안녕하세요 이승훈 전문가입니다.
Q. 2차전지 배터리 중 이원계와 삼원계로 나뉜다고 들었는데 서로 어떠한 충전방전의 원리가 차이가 나는지 궁금합니다.
이원계 배터리는 대부분 리튬 이온 배터리(Lithium-ion battery)로 알려져 있으며, 양극 소재로는 보통 코발트, 니켈, 알루미늄 등이 사용되고 음극 소재로는 그래파이트가 일반적으로 사용됩니다. 리튬 이온 배터리는 리튬 이온의 이동을 이용하여 충전과 방전이 이루어집니다. 충전 과정에서 양극 소재는 리튬 이온을 수용하여 저장하고, 방전 과정에서는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하여 전기 에너지를 공급합니다.반면, 삼원계 배터리는 주로 니켈-코발트-망간(Nickel-Cobalt-Manganese, NCM) 또는 니켈-코발트-알루미늄(Nickel-Cobalt-Aluminum, NCA) 등의 화학 물질 조합을 사용합니다. 이러한 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 밀도와 수명 등에서 우수한 특성을 가지고 있습니다. 삼원계 배터리의 충전과 방전 과정은 리튬 이온 배터리와 유사하지만, 삼원계 배터리의 소재 조합에 따라 특성이 다를 수 있습니다.이원계와 삼원계의 차이는 주로 소재 선택에 있습니다. 이원계 배터리는 코발트와 같은 비교적 고가의 소재를 사용하여 에너지 밀도를 높이고, 삼원계 배터리는 저렴한 소재를 사용하여 경제성을 향상시킵니다. 또한, 각각의 소재 조합은 충전 및 방전 특성, 안정성, 수명 등의 측면에서도 차이를 보입니다.
Q. 금성에 줄무늬가 있는 이유??
금성은 지구와 유사한 크기와 구조를 가지고 있으며, 지구와 비슷한 내부 구조를 가진 암석 행성입니다. 따라서, 금성의 빠른 자전 주기와 줄무늬 현상은 목성의 대기 흐름과는 다른 원인에 기인합니다.금성의 줄무늬 현상은 대기 중에 있는 구름과 관련이 있습니다. 금성의 대기는 이산화탄소(CO2)로 이루어져 있으며, 이 대기는 강력한 온실 효과를 일으켜 행성 전체를 가열시킵니다. 또한, 금성의 대기는 매우 밀집되어 있어 지구의 대기와 비교하면 상당히 두꺼운 편입니다.금성의 빠른 자전 주기로 인해 대기도 빠르게 회전하게 되는데, 이로 인해 대기 중의 구름은 서로 다른 속도로 움직이게 됩니다. 이러한 구름의 상호작용으로 인해 금성의 대기는 여러 개의 대기 흐름 패턴을 형성하게 됩니다. 이 흐름 패턴이 금성의 대기에서 나타나는 줄무늬 현상을 만들어냅니다.하지만, 정확한 줄무늬 현상의 메커니즘은 아직 완전히 밝혀진 것은 아닙니다. 더 많은 연구가 필요합니다.
Q. 우리가 사용하는 전기는 어떻게 발명 되었나요?
전기를 제어하고 사용하는 방법은 17세기에 발견되었습니다. 18세기에는 벤자민 프랭클린이 전기를 탐구하며 번개의 원리를 밝혀낸 것이 유명합니다.19세기 초반에는 전기 발전이 시작되었습니다. 마이클 파라데이와 안드레 마리 앙투안 앙페르가 전기와 자기의 관계를 밝혀내면서 전기 발전의 핵심원리를 이해할 수 있게 되었습니다.토마스 에디슨은 1879년 전구를 발명하여 전기가 일상생활에서 사용되게끔 만들었습니다. 이후 전기 발전은 빠르게 진행되어 전력을 생산하고 전력망을 구축하는 기술 발전이 이뤄졌습니다.
Q. 전기가 만들어지는 생성 원리가 궁굼 합니다
전기는 전자의 움직임으로 생성됩니다. 전자의 움직임이 전류를 생성하고 전기 에너지를 생산합니다.전기의 생성은 크게 두 가지 방법으로 구분됩니다. 하나는 인위적으로 화석에너지와 우라늄을 분열시키는 화력발전소, 원자력발전소 등에서 전기를 생산하는 것이며, 다른 하나는 태양광 발전소, 풍력 발전소, 수력 발전소 등에서 자연에너지를 활용하여 전기를 생산하는 것입니다.화력발전소는 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료를 사용하여 열을 발생시키고, 이 열에 의해 수증기를 만들어 발전기를 구동시켜 전기를 생산합니다.원자력발전소는 핵 분열 반응에서 발생하는 열로 수증기를 만들어 발전기를 구동시켜 전기를 생산합니다.반면에 자연에너지를 활용하는 발전소는 태양광, 풍력, 수력 등 다양한 방법으로 전기를 생산합니다. 태양광 발전소는 태양광 전지를 사용하여 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키며, 풍력 발전소는 풍력 터빈을 이용하여 풍력 에너지를 전기로 변환시킵니다. 수력 발전소는 물의 움직임으로 터빈을 회전시켜 발전기를 구동시켜 전기를 생산합니다.
Q. 증기기관차의 발명원리는 어떻게 되나요?
증기기관차의 발명은 18세기 후반에 영국의 제임스 와트( James Watt)에 의해 이루어졌습니다. 그 전에도 증기기관에 대한 연구는 진행되었지만, 와트는 기존의 문제점들을 해결하여 증기기관의 상용화를 가능케 했습니다.와트의 증기기관은 대표적으로 이중피스턴 엔진(DOUBLE-ACTING PISTON ENGINE)이라 불리며, 이는 피스턴(Piston)이 두 개인 증기기관입니다. 이중피스턴 엔진의 작동 원리는 증기의 압력을 이용하여 피스턴을 상하로 이동시켜 축과 연결된 링크(Rod)를 움직여 회전력을 전달하는 것입니다.증기기관의 작동 원리는 다음과 같습니다. 먼저 증기를 생산하는 보일러에서 물을 가열하고, 증기는 실린더(Cylinder)로 이동하여 피스턴을 상하로 움직입니다. 그러면 축이 회전하여 휠을 움직여 기관차를 움직입니다.