Petty Exploration

TPU·GPU는 왜 최대 연산속도만큼 빠르지 않을까? 연산집약도·메모리·정밀도 계산

GPU와 TPU의 사양에서 초당 연산량이 크면 같은 모델도 그 비율만큼 빨라질 것처럼 보임.그러나 연산기가 데이터를 기다리거나, 작업이 작아 계산장치를 충분히 채우지 못하면 높은 최대 연산량을 그대로 활용하기 어려움.실제 처리시간을 이해하려면 연산 횟수와 함께 메모리에서 옮기는 데이터량, 사용하는 숫자 형식, 전체 실행 경로를 확인해야 함.1. 장치 이름보다 실행할 연산의 모양을 먼저 봄TPU는 구글이 기계학습 작업을 가속하도록 설계한 전용 집적회로이며, 큰 행렬 연산을 수행하는 MXU 등을 포함함.GPU는 다양한 병렬 작업을 수행하는 구조를 갖추며, AI용 GPU에는 행렬곱을 빠르게 처리하는 전용 연산 경로도 있음.두 장치는 세대와 모델마다 연산지원·메모리·연결구조가 다르므로 GPU는 학습, TPU는 ..

OLED 전류는 얼마나 빛으로 바뀔까? 전하 재결합·광추출·봉지와 수명 읽기

OLED는 전기를 넣으면 스스로 빛을 내지만, 흘러간 전하가 모두 화면 밖의 빛으로 바뀌는 것은 아님.전하가 발광층에 도달하는 과정, 빛을 만드는 과정, 만들어진 빛이 밖으로 나오는 과정마다 효율과 수명을 좌우하는 조건이 있음.이 흐름을 따라가면 발광재료와 봉지층, 구동조건을 왜 함께 보아야 하는지 이해할 수 있음.1. 전자와 정공을 발광층에서 만나게 해야 함OLED의 기본 구조는 두 전극 사이에 여러 유기 박막을 배치한 형태임.전압을 인가하면 음극 쪽에서 전자가, 양극 쪽에서 정공이 유기층으로 주입되며 각각의 수송층을 거쳐 이동함.정공은 양전하를 띤 원자 덩어리가 들어오는 뜻이 아니라, 전자가 비어 있는 상태를 양의 전하 운반자로 표현한 개념임.발광영역에서 전자와 정공이 재결합하면 여기자가 형성되며, ..

PCB 층수보다 중요한 것은? 귀환전류·전파지연·열팽창으로 읽는 기판 설계

PCB 층수를 늘리면 모든 신호가 더 안정적으로 전달될 것처럼 보이지만, 실제로는 신호가 지나가는 길과 전류가 돌아오는 길을 함께 설계해야 함.구리 배선, 절연층, 접지면, 비아는 각각 떨어진 부품이 아니라 전기장·자기장과 열·변형이 함께 작용하는 구조임.이 글은 PCB의 제조 순서를 넘어 귀환 경로와 적층 구조가 신호·발열·기계적 신뢰성을 어떻게 연결하는지 살펴봄.1. 회로도에는 같은 접지여도 실제 경로는 다름회로도에서 같은 GND 기호가 붙은 지점도 실제 기판에서는 구리의 길이와 폭, 층간 연결을 거쳐 이어짐.전류는 송신기에서 수신기로 가는 배선뿐 아니라 전원 쪽으로 돌아오는 귀환 경로까지 포함하여 폐회로를 이룸.저주파와 직류에서는 저항 분포가 중요하지만, 빠르게 변하는 신호에서는 인덕턴스를 포함한 ..

탄소섬유는 어느 방향으로 강할까? 섬유·수지·적층 순서의 역할

탄소섬유 부품을 설명할 때 가볍고 강하다는 말을 자주 사용하지만, 어느 방향으로 어떤 힘을 받는지에 따라 결과가 달라짐.검은 섬유 자체의 물성과 수지를 넣어 굳힌 복합재의 물성, 여러 층을 쌓은 완성 부품의 성능도 서로 구분해야 함.이 글에서는 PAN에서 출발한 섬유가 어떻게 복합재의 한 요소가 되는지 짚고, 같은 두께의 판도 적층 순서에 따라 달라지는 이유를 살펴봄.1. PAN에서 얻는 것은 먼저 섬유임PAN은 폴리아크릴로니트릴이라는 고분자이며, 이를 바탕으로 만든 전구체 섬유를 열처리하여 탄소섬유를 얻을 수 있음.Toray CFE의 제조 설명에서는 고분자의 중합·방사·연신 뒤 약 200~300°C의 산화 안정화와 약 1,500°C의 불활성 분위기 탄화가 이어짐.필요한 섬유 등급에 따라 2,000°C를..

로봇 재료는 왜 한 가지로 통일할 수 없을까? 무게·마찰·발열의 타협

로봇 팔을 가볍게 만들면 움직이기 쉬워지지만, 모든 부품을 같은 경량재료로 바꿀 수는 없음.하중을 받는 팔, 맞물리는 기어, 반복해서 휘는 케이블, 열을 밖으로 보내는 방열부는 필요한 성질이 서로 다름.재료 선택을 이해하려면 소재 이름을 나열하기보다 힘·전류·열이 지나가는 경로를 따라가야 함.여기서는 특정 로봇의 실제 설계를 재현하지 않고, 부품별 요구와 두 가지 가상 계산으로 선택의 기준을 살펴봄.1. 프레임에서는 무게를 줄이는 위치가 중요함고정된 바닥 프레임은 장비를 지지하고 진동과 변형을 제한해야 하며, 움직이는 링크는 이러한 요구에 가감속 부담까지 더해짐.따라서 알루미늄 합금, 강재, 탄소섬유 복합재를 비교할 때 밀도만 읽으면 부족하고, 단면 형상·접합부·가공성·운전 온도도 함께 보아야 함.가령 ..

에어컨을 켰는데 환기는 될까? HVAC의 냉방·제습·외기·여과 구분하기

실내 온도가 내려갔는데도 공기가 답답하게 느껴진다면, 냉방이 어떤 일을 했는지부터 나눠 볼 필요가 있음.온도 조절, 수분 제거, 외부 공기의 도입, 입자 여과는 서로 연결될 수 있지만 각각 확인해야 하는 기능임.1. HVAC는 크기보다 기능을 나타내는 말임HVAC는 Heating, Ventilation, Air Conditioning의 머리글자로 난방·환기·공기조화를 묶어 부르는 말임.일상에서 에어컨이라고 부르는 제품은 주로 냉방을 떠올리게 하지만, 모델에 따라 난방·제습·외기 도입 기능을 함께 갖출 수 있음.HVAC도 대형 빌딩에만 쓰는 말은 아니며, 주택의 냉난방과 환기 설비를 설명할 때에도 사용됨.미국 EPA의 가정용 공기청정·필터 안내에서도 주거용 중앙 냉난방 설비를 HVAC라는 이름으로 다루고 ..

히트펌프 COP는 왜 겨울 내내 같지 않을까? 출수온도·제상·보조전력 읽기

겨울철 공기열 히트펌프를 이해할 때 중요한 질문은 영하의 공기에 열이 있는지에서 한 걸음 더 나아가야 함.같은 장치가 왜 날씨와 난방 설정에 따라 다른 전력을 쓰는지, 사양표의 COP가 실제 겨울 전체 성능과 어떻게 연결되는지 살펴볼 필요가 있음.1. 열을 가져오려면 냉매가 공기보다 차가워야 함영하의 공기에도 내부에너지가 있으며, 실외 열교환기 안의 냉매가 주변 공기보다 낮은 온도에 놓이면 공기에서 냉매로 열이 전달될 수 있음.통상적인 증기압축식 히트펌프에서는 냉매가 낮은 압력에서 증발하며 열을 흡수하고, 압축기를 거치면서 압력과 온도가 올라감.이후 실내 측 열교환기에서 공기나 난방수에 열을 내주므로, 냉매의 역할은 순환 위치에 따라 열을 받기도 하고 내보내기도 하는 것임.IEA의 작동 원리 설명에서도 ..

직류·교류는 왜 여러 번 바뀔까? 송전·DC 링크·충전기의 변환 손실 읽기

배터리는 직류로 충전·방전하는데 전력망에서는 교류를 주로 사용하고, 교류 모터를 돌리는 장치 안에는 다시 직류 구간이 들어가기도 함.전기의 형태를 여러 번 바꾸는 이유는 전기를 만드는 곳, 멀리 보내는 구간, 저장하는 장치, 마지막으로 사용하는 부하의 요구조건이 서로 다르기 때문임.이 흐름을 이해하려면 DC와 AC의 정의에 더해 전압·주파수·위상과 변환 과정의 손실까지 연결해서 보아야 함.1. 극성·주파수·위상은 서로 다른 정보임직류인 DC는 전류가 한 방향으로 흐르는 경우를 말하며, 교류인 AC는 전류 방향이 주기적으로 바뀌는 경우를 말함.전압의 극성은 기준으로 정한 두 지점 중 어느 쪽의 전위가 높은지를 나타내며, 전류 방향과 전압 극성은 구별해서 읽어야 함.DC 전원이라고 해서 전압이 모든 순간 완..

액추에이터는 명령을 어떻게 움직임으로 바꿀까? 피드백·힘·속도 사양 읽기

자동문에 열리라는 신호를 보내도 문이 얼마나 빨리, 얼마나 정확하게 움직일지는 신호만으로 정해지지 않음.모터의 힘, 힘을 전달하는 기구, 문의 무게와 마찰, 현재 위치를 읽는 센서가 함께 동작해야 원하는 움직임이 만들어짐.액추에이터를 이해하는 핵심은 부품 이름을 외우는 것보다 명령이 실제 부하까지 전달되고 결과가 되돌아오는 경로를 나누어 보는 데 있음.1. 모터·전달기구·액추에이터는 어떻게 연결되는가액추에이터는 공급받은 에너지를 기계적인 힘과 움직임으로 바꾸는 구동 요소임.전기 모터 자체도 액추에이터가 될 수 있으며, 제품에서는 모터와 감속기·스크루·하우징을 묶은 조립체를 액추에이터라고 부르기도 함.따라서 모터와 액추에이터를 완전히 별개인 두 종류의 기계로 나누기보다는 제품이 어디까지 포함하는지 확인하는..

고분자 사슬이 길면 무조건 단단할까? 얽힘·분자량분포·결정성·가교의 차이

플라스틱의 긴 분자 사슬은 중요한 출발점이지만, 사슬 길이 하나만으로 단단함과 유연함을 순서대로 매길 수는 없음.같은 고분자도 온도와 힘을 가하는 시간, 사슬의 배열과 연결 방식에 따라 다른 모습을 보일 수 있음.네이버 원문 「플라스틱은 왜 길게 이어진 분자로 이루어질까」를 바탕으로, 이 글에서는 사슬 길이·얽힘·결정·가교를 서로 다른 질문으로 나누어 봄.1. 사슬이 길다는 말과 사슬이 서로 연결됐다는 말은 다름고분자 한 분자 안에서 반복되는 구조 단위는 주로 공유결합으로 이어져 있으며, 한 사슬과 이웃 사슬 사이에는 분자간 상호작용도 존재함.사슬의 얽힘은 긴 분자들이 서로를 쉽게 통과하지 못해 이동이 제약되는 현상으로 이해할 수 있음.실타래 비유가 도움이 되지만, 모든 교차점에 새로운 공유결합이 생겼다..