안녕하세요. 박두현 전문가입니다.
Q. 반도체 소자의 전자 이동 속도가 제한되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.반도체 소자의 전자 이동 속도가 제한되는 이유는 주로 산란현상에 기인합니다 반도체 내에서 전자가 이동할 때, 전자는 격자 결함 , 불순물, 그리고 열 진동 등의 여러 원인으로 산란됩니다 이 산란은 전자가 더 이상 자유롭게 이동하지 못하게 만들며 결국 전자 이동 속도에 한계를 두게 됩니다 또한, 반도체의 밴드갭에 의해 전자들이 이동할 수 있는 속도가 제한될 수 있습니다 이문제를 개선하기 위한 연구는 크게 두 가지 방향으로 진행되고 있습니다 첫째, 고품질 반도체 재료 개발입니다 예를 들어서 실리콘 대신 갈륨비소나 그래핀과 같은 새로운 재료를 사용하여 전자의 이동 속도를 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있습니다 이들 재료는실리콘보다 전자의 이동속도가 더 빠르고 고속 전자 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다
Q. 이차전지가 쓰이는 분야는 어디인가요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.이차전지, 즉 충전가능한 배터리는 전기차 외에도 다양한 분야에서 널리 사용됩니다 가장 대표적인 분야는 휴대용 전자기기입니다 스마트폰,노트북, 태블릿, 전동 공구 ,카메라 등에서 이차전지가 필수적으로 사용됩니다 이차전지는 휴대성과 반복적인 충전 가능성 덕분에 이러한 기기들에 적합합니다또한, 재생가능에너지 시스템에서도 이차전지가중요한 역할을 합니다 예를 들어서 태양광이나 풍력과 같은 재생 가능 에너지원에서 생산된 전기를 저장하는 데 이차전지가 사용됩니다 이렇게 저장된 전기는 필요할 때 사용할 수 있어 에너지 저장 시스템에 매우 유용합니다 전기차 외에도 이차전지는 하이브리드 차량과 전기 오토바이와 같은 친환경 교통수단에서도 널리 활용됩니다또, 무선청소기 , 전동 스쿠터, 전동 자전거 등 다양한 배터리 구동 기기에도 사용됩니다
Q. 전자기 유도 현상에서 전류와 자기장의 관계는 어떻게 설명되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.전자기유도 현상을 실험적으로 입증할 수 있는 대표적인 방법은 자기장 변화를 통한 전류 생성 실험입니다 예를 들어서 자석을 코일 안에 빠르게 이동시키거나 코일을 자석 근처에서 빠르게 움직이면 그에 따른 전압 변화를 측정할 수 있습니다 이때 발생하는 전압은 자기장의 변화율에 비례하며 이 전압이 전류를 유도하는 것을 확인할 수 있습니다 또한, 코일을 일정한 속도로 회전시키거나 자기장을 빠르게 변화시킬 경우 유도된 전류의크기와 방향을 측정하면서 패러데이의 법칙과 렌츠의 법칙을 실험적으로 증명할 수 있습니다 이 실험은 자기장 변화가 전류를 유도한다는원리를 직접 확인할 수 있는 방법이며 전동기나 발전기 같은 전자기기에서 이현상이 어떻게 활용되는지도 이해할 수 있습니다
Q. 우리나라의 반도체 제조기술이 중국에 뒤쳐졌나요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.현재 중국의 반도체 기술은 빠르게 발전하고 있지만 우리나라가 여전히 반도체 제조 기술에서 우위를 점하고 있습니다 삼성전자와 SK하이닉스는 메모리 반도체 분야에서 세계적인 선두주자로 DRAM과 NAND플래시 메모리 기술에서 높은 시장 점유율을 자랑하고 있습니다 또한, 미세공정기술에서도 10nm이하 공정으로 세계 최고 수준의 반도체를 생산하고 있습니다 중국은 반도체 기술발전을 위해 많은 투자를 하고 있으며, 자국 내 반도체 산업을 키우기 위해 노력하고 있지만 여전히 최첨단 기술에서는 한국,대만,일본 등 다른국가들에 비해 기술적으로 뒤처진 부분이 있습니다 특히, 고급 미세공정이나 메모리 반도체 분야에서는 중국의 기술이 아직 한국이나 다른 경쟁자들을 따라잡지 못한 상태입니다
Q. 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터가 리튬이온 배터리와 비교할 때 장단점이 있나요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.먼저 장점으로, 슈퍼커패시터는 전기 에너지를 매우 빠르게 충전하고 방전할 수 있습니다 이는 즉시적인 에너지 공급이 필요한 애프릴케이션에 유리합니다 그리고 수천번 이상의 충방전 사이클을 견딜 수 있어서 내구성이 뛰어나며 긴 수명을 자랑합니다 또, 슈퍼커패시터는 리튬이온 배터리에 비해 더 넓은 온도 범위에서 안정적으로 작동합니다단점으로는 슈퍼커패시터는 리튬이온 배터리보다 에너지밀도가 낮습니다 즉, 동일한 크기나 무게에서 저장할 수 있는 에너지 양이 적어서 장시간 에너지 공급에는 적합하지 않습니다 그리고 대규모 에너지 저장보다는짧은 시간 동안 고출력을 제공하는 데 유리합니다 장시간 지속적인 에너지 공급이 필요한 경우에는 적합하지않습니다