안녕하세요 생명공학 전문가 감마입니다.
전기·전자
Q. 몸에서 전기 얻는 ‘웨어러블 발전기’ 는 착용가능한가요?
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.말씀하신 발전기의 정식 명칭은 "웨어러블 마이크로그리드"로 작년 3월쯤 처음 공개되었습니다.현재 실용화에 적용할 수 있도록 개발단계에 있기 때문에 구매나 실생활에서 활용하시기에는 아직 이른감이 있습니다.
화학
Q. 핵융합 과정의 종류에 대해서 알려주세요.
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.CNO 순환(CNO cycle, 문화어: 탄소질소산소순환)은 항성이 수소를 헬륨으로 변환시키는 핵융합 과정으로서 밝혀진 두 기작 중 하나입니다. (다른 하나는 양성자-양성자 연쇄 반응). pp-연쇄반응과 달리 CNO 순환은 촉매순환입니다. 이론적 모형에 따르면 CNO 순환은 질량이 태양의 1.3배 이상인 무거운 별들에서 우세한 에너지원입니다.삼중알파과정(triple alpha process)은 세 개의 헬륨 원자핵(알파 입자)가 탄소로 변화하는 핵융합 과정입니다. 이 급격한 핵융합 반응은 100,000,000 켈빈의 온도에서, 즉 헬륨이 풍부한 항성 내부에서만 발생할 수 있습니다. 오래된 항성 내부에는 양성자-양성자 연쇄나 CNO 순환의 결과로 생성된 헬륨이 쌓여있게 됩니다. 항성의 붕괴를 지탱하던 수소 연소가 끝나게 되면, 중심핵은 스스로의 중력에 의해 붕괴하게되며, 붕괴는 압력을 증가시키고, 따라서 중심핵의 온도는 급격히 증가합니다.양성자-양성자 연쇄 반응(proton–proton chain reaction)은 항성이 수소를 헬륨으로 바꾸는 두 가지의 핵융합 반응 가운데 하나이다. 다른 하나는 CNO 순환이다. 양성자-양성자 연쇄 반응은 태양 혹은 그 이하 크기의 항성에서 더욱 중요하다. 두 수소 원자핵 사이의 전자기 척력을 극복하려면 많은 에너지가 필요하며, 항성에서 이 과정이 완전히 끝나려면 대개 1010(100억)년 정도가 걸린다. 반응이 느리기 때문에, 태양은 여전히 타오르고 있다. 만약 빨랐다면, 태양은 오래전에 수소를 소진했을 것이다. 일반적으로 양성자-양성자 핵융합은 양성자의 온도(즉 평균 운동 에너지)가 충분히 높아서 쿨롱 힘을 극복 가능할 때에만 발생할 수 있다. 양성자-양성자 연쇄 반응이 태양을 비롯한 다른 항성의 기본 원리라는 사실을 1920년대 아서 에딩턴이 처음으로 제안하였다. 당시 태양의 온도는 쿨롱 장벽을 넘기에는 너무 낮다고 여겨졌다. 양자역학의 발전과 함께, 양성자가 양자 터널링을 통해서 고전물리학에서 계산하였던 온도보다도 낮은 온도에서 핵융합을 할 수 있음을 발견하였다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 행성은 어떻게 만들어지는지 궁금합니다
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.태양이 생겨나고 남은 가스 구름 및 먼지로 이루어진, 원반 모양의 ‘태양 성운’에서 여러 행성이 생성되었다고 여겨진다.현재 인정받는 행성 생성 이론은 강착(降着) 이론이다. 강착 이론에 의하면, 행성들은 중심부의 원시별 주위를 도는 먼지 알갱이들이 뭉치면서 생겨났다. 이 알갱이들은 직접 서로 충돌하면서 지름이 1~10킬로미터에 이르는 천체, 곧 미행성으로 자라났다. 이 미행성은 작은 천체를 빨아들이면서 수백만 년에 걸쳐 매년 15센티미터 정도씩 지름이 커졌다. 태양과 가까운 지역(4천문단위 이내)은 온도가 높아서 물이나 메테인과 같은 휘발성 분자들이 압축될 수 없었기 때문에, 여기서 생겨난 미행성들은 금속류(철, 니켈, 알루미늄) 및 규산염 암석 등과 같이 녹는점이 높은 물질로만 이루어지게 되었다.이런 암석 천체는 종국적으로 수성을 비롯한 금성, 지구, 화성과 같은 지구형 행성이 되었다.
물리
Q. 운동 에너지를 활용한 자가발전 발판은 국내에서도 이용되나요?
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.우리나라에도 압전 에너지를 활용한 발전 시설이 있습니다. 바로 부산 지하철 서면역에 있는 ‘압전 에너지 하베스팅 시스템’ 보도블록인데요. 이것은 지하철 역사에 압전 모듈을 설치했다는 특징을 갖고 있습니다. 유동인구가 많은 지하철 역사의 특성을 효과적으로 활용해 에너지를 생산한다는 점에서 주목을 받고 있지요.네 국내에서도 활용되고 있습니다!
기계공학
Q. 빅데이터는 어느정도 데이터 부터 빅데이터 인가요??
안녕하세요. 이성현 과학전문가입니다.빅 데이터(영어: big data)란 기존 데이터베이스 관리도구의 능력을 넘어서는 대량(수십 테라바이트)의 정형 또는 심지어 데이터베이스 형태가 아닌 비정형의 데이터 집합조차 포함한 데이터로부터 가치를 추출하고 결과를 분석하는 기술이다. 즉, 데이터 베이스 등 기존의 데이터 처리 응용 소프트웨어(data-processing application software)로는 수집 · 저장 · 분석 · 처리하기 어려울 정도로 방대한 양의 데이터를 의미한다.