Q. 전자기파라는건 어떤 원리로 물체에 전달이 되는 것인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.전자기파(electromagnetic waves)는 전기장과 자기장의 진동 양상이 공간에서 진행하는 파동이다(그림 1). 빛(light)은 전자기파이다. 인간이 오래 전부터 알고 있던 볼 수 있는 빛, 곧 가시광은 전자기파이다. 뿐만 아니라, 눈에 보이지 않는 빛인 자외선과 적외선도 전자기파이고, 통신에 사용되는 전파, 방사선으로 알려진 엑스선, 감마선도 모두 전자기파이다. 물질이 없는 공간에서 모든 전자기파는 동일한 속도, 곧 광속으로 진행한다. 따라서 전자기파는 파장 또는 주파수에 따라 구분할 수 있다. 파장이 짧은 전자기파는 주파수가 높다. 전자기파는 광자들의 집합으로 볼 수 있다. 광자 한 개는 일정한 에너지를 갖는다. 그 에너지는 광자의 주파수에 비례한다. 주파수가 높은 광자는 에너지가 높고, 주파수가 낮은 광자는 에너지가 낮다. 전자기파는 종종 전자기 복사(electromagnetic radiation) 또는 복사(radiation)라고도 한다.
Q. 공정 중 어닐링으로 응력을 풀어주는 이유?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.응력을 영어로 하면 Stress 인데, stress 많이 받으면 몸에 해롭죠.같은 개념입니다.자유로운 상태에 놓여 있는 물체의 내부에 응력이 걸리고 있다는 것은재질이 불균일하고 불안정한 상태라는 것을 의미합니다.외부에서 하중이 걸려서 이에 저항하는 응력이 발생하는 것과는 다른 것이죠.무질서한 내부응력이 걸려 있는 소재는거동을 예측할 수 없기 때문에 설계이하의 하중에서도 파괴가 일어날 수 있습니다.그래서 재질을 편안한 상태로 정리해 줄 필요가 있는 것이고,이것이 풀림, 즉 annealing 인 것입니다. 그러나 이 내부응력을 질서 정연하게, 예측가능하게 걸어줄 수 있다면,오히려 재질이 갖고 있는 허용하중(정하중) 이상으로 힘을 견디게 할 수도 있습니다.Pre-stress concrete 같은 것이 하나의 예죠.미리 압축응력이 걸려있는 부재에 인장력을 가하면원래 소재가 갖고 있는 자체의 허용력을 초과하는 지지력을 발휘하게도 할 수 있습니다.이건 고도의 계산에 의해서 제작되고 검사되어야 하는 첨단기술 중의 하나죠.일반적으로는 균질처리를 해서 소재를 편안한 상태로 만들어놓고설계하는 것이 제일 이상적인 겁니다.
Q. 네비게이션의 과학적 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.내비게이션이 작동하는 기본 원리는 바로 GPS 인공위성을 사용하는 것입니다. 현재 우주에는 GPS 인공위성 24개가 지구를 돌고 있어, 지구의 어느 곳에 있건 4개 이상의 GPS 인공위성과 송수신이 가능하죠. 내장형 내비게이션의 경우에는 내비게이션 자체에 들어있는 전용 칩셋이 GPS와 교신하며 위치 정보를 알려줍니다. 스마트폰 내비게이션의 경우 위치정보 사용을 동의하는 이유 역시 GPS와 해당 정보를 교신하기 위해서입니다GPS 인공위성과의 교신을 통해 현재 위치를 확인했다면, 그 위치를 지도상에서 확인하는 작업이 필요합니다. 이 작업을 위해 필요한 것이 바로 전자지도입니다. 내비게이션에 필요한 전자지도는 기본적으로 국토지리정보원이 만든 지형도를 디지털 정보로 변환해서 사용합니다. 이 기본적인 지형도 위에서 GPS와 교신하며 얻은 사용자의 위치정보를 찾아 확인합니다. 전자지도 위에서 사용자의 현재 위치를 확인할 수 있게 되면 필요한 것은 바로 목적지에 대한 정보입니다. 도로에 대한 정보, 교통 정보, 그리고 사용자들이 찾을 장소라 여겨지는 관심 지점(POI, Point of Interest)을 원본 전자지도에 씌워 전자지도에 장소에 대한 정보들도 포함되도록 만듭니다. 내비게이션은 이렇듯 기본적으로 GPS, 전자지도, 그리고 장소에 대한 정보를 활용해 사용자를 안내합니다. 지도의 기본적인 정보는 바뀌지 않더라도 지도상 건물의 위치, 교통 정보 등은 지속적으로 변하기 때문에 새로운 버전으로 꾸준히 업데이트 하는 것이 필수입니다.내비게이션은 기본적으로 길을 찾아주는 알고리즘을 사용해서 운전자에게 최적의 경로를 알려줍니다. 이 알고리즘은 도로의 특성과 운전자의 요구 사항들에 각기 다른 가중치를 준 뒤 최적의 경로를 탐색하죠. 예를 들어 도로의 규모, 신호등이나 회전 규제 같은 도로의 특성, 그리고 사용자가 고속도로를 사용하길 원하는지 혹은 이와 관계없이 최단 경로를 원하는지 등 다양한 요소들에는 각기 다른 가중치가 주어집니다. 이 가중치를 기준으로 내비게이션 내의 알고리즘은 출발 지점에서 목표 지점까지 운전자를 위한 최적의 경로를 탐색해서 알려줍니다.스마트폰 내비게이션에서 많이 사용하는 실시간 경로 안내의 알고리즘에는 빅데이터 분석을 통한 교통 상황 예측 정보도 포함됩니다. 지금까지 축적된 방대한 양의 교통 상황 데이터 중 현재와 비슷한 과거의 패턴을 찾아내, 그 상황 속에서 최적의 경로를 찾아내는 것입니다. 현대엠엔소프트의 맵피는 스마트폰 내비게이션 업계 최초로 ‘교통정보 분석 시스템(Traffic Information Analysis System)’을 구축해, 운전자들에게 더욱 정확한 실시간 길 안내를 제공하고 있습니다.차의 경우에는 실시간 교통정보 받아서 해당 정보를 네비에 적용하는 방식이죠.실시간 정보는 여러가지입니다 제품마다 TPEG으로 받는 경우도 있고 별도로 교통정보 수신가능한 기능을 제공하는 경우도 있구요