안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
기계공학
Q. 랩다이아와 일반 다이아는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.랩다이아몬드는 실험실에서 만든 다이아몬드로 인공으로 만든 다이아 입니다. 천연 다이아와 차이가 없다고 하며, 가격은 저렴합니다. 요즘 MZ세대들에게 인기가 많다고 합니다.
생물·생명
Q. 양자 역학에서 얽힘 현상과 슈뢰딩거의 고양이는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.핀란드 알토대와 호주 뉴사우스웨일스대 공동연구팀은 양자얽힘이 일어나는 두 알루미늄 조각을 이용한 실험으로 불확정성 원리를 피할 수 있다는 사실을 밝혀 같은 날 사이언스에 발표했다. 양자역학의 주요 개념인 불확정성의 원리에 따르면 입자의 위치와 운동량은 동시에 정확히 측정할 수 없다. 그러나 연구팀이 마이크로파로 한 조각을 진동시켰을 때 나머지 조각이 그와 정반대 위상으로 진동했다. 이런 규칙성을 활용해 양자얽힘이 일어난 물체의 위치와 운동량을 측정할 수 있다. 라우레 메르시에 드 레피나이 핀란드 알토대 연구원은 “만약 이런 움직임이 오롯이 양자얽힘에 의해 일어난 거라면, 두 조각의 위치와 운동량을 정확히 측정함으로써 불확정성의 원리를 깰 수 있다”고 말했다.오스트리아의 물리학자 슈뢰딩거가 설명한 이론으로, 밀폐된 상자 속에 독극물과 함께 있는 고양이의 생존 여부를 이용하여 양자역학의 원리를 설명한 것이다. 상자 속 고양이의 생존여부는 그 상자를 열어서 관찰하는 여부에 의해 결정되므로 관측행위가 결과에 영향을 미친다는 사실을 이 사고실험을 통해 설명하고 있다.본문슈뢰딩거는 오스트리아의 물리학자로 양자역학을 서술하는 네 가지 방법 중 가장 기초적이고 최초의 방정식을 고안해 낸 사람이다. 슈뢰딩거는 말년에 과학철학을 공부했는데 그가 내세운 슈뢰딩거의 고양이는 만약 양자법칙이 거시세계에까지 확장된다면 어떻게 될까를 보여준다.사고실험어떤 고양이가 밀폐된 상자 안에 갇혀 있다. 상자 안에는 1시간에 2분의 1 확률로 1개 분해되는 알파입자 가속기가 있고 청산가리 통이 들어 있다. 만약 알파입자가 방출되어 청산가리 통의 센서가 감지하면 청산가리 통은 깨지고 고양이는 죽고 만다. 1시간 후 과연 고양이는 죽었을까 살았을까?해설사고실험에서 알파입자는 미시세계의 것이고 양자역학으로 서술된다. 그것이 거시세계의 고양이를 죽이느냐 살리느냐의 기로에 놓여 있는 것이다. 각 물리학적 입장에 따라 고양이가 죽었을까 살았을까에 대한 답변은 다르다. 고전역학자들은 실재론자들이며 우리가 그것을 확인하든 안 하든 고양이는 죽었거나 안 죽었거나이다.
화학공학
Q. 유기 화학에서 이성질체의 개념은 무엇이며 왜 중요한가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.같은 분자식을 가지고 있으나 원자 배열 또는 입체 구조가 서로 다른 분자를 의미한다. 이것은 '같은 부분으로 만들어졌다'는 뜻의 그리스어인 isos + meros에서 유래되었다.같은 분자식을 가지면서도 서로 다른 구조 또는 입체 구조를 만든다는 점은 화합물의 다양성 증가에 크게 기여한다. 즉, 이성질체인 분자들은 같은 분자식이지만 작용기, 골격, 위치, 입체 모양을 변형함으로써 서로 다른 물리/화학적 성질을 가질 수 있으므로 더 많은 다양성을 가져다준다. 구조의 다양성이 증가하고 다양한 화합물의 증가는 동시에 화합물의 물리 화학적 기능의 다양성이 증가함을 의미한다.입체 이성질체의 중요성우리 몸의 단백질에 사용되는 아미노산은 D-형태와 L-형태 아미노산 중에서 L-형태의 아미노산만 사용한다. 따라서 L-형태의 아미노산만 사용하여 만들어진 단백질은 입체적으로 선택성을 가진 한 구조를 가지게 된다. 이러한 특성은 우리 몸 안의 어떤 특정 단백질은 거울상이성질체를 구분할 수 있어 두 거울상이성질체에 대한 결합력이 다를 수 있다.대표적인 예로 탈리도마이드(Thalidomide)란 화합물이 있다. 탈리도마이드는 1953년 서독에서 라셈체 형태로 합성하였고, 임산부들의 입덧 방지용으로 판매된 약이다. 이것은 각종 동물 실험에서 부작용이 거의 드러나지 않았기 때문에 1950년대 후반부터 1960년대까지 유럽에서 주로 판매되었다. 그렇지만 탈리도마이드를 복용한 임산부들이 아기를 출산하였을 때, 신생아들의 팔과 다리가 짧거나 없는 기형아들이 나타났다. 역학 조사에서 탈리도마이드가 원인으로 판정되어 이의 사용이 금지되었다.이 약은 라셈화합물로 R-형태는 진정효과를 가지고 있으나, S-형태는 세포분열 방지 효과가 있어 S-이성질체가 신생아들의 팔과 다리가 짧거나 없는 기형을 발생시키는 부작용을 발생 원인으로 알려지게 되었다. 최근 S-이성질체의 부작용인 세포분열 방지 메커니즘을 이용하여 세포분열이 많은 질병 즉 다발성 골수종 치료제인 항암제로의 응용 가능성에 대해 조심스럽게 시도되고 있다. 안정성이 부적절한 이 약품을 제조 판매한 회사는 천문학적인 보상 비용을 감당하지 못해 파산하게 되었다.이 사건은 제조사가 적절하지 못한 제품을 만들면 어마어마한 피해를 발생하고 회사 자체도 생존하지 못한다는 것을 보여주었다. 이로 인해 신약 개발 분야에서 새로운 신약을 개발할 때 여러 가지 독성에 대한 임상 시험의 중요성이 강조되는 계기가 되었다. 특히 신약이 라셈 혼합물일 때 각 이성질체에 대한 생물학적 역할 규명의 중요성이 새롭게 조명되었다.
전기·전자
Q. 뉴스나신문기사를보면 6G기술개발확보해야된다고하던데 6G는 어떤것이가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.6G는 다음과 같은 목표로 개발되고 있다.위성 통신 시스템 도입: 6G는 지상 기지국 망 뿐만 아니라 인공위성을 기지국으로 사용한다. 위성 통신은 5G 비지상 네트워크(NTN, Non-Terrestrial Networks)에 처음 도입된 데 이어 6G에서 본격적으로 상용화될 것이다. 따라서 6G가 도입되면 그동안 일반적인 이동통신의 사각지대로 여겨졌던 해상과 항공에서의 자유로운 통신이 가능해진다. 또한 해외에서 로밍이 필요없게 된다고 하며, 수중 통신이 가능하게 된다.1테라비트급(1Tbps) 전송 속도: 5G의 기가비트급(Gbps) 속도보다 훨씬 더 빠르며 영화 한 편을 다운받는데 몇 초밖에 걸리지 않는다.짧은 전송 지연: 5G보다 전송 지연[1]이 무선 기준 0.1ms로 낮아진다.넓은 서비스 거리: 최대 10km까지 서비스 지역 거리가 확대된다.높은 신뢰성: 보안기술을 선택적 추가하는 5G와 다르게 보안기술 내제화된다.
지구과학·천문우주
Q. 비행기와달리헬리곱터는 양력발생원리가 다른가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.비행기나 프로펠러 등에 사용되는 날개의 모양을 에어포일(airfoil)이라고 하는데, 에어포일이 유체 속에서 운동할 때 그 주위에는 4가지 힘, 다시 말해 중력, 추력, 항력, 그리고 양력이 작용한다.에어포일이 유체 속에서 운동할 때 그 주위에는 중력, 추력, 항력, 양력이 작용한다.추력은 에어포일을 앞으로 가속하는 힘이며 비행기의 경우 엔진으로부터 나온다. 항력은 가속을 방해하는 유체의 저항력이며 에어포일의 운동방향과 반대방향으로 작용한다. 중력은 지구상에서 질량을 가진 모든 물체에 작용하는 힘이며 아래방향으로 작용한다. 그리고 마지막으로 에어포일이 공중에 떠 있기 위해서는 위쪽으로 작용하는 또 하나의 힘이 있어야 하는데 이 힘이 바로 양력이다.양력은 어떻게 생기는가? 유체 속을 움직이는 에어포일 주위에 발생하는 양력을 설명하는 데 잘못 적용되는 대표적인 이론은 이른바 “긴 경로(longer path)” 이론 혹은 “동시 통과(equal transit)” 이론이다. 이 이론은 에어포일의 윗면의 곡률이 크고, 유체의 흐름이 에어포일에 의해 나뉘었다가 다시 합쳐지는 점에 주목하여 베르누이 원리를 적용한다.“긴 경로” 이론은 에어포일의 윗면을 따라 흐르는 공기분자들의 경로가 아랫면을 따라 흐르는 경로 보다 길어서 더 먼 거리를 이동한다는 것이고, “동시 통과” 이론은 에어포일의 앞부분에서 아래위로 나뉜 공기의 흐름이 에어포일 뒤쪽 끝에서 같은 시간이 경과된 후에 다시 합류한다는 것이다.그 결과 에어포일 위쪽의 유체흐름이 아래쪽보다 빨라지므로 베르누이 원리에 따라 윗면의 압력이 아랫면 보다 작아서 위쪽으로 양력이 발생한다고 설명한다.
토목공학
Q. 날이 아주추은겨울되면 한강이 자주얼게되던데 강표면부터 어는이유가궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.보통 강의 하부 보다는 강의 표면이 추운 온도나 바람의 영향을 많이 받기에 강의 표면부터 얼기 시작합니다.
전기·전자
Q. 스마트폰 배터리 충전시간은 소모시간과 같은가요 다르다면 차이가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.충전시간은 급속충전과 일반충전이 있습니다. 급속충전이 빠르갰죠, 그리고 베터리 성능이나 충전케이블에 따라 시간이 다릅니다. 소모시간은 베터리 상태, 핸드폰 기종, 어플 및 기타 영향에 따라 다릅니다.
화학
Q. 금의 녹는점은 얼마나 높은 온도인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.금(숲:Gold) - 원소기호 Au- 모든 금속 중 가장 안정된 성질을 가지고 있어 영원히산화되지 않는다. 전극 전위가 높다.- 모든 강산에 용해되지 않으나 왕수에는 용해된다.- 비중 19.32, 융점 1064°c, 비등점 2807°, 전기저항 2.3MS- 열전도율은 매우 높다. (최고인 은의 70 %)- 금속 중 연성과 전성이 최고로 높다.(1g으로 3km의 선 및 0.07 km의 금박으로 가공 가능하다.)
화학
Q. 음식을 발효할때 효소의 과학적 역할은?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.생물 활동의 핵심으로, 한 생명체 안에 물질대사가 작동하지 못하면 생명 시스템이 유지될 수 없듯이, 효소도 마찬가지로, 이 수많은 물질대사[5]에 관여하기 때문에 효소가 없을 경우에도 여러가지 이상 증세가 나타나 건강을 악화시킬 수 있다. 사실 우리가 알고 있는 대부분의 단백질이 효소라고 보면 된다. 효소가 필요한 이유는 생물체가 살기 위해 필요한 화학반응을 낮은 온도에서 빠르게 할 수 있게 하기 때문이다. 효소 없이 화학반응을 일으키기 위해서는 오랫동안 기다리거나 온도를 높이면 된다. 그런데 기다린다는 게 조금이 아니라, 어떤 반응은 효소가 없으면 몇 백억 년이 걸리는 경우도 있다. 또한 온도를 높이는 방식도 문제가 있는데, 몸에 불을 붙이면 그게 효소 없이 온도를 높여 유발된 화학반응이다. 이런 식의 화학반응은 에너지가 한꺼번에 나오기 때문에 중간에 손실되는 에너지가 많을 뿐 아니라 위험하다. 반면, 효소를 이용한 화학반응은 에너지가 단계적으로 조금씩 나오도록 조절하여 에너지 이용의 효율성뿐만 아니라 안전성까지 갖추고 있다. 이처럼 효소는 생체활동의 필수요소다. 생체촉매가 없으면 식사 한 끼가 소화되는 데 50년 이상 걸릴지도 모른다!!! 직관적인 예를 들자면, 당신이 암석을 분쇄하는 일을 해야한다고 치자. 이때 효소란 이를 부술 수 있는 약품이다. 만약 당신에게 이런 도구가 없다면 맨손으로 돌을 부수려다 손만 상하고, 돌이 자연적으로 풍화될 때까지의 영겁의 세월을 기다릴 수 밖에 없다!
전기·전자
Q. EID와 IMEI는 무엇이며 왜 필요하죠
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.EID와 IMEI는 모두 휴대전화와 관련된 식별 정보입니다. EID (eSIM ID)는 eSIM 카드의 식별자로, eSIM 카드 자체를 고유하게 식별하기 위해 사용됩니다. EID는 eSIM의 제조사나 이동통신사에서 할당되며, eSIM 카드를 식별하여 관리하는 데 사용됩니다. eSIM 카드를 활성화하거나 교체할 때, EID를 이용하여 eSIM 카드를 식별하고 인증하는 과정을 거칩니다. IMEI (International Mobile Equipment Identity)는 휴대전화 기기의 고유한 식별 번호입니다. IMEI는 휴대전화의 제조사, 모델, 일련번호 등의 정보를 포함하고 있으며, 휴대전화 기기를 고유하게 식별하는 데 사용됩니다. IMEI는 휴대전화의 무결성을 보장하고, 분실 또는 도난 시 휴대전화를 추적하고 차단하는 등의 보안 기능을 수행합니다. 또한 이동통신사는 IMEI를 사용하여 휴대전화를 인증하고 통신 서비스를 제공합니다.