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재료공학
Q. 유리의 내충격성을 높이기 위한 소재 변경이나 처리에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 박재화 박사입니다.유리의 내충격성을 높이기 위한 방법으로는 합성 고강도 유리나 강화유리 처리와 같은 것들이 있습니다. 이들은 유리 표면에 압축 응력을 가해서 외부 충격에 대한 저항력을 높이게 됩니다. 강화유리는 유리 분자의 구조를 재배열하여, 충격 시 파괴가 아닌 흠집으로 한정되도록 만들 수 있습니다.
전기·전자
Q. 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터가 리튬이온 배터리와 비교할 때 장단점이 있나요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.슈퍼커패시터의 경우 리튬이온 배터리보다 충방전 속도가 빠르고 수명이 긴데, 에너지 저장 용량이 낮기 때문에 장시간 사용이 어렵습니다. 반면, 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 제공하지만, 충·방전 속도가 상대적으로 느리고 열화로 인해 수명이 제한됩니다. 따라서 슈퍼커패시터는 순간적인 고출력 공급이 필요한 분야, 리튬이온 배터리는 장시간 안정적인 에너지가 필요한 용도로 각각 최적화됩니다.
전기·전자
Q. 전자기 유도 현상에서 전류와 자기장의 관계는 어떻게 설명되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전자기 유도 현상에서는 자기장이 변화하면서 전류가 생성되고, 이는 패러데이의 법칙에 의해서 설명될 수 있어요. 실험적으로는 코일을 자석과 함께 움직이거나 교류 전자석을 사용하여 유도 전류 발생을 확인할 수 있습니다. 렌츠의 법칙을 이용해 유도 전류 방향을 예측하고, 오실로스코프를 통해 실시간 측정하면 더욱 명확한 증명이 가능합니다.
전기·전자
Q. 반도체 소자의 전자 이동 속도가 제한되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.반도체 소자의 전자 이동 속도는 격자 산란이나 불순물 산란, 전계 포화 등의 원인으로 인하여 제한됩니다. 이를 개선하기 위해 초고순도 재료, 저유전율 절연체, 2D 반도체 (대표적으로는 그래핀) 연구가 진행되며, 궁극적으로는 밴드갭 엔지니어링과 신소재 개발이 핵심 방향입니다.
재료공학
Q. 시멘트에 사용되는 슬래그와 플라이애시가 관련하여 궁금합니다.
안녕하세요. 박재화 박사입니다.슬래그 라는 것은 제철 과정에서 나오는 부산물을 말합니다. 시멘트에 사용될 경우 내구성을 높일 수 있고, 화학적으로도 저항성이 강화될 수 있습니다. 플라이애시는 석탄 연소 시 발생하는 미세 입자로, 시멘트의 밀도를 높이고 수화열을 줄여 균열을 방지합니다. 두 소재 모두 폐기물을 재활용해 환경 부담을 줄이지만, 슬래그는 강도 향상에, 플라이애시는 작업성과 지속 가능성에 더 기여할 수 있어요.