안녕하세요 김두환 전문가입니다.
화학
Q. 초전도체 현재 상황을 알고 싶어요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨는 특징이 있죠.즉, 특정 온도가 극저온의 환경일 수도 있고, 상온일수도 있습니다. 현재 이슈되는 초전도체는 상온에서 초전도현상을 유지했다는 연구결과입니다. 이는 아직 신중히 검토중이며 오류일지, 아니면 정말 구현이 가능한지는 기다리고 지켜봐야겠습니다.과학계에서는 상온에서 초전도체를 만들어내기를 바라는 마음으로 연구를 하고 있습니다.만약 상온에서 초전도체를 만들어내게 되면 전력손실이 0에 가깝기때문에 굉장한 효율을 낼 수 있습니다. 이는 엄청난 혁명이라고 볼 수 있죠. 전기세가 대폭 감소할 수 있죠. 또한, 전기적 흐름에서 생기는 발열을 없앨 수 있습니다. 그래서 초전도체를 연구하시는 분들은 상온에서 초전도 현상을 볼 수 있는 물질을 찾고자 끈임없이 연구하고 계십니다.
전기·전자
Q. 초전도체는 어떻게 활용되고 어떻게 만드는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨는 특징이 있습니다.또한, 자속(특정 면적을 통과하는 자기장)이 양자화되는 성질을 가지고 있으며, 초전도체와 초전도체 사이에서 전자쌍이 터널링하는 양자효과도 볼 수 있으며, 양자 효과인 위상 간섭이 일어나기도 하죠.이러한 특징 때문에 초전도체는 자기부상열차, 양자 컴퓨터의 기반이되는 큐빗(양자 중첩, 얽힘)을 구현하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 전력손실이 0에 가깝기 때문에 전자기기의 회로나 우리가 흔히 보는 전깃줄 등 전기가 통하는 모든 곳에 회로로 사용하면 굉장한 효율을 낼 수 있다는 특징이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 나이를 어떻게 예측할 수 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구의 나이의 경우는 동위원소 연대 측정을 통해 계산해낸 값으로 45억년 정도 됩니다.방사성동위원소 연대측정법은 무겁고 불안정한 원소의 반감기를 이용하여 연대를 측정하는 방법입니다. 우리는 다양한 종류의 원소를 발견하였고, 이들의 특징을 탐구하였습니다. 그 특징 중 하나는 방사성 동위원소의 반감기 입니다. 즉, 반감기는 원소의 양이 반으로 줄어드는데 까지 걸리는 시간이며 방사성 동위원소의 수명이 있다는 것을 밝혔죠. 이 사실을 통해 연대 측정을 수행합니다.방사성 동위원소란 안정적인 원자(주기율표의 원자)내는 양성자, 중성자, 전자가 동일한 비율로 있지만, 이 안정적인 원자에 중성자가 더 붙어 불안정한 원소가 되는데 이를 의미합니다. 이 방사성 동위원소(모 원소, parent atoms)는 다른 불안정한 원소를 만들거나 안정적인 원소를 만들어내며 붕괴합니다. 이렇게 만들어진 원소를 딸 원소, 자 원소(daughter atoms)라고 합니다. 반감기는 초기에 모 원소의 수의 반이 줄어든 시간이며 이 때 딸 원소의 수는 모 원소의 붕괴된 양만큼 생성되죠.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 어느 고도까지 올라가나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.대류권인 11km까지 구름이 형성될 수 있습니다. 적도에서의 대류권은 18km로 더욱 높은 곳까지 구름이 형성될 수 있습니다.또한, 야광운이라는 구름은 중간권인 76km에서 85km에서 형성될 수 있다고 합니다. 중간권에서도 대류작용이 발생하며 수증기나 메탄이 주된 요소라고 알려져있습니다.
화학
Q. 목소리만으로 유리잔을 깨뜨리는게 가능한가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네 가능합니다.모든 물질은 고유한 공명 진동수가 존재하고 이 공명 진동수에 의해 쉽게 부러지거나 파손될 수 있기 때문입니다.유리잔이 가장 잘 떨릴 수 있는 진동을 찾아낸 일정한 음으로 지속적으로 소리를 주면 진동이 점점 강해져 깨질 수 있죠.