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초전도자석이 정확히 어떠한 자석인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.초전도 자석 또는 초전도전자석은 초전도 선으로 감은 코일을 사용하여 만들어진 전자석입니다. 초전도 자석은 구리선 등을 사용한 일반 전자석에 비해 여러 가지 이점을 지닙니다.초전도 선은 구리선에 비해 같은 단면적에 백배 정도의 전류를 흘릴 수 있기 때문에 초전도 자석은 일반 전자석에 비해 더 작아질 수 있습니다.영구전류모드를 사용하면 더 안정적인 자기장을 얻을 수 있습니다.
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전기·전자
23.10.31
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핵융합반응중 핵연쇄반응이 무엇이며 이것이 중요한 이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.핵연쇄 반응(nuclear chain reaction)은 하나의 핵 반응이 평균적으로 하나 이상의 핵 반응을 유발하는 과정으로, 일단 하나의 핵 반응이 시작하면 이후 핵 반응 수가 기하급수적으로 증가하는 현상을 가리킵니다.임계 질량 이상의 충분한 양의 핵분열 연료가 제어되지 않은 채로 핵 연쇄 반응을 일으키면, 막대한 양의 에너지 방출을 일으키며, 이것이 바로 핵무기의 기본 원리입니다. 핵 연쇄 반응은 적절하게 제어할 수 있으며, 핵 반응로에서와 같이 에너지원으로 사용될 수도 있습니다.
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화학
23.10.31
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원자에서 중성자의 역할은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.원자핵 속에 중성자가 필요한 이유는 양전하(+)를 가진 양성자 사이의 반발력을 무마시키고, 강한 핵력을 유도해서, 안정적으로 존재가능한 원자핵을 만드는데 중성자가 필요합니다. 즉, 양성자가 2개 이상인 원자핵이 안정적으로 존재하기 위해서는 양성자 사이의 반발력을 무마시키고, 강한 핵력을 유도해야 되는데,이 역할 때문에 중성자가 필요한 것입니다.
학문 /
전기·전자
23.10.31
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1억도의 플라즈마를 오래 유지하기 힘든 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.핵융합 상용화를 위해서는 먼저 핵융합 반응이 일어나는 초고온의 플라즈마를 특정 공간에 충분한 시간 동안 가둘 수 있어야 합니다. 질량이 큰 태양은 자신의 중력만으로 고온의 플라즈마를 충분히 잡아가두며 그 자체가 하나의 거대한 플라즈마 덩어리를 이루고 중심부에서 끊임없이 일어나는 수소 핵융합 반응으로 우주공간에 엄청난 양의 에너지를 쏟아냅니다. 하지만 지구상에서 플라즈마를 가두는 것은 전혀 다른 차원의 문제입니다. 어떤 재료로도 섭씨 1억 도 이상의 플라즈마를 가둘 수가 없습니다. 현존하는 금속원소 중에 열에 가장 강하다는 텅스텐도 6000℃를 넘어가면 기체가 되어 증발해버립니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 자기장이나 충격파처럼 눈에 보이지 않는 힘을 이용하는 방법들을 고안해냈습니다. 대표적인 예가 KSTAR와 같은 ‘토카막’ 장치입니다. 도넛 형태로 진공 용기를 만들고 진공 용기를 맴돌 듯이 감아드는 강력한 자기장을 걸어 고온의 플라즈마가 쉽게 빠져나오지 못하도록 가두는 것이죠. 전기적 성질을 띠는 플라즈마는 자기장을 중심으로 나선을 그리듯 맴돌며 움직이는 원리를 사용하는 방법입니다. 하지만 고온의 핵융합 플라즈마는 안쪽 부분과 바깥쪽 부분 사이에 생기는 큰 압력 차이와 자기장을 만들기 위해 발생시킨 대용량의 플라즈마 전류로 인해 상황에 따라 불안정하게 요동치는 현상이 발생하게 됩니다. 언제나 우주 만물은 자유 에너지를 방출함으로써 가장 고요한 상태를 찾아가려는 성질을 가지고 있습니다. 높은 에너지로 인해 이런 성질이 강하게 작용하는 고온의 핵융합 플라즈마를 한정된 공간에 감금하려면 외부에서 세심한 제어를 가해줘야 합니다. 그런데 아직은 이렇게 고온의 핵융합 플라즈마를 가두는 기술이 완전치 않아 1억도를 오래 유지하기 함든 것이지요.
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화학
23.10.31
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태양의 표면의 온도는 어느정도가 되는것인지 그리고 중심부에 갈수록 어느정도 온도인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.태양은 뜨겁고 거대한 가스 덩어리로서 중심부의 온도는 약 1천 5백만K로 높지만 표면 온도는 약 6,000K입니다. 그리고 약 139만km의 지름을 가진 태양은 지구지름의 약 109배이고 부피는 지구부피의 130만 배나 되며 밀도를 살펴보자면 태양의 밀도는 1.41g/cm³입니다.
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지구과학·천문우주
23.10.31
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분자와 원자에 대하여 설명해주세요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.물질을 이루는 기본 성분은 원소입니다. 그리고 모든 원소는 그 물질을 구성하는 단위 입자들이 모여서 이뤄지는데, 이 입자들이 그 원소의 ‘원자’입니다. 원자(atom)의 의미도 그리스어로 ‘더 이상 쪼갤 수 없는(atomos)’에서 유래됐습니다. 원소와 원자 두 가지 용어를 설명할 때 ‘종류’와 ‘개수’로 자주 구분합니다. 원소는 물질의 종류, 그리고 원자는 개수로 설명합니다. 즉, 원소는 물질의 종류와 집합을 나타내는 추상적인 개념이고, 원자는 실제로 존재하는 물질적 입자라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 한 바구니에 사과 3개, 배 3개가 들어 있다고 하면, 과일 바구니는 2종류의 원소와 6개의 원자로 구성돼 있습니다. 분자( molecule)는 한 개 또는 두 개 이상의 비금속 원자가 화학 결합에 의해 전기적으로 전하를 띠거나 중성을 띠는 원자 그룹으로, 물질의 고유한 성질을 가지는 가장 작은 단위 입자로서 정의됩니다. 비활성 기체처럼 원자 하나로 이루어진 원자 그룹을 의미하기도 합니다.
학문 /
물리
23.10.31
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커피를 마시고 나서 바로 양치를 하게 되면 안좋다고 하던데 그이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.치아 변색을 막기 위해 커피를 마신 후 바로 양치질을 하는 사람들이 있습니다. 하지만 커피를 마신 직후에는 입안이 약산성을 띄게 되는데 치약 성분을 만나면 오히려 치아의 에나멜층을 손상시킵니다. 커피의 성분으로 인해 구강이 약산성에서 정상 상태로 돌아오기까지는 약 20~30분 정도가 소요되므로 양치질을 바로 하는 것은 좋지 않습니다. 커피는 물론 탄산음료, 와인, 커피, 레몬 등 산성이 높은 음식을 먹은 후에 바로 양치질을 하면 치약의 연마제(플라크를 제거하는 성분)를 만나 치아 표면이 부식되므로 물로 입안을 충분히 헹구고 30분 뒤 양치질 하는 것이 좋습니다.
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화학
23.10.31
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마약 투약 검사는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.마약 투약 여부는 소변과 모발검사를 통해 알 수 있습니다. 정밀도면에서는 소변검사가, 검출기간면에서는 모발검사가 더 유효하다고 볼 수 있는데요. 수사기관은 두 가지 검사를 병행하여 사용하며, 국과수에 정밀 검사를 의뢰하여 투약 시기를 특정하기도 합니다.
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기계공학
23.10.31
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얼음이 왜 물위에 뜨는지 알수있을까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.물이 얼음으로 변할 때 분자 구조가 바뀌기 때문에 부피는 늘어나지만 무게는 일정해서 물이 얼음으로 변할 때 밀도는 줄어듭니다. 따라서 물보다 밀도가 작은 얼음이 물 위에 뜨게 되는 것입니다. 물이 얼음으로 변할 때 밀도는 약 10% 정도 줄어들게 되므로 전체 얼음의 10% 정도가 물 밖으로 나오게 됩니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.10.31
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반도체가 전자기기에서 어떤 역할을 하는지 궁금합니다
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.시스템 반도체는 디지털화된 전기적 정보를 읽고 연산해 인간의 두뇌와 같은 역할을 하기도 하고, 아날로그 신호와 디지털 신호를 상호 변경해주기도 하며, 사람의 오감처럼 센싱을 통해 데이터를 수집하기도 합니다.
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전기·전자
23.10.31
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