안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 지구의 빙하기가 반복하면서 찾아온다던데 빙하기가 발생했던 이유들은 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1. 지구의 자전축과 공전궤도 이심률의 변화.이게 지금까지 거의 확실하게 밝혀진 빙하기의 주된 원인으로 천문학자 '밀란코비치'의 수십년간의 집요한 계산과연구를 통해 '지구의 자전축 경사각 변화', '지구의 자전축 방향의 변화(세차운동)', '지구의 공전궤도 이심률변화(지구가 원에 가까운 궤도였다가 찌그러진 타원궤도였다가를 주기적으로 변함)' 3가지 요소들이 빙하기와 연관이 있음을 발견해 냈고요. 그의 이런 지구의 변화요인들을 한데 묶어서 발견해낸 빙하기의 주기성 이론을 '밀란코비치 주기'라고 합니다.초기엔 반발도 심했지만 실제로 과거 가까운 시기(수백만 년 전 쯤)는 밀란코비치 주기와 빙하기와 간빙기가 일어난 주기가 거의 일치해서 학자들 사이에선 널리 받아들여졌습니다.2. 태양활동의 변화태양이 늘상 똑같이 에너지를 방출하는 것 같지만 태양도 더 강하게 에너지를 내뿜을 때가 있고, 더 약하게 에너지를 내뿜을 때가 있습니다. 그런데 에너지를 덜 내뿜는 시기가 오래 지속되면 지구의 기온이 하강하게 되겠죠. 실제로도 17세기 전후로 태양활동이 꾸준히 약해져서 지구의 평균기온이 약간 하강하고, 이상저온 현상이 자주 발생하는 '소빙하기'가 발생하기도 했습니다. 이 때, 이상기후가 많이 나타나 세계적으로 대기근이 많이 발생했고, 우리조선도 1670~1671년 조선 인구 5분의 1정도가 대기근에 의해 죽었다고 생각되는 '경신대기근'이 발생했습니다.3. 지구의 수륙분포 변화, 지구의 화산활동지구의 수륙분포가 변화하면 바닷물의 순환체계도 변화가 생깁니다. 이 때, 지구가 더 따뜻해지는 쪽으로 해수 순환이 일어날 수도 있지만 반대로 추운쪽으로 해수순환이 일어날 수도 있습니다. 문제는 지구의 판의 이동하는 속도가 느리고 불규칙적인 만큼 지구의 바다, 대륙의 분포변화에 의한 기후변화는 매우 천천히 일어납니다.그 외에도 대규모 화산폭발이 일어나서 화산재가 지구 대기를 덮어 태양빛의 반사율을 높이면 보통은 1~2년 정도 혹은 10여 년 정도 지구의 기온이 잠시동안 하강하기도 합니다. 가장 최근에 1990년 대 '피나투보 화산'이 대폭발 해서 약 2년동안 지구의 평균기온이 약간 하강했고, 세계적으로 이상저온 현상도 많이 발생했습니다.물론 위의 상황과 다른 원인들도 있겠지만 빙하기의 굵직굵직한 원인들은 위의 것들이 있으며, 이런 상황들이 종합적으로 작용해서 극심한 빙하기가 발생하기도 하고, 1~2가지 요인만 작용해서 짧은기간 소빙하기나 이상저온만 발생하고 끝나기도 합니다.
Q. 전고체 배터리의 원리와 상용화가 가능한 이야기인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.배터리는 전기차의 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소다. 배터리가 전기차 제조원가에서 차지하는 비중도 40% 정도에 이른다. 세계 전기차 시장을 주름잡고 있는 미국의 테슬라가 해마다 신제품 등을 발표하는 날을 ‘배터리데이’라고 부르는 것도 이와 무관치 않다. 다만 전기차 배터리는 아직 내연기관을 완전히 대체할 수 있을 만큼의 성능을 내지 못하는 게 현실이다.머지않아 얘기가 달라질 듯하다. 내연기관차에 견줘 뒤지지 않는 전기차가 등장할 전망이다. 커피 한 잔을 마시는 동안 100% 충전하고, 한 번 충전으로 최대 800㎞를 달릴 수 있는 전기차 말이다. 한·미·일을 중심으로 ‘긴 충전 시간, 짧은 주행거리’라는 전기차의 단점을 획기적으로 개선할 수 있는 ‘꿈의 배터리’ 개발 열기가 뜨겁기 때문이다.전기차 배터리는 기본적으로 양극(+)과 음극(-) 사이를 리튬이온(Li-ion)이 오가며 충전과 방전하는 원리다. 이때 리튬이온이 오가는 도로 역할을 하는 ‘전해질’이 배터리의 성능을 좌우한다. 현재 전기차에 쓰이는 전해질은 액체다. 가격은 저렴하지만 충전 시간이 길고, 용량이 적은 게 한계다. 배터리 용량에 따라 다르지만, 대개 100% 충전(완충)하는데 2~3시간 넘게 걸리고 한 번 충전으로 300㎞ 정도를 달릴 수 있다. 특히 전해질 자체가 발화점이 낮은 액체여서 열이나 충격을 받으면 폭발할 수 있다. 최근 국내외에서 발생한 전기차 화재의 주요 원인도 배터리다.리튬이온 배터리 충전시간 길고 저용량이 같은 단점을 개선할 수 있는 방식이 전해질을 고체로 바꾼 ‘전고체 배터리’다. 원리는 기존의 리튬이온 배터리와 같지만, 전해질이 액체에 비해 발화점이 높은 고체여서 폭발 위험성이 낮다. 또 충전 시간이 짧은 데다 성능은 더 뛰어나고 부피를 줄일 수 있어 ‘꿈의 배터리’로 불린다. 이호근 대덕대 자동차학과 교수는 “현재까지 개발된 전기차 배터리 가운데 가장 진보한 형태”라며 “전고체 배터리와 같은 차세대 배터리의 주도권을 누가 가져가느냐에 따라 시장의 판도가 바뀔 수 있다”고 설명했다.그래픽=박춘환 기자 park.choonhwan@joongang.co.kr그래픽=박춘환 기자 park.choonhwan@joongang.co.kr현재 약 40조원 규모인 전기차 배터리 시장은 한·중·일이 삼등분하고 있다. ‘게임 체인저’인 차세대 배터리는 현재의 시장 판도를 완전히 뒤바꿔 놓을 수 있다. 이 때문에 기존 자동차 배터리 강자인 한·중·일은 물론 미국이나 독일의 배터리·완성차 업체까지 전고체 배터리 개발에 몰두하고 있다. 상용화에 가장 앞서 있는 나라는 일본이다. 일본은 리튬이온 배터리에서 한국과 중국에 주도권을 빼앗기며 자존심을 상했던 만큼 전고체 배터리 개발에 더욱 적극적이다. 일본의 도요타는 지난 12월 11일 자체 개발한 전고체 배터리를 공개했다. 도요타에 따르면 이 배터리는 단 10분이면 완충할 수 있고, 1회 충전으로 500㎞를 달릴 수 있다.특히 도요타가 갖고 있는 전고체 배터리 관련 특허는 1000개가 넘는다. 전고체 배터리 개발로 가는 길목 곳곳을 도요타가 특허로 가로막고 있어 후발주자가 난항을 겪고 있다는 게 업계의 설명이다. 한 완성차 업체 관계자는 “도요타는 그동안 전기차에 관심이 없는 것처럼 보였지만 일찌감치 배터리 개발에 매달려왔다”며 “제대로 된 배터리만 만들면 언제든 전기차 시장을 뒤집을 수 있을 것으로 내다본 것”이라고 분석했다. 실제로 도요타는 올해 세계 최초로 전고체 배터리를 장착한 전기차를 공개하고, 1~2년 내에 양산한다는 목표다.그동안 전기차 배터리 분야에서 존재감이 미미했던 미국도 전고체 배터리 완성 단계다. 전기차 배터리 스타트업인 퀀텀스케이프는 지난 12월 8일 개발 중인 전고체 배터리가 15분 안에 80%를 충전할 수 있는 수준에 이르렀다고 밝혔다. 1회 충전으로 약 300마일(483㎞)을 달릴 수 있고, 수명도 12년에 이른다. 퀀텀스케이프는 빌 게이츠 마이크로소프트 창업자와 독일 폴크스바겐이 투자한 회사다. 폴크스바겐은 2025년께 권텀스케이프의 전고체 배터리를 장착한 전기차를 선보일 계획이다. 자그딥 싱 퀀텀스케이프 최고경영자는 “전고체 배터리 개발에 성공하면 테슬라도 우리 제품을 사용하고 싶어 할 것”이라고 말했다. 삼성·현대자동차가 투자한 미국의 솔리드파워도 2026년께 전고체 배터리를 상용화할 계획이다.전고체 배터리 특허 비중 일본이 54%일본이나 미국에 비하면 국내 업체의 전고체 배터리 상용화는 다소 뒤쳐진 느낌이다. 삼성SDI는 지난해 5월 1회 충전에 800㎞를 주행할 수 있는 전고체 배터리 연구 성과를 공개했다. 삼성SDI는 이 연구를 바탕으로 2027년께 전고체 배터리를 양산한다는 계획이다. LG에너지솔루션도 지난해 실적 컨퍼런스콜에서 2028~2030년께 전고체 배터리를 상용화하겠다고 밝혔다.한·미·일 주요 배터리 관련 업체의 이 같은 차이는 관련 특허에서도 확인할 수 있다. 유럽특허청(EPO)과 국제에너지기구(IEA)에 따르면 전고체 배터리의 국제 특허 중 국가별 비중은 일본이 54%, 미국 18%, 한국 12%다.그렇다고 한국의 새로운 수출 효자 상품으로 등극한 ‘K-배터리’가 경쟁력을 잃어가고 있는 건 아니다. 전고체 배터리 상용화까지는 넘어야 할 산이 아직 많은 데다 계획대로 된다고 해도 2~3년의 시간이 남아 있다. 전고체로 넘어가는 과도기에 기존의 리튬이온을 대체할 만한 배터리가 마땅치 않은데, 이 분야에선 K-배터리가 한 발 앞선다는 평가다. LG에너지솔루션이 올 상반기 세계 최초로 상용화할 ‘니켈·코발트·망간·알루미늄(NCMA) 배터리’나 삼성SDI의 ‘니켈·코발트·알루미늄(NCA) 배터리’가 대표적인 예다.NCMA·NCA는 니켈 함량을 높인 ‘하이니켈’ 배터리로, 주행거리가 기존 배터리보다 100㎞ 이상 늘어난다. 안정성도 높여 전고체 배터리 상용화 전까지 전기차 배터리시장의 대세가 될 것이라는 전망이다. 실제로 현대차를 비롯해 미국의 GM·테슬라 등이 올해 하이니켈 배터리를 장착한 전기차를 선보일 계획이다. 정원석 하이투자증권 연구원은 “올해는 특히 고성능·중대형 전기차 배터리 수요가 크게 증가할 전망으로, 성능과 안정성을 높인 하이니켈 배터리에 대한 수요가 늘어날 것”이라고 내다봤다.
Q. 암흑에너지란게 정확히 뭔가요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.암흑에너지로 인한 팽창 이론이 가짜라면....이라는 전제가 있다면 그 다음 후속 이론들은 모두 가짜가 되겠지요~^^
Q. 우주선은 우주에서 어떤식으로 행성과 행성사이를 이동하나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1. 중력중력(만유인인력)은 너무도 간단한 현상만을 가지고 나오게 된 이론이라 잘 못 된 인식이라 할 수 있습니다.지금까지 지구이건 우주이건 중력을 기초로 하여 이루어진 학술이라 근거에 대한 것을 알려 달아 할 수 있는데 이는 저의 발견으로 현상에 대한 설명만이 가능하지 근거는 본인의 연구 결과라 할 수 있습니다. 중력은 만물들이 서로 당기는 힘이라 하였는데 사실은 독립된 물체를 하나로 묶어 그 안에 공간에서 상하로 이동하게 되는 현상이다.상하로 이동하게 되는 것을 중력이라하였는데 중력이 아니라 물체나 물질의 비중의 차이에 의해 발생하는 힘에 의해 일어나는 현상이라는 것입니다. 이를 비중차 력이라 하였는데 비중차 력은 사과나무에서 사과가 땅으로 떨어지게 되는 것은 사과가 공기보다 비중이 크기 때문에 비중이 큰 물체나 물질은 지구의 중심부로 가려는 힘이 크고 작으면 지구의 중심부에서 멀어지게 되려는 힘이 있어서 사과는 땅으로 떨어지게 된다는 것입니다. 이 사과나무가 공교롭게도 중동에 있는 사해호수 가에 있어 사과가 호수 물 위로 떨어지게 되었다면 사과는 호수 물 위에 뜨게 될 것이다.여기서 사과가 뜨게 된 것은 무엇 때문일까요?호수 물보다 사과의 비중이 적기 때문이지 중력 때문이 아니라는 것입니다.만일 사과나무에서 돌로 사과와의 크기나 모양을 똑 같이 만들어 떨어트린다면 돌은 공기보다 비중이 커 덜어지다 호수 물에 떨어진 다음 돌은 호수물보다도 비중이 크기 때문에 호수 물에서도 가라 앉게 된다는 것입니다.이와 같이 일관성 있는 물리적 성질이 타당한 것이지 호수 물위에서는 부력에 의한다면 일관성이 없다.즉 부력도 비중차 력에 의한 힘이지 부력이라는 별도에 힘이 존재하는 것은 아니다. 2. 환경물체가 존재하는 환경은 절대적 의미를 가지고 있다.즉 지구의 밖은 진공으로 된 공간이라 하였는데 우주의 공간은 단 1마이크로 m³도 진공의 공간은 없다는 것이다.따라서 지구의 대기권 밖은 원자를 만들어 낸 원소(소원소체라 하였음)가 있다는 것이다.이 물질은 원자보다 수억 분에 일이 되므로 무시 되고 있으나 이러한 물질이 있어 우주선은 방향전환을 할 수 있고 동력이 있는한 직진도 가능한 것이다.또한 이 물질들을 매질로 하여 빛의 파동도 진행을 할 수가 있는 것이다. 여기서 중요한 것은 지구의 대기권 밖으로 나가면 왜 무 비중차 력(무중력)이 형성하게 되느냐는 것이다.이것은 원자로 만들어진 물체나 물질이 소원소체로 이루어진 대기 속으로 가게 되면 비중의 차가 너무 커 거의 무시되고 있을 뿐 완전한 무 비중차 력이 발생하는 것은 아니다. 3. 중력에 이중성중력은 참으로 이상한 힘을 지니고 있어 사람 각자의 맛에 맡게 요리되기가 일수이다.지구의 대기권 밖으로 나간 인공위성은 작아 중력을 받지 않게 된다고 한다.그렇다면 우주가 대 폭발을 일으켜 분진들이 중력에 의해 천체들을 만들게 되었다하는데 인공위성은 그 때의 분진보다 가볍고 작았다는 것인가요?그리고 인공위성은 중력을 받지 않게 된다면서 지구를 공전하게 되는 것은 인공위성이 지구의 중력 때문이라 하는데 이를 두고 어찌 이중성을 가진 중력이라고 아니라 할 수 있을까요? 4. 결론최초로 우주물리학에 기초되는 중력 작용을 가지고 부정하다보면 우주의 탄생에서부터 달이 생성하게 되는 과정을 모두 부정하는 것이나 다름 없게 되므로 우주에 대한 모든 일들을 어떻게 할 것인가 라는 염려는 하지 않아도 됩니다.즉 비중차 력에 의한 우주는 과학적으로 일관성이 있어 그 과정들을 쉽게 이해할 수 있고 알고 보면 단순한 우주의 구조가 생명을 가진 파리와 비교할 수 없을 만큼 간단하게 정리 할 수가 있으니까요.
Q. 건조기는 어떤 원리로 빨래를 말릴수 있는건지 궁굼 합니다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.위에서 아래로 떨어지는 낙차를 이용한 '털기' 기능에 바람을 불어 털기와 불기를 같이 하는겁니다.아주 한~~참동안요...테이프도 한두번이 아니라 여러번 계속 하면 떨어지듯..건조기도 짧은시간이 아니라 몇십분, 혹은 한두시간을 계속 떨어내면 결국 떨리죠.