안녕하세요 김재훈 전문가입니다.
재료공학
Q. 최근 개발된 다공성 금속 재료에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.최근 개발된 다공성 금속 재료는 경량화 높은 표면적, 뛰어난 열 및 전도성 특성으로 주목받고 있습니다. 이러한 특성은 자동차 산업에서 연비 향상 및 충격 흡수성 강화에 기여하고 에너지 산업에서는 열 관리나 수소 저장 배터리 기술 등에 활용될 수 있습니다. 다공성 금속 재료는 이러한 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하여, 에너지 효율성과 성능을 극대화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
전기·전자
Q. 특정 소자 구조에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 공정 기술에 대해서
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자소자 미세화가 전기적 성능에 미치는 영향은 주로 전하 이동의 효율성 저하와 관련이 있습니다. 이를 해결하기 위해 고전자 이동도 재료인 갈륨 나이트라이드(GaN)나 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 재료를 사용하고 고도의 리소그래피 공정 및 원자층 증착 기술을 적용하여 소자의 전하 이동 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 고비율의 불순물이 포함된 반도체 재료에서 전기적 특성을 제어하기 위해 도핑 기술과 불순물 제어 공정이 중요하며 이를 통해 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있습니다.
전기·전자
Q. 소형 전자기기에서 방사선에 강한 전자소자 설계에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.소형 전자기기에서 방사선에 강한 전자소자를 만들기 위해서는 방사선에 대한 내성이 뛰어난 반도체 재료가 필요합니다. 실리콘 카바이드(SiC) 갈륨 나이트라이드(GaN) 또는 다결정화된 다이아몬드와 같은 고내구성 재료가 방사선 저항성을 제공하며 이를 통해 장비의 신뢰성을 높일 수 있습니다. 또한 설계 기술로는 방사선 영향 최소화를 위해 트랜지스터의 구조를 최적화하고 방사선 차폐 기술을 적용하여 전자소자의 성능을 유지할 수 있습니다.
재료공학
Q. 초고진공 환경에서 사용 가능한 새로운 재료는 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.초고진공 환경에서 사용 가능한 새로운 재료로는 그래핀 탄소 나노튜브 그리고 고온 초전도체들이 있습니다. 그래핀과 탄소 나노튜브는 우수한 기계적 강도와 전기적 특성을 제공하여 우주 탐사 장비의 구조적 안정성을 높이고 전자기파 차단이나 열 관리에도 효과적입니다. 고온 초전도체는 높은 온도에서도 안정적인 전도성을 유지해 우주 탐사 장비의 전력 시스템과 자기장 제어에 유용하게 적용될 수 있습니다.
전기·전자
Q. 트랜지스터가 작동하는 원리와 미세화와 양자 효과가 소자 성능에 미치는 영향에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.트랜지스터는 전류의 흐름을 제어하는 스위치 역할을 하며 전압에 따라 채널을 열거나 닫아 전류를 통과시키는 원리로 작동합니다. 미세화가 진행됨에 따라 양자 효과가 나타나면서 특히 터널링 효과나 소자의 불안정성이 증가하고 이는 소자의 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 현재의 기술로는 FinFET와 같은 3D 트랜지스터 구조나 새로운 재료를 활용한 접근법을 통해 양자 효과를 최소화하고 성능을 유지하려는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
재료공학
Q. 나노기술을 이용한 합금 재료의 미세구조 변화가 재료의 기계적 성질에 미치는 영향
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.나노기술을 이용한 합금 재료의 미세구조 변화는 기계적 성질에 큰 영향을 미칩니다. 나노 크기의 결정립이나 나노입자는 강도 경도, 인성 등을 향상시키는 효과가 있으며 이는 미세구조가 더욱 세밀하고 균일해짐으로써 발생합니다. 또한 나노 수준에서의 특성 변화는 재료의 구조적 안정성에 긍정적인 영향을 미치며 특히 고온 환경에서의 내구성이나 피로 저항성을 개선할 수 있습니다.
재료공학
Q. 투명 전도성 재료가 미래의 디스플레이나 태양광 기술에 미치는 영향에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.투명 전도성 재료는 디스플레이와 태양광 기술에서 중요한 역할을 하며 특히 고효율 및 경량화된 기기 개발에 기여할 수 있습니다. 기존의 금속 산화물 외에도 탄소 나노튜브 그래핀 그리고 유기 전도성 재료들이 가능성 있는 대안으로 연구되고 있으며 이들은 더 높은 전도성 유연성 및 투명성을 제공할 수 있습니다. 이러한 혁신적인 재료들은 차세대 기술의 성능을 크게 향상시키고 더 넓은 적용 범위를 가질 것으로 기대됩니다.
전기·전자
Q. 차세대 전자소자에서 더 높은 성능을 얻기 위한 새로운 제조 기술
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.차세대 전자소자의 성능을 높이기 위한 새로운 제조 기술에는 나노기술 2D 재료 기반의 소자 그리고 극자외선(EUV) 리소그래피 기술이 포함됩니다. 특히 미세 공정에서의 한계를 넘어설 수 있는 혁신적인 기술로는 원자층 증착와 같은 정밀한 두께 조절 기술이나 2D 물질을 활용한 트랜지스터 기술이 주목받고 있습니다. 이러한 기술들은 더욱 작은 크기와 높은 성능을 실현할 수 있는 가능성을 열어주며 전자소자의 혁신적인 발전을 이끌고 있습니다.
재료공학
Q. 티타늄이 경량 구조재로 주목받고 있는 주된 이유는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.티타늄은 우수한 강도 대비 낮은 밀도를 자랑하여 경량 구조재로서 매우 적합합니다. 또한 내식성이 뛰어나고 고온에서도 안정적인 특성을 가지고 있어 항공 우주 해양 분야에서 중요한 재료로 사용됩니다. 대표적인 예시로는 항공기 부품 우주선, 해양 구조물 그리고 의료용 임플란트 등이 있습니다.
재료공학
Q. 알루미늄은 철보다 가볍고 부식에 강한 금속으로 사용되나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.알루미늄은 밀도가 낮아 가벼운 금속이며 이로 인해 높은 강도를 유지하면서도 경량 특성을 제공합니다. 또한 알루미늄은 공기 중에서 빠르게 산화층을 형성하여 내부 금속이 부식되는 것을 방지하고 이 산화층은 알루미늄을 부식으로부터 보호하는 역할을 합니다. 화학적으로 알루미늄은 매우 반응성이 강하지만 형성된 산화층 덕분에 표면은 안정적이고 녹이 잘 발생하지 않습니다.