안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 탄소중립을 하게 되면 어떤 부분이 국가나 기업이 이득이 되는 걸까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.기업이나 개인이 발생시킨 이산화탄소 배출량만큼 이산화탄소 흡수량도 늘려 실질적인 이산화탄소 배출량을 ‘0(zero)’으로 만든다는 개념이다. 다시 말하면 대기 중으로 배출한 이산화탄소의 양을 상쇄할 정도의 이산화탄소를 다시 흡수하는 대책을 세움으로써 이산화탄소 총량을 중립 상태로 만든다는 뜻이다.탄소중립을 실행하는 방안으로는 첫째, 이산화탄소 배출량에 상응하는 만큼의 숲을 조성하여 산소를 공급하거나 화석연료를 대체할 수 있는 무공해에너지인 태양열·태양광·풍력 에너지 등 재생에너지 분야에 투자하는 방법, 둘째, 이산화탄소 배출량에 상응하는 탄소배출권을 구매하는 방법 등이 있다. 탄소배출권(이산화탄소 등을 배출할 수 있는 권리)이란 이산화탄소 배출량을 돈으로 환산하여 시장에서 거래할 수 있도록 한 것인데, 탄소배출권을 구매하기 위해 지불한 돈은 삼림을 조성하는 등 이산화탄소 흡수량을 늘리는 데에 사용된다.각 나라에서는 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 배출량을 조절하기 위해 탄소중립 운동을 활발히 시행하고 있다. 탄소중립이라는 용어는 2006년 이 올해의 단어로 선정하기도 했다.
지구과학·천문우주
Q. 호주에 썸머 아카데미를 다녀온 지인 자녀의 얘기를 듣다가..
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.오직 국토 면적의 단 0.2 %의 인구의 90%가 살고 있습니다. 시드니, 멜버른, 브리즈번, 퍼스, 에들라이드에 호주 인구 세 명 중 두 명이 살고 있죠. 또 다르게 말하면 인구의 85%가 해안선의 50킬로미터 부근에 몰려서 살고 있는 것이죠. 그렇다면 그리피스 박사는 도대체 왜 95%나 되는 드넓은 호주의 내륙을 쓸모가 없다고 얘기한 걸까요? 그리고 왜 지역은 실제로 텅텅 비어있는 걸까요? 여러분 비가 오는 원리를 아시나요? 비가 오려면 구름이 있어야겠죠. 구름이 만들어지려면 수증기가 상승해서 응결이 되어야 합니다. 이 응결된 빙정이 녹아서 땅에 떨어지는 게 '비' 니까요? 즉 수증기가 상승할 수 있는 조건이 되어야만 하는데 호주는 공기를 상승시키는 바다의 열이 부족합니다. 호주의 대륙 아래쪽에는 남극이 위치하고 있어서 남극 한류라는 차가운 바다 해류가 서쪽에서 동쪽 방향으로 대륙과 닿기 때문에 수증기를 상승시킬 만한 충분한 열이 만들어지지 못합니다. 또 습한 공기가 다가오다가 산을 만나 산지를 타고 올라가게 되면 상승한 공기는 또 응결되어 비가 될 수 있겠죠. 이를 '지형성 강우'라고 하는데 문제는 호주의 산들 중 해발 600미터가 넘는 곳이 호주 전체 산의 단 6%에 불과하다는 것입니다. 가장 높은 코지어스코산이 해발 2228미터인데 다른 대륙들의 산들은 최소 이 높이의 두 배 이상이 넘죠. 그래서 지형성 강우가 만들어질 수 없는 조건입니다.호주 대륙은 남회귀선에 걸쳐 있어서 아열대 고기압대에 위치하고 있다는 점, 정기적인 엘니뇨 현상 때문에 무역풍이 약해진다는 점 등 쉽게 말해 비구름이 만들어 질 수 없는 지리적 지형적 조건을 모조리 다 갖추고 있다는 이야기입니다. 이러한 기후 조건 덕에 결국 호주의 70% 가량을 차지하는 지역은 아주 건조한 사막 지역이 되었고 호주 사람들은 이곳을 '아웃백(Outback)'이라고 부르게 되었습니다. 이 아웃백에는 건조한 사막 기후뿐 아니라 독사, 독거미 등 위험한 생물들이 많이 사는 생태가 만들어져 사람이 사실상 살 수 없는 환경입니다. 1848년 '루드비히 라이히하르트'라는 탐험 대장이 두 명의 원주민을 포함한 일곱 명의 대원들, 소 50 마리, 노새 20 마리, 말 일곱 마리와 함께 브리즈번에서 시작해 퍼스까지 가는 대륙 횡단 탐험을 시도했다가 결국 실종되고만 사건은 유명한 일화로 남아 있습니다. 하지만 이 큰 호주 대륙에 사람이 살 수 없는 곳들로만 가득 차 있는 건 당연히 아닙니다. 시드니, 멜버른, 브리즈번 이 3대 도시에는 호주 인구의 절반이 살고 있고 이곳은 '머리-달링 강'의 유역에 위치하고 있는 도시들입니다. 매년 유량이 일정치가 않고 평균으로 쳐도 중국의 양쯔강의 절반도 안 되지만 오스트레일리아 알프스의 눈이 녹아 형성된 이 '머리-달링 강' 덕분에 2600만 명의 호주 국민들이 마시기에는 그리고 농사를 짓기에는 나름 충분한 양을 제공하고 있습니다.이렇게 농사가 가능하게 된 지역은 사실 호주 전체의 6%밖에 되지 않지만 호주가 워낙 넓다 보니 그중에 6%라고 하더라도 엄청난 면적이라고 할 수 있습니다. 인도네시아, 싱가포르, 필리핀, 베트남, 캄보디아, 라오스에 사용 가능 경작지를 합친 것보다 호주가 더 넓은 경작지를 가지고 있습니다. 이 나라들이 가진 인구가 5억 4200만 명인데 2600만 명밖에 안 되는 호주의 인구를 생각해 보면 사실 훨씬 더 많은 사람들을 부양할 수 있는 공간과 자원이 있다는 이야기죠 말은 사실 아직도 호주의 인구가 더 많아질 여지가 있다는 이야기기도 합니다.
전기·전자
Q. 초전도체가 뭐를 말하는 거죠?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.초전도 현상(超傳導現象, 영어: superconductivity)은 임계 온도(critical temperature,Tc) 이하의 초저온에서 금속, 합금, 반도체 또는 유기 화합물 등의 전기 저항이 갑자기 없어져 전류가 장애 없이 흐르고 외부 자기장과 반대방향의 자기장을 형성하는 반자성(diamagnetism)을 띄게 되는 현상을 가리킨다. 이러한 초전도 현상이 일어나는 물질을 초전도체(超傳導體, 영어: superconductor)라고 부른다. 초전도 현상이 일어나는 물질은 외부 자기장을 밀쳐내거나 전기 전류가 흐르는데 저항이 발생하지 않는 등의 성질을 보이는 것으로 대체로 그 물질의 온도가 영하 240˚C 이하로 매우 낮거나 구리나 은과 같은 도체의 경우에는, 불순물이나 다른 결함으로 인해 저항이 어느 값 이상으로 감소하지 않는 한계가 있다. 절대영도 근처에서도 실제 구리 시료의 저항은 0이 아닌 값을 가지게 된다. 반면 초전도체의 저항은 온도가 "임계 온도" 값보다 아래로 내려가면 갑자기 0으로 떨어진다. 초전도 전선으로 된 고리를 흐르는 전류는 전원 공급 없이도 계속 흐를 수 있다. 강자성이나 원자 스펙트럼 준위처럼, 초전도는 양자 역학적인 현상이다. 초전도는 단순히 고전 물리의 이상적인 "완전 도체"(perfect conductor) 개념으로는 설명될 수 없는 현상이다.
지구과학·천문우주
Q. 약수터 물의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.야생에서 솟아나오는 샘물 중 몸에 좋다고 알려진 물. 근대 이전까지 인류가 물을 얻는 방식은 세 가지였다. 첫째는 빗물을 받는 것, 둘째는 지하수를 마시는 것, 그리고 셋째는 강이나 호수 계곡 등의 담수를 떠서 마시는 것이었다. 강, 호수, 계곡의 담수를 떠서 마시는 방식은 오염으로부터 자유롭지 않기 때문에 주로 빗물을 마시거나 지하수를 마셨다. 약수는 그 중 마실 수 있는 지하수를 의미한다.일반적으로 약수는 샘물과 광천수를 통틀어 말하지만 엄격히 따지면 여러 성분이 포함되어 특별한 효과를 느낄 수 있는 광천수만을 말한다. 하지만 일반적으로는 음용 가능한 지하수까지 포함하는 경우가 많다.약수가 솟아나는 장소를 약수터라고 한다. 접근성이 좋은 약수터 주변에 아침에 가보면 운동하는 사람들을 자주 찾아볼 수 있다. 또한 나이 지긋한 사람들이 약수터에서 말통에 물을 받는 모습도 심심찮게 볼 수 있다. 게다가 약수터에는 보통 물을 받아서 먹거나 뿌릴 수 있게 바가지가 둬져 있는 경우가 많은데, '앞사람이 어느 쪽으로 먹었을까 고민하다가 결국 손잡이 달린 쪽으로 힘겹게 먹는데 사실은 모두가 손잡이 달린 쪽으로 먹었다 카더라' 같은 이야기가 사람들의 공감을 얻곤 한다. 이 외에도 약수터에 가면 바가지에 물이 가득 담긴 채 한 켠에 일정한 간격으로 가지런히 놓여져 있는 모습을 심심찮게 볼 수 있는데, 산에 오는 이들의 안녕을 빌거나 어떤 소원을 빌기 위해 저렇게 놓고 가는 사람들이 꽤 있다.약수는 일반 식수보다 광물질(미네랄)의 함량이 높은 경우가 많다. 이 경우 마치 탄산처럼 톡 쏘는 맛이 난다. 실제로 탄산수인 경우도 있다. 약수로 밥을 지으면 광물질(철분)로 인해 밥이 파랗게 된다. 또한 철분 성분이 포함되어 있는 경우에는 물맛이 비릿하다. 약간 과장하면 피 맛이 난다고 느낄수도 있다.먹는 물 공동시설 이용 때는 반드시 수질검사 결과 안내판을 확인하고, 부적합시 음용을 하지 않는다.
지구과학·천문우주
Q. 염과 산은 무엇이고 어떻게 다른건지 궁금해요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.산과 염기의 뜻과 유래옛날 사람들은 음식물 속에 바늘같이 뾰족한 것이 들어 있어서 혀를 찌르기 때문에 신맛이나 쓴맛이 난다고 생각했다.하지만 음식물들이 이러한 맛을 내는 진짜 이유는, 산과 염기가 물속에 들어가면 각각 다른 성질을 띠기 때문이다.산이 물에 녹으면 수소 이온(H+)을 내놓고, 염기가 물에 녹으면 수산화 이온(OH-)을 내놓는다.물론 이 사실을 몰랐을 때도 산과 염기라는 말이 있었다.산(acid)은 대부분 신맛을 내기 때문에 ‘시다(acidus)’라는 라틴어에서 유래되었고, 염기(base)는 소금과 같은 염을 만들어 내는 성질이 있어서 염을 만들어 내는 ‘기초(basis)’가 된다는 뜻의 그리스어에서 왔다고 한다.염산이나 황산과 같이 산성을 띠는 용액은 금속을 녹이는 성질을 가지고 있다.이렇게 산성 용액이 금속을 녹이는 것은 산이 내놓는 수소 이온(H+)과 관련이 있다.산성 용액에 금속을 넣으면 부글부글 기포가 생기면서 녹는데 이때 생기는 기포는 수소이다.반면에 염기성 용액은 단백질 성분을 녹이는 성질이 있기 때문에 염기성 용액에 두부 또는 삶은 달걀흰자를 넣어 하루 이틀 지나면 녹아서 뿌옇게 흐려진다.산, 염기와 우리 생활뉴스를 보다 보면 산성비라는 말이 많이 나온다.석탄이나 석유를 태울 때 생기는 연기와 자동차의 배기 가스에는 강한 산성 물질이 들어 있는데, 이것이 빗물에 녹으면 산성비가 된다.즉, 환경 오염이 산성비의 원인으로 산성비가 내리면 토양과 호수가 산성화되고 각종 건축물이 부식되는 등 많은 피해가 발생한다.우리 몸의 위에서 나오는 위액도 염산으로 되어 있다.그래서 ‘위산’이라고도 한다.위산이 너무 많이 분비되면 속이 쓰리고 심하면 위궤양이 되기도 한다.이럴 때 제산제라는 약을 먹으면 위 속의 산성을 약화시킬 수 있다.산성을 약하게 하는 제산제는 염기성 물질로 만들어져 있기 때문이다.
지구과학·천문우주
Q. 슈퍼컴퓨터는 날씨 예측에 정말 무용지물인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.광주광역시에서 '게릴라 폭우로 하 루 만에 274mm이상의 비가 왔습니다. 그런데 당시 기상청 슈퍼컴퓨터는 전국 최대 강수량을 90mm로 계 산했습니다. 180mm 이상의 오차입니다.한국과학기술정보연구원(KISTI)에 따르면 기상청 슈 퍼컴퓨터 5호기 '구루'와 '마루'는 지난 5월 독일 함부 르크에서 열린 '슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(ISC 2023)'에서 공개된 슈퍼컴 톱 500에서 세계 슈퍼컴 성능 순위37위와 38위를 각각 기록, 상위권에 랭크되었는데요.그럼에도 불구하고, 기상 예측 정확도에서는 큰 오차 가 발생한 것입니다.
전기·전자
Q. 네비게이션이 되는 원리는 무엇인가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.GPS위성은 지표면에서 약 2만km 상공에 떠 있고, 이를 바탕으로 일반상대론에 의한 시간 지연을 계산해보면, GPS위성 속의 시계는 지표면의 시계보다 하루에 45 마이크로초 (0.000045초) 정도 빨리 감을 알 수 있다.반대로 지표면의 시계가 GPS위성 속의 시계보다 하루에 45마이크로초 늦게 간다고 말해도 된다.한편 GPS위성은 시간당 14,000km란 엄청난 속도로 움직이고 있어 특수상대성이론에 따라 하루에 약 7마이크로초 정도 시간이 늦게 간다. 그래서 이 효과를 감안하면 GPS의 시계는 지표면 위의 시계보다 38 마이크로초 정도 더 빨리 감을 알 수 있다.자동차의 내비게이션이 지도위에서 자신의 위치를 알아내는 방법은 순전히 GPS가 보내주는 시각(時刻) 정보에 의존한다.여러 GPS가 보내주는 서로 다른 시각을 바탕으로 GPS위성들과 자동차와의 거리를 계산해 내는 것인데, 만약 하루에 38마이크로초씩 발생하는 이 시간 지연효과를 보정해주지 않으면, 내비게이션은 무용지물이 되고 만다.다행히 내비게이션이 일반상대론과 특수상대론에 의한 보정을 잘 처리하고 있어, 우리는 안심하고 내비의 안내에 따라 운전만하면 된다.
지구과학·천문우주
Q. 갈릴레오 갈릴레이는 어떤 학자이며 무엇을 주장했나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.이탈리아의 천문학자이자 물리학자. 자유 낙하 운동과 관성의 법칙 등을 발견했다. 지구가 태양 주위를 돌고 있다는 코페르니쿠스 의 지동설을 믿고, 이를 발전시키기 위해 노력했다.
전기·전자
Q. 휴대폰 충전기로 충전되는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.양극재가 충전기를 거치지 않고 전해질과 분리막을 지나 바로 음극재로 전자를 전달할 경우 (과전류 발생)를 단락 (쇼트)가 났다고 이야기 합니다.충전기를 통해서 전달되는 경우 과전류가 흐르지 않고 제어되어 있는 전류 (전자)만을 흘려주기 때문에 충전이 진행될 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 사막에 존재하는 모래는 어떤 과정을 통해 위치해있는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.흙이 말랐거니, 바위나 돌 들의 풍화작용으로 미세하게 조각조각 나면서 모래 알갱이로 변하게 됩니다. 그것들이 바람에 날려 퇴적되면서 사막이 생성됩니다