안녕하세요 김재훈 전문가입니다.
재료공학
Q. 일부 금속은 쉽게 녹고 다른 금속은 고온에서 녹지 않은건가요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.납과 텅스텐의 녹는점 차이는 원자 간 결합의 강도 차이에서 비롯됩니다. 납은 상대적으로 약한 금속 결합을 가지고 있어 낮은 온도에서 쉽게 원자들이 분리되어 녹게 됩니다. 반면 텅스텐은 강한 금속 결합과 높은 결정 구조의 안정성을 가져 매우 높은 온도에서도 원자들이 결합을 유지하며 녹지 않습니다.
재료공학
Q. 금속은 열을 가하면 팽창하고 차갑게 하면 수축하나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.금속 내부의 원자들은 온도가 상승하면 더 많은 열 에너지를 받아 진동의 범위가 커지고, 그로 인해 원자 간 거리가 늘어나면서 금속이 팽창합니다. 반대로 온도가 낮아지면 원자들의 진동이 줄어들고 원자 간 거리가 좁혀져 금속이 수축합니다. 이러한 현상은 금속의 열 팽창 계수에 의해 제어되며 금속의 성질에 따라 팽창 정도가 달라집니다.
전기·전자
Q. 전자기파를 이용한 비접촉 전력 전송 기술에 대해
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자기파를 이용한 비접촉 전력 전송 기술은 초기에는 낮은 효율의 전자기 유도 방식에서 시작하여 최근에는 고주파 전자기파를 이용한 레이저나 마이크로파 전력 전송 기술로 발전해왔습니다. 이를 통해 전력선이 없는 환경에서도 전력 공급이 가능하며 특히 드론 전기차 스마트 기기 등에 유용하게 적용될 수 있습니다. 미래에는 이러한 기술이 무선으로 에너지를 효율적으로 전송하는 새로운 에너지 공급 방식으로 자리잡아 전력 인프라의 혁신을 이끌 가능성이 큽니다.
재료공학
Q. 알루미늄 합금의 주요 응용 분야와 장점은?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.알루미늄 합금은 경량성과 뛰어난 내식성 덕분에 항공 자동차 건설 전자기기 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 이 합금은 우수한 기계적 강도와 전기전도성을 제공하며 가공성이 뛰어나 복잡한 형태로 쉽게 제조할 수 있습니다. 또한 부식에 강하고 재활용이 용이하여 지속 가능한 재료로 각광받고 있습니다.
재료공학
Q. 새로운 합성재료 개발에 있어서 고려하여야 할 사항
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.새로운 합성재료 개발에 있어서는 성능, 비용, 환경적 영향 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 성능 측면에서는 기계적 강도 내구성, 열적 및 전기적 특성을 최적화해야 하며 비용은 생산 공정의 효율성과 원자재의 경제성을 고려해야 합니다. 또한 환경적인 측면에서 재활용 가능성과 친환경적인 생산 공정이 중요한 요소로 떠오르며 지속 가능한 재료 개발이 필수적입니다.
전기·전자
Q. 차세대 메모리 소자의 개발 방향에 대해서
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.차세대 메모리 소자의 개발 방향은 고속 처리와 대용량 저장을 가능하게 하는 기술로 집중될 것으로 예상됩니다. 특히 MRAM(자기저항 메모리) ReRAM(저항 변환 메모리), 그리고 3D Xpoint와 같은 새로운 메모리 기술이 주목받고 있습니다. 이러한 기술들은 기존의 DRAM과 NAND 플래시 메모리를 대체하거나 보완하며 낮은 전력 소비와 고속 데이터 처리 능력을 제공하여 인공지능 빅데이터 자율주행 등 고도화된 기술 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다.
전기·전자
Q. 전자 소자에 있어서 열 관리 기술에는?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.전자소자의 열을 효과적으로 관리하기 위해서는 방열판, 열 전도성 재료, 그리고 열 전도 시스템을 활용하는 기술이 필요합니다. 방열판은 열을 빠르게 분산시켜 소자의 온도를 낮추며, 고열전도성 재료는 열을 효율적으로 전달하는 데 도움을 줍니다. 또한, 액체 냉각 시스템이나 열파이프와 같은 고급 냉각 기술이 적용되어 고성능 전자소자에서 발생하는 열을 효과적으로 관리할 수 있습니다.
재료공학
Q. 재료의 열역학 법칙에 대해서 설명해주세요.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.열역학은 에너지와 물질의 상호작용을 다루는 과학으로 네 가지 주요 법칙이 있습니다. 첫째, 제로법칙은 열 평형에 관한 법칙으로 두 개의 시스템이 각각 다른 시스템과 열 평형을 이루면, 서로도 평형 상태에 있다는 것입니다. 둘째, 첫 번째 법칙은 에너지 보존 법칙으로 에너지는 창조되거나 소멸되지 않고 단지 형태가 변할 뿐이라는 의미입니다. 셋째, 두 번째 법칙은 엔트로피가 증가한다는 법칙으로 자발적인 과정에서 시스템의 무질서도는 항상 증가한다고 설명하며 마지막으로 세 번째 법칙은 절대 온도에서 엔트로피가 최소가 된다는 법칙입니다.
재료공학
Q. 전자기파 차단을 위한 새로운 소재 적용 관련하여 질문드립니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.고주파 전자기파 차단을 위한 새로운 소재들은 전자기파 차단 흡수 및 반사를 통해 전자기기 내부의 간섭을 최소화하는 역할을 합니다. 이러한 소재들은 기기의 성능을 향상시킬 수 있으며 특히 무선 통신 및 고속 데이터 처리 장치에서 신호 간섭을 줄이고 안정성을 증가시킵니다. 예를 들어 전자기파 차단 재료는 스마트폰 노트북 등에서 전자파 차단 효과를 제공하며 전력 소비를 줄이고 효율을 높이는 데 기여할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 에너지 하베스팅이 무엇이고 에너지 하베스팅 소자의 적용 가능성에 대해서
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.에너지 하베스팅 기술은 주변 환경에서 발생하는 미세한 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환하는 기술을 말합니다. 이를 통해 기계적 열적 광학적 에너지를 소형 장치나 센서에 공급할 수 있어, 무선 센서 네트워크나 IoT 기기 등에 활용 가능합니다. 이러한 소자들은 배터리 없이 장기간 작동할 수 있게 하여 지속 가능한 에너지 솔루션으로 주목받고 있습니다.