J&engineer 님의 블로그

산불의 자연발화는 마른 나무가지가 서로 마찰되어 불이 발생하는 현상입니다. 바람에 의해 마른 나뭇가지가 움직여 마찰열이 발생하는 과정은 기계적 에너지가 열에너지로 변환되는 물리적 현상입니다. 마른 나무는 탄성(elasticity)이 높아 충돌 시 에너지가 열로 더 효율적으로 전환되고 나뭇가지의 표면 거칠기가 클수록 마찰 계수가 높아져 열 발생이 증가합니다.  예를 들어 소나무 같은 수지(진)가 많은 나무는 마찰 시 점성이 높아 열이 더 쉽게 축적됩니다. 나뭇가지 A와 B가 접촉한 상태에서 상대 운동을 하면, 분자 간 접촉면에서 저항이 생기며 운동 에너지 → 열에너지로 변환됩니다. 발화점 도달 과정 1. 마찰로 인해 나무 표면 온도가 서서히 상승합니다(100~200°C) 2. 고온에서 나무의 셀룰로오스가 ..

일반 DC 모터는 정류자와 브러시로 전류 방향을 전환합니다. 정류자의 역할 원통형의 금속 조각으로 구성되며 회전자와 함께 돌아갑니다. 분할된 세그먼트로 나누어져 있어 브러시와 접촉하면서 전류 방향을 바꿔줍니다. 비유하자면 자건거 페달을 한쪽만 밟으면 크랭크가 반바퀴만 돌고 멈춥니다. 하지만 다른 발로 바꿔가며 밟으면 크랭크가 계속 돌아가는 것과 같습니다. 브러시의 역할 탄소 또는 금속 탄소 합금으로 만들어지며 정류자와 접촉합니다. 고정된 브러시가 정류자에 전기를 공급하는 역할을 합니다. 정류자가 회전하면서 브러시는 다른 세그먼트로 전화되며 전류 방향을 바꿔줍니다.이렇게 하며 회전자는 항상 같은 방향으로 힘을 받아 계속 돌게 됩니다.   그런데 왜 BLDC 모터는 정류자와 브러시가 없을 까요? 브러시와 정..

자동문 적외선 센서의 원리는 주로 동작 감지를 위해 사용됩니다. 흔한 방식은 PIR센서를 사용합니다. PIR센서는 주변에서 방출되는 적외선(열)을 감지합니다. 사람이나 동물은 10μm 파장 대역의 적외선을 방출하는데, PIR 센서는 이 신호를 포착합니다.  이 적외선은 프레넬 렌즈로 통해 센서에 전달됩니다. 프레넬렌즈는 넓은 영역의 적외선을 분할하여 집중시켜 움직임의 방향과 속도를 더 정확히 감지 할 수 있습니다.  PIR센서는 사람의 체온을 감지해야 하는데 적외선이 약합니다. 프레넬 렌즈가 적외선을 한데 모아 센서에 집중시켜줍니다. 렌즈 표면은 작은 조각(팬)들오 나누어져 있고 각 조각은 독립적인 감지 영역을 만듭니다. 돋보기로 햇빛을 모아 종이를 태우는 것과 같습니다. 팬의 배열에 따라 수평,수직 감..

카이스트 생명과학과 김진우 교수 연구팀이 망막 신경 재생을 통해 시력을 회복할 수 있는 치료법을 개발했다고 밝혔다.  연구팀은 망막 재생을 억제하는 프록스원(PROX1) 단백질을 차단하는 물질을 질환 모델 생쥐 안구에 투여해 망막 조직의 신경 재생과 시력 회복을 유도하고, 그 효과를 6개월 이상 지속하는 데 성공했다.  치료제가 전무했던 퇴행성 망막질환 환자들에게 새로운 희망을 제시한다.  망막 재생이 활발한 어류와 같은 변온동물에서는 뮬러글리아라는 세포가 신경전구세포로 역분화한 후 새로운 신경세포를 생성하는 능력을 가지고 있는데 인간과 같은 포유류는 이 기능이 사라져 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 역분화를 억제하는 프록스원 단백질을 발견했다. 프록스원은 망막과 해마, 척추 등의 ..

방진방수기능유지 작은 구멍은 큰 입자의 먼지나 물방울이 내부로 침투하는 것을 방지합니다.  음향 성능 최적화 작은 구멍은 공기의 흐름을 조절해 음압을 유지하며 고음역대의 선명도를 높입니다. 그리고 외부 풍소음이나 주변 소리가 마이크로 직접 유입되는 것을 억제합니다. 음압이란? 공기 중에서 소리가 발생할 때 생기는 기압의 변화입니다. 단위로는 파스칼Pa 또는 데시벨dB 이라고 한다. 예로 들면 스피커 진동판이 앞뒤로 움직일 떄 공기를 압축 흡입하며 음파를 생성합니다. 작은 구멍이 음압을 유지하는 이유(헬름홀츠 공명기 원리) 작은 구멍은 공기의 흐름에 저항을 만들어 스피커 진동판의 진동 에너지가 빠르게 소실되는 것을 방지합니다. 결과적으로 저주파 영역의 음압이 유지되어 통화 음성이 더 풍부하게 들립니다. 미..

기존 정전용량 방식 압력 센서는 물방울이나 전자기 간섭, 굴곡으로 인한 굽힘 등 외부 간섭 요소에 의해 오작동이 발생하는 치명적인 문제가 있었다.  KAIST 전기및전자공학부 윤준보 교수 연구팀이 스마트폰 화면에 물이 묻으면, 터치가 엉뚱하게 인식되는 '고스트 터치'와 같은 외부 간섭의 영향을 받지 않으면서도 높은 해상도로 압력을 감지할 수 있는 압력 센서를 개발했다고 밝혔다.  연구팀은 정전용량 방식 압력 센서에서 발생하는 간섭의 원인을 정확히 파악하고자 했다. 센서 가장자리에서 발생하는 ‘프린지 필드(Fringe Field)'가 외부 간섭에 극도로 취약한 것을 확인했다.  이를 해결하기 위해서 전극 간격을 수백 나노미터(nm) 수준으로 좁힐 경우 센서에서 발생하는 프린지 필드를 수 퍼센트 이하로 억제..

불이 붙는 현상은 에너지 집중 때문입니다. 태양 빛은 에너지를 가지고 있으며 이 에너지가 한 점에 모이면 에너지 밀도가 매우 높아집니다. 이때 온도가 물질의 발화점에 도달하면 불이 붙습니다. 태양 빛은 가시광선과 적외선 등 다양한 파장의 전자기파로 이루어져 있습니다. 즉 에너지가 열로 변환되어 불이 붙는 현상입니다. 전자기파가 에너지를 전달하는 과정은 수학적으로 설명할 수 있습니다. 이를 위해 포인팅 벡터를 사용합니다. 포인팅 벡터는 전자기파가 전달하는 에너지의 흐름을 나타내는 물리량입니다.   포인트 벡터의 정의진공의 투자율의 역할은 에너지 단위를 정규화 하는 역할을 합니다. 단위가 W/m2으로 변환되어 에너지 흐름을 정확히 나타낼 수 있습니다. E x B 는 전기장과 자기장의 상호작용을 나타내는 원시..

골드바흐의 추측(Goldbach's conjecture)은 오래전부터 알려진 정수론의 미해결 문제로, 2보다 큰 모든 짝수는 두 개의 소수(Prime number)의 합으로 표시할 수 있다는 것이다.   4 = 2+2 6 = 3+3 8 = 3+5 10 = 3+7 = 5+5 12 = 5+7 14 = 3+11 = 7+7 16 = 3+13 = 5+11 18 = 5+13 = 7+11 20 = 3+17 = 7+13 22 = 3+19 = 5+17 = 11+11 24 = 5+19 = 7+17 = 11+13 26 = 3+23 = 7+19 = 13+13 28 = 5+23 = 11+17 30 = 7+23 = 11+19 = 13+17 32 = 3+29 = 13+19 34 = 3+31 = 5+29 = 11+23 = 17+17..

사람의 몸 속에는 약 30억 개의 DNA가 있습니다. 그럼 30억 개의 DNA를 치료하는 방법은 무엇이 있을까요? 1. 유전자 치료 바이러스 백터를 사용하여 정상 유전자를 세포 내로 전달합니다. 바이러스 백터는 DNA를 운반합니다. 바이러스는 자연적으로 세포 내로 유전물질을 전달하는 능력이 있기 때문에 바이러스를 유전자 전달 도구로 개조합니다. 정상 유전자를 세포 핵 내부로 들어가서 세포의 기계를 이용해 mRNA로 전사됩니다. 그렇다고 바이러스 벡터는 mRNA를 직접 전달하지 않고, DNA를 전달하여 세포가 스스로 mRNA를 만들고 단백질을 생산하도록 합니다. 바이러스 벡터의 작동 과정벡터 준비: 바이러스 벡터는 치료용 유전자(DNA)를 포함하도록 설계됩니다. 세포 감염: 벡터가 세포에 결합하여, 세포 ..

우리가 걸을 때 신발과 바닥 사이에 마찰이 발생하므로, 마찰발광 현상이 일어날 가능성이 있습니다. 마찰이나 충격이 가해지면 물체 내부의 분자나 원자들이 에너지를 받아 들뜬 상태가 됩니다. 이 들뜬 상태의 분자나 원자들은 안정된 상태로 돌아오면서 여분의 에너지 빛(광자)의 형태로 방출하게 됩니다.   마찰발광은 대부분 비대칭적인 결정 구조를 가진 물질에서 발생합니다. 예를 들어 설탕이나 석영등이 있습니다. 물체 내부에서 전하분리가 일어납니다. 이로 인해 전기장이 생성되고 이 전기장이 주변 공기 분자를 들뜬상태로 만들어 빛을 방출하게 합니다. 마찰발광은 빛은 전자기파의 일종이기 때문에 충격이 가해지면 가시광선 또는 자외선의 형태로 방출됩니다. 주로 짮은 파장(고에너지)의 전자기파를 방출하게 됩니다. 마찰발광..