안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 단조와 주조의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.단조와 주조의 차이단조 가공과 주조 가공 각각의 대략적인 공정이나 특징에서 차이를 확인해 봅시다.또한 이번에는 가급적 쉽게 비교하기 때문에 단조는 "형 단조"를 바탕으로 주조는 모래로 만든 거푸집을 이용하는"사형 주조"의 특징을 바탕으로 단조와 주조를 비교합니다. 단조 가공과 주조 가공 공정은 각각 다음과 같습니다.■ 단조 가공 공정 공정① 소재의 절단과 설치② 압축·타격의 힘을 가한다③ 더 힘을 가한다④ 금형에서 꺼내어 성형 완료 ① 소재의 절단과 설치 성형하고 싶은 소재를 금형으로 압박하는 위치에 설치합니다.이때 소재가 금형에 대해서 너무 큰 경우는 사전에 절삭 가공 등을 실시하여 가공을 손쉽게 합니다. ② 압축·타격의 힘을 가한다 압축·타격에 의해서 힘을 가할 때 소재를 어떤 온도에서 가공하느냐에 따라서"냉간·온간·고온"과 종류가 나뉩니다.상온에 가까운 온도에서 가공할수록 강도가 높아지고 소재가 변형되기 어렵기 때문에 복잡한 가공이 어려워지는 추세에 있습니다. ③ 더 힘을 가한다압축·타격을 받은 금속은 금속 내부의 기포 등이 압착되면서 결함이 사라지고 결정이 미세화하고 결정 방향이 같아지기 때문에 강도가 높아집니다.이때 방향 없는 결정질 조직이 형성하는 라인을 단 유선(메탈플로라인・화이버플로라인)이라고 합니다. 또한 단조는 소재의 강도를 유지한 채 성형하는 힘을 보태는 공정이 중요하지만이 공정을 이유로 단조는 다른 가공 법보다 제조 비용이 더 든다고 합니다.④ 금형에서 꺼내어 성형 완료 금형에서 꺼낸 제품은 보통 더 절삭 가공 등을 추가한 후 마무리합니다만, 인터넷 셰이프 · 니넷 셰이프와 같은 정밀한 단조 가공을 사용하면후 가공이 불필요하게 되는 경우도 있습니다. ■ 주조 가공 공정 공정① 소재를 용해② 용융시킨 소재를 금형에 넣는다.③ 소재를 식혀서 굳히다④ 거푸집에서 빼내고 성형 완료① 소재를 용해소재를 전기로 등의 고온으로 녹이고 액체로 만듭니다.② 용융시킨 소재를 금형에 넣다.액체화한 소재를 꺼내는 작업을 온천,주형에 부어 넣는 작업을 붓기라고 합니다.③ 소재를 식혀서 굳히다주조에서는 물체에 힘을 가하지 않아 냉각시에 물체 내부에 응력이 남을 가능성이 있고,이에 의한 강도가 떨어질 가능성이 있습니다.④ 거푸집에서 빼내고 성형 완료주조에서 이용형을 거푸집으로 부르며 기타 가공 법으로 이용되는 금형은 다소 취급이 다릅니다.우선 거푸집은 목형과 발포형이라는 기본 틀을 작성하고이를 기초로 사형이라는 제조용 틀을 작성합니다. 사형는 한번 쓴 것은 기본적으로 떼어놓기 때문에주조가 틀을 떼어 내기 어려운 복잡한 형상도 제조할 수 있습니다.
Q. 염화칼슘이 자동차를 부식시키는 이유?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자동차도 염화칼슘에 따른 부식 피해의 대상이다. 만약 눈길을 주행하고 지나치면 일단 부식이 진행되기 때문에 반드시 겨울이 가기 전 제거해야 한다. 자동차시민연합은 한파와 폭설에 지친 자동차의 부식을 막는 예방법을 소개한다.◇염화칼슘, 방치했다가는 부식 원인된다눈이 내린다는 소식이 들리면 각 지방자치단체는 차량 정체와 사고 예방을 위해 서둘러 도로에 염화칼슘을 살포한다. 특히 염화칼슘에 따른 부식은 처음에는 하얀 가루가 묻은 것처럼 보이지만, 약 3개월 정도 지나면 붉은 녹으로 번지는 퍼짐 현상이 발생한다.염화칼슘은 석회석이나 바닷물에서 추출하는 염류 물질이다. 자기보다 14배나 많은 양의 물기를 빨아들이고 낮은 습도, 온도에서도 수분을 흡수한다. 강한 제습력과 산성으로 눈이 녹은 물기를 머금게 되면서 부식의 원인이 된다.순수한 물의 어는점은 0℃이지만, 불순물이 많이 들어갈수록 어는점이 낮아지기 때문에 눈 위에 제설제를 뿌리면 영하에서도 눈이 녹는다. 차량 하부, 휠은 물론이고 도장이 벗겨진 곳곳에 순식간에 부식이 진행되는 만큼 주의가 필요하다.친환경 제설제는 공기 중 수분을 흡수해 스스로 녹는 조해성(潮解性)은 염화칼슘과 동등하고 지속적인 제설 효과가 있지만, 다소 비싸다. 폭설에는 수급, 비용 문제 때문에 부식도가 5배나 빠르지만, 탁월한 제설 효과가 있는 저렴한 중국산 공업용 염화칼슘까지 사용한다.◇3개월 정도만 지나면 붉은 녹으로 번지는 퍼짐 현상 발생염화칼슘에 포함된 염소 성분은 철제 구조물, 아스팔트, 시멘트 등을 빠르게 부식시킨다. 자동차 하부에 염화칼슘이 포함된 눈이 붙게 되면 부식이 시작된다. 신차도 예외는 아니다. 출고 때 다소 차이는 있지만, 충격 흡수·배수를 위해 약 50여 개의 크고 작은 홀에 염화칼슘이 쌓이면 부식의 원인이 된다.눈길 주행 시에는 되도록 이른 시간 안에 맑은 날 오후 하부 세차를 진행한 뒤 차체의 잔여 수분 제거를 위해 건조를 시키면 부식 예방이 된다. 세차는 염화칼슘이 묻은 뒤 바로 해 주는 것이 좋으며 고압의 물을 쏘아 하부를 씻어내는 것이 좋다. 새 차나 언더코팅이 돼 있는 차량이라도 해도 눈이 온 뒤에는 세차해 주는 게 좋다. 언더코팅은 하부에 흡착시켜 방청하는 것으로 녹에 약한 금속을 모두 덮어 염화칼슘이나 기타 오염 물질로부터 하부를 보호하는 기능을 한다.
Q. 빙하시대가 다시 올 수도 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구 기후는 오랜 시간 동안 매우 큰 폭으로 변화해 왔다. 위에 기술한 바와 같이 약 320만년 전부터 10만년의 장주기 변동과 더불어 2만년과 4만 1천년의 좀 더 짧은 주기를 가지고 전지구 평균기온이 큰 폭으로 변화해 왔다. 왜 이렇게 주기적으로 빙하기와 간빙기가 발생하는 것일까? 1920년대에 세르비아 천문학자인 밀루틴 밀란코비치(Milutin Milankovitch)는 처음으로 기후변화에 이와 같은 주기가 있는 것을 인지하고 지구의 공전궤도, 자전축 기울기, 자전축 흔들림(세차운동)의 주기적인 변화가 장기적인 기후변화 리듬의 원인이라는 가설을 세웠다. 현재는 이를 밀란코비치 주기라고 부른다. 세 요인들에 의해 지구 공전 운동이 변화하게 되고, 이에 따라 지구에 도달하는 태양복사 에너지가 변화하게 되며 지구 기후 패턴을 바꿀 수 있게 된다. 하지만 주요 빙하기-간빙기 시간 규모의 장기적인 변화(4만 1천년 주기에서 10만년 주기로의 전환)와 빙하기와 간빙기의 비선형성 (빙하기의 기간이 간빙기 기간보다 상대적으로 매우 길고 빙하기에서 간빙기로의 전이가 매우 돌발적으로 나타나는 등의 특성) 등의 원인에 대해서 과학계는 아직 많은 논쟁을 하고 있는 중이다. 더불어 밀란코비치 주기만으로는 관측되고 있는 대규모 전지구 기후변화를 모두 설명하는 데는 충분하지 않다. 이는 지구 시스템의 자연과정(natural process)들이 밀란코비치 주기 및 다른 복사강제력(radiative forcing)과 상호작용하기 때문이다.앞으로 빙하기가 다시 도래할 것인가?여러 고기후 연구들이 인위적 지구온난화가 진행되지 않았다면 산업혁명이 시작되기 직전에 새로운 빙하기로 접어 들었을 가능성이 있음을 제시하고 있다4). 특히 Ganopolski 등은 2016년 네이처(Nature) 논문에서 인류의 농업 발전에 따른 대기 중 이산화탄소 증가가 빙하기의 시작을 막았으며, 산업혁명 이후 방출된 이산화탄소에 의한 지구온난화로 다음 빙하기가 도래할 시기가 최소 2만년에서 5만년으로 늦춰졌다고 제시하였다.
Q. 직류와 교류의 사용처가 다른 이유가 궁금해요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.직류는 DC(Direct Current)이고, 교류는 AC(Alternating Current)입니다.직류는 높은 전위에서 낮은 전위로 전선 등 도선을 통해 전류가 연속적으로 흐르는 것을 말하는데,전류의 세기와 방향이 항상 일정하게 흐르는 전기로 건전지나 축전지 등 전류가 일정하게 흘러야만하는 곳에서 사용됩니다. 다만, 큰 전압이 나오려면 수많은 건전지를 연결해야 하고, 전압의 승압과강압을 하는 것이 까다로워 큰 전류가 필요한 송전탑 등 대전력 공급망에서는 사용되지 않습니다.교류는 전류의 세기가 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하면서 생산되는 전류를 말하는데,직류와는 달리 전하의 방향과 크기가 계속 바뀌기 때문에 +와 - 의 단자를 별도로 구분하지 않습니다.교류는 직류에 비해 전압의 승압과 강압이 쉽고 먼 거리까지 전류를 보내기 수월하기 때문에 가정이나학교, 직장 등 전기가 필요한 대부분의 곳에서 사용되고 있습니다
Q. 도로 위 블랙아이스 발생원인이 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.낮 동안 내린 눈이나 비가 아스팔트 도로의 틈새에 스며들었다가, 밤사이에 도로의 기름, 먼지 등과 섞여 도로 위에 얇게 얼어붙은 것을 말한다. ‘도로 결빙 현상’이라고도 한다. 얼음이 워낙 얇고 투명하므로 도로의 검은 아스팔트 색이 그대로 비쳐 보여서, 검은색 얼음이란 뜻의 ‘블랙아이스’란 이름이 붙여졌다.