답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.네, 맞아요. 그런데 질량이 사라져 다른 것으로 변한다기보다, 질량과 에너지가 같은 것을 다른 단위로 잰 값이라고 보면 더 정확해요. E=mc²에서 c²은 약 9×10¹⁶이라서, 질량 1g에 해당하는 에너지가 9×10¹³J, TNT 약 21킬로톤과 맞먹어요.원자핵 속 양성자와 중성자는 강한 핵력으로 묶여 있고, 이렇게 묶이면서 에너지를 내놓은 만큼 핵 전체의 질량이 낱개 입자 질량의 합보다 가벼워져요. 무거운 우라늄 핵이 쪼개지거나 가벼운 수소 핵이 합쳐지면 철에 가까운, 더 단단히 묶인 핵이 돼요. 반응 전후로 양성자와 중성자 개수는 그대로인데 결합이 단단해진 만큼 질량이 줄고, 그 차이가 파편과 중성자의 운동 에너지나 감마선으로 나와요.우라늄-235 한 개가 분열하면 약 200MeV가 나오는데, 원래 질량의 0.09% 정도가 줄어든 만큼이에요. 중수소와 삼중수소의 핵융합은 약 0.38%가 줄어서 같은 무게당 에너지가 네 배쯤 커요. 나무가 타는 화학 반응에서도 질량은 줄지만 100억분의 1 수준이라 저울로는 잴 수 없어요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.반감기는 처음 양이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간이라서, 반감기가 한 번 지날 때마다 남은 양에 1/2을 곱하면 돼요. 30년은 반감기 10년이 세 번 들어가는 시간이니 80g → 40g → 20g → 10g으로 줄어들고, 최종적으로 10g이 남아요.식으로 쓰면 N = N₀ × (1/2)^(t/T)이고, 숫자를 넣으면 N = 80 × (1/2)^(30/10) = 80 × 1/8 = 10g이에요. 처음 양의 12.5%만 남고 87.5%인 70g은 붕괴한 거예요.붕괴 상수 λ를 쓰는 식 N = N₀e^(-λt)에서는 λ = ln2/T = 0.0693/년이고, 30년을 넣으면 e^(-2.08)이 1/8과 같아져서 똑같이 10g이 나와요. 반감기로 나눠떨어지지 않는 시간을 계산할 때 이 식이 편해요.이 식을 거꾸로 쓰면 남은 양으로 지난 시간을 알아낼 수도 있어요. 같은 원소가 5g만 남아 있다면 80에서 5까지 절반씩 네 번 줄어든 거니 40년이 지난 거예요. 탄소-14로 유물의 나이를 재는 연대 측정이 이 원리를 써요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.네, 첫 책으로 읽어두면 도움이 돼요. 일본의 과학 교육자 사마키 다케오가 쓴 책으로 2013년 더숲에서 나왔고, 200쪽 정도라 부담 없이 읽을 수 있어요. 물체가 왜 투명한지, 기압과 부력, 마찰, 정전기, 지레, 영구기관이 왜 불가능한지 같은 주제를 생활 속 현상이나 간단한 실험으로 풀어줘서 수식을 몰라도 따라가기 쉬워요.이 책을 읽으면 물리 개념을 일상 경험과 연결하는 감각이 생겨서, 다음 책에서 새로운 개념을 만났을 때 막연한 용어가 아니라 실제 현상으로 떠올릴 수 있어요.그런데 다루는 범위가 고전 물리의 생활 현상에 머물러 있어서 상대성 이론이나 양자역학 같은 현대 물리는 거의 나오지 않아요. 다음 단계로는 김상욱 교수의 『떨림과 울림』이 원자에서 우주까지 현대 물리의 큰 그림을 쉬운 말로 이어줘서 좋고, 카를로 로벨리의 『모든 순간의 물리학』은 얇은 분량으로 상대성 이론과 양자역학의 핵심 아이디어를 소개해요. 더 깊이 들어가고 싶으면 『파인만의 여섯 가지 물리 이야기』로 이어가면 자연스러워요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.공기는 눈에 안 보이지만 무게가 있어서 우리 머리 위에서 계속 누르고 있어요. 이 누르는 힘을 기압이라고 하는데, 바닷가 높이에서는 손톱만 한 넓이에 1kg쯤 되는 무게가 실려 있어요.햇볕을 받아 땅이 뜨거워지면 그 위의 공기도 데워져서 부풀고 가벼워져 위로 올라가요. 공기가 위로 빠져나가니 그 자리는 누르는 힘이 약해져서 저기압이 돼요. 반대로 차가운 곳의 공기는 무겁게 가라앉아서 세게 누르는 고기압이 되고요.공기는 많이 눌린 곳에서 덜 눌린 곳으로 옮겨가려고 해요. 부풀린 풍선의 입구를 놓으면 안쪽의 꽉 찬 공기가 바깥으로 빠져나가는 것과 같아요. 이렇게 고기압에서 저기압 쪽으로 공기가 움직이는 게 바로 바람이고, 두 곳의 기압 차이가 클수록 바람도 세게 불어요.해가 지면 땅은 바다나 강보다 빨리 식어서 땅 위 공기가 차갑고 무거워지고, 이 공기가 흘러나가면서 저녁 바람이 선선하게 불어요. 가을로 접어들면서 북쪽의 차고 건조한 고기압이 내려오기 시작해서 퇴근길 바람이 더 시원하게 느껴져요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.네, 쿠키가 대표적인 방법이에요. 이런 광고를 리타기팅 광고라고 하는데, 쇼핑몰 페이지에는 눈에 보이지 않는 광고 회사의 추적 코드가 심어져 있어요. 상품 페이지를 열면 이 코드가 브라우저에 광고 회사의 쿠키를 남기거나 기존 쿠키의 식별번호를 읽어서 '이 사람이 이 운동화를 봤다'는 기록을 광고 회사 서버로 보내요. 같은 광고 회사와 계약한 포털이나 뉴스 사이트에 들어가면 같은 쿠키가 확인되고, 방금 본 상품이 광고로 떠요.쿠키만 쓰는 건 아니에요. 사파리나 파이어폭스처럼 제3자 쿠키를 기본으로 막는 브라우저가 늘면서, 스마트폰 앱에서는 기기마다 붙은 광고 식별자를 쓰고, SNS는 로그인 계정을 기준으로 추적해요. 쇼핑몰이 구매·조회 기록을 이메일이나 전화번호를 암호화한 값과 함께 SNS 쪽에 직접 넘겨 같은 사람인지 맞춰보는 방식도 쓰여요. 크롬은 제3자 쿠키를 없애려던 계획을 접고 지금도 허용하고 있어요.줄이고 싶다면 브라우저 설정에서 제3자 쿠키를 차단하고, 휴대폰 설정에서 광고 ID를 재설정하거나 삭제하면 돼요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.위배하지 않아요. 도깨비는 칸막이 문을 지키며 빠른 분자는 한쪽, 느린 분자는 다른 쪽으로 보내 온도 차를 만들어요. 일을 하지 않고 엔트로피를 낮추는 것처럼 보여 오래 논쟁이 이어졌는데, 빠진 부분은 도깨비의 머릿속이었어요.도깨비가 분자를 골라내려면 먼저 속도를 재고, 그 결과를 기억해 두었다가 문을 여닫아야 해요. 1929년 실라르드는 분자 하나짜리 상자로 이 과정을 따져서, 정보 1비트를 알면 최대 kT ln2만큼 일을 뽑아낼 수 있다는 걸 보였어요.처음엔 측정에 에너지가 든다고 봤지만, 1982년 베넷이 측정은 에너지 소모 없이도 가능하다는 걸 보였어요. 대신 비용은 기억을 지울 때 생겨요. 란다우어 원리에 따르면 1비트를 지울 때 최소 kT ln2의 열이 빠져나가고, 상온에서 약 3×10⁻²¹J예요. 도깨비의 기억 용량은 유한하니 계속 일하려면 기록을 지워야 하고, 이때 늘어나는 엔트로피가 기체에서 줄인 엔트로피보다 항상 크거나 같아요.2012년에는 레이저로 붙잡은 미세 입자로 이 소거 열이 실제로 측정됐어요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.서로 다른 두 물질을 문지르면 표면이 닿았다 떨어지기를 반복하면서 전자가 한쪽으로 옮겨가요. 물질마다 전자를 붙잡아 두려는 성질이 다른데, 머리카락은 전자를 잘 내주는 편이고 풍선의 고무는 전자를 잘 받아들이는 편이에요. 그래서 문지르고 나면 풍선은 전자가 남아 음전하를, 머리카락은 전자를 잃어 양전하를 띠어요.반대 전하끼리는 서로 끌어당기니 풍선을 떼어낼 때 머리카락이 따라 올라와요. 머리카락 한 올은 아주 가벼워서 작은 전기력으로도 중력을 이기고 들려요. 이때 머리카락끼리는 같은 양전하를 띠고 있어서 서로 밀어내서 한 올 한 올이 부스스하게 벌어지기도 해요.옮겨가는 전하량은 아주 적지만 전압으로 따지면 수천 볼트에 이르기도 해요. 전류가 거의 흐르지 않아서 위험하진 않고, 손가락을 가까이 대면 작게 따끔하며 방전되는 정도예요.이 실험은 공기가 건조한 겨울에 잘 되고, 습한 여름엔 잘 안 돼요. 공기 중 수분이 표면에 얇은 물막을 만들어 쌓인 전하를 금방 흘려보내 버려서 그래요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.보내야 할 전력 P가 정해져 있으면 P = VI에서 전류는 I = P/V가 돼요. 전압을 올릴수록 같은 전력을 더 적은 전류로 보낼 수 있어요.송전선에서 열로 새는 손실은 P손실 = I²R이에요. 여기에 I = P/V를 넣으면 P손실 = P²R/V²가 되고, 손실이 전압의 제곱에 반비례해요. 전압을 2배 올리면 전류는 절반, 손실은 4분의 1로 줄어요.저항이 10Ω인 선로로 100MW를 보낼 때, 154kV로 보내면 전류가 약 650A이고 손실은 약 4.2MW예요. 같은 전력을 345kV로 보내면 전류가 약 290A로 줄어 손실이 0.84MW, 765kV에서는 0.17MW까지 내려가요. 전압을 5배 올리니 손실은 25분의 1 정도가 됐어요.P = V²/R 식으로 보면 전압이 높을수록 손실이 커질 것 같지만, 여기서 V는 송전 전압이 아니라 전선 양 끝에 걸리는 전압 강하 IR이라서 전류가 줄면 이 값도 같이 작아져요. 그런데 전압이 너무 높으면 절연 거리와 철탑이 커지고 코로나 방전 손실도 늘어서 무한정 올리지는 못해요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.입자물리에서 카이랄성은 페르미온이 왼손형과 오른손형 두 성분으로 나뉘는 성질을 말해요. 질량이 없는 입자라면 스핀이 진행 방향을 기준으로 어느 쪽으로 도는지와 같은 개념이에요.1956년 우젠슝이 코발트-60의 베타붕괴를 관찰했더니 전자가 원자핵 스핀과 반대 방향으로 훨씬 많이 튀어나왔어요. 자연이 거울 대칭을 깬다는 첫 증거였고, 이후 약한 힘이 왼손형 입자와 오른손형 반입자에만 작용한다는 게 밝혀졌어요. 중성미자가 왼손형으로만 관측되는 것도 이 성질에서 나와요.입자가 질량을 가지려면 왼손형과 오른손형이 섞여야 하는데, 두 성분은 약한 힘에 대한 전하가 달라서 그냥은 섞일 수 없어요. 힉스 장이 둘을 이어주면서 전자와 쿼크가 질량을 얻게 돼요.강한 상호작용에서는 쿼크의 카이랄 대칭이 저절로 깨지면서 양성자 질량의 대부분이 만들어지고, 쿼크가 힉스에게서 받은 질량은 1% 정도밖에 안 돼요. 이 대칭이 깨지면서 생겨난 파이온은 다른 강입자보다 유독 가벼워요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.변압기는 얇은 철판을 겹쳐 만든 고리 모양 철심에 1차 코일과 2차 코일을 따로 감아 놓은 장치예요. 두 코일은 전선으로 연결돼 있지 않고, 철심 속 자기장으로만 이어져 있어요.1차 코일에 교류를 흘리면 전류가 1초에 60번 주기로 방향을 바꾸면서 철심 안의 자속도 같은 주기로 커졌다 작아졌다 해요. 철은 공기보다 자기장을 수천 배 잘 통과시켜서 이 자속 거의 전부가 철심을 따라 돌아 2차 코일을 지나가요. 패러데이 법칙에 따르면 코일에 생기는 유도 전압은 감은 횟수 곱하기 자속의 변화율이에요. 두 코일은 똑같은 자속 변화를 겪으니 한 바퀴당 유도되는 전압이 같고, 전체 전압은 감은 횟수에 비례해요. 그래서 전압비 V₂/V₁이 감은 수 비 N₂/N₁과 같아지고, 2차 쪽을 10배 더 감으면 전압이 10배로 올라가요.에너지는 새로 생기지 않으니 전압이 10배가 되면 전류는 10분의 1로 줄어들어요. 직류를 넣으면 자속이 변하지 않아 2차 쪽에 전압이 생기지 않아서, 전력망은 전압을 쉽게 바꿀 수 있는 교류를 써요 :)