안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 스티븐 호킹 박사가 말한 사건의 지평선에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.어떤 지점에서 일어난 사건이 어느 영역 바깥쪽에 있는 관측자에게 아무리 오랜 시간이 걸려도 아무런 영향을 미치지 못할 때, 그 시공간의 영역의 경계를 사건의 지평선이라고 부른다.본문자연에서 빛이 가장 빨리 움직이므로 한 영역에서 일어난 사건에 대한 정보는 빛을 통해 다른 영역으로 전달된다. 아무리 오래 기다려도 빛을 통한 정보가 도달할 수 없는 시공간 영역의 경계를 사건의 지평선이라 하는데 두 가지 종류가 있다.① 블랙홀 주변의 사건의 지평선: 블랙홀은 중력이 강하므로 주변을 지나는 모든 물질은 블랙홀의 영향을 받으며, 블랙홀에 가까워질수록 그 영향이 크다. 블랙홀에 매우 가까워지면 블랙홀의 중력이 너무 강하여 빛 조차도 빠져 나올 수 없다. 빛이 블랙홀로부터 탈출할 수 없는 최대 반경을 슈바르츠쉴트 반경(schwarzschild radius)이라고 부르는데, 슈바르츠쉴트 반경이 형성하는 구의 표면이 사건의 지평선이다. 사건의 지평선 안쪽에서 발생한 사건에 대한 정보는 사건의 지평선을 빠져나오지 못하므로 바깥쪽에 아무런 영향을 미치지 못한다. 슈바르츠쉴트 반경은 블랙홀의 질량에 비례하는데, 블랙홀의 질량이 태양의 질량과 같은 경우 약 3 km에 이른다.② 우주론적 사건의 지평선: 우주의 어떤 지점에 있는 관측자가 영원히 기다려도 관측할 수 없는 먼 우주의 경계면을 우주론적 사건의 지평선이라고 한다. 만일 우주가 정적이고 영원하다면 사건의 지평선은 존재하지 않는다. 충분한 시간을 기다리면 우주 전역에 일어나는 모든 사건을 관측할 수 있기 때문이다. 우리 우주는 팽창속도가 시간에 따라 변하는 가속팽창을 하고 있으므로 우주론적 사건의 지평선은 시간에 따라 점점 멀어지는데, 현재는 약 160억 광년의 거리에 위치해 있다. 이 거리보다 더 먼 곳에서 일어나는 사건은 영원히 우리에게 전달되지 않는다.
Q. 지구에 산소가 생성되는 원리가 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.약 46억 년 전 지구가 생성됐을 때 대기 중 산소는 매우 희박했으며, 이후 두 차례의 산소화(oxidation) 사건이 발생하면서 오늘날 생물이 번성할 수 있는 산소 환경이 만들어진 것으로 알려진다.첫 번째 대산소화 사건(The Great Oxidation Event)은 24억 년 전 최초의 광합성 생물인 시아노박테리아(cyanobacteria, 남세균)에 의한 것으로 여겨지고 있다. 그리고 약 20억 년 뒤 신원생대 산소화 사건(Neoproterozoic Oxygenation Event)으로 일컬어지는 두 번째 산소 급증 현상이 발생했다.지구 역사 초기의 산소 수준 상승은 동물이 놀랍도록 다양하게 발생하는 길을 열었다. 그러면 이런 지구 산소의 증가는 어떻게 가능했을까? 지난 수십 년 동안 과학자들은 20억 년에 걸쳐 전개된 이 점진적이고 단계적인 과정을 제어하는 요인이 무엇이었는지를 설명하기 위해 고심해 왔다.최근 미국과 독일의 국제 과학자팀이 초기 지구에서 낮의 길이 증가(젊은 행성들은 시간이 지남에 따라 자전 속도가 점차 느려지면서 하루의 길이가 길어진다)가 광합성을 하는 남세균이 방출하는 산소의 양을 끌어올려 지구 산소화의 타이밍을 형성했다는 제안을 내놓았다.
Q. 식이섬유는 소화가 잘 되지않는다고 하는데요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.식이섬유란 단어는 최근에 알려 졌으나 과거로부터 식품으로 이용되어 왔던 것입니다.주로 식물세포의 세포벽 또는 식물종자의 껍질부위에 분포하므로 과일과 채소 그리고 해조류에 널리 함유되어 있습니다.특성은 거의 점성이 강한 풀과 같으며 젤리를 만드는 펙틴을 비롯하여 한천, 해조류에 있는 알긴산, 곤약에 있는 글루코만난 등으로 쉽게 접할 수 있었으며, 근래에 건강보조식품으로 주목받고 있는 차전자피와 키틴(키토산)도 식이섬유에 속합니다. 식이섬유에 해당되는 성분을 보면⊙ 셀룰로오스(섬유소) - 식물 세포 벽의 기본조직⊙ 헤미셀룰로오스 - 식물의 본질화된 잎 및 종자에 함유되어 있는 탄수화물⊙ 펙틴 - 모든 식물의 세포벽과 세포 사이의 층을 이루고 있는 물질⊙ 수지 - 식물의 상처부위에서 생성되며 잎이나 또는 수피에서 자연적으로 분비⊙ 점액질 - 종자 또는 해조류에 주로 들어 있음⊙ 리그닌 - 과일에 많음⊙ 키틴 - 유일한 동물성 식이섬유로서 새우 · 게 등의 껍질에 많음⊙ 글루코만난 - 곤약, 구약감자에 많음⊙ 알긴산 - 다시마 · 미역의 끈끈한 성분⊙ 한천 - 우뭇가사리 요약하여 보면,곡류: 현미, 율무, 보리, 옥수수, 귀리, 토란, 오트밀, 콘후레이크콩류: 팥, 대두, 강낭콩, 완두콩,된장, 녹두버섯류: 표고버섯, 느타리버섯, 송이버섯과일류: 사과, 딸기, 배, 대추, 건도, 오얏, 무화과, 살구, 파인애플, 감견과류: 밤, 호두, 잣, 아몬드해조류: 다시마, 미역, 김, 파래, 톳, 한천차전자피, 쑥갓, 미나리, 상치, 부추, 고사리,우엉, 셀러리,숙주, 파슬리, 근대, 쑥, 양상추, 연근, 양배추, 토란, 등이 식이섬유가 풍부합니다. 대표적인 몇가지 식품 100g당 식이섬유의 함량은 다음과 같습니다.식품의 종류 및 식이섬유의 함량 (g / 100g) 곡류보리(10.8), 백미(3.2), 밀가루(2.1)감자 및 콩류검정콩(19.9), 팥(16.2), 두부(2.1), 고구마(1.8), 감자(1.1)과일류감(2.9 ~ 4.5), 사과(1.3), 딸기(1.27), 참외(0.77), 포도(0.54), 수박(0.19)채소류마늘(7.4), 깍두기(2.5), 시금치(1.7), 양파(1.5), 무(1.3)해조 및 버섯류미역(30), 김(29), 다시마(23.9), 표고버섯(23.4 ~ 39.8) 이 식이섬유를 두 가지로 나누어서 보면,수용성 섬유질; 물에 잘 녹아 젤리상태가 되면 변을 부드럽게 하여 배변을 자유롭게 하는데 도움을 준다, 담즙산과 결합하여 콜레스테롤의 원인이 되는 지방의 흡수를 낮추고 섬유질을 충분히 섭취하면 영양분의 소화와 흡수를 억제하면서 포만감을 줌으로 체중조절에도 효과가 좋다. 또 장에 주는 자극도 적고 장내의 인체에 유익한 균을 늘려 세포의 밸런스를 정돈하는 역할을 한다. 변비인 사람에겐 누구에게나 좋지만 경련성 변비인 사람에게 더욱 효과가 좋다. 수용성 섬유질이 많이 들어있는 식품살구, 푸룬, 청국장, 토란, 키위, 사과, 바나나등 과일양상추, 브로콜리, 오이, 당근, 무다시마, 미역,김 등의 해조류 불용성섬유질: 한국인이 많이 먹는 김치나 콩나물 등 나물류에 들어 있는 식이섬유는 물에 녹지 않는 비수용성의 거칠 거칠한 성질의 식이섬유로 식이섬유의 중요한 기능인 흡수성(吸水性)이 낮고, 위장벽을 자극하고 소화를 방해하므로 원활한 배변 등 대장기능증진에는 효과가 적습니다.불용성 섬유질이 많이 들어있는 식품고구마, 감자, 현미, 시금치, 부추, 브로콜리, 양배추, 강낭콩, 팥, 대두,두부, 호박, 옥수수등 이상의 식이섬유가 풍부한 식재료들로 음식을 만들어 본다면... 1)양배추 데쳐서 쌈 싸먹기, 오이 소배기, 오이 무침, 배추 겉절이, 당근주스, 각종 나물. 시래기, 시금치 나물, 고추잎 무침, 냉이, 고사리, 각종 해조류. 미역 초 무침, 다시마 쌈싸먹기, 미역 줄거리 무침, 톳 무침, 파래 무침.
Q. 국내보다 해외가 더 기상청 예보 적중률이 높은 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리나라 기상청이 기상예보를 잘 못하는 이유 1. 인력부족 : 2019년 기준으로 제주도에 있는 기상과학원은 연구원 정원보다도 적은 인원으로 운영되고 있음. 공채 공고를 내도 지원자가 적어서 매년 목표치를 채우지 못함. 반면 퇴사하는 사람은 많아서. 2011년부터 2016년까지 퇴사한 연구원이 172명이나 된다고 함. (연평균 35명) 나가는 사람은 많고 들어오는 사람이 적은 이유는 근무조건이 열악해서임. 연구원이 1년마다 재계약해야 하는 기간제근로자 신분인데다, 평균 연봉은 타 연구기관에 비해 낮은 편임 (학사급 평균 2,640만원). 게다가 제주도에 있는데 주거지원도 부족해서 있는 연구원도 재계약 포기를 함. 그러다 보니 있는 사람들은 과중한 업무에 시달리고, 연구할 시간이나 여력이 떨어져서 연구성과 하락으로 이어지고, 새 물이 흘러들어오지 않으니 남아 있는 사람들 사이에 X피아 같은 커넥션이 생겨 버리는 문제가 지속적으로 발생함.2. 전문성 부족 : 게다가 기상청의 근간인 기상직 공무원들의 경우 '공무원 순환근무제'로 인해서 일 좀 익힐만 하면 다른데로 가고, 또 아무것도 모르는 사람이 오고 그러니 한 자리에 오래 있으면서 전문성이 쌓일 겨를이 없음. 그리고 잦은 야근과 잔업에 맨날 욕먹는다고 기상청 근무가 공무원들 사이에 '기피대상'이라고 함. 실무직원도 문제지만 기상청장을 위시해서 의사결정을 하는 분들이 이쪽에서 실력과 경험을 쌓은 사람들이어야 하는데 그렇지 못하고 맨날 낙하산으로 내려온다는 문제도 있음. 또한 국내에 일기예보관 양성 시스템 자체가 없다시피함. 거의 유일한 예보관 양성 코스가 공군 장교였을 정도. 그나마 최근에 기상 관련 자격증을 가진 응시생들에게 기상청에서 연수를 준 후 예보관으로 만드는 과정이 생김.3. 장비부족, 시스템 부족 & 비리 : 기본적으로 장비가 부족함. 몇백억 들여 슈퍼컴퓨터 들여오고 몇년 있다가 또 몇백억 들여서 슈퍼컴퓨터 들여왔다고 뭐라고 하는데, 슈퍼컴퓨터 자체가 기술 발전이 엄청나게 빠름. 현재 기상청에 10년 전에 들어온 컴퓨터는 들어올 때는 몇백억 들여 들어왔지만 지금은 쓸 데가 없어서 고철로 팔아야 할 정도라서 추가로 들여왔지만 모르는 사람들은 무슨 슈퍼컴퓨터를 이렇게 자주 사냐며 욕함. 그밖에 또한 기상위성 보유도 타국에 비해 부족함. 그리고 기상위성을 하늘에 올려놓고도 위성이 보내주는 자료를 분석하지 못함. 일례로 천리안위성 1호의 경우 하늘로 올리고 설계수명이 7년이 지날 때까지 위성자료를 분석하는 소프트웨어를 개발하지 못함. 만약 이 자료를 분석에 활용했으면 기상예보 적중률이 0.5%까지 올라갔 거라는 감사원 발표 자료도 있었음. 참고로 천리안위성은 설계수명이 7년인데 2년이나 더 쓰고 수명을 다함. 그리고 '늘 그렇듯....' 기상예측 장비 납품비리사건도 심심찮게 일어나고 있음. 원래 들이기로 한 예측장비가 있었는데 담당 공무원이 그거 말고 다른 나쁜 장비를 들여오고 차액을 먹어버린 사건이 일어나기도 함.4. 한국 지형의 특수성 : 그리고 한국형 일기예보 모델이 없었음. 과거에는 일본이 개발한 모델을 이용하다 영국의 UM 예보모델을 이용하고 있는데, 이 UM 예보모델이 세계에서 두번째로 정확한 모델이지만 서유럽 기후에 맞춰져 있는 모델이라 한국 상황과 다른 문제가 발생함. (그래서 구형 일본 모델 썼을 때가 더 잘 맞았다는 얘기가 나오기도 함) 그래서 2011년부터 9개년 목표로 한국형 수치예보 모델을 만들어서 2020년부터 운영하고 있는데 그 전보다는 좀 나아졌다고 함. (전 세계에서 자체 수지예보 모델을 보유한 나라는 한국 포함 9개국뿐임) 한반도가 사실 변수가 많아 기상예측이 힘든 지형이긴 함. 지구상에서 가장 강한 제트기류가 한반도를 흐르고 있으며, 고저차 높은 산악지대가 많아서 기상난류가 많이 생기고, 대륙과 대양이 만나고 여러 개의 기단이 만나는 위치인지라 기후가 변화무쌍함. 오죽하면 '한자리에 앉아서 다양한 기상현상을 연구할 수 있다' 는 이유만으로 국제기상연구기관에서 한국에 연구소를 세울 정도이니... 또한 21세기 들어 기후변화가 급격하게 일어나게 되어서 잦은 기상이변으로 과거 예측모델이 더이상 잘 맞지 않는다는 문제점도 있음.
Q. 지구에는 왜 운석 충돌구가 적을까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구에는 도대체 얼마나 많은 운석이 떨어졌을까?운석 충돌은 약 6천600만년 전 공룡시대를 하루아침에 끝낼 정도로 지구 생명체에는 공포의 대상이지만 약 45억년의 지구 역사에서 얼마나 많은 운석충돌이 있었는지는 파악되지 않아 왔다.과학자들이 수십년간 운석 충돌구와 주변의 암석을 방사성 탄소연대측정까지 해가며 꼼꼼하게 분석했지만 운석충돌률에 대해서는 이렇다할 성과를 내놓지 못했다.태양계의 다른 행성에 비해 예상했던 것보다 오래된 충돌구가 적어 연구에 어려움을 겪었다.지구의 운석 충돌구는 오랜 세월 비바람에 의한 침식과 지질 작용으로 사라진 것으로 여겨졌으며, 흔적만 없을 뿐이지 수억년 전으로 거슬러 올라가면 상당히 많은 운석이 떨어졌을 것이라는 추정이 있어 왔다.그러나 이는 '지구의 거울'이라는 달의 운석 충돌구로 유추해 볼 때 사실과 다르다는 연구결과가 나왔다.우선 달의 대형 운석 충돌구 형성률이 지난 2억9천만년 사이에 7억년 전의 2~3배에 달하는 것으로 나타났다.그 이유는 밝혀지지 않았으나 3억년 전 화성과 목성 사이의 소행성 벨트에서 대형 충돌이 늘어난 것이 원인일 수 있는 것으로 지적됐다. 소행성 간 충돌로 만들어진 파편들이 태양계 안쪽으로 흘러들어 지구와 달에 떨어졌을 수도 있다는 것이다.또 달과 지구의 운석 충돌 수와 시기를 비교한 결과, 서로 비슷한 것으로 나타나 지구의 6억5천만년 전 운석 충돌구 중 상당수가 침식과 지질작용으로 사라졌다는 주장도 힘을 잃게 됐다.