안녕하세요 김두환 전문가입니다.
Q. 빅뱅 초기 인플레이션 확장 때 속도는 빛의 속도보다 빠르지않나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 공간 자체의 확장은 상대성 이론에 위배되지 않습니다.공간은 물질로 기술하지 않고 단순히 공간(x,y,z) 자체로 보고 있죠. 인플레이션과 같은 공간의 급팽창은 물질의 확장이 아니기 때문에 상대성 이론에는 위배되지 않습니다. 상대성 이론에서는 질량을 가진 물질에 대해 기술하며, 질량을 가진 물체 주변의 시공간이 어떻게 되는지에 대해 설명하는 이론이라고 생각하시면 됩니다.
Q. 원자력 발전은 어떤 원리로 전기가 생기는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.원자력 발전의 경우 방사선 물질이 배출될 수 있는데, 이를 잘 처리한다면 친환경 적일 수 있습니다. 방사선 물질을 따로 차폐시켜 모아 처리하기 때문에 친환경발전이라고 말을 하는 것이죠. 원자력 발전은 핵분열을 이용해 열 에너지를 얻게 되며, 이 열에너지를 이용해 증기를 만들어 터빈을 돌려 전기를 생산해냅니다. 이 때 알아야 할 과학적 원리는 핵분열 에너지와 발전기(전자기 유도 현상)입니다. 핵분열은 불안정한 원자(우라늄-235과 같은)에 중성자를 충돌시켜 불안정한 원자가 다른 원자로 변하며 결손되는 질량이 발생하는데, 이 결손된 질량이 에너지로 전환됨에 따라 에너지를 얻어지는 것입니다. 불안정한 원자에 중성자를 충돌 시킴으로써 붕괴를 시키는데, 이 반응이 연쇄적으로 일어나 많은 양에 에너지를 얻을 수 있습니다. 이 때 질량 손실에 의해 얻어지는 에너지는 E=mc^2에 의해 계산할 수 있습니다. 만약에 1g의 질량 결손만으로 9000만 줄(J)의 에너지가 발산됩니다.전자기 유도 현상이란 코일(도선)이 있고, 코일 주변에 자석(또는 전자석)이 움직이거나 자기력이 변화하고 있을 때 코일(도선)에 유도 전류가 흐르는 현상을 말합니다.발전기는 터빈에 바람이나 물살 등 외부 힘으로 인해 회전 시킴으로써 터빈 끝에 달린 자석이 코일 주변으로 회전하거나, 또는 터빈 끝에 달린 코일이 자석 주변으로 하면서 코일에서 유도 전류가 발생하는데 이를 모아 전기로 사용하는 원리입니다. 회전 방향과 상관없이 코일에 전류를 모을 수 있습니다. (원자력 발전의 경우 핵분열 에너지로 증기를 발생 시켜 이를 이용해 터빈을 회전 시킵니다.)
Q. 지구자체가 사라져버릴수 있을까?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구가 사라질 수 있는 방법은 태양이 수명을 다하면서 거성이 되는데, 이 때 태양의 팽창이 발생합니다. 이 팽창은 거대해졌을 경우 지구는 물론 화성까지 집어삼킨다고 하네요. 300km~500km의 크기를 가진 소행성이 충돌할 경우 지구가 부숴져 사라질 수 있습니다. 블랙홀이 다가와 지구를 흡수할 경우 지구가 사라질 수 있습니다.
Q. 상온 초전도체의 활용도가 궁금해요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.상온 초전도체가 상용화될 경우 자기 부상 열차의 개발이 급속도로 빨라지며, 초전도체로 만든 전선이나 회로의 경우 저항이 없어 전력손실이 없으며, 발열 또한 없습니다. 즉, 우리가 사용하는 전자기기의 효율이 1등급으로 전부 상승하며, 발열이 거의 없게 되죠.
Q. 양자컴퓨터가 현자 사용하는 전자컴퓨터 보다 빠른 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터를 초월하는 연산 속도를 가지고 있습니다. 양자 컴퓨터는 양자 중첩의 원리를 기반으로 큐빗(qubit) 체계를 사용합니다. 기존 컴퓨터는 bit 이진법 체계를 사용하죠. 기존 비트 체계로 2자리를 표현하는 방법은 00, 01, 10, 11 로 0, 1, 2, 3을 표현할 수 있습니다. 하지만 큐빗은 2자리를 동시에 중첩으로 표현하기 때문에 a l00>+b l01>+c l10>+d l11> 한번에 표현합니다. a, b, c, d는 lal^2+lbl^2+lcl^2+ldl^2=1이라는 관계가 있습니다. 또한 자릿수가 높아지면 높아질수록 비트체계보다 큐빗의 체계가 더욱 빠른 연산이 가능하죠. 왜냐하면 비트 체계가 각각을 하나하나 표현하여 연산할 때, 큐빗 체계는 한번에 연산하기 때문이죠. 그래서 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터를 초월하는 연산 속도를 가지고 있습니다.이러한 특징 때문에 양자컴퓨터의 장점은 암호해독에 아주 능하다는 장점이 있습니다.