안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 네오디뮴 자석이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.네오디뮴의 어원은 그리스어 ’neos’와 ‘didymos’라는 단어에서 유래했는데요. 각각 ‘새로운’ ‘쌍둥이’라는 의미를 갖고 있습니다. 처음에 네오디뮴이 발견됐을 때 단일 원소로 간주됐다가 나중에 네오디뮴과 프라세오디뮴이라는 두 가지 다른 원소가 분리되면서 이 같은 이름이 붙었습니다. 네오디뮴은 붕소, 철과 합금해 만든 네오디뮴 자석으로 가장 많이 이용됩니다. 네오디뮴 자석은 아주 강력합니다. 현존하는 자석 중에서도 가장 강력하죠. 이에 네오디뮴 자석은 다양한 곳에 활용되고 있습니다. 예를 들어 네오디뮴 자석의 발명은 스피커의 디자인을 혁신적으로 변화시켰죠. 네오디뮴 자석은 작고 가벼우면서도 강력한 자기장을 생성할 수 있기 때문에 스피커의 크기를 줄이고 음질을 향상하는데 크게 기여했습니다. 요즘 전기차 시장 확대로 네오디뮴 수요가 늘고 있습니다. 네오디뮴 자석은 전기차 모터로 사용되는데요. 상대적으로 다른 자석에 비해 가볍고, 또 작은 크기에도 강력한 자성을 갖고 있기 때문에 전기차 무게를 크게 줄일 수 있죠. 네오디뮴은 현대 첨단산업에 있어 없어서는 안 될 핵심광물입니다. 다만 중국 의존도가 높습니다. 중국은 전 세계에서 가장 큰 네오디뮴 생산국 중 하나로, 네오디뮴 영구자석 90% 이상을 생산하고 있습니다. 이에 따라 중국의 자원 무기화에 대한 우려도 커지고 있습니다. 최근 중국은 네오디뮴 등 희토류 영구자석 제조 기술을 수출금지 대상으로 지정하기도 했죠. 그러다 보니 중국 의존도를 낮추기 위한 노력이 이어지고 있습니다. 수입처 다변화 노력이나 희토류를 사용하지 않는 전기차 모터 개발 등을 들 수 있습니다. 우리나라 정부도 지난해 말 희토 영구자석을 ‘산업공급망 3050 전략’의 ‘공급망 선도 8대 프로젝트’ 중 하나로 지정하는 등 대응책 마련에 나서고 있습니다.
Q. 성층권 붕괴현상이 무엇이며 왜 발생하는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다."성층권에 빠르게 돌고 있는 제트기류가 갑자기 편서풍이 편동풍으로 바뀔 정도로 굉장히 빠르게 제트기류가 약해지는 돌발적인 현상을 의미합니다. 성층권 제트기류가 붕괴되면 대류권의 제트기류마저 굉장히 약해지게 되고 제트기류가 약해지면서 남쪽으로 북극의 한기가 쏟아집니다."성층권 붕괴 현상은 기후변화로 북극 기온이 더 빨리 상승하면서 이전보다 자주 발생하고 있습니다.기록적인 한파는 예상치 못한 심각한 문제를 일으켰습니다. 추위를 이기지 못한 전기차가 곳곳에서 멈춰 섰습니다. 너무 많은 차가 한꺼번에 충전소로 몰리면서 충전소는 전기차의 무덤이 됐습니다. 전기차 전문가들은 영하 20도 이하로 떨어지는 한파를 극저온 한파라고 부릅니다. 이런 한파가 닥치면 배터리 성능이 얼마나 떨어지는지 실험해 봤습니다. 연구진이 직접 제작한 배터리를 영하 20도 냉동고에 넣었습니다. 그러자 배터리 용량이 급격히 떨어지기 시작합니다. 수입 전기차에 쓰이는 배터리는 용량과 충전, 방전 시간이 70% 수준까지 떨어졌습니다. 실제로 전기차에 장착할 때는 배터리 여러 개를 모듈로 만들고 보온 장치를 달지만 그래도 한계가 있습니다.
Q. 전자기기등에 자석을 붙이면 성능이 저하되나요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전가기기에 자석 보호가 되는 시스템이라면 고장 안나기도 하고보호가 안되는 전자기기는 자석 대면 바로 고장 나는 경우도 있고요전자기기에 자석을 갖다 대는 행위는 예로 부터 안좋다라고 인식이 되어 있어서 하지 말라고 하면 안하는게 좋습니다
Q. 하마는 입이 어떻게 저렇게 커지나요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.육식 동물의 턱은 사냥하기에 알맞게 위아래로 움직이며 튼튼하지만, 그에 비해 초식 동물의 턱은 풀을 오랫동안 잘게 씹기 위해 옆으로도 움직인다. 뱀은 아래턱뼈가 두 개여서 턱뼈가 벌어지면 자기보다 큰 먹이도 삼킬 수 있으며, 하마는 턱관절이 두개골 뒤쪽으로 경첩처럼 물려 있어서 입을 150°까지 크게 벌릴 수 있다.
Q. 잠수함의 소나는 어떤 원리로 작동하는 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소나체계는 잠수함이 수중에서 은밀하게 활동하여 적 수상함이나 잠수함을 원거리에서 탐지 및 식별하고 공격할 수 있게 하는 핵심 탑재 장비이다. 현대 잠수함에서 운용하고 있는 소나체계에는 선수소나, 방수소나(IS, Intercept Sonar), 선측배열소나(FAS, Flank Array Sonar), 측거소나(PRS, Passive Ranging Sonar), 예인선배열소나(TAS, Towed Array Sonar) 등이 포함된다.다양한 소나체계의 배치 위치소나체계의 임무를 컴퓨터를 이용하여 가상으로 구현한 도구를 소나 시뮬레이터(sonar simulator)로 정의한다.소나 시뮬레이터는 실제 전장 환경에서 소나에 탐지되는 신호와 유사한 시계열 신호를 모델링하는 전산 알고리즘이다.소나 시뮬레이터는 소나체계의 목적, 탐색모드, 운용체계, 시뮬레이터의 목적 등에 따라 분류할 수 있다. 신호 모델링 알고리즘의 기술 수준에 따라 단순한 체계적 응용 수신준위 예측 모델부터 복잡한 소나 배열센서의 시계열 신호 예측 모델까지 여러 종류가 개발된 상태이다.