工學 Engineering

질량수는 자연수이다.

질량수는 하나의 원자에서 중성자 수와 양성자의 수를 합한 값입니다. 따라서 질량수는 반드시 자연수로 떨어질 수 밖에 없습니다. 질량수 자체가 갯수를 나타내는 물리량이기 때문입니다.

12C을 제외한 원자는 원자량은 소숫점을 갖는다.

원자량은 탄소 원자 12C 1개의 질량을 12.00으로 정의했을 때, 원자 1개가 갖는 질량의 상댓값입니다. 실제 질량을 기준으로 정의된 물리량이기 때문에 12C의 원자량을 제외한 다른 원자의 원자량은 자연수가 될 수 없습니다. 왜냐하면 실제 질량에는 중성자와 양성자의 미세한 질량 차이, 전자의 질량 등이 포함되기 때문입니다. 그러므로 중성자, 양성자, 전자의 비율이 조금만 달라져도 소숫점 단위에서는 차이가 날 수 밖에 없습니다.  예를 들어 2H의 질량수는 2이지만 원자량은 2.014102입니다.

몰수(n) = W(질량) / M(몰질량) 관계식에서,

질량이란 저울 등으로 측정한 시료의 질량(단위는 g)이며,

몰질량이란 시료의 화학식에 나와 있는

물질 1몰당 질량(단위는 g/mol)입니다.

따라서 몰질량 = 화학식량 = 분자량 = 원자량 이 됩니다.

질량의 단위가 g이고, 몰질량의 단위가 g/mol 이므로,

질량 / 몰질량 = g / (g/mol) = mol = 몰수(n) 가 됩니다. 

예를 들면, 저울로 측정한 NaCl 10 g의 몰수를 계산하면,

NaCl의 몰질량 = 58.44 g/mol 이므로,

10 g / (58.44 g/mol) = 0.17 mol 이 됩니다.

동위 원소 (同位元素, Isotope)는 원자 번호가 같지만 질량수가 다른 원소를 말한다. 어떤 원소의 동위원소는 그 원소와 같은 수의 양성자와 전자를 가지지만, 다른 수의 중성자를 가진다. 원소의 화학적 성질은 양성자와 전자의 수에 의해 결정되므로 동위 원소의 화학적 성질은 원래 원소와 같다. 하지만 중성자의 수가 달라서 질량이 다르므로 물리적 방법으로 분리할 수 있다. 즉, 동위 원소는 서로 다른 물리적 성질을 가진다. 즉, 화학적 성질은 비슷하다.

전해질(電解質, 영어: electrolyte)은 물에 녹은 수용액 상태에서 이온으로 쪼개져 전류가 흐르는 물질이다. 

물 등의 용매에 녹아, 이온화하여 음양(陰陽)의 이온이 생기는 물질. 전도성을 띠며, 전기 분해가 가능함. 대부분의 무기산·무기 염기·염 등과 같은 강전해질과, 대부분의 유기산·유기 염기 등과 같은 약전해질로 구분됨. 전해물. 비전해질(非電解質).

전해질은 이온을 통해 설명할 수 있는 물질인데, 이온의 정의없이는 설명할 수 없는 물질이기도하다. 전해질이 물에 녹으면 양이온과 음이온으로 나뉜다. 이 현상을 '이온화'라고 하고, 양이온과 음이온을 용해시키거나 용융시키지 않은 채로 섞어 놓으면, 이온들은 정전기적 인력으로 인해 고체로 뭉치게 되는데, 이를 이온 결합 화합물 (ionic compound)이라고 부른다.

대표적인 전해질로는 염화나트륨, 황산, 염산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 질산나트륨

시스템 반도체(System Semiconductor)

conductor 1.지휘자2.전도체3.안내자

반도체semi-conductor , 半導體

저항률이 금속과 절연체의 중간의 값(10-3~106Ω∙cm)을 가진 물질의 총칭.

데이터의 정보처리 역할을 수행하는 반도체. '시스템반도체'라고도 하는데, 데이터 저장을 위해 사용하는 '메모리반도체'에 대한 상대어 개념으로 사용할 때 '비메모리반도체'라고 통용된다. 비메모리반도체는 데이터의 연산·제어 등 정보처리 역할을 수행하는 반도체을 의미하며, 중앙처리장치(CPU), 애플리케이션프로세서(AP) 등 다품종 맞춤형 반도체 부품 형태로 생산된다.

반도체(半導體, 영어: semiconductor)는 상온에서 전기를 전하는 전도율이 구리 같은 도체와 애자, 유리 같은 부도체(절연체)의 중간 정도이고, 가해진 전압이나 열, 빛의 파장 등에 의해 전도도가 바뀐다.

일반적으로는 규소 결정에 불순물을 넣어서 만든다. 주로 증폭 장치, 계산 장치 등을 구성하는 집적회로를 만드는 데에 쓰인다.

시멘트(cement) : 석회를 주성분으로 하는 건설용 풀이라고 할까요. ^^

(분말 형태의 제품으로 콘크리트나 몰탈 제조에 쓰인다.)

콘크리트(concrete) : 시멘트 + 모래 + 자갈 + 물의 혼합물

(결합재로 시멘트를 사용하면 '시멘트 콘크리트', 아스팔트를 결합재로 사용하면 '아스팔트 콘크리트(=아스콘)', 에폭시나 아크릴 등의 수지를 결합재로 사용하면 '레진 콘크리트'라 불리운다.)

※ 참고적으로

시멘트 + 물 : 시멘트 페이스트(시멘트 풀)

시멘트 + 모래 + 물 : 몰탈(mortar, 모르타르)라고 합니다.

레미콘 : 레디 믹스드 콘크리트(Ready Mixed Concrete)의 약자로서 위의 콘크리트 배합을 현장에서 하는 것이 아니라 공장에서 이미 섞여진 콘크리트(일본의 시멘트회사가 만든 일본식 영어)를 말합니다.

아스콘 : 아스팔트 콘크리트(Asphalt Concrete)의 약자로서 아래 설명한 아스팔트가 콘크리트의 시멘트 역할을 하며 도로포장재로 사용하기 위해 골재(쇄석)를 첨가한 혼합물을 아스콘이라고 합니다.

아스팔트(asphalt) : 석유정제과정에서 가장 마지막 찌꺼기라고 할수 있는 점성물질 입니다.

●유체

유량 : 단위시간 당 흐르는 액체량

유속:  단위시간 당 액체가 흐르는 속도

점도 : 단위시간 당 액체의 흐름과 중량

밀도 : 단위체적 당 유체의 질량

비중량:  단위 체적당 유체의 힘(=압력, )

점도 : 숫자가 클 수록 끈적거리는 물질

           숫자가  작을 수록 점도가 낮은  물질

●힘F=ma

절대단위 [N]   1N= 1Kg * 1m/s^2

중력단위 [Kgf] 1Kgf= 9.8Kg*m/s^2 = 9.8N

●무게=중량(weight)

1Kg m/s^2 = 1N = 1/9.8 Kgf

●1atm (1기압)

= 10332mmH2O

= 1.0332kgf /cm^2

= 760mmHg

= 101325Pa (Pa=N/m^2)

= 1.01325bar (1bar = 10^5 Pa)

※1Kgf/m^2 = 9.8Pa

●에너지=일(energy=work)

1Nm = 1J = 1ws = 0.24Cal

●

광도(光度 Luminous Intensity .I): 빛의 세기로써 단위는  cd 칸데라

광속(Luminous Flux : F)  : 광원에서 방출된 빛의 총량 단위 lm (루멘Lumen)

조도(Illuminance, E)  : 비춰진 빛의 밝기로써 단위는 lux 룩스 

휘도 (Luminance, L) : 광원의 밝기로써 단위는 cd/㎡, nt 니트 

국제단위계는 칸델라(cd)를 기본단위로 하고, 

광도cd=lm/sr 

'sr'은 스테라디언(steradian) 즉, 단위입체각(solid angle)(立體角) 

유도단위로서 광속의 루멘(lm=cd*sr), 

휘도의 칸델라 퍼제곱미터(cd/㎡), 

조명도의 룩스(lx=lm/㎡)가 정해져 있다.

●

radian (평면각)의       기호는 rad 이며 단위는 radian (= s-1)

steradian (입체각)의  기호는 sr  이며  단위는 steradian (= m*kg*s-2)

※ 호도법 (Circular Measure)

     - 일반 각도법으로는 무리수 표현이 어려워지는 등 여러가지로 불편하여, 

       길이 비율에 따라 각도를 표현하는 방법

  ㅇ 평면각 (Plane Angle) (라디안)

     - 두 길이의 비율로 표현되는 각도

  ㅇ 입체각 (Solid Angle) (스테라디안) 

     - 넓이와 길이의 제곱과의 비율로 표현되는 각도

- 일반 각도 및 라디안의 관계 : θ = s / r = 원주 길이 / 반지름 길이

   1 [rad] = 180/π[˚] ≒ 57.2958[˚]

   =>  2π[rad] = 360[˚]

   => 360°＝2π라디안, 180°＝π라디안이 된다. 

이때 라디안을 도로 바꾸기 위해서는 180/π을 곱하고, 

도를 라디안으로 바꾸기 위해서는 π/180를 곱하면 된다

●주파수  周波數, frequency 

주기적 현상이 단위 시간(1초) 동안에 반복되는 횟수. 소리나 전파 등에 적용된다. 

예를 들어 100 Hz는 진동이나 주기적 현상이 1초 간에 100회 반복되는 것을 의미한다. 

기호는 f , 단위는 헤르츠(hertz: Hz)이다

f=1/s

●각속도(角速度, angular velocity)

 ω(오메가)= rad/s(초당 라디안)

문제)  전기모터의 회전수 1,000rpm이고 베인 펌프의 1회전당 20cc이며 

펌프의 호출압력 150kgf/cm^2 일때 다음 물음에 답하라.

 1) 전기모터의 각속도(rad/min)는?

 2) 전기모터의 각속도(rad/sec)는?

 3) 유압펌프의 분당 도출 유량(l/min)은?

 4) 유압펌프의 이론 동력(ps)은?

●

v=141.4sin(100πt+π/3)

최대값:141.4

실효값 141.4/√2 =

평균값 (2*141.4)/π =

각속도 100π

주기 1/50

주파수 100π/2π = 50   //전기등 공학에서 1회전 360도에 대한 회전수로 표현

위상각 60도

●子曰, 學而不思則罔,思而不學則殆 <論語, 爲政篇>

 (자왈, 학이불사즉망, 사이불학즉태- 논어 위정편) 

공자께서 말씀하시길 “배우기만하고 생각하지 않으면 얻는것이 없고, 생각하기만 하고 배우지는 않으면 위태롭다.”

이 세상의 물질을 구분하면 크게 3가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 금속(Metal), 둘째, 세라믹(Ceramic), 셋째, 폴리머(Polymer) 이렇게 3가지로 구분할 수 있습니다. 

첫 번째, 금속(Metal)은 대부분 잘 아시지만 설명을 드리자면 철이나 알루미늄 등과 같은 금속원소들이 규칙적으로 배열하여 결정 상태의 구조를 이루고 있는 무기물질입니다. 

두 번째, 세라믹(Ceramic)이란 원소주기율표상의 비금속원소(예를 들면 산소, 질소, 붕소, 탄소, 규소 등등)만으로 이루어져 있거나, 또는 비금속원소와 금속원소로 이루어져 있는 물질을 말합니다. 

세 번째, 폴리머는 플라스틱과 같이 주로 탄소나 수소로 결합된 긴 분자사슬들로 이루어진 비결정 탄화수소 물질을 의미합니다. 

고체물질을 크게 유기물질과 무기물질 두 가지로 구분하는 경우도 있습니다. 

유기물질이란 용어는 무생물체인 주로 광물의 구성화합물인 무기물질에 대하여, 살아있는 생명체의 물질을 구분하기 위해 사용되어 왔는데, 오늘날에는 탄소를 주요 원소로 하여 수소, 산소, 질소, 황, 인 등이 결합한 화합물을 유기재료로 정의하고 있습니다. 

그 중에서도 탄소와 수소의 화합물인 탄화수소가 유기물질의 주를 이루고 있으며, 탄화수소와 그 유도체들 이외의 모든 물질들을 무기재료로 분류하고 있습니다. 

재료를 크게 무기재료와 유기재료로 분류하는 경우에는 금속 및 세라믹은 무기재료에, 폴리머는 유기재료에 해당하게 됩니다. 

그러면 이번에는 위의 3가지 물질들의 특성을 비교해보고, 그 이유를 알아보는 것도 좋을 것 같습니다. 

첫 번째, 금속은 우리가 잘 알고 있다시피 전기도 잘 통하고 열전도도 좋으며 쉽게 깨어지지도 않는 물질입니다. 금속이 이러한 성질을 갖고 있는 이유는 바로 금속원자들이 금속결합을 하고 있기 때문입니다. 나트륨을 한번 생각해 봅시다. 나트륨은 원소주기율표상에서 1족에 해당하는 물질입니다. 1족에 해당되는 물질은 최외각 전자껍질에 하나의 전자를 갖고 있습니다. 안정한 원자구조가 되기 위해서는 최외각 전자가 8개가 되야 하는데, 1족원소가 8개의 최외각 전자를 완전히 채우기 위해서는 무려 7개나 되는 전자를 보충하기 보다는 오히려 전자를 하나 내놓는 편을 택하게 됩니다. 그래서 금속 나트륨 원자들은 저마다 전자 한 개씩을 내놓고 자신들은 양전하를 띤 양이온들이 됩니다. 이 때 생성된 전자들은 구속받지 않고 자유롭게 움직일 수가 있기 때문에 이들을 자유전자라고 하는데, 바로 이 자유전자들로 인해 전기전도도나 열전도도가 좋게 되는 것입니다. 금속이 충격을 받았을 때 쉽게 깨지지 않는 이유도 바로 이 자유전자에 기인하고 있습니다. 

두 번째, 세라믹은 이온결합이나 공유결합의 형태로 이루어져 있습니다. 이온결합부터 설명을 하겠습니다. 원소주기율표상에서 7족에 해당하는 염소와 1족에 해당하는 나트륨을 예로 들겠습니다. 염소는 7족이므로 당연히 최외각 전자를 7개를 가지고 있으며 나트륨은 한 개를 가지고 있습니다. 이 두 원자가 만나면 염소는 전자를 하나 얻으려 하고, 나트륨은 한 개를 내놓으려 하기 때문에 서로 전자를 주고 받게 됩니다. 따라서 나트륨과 염소간에는 강한 정전기적 인력이 작용하여 결합을 이루게 되는데 이러한 결합을 이온결합이라고 합니다. 이번엔 공유결합에 대해 설명을 드리겠습니다. 주기율표상의 4족에 해당하는 규소는 최외각에 4개의 전자를 가지고 있어서 8개가 되기 위해서는 4개의 전자를 더 필요로 하게 됩니다. 이러한 경우에 각 규소원자들이 서로간의 전자를 공유함으로써 8개를 만들수 있게 되는데 이러한 결합을 공유결합이라고 합니다. 이러한 이온결합이나 공유결합은 매우 강한 결합을 하고 있기 때문에 세라믹 역시 매우 높은 강도와 녹는점을 갖게 됩니다. 어떤 물질이 녹는다는 것은 구성 원자들 간의 결합이 끊어지는 현상인데, 이러한 원소들의 강한 결합으로 인해 녹는점 역시 매우 높게 나타나게 됩니다. 그러나 금속과 같이 자유전자가 없기 때문에 전류가 잘 통하지 않을뿐더러, 충격을 받았을 때 금속처럼 구부러지는 것이 아니라 쉽게 깨어져 버리게 됩니다. 

세 번째, 폴리머는 탄소와 수소의 공유결합에 의한 긴 분자사슬구조를 하고 있습니다. 사슬내의 결합은 공유결합이기 때문에 매우 강하지만 사슬과 사슬간은 약한 정전기적 인력에 의해 결합되어 있어 온도가 올라가게 되면 분자사슬간의 결합이 끊어져 기계적 특성이 크게 떨어지게 됩니다. 따라서 고온에서 사용하기는 힘들지만 대신 성형성이 좋다는 점을 장점으로 들 수 있습니다

실리콘(silicon):은 원자 번호 14번 "규소"(珪素, 硅素, Si)의 영어 이름이다.

규소(珪素/硅素, Silicon)는 화학 원소로 기호는 Si, 원자 번호는 14이다. 4가 준금속으로 탄소보다는 반응성이 떨어진다. 지구의 지각에서 산소 다음으로 많은 원소로 전체 질량의 25.7%를 차지한다. 점토나 모래, 석영, 장석, 화강암 등의 형태로 산출되며, 주로 이산화규소나 규산염 상태를 하고 있다. 대부분의 반도체의 주성분이며, 이산화규소나 규산염의 형태로 유리, 세라믹, 시멘트 등의 주성분을 이루고 있다. 실리콘의 주성분이기도 하다.

실리콘(silicone):은 규소와 산소로 이뤄진 고분자 화합물이다.

실리콘(silicone)은 규소와 산소의 결합(...-Si-O-Si-O-...)을 주축으로 하는 중합체를 의미한다.

금속 형태의 실리콘에 염화메탄(CH3Cl)을 반응시켜 디메틸디클로로실란(dichlorodimethylsilane)을 합성한 후 가수분해시키면 실록산 결합(...-Si-O-Si-O-...)이 형성된다. 중합 방법에 따라 여러 종류의 중합체가 가능하다. 대표적으로 선형의 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)과 올리고실록산(oligosiloxane) 분자들로 이루어진 실리콘 수지가 있다.

실리콘은 무색 무취이며 산화가 느리고 고온에서도 안정적인 절연체이다. 윤활제, 접착제, 가스켓, 성형 인공 보조물 등에 쓰인다.

폴리카보네이트(polycarbonate, PC)는 철보다 가볍지만 일반 유리보다 250배, 강화유리의 약 150배 정도의 강도와 내구성을 지니고 있는 엔지니어링 플라스틱입니다.

렉산(LEXAN)이라고 일반적으로 부르는 명칭은 국내에 한국유리가 최초로 GE의 제품(LEXAN)을 수입, 판매하면서 POLYCARBONATE SHEET(폴리카보네이트 쉬트)의 명칭이 됨.

연료전지(燃料電池, Fuel Cell)란 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치이다. 이 화학 반응은 촉매층내에서 촉매에 의하여 이루어지며 일반적으로 연료가 계속적으로 공급되는 한 지속적으로 발전이 가능하다.

전지는 닫힌 계에 화학적으로 전기에너지를 저장하는 반면, 연료전지는 연료를 소모하여 전력을 생산한다. 또한 전지의 전극은 반응을 하여 충전/방전 상태에 따라 바뀌지만, 연료전지의 전극은 촉매작용을 하므로 상대적으로 안정하다.

연료와 산화제로는 여러 가지를 이용할 수 있다. 수소 연료전지는 수소를 연료로, 산소를 산화제로 이용하며, 그 외에 탄화수소, 알코올 등을 연료로, 공기, 염소, 이산화 염소 등을 산화제로 이용할 수 있다.[1] 연료전지의 발전 효율은 40~60% 정도로 대단히 높으며, 반응 과정에서 나오는 배출열을 이용하면 전체 연료의 최대 80%까지 에너지로 바꿀 수 있다. 게다가 천연 가스와 메탄올, LPG(액화석유가스, propane gas), 나프타, 등유, 가스화된 석탄 등의 다양한 연료를 사용할 수 있기 때문에 에너지자원을 확보하기 쉽다. 또한 연료를 태우지 않기 때문에 지구 환경보호에도 기여할 수 있다. 또한 질소산화물(NOx)과 이산화탄소의 배출량이 석탄 화력 발전의 각각 1/38과 1/3 정도이며, 소음도 화력발전 방식에 비해 매우 적다는 장점이 있다. 이와 더불어 모듈화에 의한 건설 기간의 단축, 설비 용량의 증감이 가능하고, 화력발전 방식에 비해 훨씬 적은 토지 면적을 필요로 하기 때문에 입지 선정이 용이하다. 따라서 도심 지역 또는 건물 내에 설치하는 것이 가능하여 경제적으로 에너지를 공급할 수 있다. 연료전지는 기존의 화력 발전을 대체할 수 있으며, 분산 전원용 발전소, 열병합 발전소, 더 나아가서는 무공해 자동차의 전원 등에 적용될 수 있다.

연료전지 구조는 간단하다. 수소를 넣으면 백금 등의 촉매가 수소를 양성자(수소 이온)와 전자로 깨뜨리고, 전자는 전해질을 따라 움직이면서 전기를 만든다. 이때 떨어져 나온 양성자는 공기 중 산소와 결합해 물이 된다. 이 과정을 얼마나 싸고 빠르게, 가볍고 작게 만드느냐가 관건이다.

ISG(Idle Stop&Go=오토스탑)는 오토스탑 기능이 탑재된 차량에는  일반 배터리가 아닌 AGM 배터리가 장착되어 있습니다. AGM 배터리는 유리섬유 재질의 분리판을 적용해 전해액의 유동을 막아 안정적인 전류 공급이 가능하며, 일반 배터리보다 수명이 길고 저온 환경에 강한 고성능 배터리입니다. 하지만 위에서도 언급했듯이 가격이 고가라는 게 단점입니다.

수소와 산소를 이용해 전력을 생산해내는 연료전지의 전력생산 효율은 종류에 따라 다르지만 40~50% 선이다. 전력을 강조해놓은 이유는 연료전지에서 발생하는 열 또한 이용할 경우의 효율까지 고려해야 하기 때문이다. 이 경우 효율은 80% 이상이며, 연료전지에서 발생하는 열은 물을 가열해 난방이나 온수 등으로 이용할 수 있게 된다. 특히 SOFC, MCFC 등 고온에서 작동하는 연료전지의 경우 발생하는 열에너지가 많으므로 이를 적절하게 이용하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

연료를 이용하는 효율이 높아 보일러보다 투입되는 연료는 적으면서 비슷한 에너지를 낼 수 있다는 장점이 있어 보일러를 대체하기 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만 아직까지 보일러의 가격을 상쇄할 정도로 가격[10]이 현실화되지는 않아서 코스트 다운 등 실용화에 대한 연구가 있어 왔으나 진척은 더딘 실정이다.

한편 전력생산 효율 역시 사실 그렇게 낮은 효율은 아니기도 한데, 이것만 해도 어지간한 내연기관들보다는 효율이 높은 편이며, 지금까지 개발된 동력원들 중에서는 전력생산에 있어서 그럭저럭 쓸만한 효율을 가진 편에 속하기 때문이다.  생물 의 에너지 전환율과 비교해 보아도 그러한데, 인간 신체의 미토콘드리아를 통한 포도당 에너지 전환율이 약 40%인 것을 생각해봐도 그러하다는 점을 알 수 있다.

잠열부하 계산에서 2501은 0℃에서의 수분(물)의 증발잠열입니다. 공기조화에서 감습이나 가습은 0℃를 기준으로 하기 때문입니다. 따라서 가습이나 감습 시의 잠열량의 계산에서 가습 및 감습수량*2501이 되는 것입니다. 냉난방 부하 계산 시 침기와 외기 잠열계산에서 2501*G*dx에서 G*dx는 공기속에 있는 수분량입니다. 따라서 이 수분을 제거하기 위한 냉각열량은 2501*G*dx이 되는 것입니다.

습공기의 엔탈피 계산식의  1.01t + (2501+1.85t)*x에서

습공기엔탈피=건공기엔탈피(1.01t)+수증기엔탈피*절대습도(2501+1.85t) 입니다.  여기서도 건공기 및 수증기 엔탈피는 0℃를 기준으로 하여 계산된 것입니다. 만약 t℃ 건공기의 엔탈피는 0℃의 건공기를 t℃까지 온도를 높이는데 필요한 열량과  같기 때문에 공기의 비열 1.01*(t-0)=1.01*t가 되는 것입니다. 또한 수증기는 0℃의 물1kg을 0℃의 수증기로 변화시키는데 소요되는 열량 2501kJ/kg과 0℃수증기를 t℃의 수증기로 변화시키는데 소요되는 열량 1.85(t-0)=1.85t의 합이 되는 것입니다. 여기서 1.85는 수증기의 비열입니다.

그러면 그렇게 드넓은 우주공간의 온도는 도대체 몇도 일까요? 그것은 평균적으로 섭씨 마이너스 270도 입니다. 우주공간은 절대온도로 3K(K=켈빈, 엄밀하게는 2.735K)라는 극저온의 세계입니다.

많은 사람들이 연상하는 우주공간의 특징은 대략 무중력에 진공일 것입니다. 사실 맞는 말입니다만, 실제로 우주공간은 완전한 무중력에 완전한 진공은 아닙니다. 거의 진공에 가까울 정도로 희박한 물질을 가지고 있는데, 1세제곱km 공간에 기체분자 1개 정도는 있으며, 그 물질이 전자파를 발산하고 있습니다. 만약 우주공간에 전혀 아무런 물질도 없다면, 온도는 0K(절대영도, 자연계의 최저온도)가 될 것입니다.

절대영도는, 자연계의 최저온도를 알아내기 위한 열역학연구 결과로 얻어진 것으로, 섭씨 마이너스 273.15도 입니다. 절대영도에서는 자연계의 모든 분자가 고체가 되며, 열진동(분자운동)이 완전히 정지한 상태가 됩니다. 말하자면 에너지가 전혀 없는 상태인 것으로, 이론상 이것보다 낮은 온도는 존재할 수 없는 것입니다.

물은 부피 1cm^3 의 무게가  1 g 입니다.

1 cm^3 = 1cc 이고,

1 리터 = 1000 cc 이니까,

1 리터 물의 무게는 1000 g = 1 Kg 이에요 

 1 mililiter 가 1gram 인가요?

 물의 경우 밀도는

1g/mL

입니다.

즉, 물 1mL에 해당하는 질량은 1g이 됩니다.

1g의 물의 온도를 1℃만큼 올리는 데 필요한 열량은 1cal이므로 물의 비열은 1이 된다. 

그러나 비열은 단순한 숫자가 아니라 단위를 갖는 양이다. 1g을 1℃ 올리는 데 필요한 칼로리수가 비열이므로 비열의 단위는 cal/g·℃이다. 

// 자료출처 : 오션엔지니어링 (oceaneng.kr)  //

EHP(Electric Heat Pump)

전기로 압축기를 구동시키는 전기식 냉난방기입니다. 전기 엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매배관으로 흐르게 하여 액화와 기화를 반복시켜 여름에는 냉방장치로, 겨울에는 난방장치로 이용하는 냉난방 멀티공조 시스템입니다.

운전원리

냉매는 전기엔진으로 구동되는 콤프레셔에 의해 압축되고 압축에 따라 고온고압이 된 냉매가스는 실내 열교환기에서응축하고 액화됩니다. 액체냉매는 실내 유니트의 팽창변에서 감압되며 저압이 된 액체냉매는 실내교환기에서 실내공기로부터 흡열한 뒤 증발하여 기체화 됩니다. 그 증발열에 의해 실내가 냉방되는 원리입니다.

GHP(Gas Engine Heat Pump)

가스로 압축기를 구동시키는 가스식 냉난방기입니다. 가스 엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매배관으로 흐르게 하여 액화와 기화를 반복시켜 여름에는 냉방장치로, 겨울에는 난방장치로 이용하는 가스 냉난방 멀티공조 시스템입니다.

운전원리

냉매는 가스엔진으로 구동되는 콤프레셔에 의해 압축되고 압축에 따라 고온고압이 된 냉매가스는 실내 열교환기에서 응축하고 액화됩니다. 액체냉매는 실내 유니트의 팽창변에서 감압되며 저압이 된 액체냉매는 실내교환기에서 실내공기로부터 흡열한 뒤 증발하여 기체화 됩니다. 그 증발열에 의해 실내가 냉방 되는 원리입니다.

히트펌프로 냉난방이 가능한가?

일반적으로 펌프는 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 보내기 위한 기기를 의미하는데 히트펌프는 물 대신 열을 온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 보내기 위한 기기다. 히트펌프는 에어컨과 마찬가지로 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 등의 부품으로 구성돼 있다. 히트펌프는 냉난방 전밸브를 이용해 냉매흐름의 방향을 역으로 변환시킬 수 있어 에어컨과 동일한 요소부품을 사용해 냉난방 겸용 기능을 담당할 수 있다.

특정 장소의 열을 다른 곳으로 옮기는 데 사용하는 기계. 냉동 기관이라고도 한다. 열은 열평형에 도달할 때까지 자연적으로 고온에서 저온으로 흐르는데, 히트펌프는 이를 거슬러 저온에서 고온으로 열을 퍼올리는 장치다.

열을 흡수하는 쪽을 이용 (냉방): 에어컨, 냉장고, 정수기, 제습기, 제빙기, 식수 제조

열을 방출하는 쪽을 이용 (난방): 건조기, 온풍기, 급탕(라디에이터, 온돌)

히트펌프는 냉난방 모두 이용할 수 있으므로 필요하다면 (예컨대 에어컨으로 여름엔 냉방, 겨울엔 난방하기) 응축기(발열)-증발기(흡열)의 역할을 바꾸고자 '냉매를 거꾸로 돌리면'(reversible) 된다. 다만 팽창밸브-열교환기는 출입구가 따로 없지만, 압축기는 출입구가 분명 구분되므로 거꾸로 돌릴 수 없다. 이를 위해서 4-way 밸브를 이용해 냉매의 흐름을 바꾸면서 압축기에서의 흐름 방향은 같게 만든다.

히트펌프의 경우에는 일반적인 열효율 공식을 사용하지 않고 성능계수(COP, Coefficient of Performance)를 이용한다. COP는 투입한 에너지 대비 얻은 효용으로, 냉방이 목적인 경우에는 냉방부하/투입전력, 난방이 목적인 경우에는 난방부하/투입전력 으로 계산하는데, 일반적으로 난방 쪽을 일컫는다.

히트펌프의 효율이 전기히터 및 보일러와 비교해 높은가?

석유, 가스 등의 연료를 이용하는 난방기기의 효율은 80%, 전기히터의 효율은 발전효율을 고려하면 36%로 보통 나타난다. 히트펌프는 저온에서 열을 흡수해 고온으로 열을 방출하는 특성을 가지고 있기 때문에 히트펌프가 사용한 전기에너지에 비해 더 많은 열을 난방 시 공급하게 된다. 일반적인 히트펌프의 난방용량은 사용한 전기에너지의 3배 이상이 되며 발전효율을 40%로 가정했을 때 난방용량은 연료의 120% 정도로 나타난다. 이에 따라 히트펌프는 전기히터의 효율 36%에 비해 2~3배, 연료를 이용하는 난방기기의 효율 80%에 비해 1~1.5배의 효율을 나타내게 된다.

산(酸, acid)은 일반적으로 물에 녹았을 때에 pH가 7보다 낮은 물질이다. 화학적으로는 물에 녹았을 때 이온화하여 수소 이온 H+을 내놓는 물질을 말한다.

산은 전해질이고 일반적으로 신맛이 나며, 염기와 중화반응을 한다. 또한 수소보다 이온화 경향이 높은 금속과 반응하여 수소기체를 발생한다.

산의 대표적인 예로는 강산인 염산(HCl), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 약산인 아세트산(CH3COOH), 탄산(H2CO3)이 있다.

사실 플루오린을 제외한 17족 원소에다 수소를 붙이면 전부 강산이 된다. 플루오린화수소도 산성이지만, 약산인 이유는 이들 분자끼리 수소 결합이 작용해서 제대로 이온화를 못하기 때문이다. 단, 플루오린화수소는 유리를 녹이는 성질이 있으며, 그 놈의 수소 결합 때문에 신속히 흡수되면서 체내의 뼈 등을 신나게 반달하기 때문에 오히려 노출부의 화학 화상으로 끝나는 3대 강산(염산, 황산, 질산)에 비해 인체에 훨씬 더 위험하다. 거기다 염산보다 더한 초강산도 존재한다.

다만 화학전공자가 아닌 일반인에게는 강산이라는 뜻이 실생활에서 비교적 쉽게 접할 수 있으면서도 화학적 작용뿐만 아니라 '신체에 직접적으로 노출되면 큰 피해를 주는 산'이라는 복합적인 의미로 쓰이기 때문에, 염산보다 강한 산이 많다고 해서 염산이 강산이 아닌 것은 아니다. 대표적인 약산으로 언급되는 아세트산조차 일반인들은 3~5% 수용액인 식초의 형태로 주로 접하기 때문에 안전하다고 느끼는 것이고 순수한 아세트산, 빙초산 같은 경우에는 신체에 닿을 시 화상을 입을 수 있다.

염(鹽, 영어: salt)은 산의 음이온과 염기의 양이온이 정전기적 인력으로 결합한 이온성 화합물을 말한다. 주로 중성을 띠는 물질이 많으나 산이나 염기를 띠는 물질도 있다. 흔히 염화 나트륨을 주성분으로 하는 소금 결정도 염에 해당한다.

◈ 염류(鹽類)

금속 또는 양성인 염기성기와 음성인 산기로 된 화합물을 통틀어 이르는 말.

◈ 염기성(鹽基性)=염기

염기(鹽基)가 지니고 있는 기본적인 성질로 ph는 7보다 크고, 붉은 리트머스 시험지를 푸른색으로 변화시킨다.

◈ 알칼리(alkali)=알카리

물에 녹으면 염기성을 나타내는 알칼리 또는 알칼리 토금속의 수용성 수산화물을 통틀어 이르는 말로, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 따위가 있다고 한다.

◈ 수산화물(水酸化物)

하이드록시기를 함유한 무기 화합물을 통틀어 이르는 말. 

◈ 산(酸)

신맛이 나고 청색 리트머스 종이를 붉게 변화시키는 물질.

◈ 에스터(ester)=에스테르

산과 알코올이 작용하여 탈수 반응을 일으켜 생긴 화합물을 통틀어 이르는 말.

◈ 유기산(有機酸)

산성을 나타내는 유기화합물을 통틀어 이르는 말.

◈ 무기산(無機酸)

탄소를 제외한 비금속 원소나 탄소를 포함하지 않는 산기(酸基)와 수소가 결합하여 된 산을 통틀어 이르는 말로, 황산•질산•염산 따위가 있으며, 탄산은 탄산을 포함하고 있으나 여기에 포함된다고 한다.

혼합물 분리 방법

1. 증류 -끓는점차이

끓는점 차이가 큰 두가지 이상의 물질이 섞여 있는 혼합물을 가열할 때 나오는 기체를 다시 냉각시켜 순수한 액체를 얻는 방법이다.

끓는점 차이가 작으면 오차가 커지기 때문에 좋은 방법이 아니다.

대표적으로 : 바닷물에서 식수 얻기, 전통적으로 소주 만들기 가 있다.

요즈음에는 발달된 기술로 분별증류를 쓴다. 

2. 분별증류 -끓는점차이

끓는점 차이를 이용해 각 성분 물질을 분리해 내는 방법이다.

끓는점 차이를 이용하는 대부분의 경우에 이 방법을 사용한다.

메탄올과 물 정도로 끓는 점이 차이가 날 때 이 방법을 사용한다.

대표적으로 : 원유의 분별증류, 공기의 분별증류

원유의 분별증류 //그림으로 해석하시길//

3. 거름 -용해도

거름종이 같은 적당한 크기로 틈이 있어 큰입자를 걸러내는 방법이다.

이 방법은 결정의 크기로 설명이 된다. 입자가 큰것은 거름종이를 통과하지 못하고 작은것은 통과해서 걸러진다. 

4. 추출 -용해도

 혼합물 중의 특정한 한 성분만을 녹일 수 있는 용매를 사용하여 그 물질을 분리하는 방법이다.

가장 유별난(?) 방법이다.

대표적으로 : 약탕기, 원두커피 만들기, 콩에서 지방 추출, 향수제조 등이 있다. 

5. 재결정 -용해도

불순물이 포함된 고체 물질을 높은 온도의 용매에 녹인 후 서서히 냉각시켜 순수한 결정을 얻는 방법이다.

대표적으로 : 천일염에서 소금얻기, 황산구리 결정 얻기 등이 있다.

6. 분별 결정

온도에 따른 용해도 차이가 큰 고체와 용해도 차이가 작은 고체가 섞인 혼합물을 용해도를 이용해 분리하는 방법이다.

질산칼륨과 염화나트륨의 분리과정을 통해 이해해보자

질산칼륨과 염화나트륨의 용해도 곡선을 보면

이렇게 되있다.  한눈에 보아도 질산칼륨은 온도에 민감하고 염화나트륨은 온도와 적은 관련이 있다. (그래서 실험할 때 온도 올려줘 봐야 쓸모 없다.) 이 차이를 이용해 걸러내는 것이다.

먼저 질산칼륨 100g이 있고 염화나트륨 20g이 섞인 혼합물이 있다고 하자. 이 혼합물을 80℃의 물에 녹이자. 다 녹을 것이다. 그 상태로 20℃로 물의 온도를 낮추면 질산칼륨은 100g중 68.4g이 석출되고 염화나트륨은 석출되지 않는다.

굉장히 유용한 방법입니다.

7. 크로마토그래피

거름종이나 분필에 사인펜 잉크의 점을 찍은 후 물에 적당히 담가 크로마토그래피를 하는 실험은 대부분 해 보았을 것입니다.

이 원리는 혼합물을 용매에 녹였을 때 혼합물의 각 성분 물질이 용매를 따라 이동하는 속도 차이를 이용해 분리하는 방법이다.

크로마토 그래피가 가장 유별난 방법이네....ㅎㅎ

장점 : 매우 적은 양도 분리할 수 있다.

성분이 비슷한 물질도 분리할 수 있다.

여러 종류도 한번에 분리할 수 있다.

시간이 짧고 간단하다.

크로마토그래피는 이 네가지 장점으로 운동선수들의 도핑테스트에도 사용되는 방법이다.

참고로 크로마토그래피 전개율 이다.

크로마토그래피 chromatography는 chrome과도 spelling이 비슷함 (응?)

∇ 게이지압력(gauge pressure)은 압력계로 측정한 압력으로, 계기압력이라고도 표현하며 게이지압력은 대기압을 기준으로 했을 때 그 이상의 압력을 의미하며 대기압은 게이지압력으로 0입니다.

∇ 대기압(atmospheric pressure)은 지구를 둘러싸고 있는 공기인 대기가 지표를 누르는 압력입니다. 대기압은 표준대기압(standard atmosphere)과 국소대기압으로 또 구분할 수 있는데요.  표준대기압(1atm)의 경우, 해면에서의 국소대기압의 평균치입니다.

∇ 진공압(vacuum pressure)은 진공계로 측정한 압력으로 진공게이지압력이라고도 표현하며, 진공압은 게이지압력과는 반대로 대기압을 기준으로 그 이하의 압력을 의미하며 (-)압력이기 때문에 부압이라고도 불립니다.

∇ 절대압력(absolute pressure)은 진공도 100%인 완전진공을 기준으로 측정한 압력

////

공기의 압력을 "0㎩"으로 하고 측정하는 압력을 게이지압력이라하며, 공기의 압력을 "0.101325㎫로 놓고 측정하는 압력을 절대압력이라 한다. 결론적으로 게이지압력은 대기압이 빠진 압력이므로, 게이지압력에 대기압을 더한 압력이 전체적인 압력인 절대압력이 된다.

대기압+게이지압력=절대압력

현재, 각 실무분야에 쓰이는 압력은 대부분이 게이지압력이 쓰이며, 가스분야도 마찬가지이다. 한편, 절대압력은 학문분야에 사용된다.

비회전도(비속도, 비교 회전도, Ns)란 임펠러가 1분당 1m^3의 유량을 1m만큼 끌어올리는 데 필요한 회전수를 말한다.  Ns가 작으면 유량이 작은 고양정의 대형펌프이고,  Ns가 크면 유량이 큰 저양정의 소형펌프이다. 소형 펌프일수록 펌프의 값이 저렴해진다.

N : 펌프의 회전수(rpm)

Q : 펌프 양수량(m³/min)

H : 전양정(m)

“복사의 유도 방출 과정에 의한 빛의 증폭”을 의미하는

“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”에서 각 단어의 머리글자를 따온 것이 LASER란 단어의 어원입니다.

. 플라즈마 (Plasma)의 정의

​플라즈마란 용어는 1928년에 미국 GE사의 물리학자였던 Langumuir가 기체방전을 연구하면서 처음으로 사용하기 시작햇다. 플라즈마는 "기체중에 이온과 전자가 동일하게 고밀도로 공유하는 상태"라고 정의한다.

다른말로 하면, "이온화 된 상태의 기체"이다. 즉 기체에 열을 충분히 가하면 원자들 간의 충돌로 인해 많은 수의 전자들이 원자핵의 구속에서 벗어나게 되는데 이것이 플라즈마다.​

생명공학기술 (生命工學技術) 또는 바이오테크 놀로지(영어: biotechnology, BT)는 사람의 유전자 DNA을 인위적으로 재조합, 형질을 전환하거나 생체기능을 모방하여 다양한 분야에 응용하는 기술 즉, 생명 현상, 생물 기능 그 자체를 인위적으로 조작하는 기술이다.

과학기술정보통신부 기준에 의한 과학기술 생명공학분야 기술은 아래와 같다.

기초생물자원탐색기술 -미생물, 바이러스

동식물세포배양기술 - 동식물 세포

효소공학기술 - 효소

유전체기술 - 유전공학, 당류기 함유 핵산

단백질체기술 - 펩티드, 고정화 펩티드, 하이브리드 펩티드

항체이용기술 - 면역글로불린공정

생물공정기술 - 효소 미생물 관련장치, 동식물 세포 배양장치, 생물학적 합성, 

분리정제측정진단기술 - 측정시험, 조사분석의약생물

의약개발기술 - 신약 후보물질, 단백질 치료제, 치료용 항체, 유전자 치료, 방사선 의약

농업생물농약개발기술 - 생물 농약형질농약개발기술 - 신규한 식물환경

발효식품개발기술 - 알코올 발효 및 장치

환경생물공학기술 - 슬러지 처리

동기발전기를 사용하는 풍력발전설비는 일반적으로 기어리스 방식에 많이 적용한다. 기어리스방식은 회전자의 회전속도가 그대로 발전기에 전달되므로 출력전압과 주파수는 회전수의 변화에 따라서 변하게 된다. 그래서 발전기의 출력전압과 주파수를 일정하게 하기 위하여 컨버터와 인버터를 설치한다.

컨터버틑 발전기의 출력 교류전압을 직류로 변환하고, 인버터는 컨버터에서 만들어진 직류를 다시 교류 상용전압 및 상용주파수로 만들어 상용전원과 연계운전 한다.​

중력/ 전자기력/ 약력/ 강력

우주를 지배하고 있는 기본적인 힘은 중력(gravitational force), 전자기력(electromagnetic force), 약력(weak force), 강력(strong force) 4가지로 이루어져있다. 강력과 약력은 핵 내부에서 작용하므로 우리 일상생활에서는 경험할 수 없다.

① 중력 : 질량을 갖고 있는 두 물체 사이에 작용하는 힘으로 4가지 기본 힘 중 가장 약한 힘이다.

② 전자기력 : 전하를 갖고 있는 물체 사이에서 작용하는 힘으로 두 번째로 강한 힘이다. 전기력과 자기력을 묶어 전자기력이라 한다.

③ 약한 핵력(약력) : 원자핵의 붕괴에서 나타나는 짧은 거리에서 작용하는 힘으로 세 번째로 강한 힘이다.

④ 강한 핵력(강력) : 원자핵을 이루는 양성자나 중성자와 같은 핵자 사이에 작용하는 힘으로 4가지 기본 힘 중에서 가장 강한 힘이다. 이 힘도 핵의 크기 정도의 매우 짧은 거리에서만 작용한다.

한편 물리학에서는 이 4가지 힘을 통합하려는 시도를 해왔는데, 그 첫번째 시도는 1867년 전기력과 자기력을 통일한 맥스웰에서 비롯된다. 그로부터 오랜 세월이 흐른 후 1967년 와인버그와 살람은 전자기력과 약력을 통일했다.

입자 물리학의 가장 기본적인 모델인 '표준모형이론'은 전자기력과 약력을 하나의 이론으로 묶는데는 성공했으나, 강력을 제대로 결합하지 못했으며, 중력에 대해서는 전혀 언급이 없다.

이후 표준이론에서 더 나아가 전자기력-약력-강력을 통일시키려는 이론을 '대통일장이론'이라 하며, 여기에 중력을 더한 것이 '초끈이론'이다.

//양자역학이 무엇인가 하고 이것저것 뒤지고 다니다 발견한 것, 내 귀가 솔깃 열리는 느낌 (240122)

●시간을 통한 양자얽힘 해석

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