안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 다누리가 누리호로 발사되지 않은 이유가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달탐사선 다누리호와 함께 전 세계의 주목을 끈 것이 바로 발사체 팰컨9입니다. 팰컨9 발사체는 스페이스X사가 개발한 재활용 로켓 발사체입니다. 2020년 5월 민간 유인 우주선 크루 드래건을 발사시킨 후 51일만에 다시 재발사에 성공해서 놀라운 기록을 세웠습니다. 51일만의 재활용은 역사사 최단기록이기 때문입니다.또 스페이스X사는 팰컨9의 페어링을 처음으로 모두 회수하기도 했습니다. 페어링이란 발사체의 머리부분에 장착된 일종의 덮개입니다.발사체에 실린 화물을 보호하기 위해 사용됩니다. 이 페어링이 바다에 떨어지면 부식이 생겨 재활용이 안되기 때문에 낙하산을 달아서 천천히 떨어지는 페어링을 대형 그물을 단 배를 이용해서 바다위에서 받아내 회수에 성공한 것입니다. 페어링 가격이 발사체의 10% 정도인 600만불 약 72억원을 차지하니까 그냥 버리기에는 무척 아까운 부품입니다.다누리는 한국항공우주연구원이 개발하여 2022년 8월 5일에 발사한 대한민국 최초의 달 궤도 탐사선이다. 달 궤도를 돌며 달을 탐사하는 것을 목표로 한다. 2022년 12월 28일, 다누리가 달 궤도 진입에 성공하면서 대한민국은 세계 7번째 달 탐사국[7] 반열에 올랐다.다누리의 정식 영문명은 Danuri이며, NASA에서는 KPLO(The Korea Pathfinder Lunar Orbiter)로 칭하는 가운데 NASA 이외의 해외 우주관련 기사에서는 대부분 Danuri로 명기한다.2. 목표[편집]다누리의 목표는 달 탐사 기술과 과학을 향상시키는 것으로 우주 탐사 위성 기술의 독자 개발, 국제 협력 증진, 미래 달 자원 확보 및 우주 영역 증대, 새로운 세대에게 우주 관련 활동에 대한 영감과 교육 등을 목표로 한다. 위성 본체 개발 기술은 대부분 확보되어 있으므로 심우주 탐사 위성 개발 관련 기술인 비행/관제/제어 기술 (소위 심우주 G(Guidance), N(Navigation), C(Control) 기술) 및 심우주 지상국 개발 기술, 대형 추진 시스템 개발 기술을 획득/검증하는 것이 목표이다.과학적 목적은 2단계 달 임무인 달 착륙지 선정을 위한 달 표면의 고해상도 영상 촬영, 달의 지질과 자원 탐사, 달 표면과 근처 영역의 우주환경 연구로 달 자기장 지도 획득, 방사능 세기 연구 및 고에너지 입자 밀도 연구 등이 있다.3. 제원[편집]다누리는 발사형상 체적이 1.82m(가로)×2.14m(세로)×2.29m(높이), 궤도형상 체적은 6.30m(가로)×3.18m(세로)×2.67m(높이)에 총 중량 678kg(연료 260kg 포함)이다. 탑재체의 기능을 지원하는 본체 및 궤도선 고유의 임무를 수행하는 탑재체(6개, 총 34.2kg) 두 부분으로 구성되었고, 소비 전력은 760w이다.3.1. 플랫폼(본체)[편집]본체 컴퓨터 + 임무 시스템항행항법 장치 + 유도제어 장치 + 신호전력분배 장치 + 전장품열제어 장치 + 태양전지판 2개심우주통신 장치 + 고이득 안테나 + 저잡음 수신기추진분리제어 장치 + 30N급 하이드라진 궤도조정용 추력기
지구과학·천문우주
Q. 밀집성이 중력붕괴로 블랙홀을 형성하게 되는 밀집성의 질량은 얼마나 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.밀집성(密集星, compact star)은 내부 물질의 밀도가 매우 크고 핵융합 반응이 더 이상 일어나지 않는, 항성의 최종 진화 형태를 말하는 용어이다.모든 항성은 주계열성으로부터 시작하여 죽음을 맞을 때까지 핵융합 작용을 통해 에너지를 생산하는데, 항성의 가스 압력이 중력과 평형을 이루는 지점에서 항성의 물리적 크기가 결정된다. 그러나 핵융합을 할 물질을 모두 소비한 진화 최후 단계의 항성은 그 질량이 일정 수준을 넘을 경우 매우 작은 부피만큼 압축된다. 이는 복사 에너지가 더 이상 생산되지 않아 중력이 복사압을 이기기 때문이다. 다만, 질량이 작은, 적색 왜성과 같은 별은 밀집성으로 진화하지 않는다고 여겨지고 있다.중심부에 고밀도의 물질이 남았을 경우에도 그 물질의 양에 따라 진화 양상은 두 가지로 달라진다. 상대적으로 질량이 작을 경우 축퇴가스압은 중력보다 커서, 평범한 항성이었을 때와 비교하면 그 덩치가 매우 작아지기는 하나 일정 크기를 유지하고 더 이상 줄어들지 않는다. 여기에 해당하는 대표적 천체가 백색 왜성과 중성자별이다.그러나 질량이 보다 클 경우 중력이 모든 힘을 이기게 되며 물질은 무한히 압축된다. 대표적인 천체가 블랙홀이다.형성별 진화의 일반적인 끝점은 밀집된 별의 형성이다.모든 활동성 별은 결국 내부의 핵융합으로 인한 외부 복사 압력이 더 이상 항상 존재하는 중력에 저항할 수 없게 되는 진화 지점에 도달하게 된다. 이런 일이 발생하면 별은 자체 무게로 붕괴되어 별의 죽음을 겪는 과정을 겪게 된다. 대부분의 별의 경우 밀집성이라고도 알려진 매우 밀도가 높고 밀집된 별 잔해가 형성된다.밀집된 별은 내부 에너지를 생산하지 않지만 블랙홀을 제외하고는 붕괴 자체로 인해 과도한 열이 남아 있는 상태로 대개 수백만 년 동안 방출된다.최근의 이해에 따르면, 빅뱅 이후 초기 우주의 위상 분리 중에 밀집별이 형성될 수도 있었다. 알려진 소형 물체의 원시 기원은 확실하게 결정되지 않았다.
생물·생명
Q. 현 생물 중에 우주에 나갔을 때도 가장 오래 살아있는 생물은 무엇일까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우주에 산소도없고 방사능도 많고, 영하 100도 이하로 춥습니다. 그래서 살아 있을 생물이 없습니다.
전기·전자
Q. 화학 용어 중에 핵자기공명이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자기장 내에서 원자핵의 자기모멘트에 특정한 외부의 에너지가 작용하여 그 에너지를 흡수하고 다른 에너지 준위로 전이하는 현상. 또는 이를 이용한 분광법을 말한다. 보통 NMR이라고도 한다. 물질의 특성분석에서 의학 분야까지 널리 이용되고 있다.원자가 자기장 내에 놓이면 원자핵의 스핀에 의해 에너지가 제만준위(Zeeman level)로 나뉘고, 이 준위 사이에서 공명한다. 미국의 I.I.라비가 최초로 원자빔·분자빔에 의한 핵자기공명법을 개발하였으며, F.블로흐와 E.M.퍼셀이 고체 및 액체에 대한 핵자기공명을 관측하였다.원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있으며 이들은 스핀(spin)이라는 양자역학적 성질을 가지고 있다. 원자핵의 스핀은 양자화된 각운동량에 따른 자기양자수(magnetic quantum number)를 가지며 일정한 방향성을 갖는다. 그리고 1H이나 13C등과 같이 총 스핀양자수가 0이 아닌 경우에는 자화율을 가지며, 바로 이 성질에서 핵자기공명 현상이 비롯된다.
지구과학·천문우주
Q. 인공위성을 발사하면 보통 지구 주변을 같이 빙글빙글 돌아가는 원리는 무엇 때문인가요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.정지궤도위성은 적도 위 35,786km에 위치한 원형 궤도를 따라 공전하며, 지구의 자전 방향에 따라 궤도를 도는 인공위성으로 위성의 궤도주기와 지구의 자전주기가 동일해 지상에서 관측 시 한 지점에 정지해 있는 것처럼 보이는 인공위성을 말한다. 지상에서 보았을 때 항상 같은 자리에 위치하고 있기 때문에 이 궤도를 지구 동기 궤도(GeoSynchronous Orbit, GSO)라고도 부르며, 대부분의 상업용 통신 위성, 방송 위성 및 기상 위성 등이 정지궤도에서 작동한다.
지구과학·천문우주
Q. 해수면 상승을 막을 방법은 없을까요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물은 순환됩니다. 물이 증발되고 비가내리고를 반복합니다. 현재까지는 물을 없애는 기술은 없습니다.그래서 매년 해수면이 올라가는 걱정을 하는 것입니다.현재 분석된 내용으로는 해수면 상승의 속도만 늦출 수 있을 뿐, 물 자체를 없앨 수는 없습니다.온실가스가 줄어든다고 해도 바닷물의 열팽창 때문에 해수면이 계속 상승하게 됩니다.해수면 상승에 대한 대비책을 세워야 합니다.
화학
Q. 온도의 단위에서 섭씨 온도와 화씨 온도가 있는데요 왜 이렇게 두개를 구분하는 건가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.화씨 온도(華氏溫度, 영어: Fahrenheit)는 독일의 다니엘 가브리엘 파렌하이트(Daniel Gabriel Fahrenheit)의 이름을 딴 온도 단위이며[1], 기호로는 °F를 쓴다. 물이 어는 온도는 32도(섭씨 0도)이며, 물이 끓는 온도는 212도(섭씨 100도)이므로, 이 사이의 온도는 180등분된다.과거에는 영국과 미국의 영향으로 영어권의 여러 나라에서 널리 쓰였고, 이 때문에 “English Unit”이라고 표현하기도 한다. 그러나 현재 영국, 캐나다 등 대부분의 영어권 국가에서도 미터법을 채택하면서 섭씨로 바꾸었고, 미국을 비롯한 극소수의 국가에서만 여전히 공식적인 단위로 사용하고 있다. 화씨(華氏)란 이름은 독일 인명인 파렌하이트(Fahrenheit)의 중국 음역어 ‘화륜해특’(중국어: 華倫海特, 병음: Huálúnhǎitè 화룬하이터[*])에서 유래한다. 화씨 100 °F는 섭씨 37.8 °C로 인간의 체온과 비슷하다.화씨 온도계의 장점은 위의 유래에서도 볼 수 있듯이, 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 온도 범위에 적합하다는 것이다. 예컨대 겨울철 추운 날씨가 대략 0 ° F≒−17.8 ° C0°F≒−17.8°C에 가깝고, 여름철 매우 더운 날씨는 100 ° F≒37.8 ° C100°F≒37.8°C에 가깝다. 더욱이 −17.8 ° C−17.8°C에서 37.8 ° C37.8°C를 백단위화했기 때문에 온도 조절이 매우 중요한 작물을 관리하는 데 유용하다. 이 때문에 일부 농가에서는 화씨 온도계를 사용한다. 대한민국의 기온도 0∼100 ° F0∼100°F 범위에 있다. 서울 기준으로 2018년에는 최저 0 ° F≒−17.8 ° C0°F≒−17.8°C, 최고 103.3 ° F≒39.6 ° C103.3°F≒39.6°C를 기록했다.[10] 홍천은 −15 ° F≒−26.1 ° C−15°F≒−26.1°C와 105.8 ° F=41.0 ° C105.8°F=41.0°C를 기록하기도 했다.일상생활에서 편리하다는 점 때문에 영미권에서 오랫동안 쓰였으나 영미권에서도 미국을 제외한 대부분의 국가는 1960년대 말부터 섭씨온도로 갈아탔다. 한국에서도 1960년대까지는 섭씨와 화씨 온도계가 혼용되었으나 폭서 91.4도 (1963.8.7.) 마찬가지로 이제 화씨는 낯선 온도계가 되었다. 현재까지도 화씨 온도계가 쓰이는 곳은 미국, 미얀마, 라이베리아, 벨리즈, 팔라우, 미크로네시아 연방, 마셜군도 등에 불과하다. 영국과 캐나다는 정식으로는 섭씨 온도계로 갈아탔지만 아직도 화씨의 잔재가 많이 남았고 일부 신문이나 뉴스에서는 두 단위를 병용하기도 한다. 인도는 기온은 섭씨로 재지만 체온은 화씨로 잴 때가 있다.
생물·생명
Q. 최면은 어떻게 이루어지며, 최면을 통해 나오는 말은 다 무의식속에서 내뱉는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.흔히 무엇인가에 몰입되며 지각력이 평소보다 왜곡되는 '트랜스 상태'를 최면이라고 보는 경우가 많다. 이게 최면가들 사이에서의 주류 의견 중 하나이기도 하다.하지만 보다 세부적으로 들어가자면 최면이 무엇인지에 대한 의견은 꽤 다양하다. 과학자들도 최면이 무엇인지에 대해 통일된 의견을 가지고 있지 않다. 최면가들 사이에서도 자주 갈린다. 심지어는 최면이란 건 없다고 주장하는 최면가도 있다.사람들이 최면에 대해 흔히 생각하는 모습은 '잠들듯이 몽롱한 상태'에서 최면가의 말에 대답할 정도의 약한 의식은 남아 있는 모습이다. 하지만 이러한 상태는 유도하기 오래 걸릴 뿐만 아니라, 별도의 조용하고 몸을 눕힐 안전한 장소가 필요해 활용도가 떨어진다. 최면가들은 어떻게든 최면의 범위를 넓히지 않으면 안 되었던 것이다. 그래야 더 많은 상황에서, 더 빠르게 최면을 활용하여 마음을 치료할 수 있었다. 유튜브 영상을 볼 때 정도의 집중되면서 다소 현실감이 떨어지는 상태까지도 최면이라고 보고 활용할수 있다면 더 좋을 것이다. 이 정도의 집중력과 현실감의 왜곡은 우리가 매일 경험할 정도로 일어나기 쉬우니 말이다. 이렇게 최면의 범위를 '잠을 자는 듯한 상태'에서 '트랜스 상태' 전반으로 키워서 보는 경우도 있다.또는 최면을 받는 사람이 최면가의 말에 집중하고, 거기에 대해 평상시에는 불가능한 여러 신기한 반응을 보여준다는 점에 집중해, 최면이란 '자극에 대해 집중하고 그 자극에 대해 평상시에는 불가능한 여러 반응을 보여주는 것'이라고 생각하는 경우도 있다. 최면 상태에서는 의식이 현실과 다소 분리되어 환각을 체험하기도 한다는 점을 보고, 최면이란 정신의학에서 말하는 해리 상태와 연관이 있다고 보는 경우도 있다. 그런가 하면 최면 상태에서 일어나는 마음의 변화에 집중해, 최면이란 마음의 특정한 상태를 말하는 것이 아니라, '마음에 변화를 일으키는 행위' 그 자체를 말하는 것이라고 보기도 한다.이 중에서 최면이 무엇인지에 대해 가장 널리 받아들여진 뜻이자, 또 가장 중요하게 활용되는 요소는 바로 '트랜스 상태'이다. 트랜스 상태란 마음이 평상시와는 다른 상태로 '변화'되어 있다는 의미이다.[5] 이 트랜스 상태는 우리나라의 무속과 같은 샤머니즘 형태의 종교나 정신의학에서 말하는 해리 상태와도 연관이 깊다.[6] 유튜브를 볼 때 정도의 '집중되면서 동시에 현실감이 떨어진 느낌' 같은 변화라고 보면 된다.최면을 하는 이유는 마음을 치유하는 것이건, 공연장에서 웃고 떠들기 위해 재미있어 보이는 현상을 일으키는 것이건, 최면을 받는 사람에게 어떤 현상을 일으키는 것이다. 그렇기 때문에 최면에서 활용하는 트랜스는 '특별한 현상을 일으키기 쉬워지는, 평상시가 아닌 마음의 상태' 라고 볼 수 있다.
지구과학·천문우주
Q. 태양폭풍이 우리 생활에 미치는 영향은 어떤게 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.태양풍은 위성과 우주비행사에게 치명적인 위험을 줄 수 있다. 또한 지구의 자기장을 동요시켜 많은 피해를 줄 수도 있다. 따라서 이 태양풍에 대한 대책은 우리의 삶에 있어서 아주 중요하게 될 것이다.태양풍이 발생하면 보통의 태양플레어보다도 현격히 많은 전자파(자외선, 가시광선, 적외선, 전파), 자기장파, 입자선, 입자 등이 발생된다. 이것들은 보통 지구의 자기권과 대기권을 통과할 때 대부분이 소멸한다. 예를 들어 자외선은 상부대기나 오존층에 흡수되고, 자기장, 입자선과 입자는 우선 자기권에 붙잡힌 뒤 상부대기를 구성하는 입자와 충돌하여 에너지를 방출하게 된다. 지표까지 도달하는 것은 일부 전자파, 즉 가시광선과 적외선이다.태양풍이 규모가 클 경우에도 위와 같은 이유로 플라스마 입자 등이 직접 지상으로 오는 경우는 드물고 보통 간접적인 영향을 미친다. 하지만, 2008년 12월에 테미스(THEMIS: NASA의 관측위성)가 관측한 것처럼 자기권이 얇은 곳이 있으면 그곳으로 상부대기에 직접영향이 미칠 가능성도 있다. 이 경우 인공위성의 영향이 고려된다.태양풍에 의해 도달한 플라스마 입자 등이 쌓여 자기권내로 생성된 전기에너지는 전리층에 강한 전류를 흘리고, 이것으로 지자기변동이 발생한다. 게다가 지자기변동에 의해 유도전류가 송전선에 발생되면 전자기기가 망가지거나, 발전소와 변전소 등의 전력시설이 파괴되어 정전이 되는 등, 대규모 피해가 발생한다.태양풍에 의해 방출된 전자파 등은 그 속도의 차이에 의해 3단계로 나뉘어 따로따로 도착한다. 우선 최초에 도착하는 것이 전자파로, 이것은 빛의 속도로 오기 때문에 8분 정도면 도달한다. 전자파는 주로 전파 장해를 일으키고 많은 통신시스템(인공위성, 비행기의 무선 등)을 사용하지 못하게 한다.두 번째로 오는 것이 방사선으로, 몇 시간이면 도착한다. 우주비행사들은 방사선을 차단할 수 있는 시설 내로 피난해야할 정도의 위력이 있다.마지막이 CME(코로나 질량 방출)로 2~3일 정도 후에 도달한다. 이 영향이 가장 위험하며 CME에 동반되어 자기권내에 생성되는 전기에너지가 원인이 되어 발생한 유도전류가 송전선을 타게 되면 전류를 방해하여 정전, 전력시스템의 파괴를 초래한다. 이것을 막기 위해서는 발전소 등을 정지하고 송전을 멈추어 강제정전을 일으킬 필요가 있다.
지구과학·천문우주
Q. 우주가 팽창하는 속도를 계산했을 때 계산하는 방법들마다 결과가 다른 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우주의 팽창속도는 허블의 법칙에 따라 팽창하므로 73km/s/Mpc로 멀어지고 있습니다. 허블의 법칙은 거리가 멀어짐에 따라 팽창속도가 커진다는 법칙으로 1Mpc떨어진 거리에서 서로간 멀어지는 속도는 73km/s라는 의미입니다. 즉, 이에 따르면 우주의 끝은 우리로부터 빛보다 빠르게 후퇴하고 있습니다.즉, 우리와 떨어진 항성(별)에서 부터 나오는 빛은 우주 팽창에 의한 도플러 효과로 적색편이가 일어납니다. 그래서 관측가능한 별 빛을 이용하여, 시간에 따른 파장 변화를 측정하여 별의 후퇴 속력을 알아낼 수 있습니다. 그리고 후퇴속력에 대해서는 허블의 법칙을 따르므로 73km/s/Mpc으로 후퇴속력을 나눔으로써 거리를 알 수 있는 것이죠. 이는, 관측가능한 별 빛에 대해 계산함으로써 가장 먼거리의 별 빛을 측정할 수 있으며, 이 것이 관측가능한 우주의 사이즈가 됩니다.허블 상수의 정확한 값을 얻는다는 것은 매우 어렵습니다. 이러한 값을 얻으려면 천문학자들에게는 두 가지 측정이 필요합니다. 첫 번째는 은하의 후퇴 속도를 알려주는 적색이동을 분광기를 통해서 관찰하는 것이고, 두 번째는 지구로부터 은하가 얼마나 떨어져 있는가를 알아내는 것으로 결정하기 가장 어려운 값입니다. 변광성, 초신성과 같은 비교적 정확한 '거리 측정'을 은하에도 대입할 수 있어야 되기 때문입니다. 이러한 연구 결과는 허블의 법칙을 깨며, 우주의 나이, 우주의 크기등도 다시 계산을 해야합니다.