LED 전구는 왜 백열전구보다 전기를 훨씬 적게 쓰나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.백열전구는 필라멘트에 전기를 흘려서 2000도 이상 달궈서 나오는 열 복사빛을 이용하죠. 그래서 공급된 전력의 95% 이상이 쓸데없는 열로 날아갑니다. 그리고 남은 5%만 겨우 빛으로 바뀌는 거죠. 하지만 LED는 반도체 내부에 전자가 직접 재결합하면서 빛을 뿜어냅니다. 이 말은 열을 거치지 않고 전기를 직접 빛으로 바꿔 버리기 때문에 에너지 손실이 거의 없다고 생각하시면 되겠습니다. 그래서 전기를 훨씬 적게 먹는 거죠. 그리고 LED 자체는 필라멘트처럼 타서 끊어지는 부품이 없어서 반 영구적으로 수명을 가집니다. 하지만 저가형 LED 전구가 금방 고장나는 건 빛을 내는 LED 소자가 아니라 내부 전원 변환 회로가 터지기 때문입니다. 보통 SMPS가 고장이 나죠. 싸구려 전구는 발열을 시키는 방열판을 빼먹거나 저가 콘덴서를 씁니다. 그래서 열을 얼마 못 견디고 회로가 먼저 죽어 버리는 거죠. 결론적으로 LED 전구를 오래 쓰려면 방열 구조가 튼튼한 걸 골라야 됩니다. 그리고 가능하다면 브랜드 있는 제품을 고르시는 게 정답입니다.
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스펙트럼의 선의 위치가 일치하는 이유
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.일단은 원자 내에서 전자 껍질에 주 에너지 위치는 주 양자 수에 따라서 고정되어 있죠. 전자 전이가 일어날 때 방출되거나 흡수되는 에너지는 두 껍질 사이의 차이값과 일치합니다. 그래서 전자가 어디서 어디로 떨어지든 특정 조합의 에너지 차이는 항상 일정하죠. 그래서 한 원소 안에서 동일한 껍질 사이를 전이할 때는 스펙트럼 선의 위치가 변하지 않고 똑같은 자리에 찍히게 되는 겁니다. 그리고 말씀하신 대로 특정 선 하나는 다른 원소와 우연히 파장이 겹칠 수가 있죠. 그러나 각 원자는 전자의 개수와 핵 전하량이 다르고 에너지 준위 구조 자체가 다릅니다. 그래서 원자마다 나타내는 수십 또는 수백 개의 스펙트럼 선들에 전체적인 조합과 패턴은 세상에서 단 하나뿐이라고 할 수 있는 거죠. 그래서 결론적으로는 선 하나만 보는 게 아닙니다. 전체 지문과 같은 배열 패턴을 보기 때문에 원소마다 스펙트럼이 고유하다고 하는 겁니다.
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로우패스필터는 어떻게 특정 주파수 이상의 신호만 걸러내나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.로우패스 필터는 커패시터가 주파수에 따라서 저항 성분이 변하는 성질을 이용합니다. 커패시터의 리액턴스는 주파수가 높아질수록 0에 가까워집니다. 그래서 직류나 저주파 신호가 들어오면 커패시터가 길을 막아서 신호가 출력 단자로 그대로 나가죠. 하지만 고주파 신호나 노이즈가 들어오면은 커패시터의 저항이 낮아집니다. 그래서 전력이 접지 쪽으로 빠져나가 버리죠. 그리고 출력 단자로 나가는 신호의 한계점은 저항과 커패시터의 값으로 결정됩니다. 원하는 주파수 대 위쪽만 딱 골라서 지워버릴 수가 있는 거죠. 게다가 저항과 커패시터의 위치만 바꾸면 거꾸로 고주파만 통과시키는 하이패스 필터가 될 수도 있습니다. 그래서 결론적으로 저항으로 신호 흐름을 잡고 커패시터로 노이즈 바이패스 통로로 써서 고주파를 걸러내는 원리라고 이해해 주시면 좋을 것 같습니다.
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스마트폰 배터리가 너무 빨리 달아요. 수명 연장을 위한 효율적인 관리 방법이 궁금합니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.밤새도록 충전기를 꽂아 두는 습관은 배터리 성능 저하에 아주 직접적인 원인이 되는 게 맞습니다. 요즘 스마트폰은 만충이 되면 차단 회로가 잘 되어 있죠. 하지만 100% 상태가 오랫동안 유지되면 리튬 이온 배터리 내부에 화학적인 스트레스가 크게 달합니다. 그래서 배터리가 금방 열화되죠. 또한 수명도 급격하게 줄어들게 됩니다. 따라서 80에서 85%까지만 충전되도록 제한 기능을 켜두시는 걸 추천드립니다. 또한 20% 밑으로 떨어지기 전에 수시로 충전해 주시는 것이 가장 이상적인 방법이고요 그리고 가능하다면 스마트폰 자체 설정에서도 배터리 소모를 줄일 수 있습니다. 디스플레이 화면 밝기를 자동 조종으로 하세요. 그리고 절전 모드나 화면 주사율 조절 기능을 활용해보시면 좋겠습니다. 게다가 사용하지 않는 WiFi나 블루투스 같은 기능은 꺼두시고요. 마지막으로 백그라운드에서 혼자 전기를 갉아 먹는 앱들을 찾아서 절전 상태로 바꿔 주시면 아주 좋은 팁이 될 겁니다.
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스마트폰 충전회로는 왜 배터리가 가득 차면 자동으로 충전을 멈추나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.스마트폰 내부의 PMIC라는 전력 관리 반도체와 BMS가 실시간으로 감지합니다. 배터리 충전은 전압을 높여 전류를 넣었다가 완충 전압에 도달하면 전류를 줄이는 방식을 쓰죠. 그러다가 전류가 거의 흐르지 않는 한계점에 이르면 회로 내부의 스위칭 FET를 차단해버립니다. 그래서 전기가 들어오는 길목을 물리적으로 막아 버리는 원리이죠. 만약에 이 제어가 안 돼서 완충 후에도 계속 전기가 들어가면 과충전 폭발이나 화재가 터질 수 있습니다. 리튬 이온 배터리는 전압이 기준치를 넘으면 내부 전해액이 분해되고 가스가 부풀어 오르죠. 그래서 회로가 배터리 잔압과 전류와 온도까지 3중으로 체크하면 완충 시 전원을 확실하게 꺼 주는 겁니다.
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삼성전자가 FMS에서 zHBM 목업을 처음 공개하며, 이를 적용한 차세대 인터페이스 시스템이 HBM5 기반 시스템보다 최대 8배 높은 성능 가능하다고 발표했는데 어떤 원리인지요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.zHBM은 기존처럼 평평하게 깔지 않습니다. 대신 수직으로 꽂아서 연결하는 삼성의 차세대 메모리 이죠. 데이터 구멍을 수직으로 뚫어서 신호 거리를 대폭 줄였습니다. 그래서 병목 현상이 사라지고 전력소모도 줄어들 수가 있는 거죠. 그리고 여덟 배나 빠를 수 있는 이유는 데이터 길목을 어마어마하게 넓혔기 때문입니다. 수직으로 꽂으니까 연결 통로가 엄청나게 늘어난 거죠. 거기다가 신호가 이동하는 거리가 짧아져서 초고속 연산이 가능해진 것이 직접적인 이유입니다.
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자율주행 자동차는 사람이 운전대를 잡지 않아도 차선과 장애물을 알아서 피하며 목적지까지 가는데, 센서와 카메라가 도로 상황을 어떻게 인식하고 판단하는 건가요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.카메라와 레이더 그리고 라이다 센서가 눈 역할을 하면서 주변을 360도로 감지를 합니다. 카메라는 도로의 차선이나 신호등 그리고 표지판 색깔을 구분하죠. 그리고 레이더는 전파를 쏴서 멀리 있는 차량과의 거리와 속도를 측정합니다. 하지만 빛이나 날씨의 영향도 받죠. 그래서 라이다라는 빛 센서를 함께 쓰는 겁니다. 라이다가 레이저를 빔처럼 쏴주면은 주변 사물의 형상을 입체적으로 3D 지도로 만들어 냅니다. 그리고 이렇게 수집된 데이터는 차 안에 인공지능 컴퓨터로 보내비죠. 컴퓨터는 센서 정보들을 하나로 합쳐서 앞차나 보행자의 움직임까지 예측을 합니다. 그래서 자체적으로 차선을 유지할지 핸들을 꺽을지 판단해 내릴 수가 있는 거죠. 거기다가 가속 페달이나 브레이크 제어 장치로 신호를 보내서 자기가 알아서 안전하게 차를 움직이게 만들 수가 있는 겁니다.
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온디바이스 AI 환경에서 경량화된 AI
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.양자화는 모델의 숫자 정밀도를 낮춰서 몸집을 줄이는 기술입니다. 보통 AI는 32bit 소수점이라는 숫자를 사용하죠. 그런데 이걸 8bit 정수로 바꿔서 계산하게 만듭니다. 그러면 메모리도 훨씬 적게 들고 계산 속도도 빨라지는 효과가 있습니다. 게다가 용량이 줄어드니까 스마트폰이나 기기 내부에서 아주 가볍게 돌릴 수 있게 되는 거죠. 또한 지식 증류는 큰 스승 모델의 노하우를 작은 제자 모델에 넘겨주는 기술입니다. 용량이 큰 모델이 먼저 학습을 하고 그다음에 정답을 찾아내죠. 그리고 가볍고 작은 모델이 그 스승의 정답 패턴을 그대로 따라 배우게 만든다고 이해하면 좋겠네요. 결과적으로는 크기는 아주 작을 수 있습니다. 하지만 성능은 똑똑한 모델을 만들어 낼 수 있는 거죠. 그래서 이 두 기술을 같이 있어서 온디바이스 AI를 완성하는 것이 결론입니다.
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폰 충전흘때 일반케이블로하면 너무느려요
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.우선은 충전이 그렇게 느린 건 케이블이나 시거잭 젠더 문제일 가능성이 제일 커 보이네요. 차량의 기본 USB 포트는 출력 자체가 너무 낮은 편이긴 합니다. 거기다가 오래된 케이블은 내부에 선이 얇아서 전류를 제대로 못 보내 주죠. 그리고 단자가 마모되어서 전압이 뚝 떨어지기도 합니다. 그래서 결국에는 24시간이라는 황당한 시간이 뜨게 되는 거죠. 하지만 15년씩 모닝이어도 시거책의 고속 충전기를 꽂으시면 아무 문제는 없습니다. 시거잭 단자 자체가 충분한 전력을 내어 줄 수 있기 때문이죠. 그래서 시퍼런 고속 충전 시거잭 젠더랑 고속용 케이블을 세트로 하나 사시는 걸 추천드리고 싶네요. 그러면 차에서도 집처럼 빠르게 충전하시는 게 가능하실 겁니다.
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브릿지 정류회로는 어떻게 교류 전체를 직류로 변환하나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.다이오드 4개를 길목으로 삼아서, 전류를 한쪽으로 보내는 원리입니다. 교류의 플러스와 마이너스 파형이 교대로 들어옵니다. 파형이 바뀔 때마다 서로 대각선에 위치한 다이오드 두 개씩 번갈아서 켜지죠. 결국 신호 방향이 뒤집혀도 출력부하 쪽으로는 무조건 한 방향으로만 전기가 흐르게 되는 겁니다. 그래서 버리는 파형 없이도 양쪽을 전부 직류로 바꿔주는거죠. 현장에서는 평활 콘덴서를 같이 붙여서 매끄러운 직류를 만듭니다. 브릿지만 거치면 파형이 꿀렁거리는 맥류가 되죠. 그래서 여기에 콘덴서를 달아서 전기를 채우고 비우면서 평평하게 펴 주는 겁니다. 그리고 다이오드 하나만 나가도 전압이 뚝 떨어지니까 맥류가 심해지기도 합니다. 그리거 멀티미터 다이오드 모드로 4개 다이오드의 순방향 전압을 찍으면서 고장을 진단하면 더 좋겠습니다.
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