답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.질문을 정확히 나눠주셔서 그 구분대로 답할게요. 결론은 원리적 불가능이 증명된 게 아니라 열린 문제이고, 웜홀 연구가 진전된다면 시간 이동 연구의 실마리가 될 가능성은 이론적으로 실재해요.이론 쪽 근거부터 보면, 아인슈타인 방정식은 통과 가능한 웜홀을 허용하는 해를 실제로 갖고 있어요. 킵 손 연구진이 1988년에 보인 게 바로 이거예요. 그리고 웜홀 두 입구 사이에 시간 차이를 만들면, 그러니까 한쪽 입구를 광속에 가깝게 움직였다 되돌리거나 강한 중력장 근처에 두면 두 입구의 시간이 어긋나면서 웜홀이 과거로 가는 통로가 될 수 있다는 것도 같은 논문 계열에서 나온 결과예요. 시간 지연이라는 검증된 물리에 웜홀을 결합하면 타임머신 구조가 수학적으로 그려진다는 뜻이에요.관건은 그걸 열어둘 재료예요. 통과 가능한 웜홀은 목이 오므라들며 닫히려 해서, 음의 에너지를 가진 물질이 받쳐줘야 유지돼요. 음의 에너지 자체는 양자역학의 카시미르 효과로 극미량 존재가 확인됐지만, 웜홀을 지탱할 규모로 모을 수 있는지는 미지수예요. 양자장론에는 음의 에너지 사용량을 제한하는 부등식들이 있어서 자연이 대규모 사용을 막고 있을 가능성도 있고요. 여기에 호킹의 시간순서 보호 가설이 있어요. 웜홀이 타임머신이 되는 순간 양자 요동이 폭주해 스스로 붕괴한다는 추측인데, 이게 맞는지는 양자중력 이론이 완성돼야 판정할 수 있어요. 말씀하신 양자중력 연구가 발전해야 하는 이유가 정확히 여기 있는 거예요.그래서 장기 전망은 이렇게 정리돼요. 웜홀의 존재나 안정 조건이 관측이나 이론으로 구체화되면, 그건 음의 에너지와 시공간 구조에 대한 지식이 확보됐다는 뜻이라 시간 이동 연구는 공상에서 물리학의 계산 가능한 문제로 격상돼요. 다만 그 연구의 결말이 시간 이동 가능일지, 자연이 금지하는 이유의 발견일지는 지금 알 수 없어요. 물리학자들 다수는 후자에 무게를 두지만, 이 질문이 양자중력 연구를 끌고 가는 좋은 엔진이라는 데는 이견이 없어요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.둘이 함께 만드는 소리인데, 근본 원인은 공기 쪽에 있어요. 소리는 공기의 압력이 빠르게 흔들리는 현상이라, 종이가 소리의 재료인 공기를 흔드는 역할을 하는 거예요.종이를 흔들면 두 가지 일이 동시에 일어나요. 하나는 종이가 공기를 밀어붙이며 지나갈 때 종이 뒤편과 가장자리에서 공기 흐름이 소용돌이로 부서지는 거예요. 이 불규칙한 소용돌이들이 공기 압력을 마구 흔들면서 쏴 하는 바람 소리를 만들어요. 특정 음높이가 없는 잡음처럼 들리는 이유죠. 다른 하나는 종이 자체의 펄럭임이에요. 종이는 얇고 낭창해서 공기를 가르는 동안 표면이 물결치듯 떨리는데, 이 떨림이 넓은 면으로 공기를 밀었다 당기며 소리를 키워요. 종이가 확성판 역할까지 하는 거예요.구분해보고 싶으시면 간단한 비교가 있어요. 같은 크기의 딱딱한 책받침을 흔들면 소리가 훨씬 작고 낮게 나요. 펄럭임이 없으니 공기 소용돌이 소리만 남는 거예요. 반대로 종이를 빠르게 휘두를수록, 그리고 얇은 종이일수록 펄럭임이 커져 소리도 요란해지고요. 깃발이 바람에 펄럭이며 내는 소리, 자동차 창문을 열고 달릴 때 나는 소리도 전부 같은 계열의 현상이에요. 소리의 진짜 발원지는 종이 표면에서 부서지는 공기라고 보시면 돼요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요, 습기가 마찰력을 크게 바꿔요. 마른 상태에서 피부와 양말 섬유는 미세하게 서로 맞물려 있어요. 피부 표면의 잔주름과 섬유의 보풀이 요철처럼 걸리면서 마찰력이 유지되는 거예요.땀이 나면 이 맞물림 사이에 물이라는 층이 끼어들어요. 물은 피부와 섬유가 직접 닿는 면적을 줄이고 얇은 막처럼 작용해서, 두 표면이 서로 걸리는 대신 물 위에서 미끄러지게 만들어요. 젖은 타일 바닥이 마른 바닥보다 훨씬 미끄러운 것과 같은 원리예요. 물이 일종의 윤활유가 되는 거죠.재미있는 건 습기의 양에 따라 효과가 반대라는 점이에요. 손끝에 침을 살짝 묻히면 책장이 잘 넘어가듯, 아주 적은 수분은 피부를 부드럽게 하고 표면에 달라붙는 성질을 키워 마찰을 오히려 높여요. 그런데 땀이 흥건한 수준이 되면 수분이 접촉면을 아예 덮어버려서 마찰이 뚝 떨어져요. 촉촉함과 흥건함의 경계에서 마찰의 방향이 바뀌는 거예요.그래서 운동용 양말은 땀을 빨리 흡수해 퍼뜨리는 기능성 섬유를 쓰고, 등산 양말이 두툼한 것도 수분을 머금어 피부 표면에 물층이 생기는 걸 막으려는 설계예요. 발이 자꾸 미끄러지는 날은 양말 문제라기보다 땀 배출이 흡수 용량을 넘어선 신호라, 면양말보다 속건 소재로 바꾸는 게 효과적이에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.말씀대로 양성자 혼자서는 절대 중성자로 못 변해요. 중성자가 양성자보다 무거우니 고립된 양성자의 베타 붕괴는 에너지 보존에 걸려 금지돼 있어요. 자유 양성자가 사실상 영원히 안정한 입자인 게 그 증거예요.태양에서 이 반응이 가능한 건 개별 입자가 아니라 계 전체의 에너지 장부로 계산되기 때문이에요. 양성자 두 개가 따로 있을 때보다 중수소로 묶였을 때가 더 낮은 에너지 상태예요. 양성자와 중성자가 강한 핵력으로 결합하면서 결합에너지 약 2.2MeV를 내놓거든요. 그러니까 반응 전 질량은 양성자 두 개인데, 반응 후는 중수소 하나에 양전자와 중성미자인 거예요. 중수소 질량이 양성자 두 개 합보다 작아서, 그 차액으로 양전자를 만들고 남는 걸 운동에너지로 나눠 갖는 거죠. 쓰신 식에서 uud가 udd로 바뀌는 쿼크 변환 자체는 맞는데, 이 변환의 비용을 결합에너지가 대신 내준다고 보시면 돼요.비유하면 혼자서는 2층에서 3층으로 못 올라가는 사람이, 올라가는 동시에 훨씬 깊은 지하로 내려가는 조건이면 가능한 상황이에요. 핵융합 결합이라는 깊은 골짜기로 떨어지며 얻는 에너지가 양성자를 중성자로 바꾸는 비용보다 크니까 전체 수지가 맞는 거예요.덧붙이면 이 첫 단계는 약한 상호작용이라 확률이 극도로 낮아서, 양성자 하나가 짝을 만나 중수소가 되기까지 평균 수십억 년이 걸려요. 태양이 한꺼번에 타버리지 않고 100억 년을 천천히 빛나는 게 이 병목 덕분이에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.희소자원 대체 연구가 커진 배경에는 공급이 끊길 수 있다는 위기감이 있어요. 희토류, 코발트, 텅스텐 같은 자원은 첨단산업 곳곳에 필수인데 생산이 특정 국가에 몰려 있어요. 희토류는 중국이 세계 공급 대부분을 쥐고 있고 코발트는 콩고에 집중돼 있죠. 이런 구조에서는 수출 통제 하나로 상대국의 전기차, 반도체, 방산 생산라인이 통째로 흔들려요. 실제로 자원 수출 제한이 외교 카드로 쓰이는 일이 반복되면서, 자원이 무기가 되는 시대라는 말이 나온 거예요.대체 소재는 이 지렛대를 무력화하는 기술이에요. 희토류 없는 모터용 자석, 코발트를 줄인 배터리 양극재처럼 희소 원소의 역할을 흔한 원소 조합으로 구현하면, 공급이 조여져도 산업이 멈추지 않아요. 협상에서도 우리는 대안이 있다는 사실 자체가 가격과 조건을 유리하게 만들어주고요. 광산 개발이나 비축은 시간과 비용의 한계가 있으니, 아예 필요 자체를 줄이는 대체 기술이 가장 근본적인 자원안보 수단인 거예요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.그래핀의 성질은 탄소 원자가 손을 잡는 방식에서 나와요. 탄소는 결합에 쓸 수 있는 전자가 네 개인데, 그래핀에서는 그중 세 개만 써서 이웃 세 명과 육각형 벌집 평면을 짜요. 이 세 개의 결합은 원자 사이 거리가 짧고 강해서, 다이아몬드의 결합보다도 단단한 수준이에요. 원자 한 층짜리 막인데 강철보다 훨씬 강하다는 계산이 나오는 근거예요. 얇아서 잘 찢어질 것 같지만 육각형 그물망이 힘을 사방으로 분산시키니 어지간한 힘으로는 끊어지지 않아요.전도성은 남은 전자 하나가 담당해요. 결합에 쓰이지 않은 네 번째 전자는 평면 위아래로 구름처럼 퍼져서 특정 원자에 묶이지 않고 판 전체를 자유롭게 돌아다녀요. 이 전자들이 벌집 격자를 지나며 마치 질량이 없는 입자처럼 행동하는 게 그래핀의 특별한 점이에요. 빛에 가까운 속도감으로 산란도 적게 이동하니 전기가 구리보다 잘 통하고, 이 전자들이 열도 함께 실어 날라서 열전도율까지 최고 수준이 되는 거예요.한 겹짜리 평면이라는 것 자체도 성능에 기여해요. 전자가 움직일 공간이 2차원으로 제한되니 불순물만 적으면 방해받을 일이 줄어들거든요. 강한 결합은 세 전자가, 전도는 남은 한 전자가 나눠 맡은 분업 구조가 그래핀이 꿈의 소재로 불리는 물리적 배경이에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요, 같이 틀면 시원함과 제습 양쪽에 다 도움이 돼요. 에어컨이 습기를 없애는 원리는 차가운 열교환기에 실내 공기를 통과시키는 건데, 공기가 급격히 식으면 품고 있던 수증기가 물방울로 맺혀 배수 호스로 빠져나가요. 실내 공기를 계속 돌리면서 물기를 짜내는 구조라, 비 오는 날 방이 눅눅한 건 에어컨이 실제로 말려줄 수 있어요. 제습 모드가 아니라 냉방 모드여도 이 과정은 똑같이 일어나요.선풍기는 습기를 없애지는 못하지만 두 가지 역할을 해요. 하나는 몸 표면의 땀을 증발시켜 체감온도를 낮추는 것이고, 다른 하나는 방 안 공기를 골고루 섞어주는 거예요. 에어컨 바람이 닿지 않는 구석의 눅눅한 공기까지 에어컨 쪽으로 순환시켜주니 제습이 방 전체에 더 빨리 퍼져요. 공기가 섞이면 에어컨 설정 온도를 1~2도 높여도 시원해서 전기요금에도 유리하고요.한 가지만 주의하시면 돼요. 비 오는 날 환기하겠다고 창문을 열면 바깥의 습한 공기가 계속 들어와서 에어컨이 아무리 돌아도 습도가 안 떨어져요. 문을 닫은 상태에서 에어컨과 선풍기를 함께 돌리는 게 장마철에는 제일이죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.물만 담아도 세균은 빠르게 늘어요. 입을 대고 마시는 순간 입안의 세균이 물병 안으로 들어가고, 물과 실온이라는 조건이 세균이 자라기 좋은 환경이 되거든요. 세균은 조건이 맞으면 20분에 한 번꼴로 두 배씩 불어나서, 하루만 지나도 병 안쪽 벽에는 눈에 안 보이는 세균막이 생기기 시작해요. 씻지 않은 텀블러에서 변기 수준을 넘는 세균 수가 검출됐다는 실험 결과들이 나오는 이유예요. 특히 빨대나 뚜껑 패킹, 입 닿는 주둥이처럼 물기가 마르지 않는 틈새가 세균이 모이는 자리예요.다행히 대부분은 내 입에서 온 상재균이라 건강한 성인에게 바로 탈이 나는 경우는 드물어요. 그래도 세균막이 자리 잡으면 그 위에 외부 세균과 곰팡이가 섞여 붙기 시작하고, 물맛과 냄새가 변하는 단계면 이미 번식이 상당히 진행된 상태예요. 면역이 약한 분이나 어린이는 배탈로 이어질 수 있고요.세척은 매일이 정답이에요. 하루 마신 병은 주방세제와 솔로 안쪽까지 닦고 뚜껑, 패킹을 분리해서 씻은 뒤 완전히 말려주세요. 세균은 물기가 없으면 못 자라니 건조가 세척만큼 중요해요. 매일이 어려우면 최소한 뜨거운 물로 헹궈 말리고, 주 1회는 패킹까지 분리 세척하는 걸 마지노선으로 잡으시면 돼요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.기름때가 닦이는 원리부터 보면 이해가 쉬워요. 지문의 정체는 피부에서 나온 피지, 즉 기름막이에요. 기름은 천이 물리적으로 걷어내거나 세정 성분이 녹여내야 없어지는데, 옷자락과 휴지는 둘 다 못 해요.옷과 휴지의 섬유는 안경닦이 기준으로 보면 굵은 밧줄 수준이에요. 렌즈에 퍼진 얇은 기름막을 밀면 걷어내지 못하고 이리저리 문질러 펴바르기만 해요. 닦을수록 뿌옇게 번지는 게 그래서예요. 게다가 휴지에는 나무 펄프의 거친 입자가, 옷에는 생활 먼지가 붙어 있어서 코팅된 렌즈 표면에 잔 흠집을 낼 수 있어요. 요즘 안경 렌즈는 반사방지 코팅이 여러 겹 올라가 있어서 흠집에 특히 민감하거든요.전용 안경닦이는 극세사라는 머리카락 수백분의 일 굵기 섬유로 짜여 있어요. 가는 섬유 단면이 기름을 긁어 올리고, 섬유 사이 무수한 틈이 걷어낸 기름을 모세관 현상으로 빨아들여 가둬요. 펴바르는 게 아니라 흡수해버리는 거예요. 렌즈 클리너는 여기에 계면활성제가 기름을 화학적으로 분해해주니 마른 천으로 안 지워지는 찌든 기름까지 떨어지고요.급할 때는 미지근한 물에 주방세제 한 방울로 헹구고 극세사로 물기만 걷는 게 안경점에서도 권하는 방법이에요. 옷자락 닦기는 편하지만 코팅 수명을 갉아먹는 습관이라 극세사 천 하나 챙겨두시는 게 렌즈에는 최고예요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.금속의 연성은 원자층이 미끄러질 수 있는 길이 얼마나 많은지에 달려 있어요. 금속이 끊어지지 않고 늘어나는 건 결정 안에서 원자층들이 서로 미끄러지며 모양을 바꾸는 덕분인데, 이 미끄럼이 일어날 수 있는 면과 방향의 조합을 슬립계라고 해요. 슬립계가 많은 구조일수록 어느 방향에서 힘이 와도 변형할 길이 있으니 잘 늘어나는 거예요.결정 구조별로 차이가 뚜렷해요. 구리, 알루미늄, 금처럼 면심입방 구조는 슬립계가 12개나 되고 미끄럼도 쉬워서 연성이 좋아요. 금을 얇은 금박으로 두드려 펼 수 있는 이유죠. 철 같은 체심입방 구조는 슬립계 수는 많은데 미끄럼에 더 큰 힘이 필요하고 저온에서 갑자기 잘 깨지는 약점이 있어요. 마그네슘이나 아연 같은 육방밀집 구조는 슬립계가 몇 개 안 돼서 상온 가공이 어려운 편이고요.조성도 크게 작용해요. 다른 원소가 녹아들면 원자 크기 차이로 격자가 뒤틀려 미끄럼을 방해하니, 강도는 오르는 대신 연성은 대체로 줄어요. 순금속이 합금보다 무른 것과 같은 원리예요. 특히 황이나 인 같은 불순물이 알갱이 경계에 몰리면 경계가 약해져 뚝 끊어지기 쉬워져요. 그래서 고연성이 필요한 전선용 구리는 순도를 99.9% 이상으로 관리해요. 알갱이가 미세하고 온도가 높을수록 연성이 좋아지는 경향까지 더하면, 연성은 구조와 조성, 조직이 함께 정하는 성질인 거예요 :)