통신 모뎀까지 손톱만 한 칩 하나에 모아 놓은 스마트폰의 두뇌예요.AP는 저장장치인 UFS 플래시 메모리에서 앱을 꺼내 속도가 훨씬 빠른 램(RAM)에 올린 뒤 계산을 시작해요. 계산 결과는 OLED 디스플레이로 보내지고, 화소 하나하나가 스스로 빛을 내며 화면을 그려요.인터넷에 연결할 때는 모뎀이 데이터를 전파 신호로 바꿔 케이스 테두리에 숨겨진 안테나로 기지국과 주고받아요. 카메라는 렌즈로 모은 빛을 이미지 센서의 수천만 개 화소가 전기 신호로 바꾸고, 자이로 센서는 폰의 기울기를 감지해 화면을 돌려줘요. 이 모든 부품에 리튬이온 배터리가 전기를 대고, 전력 관리 칩이 부품마다 필요한 전압으로 나눠 줘요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.양극은 니켈·코발트·망간이나 인산철 같은 금속 산화물이고, 음극은 얇은 탄소 층이 겹겹이 쌓인 흑연이에요. 그 사이는 전해액이 채우고, 미세한 구멍이 뚫린 분리막이 두 전극을 떼어 놓아요.충전할 때는 충전기가 양극에서 전자를 뽑아 외부 도선을 통해 음극으로 보내요. 전자를 잃은 양극에서 리튬 이온이 빠져나와 전해액과 분리막을 지나 음극으로 건너가고, 흑연 층 사이에 끼어들어 도착한 전자와 짝을 이뤄요. 리튬이 흑연 속에 들어가 있는 상태는 에너지가 높아서, 이렇게 붙잡아 두는 동안 에너지가 저장돼요.방전할 때는 반대로 리튬 이온이 더 안정한 양극 쪽으로 돌아가려고 해요. 그런데 전해액은 이온만 통과시키고 전자는 못 지나가게 해서, 전자는 휴대폰 회로 같은 바깥 도선을 돌아 양극으로 가야 하고 이 흐름이 전류가 돼요. 두 전극의 에너지 차이가 셀 하나당 약 3.7V의 전압으로 나타나요.충방전을 반복하면 음극 표면 피막이 두꺼워지고 전극 구조도 조금씩 망가져서, 오갈 수 있는 리튬이 줄며 용량이 감소해요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.기기 안에서 절연이 손상돼 전선이 금속 외함에 닿으면 외함 전체에 220 V가 걸려요. 접지가 없으면 기기는 겉보기에 멀쩡하게 작동하다가 사람이 외함을 만지는 순간 손에서 발을 거쳐 땅으로 전류가 흘러요. 우리나라 배전 변압기는 중성선이 땅에 연결돼 있어서 땅이 전류가 되돌아가는 길이 되거든요. 인체 저항을 1,000~2,000 Ω으로 보면 100 mA 넘는 전류가 흐를 수 있고, 30 mA만 넘어도 심장에 위험해요.외함을 접지선으로 땅에 연결해 두면 누전이 생기자마자 전류가 저항이 낮은 접지선을 따라 바로 흘러요. 이때 사람이 외함을 만지면 인체와 접지선이 나란히 연결된 두 갈래 길이 돼요. 전류는 저항이 낮은 쪽으로 대부분 몰리니까 몸으로는 아주 적은 양만 흘러요. 외함에 걸리는 전압도 크게 낮아져요.접지선으로 흐른 누전 전류는 누전차단기도 작동시켜요. 누전차단기는 나간 전류와 돌아온 전류의 차이를 감시하다가 30 mA 이상 차이가 나면 0.03초 안에 전원을 끊어요. 접지가 있으면 사람이 닿기 전에 누전 전류가 먼저 흘러서 차단기가 미리 떨어져요. 세탁기나 정수기처럼 물기 많은 곳에 두는 기기에 접지를 꼭 하라는 것도 이래서예요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.물체가 회전할 때 모든 부분은 같은 각속도로 돌지만, 실제로 움직이는 속력은 축에서 멀수록 빨라요(v = rω). 축에서 두 배 먼 곳의 질량은 같은 회전을 하려면 두 배 빠르게 움직여야 해요.회전 속도를 높이려면 바깥쪽 질량은 그만큼 더 크게 가속돼야 해서 필요한 힘도 r에 비례해 커져요. 그런데 돌림힘은 힘에 축까지의 거리 r을 곱한 값이에요. 그래서 필요한 돌림힘에는 r이 한 번 더 곱해지고, 질량 하나의 관성 모멘트는 mr²가 돼요. 같은 질량이라도 축에서 두 배 멀리 있으면 돌리기가 네 배 어려워져요.물체 전체의 관성 모멘트는 이 값을 모든 조각에 대해 더한 거라서 질량이 어떻게 퍼져 있는지에 따라 달라져요. 질량과 반지름이 같아도 속이 꽉 찬 원판은 ½mr², 질량이 테두리에 몰린 얇은 고리는 mr²로 두 배 차이가 나요. 둘을 비탈에서 함께 굴리면 원판이 먼저 내려가요. 고리는 위치에너지 중 더 많은 몫을 회전에 쓰느라 앞으로 굴러가는 속도가 느려요.줄타기 곡예사가 긴 장대를 드는 것도 같은 원리예요. 장대 양 끝의 질량이 관성 모멘트를 키워서 몸이 한쪽으로 기울어도 천천히 돌아가요. 그 사이에 균형을 다시 잡을 시간이 생겨요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.고유진동수는 물체를 한 번 툭 건드린 뒤 놓아두었을 때 스스로 떨리는 진동수예요. 질량과 탄성을 가진 것이라면 건물, 다리, 악기, 사람 몸까지 모두 갖고 있어요.용수철에 매단 추로 보면 f = (1/2π)√(k/m)이에요. k는 용수철이 얼마나 단단한지, m은 질량이에요. 단단할수록 빨리 되돌아오려 해서 진동수가 높아지고, 무거울수록 느리게 움직여서 낮아져요. 실제 물체에서는 재료의 단단함과 밀도, 모양과 크기, 어디가 고정돼 있는지에 따라 정해져요. 떨리는 모양에 따라 고유진동수가 여러 개 존재해요. 기타 줄을 세게 조이거나 짧게 누르면 음이 높아지는 것도 같은 원리예요.큰 구조물일수록 고유진동수가 낮아요. 초고층 빌딩은 0.1~0.2 Hz 정도라 한 번 흔들리는 데 5~10초가 걸려요. 사람 몸은 위아래 방향 4~8 Hz에서 내장까지 함께 크게 흔들려요. 그래서 자동차나 기차 좌석은 이 대역의 진동을 줄이도록 설계해요.외부에서 이 진동수에 맞춰 힘을 계속 주면 진폭이 크게 불어나는 공진이 일어나요. 그네를 타이밍 맞춰 밀면 작은 힘으로도 높이 올라가는 것과 비슷해요. 2011년 서울 테크노마트 건물이 흔들린 것도 12층 피트니스센터의 태보 운동 리듬이 건물의 고유진동수와 맞아서였어요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.각운동량은 L = Iω로 나타내요. I는 관성 모멘트, ω는 회전 각속도예요. 관성 모멘트는 몸 각 부분의 질량에 회전축까지 거리의 제곱을 곱해 모두 더한 값이라서 질량이 축에서 멀리 있을수록 커져요.외부 돌림힘이 없으면 L은 변하지 않아요. 얼음과 스케이트날 사이의 마찰은 아주 작고, 중력은 회전축을 따라 아래로 작용해서 회전을 바꾸지 못해요. 그래서 선수가 팔을 몸쪽으로 당겨 I를 줄이면 그만큼 ω가 커져야 L이 일정하게 유지돼요. 팔을 펼쳤을 때보다 I가 3분의 1 정도로 줄면 회전 속도는 약 세 배가 돼요. 초당 두세 바퀴이던 스핀이 대여섯 바퀴까지 빨라지기도 해요.회전 에너지(½Iω²)는 오히려 늘어나요. ω가 커지는 효과가 I가 줄어드는 효과보다 커서예요. 늘어난 에너지는 바깥으로 쏠리려는 팔을 선수가 근육으로 끌어당기면서 해준 일에서 나와요.점프에서도 같은 원리를 써요. 공중에서는 팔다리를 바싹 모아 빠르게 3~4바퀴를 돌고, 착지 직전에 팔을 다시 벌려 회전을 늦춰요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.P형 반도체에서는 전자가 빠진 빈자리인 정공이, N형 반도체에서는 자유전자가 주로 전류를 실어 날라요. 둘을 붙이면 경계에서 N쪽 전자는 P쪽으로, P쪽 정공은 N쪽으로 넘어가 서로 만나 사라져요. 그 결과 접합면 근처에는 움직이는 전하 없이 고정된 이온만 남은 공핍층이 생겨요. N쪽에는 양이온, P쪽에는 음이온이 남으면서 내부 전기장이 생기고, 실리콘에서는 약 0.7 V 높이의 전위 장벽이 만들어져 더 넘어가지 못하게 막아요.P쪽에 +, N쪽에 -를 걸면(순방향) 외부 전압이 이 장벽을 낮춰요. 공핍층이 얇아지면서 전자와 정공이 경계를 넘어가 전류가 흘러요. 0.6~0.7 V를 넘으면 전류가 급격히 늘어나요.반대로 걸면(역방향) 전자와 정공이 양쪽 끝으로 끌려가서 공핍층이 넓어지고 장벽도 높아져요. 이때는 아주 작은 누설 전류만 흘러요.교류는 1초에 60번 방향이 바뀌어요. 다이오드를 하나 달면 순방향인 반 주기만 통과해서 한쪽 방향의 전류만 남아요. 다이오드 네 개를 다리 모양으로 연결하면 음의 반 주기도 뒤집어서 모두 쓸 수 있어요. 여기에 콘덴서를 붙여 출렁임을 메우면 거의 평평한 직류가 돼요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.역률은 공급된 전력 중 실제로 일을 하는 전력의 비율이에요. 모터나 변압기 같은 코일 부하에서는 전류가 전압보다 늦게 흘러요. 이 어긋남 때문에 일부 전력(무효전력)은 부하와 발전소 사이를 오가기만 하고 일을 하지 않아요. 맥주잔을 채우고는 있지만 마실 수는 없는 거품 같은 부분이에요.같은 일을 하더라도 역률이 낮으면 그만큼 더 많은 전류를 보내야 해요. 역률을 0.7에서 0.95로 올리면 필요한 전류가 약 26% 줄어요. 선로 손실은 전류의 제곱에 비례하니까 46% 가까이 줄어들어요.전류가 줄면 선로의 전압강하도 작아져서 말단 전압이 안정돼요. 무효전력을 실어 나르던 변압기와 선로에도 여유가 생겨서 설비를 늘리지 않고 부하를 더 걸 수 있어요. 한전도 지상역률이 90%에 못 미치면 기본요금을 더 받고, 95%까지는 깎아줘요.역률 개선은 보통 부하와 나란히 콘덴서를 달아서 해요. 콘덴서는 코일과 반대로 전류를 앞서게 만들어서 필요한 무효전력을 현장에서 주고받게 해줘요. 그런데 부하가 적은 밤에도 콘덴서가 그대로 붙어 있으면 역률이 반대로 앞서면서 전압이 올라가요. 그래서 부하에 맞춰 콘덴서를 자동으로 넣고 빼는 장치를 함께 써요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.차단기는 평소에는 회로를 연결해 두는 스위치 역할을 하다가 비정상적인 전류가 흐르면 접점을 강제로 벌려 회로를 끊어요. 과부하와 단락(합선), 누전이 대표적인 이상 상황이에요.가정용 배선차단기에는 감지 장치가 두 가지 들어 있어요. 바이메탈은 열팽창률이 다른 두 금속판을 붙인 거예요. 과부하 전류가 오래 흐르면 데워지면서 휘어 트립 장치를 밀어요. 합선처럼 순간적으로 큰 전류가 흐르면 코일의 전자석이 철편을 끌어당겨 0.01초 안팎으로 바로 끊어요. 누전차단기는 나가는 전류와 돌아오는 전류의 차이를 감지해요.변전소의 고압 차단기는 변류기로 전류를 재고, 보호계전기가 이상을 판단해 차단 신호를 보내요. 그러면 압축해 둔 스프링의 힘으로 접점이 빠르게 떨어져요.접점이 벌어지는 순간 그 틈에 아크가 생겨 전류가 계속 흐르려 해요. 그래서 진공이나 SF6 가스 속에서 접점을 열거나, 아크를 여러 장의 금속판 사이로 쪼개 식혀서 꺼요. 교류는 1초에 120번 전류가 0을 지나는데 이 순간을 노려 아크가 다시 붙지 못하게 해요.차단기는 사고가 난 구간만 빠르게 떼어내요. 덕분에 전선 화재나 설비 손상, 감전을 막고 나머지 계통은 계속 전기를 공급할 수 있어요 :)