안녕하세요. 박두현 전문가입니다.
전기·전자
Q. 소형 전자기기에서 방사선에 강한 전자소자 설계에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.소형전자기기에서 방사선에 강한 전자소자를 설계하기위해서는 방사선 저항성을 갖춘재료와 이를 최적화할 수 있는설계 기술이 필요합니다 실리콘 카바이드나 갈륨 나이트라이드와 같은 와이드 밴드갭 반도체는 방사선에 대한 내구성이 뛰어나며 이러한 재료를 사용하면 소자가 방사선 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다 또한 회로설계에서는 방사선으로 인해 발생할 수 있는 오류를 줄이기 위해서 이중화설계나 오류정정 코드와 같은 기술을 적용하여 신뢰성을 높이는 것이 중요합니다 트랜지스터와 같은 핵심부품은방사선의영향을 최소화 할 수 있도록 구조를 최적화하거나 게이트 산화막의두께를조정하여 설계합니다 아울러, 방사선 차단 특성을가진 패키징소재를활용하거나 차폐기술을 적용하여 소자를 물리적으로 보호하는 것도 필수적입니다 이러한 재료와 기술을 통해서 방사선환경에서도 안정적이고 신뢰성 높은 전자기기를 개발할 수 있습니다
전기·전자
Q. HDD와 SSD를 어떻게 대체할 수 있을까요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.자기장 기반 데이터 저장기술의대체 가능성으로 먼저 MRAM은자기저항 효과를 이용해 데이터를 저장합니다데이터의 저장과 삭제가 빠르고 비휘발성 메모리로서 전원공급이 중단되어도 데이터를 유지할 수 있습니다 기존 SSD보다 속도가 빠르고 내구성이 노아서 차세대 저장장치로 주목받고 있습니다그리고 HAMR은 HDD의 자기 기록 밀도를 높이기 위해 열을 가해 데이터를기록하는 기술입니다 이를 통해서 HDD의 데이터 저장 용량을 크게 증가시킬 수 있으며 기존 HDD의 용량 한계를극복하는 데유용합니다 자기장 기반 데이터 저장기술은 기존 HDD와 SSD의 한계를 보완하며 속도,내구성,에너지효율성에서 뛰어난 성능을 제공합니다 이러한 기술은 빅데이터,클라우드컴퓨팅,AI등 데이터 집약적인 응용분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다
전기·전자
Q. 5G 통신의 고속 데이터 전송이 실현되기 위해선 어떤 전자 회로 설계가 필요할까요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.이를 위해 몇가지 주요기술이 요구됩니다먼저 5G는 수 기가헤르츠 대역의 고주파 신호를 사용하므로 이를 효과적으로 처리할 수 있는 고주파 회로설계가 중요합니다 고속 스위칭 트랜지스터, 저손실 필터 및 증폭기가 필수적으로 필요하며 신호가 손실되지않도록 설계해야합니다그리고 5G시스템은 많은 데이터가 동시에 전송되므로 고속처리 능력과 많은 채널을지원하는 집적회로가 필요합니다 이를위해서 멀티채널 처리 능력이 뛰어난 디지털 신호 처리기와 아날로그디지털 변환기,디지털 아날로그 변환기가 중요한 역할을합니다 그리고 5G는 빠른 데이터 전송을 위해서는 고속으로 작동하는 회로가 필요하지만 높은 전력 소모를 피하기 위해 효율적인 전력관리 회로 설계가 중요합니다 저전력 소자와 고효율 전력 증폭기가 사용되어야합니다
전기·전자
Q. 트랜지스터가 작동하는 원리와 미세화와 양자 효과가 소자 성능에 미치는 영향에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.트랜지스터는 기본적으로 두 가지 주요 유형인 바이폴라 접합 트랜지스터와 전계효과 트랜지스터로 나눌 수 있습니다 BJT는 두 개의 PN접합으로 구성되어 있으며 세개의단자가 있습니다 이 트랜지스터는 베이스에 작은 전류가 흐르면 컬렉터와 이미터 사이에서 더 큰 전류가 흐를 수 있게 만들어전류를 증폭합니다 즉, 베이스에 인가된 전류가 트랜지스터를작동시키는 주요 역할을하며 이를 통해 입력 신호를출력신호로변환합니다FET는 전압에 의해 전류의 흐름을 제어하는 방식입니다 FET는 기본적으로 게이트,소스,드레인 세 단자로 구성됩니다게이트에 인가된 전압이 채널의 전도도를 조절하여 소스와드레인 사이에 흐르는 전류를 제어합니다FET는 전류의흐름이 전압에 의해서 제어되기 때문에, 매우효율적이고 고속동작이 가능하며 소형화에 유리합니다 양자효과가 트랜지스터의 작동에 영향을 미치는 시점에서 전통적인 반도체소자의 한계를 느끼게 되며, 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다 예를 들어서 , 새로운 반도체 재료나 나노기술을 적용한 소자설계가 이 문제를 해결하기위한 중요한 방향으로 제시되고 있습니다
전기·전자
Q. 전자기파를 이용한 비접촉 전력 전송 기술에 대해
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.전자기파를 이용한 비접촉 전력 전송기술은 전력 공급방식의 혁신을 이끄는 중요한 기술로 발전해왔습니다 이 기술은 물리적 연결없이 전력을 전달하는 방식으로, 초기에는 니콜라 테슬라의 연구로부터 시작되었습니다 테슬라는 19세기 후반에 테슬라 코일을 통해 전자기장을 사용한 전력 전송의 가능성을 제시했지만 당시 기술적 한계와 경제적 여건으로 인해 상용화되지는 못했습니다 20세기에 들어서 전자기 유도를 활용한 근거리 전력전송기술이 발전하면서 전동칫솔이나 의료기기와 같은 소형 전자기기에 적용되기 시작했습니다 21세기에는 마이크로파 및 레이저를활용한 장거리 전력 전송기술이 연구되며 , 에너지 전송의 가능성이 크게 확장되었습니다마이크로파 전송은 높은주파수 대역의 전자기파를 이용해 원거리에서도 전력을 전달할 수 있는 기술로, 특히 위성이나 드론 등에서 사용될 가능성이 높습니다 또한 스마트폰 무선 충전기술은 이러한 비접촉 전력 전송 기술의 상용화된 예로, 소비자 시장에서 널리사용되고 있습니다
전기·전자
Q. 배터리 종류로는 몇가지 종류가 있나요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.배터리는 우리가 사용하는 다양한 전자기기와 장난감, 그리고 전기차와 같은 장비에 들어가는 중요한 에너지원입니다이러한 배터리는 사용목적과 특성에 따라 여러가지 종류로 나뉘며 각각 특징과 용도가 다릅니다 먼저 리튬이온 배터리는 가장널리 사용되는 배터리로, 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 자랑합니다 스마트폰, 노트북, 전기차 등에 주로 사용되며 가볍고 충전속도가 빠른 것이 장점입니다 다음으로 리튬 폴리머 배터리는 리튬이온 배터리의 변형으로 , 얇고 유연한 형태로 제작이가능합니다 드론, 웨어러블 디바이스, 휴대용 전자기기 등 경량화가 중요한 제품에 사용됩니다 그리고 니켈 카드뮴 배터리는 내구성이 강하고 충반전을 반복해도 성능이 유지되는 특징이 있습니다그러나 환경에 유해한 카드뮴을 포함하고 있어서 점점 사용이 줄어드는 추세입니다 이 외에도 특성 산업용으로 사용되는 배터리들이 있으며, 각 배터리는 용도와 요구되는 특성에 따라서 선택됩니다기술의 발전과 함께 더욱 효율적이고 친환경적인 배터리도 꾸준히 개발되고 있습니다
전기·전자
Q. 전기차는 어떤 원리로 구동을 하나요?
안녕하세요. 박두현 전문가입니다.전기차는 전기를 동력으로 사용하는 차량으로, 배터리, 전기모터,인버터 등 전기기반 부품을 통해 구동됩니다전기차의 구동원리는 배터리에서 전기를 공급받아 전기모터를 돌리는 방식입니다배터리는 차량에 저장된 전기를 직류 형태로 제공하고, 이 전기는 인버터를 통해 교류로 변환되어 전기모터로 전달됩니다전기모터는 전달받은 전기를이용해 회전 운동을 만들어내고 이를 바퀴에 전달해 차량이 움직이도록 합니다이 과정에서 감속기가 모터의 회전력을 차량 주행에 적합한 속도와 토크로 변환되는 역할을 합니다 전기차는 일반 내연기관차와 달리 엔진이 필요하지 않아 구조가 단순하며 부품의 수도 상대적으로 적습니다 주요 부품으로는 에너지를 저장하는 리튬이온 배터리, 동력을 생성하는 전기모터, 전력을 변환하는 인버터 및 컨버터, 배터리 상태를 관리하는 BMS, 전력을 충전하는 충전기와 충전포트 등이 있습니다 또한, 냉각 시스템과 전자제어유닛도 포함되어 차량의 안정성과 효율성을 높이는 역할을 합니다 전기차의 시동은 내연기관차와는 다릅니다 내연기관차는 엔진을 점화해 구동하는 반면, 전기차는 버튼을 눌러 시스템을 활성화하면 곧바로 전기모터가 작동준비를 마칩니다 이로 인해서 시동 과정이 더 조용하고 간단하며, 엔진오일이나 연로 시스템과 같은 복잡한 기계적 부품이 필요하지 않습니다 이러한 점은 전기차의 유지보수를 단순하게 만들고 내구성을 높이는 데 기여합니다
전기기사·기능사
Q. 배전 계통에서 전압 강하의 원인과 최소화 하기위해 적용할 수 이쓴 방안은 뭐가있나요?
안녕하세요. 박두현 전기기능사입니다.전압 강하의 주요원인은 전선의 저항, 전류의 크기, 전선의 재질, 부하의 분포등이 있습니다전압 강하를 최소화하는 기술과 설계방법은먼저 전선의용량과 길이를 최적화 하는 겁니다 전선의 길이를 최소화하고 전선의 단면적을 충분히 넓혀 저항을 낮춥니다 이를 통해 전류가 흐를 때 발생하는 전압 강하를 줄일 수 있습니다 그리고 고품질 전선을 사용하는 겁니다 전선의 재질을 구리나 알루미늄과 같은 저항이 적은 재질로 선택하여 전압강하를줄일 수 있습니다 구리가 더 효율적이지만 비용이 더 비쌉니다 그리고 고전압 배전 시스템이 있어요 전압강하는 전류의 크기에 비례하므로 배전계통에서 사용하는 전압을 높이면같은 전력량을 더 낮은 전류로 전달할 수 있어서 전압 강하를 줄일 수 있습니다
전기기사·기능사
Q. 단상 전동기에서 보조 권선의 역할과 종류와 특성이 궁금합니다.
안녕하세요. 박두현 전기기능사입니다.단상 전동기는 전원공급이 단상일 경우 , 전자기 유도에서 발생하는 자기장이 정적이고 회전하는 자기장이 되지 않기 때문에 초기 구동시 원활한 회전력을 얻을 수 없습니다 이 문제를 해결하기 위해서 보조 권선이 추가됩니다 보조권선은 주 권선과 함께 작동하여 회전자기장을 만들어 전동기를 시작하도록 도와주며, 이후에는 보조권선이분리되어 주 권선만으로 지속적으로 동작합니다 보조권선의 종류는 먼저 콘덴서 기동형이있습니다 보조권선에 콘덴서를 연결하여 전류의 위상을 조정하여 주 권선과의 위상차를 증가시킵니다 이로 인해 회전 자기장이 형성되고 전동기가 시작할 수 있습니다 그리고 반복기동형은 보조 권선은 주 권선보다 더 적은 수의 권선이 사용되며 기동시 보조권선에서 생성되는 위상차로 회전자기장이형성됩니다 기동 후에는 보조권선이 회로에서 분리됩니다
전기기사·기능사
Q. 전기 설비의 부하평형 설계와 전압 불평형을 해소하기위한 방법을 알려주세요
안녕하세요. 박두현 전기기능사입니다.전기설비의 부하평형 설계는 각 상에 걸리는 부하를 균등하게 분배하여 전압 불평형을 줄이는 것을 목표로합니다이를위해서 먼저 부하조사를 통해 각 상에 연결된 부하의 크기를 측정하고 부하의 사용패턴을 분석합니다단상 부하는 각 상에 골고루 분배하며 3상 부하는 대칭적으로 배치하여 불평형을 최소화합니다 부하를 설계할 때는 새로운 부하가 추가될 간으성을 고려하여 여유용량을 확보해야합니다 또한 각 상에 부하를 고르게 배분하기위해 부하를 정기적으로점검하고 필요한 경우 재배치를 진행합니다 전압불평형 해소를 위해서는 부하 재분배, 중선성 및 접지 강화, 전압조정 장치 사용, 부하순환제어 등이 있습니다