안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.
재료공학
Q. 반도체 재료인 실리콘을 대체할 차세대 재료로 어떤 것들이 주목받고 있을까요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.실리콘을 대체할 재료로는 그래핀, 탄소 나노튜브, 갈륨 비소 등이 있습니다. 그래핀은 뛰어난 전도성과 기계적 강도를 제공하지만, 사용화에 어려움이 있으며, 탄소 나노튜브는 매우 높은 전자 이동도를 자랑하지만 대량 생산이 어렵습니다. 갈륨 비소는 빠른 저낮 이동도를 제공해 고속 전자기기에 유리하지만, 높은 가격과 제조 비용이 단점으로 작용합니다.
재료공학
Q. 플라스틱을 처음 발명하거나 발견한사람이 누구인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.플라스틱은 자연적으로 존재하는 것이 아니라 인공적으로 발명된 소재입니다. 최초의 합성 플라스틱은 1907년 레오 베이클랜드가 발명한 베이클라이트로 전기 절연체와 산업용 재료를 만들기 위해 개발되었습니다. 이 발명은 값싸고 가벼운 대량 생산 가능한 재료를 제공하여 현대 플라스틱 산업의 기초를 마련했습니다.
재료공학
Q. 스마트 소재는 어떤 원리로 작동하는가요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.형상기억합금은 고온 상태에서 설정된 형태를 기억하며, 온도가 변하면 원자 배열의 가역적 변화를 통해 원래 형태로 돌아갑니다. 이 원리로 인해 의료용 스텐트, 온도 제어 밸브, 로봇 공학 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 큽니다. 형상기억합금은 기능성과 반응성을 동시에 제공해 첨단 기능성 소재로서 무한한 응용 잠재력을 지닙니다.
재료공학
Q. 항공기 및 우주선에 사용되는 복합소재는 왜 경량화가 중요한가요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.특수 복합 소재는 높은 강도 대 중량비, 우수한 내구성, 다양한 물리 화학적 특성 조합 덕분에 경량화가 가능합니다. 특히 탄소섬유 복합재는 강철보다 가볍고 강하며, 우주항공, 자동차, 스포츠 장비 등 첨단 산업에 필수적입니다. 이러한 소재는 효율성과 성능을 극대화하면서도 에너지 소비를 줄이는 혁신적 역할을 합니다.
재료공학
Q. 그래핀 소재의 전자적 특성과 응용 분야를 화학적 관점에서 설명해 주세요.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.그래핀은 높은 전기전도성, 기계적 강도, 우수한 열전도성, 투명성 같은 독특한 물질적 특성을 가집니다. 이로 인해 초소형 전자제품에서는 고속 트랜지스터, 유연 디스플레이, 배터리 등의 핵심 소재로, 건축 분야에서는 강도 향상 복합재료로 활용됩니다. 그래핀의 다재다능한 특성 덕분에 다양한 산업에서 경량화, 효율 향상, 내구성 개선이 가능해 지속적으로 주목받고 있습니다.
재료공학
Q. 금속이 부식되는 과정은 무엇인가? 부식을 방지하기 위한 표면처리 기술은 어떤 것들이 있을까요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.금속은 자연 상태로 안정하려는 성질 때문에 산소와 반응해 산화되며, 이는 부식의 주요 원인입니다. 부식을 방지하려면 표면 코팅, 희생양극법, 방청제 사용 같은 기술을 활용하거나, 스테인리스강처럼 내식성이 높은 합금을 사용합니다. 외부자극이 없어도 습소와 공기 중 산소, 염분 등 환경 요인만으로 부식이 진행될 수 있습니다.
재료공학
Q. 나노소재가 전자기기 소형화에 어떻게 기여할까요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.나노소재는 크기가 나노미터 수준인 소재로 높은 표면적과 독특한 전기적 기계적 광학적 특성을 가집니다. 대표적으로 그래핀은 우수한 전도성과 강도를 활용해 차세대 배터리, 투명 디스플레이, 웨어러블 기기에 응용됩니다. 미래 기술 혁신에서는 나노소재가 에너지 저장, 생체의료, 환경 정화 등 다양한 분야에서 핵심 역할을 할 것으로 기대됩니다.
재료공학
Q. 산과 염기의 정의와 그 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.산은 물에 녹아 수소 이온을 내놓는 물질이고 염기는 물에 녹아 수산화이온은 내놓는 물질입니다. 염기는 물에 녹아 수산화 이온을 생성하거나 이를 공급할 수 있는 물질이며 브뢴스테드-로우리 정의에 따르면 양성자를 받는 물질입니다. 산과 염기는 이온 생성 방식 및 양성자 주고받음의 차이로 구분되며, 중화 반응을 통해 물과 염을 생성합니다.
재료공학
Q. 원자와 분자의 차이는 무엇인가요??
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.원자는 물질을 이루는 기본 단위로 정말 작고 혼자서 존재하는 작은 알갱이입니다. 분자는 이런 우너자들이 둘 이상 모여서 손잡고 만든 더 큰 구조라고 보면 돼요. 쉽게 말해서 원자는 기본 재료이고 분자는 그 재료로 만든 작품 같은 거죠.
재료공학
Q. cryo-em과 x-ray crystallography 의 차이점 알려주세요.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.Cryo-EM은 단백질을 냉동 상태에서 전자 현미경으로 관찰하여 구조를 분석하며, 결정화가 필요 없어 복잡한 단백질에도 적합합니다. X-ray 결정학은 단백질 결정에 X-선을 투과시켜 회절 패턴을 분석해 구조를 규명하며, 높은 해상도를 제공하지만 결정화를 위한 조건 설정이 어렵습니다. Cryo-EM은 비교적 빠르고 유연한 반면, X-ray 결정학은 더 정밀한 구조 정보를 제공한다는 차이가 있습니다.