지구과학·천문우주
Q. 천둥과 번개, 낙뢰, 벼락은 과학적으로 어떻게 정의되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.낙뢰는 뇌전 현상의 일부로 구름으로부터 지면으로 방전현상이 일어나는 것을 의미한다. 번개(lightning)는 발달한 구름대에서 발생하는 전기적 현상으로 구름 내부나 구름과 구름사이로 혹은 구름에서 주변 대기나 지면으로 이동하는 섬광을 말한다. 이중 구름에서 지면으로 연결되는 번개 불빛을 낙뢰(cloud-to-ground lightning)라고 부른다1). 또한, 번개의 섬광이 통과하는 경로의 공기는 순간적으로 최대 온도 3만℃에 이르는 급격한 가열이 일어나면서 대기가 폭발적으로 팽창하게 된다. 이 과정에서 발생하는 충격파로 인한 폭음은 천둥(thunder)이라 부른다. 천둥과 번개현상을 합쳐 뇌전현상이라고 부른다.
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Q. 암모나이트의 분포 지역과 발견된 화석 증거들을 통해 우리가 어떤 것을 알 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.암모나이트(ammonite), 또는 국석(菊石)은 국석아강에 속하는 멸종된 연체동물로, 고생대 데본기에 출현하였으며 앵무조개 등과 같은 조상에서 진화한 것으로 추정된다. 중생대 기간 중에 번성하다가 중생대 말 백악기에 멸종하여 지금은 화석으로 발견되며 현존하는 생물로 앵무조개가 가장 가까운 유연관계를 가지는 것으로 생각된다. 매우 빨리 진화하고 수백만 년 사이에 멸종하여 지질학자들에게는 지층의 상대적 또는 절대적 연대를 측정하는 훌륭한 표준화석이 되고 있다.학자에 따라서는 암모나이트아강으로 분류하기도 하며 오늘날까지 200과, 1800속, 약 1만종이 알려져 있다. 화석을 조사해 보면 내부의 격벽이 바깥쪽 껍질의 벽과 접해 있는 곳에 작은 톱니 모양의 복잡한 봉합선을 가지고 있는데 현재에는 이 봉합선의 모양에 따라 크게 3개의 목으로 구분한다. 데본기에서 페름기까지 살았던 고니아타이트목(Goniatida), 석탄기에서 트라이아스기까지 살았던 세라타이트목(Ceratitida), 그리고 페름기에서 백악기까지 살았던 암모나이트목(Ammonitida)이 그들인데 이들은 후기로 갈수록 봉합선이 복잡해지는 양상을 보인다. 많은 종이 트라이아스기 말기에 멸종하지만 일부는 계속 살아남아 백악기 동안 다양한 형태로 진화하였다.
Q. 러시아의 오염수 방류에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.30년 전에는 오염수를 정화할 만한 기술력이 없었던 것으로 파악 됩니다. 그렇더라도 그랗게 일본도 방류하면 안되는 것입니다.그린피스 관계자들이 발견했습니다.보트로 옮겨타 다가가자, 물대포를 쏘며 저항합니다.지난 1993년 10월 입니다.[존 스프랜지/당시 그린피스 조사단 : 저 배엔 러시아 핵잠수함에서 나온 핵폐기물이 실려 있습니다. 블라디보스토크에서 남쪽으로 130㎞ 떨어진 바다에 이를 버리러 가는 길입니다.]옐친 당시 러시아 대통령의 방일 직후 이뤄진건데, 일본 정부는 강하게 반발했습니다.결국 폐기물을 바다에 버리는 것을 금지하는 국제적 약속인 런던 협약의 내용도 바꾸며 러시아를 막았습니다.그랬던 일본은 스스로 바다에 오염수를 버리려고 하는 겁니다.[숀 버니/그린피스 수석 원자력 전문위원 : 당시 일본이 러시아가 해양 투기 대신 자체 정화 설비를 갖출 수 있게 자금을 지원했던 것을 보면, (이번 결정은) 이중 잣대의 위선인 거죠.]이번엔 우리가 일본의 방류를 막아야 합니다.하지만 이번 시찰은 도움이 안될 거란 지적입니다.[숀 버니/그린피스 수석 원자력 전문위원 : 한국 정부의 주 관심사가 보건과 어업 등 한국의 환경과 국민의 보호, 장기적 관점에선 국가의 안녕에 있다면, 왜 일본의 방류를 돕는 일을 하는 건가요.]일본의 이번 방류 결정은 유엔해양법 협약에도 어긋납니다.지금이라도 국제법에 따른 가처분 조치부터 해나가야할 필요가 큽니다.
Q. 요즘 초전도체가 핫한것 같은데 쉽게 뭔지 설명좀 부탁드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도 아래에서 전기 저항이 사라지는 물질로 정의합니다. 1911년 네덜란드 물리학자 오너스(H. K. Onnes)에 의해 발견되었습니다. 일반적으로 금속성을 가진 물질(도체, conductor)의 전기 저항은 온도가 낮아질수록 줄어드는데요. 특정 온도에서 저항이 갑자기 0이 되는 걸 말합니다.✅ 초전도체의 발견수은은 일반적인 상황에서 전기 저항을 가지고 있습니다. 전기를 흘려 보내면 저항과 같은 금속의 특성을 나타내죠. 오너스는 수은을 액체 액체 헬륨으로 냉각할 때 갑자기 저항이 없어지는 현상을 발견했습니다. 그리고 저항이 없다는 뜻으로 초전도 현상이라고 이름을 붙였습니다. 절대온도 4.2K. 즉 영하 268.8도에서 일어난 일이에요.첫 발견 이후 100년이 넘는 시간 동안, 초전도 현상은 더욱 많은 물질과 온도에서 나타났어요. 하지만, 앞선 경우처럼 굉장히 낮은 온도에서 일어날 뿐이었습니다. (종종 상온 초전도 현상이 발표되었지만, 성공적인 사례가 없었어요😥)초전도체(superconductor) 초전도체의 특징과 활용초전도체는 많은 놀라운 특징을 가지고 있습니다. 다양한 특징 중 초전도체의 대표적인 것으로는 아래 두 가지를 얘기합니다👇전기저항이 없다.전기 저항이 없다는 건 전류를 흘렸을 때 에너지 손실이 없다는 것입니다. 전선으로 만든다면 현재 20% 이상의 전력 손실이 거의 사라지게 됩니다. 한 번 발생한 전류가 무한히 흐를 수 있다면, 전력 전송이나 에너지 저장과 같은 분야에서 엄청난 효율과 이득을 가지게 됩니다. 마이스너 효과(Meissner effect)일반적인 도체는 외부 자기장에 반응하는 특성이 있습니다. *도체 내부에 자기 선류가 생기고, 외부 자기장과 상호 작용을 합니다. 하지만, 초전도체는 자기장 속에서 다른 모습을 보입니다. 초전도체는 외부 자기장과 반대 방향의 자기장을 내부에 만듭니다. 내부에 자체적인 자기선을 만들어 외부 자기장을 밀어내는 모습을 보입니다. 마이스너 효과는 초전도체가 공중에 뜨는 현상을 설명할 수 있어요.