안녕하세요. 여진호 전문가입니다.
재료공학
Q. 유기화합물과 무기 화합물의 가장 큰 차이점
안녕하세요. 유기화합물은 주로 탄소를 기반으로 하고, 화학 결합에서 탄소-탄소 간 결합과 같은 유기적 특성을 갖는 반면, 무기화합물은 탄소를 포함하지 않거나 포함하더라도 다른 금속 및 비금속 원소들이 결합하여 형성됩니다. 유기화합물은 주로 생명체나 합성 물질에서 사용되며, 무기화합물은 산업적 응용, 세라믹, 금속, 광물 등에서 중요한 역할을 합니다. 이 차이로 인해 유기화합물은 상대적으로 낮은 온도에서 반응하고, 무기화합물은 고온에서 더 안정적입니다.
재료공학
Q. 수소연료전지에서 사용되는 전해질 막에는 어떤 종류가 있나요?
안녕하세요. 수소연료전지의 전해질 막은 주로 고분자전해질(PEM), 알칼리 전해질(AEM), 그리고 고체산화물(SOE) 방식으로 나뉘어 지고 있습니다. PEM은 높은 프로톤 전도성으로 빠른 반응이 가능하며 휴대용 및 자동차 연료전지에 적합하고, AEM은 비백금 촉매 활용이 가능해 비용 절감 효과가 큽니다. 반면, SOE는 고온 작동을 통해 높은 전력 변환 효율을 제공하며, 대규모 발전 및 수소 생산 시스템에서 강점을 가집니다.
재료공학
Q. 연료전지의 작동 온도에 따른 재료 열화 메커니즘
안녕하세요.연료전지의 작동 온도 상승은 재료의 열화 문제를 야기합니다. 고온에서는 전해질과 전극이 산화되거나 변형되기 쉽기 때문에 성능의 저하를 초래할 수 있게 되는 것이죠. 이를 방지하기 위해 내열성 세라믹 소재나 고온 안정성에 우수한 금속 합금을 사용하며, 고온에서의 부식과 산화를 억제하기 위한 표면 처리 기술도 활용됩니다. 또한, 내구성이 강화된 고분자 전해질막(PEM)과 같은 혁신적인 소재들이 열화 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
재료공학
Q. 철강의 고온 산화와 내산화성을 개선하기 위한 합금 설계가 궁금합니다.
안녕하세요.고온 산화와 내화학성을 개선하기 위한 합금의 설계에서는 철강에 크롬, 알루미늄, 그리고 실리콘을 첨가하여 산화물 형성을 촉진하고 내산화성을 향상시킵니다. 크롬은 산화물의 밀도를 높여 강한 보호층을 형성하며, 알루미늄은 내산화성을 강화하는 주요 요소로 작용합니다. 또한, 실리콘을 첨가하면 산화물 피막의 밀도와 내열성을 높여, 고온 환경에서의 성능을 개선합니다.
재료공학
Q. 마르텐사이트 변태가 철강의 강도와 경도에 미치는 영향에 대해
안녕하세요. 마르텐사이트 변태는 철강의 미세구조를 변화시켜 강도와 경도를 현저히 향상시키는 중요한 과정입니다. 이 변태의 경우 고온에서 급속히 냉각되어 형성되며, 강도와 경도가 높아지지만 취성이 증가할 수 있습니다. 마르텐사이트 변태를 활용한 대표적인 강재는 고강도 볼트, 기계 부품용 강철, 그리고 내구성이 중요한 건축용 구조재입니다.
재료공학
Q. 자석은왜 n극과s극으로 되어있는지
안녕하세요. 자석이 N극과 S극으로 나누어지는 이유는 자기장이 항상 폐곡선을 형성하기 때문으로, 자석의 내부에서 발생하는 자기선은 N극에서 S극으로 흐르고, 외부에서 다시 S극에서 N극으로 이어져 원을 이루는 구조를 가집니다. 이 두 극은 자석이 안정된 상태를 유지하도록 돕고, 외부 자극에 대해 상호작용을 가능하게 합니다.
재료공학
Q. 유리의 내충격성을 높이기 위한 소재 변경이나 처리에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 유리의 열적 안정성을 향상시키기 위해서 사용되는 첨가제로는 보론, 알루미늄, 칼슘이 있습니다. 이들은 유리의 네트워크 구조를 강화하여, 고온에서의 팽창과 변형을 억제하는 역할을 하게 됩니다.
재료공학
Q. 다리를 건설할 때 사용되는 주요 재료는?
안녕하세요.다리 건설에는 주로 콘크리트나 강철, 복합재료 같은 소재들이 활용됩니다. 콘크리트는 압축에 강한 특성이 있기 때문에 기초와 상판을 견고하게 만드는 역할을 하죠. 강철의 경우 구조물의 강도와 유연성을 제공하며 뼈대와 같은 기능을 합니다. 요즘엔 CFRP라고 하는 탄소섬유 강화 폴리머 같은 복합재료도 사용됩니다.
재료공학
Q. 고온에서 유리의 열적 안정성을 높이는 첨가제에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 유리의 열적인 안정성을 향상시키기 위해서는 사용되는 첨가제로 보론, 알루미늄, 칼슘이 있습니다. 이들은 유리의 네트워크 구조를 강화해, 고온에서의 팽창과 변형을 억제하는 역할을 합니다. 특히 보론은 높은 온도에서도 유리의 내구성을 증가시켜, 열적 안정성을 크게 향상시킵니다.
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Q. 우리나라 삼면 바다에서 석유나 천연가스가 시추될 가능성이 있을까요?
안녕하세요. 우리나라의 삼면에 해역에서는 석유나 가스 매장 가능성이 지역별로 지질구조에 따라 다릅니다. 동해안에서는 일부 천연가스가 발견되었다고 하고 있고, 서해나 남해에서는 아직 경제성이 확보된 매장층이 보고되지 않고 있죠. 다만, 기술 발전과 추가 탐사가 진행된다면 새로운 자원이 발견될 가능성을 배제할 수 없습니다.