안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.
재료공학
Q. 보온병 내부가 은색, 화산 과학자들이 뜨거운 화산 가까이 갈때 입는 옷들이 은색인 이유가 있나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 보온병 내부와 화산 과학자들의 은색 보호복은 복사열 반사를 위해 설계되었습니다. 은색은 열복사를 효과적으로 반사하여 내부 열이 밖으로 빠져나가는 것을막고, 외부 열이 내부로 전달되는 것도 줄여줍니다. 따라서 재질보다 표면 특성이 주요한 역할을 하며, 은색이나 반사유ㅜㄹ이 높은 코팅이 보온 및 단열에 유리합니다.
재료공학
Q. led는 전기 에너지를 받으면 열보다 빛으로 더 많이 변환되나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. LED는 반도체 재료를 사용하여 전자가 에너지를 방출할 때 열보다 빛으로 직접 변환하는 비율이 높아 효율적입니다. 이는 전자가 밴드갭을 넘어 재결합할 떄 에너지를 빛으로 방출하는 발광재료 특성 때문이며, 백열등 처럼 필라멘트를 가열하는 방식이 아니라 직접적인 전자 전이로 빛을 생성하기 때문에 에너지 손실이 적습니다.
재료공학
Q. 재료의 강도는 고체가 결정을 형성하는데 큰 영향을 주나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.재료의 강도는 결정 구조에 큰 영향을 받습니다. 다이아몬드는 삼차원적인 강한 공유결합 구조를 가져 매우 단단하지만, 흑연은 층 구조로 층간 결합이 약한 반데르발스 힘으로 유지되어 부드럽습니다. 즉, 같은 원소라도 원자들이 배열되는 방식에 따라 강도와 성질이 완전히 달라질 수 있습니다.
재료공학
Q. 알루미늄은 왜 자동차 보닛에 많이 쓰이나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 알루미늄 합금은 가벼우면서도 충분한 강도를 가지며, 부식 저항성이 뛰어나 자동차 보닛에 많이 사용됩니다. 강철보다 밀도가 낮아 차량의 무게를 줄여 연비 개선과 주행 성능 향상에 도움이 됩니다. 또한 흡수성이 좋아 안전성을 높이며, 가공성이 좋아 디자인 자유도도 높은 장점이 있습니다.
재료공학
Q. 플라스틱중에 열을 받으면 녹는것과 타거나 변형되는것의 차이점이 궁금합니다.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 플라스틱 열가소성 수지로 나눠는데, 열가소성 수지는 열을 받으며 녹아 다시 성형이 가능하지만, 열경화성 수지는 고온에서 화학적 결합이 고정되어 타거나 변형됩니다. 이는 고분자 사슬 구조 차이 떄문으로, 열가소성 수지는 분자 간 결합이 약한 반면, 열경화성 수지는 가교결합이 형성되어 열에 강하지만 분해되기 쉬운 특성을 가집니다.
재료공학
Q. 침대는 과학이라고 하는데요. 침대는 과학이 맞나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 침대는 과학적으로 설계됩니다. 인체공학적으로 최적의 수면 환경을 제공하기 위해 체압 분산, 척추 정력 유지, 통기성 개선 등의 요소가 연구됩니다. 메모리폼, 포켓 스프링, 라텍스 등의 소재를 활용해 신체 곡선을 지지하고 수면의 질을 향상시키는 과학적 원리가 적용됩니다.
재료공학
Q. 온도가 높아지면 금속은 왜 팽창하나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 금속이 열을 받으면 원자들이 더 많은 열에너지를 흡수하여 진동이 활발해집니다. 이로 인해 원자 간 평균 거리가 증가하면서 금속이 팽창하게 됩니다. 즉, 온도가 상승하면 결정 구조 내 원자 간 인력이 일부 약해지고 간격이 벌어지면서 전체적으로 부피가 커지는 것입니다.
재료공학
Q. 자외선을 차단하면서 빛을 잘 통과 시키는 창문의 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다. 자외선을 차단하면서 가시돵선을 통과시키는 특수 유리는 주로 저철분 유리, 코팅 유리, 및 람인 유리로 만들어집니다. 자외선 차단 원리는 금속 산화물 코팅, UV 흡수 필름, 또는 람인 유리 사이에 UV 차단층을 삽입하는 방식으로 이루어집니다. 이를 통해 자외선을 흡수하거나 반사하면서도 가시광선 투과율을 유지할 수 있습니다.
재료공학
Q. 초고압 직류송전 시스템에서 절연 재료의 열화 과정 관련하여 질문드려요.
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.초고압 직류송전 시스템에서 절연 재료의 열화 과정 온도, 전압, 습도 등 다양한 환경 요소에 의해 영향을 받습니다. 열화 예측 모델로는 arrhenius 모델을 사용하여 온도와 시간에 따른 열화 속도를 추정하거나 전기화학적 모델을 통해 절연 재료의 화학적 반응을 분석하는 방법이 있습니다. 최신 연구에서는 기계적, 전기적, 화학적 요인들을 통합한 다변량 모델을 활용하여 더 정밀한 예측을 시도하고 있습니다.
재료공학
Q. 세라믹 재료의 열 전도율을 개선하는 방법
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.세라믹 재료의 열 전도율을 개선하려면 고열 전도성을 가진물질이나 금속을 첨가하여 복합재료로 만들어 열 전도성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 미세 구조 제어를 통해 기공을 최소화하고, 결정립 크기를 줄여 열의 이동 경로를 개선할 수 있습니다. 최신 연구에서는 나노물질 첨가와 같은 기술을 통해 세라믹의 열 전도성을 향상시키는 방향으로 발전하고 있습니다.