생각하는 공대생

축전기(capacitor)의 정의와 원리 전하를 띤 도체는 주변에 자기장을 형성하고, 여기에 다른 전하가 접근하면 전기력을 받아 가속된다. 이에따라 대전된 도체들은 전기력에 의해 생성된 퍼텐셜 에너지를 갖게 된다. 축전기 또는 커패시터(capacitor)란 이러한 원리를 이용하여 전하를 저장하는 장치로써, 일반적으로 두개의 극판(conductive plate)이 있고 그 사이에 유전체(dielectric)가 들어있는 구조로 되어있다. 여기서 유전체란 전하는 통과시키지 않지만 전기적으로 대전될 수 있는 물질을 말한다. 축전기를 전지나 외부 에너지 공급장치에 연결하여 전하를 저장하는 것을 충전(charge)이라고 한다. 충전의 두 극판사이의 전압이 전지의 전압과 같아질 때까지 일어난다. 시간이 지나 평형을 ..

슈퍼커패시터 vs 배터리 배터리와 슈퍼캐패시터 모두 전기화학적인 반응(electrochemical reaction)을 이용한 에너지 저장장치이다. 하지만 에너지를 저장할 때 사용되는 전기화학적 메카니즘이 달라서 에너지, 전력 밀도에 차이가 있다. 기존의 일반적인 커패시터(capacitor)는 ragone plot이라 부르는 위쪽 그래프에서 좌측 상단에 위치해 있다. 전력밀도(power density)는 높은반면 에너지밀도(energy density)는 상당히 낮은데, 이는 한번에 높은 전력을 출력 할 수 있지만 커패시터의 특성상 충방전 시간이 너무 빨라 실제로 저장하는 에너지는 적다는 뜻이다. 휴대폰이나 태블릿등 우리가 가장 흔하게 사용하는 배터리(battery)인 리튬이온 배터리는 Li+ 이온의 산화-..

영구기관의 개요와 정의 Perpetual motion machine. 영구기관이란 외부로부터 에너지 혹은 에너지원을 공급 받지 않고도 외부에 대하여 영원히 일을 계속하는 가상의 기관을 말한다. 이를 제1종 영구 기관이라고 분류하기도 한다. 확장된 개념으로 열원에서 공급한 열을 100% 역학적인 일로 바꿀 수 있는 제2종 영구 기관도 있다. 각각은 열역학 제1법칙(에너지 보존의 법칙), 열역학 제2법칙(엔트로피의 법칙)에 위배되므로 실제로는 존재하지 않는다. 이외에도 외부에 일을 하지 않으면서 운동을 계속 하는 기관을 제3종 영구 기관이라고도 하는데, 제3종 영구기관의 경우 물리 법칙에 위배되지는 않는다. 제 1종 영구기관 외부로부터 에너지 혹은 에너지원을 공급받지 않고 외부에 대하여 영원히 일을 계속하는..