안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 원자로 냉각액으로 사용되는 '중수' 는 어떻게 만들어지나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.중수로에 대한 이해를 위해 원자로에 대한 간략한 설명이 필요하다. 원자로는 핵분열에서 발생된 에너지를 추출하여 동력으로 사용하는 장치를 말한다. 핵분열은 아인슈타인의 질량-에너지 등가원리(E=mc2)을 통해 설명할 수 있다. 예를 들어 핵연료로 사용된 235-우라늄은 열중성자와의 반응을 통해 핵분열을 일으킨다. 이때 중성자를 흡수한 우라늄은 2개의 원자핵으로 분리되며 2~3개의 중성자와 감마선을 방출한다. 질량-에너지 등가원리에 따라 질량손실은 엄청난 에너지를 발생하게 한다. 핵분열이 지속적으로 일어나기 위해서는 핵분열에 의해 발생된 중성자를 열중성자로 사용하여 핵분열 반응을 반복시켜야 하며 이를 연쇄반응이라 한다. 그러나 핵분열을 통해 발생된 중성자는 고속 중성자이기 때문에 열중성자로 변환시키기 위해 속도를 조절시켜야 하며 이러한 역할을 하는 것을 감속재라고 한다. 또한 핵분열이 일어나면 엄청난 열이 발생하는데 이러한 열로 인해 핵연료가 용해될 수 있기 때문에 온도를 조절하기 위한 냉각재가 필요하다. 중수로는 냉각재와 감속재로써 중수를 사용한 것을 말한다. 중수(heavy water, D2O)는 수소의 동위 원소중 하나인 중수소(deuterium, 12H=D)로 이루어진 산화중수소이다. 중수소는 기존의 수소(11H)에 비해 열성 중성자에 대한 흡수 단면적이 작기 때문에 감속재로 사용된다. 중수(D2O)를 감속재와 냉각재로 사용한 원자로를 중수로(heavy water reactor, HWR)라 하며 일반적인 물인 경수(H2O)를 사용한 원자로를 경수로(light water reactor, LWR)라고 한다.
Q. 비행기가 지나가는 길은 어떻게 만들어지는 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.모든 비행기는 *AIRAC이라는 웨이포인트 모음 데이터를 가지고 있다. 그리고 이 AIRAC 데이터는 비행기 조종 장치 중 하나인 *FMC(비행 관리 컴퓨터)에서 사용된다.조종사는 AIRAC 데이터를 기반으로, FMC에 항로명과 웨이포인트 고유 명칭을 하나씩 입력해준다. 좌측 VIA에 항로명을 입력하고, 우측 TO에 웨이포인트를 입력하는 순서! 이렇게 설정하면 이제 비행기가 눈에 보이지 않는 하늘길을 순조롭게 찾아가게 되는 것이다.*FMC(Flight Management Computer): 자동 조종과 GPS 등이 연결된 장치로, 항공기의 경로와 함께 각종 옵션, 무게 등을 입력할 수 있음*AIRAC(Aeronautical Information Regulation And Control): 각국의 항공교통 관련 기관과 국제민간항공기구(ICAO)가 협력해 한달 주기로 만드는 웨이포인트 정보 모음통행의 규칙 : 우리 마주치지 말자#항로에도_차선이_존재한다 지상에선 수많은 자동차를 통제하기 위해, 지면 위에 복수의 차선을 만들었다(ex. 2차선, 3차선 등). 그 차선은 시멘트 벽 또는 페인트 칠된 선 등을 통해 육안으로도 식별이 가능하다. 하지만 하늘 위에서는 어떨까? 사실상 지상에서와 같이 어떤 표식을 남기기는 불가능하다. 심지어 하루에도 수천 대의 비행기가 날아다니는데 이용할 수 있는 항로는 제한적이다. 그래서 선택한 방법이 비행기들의 ①수평 간격을 멀리 떨어뜨리는 거나(비행기들이 일정 간격을 두고 비행) ②‘비행 고도’를 달리하는 것(비행기들이 수직의 차등 고도로 비행)이다.(출처: 대한항공 공식 홈페이지)비행 고도 같은 경우에는, 비행기의 비행 방향에 따라 차등 적용된다. 자북(자침의 북쪽 끝을 가리키는 방향)을 기준으로 출발지에서 목적지로 향하는 비행 방향이 0~179도 내일 경우, 1000피트 단위의 홀수 고도에서 비행하고, 180~359도 내일 경우엔 1000피트 단위의 짝수 고도로 비행해야 한다.김포↔제주행 비행기들을 예로 들어볼까? 우선 우리나라의 *최저 비행 고도는 약 8000피트! 김포발-제주행 비행기의 비행 방향은 약 190도로, 이 경우 비행기들은 짝수 고도(2만 피트, 2만 2000피트, 2만 4000피트 순)로 비행하게 된다.반대로 제주발-김포행 비행기의 비행 방향은 약 10도로, 이 경우 비행기들은 홀수 고도(2만 1000피트, 2만 3000피트, 2만 5000피트 순)로 비행한다.
Q. 은하와 성운의 차이는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.은하는 성운 보다 더 큰 규모의 개념 입니다. 성운은 먼지 구름이라고 보시면 됩니다.은하계에 소속된 가스 또는 성간물질로 이뤄진 천체이다. 가스상성운, 반사성운, 암흑성운으로 나누어진다. 외부 은하와는 다른 것이다.본문희박한 가스로 형성되었고 내부 또는 주변의 고온별[高溫星]에 의해 빛을 발하는 가스상성운, 단지 별빛을 반사 ·산란하는 반사성운(反射星雲), 배후 성군(星群)의 빛을 차단하여, 밝은 성운이나 은하를 배경으로 검은 실루엣 모양으로 나타나는 암흑성운(暗黑星雲)으로 구분된다. 이들 성운은 가스상성운의 일종인 행성상(行星狀)성운을 제외하고 은하면(銀河面)에 집중하여, 종족 I적이다. 따라서 외부은하와는 본질적으로 다르다.
Q. 원자력발전소 중 중수로와 경수로는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.중수로형 원자로중수로형 원자로는 우라늄 농도 0.7%의 천연 우라늄(U235)을 원료로 사용하며, 감속재로는 중수를 사용한다. 중수(D2O)는 일반 물(경수H2O)과 달리 수소에 중성자가 1개 더 있는 구조로 무게가 경수보다 무겁기 때문에 붙여진 명칭이다. 중수는 중성자와 반응해 삼중수소를 생성하는데, 중수에 방사선 위험이 있는 것은 바로 기체나 수증기 상태로 존재하는 삼중수소가 스스로 베타선을 방출하기 때문이다. 이 베타선은 투과력이 낮아 외부 피폭 위험은 적지만, 호흡기나 상처 등을 통해 체내에 흡수되면서 방사선 피폭이 이뤄지게 된다. 가압중수로는 캐나다에서 개발한 CANDU형이 주종을 이루고 있다. 경수로형 원자로경수로형 원자로는 저농축 우라늄(약 2-4%의 우라늄235)을 연료로 사용하고 있으며, 냉각재와 감속재로는 물(H2O)를 사용하고 있다. 세계에서 가동중인 발전용 원자로의 80%가 경수로로, 이 가운데 가압수형이 약70%, 비등수형이 30%를 차지하고 있다. 우리나라에서는 월성원자력발전소의 일부 원자로를 제외한 모든 원자력발전소가 가압경수형이다.
Q. 유전자 돌연변이 중에서 알비노증이란 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.백색증(白色症, Albinism)은 유전자 돌연변이의 한 가지 유형이다. 옛날 대한민국에서는 백자(白者)라 불렸다고 한다. 멜라닌 세포에서의 멜라닌 합성이 결핍되는 선천적 유전 질환이다. 알비노라고도 한다. 선천적인 질환이므로 후천적 질환인 백반증과는 다르다.주로 유전자 돌연변이에 의해 티로신을 산화시켜 멜라닌을 생성시키는 효소인 티로시네이즈Tyrosinase의 형성이 불가능하게 되기 때문에 일어나는 유전생화학적 현상이다. 백색증은 눈과 털에 색소가 없는 것을 말하므로 여러 원인으로 인해 발생 가능하다.# 백인에게 많이 나타나며 황인이나 아메리카 원주민에게는 소수밖에 존재하지 않는다. 단, 흑인의 비율은 오히려 유럽의 백인보다 높으며, 몇몇 아형의 경우 인종 및 지역에 따라 발생 빈도 차이가 있다.말 그대로 몸의 색소가 결핍되어 흰색으로 변한다. 머리카락도 백발 등 하얀색 또는 이외 밝은 색으로 변하며 머리털 뿐만 아니라 눈썹과 속눈썹까지 몸의 모든 털에서 색소가 빠진다. 눈의 홍채 색소가 없기 때문에 눈의 혈관이 그대로 비쳐져 적안이다. 그렇지만 실제로 은발적안인 백색증은 많이 심각한 경우이며 그만큼 드물다. 적안인 경우는 전 세계 인구의 0.001%에 불과하며 보통은 회안이나 벽안이 된다. 자안도 가능하다.[3] 머리카락 역시 완전히 백발이 되는 경우는 드물고 옅은 금발 등 색이 조금 남아있는 형태가 되는 경우가 더 많다.