안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.
재료공학
Q. 재료의 피로 특성이 제품 수명에 미치는 영향은?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.재료의 피로 특성은 반복적인 하중에 의해 균열이 발생하고 성장하여 결국 파괴되는 과정을 결정하며, 이는 제품의 내구성과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 피로 수명이 짧은 재료는 사용중 예상치 못한 고장 가능성이 높아 신뢰성이 저하되며, 이를 개선하기 위해 표면 처리, 응력 분산 설계 피로 한계가 높은 재료 선택이 필수적입니다. 특히 항공, 자동차 교량과 같은 구조물에서는 피로 내구성이 안전성과 유지 비용을 좌우하는 핵심 요소입니다.
재료공학
Q. 자기부상 열차에서 사용되는 초전도 자석의 원리
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.자기부상열차에서 사용되는 초전도 자석은 저온에서 임계 온도 이하로 냉각된 초전도체가 자기장을 배척하는 마이스너 효과를 이용하여 부상을 유지합니다. 또한, 핀닝 효과를 통해 일정한 높이와 안정성을 확보하며, 강한 초전도 전류가 저항 없이 흐르므로 강력한 자기장을 생성하여 고속 이동이 가능합니다. 이를 통해 자기 부상과 추진력을 동시에 제공하여 마찰 없이 효율적인 운행을 실현합니다.
재료공학
Q. 유리는 투명해서 밖에서도 안을 볼수있는
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.유리는 주로 이산화규소 기반의 비정질 고체로, 분자 구조가 불규칙하여 빛의 산란이 거의 없어 투명성을 가집니다. 모래를 고온에서 녹여 급냉하면 결정 구조가 셩성되지 않아 빛이 통과할 수 있씁니다. 불순물이나 가공 방식에 따라 색상과 투명도가 달라질 수 있으며, 특수 유리는 금속 산화물을 첨가해 기능성을 조절합니다.
재료공학
Q. 탄소섬유 강화 플라스틱이 여러 산업에 미치는 바는?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.탄소섬유 강화 플라스틱은 항고우주, 자동차, 스포츠, 풍력발전 등 다양한 산업에서 경량화와 고강도를 동시에 제공하여 연료 효율 개선과 성능 향상을 주도합니다. 항공기와 자동차에서는 무게 절감을 통해 연비 향상과 탄소 배출 감소를 이루며, 풍력 블레이드나 스포츠 장비에서는 높은 강성과 내구성을 제공합니다. 다만, 제조 비용과 재활용 한계가 주요 과제로 남아 있어 경제성과 친환경성을 개선하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
재료공학
Q. 금속의 전기화학적 부식 방지 기술은 어떻게 설계되나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.금속의 전기화학적 부식 방지 기술은 주로 양극 보호와 음극 보호 방식으로 설계됩니다. 양극 보호는 더 반응성이 높은 금속을 부착해 스스로 부식하며 보호하고 음극 보호는 금속에 외부 전류를 공급해 부식을 억제합니다. 이를 최적화하려면 전극 소재, 전해질 환경 전위 제어 등을 고려해야합니다.
재료공학
Q. 핵융합 발전소에서 플라즈마와 직접 접촉하는 재료는 어떤 특성이 필요한가요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.핵융합 발전소에서 플라즈마와 직접 접촉하는 재료는 초고온과 고속 중성자 조사에 견디는 내열성, 내방사선, 낮은 스퍼터링 특성이 필요합니다. 현재 가장 큰 문제는 중성자 손상에 따른 구조 약화와 트리튬 저장 및 방출을 최소화하는 재료 개발입니다. 대표적으로 텅스텐이 유망하지만, 취성 문제와 중성자 조사로 인해 변형이 해결과제입니다.
재료공학
Q. 금속보다 강하고 유연한 플라스틱을 개발할 수 있을까요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.금속보다 강하고 유연한 플라스틱 개발은 고분자 나노복합재나 강화 섬유 복합재를 활용하면 가능합니다. 예를 들어, 탄소나노튜브나 그래핀을 포함한 고분자는 강도와 인성을 극대화할 수 있습니다. 또한, 분자구조를 최적화한 고엔트로피 고분자를 설계하면 기존 금속보다 뛰어난 기계적 특정을 구현할 수 있습니다.
재료공학
Q. 로켓이나 미사일같은 경우 연료를액체를 쓰느냐고체
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.고체연료는 산화제와 연료가 고체 상태로 혼합된 추진제로, 대표적으로 퍼클로레이트계 화합물과 합성고무를 사용합니다. 고체연료는 구조가 단순하고 즉각적인 점화가 가능하지만, 연소 제어가 어렵고 비추력이 상대적으로 낮습니다. 반면, 액체 연료는 연소 조절이 가능하고 높은 성능을 제공하지만, 복잡한 연료 공급 시스템이 필요합니다.
재료공학
Q. 산악자전거의 바퀴는 무슨 소재로 만들어지나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.산악자전거 타이어는 천연고무와 합성고무 혼합물로 제작되며, 내구성을 높이기 위해 케블라 또는 나일론 섬유층이 포함됩니다. 트레드 패턴과 강화 사이드월 구조로 찢어짐 방지, 충격 흡수, 접지력 강화가 이루어집니다. 또한, 튜블리스 기술을 적용하면 펑크 저항성이 증가하고 접지력이 향상됩니다.
재료공학
Q. 방탄유리 제작과정은 무엇이고 재료는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 김경욱 전문가입니다.방탄유리는 강화유리와 폴리카보네이트 또는 PVB 층을 적층하여 제작됩니다. 고온-고압 공정을 통해 다층 구조를 접합하여 충격을 흡수하고 균열확산을 방지합니다. 일반유리보다 충격 저항성이 수십배 높으면, 군용 차량, 은행, 방탄 창문 등에 활용됩니다.