답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.강화유리가 강한 비밀은 유리 표면을 미리 압축 상태로 만들어두는 데 있어요. 겉면을 항상 안쪽으로 꽉 눌러놓은 셈이라, 웬만한 충격으로는 깨지지 않는 거예요. 제조 과정과 함께 원리를 풀어드릴게요.먼저 일반 유리가 왜 잘 깨지는지부터 봐야 해요. 유리는 잡아당기는 힘에 약해요. 유리에 충격이 가해지면 표면이 살짝 휘는데, 이때 휘는 바깥쪽 면이 잡아당겨지거든요. 유리 표면에는 눈에 안 보이는 미세한 흠집이 항상 있는데, 잡아당기는 힘을 받으면 이 흠집이 쫙 벌어지면서 금이 가기 시작해요. 그 금이 순식간에 유리 전체로 번지면서 깨지는 거예요. 그러니까 유리가 깨지는 건 표면의 흠집이 당겨져 벌어지는 데서 시작되는 셈이에요.강화유리는 바로 이 약점을 정반대로 뒤집어요. 표면을 미리 압축해서 눌러두면, 외부 충격으로 표면이 당겨지려 해도 그 당기는 힘이 먼저 압축을 상쇄하는 데 쓰여요. 표면이 안쪽으로 꽉 눌려 있으니 흠집이 벌어질 틈이 없는 거예요. 충격이 압축을 이기고 표면을 실제로 당길 만큼 강해져야 비로소 깨지니까, 그만큼 훨씬 큰 충격을 견디는 거랍니다. 미리 잔뜩 조여둔 활시위를 떠올리시면 돼요. 이미 팽팽하게 당겨진 상태라 웬만한 힘으로는 더 당겨지지 않는 거죠.그럼 어떻게 표면을 압축 상태로 만드느냐, 여기에 두 가지 방법이 있어요.가장 흔한 건 열을 이용한 강화예요. 유리를 700도 가까이 뜨겁게 달군 뒤, 표면에 찬 공기를 확 뿌려 급속도로 식혀요. 그러면 표면은 빠르게 굳는데 안쪽은 아직 뜨거워서 천천히 식어요. 나중에 안쪽이 뒤늦게 식으면서 수축하는데, 이미 굳어버린 표면이 그 수축을 붙잡게 돼요. 그 결과 안쪽은 바깥으로 당기려 하고 표면은 안쪽으로 눌리는 힘의 균형이 생겨요. 이 과정에서 표면이 압축 상태로 굳는 거예요. 자동차 옆유리나 큰 건물 유리가 대부분 이 방식으로 만들어져요.다른 하나는 화학적 강화예요. 유리를 특수한 소금 용액에 담그는 방법인데, 원리가 재미있어요. 유리 표면에 원래 있던 작은 크기의 원자를 더 큰 원자로 바꿔치기하는 거예요. 작은 자리에 큰 원자가 억지로 밀고 들어가니 표면이 서로 빽빽하게 밀치면서 압축 상태가 돼요. 이 방법은 얇은 유리도 강하게 만들 수 있어서 스마트폰 화면 유리에 많이 쓰여요. 얇으면서도 잘 안 깨져야 하는 곳에 딱이거든요.깨지는 모양이 다른 것도 이 압축 구조 때문이에요. 강화유리는 내부에 강한 힘이 팽팽하게 균형을 이루고 있어서, 한계를 넘어 깨지는 순간 그 힘이 한꺼번에 풀리며 유리 전체가 순식간에 잘게 부서져요. 날카로운 큰 조각이 아니라 옥수수 알갱이처럼 뭉툭한 작은 알갱이로 부서지죠. 그래서 강화유리를 안전유리라고도 불러요. 깨져도 사람이 크게 다치지 않게 잘게 부서지도록 설계된 거예요. 자동차 유리가 사고 때 알갱이처럼 부서지는 게 이 때문이에요.다만 강화유리에도 약점이 있어요. 표면의 압축이 강한 대신, 모서리나 옆면처럼 압축이 약한 부분에 충격이 집중되면 의외로 쉽게 깨져요. 스마트폰을 모서리부터 떨어뜨렸을 때 화면이 쫙 깨지는 게 이런 경우예요. 또 한번 강화 처리를 하면 자르거나 구멍을 뚫을 수 없어요. 손대는 순간 그 팽팽한 균형이 무너져 산산조각 나거든요. 그래서 강화유리는 원하는 모양과 크기로 다 자른 뒤에 마지막으로 강화 처리를 해요.정리하면 강화유리는 표면을 압축 상태로 만들어 흠집이 벌어지지 못하게 막는 원리로 강해져요. 뜨겁게 달군 뒤 표면만 급히 식히거나, 표면 원자를 더 큰 것으로 바꿔치기하는 방식으로 이 압축을 만들어내고요. 미리 표면을 꽉 눌러둔 그 한 끗 차이가 일반 유리와 강화유리의 운명을 가르는 거랍니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.차트가 꼬였을 때 살리는 방법을 단계별로 정리해드릴게요. 위에서 아래 순서로 시도해보시면 돼요.가장 먼저 쓸 방법은 실행 취소예요. 컨트롤 제트를 잘못 건드린 횟수만큼 눌러서 차트가 망가지기 전으로 되돌리는 거예요. 제일 빠르고 깔끔하니까 꼬였다 싶으면 이걸 먼저 시도하세요. 차트만 막 만진 직후라면 특히 효과적이에요. 다만 그 사이 다른 작업을 많이 했다면 그것까지 같이 취소되니 주의하시고요.실행 취소로 안 되면 데이터 범위를 다시 정확히 잡아주는 방법이 있어요. 차트를 선택한 상태에서 차트 디자인 탭의 데이터 선택을 누르면 현재 어떤 범위가 어떻게 들어가 있는지 창이 떠요. 더 이상하게 수정된다고 하셨는데, 이건 보통 행과 열이 뒤바뀌어 있거나 엉뚱한 계열이 남아 있어서 그래요. 데이터 선택 창에서 잘못 들어간 계열을 제거하고 원본 범위를 다시 추가하거나, 행/열 전환 버튼을 한번 눌러보세요. 이 버튼 하나로 정리되는 경우가 의외로 많아요.이 두 가지로도 복구가 안 되면 차트를 지우고 새로 만드셔도 돼요. 가장 궁금해하신 부분인데, 차트를 새로 만들어도 감점되지 않아요. 컴활 실기는 최종 결과물이 지문 조건을 충족하는지만 채점하거든요. 기존 걸 수정했는지 새로 만들었는지, 어떤 과정을 거쳤는지는 채점과 무관해요. 완성된 차트가 데이터 범위, 차트 종류, 제목, 축, 범례 같은 지문 요구사항을 정확히 갖추고 있으면 그걸로 만점이에요.다만 새로 만들 때 두 가지는 챙기셔야 해요. 첫째, 차트 위치가 지정돼 있다면 새 차트도 같은 위치나 시트에 있어야 해요. 둘째, 원래 차트에 이미 적용돼 있던 다른 조건들, 예를 들어 차트 제목이나 축 서식을 새로 만들면서 빠뜨리지 않도록 지문의 모든 조건을 다시 확인하셔야 하고요.실전 팁을 드리면, 한 차트를 붙잡고 오래 씨름하는 것보다 안 풀리면 빠르게 지우고 새로 만드는 게 시간 관리에 유리할 때가 많아요. 감점 걱정이 없으니 막혔을 때 미련 없이 새로 만드는 선택지를 떠올리시면 시험장에서 당황하지 않으실 거예요. 연습 화이팅이에요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.인공 캐비어를 만드는 이 기술은 구체화, 영어로 스페리피케이션이라고 부르는데 핵심은 두 화학물질이 만나 순식간에 젤 막을 만드는 반응이에요. 알긴산나트륨과 염화칼슘이 각각 무슨 역할을 하는지 풀어드릴게요.먼저 알긴산나트륨부터 볼게요. 이건 갈조류, 그러니까 미역이나 다시마 같은 갈색 해조류에서 뽑아낸 천연 물질이에요. 물에 녹으면 걸쭉한 시럽처럼 되는데, 이 상태에서는 아직 말랑한 막이 생기지 않아요. 원리를 이해하려면 이 알긴산 분자를 아주 긴 실 같은 사슬이라고 상상하시면 돼요. 시럽 속에는 이 긴 사슬들이 서로 엉키지 않고 따로따로 떠다니고 있어요. 사슬마다 나트륨이 살짝 붙어 있는데, 이 나트륨이 사슬끼리 서로 연결되는 걸 막고 있는 상태예요. 그래서 흐르는 액체로 남아 있는 거예요.여기에 염화칼슘 용액이 등장하면 마법이 일어나요. 알긴산나트륨 시럽을 한 방울씩 염화칼슘 용액에 톡 떨어뜨리면, 방울 표면에서 칼슘이 사슬에 붙어 있던 나트륨을 밀어내고 그 자리를 차지해요. 그런데 여기서 결정적인 차이가 있어요. 나트륨은 한 손으로 사슬 하나만 붙잡는 반면, 칼슘은 양손으로 사슬 두 개를 동시에 붙잡을 수 있거든요. 그래서 칼슘이 들어오는 순간 따로 놀던 긴 사슬들이 칼슘을 매개로 서로서로 연결돼요. 실들이 칼슘이라는 다리로 촘촘하게 이어지면서 그물망 같은 젤 구조가 만들어지는 거예요. 이렇게 액체가 순식간에 말랑한 고체 막으로 바뀌는 거랍니다.여기서 인공 캐비어의 절묘한 부분이 나와요. 이 반응은 두 용액이 닿는 표면에서만 일어나요. 방울을 용액에 떨어뜨리면 바깥쪽 표면부터 칼슘이 침투하면서 얇은 막이 생기는데, 짧은 시간 안에 건져내면 겉은 탱글한 막으로 굳고 속은 여전히 액체로 남아 있어요. 그래서 입에 넣고 톡 터뜨리면 안에 든 액체가 팡 터지는 캐비어 같은 식감이 완성되는 거예요. 만약 너무 오래 담가두면 칼슘이 방울 속까지 파고들어 안쪽까지 다 굳어버려서 그 톡 터지는 느낌이 사라져요. 그래서 담그는 시간 조절이 이 요리의 핵심 기술이에요.원리를 알면 응용도 이해가 돼요. 신맛이 강한 재료로 캐비어를 만들려 하면 잘 안 되는 경우가 있는데, 산성이 강하면 알긴산이 제대로 반응하지 못하기 때문이에요. 그래서 요리사들은 재료의 산도를 중화하는 물질을 살짝 넣어 조건을 맞춰요. 또 재료 자체에 칼슘이 많으면 미리 굳어버리니까, 이럴 때는 반대로 재료에 알긴산을 섞고 칼슘 용액이 아닌 다른 방식을 쓰는 역구체화라는 응용 기법을 쓰기도 해요.정리하면 인공 캐비어는 해조류에서 온 알긴산 사슬을 칼슘이 양손으로 붙잡아 그물처럼 엮으면서 만들어지는 거예요. 나트륨이 하나만 잡던 걸 칼슘이 둘씩 이어주는 그 차이가 흐르던 액체를 탱글한 캡슐로 바꾸는 열쇠인 셈이에요. 바다에서 온 재료가 화학 반응을 거쳐 전혀 다른 식감으로 태어나는 거라, 과학과 요리가 만나는 지점이 참 흥미로운 기술이랍니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.이 질문은 딱 포화 상태, 그러니까 현재 수증기량과 포화 수증기량이 정확히 같은 순간에 응결이 일어나느냐를 묻고 계신데, 답을 정확히 하면 딱 포화 상태 그 자체로는 응결이 일어나지 않아요. 이유를 풀어드릴게요.먼저 포화가 무슨 뜻인지 짚을게요. 포화 상태는 공기가 수증기를 담을 수 있는 최대치까지 딱 채운 상태예요. 이때 상대습도가 100퍼센트예요. 여기서 중요한 건 포화가 곧 응결은 아니라는 거예요. 포화는 더 이상 담을 수 없는 한계에 도달했다는 뜻이지, 물방울이 맺히기 시작했다는 뜻이 아니거든요.정확히 포화 상태에서 무슨 일이 벌어지는지 미시적으로 보면 이해가 돼요. 사실 포화 상태에서도 물 분자들은 쉴 새 없이 움직여요. 수면이나 물방울 표면에서 수증기로 증발하는 분자가 있고, 반대로 공기 중 수증기가 다시 물로 돌아가는 응결도 동시에 일어나요. 딱 포화 상태란 이 증발하는 양과 응결하는 양이 정확히 균형을 이룬 상태예요. 물로 돌아가는 분자와 수증기로 날아가는 분자의 수가 똑같아서, 겉으로 보면 아무 변화가 없는 것처럼 보이는 거예요. 응결이 아예 없는 게 아니라 증발과 상쇄돼서 알짜 변화가 0인 상태인 거죠.그래서 우리가 눈으로 보는 응결, 즉 물방울이 실제로 맺히고 이슬이 생기는 현상은 언제 일어나느냐면, 현재 수증기량이 포화 수증기량을 넘어설 때예요. 이걸 과포화라고 해요. 담을 수 있는 한계를 넘어서 수증기가 넘쳐야 그 넘친 만큼이 물로 바뀌어 맺히는 거예요. 컵에 물을 가득 채운 상태가 포화라면, 응결은 거기서 물을 더 부어 넘칠 때 일어나는 셈이에요. 딱 가득 찬 상태에서는 넘치지 않으니 밖으로 물이 흐르지 않는 거고요.그럼 과포화는 어떻게 만들어지느냐, 보통 공기가 식으면서예요. 포화 수증기량은 온도가 낮을수록 줄어들거든요. 딱 포화 상태의 공기가 조금이라도 더 식으면, 담을 수 있는 한계치가 확 내려가면서 현재 수증기량이 그 한계를 넘어버려요. 그 순간 넘친 수증기가 응결해서 물방울이 되는 거예요. 새벽에 기온이 떨어지면 이슬이 맺히고, 찬 음료수 컵 표면에 물방울이 생기는 게 다 이 원리예요. 공기가 차가운 표면에 닿아 식으면서 포화를 넘어서기 때문이죠.한 가지 흥미로운 걸 덧붙이면, 실제 대기에서는 과포화가 돼도 응결이 바로 안 일어나기도 해요. 수증기가 물방울로 뭉치려면 먼지나 미세한 입자 같은 응결핵이 있어야 하거든요. 이런 씨앗이 없으면 습도가 100퍼센트를 넘어도 물방울이 잘 안 맺혀요. 그래서 깨끗한 공기에서는 상대습도가 100퍼센트를 살짝 넘겨도 안개나 구름이 안 생기는 경우가 있어요.정리하면 정확히 포화 상태 그 자체로는 증발과 응결이 균형을 이뤄서 눈에 보이는 응결이 일어나지 않아요. 응결은 그 균형이 깨지고 수증기가 포화를 넘어설 때, 주로 공기가 더 식을 때 시작돼요. 그러니까 포화는 응결의 문턱까지 온 상태이고, 실제로 문을 넘는 건 그 한계를 초과하는 순간이라고 이해하시면 정확하답니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.삼각형 안 숫자는 재활용이 잘 되느냐를 매기는 점수가 아니라 어떤 플라스틱으로 만들었는지 알려주는 재질 표시예요. 1번부터 7번까지 있는데 각각 무슨 재질이고 분리배출할 때 뭘 조심해야 하는지 풀어드릴게요.1번은 페트라고 부르는 재질이에요. 생수병이나 음료수병이 대부분 이거예요. 투명하고 가벼우면서 재활용이 잘 되는 우수한 재질이라, 우리나라에서는 투명 페트병만 따로 모아 고품질로 재활용해요. 그래서 라벨을 떼고 안을 헹군 뒤 찌그러뜨려 투명 페트병 전용함에 버리는 게 중요해요. 참고로 페트병은 재사용하지 않는 게 좋아요. 반복해 쓰면 미세한 흠집에 세균이 끼기 쉽거든요.2번은 고밀도 폴리에틸렌이라는 단단한 재질이에요. 샴푸통이나 세제통, 우유병처럼 빳빳한 용기에 쓰여요. 화학물질에 강하고 안전성이 높아 식품과 생활용품 용기에 두루 쓰이고 재활용도 잘 되는 편이에요.3번은 피브이씨예요. 랩이나 일부 포장재, 파이프에 쓰이는데 재활용이 까다롭고 태울 때 유해 물질이 나올 수 있어서 환경적으로 곱지 않은 재질이에요. 식품을 오래 담기엔 적합하지 않아요.4번은 저밀도 폴리에틸렌으로 비닐봉지나 비닐장갑, 부드러운 포장 필름에 쓰여요. 말랑말랑한 비닐류라고 보시면 돼요. 비닐은 따로 모아 비닐류로 배출해야 해요.5번은 폴리프로필렌이에요. 열에 강하고 안전성이 높아서 반찬통이나 밀폐용기, 빨대에 많이 쓰여요. 전자레인지에 돌려도 괜찮은 재질이라 식품 용기로 인기가 많아요.6번은 폴리스티렌이에요. 일회용 컵이나 요구르트병, 스티로폼이 여기 속해요. 열에 약해서 뜨거운 음식을 담으면 변형되거나 유해 성분이 나올 수 있으니 전자레인지엔 넣지 마세요. 스티로폼은 깨끗이 비우고 이물질을 제거한 뒤 따로 배출해야 재활용이 돼요.7번은 기타라는 뜻이에요. 앞의 여섯 가지에 속하지 않거나 여러 재질을 섞어 만든 복합 플라스틱이 다 여기로 들어가요. 여러 소재가 섞이면 분리가 어려워서 재활용이 가장 까다로운 편이에요.분리배출할 때 공통으로 기억하실 핵심은 이거예요. 먼저 내용물을 깨끗이 비우고 한 번 헹궈주세요. 음식물이나 이물질이 묻어 있으면 재활용이 안 되고 오히려 다른 깨끗한 것까지 오염시켜요. 그리고 라벨이나 뚜껑처럼 다른 재질이 붙어 있으면 떼어내 따로 버려야 해요. 특히 페트병 라벨은 재질이 달라서 꼭 분리해야 하고요. 마지막으로 펌프가 달린 화장품 용기나 칫솔처럼 여러 재질이 섞인 건 재활용이 어려우니 일반 쓰레기로 보내는 게 나아요.솔직하게 한 가지 덧붙이면, 숫자가 적혀 있다고 다 재활용되는 건 아니에요. 1번 2번 5번은 비교적 잘 되지만 3번 6번 7번은 실제로는 재활용이 어려워 상당수가 소각되거나 매립돼요. 그러니 숫자만 보고 안심하기보다 깨끗이 비우고 재질별로 제대로 나눠 버리는 습관이 실제 재활용률을 높이는 방법이에요 +_+

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.만졌을 때 느낌이 비슷한데 쓰임새는 왜 다른지, 정확히 짚으셨어요. 둘의 차이는 근본적으로 무엇으로 만들어졌느냐에서 갈려요. 겉보기엔 비슷해도 뿌리가 완전히 다른 물질이거든요.먼저 고무는 크게 두 종류가 있어요. 천연고무는 고무나무에서 나오는 수액으로 만들어요. 나무에 상처를 내면 흘러나오는 하얀 액체를 굳힌 거예요. 합성고무는 석유에서 뽑은 성분으로 만들고요. 둘 다 탄소를 뼈대로 하는 물질이라는 게 공통점이에요. 우리 주변의 플라스틱이나 나무처럼 탄소가 중심인 유기물 계열인 거죠.실리콘은 뿌리부터 달라요. 실리콘의 핵심 뼈대는 탄소가 아니라 규소예요. 규소는 모래나 돌에 많이 들어 있는 성분이에요. 이 규소와 산소가 번갈아 이어진 사슬이 실리콘의 골격이거든요. 그러니까 고무가 탄소를 기반으로 한다면 실리콘은 돌과 모래의 친척뻘인 규소를 기반으로 하는 셈이에요. 이 근본적인 차이가 두 물질의 성질을 완전히 갈라놓아요.이제 왜 실리콘은 전자레인지에 돌리고 요리도구로 쓰는데 고무는 그렇게 못 하는지가 풀려요. 가장 큰 차이가 열에 견디는 능력이에요. 실리콘의 규소와 산소 결합은 아주 튼튼하고 열에 강해요. 200도가 넘는 온도에서도 녹거나 변형되지 않고 견뎌요. 그래서 오븐이나 전자레인지에 넣어도 괜찮고 뜨거운 냄비에 닿아도 문제가 없어요. 반면 고무는 열을 받으면 물러지거나 끈적해지고 타면서 냄새가 나요. 온도가 높아지면 성질이 망가지는 거예요. 그래서 고무를 뜨거운 조리에 쓰기 어려운 거랍니다.안전성도 큰 차이예요. 실리콘은 화학적으로 아주 안정적이에요. 뜨거워지거나 음식에 닿아도 유해한 성분이 녹아 나오지 않아서 식품용으로 안심하고 쓸 수 있어요. 아기 젖꼭지나 의료용 기구에 실리콘을 쓰는 게 이 때문이에요. 몸에 닿아도 잘 반응하지 않으니까요. 반면 고무는 종류에 따라 특유의 냄새가 나거나 성분이 배어 나올 수 있어서 음식에 직접 쓰기엔 부적합한 경우가 많아요. 고무장갑에서 나는 그 냄새를 떠올리시면 이해가 쉬울 거예요.내구성 면에서도 달라요. 실리콘은 햇빛이나 오존, 시간이 지나도 잘 삭지 않아서 오래 써도 갈라지거나 딱딱해지지 않아요. 고무는 오래 두면 굳고 갈라지면서 삭아버리죠. 오래된 고무줄이나 고무패킹이 딱딱해지고 부스러지는 걸 보셨을 거예요. 실리콘은 그런 노화가 훨씬 느려요.그럼 고무는 실리콘보다 못한 물질이냐 하면 그건 아니에요. 고무는 실리콘보다 잘 늘어나고 탄성이 뛰어나며 마찰력이 좋아요. 그래서 자동차 타이어나 고무줄, 신발 밑창처럼 튼튼하게 늘어나고 잘 미끄러지지 않아야 하는 곳에는 고무가 훨씬 나아요. 실리콘은 열과 안전엔 강하지만 고무만큼 질기게 늘어나거나 강한 마찰을 견디진 못하거든요. 서로 잘하는 분야가 다른 거예요.정리하면 고무는 탄소 기반, 실리콘은 규소 기반이라는 근본적인 차이가 있어요. 이 차이 덕분에 실리콘은 열에 강하고 안전하고 오래가서 요리도구나 전자레인지용으로 쓰이고, 고무는 탄성과 마찰력이 좋아서 타이어나 신발에 쓰여요. 만졌을 때 비슷한 말랑함 뒤에 이렇게 다른 뿌리가 숨어 있었던 거랍니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.그래핀이 꿈의 신소재라 불리면서도 십몇 년째 상용화가 더딘 건, 성능이 부족해서가 아니라 만드는 게 너무 어렵기 때문이에요. 짚으신 대량 생산의 난제와 비용 문제가 사실 하나로 얽혀 있는데, 그 구조를 풀어드릴게요.먼저 그래핀이 뭔지 짚고 갈게요. 그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양으로 이어진 단 한 겹의 얇은 막이에요. 두께가 원자 하나 수준이라 사실상 2차원 물질이라고 불려요. 이렇게 얇은데도 강철보다 수백 배 강하고 전기도 구리보다 잘 통하고 투명하기까지 해요. 연필심에 쓰이는 흑연이 바로 이 그래핀이 수없이 겹쳐 쌓인 건데, 그중 딱 한 층만 떼어낸 게 그래핀이에요. 이 한 겹을 온전하게 뽑아내는 것, 여기서부터 모든 어려움이 시작돼요.가장 큰 걸림돌은 넓고 완벽한 그래핀을 대량으로 만들기가 극도로 어렵다는 거예요. 처음 그래핀을 발견했을 때는 흑연에 스카치테이프를 붙였다 떼는 방식으로 얻었어요. 테이프에 묻어난 아주 작은 조각이 세계 최초의 그래핀이었죠. 이 방법은 품질은 완벽하지만 손톱만 한 조각을 얻는 데도 한참 걸려요. 산업에 쓰려면 넓은 면적이 필요한데 이런 식으론 어림도 없어요.그래서 넓게 만드는 다른 방법들이 개발됐는데, 여기서 품질과 생산량이 서로 충돌하는 문제가 생겨요. 이게 핵심이에요. 뜨거운 금속판 위에서 탄소를 화학 반응시켜 그래핀 막을 넓게 키우는 방법이 있어요. 면적은 넓게 나오지만 과정이 까다롭고 비싸요. 게다가 다 만든 뒤 금속판에서 그래핀을 떼어내 다른 곳으로 옮기는 과정에서 얇은 막이 찢어지거나 주름이 지거나 오염되기 일쑤예요. 원자 한 겹짜리 막을 흠집 없이 옮긴다는 게 상상 이상으로 어렵거든요.반대로 흑연을 화학약품으로 잘게 벗겨내 가루처럼 만드는 방법도 있어요. 이건 값싸게 많이 만들 수 있어요. 하지만 이렇게 얻은 건 조각이 작고 두께도 제각각인 데다 화학 처리 과정에서 구조에 결함이 생겨요. 그러면 그래핀의 그 놀라운 성능이 확 떨어져요. 그러니까 완벽한 품질을 원하면 양이 안 나오고 비싸며, 양을 늘리고 값을 낮추면 품질이 떨어지는 딜레마에 빠지는 거예요.여기서 왜 완벽함이 그렇게 중요하냐면, 그래핀의 성능이 구조의 완벽함에서 나오기 때문이에요. 벌집 구조가 흠집 없이 쭉 이어져야 전자가 막힘없이 흘러 전도성이 나오는데, 중간에 결함이 있거나 원자 배열이 어긋나면 그 지점에서 전자가 걸려 성능이 뚝 떨어져요. 강철보다 강한 성질도 구조가 온전할 때 이야기고, 결함이 있으면 그 부분부터 약해져요. 그래서 다른 소재라면 넘어갈 만한 작은 흠도 그래핀에서는 치명적인 거예요.비용 문제도 결국 여기서 나와요. 비용이 따로 걸림돌인 게 아니라, 완벽한 품질을 대량으로 뽑아내기 어렵다는 물리적 난제가 곧 높은 비용으로 이어지는 거예요. 그러니 짚으신 두 가지 중 무엇이 더 큰 걸림돌이냐고 물으신다면, 물리적 난제가 근본이고 비용은 그 결과라고 보는 게 정확해요. 만드는 게 쉬워지면 비용은 자연히 따라 내려가거든요.그렇다고 그래핀이 실패한 건 아니에요. 완벽한 넓은 막이 필요한 반도체나 투명 디스플레이 같은 분야는 아직 갈 길이 멀지만, 품질이 조금 낮아도 되는 분야에서는 이미 쓰이고 있어요. 가루 형태 그래핀을 배터리 성능을 높이는 첨가제로 넣거나, 플라스틱이나 콘크리트에 섞어 강도를 높이거나, 열을 잘 퍼뜨리는 방열 소재로 쓰는 식이에요. 최고 품질이 아니어도 되는 곳부터 조용히 자리를 넓혀가는 중인 거죠.정리하면 그래핀 상용화가 더딘 진짜 이유는 원자 한 겹짜리 완벽한 막을 크고 값싸게 만드는 게 물리적으로 너무 어렵기 때문이에요. 품질과 생산량이 서로 반대로 움직이는 딜레마가 핵심이고, 비용은 거기서 파생된 결과예요. 이 만드는 법의 벽을 넘는 순간 그래핀은 정말 세상을 바꿀 텐데, 지금은 그 문턱을 넘는 중이라고 보시면 된답니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.이 문제는 좋은 일을 하려는 두 가지 목표가 정면으로 부딪힌다는 게 핵심이에요. 친환경 산업도 옳고 바다 보존도 옳은데, 그 둘이 서로를 방해하는 역설적인 상황이거든요. 갈등의 구조부터 풀어드릴게요.먼저 왜 심해 채굴 이야기가 나오는지부터 보면, 전기차 배터리나 태양광 패널, 풍력 발전기 같은 친환경 기술에는 니켈, 코발트, 망간, 희토류 같은 금속이 잔뜩 들어가요. 그런데 이 금속들이 심해 바닥에 어마어마하게 쌓여 있어요. 수천 미터 깊이 해저에 감자만 한 검은 덩어리가 널려 있는데, 이걸 망간단괴라고 해요. 이 안에 배터리에 필요한 금속이 응축돼 있어서, 육지 광산보다 채굴이 매력적으로 보이는 거예요. 육지 채굴은 숲을 밀고 원주민 터전을 파괴하는 문제가 있으니, 차라리 바다 밑에서 캐자는 논리도 있고요.여기서 첫 번째 역설이 생겨요. 지구를 지키려는 친환경 산업이 또 다른 자연인 심해를 파괴할 수 있다는 거예요. 문제는 심해가 우리가 지구에서 가장 모르는 공간이라는 데 있어요. 달 표면보다 심해 바닥 지도가 덜 그려져 있을 정도예요. 그 어둡고 차가운 곳에도 수백만 년에 걸쳐 만들어진 독특한 생태계가 있어요. 망간단괴 자체가 아주 느리게 자라는데, 그 표면과 주변에 특이한 생물들이 살고 있거든요. 문제는 이 생물들이 어떻게 살아가고 얼마나 다양한지 우리가 거의 모른다는 거예요. 이름조차 안 붙은 생물이 수두룩해요.채굴이 일으키는 피해도 심각할 수 있어요. 해저 바닥을 긁어내면 그 자리에 살던 생물의 서식지가 통째로 사라져요. 게다가 채굴 과정에서 바닥의 퇴적물이 구름처럼 일어나 넓게 퍼지는데, 이 흙먼지가 물속을 떠다니며 멀리 있는 생물의 호흡을 막거나 빛을 차단할 수 있어요. 심해는 워낙 천천히 변하는 곳이라 한번 망가지면 회복에 수백 년, 어쩌면 수천 년이 걸려요. 우리가 무심코 파괴한 걸 되돌릴 방법이 사실상 없는 거예요.두 번째 역설은 모르기 때문에 판단하기 어렵다는 점이에요. 보통은 위험을 알면 대비하는데, 심해는 위험이 얼마나 큰지조차 파악이 안 돼요. 피해가 생태계 전체에 어떤 파장을 미칠지, 회복이 가능한지 아무도 확신하지 못해요. 이런 상황에서 개발을 밀어붙이면, 돌이킬 수 없는 실수를 저지르고 나서야 잘못을 깨닫게 될 위험이 있어요.그래서 개발과 보존 사이에 어떤 기준이 필요하냐가 이 질문의 핵심이에요. 몇 가지 원칙을 생각해볼 수 있어요.가장 중요한 건 사전예방 원칙이에요. 위험이 확실히 없다는 게 증명되기 전까지는 함부로 손대지 않는다는 태도예요. 심해처럼 모르는 게 많고 피해가 되돌릴 수 없는 곳에서는, 안전이 확인될 때까지 신중하게 접근하는 게 합리적이에요. 충분한 연구가 먼저이고 개발은 그다음이라는 순서인 거죠.두 번째는 누구의 바다인가라는 문제예요. 심해 상당 부분은 특정 나라의 것이 아니라 인류 공동의 자산이에요. 그러니 한 기업이나 한 나라가 마음대로 파헤칠 게 아니라, 국제사회가 함께 규칙을 정하고 감시해야 해요. 실제로 국제해저기구라는 국제기구가 이 채굴 규칙을 만들려고 논의 중인데, 여러 나라와 환경단체가 아직 이르다며 잠시 멈추자는 목소리를 내고 있어요.세 번째는 정말 다른 대안이 없는지 따지는 거예요. 배터리 금속을 심해에서만 얻어야 하는 건 아니에요. 다 쓴 배터리에서 금속을 재활용하는 기술을 발전시키거나, 문제가 되는 금속을 덜 쓰는 배터리를 개발하는 길도 있어요. 심해를 파기 전에 이런 대안부터 충분히 시도하는 게 순서일 수 있어요.정리하면 심해 채굴은 친환경 산업을 위한다는 명분과 또 다른 자연 파괴라는 그림자가 한 몸에 얽힌 문제예요. 특히 심해를 너무 모른다는 점 때문에 섣부른 개발이 돌이킬 수 없는 결과를 낳을 수 있어요. 그래서 확실해질 때까지 신중하게, 인류 공동의 자산으로 함께 결정하고, 다른 대안을 먼저 찾는다는 기준이 필요한 거예요. 무엇을 채굴할 것인가만큼 무엇을 지킬 것인가도 똑같이 무겁게 저울에 올려야 하는 문제랍니다 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.중3 운동과 에너지 단원을 하나씩 차근차근 풀어드릴게요. 이 단원은 개념끼리 연결돼 있어서 순서대로 이해하면 훨씬 쉬워요.먼저 등속운동이에요. 등속운동은 말 그대로 속도가 일정한 운동이에요. 빨라지지도 느려지지도 않고 같은 빠르기로 쭉 가는 거예요. 공항의 무빙워크나 일정한 속도로 달리는 자동차를 떠올리면 돼요. 등속운동에서는 같은 시간 동안 같은 거리를 이동해요. 1초에 2미터 갔다면 그다음 1초에도 2미터, 또 그다음 1초에도 2미터를 가는 거예요. 그래서 이동 거리는 속력에 시간을 곱하면 구할 수 있어요. 시간에 따라 이동 거리를 그래프로 그리면 일정하게 올라가는 곧은 직선이 나온답니다.다음은 자유낙하예요. 자유낙하는 물체가 오직 중력만 받아 아래로 떨어지는 운동이에요. 손에 든 물건을 가만히 놓으면 아래로 떨어지잖아요. 이때 중요한 건 떨어지면서 점점 빨라진다는 거예요. 등속운동과 정반대죠. 중력이 계속 물체를 잡아당기니까 속도가 시간이 갈수록 붙어요. 1초 뒤보다 2초 뒤가, 2초 뒤보다 3초 뒤가 더 빠른 거예요. 그래서 높은 곳에서 떨어진 물건일수록 바닥에 닿을 때 더 세게 부딪혀요. 오래 떨어질수록 그만큼 빨라졌으니까요.여기서 정말 신기한 사실이 하나 있어요. 무거운 물체나 가벼운 물체나 똑같은 빠르기로 떨어진다는 거예요. 쇠공과 나무공을 같은 높이에서 동시에 놓으면 동시에 바닥에 닿아요. 무거우면 빨리 떨어질 것 같은데 안 그래요. 공기 저항만 없다면 깃털과 쇠구슬도 같이 떨어진답니다. 실제로 달에는 공기가 없어서 우주비행사가 망치와 깃털을 동시에 떨어뜨렸더니 나란히 떨어졌어요.이제 핵심인 일과 에너지로 갈게요. 과학에서 말하는 일은 우리가 흔히 쓰는 일과 뜻이 조금 달라요. 과학에서 일은 물체에 힘을 줘서 그 물체를 움직였을 때 했다고 해요. 무거운 상자를 밀어서 옮기면 일을 한 거예요. 그런데 아무리 힘을 줘도 물체가 안 움직이면 과학적으로는 일을 안 한 거예요. 벽을 힘껏 밀어도 벽이 그대로면 일을 하지 않은 셈이죠. 일의 크기는 물체에 준 힘에 물체가 이동한 거리를 곱해서 구해요. 힘이 셀수록, 멀리 옮길수록 일을 많이 한 거예요.여기서 에너지가 등장해요. 에너지는 일을 할 수 있는 능력이에요. 어떤 물체가 다른 물체에 일을 해줄 수 있으면 그 물체는 에너지를 가진 거예요. 그리고 일과 에너지는 짝처럼 연결돼 있어요. 물체에 일을 해주면 그만큼 그 물체의 에너지가 늘어나거든요. 내가 공을 밀어 일을 하면 그 일이 고스란히 공의 에너지로 바뀌는 거예요. 반대로 에너지를 가진 물체는 다른 것에 일을 해줄 수 있고요. 일을 하면 에너지가 생기고, 에너지가 있으면 일을 할 수 있다는 이 주고받는 관계가 이 단원의 뼈대예요.이제 두 가지 에너지를 볼게요. 먼저 위치에너지는 높은 곳에 있는 물체가 가진 에너지예요. 높이 있을수록, 무거울수록 위치에너지가 커요. 왜 이게 에너지냐면, 높은 곳의 물체는 떨어지면서 다른 것에 일을 할 수 있기 때문이에요. 예를 들어 높이 든 망치가 떨어지면 못을 박잖아요. 그 망치가 못을 박는 일을 할 수 있는 건 높은 곳에 있어서 위치에너지를 품고 있었기 때문이에요. 댐에 높이 가둔 물이 떨어지며 발전기를 돌리는 것도, 놀이터 미끄럼틀 꼭대기에 앉았을 때가 아래보다 위치에너지가 큰 것도 같은 이야기예요.운동에너지는 움직이는 물체가 가진 에너지예요. 빠를수록, 무거울수록 운동에너지가 커요. 움직이는 물체가 다른 것에 부딪히면 일을 할 수 있어요. 굴러오는 볼링공이 핀을 쓰러뜨리는 게 운동에너지 덕분이에요. 달리는 자동차가 위험한 것도 큰 운동에너지를 가지고 있어서예요.이 두 에너지가 서로 바뀌는 게 이 단원의 하이라이트예요. 자유낙하를 다시 떠올려보세요. 높은 곳에 있던 물체는 위치에너지가 커요. 그런데 떨어지기 시작하면 높이가 낮아지면서 위치에너지는 줄어들어요. 대신 떨어지며 점점 빨라지니까 운동에너지는 늘어나요. 즉 위치에너지가 운동에너지로 모습을 바꾸는 거예요. 꼭대기에서는 위치에너지가 가장 크고 운동에너지는 0이었다가, 바닥에 닿는 순간엔 위치에너지가 0이 되고 운동에너지가 가장 커져요. 롤러코스터가 높은 곳에서 천천히 있다가 내려오면서 쌩쌩 빨라지는 게 바로 이 에너지 전환이에요. 그네도 가장 높이 올라갔을 때 잠깐 멈췄다가 가장 낮은 지점에서 제일 빠르잖아요. 위치에너지와 운동에너지가 계속 자리를 바꾸는 거랍니다.정리하면 등속운동은 일정한 속도로 가는 운동, 자유낙하는 중력만 받아 점점 빨라지며 떨어지는 운동이에요. 일은 힘을 줘서 물체를 움직이는 것이고, 그 일이 에너지로 바뀌어요. 위치에너지는 높은 곳에 있어 가진 에너지, 운동에너지는 움직여서 가진 에너지이고, 이 둘은 상황에 따라 서로 모습을 바꿔요. 이 흐름만 머릿속에 그려두면 문제도 훨씬 수월하게 풀린답니다. :)