과학 공부하는 수학쌤

HDD(Hard Disk Drive)의 원리 정보를 저장하는 데는 자성을 이용하거나 빛을 이용하거나 반도체를 이용하는 등 다양한 방법이 있다. 그중 HDD(Hard Disk Drive)와 SSD(Solid State Drive)의 원리를 살펴보려고 한다. 먼저 자성을 이용한 자기 기록 방식은 하드 디스크, 마그네틱 카드, 디지털 자기 테이프에 이용되는 방식으로, 정보를 기록할 때 자기력을 이용한다. 정보가 담긴 전류에 의해 자기장이 생기며 자기화되는 방향에 따라 0과 1의 디지털 정보로 저장된다. 정보를 읽을 때는 정보가 저장된 강자성체가 헤드 아래를 지남으로써, 헤드를 통과하는 자기장이 변하므로 전자기 유도에 의해 코일에 유도 전류가 흐른다. 유도되는 전류가 있고 없음에 따라 0과1의 디지털 정보를 읽..

실상과 허상 우리가 물체를 볼 수 있는 이유는 광원에서 나온 빛이 물체에 부딪혀 반사되어 우리 눈의 망막에 상이 맺히기 떄문이다. 광학기기는 이러한 빛의 경로를 조절하는 방법으로 관찰 대상을 좀 더 잘 볼 수 있도록 만든 장치이다. 광학기기에는 망원경, 현미경 등이 있는데, 이는 빛의 경로를 바꿀 수 있는 거울과 렌즈를 조합하여 제작한다. 현미경이 물체의 상을 확대하는 원리는 초점거리가 짧은 대물렌즈를 물체 가까이 둠으로 얻어진 1차 확대된 실상을 접안렌즈로 다시 확대하는 것이다. 상(image)은 보통 무엇인가에 비친 모습이나 형상을 가리키며 크게는 실상(real image)과 허상(virtual image)으로 나뉜다. 실상은 렌즈나 거울에 의해 맺히는 상 중에서 실제로 광선이 모여 이루어진 것이라 ..

알고리즘이란 무엇인가? 알고리즘은 문제나 과제를 해결하기 위한 처리 절차를 하나하나 구체적인 순서에 따라 표현한 아이디어나 생각을 말한다. 알고리즘은 아이디어 또는 생각이기 때문에 형태가 없기 때문에 다른 사람에게 전달하려면 눈에 보이도록 표현해야 한다. 알고리즘은 프로그래밍에만 사용되는 것이 아니라 일상생활에서도 많이 사용되고 있다. 예를 들면 요리 레시피는 요리라는 과제를 해결하기 위한 절차(알고리즘)를 주로 문장이나 사진을 이용하여 표현한 것이다. 그 외 연주라는 과제를 해결하기 위한 절차를 도형적인 기호나 부호로 표현한 악보 등이 있다. 프로그래밍은 프로그램을 작성하는 작업을 말하며, 프로그램은 컴퓨터가 실행해 주기 원하는 처리 절차를 알고리즘으로 표현한 후 이를 프로그래밍 언어로 기술한 것이다...

배터리는 모양에 따라 크게 원통형, 파우치형, 각형으로 나뉩니다. 양극판과 음극판을 제조하고, 분리막과 전해질을 합쳐 만드는 것은 같지만 어떤 모양으로 조립하고 포장하느냐에 따라 구분된다. 배터리 형태에 따라 에너지 밀도도 다르고 생산공정의 방식 및 난이도도 상이하다. 현재 LG에너지솔루션은 원통형과 파우치형, SK온은 파우치형, 삼성SDI는 각형 배터리를 주력으로 생산해 오고 있다. 원통형 배터리의 장단점 먼저 원통형 배터리는 보통 배터리라고 하면 가장 먼저 떠올리는 모양으로, 흔히 일상생활에서 사용하는 'AA' 혹은 'AAA' 규격 건전지와 유사한 형태이다. 원통형 배터리는 두루마리 휴지를 돌돌 말듯이 양극과 음극을 구부려 돌돌 마는 감는 방식으로 제조해 만들기 쉬운 편이다. 표준화된 크기·디자인으로..

유기화합물의 명명법 많은 유기화합물은 각각의 이름을 가지고 있다. 이름은 체계적(systrmatic)인 이름이거나 일반적(common 또는 trivial)인 이름이다. 무기화합물과 달리 유기화합물에서 그 이름이 중요한 이유는 이름이 나타내는 의미가 바로 그 화합물의 구조(모양)를 나타내기 떄문이다. 화합물의 이름을 나타내는 명명법은 일반적인 언어와 마찬가지로 의사소통에 사용되기 때문에 체계적인 문법을 가지고 있다. 그러나 유기화합물이 처음 알려지게 시작했을 때는 새로운 화합물을 발견한 사람들이 임의로 이름을 붙이는 것이 일반적이었다. 저자에 따르는 방법은 물질을 최초로 발견하였거나 또는 만든 자가 이름을 임의로 붙이거나, 또는 화합물을 체계적으로 다루는 공인된 기간이 관리상 편리하게 이름을 붙이는 방법이..

유기화학이란 탄소를 포함한 유기화합물을 연구 대상으로 하는 학문이다. 유기화합물은 유기체에 존재하는 화학 분자들로 대표적으로 머리털, 피부 및 근육을 만드는 단백질, 유전을 조절하는 DNA, 영양분을 공급해 주는 음식물을 들 수 있다. 유기화학은 물질의 반응성에 대한 근본적인 이해를 통해 새로운 반응을 개발하고, 이러한 반응법들을 응용하여 유용한 구조와 기능을 갖는 유기/무기화합물, 고분자화합물 및 거대 분자의 효율적 합성을 목표로 연구를 수행하는 학문이다. 1790년 토르베른 올로프 베리만(Torbern Olof Bergman, 1735∼1784)은 최초로 무기 물체와 유기 물체에 대하여 언급하였고, 1806년 옌스 야코프 베르셀리우스(Jöns Jacob Berzelius, 1779∼1848)는 최초로..

바이오 마커란 일반적으로 단백질이나, DNA, RNA, 대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표이다. 즉, 특정 질병이나 암의 경우에서 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나, 치료 반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 의미한다. 바이오마커는 생명체에서 질병의 종류 및 발생과 진행에 따라 다르게 나타나기 때문에 특정 질환 여부나 약물 반응 상태 등 객관적으로 측정할 수 있게 해주는 혈액이나 체액 내에 있는 지표가 되는 물질이며, 이 혈액이나 체액을 분석하는 것만으로 질병을 조기에 판단할 수 있도록 해 줄 수 있다. 바이오 마커는 그 활용에 따라, 약물 타겟의 존재를 확인하는 타겟 마커, 병의 유무를 진단하는 진단 마커, 특정 약물에 대한 반응군과 비반응 군을 구별..

탄소나노튜브의 구조 및 종류 탄소(Carbon)는 원소주기율표 4족에 속하는 원소로 원자의 주기적인 배열이 달라지면 성질이 바뀌는 특성을 가지고 있다. 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 흑연 1장(Graphene sheet)이 튜브 형태로 감긴 구조로, 6각형 고리로 연결된 탄소들이 지름 1나노미터의 긴 대롱 모양을 하고 있다. 탄소나노튜브는 흑연 면의 감긴 개수에 따라 단층 나노튜브 (Single-walled Nanotube), 이중벽 나노튜브(Double-walled Nanotube), 다중 벽 나노튜브(Multi wall Nanotube) 등으로 구분이 된다. 이 중에서 단일 벽으로 구성된 수평형 탄소나노튜브는 반도체 성질을 띠고, 열 전도성과 물리적 강도가 우수해 실리콘을 대체..

노트북, 휴대전화, 카메라 등 전자 장치에 널리 사용되는 리튬 이온 배터리는 리튬의 화학적 반응으로 전기를 생산하는 배터리이다. 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 분리막 등으로 구성되는데, 리튬이 들어가는 공간을 양극이라 한다. 리튬은 단독으로 사용하기엔 불안정한 특성이 있어 다른 금속 원소들과 결합한 형태로 존재하게 된다. 그때 니켈·코발트·망간 등 세 가지 물질을 섞어서 양극재를 만들면 삼원계 배터리, 리튬인산철을 쓰면 LFP(리튬인산철 계열) 배터리로 불린다. 삼원계 배터리는 LFP에 비해 에너지밀도가 높아 더 진보된 기술로 분류된다. 대표적인 삼원계 배터리로는 ‘NCM’와 ‘NCA’가 있다. NCM은 니켈, 코발트, 망간을 이용하며, NCA는 니켈, 코발트, 알루미늄 조합으로 삼원계를 구성한다. ..

전하(Electric charge) 물체가 전기를 띠게 되는 형상을 대전이라 하는데, 대전 된 물체가 가진 전기의 양을 전하(Electric charge)라고 한다. 왜 전하를 띠게 되는 걸까? 원자를 살펴보면 원자핵의 양성자는 + 성질을 띠고 그 주변을 도는 전자는 – 성질을 띤다. 그 중 최외각 전자는 원자핵으로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 원자핵의 인력으로부터 쉽게 벗어나 이리저리 돌아다니는데 이런 전자를 자유전자라고 한다. 여기서 전자를 잃어버리게 되면 양성자가 전자에 비해 많게 되므로 전체적으로 +성질을 띤다. 반대로 전자가 더 붙게 되면 전자가 양성자보다 더 많아져 -성질을 띤다. 전위(Electric potential)와 전압(Voltage) 두 점 전하 사이에는 전기력(정전기적 인력/척력)..