안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 지질학의 기본 개념과 역할은 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.주로 지질학의 경우 방재(재해방지)관련 연구나 자원에 관련된 연구를 하기위해 가는 사람들이 많습니다.또한 요즘은 지질학의 특정 분야를 특화시키거나 다른 자연과학학문과 연계하여 새로운 전공으로 분리해놓은 학과도 많습니다.지질학(地質學, geology)이란 말은 그리스어의 ‘Geo’(지구)와 ‘logos’(논리)에서 유래된 것으로, ‘지구’(earth)를 대상으로 하는 자연과학(自然科學, natural science)의 한 분야이다. 지질학은 지구의 성분, 구조, 형성과정 및 역사를 연구하는 학문이다. 즉, 지질학은 지구의 구성 물질, 그 물질의 분포상태와 구조, 지구에 미치는 여러 가지 작용, 이들 작용으로 인한 변화 등을 연구함으로써 궁극적으로는 지구의 역사와 그 변천과정을 밝히려는 학문이다.지질학은 고체지구(solid earth)를 대상으로 하는 연구분야로 표현할 경우도 있다. 이러한 경우에 고체지구라는 말은 공기로 되어 있는 대기권과 물로 되어 있는 해양에 대비되는 용어로 사용되는 것으로 대기과학(大氣科學, atmospheric science)과 해양학(海洋學, oceanography)의 분야와 구분된다. 그러나 지구 내부에 있는 지하수, 마그마, 외핵 등의 액상 물질은 지질학에서 취급한다.초기의 지질학에서는 지구의 역사에 중점을 둔 지사학(地史學, historical geology)의 연구가 대세를 이루었으나, 그 후 지질학의 발전에 따라 그 연구분야가 광범위해지고 세분되어 왔다. 최근에는 지구에 일어나는 복잡한 지질 작용과 지구시스템에서의 상호작용 등 지질학의 연구범위가 매우 넓어지게 되어 지질과학(地質科學, geological science)이라는 용어가 사용되기도 한다.지질학은 지구의 탄생에서 현재까지의 모든 무생물계 및 생물계의 변천 역사를 밝히며, 이를 통하여 미래의 변화도 예측할 수 있게 된다. 또 지질학은 자원의 이용과 지구환경의 보존에 있어서 인간생활에 필요불가결한 학문이므로, 지구와 인류의 운명이 다 할 때까지 계속해서 발전해야 될 학문이다.지질학은 공간적으로 지구뿐만 아니라 달, 화성 등의 우주 천체에 대한 연구로 범위가 확장되고 있다. 이러한 연구분야로서 행성지질학(行星地質學, planetary geology), 우주지질학(宇宙地質學, astrogeology), 월지질학(月地質學, lunar geology) 등이 있다.지질학의 연구분야는 다음과 같이 매우 다양하고 광범위하다. 지질학의 세부분야로서 광물학(鑛物學, mineralogy), 암석학(岩石學, petrology), 고생물학(古生物學, paleontology), 지구화학(地球化學, geochemistry), 지구물리학(地球物理學, geophysics), 구조지질학(構造地質學, structural geology), 광상학(鑛床學, ore deposit geology), 수리지질학(水理地質學, hydrogeology), 퇴적지질학(堆積地質學, sedimentary geology), 환경지질학(環境地質學, environmental geology), 석유지질학(石油地質學, petroleum geology), 해양지질학(海洋地質學, marine geology), 행성지질학(行星地質學, planetary geology), 지질공학(地質工學, engineering geology), 지진학(地震學, seismology), 화산학(火山學, Vulcanology), 응용지질학(應用地質學, applied geology), 농림지질학(農林地質學), 토양학(土壤學, soil science), 지형학(地形學, geomorphology), 지질재해학(地質災害學), 경제지질학(經濟地質學), 생지질학(生地質學), 관광지질학(觀光地質學) 등이 있다.
Q. 어떻게 원자의 전자가 에너지 준위에 위치하는지 설명해주세요.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.지구의 구조와 같다고 생각하세요.원자의 구조 = 지구의 구조원자핵이 지구의 내핵(또는 해수면)이면,에너지 준위는 고도에 해당됩니다.내핵과 가장 가까운 해수면이 고도가 가장 낮습니다.에너지준위는 원자, 분자 혹은 고체 물질 등과 같이 양자역학적 계에서 형성된 전자들이 존재할 수 있는 양자화된 상태들이 가지는 에너지 값이다.국어사전에너지 준위 (energy準位): [물리 ] 원자나 분자가 갖는 에너지의 값. 또는 그 상태.에너지띠 (energy띠) [명사] [물리 ] 결정(結晶) 내 전자의 양자 상태(量子狀態)를 나타내는 에너지 준위(準位)의 구조.전자가 원자핵으로부터 무한히 멀리 떨어지면 전자의 퍼텐셜 에너지는 0이 됩니다하지만 전자가 원자핵에 가까워질수록 퍼텐셜 에너지가 음수가 되죠따라서 전자가 원자핵에 가까워질수록 퍼텐셜 에너지가 감소하기 때문에 전자가 원자핵으로부터 멀리 있을수록 에너지가 큰 것입니다그리고 그 에너지는 전자의 에너지이자 에너지 준위인 거죠 전자가 에너지 준위에 맞는 에너지를 갖는 것입니다
Q. 원자핵을 이루는 입자는 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.원자핵을 이루는 건 쿼크라고 합니다핵분열에 사용되는 원소는 대표적으로 우라늄과 플루토늄이 있습니다원자력 발전소의 장점은 비용이 적고 적은 양으로 많은 에너지를 생산 해낼 수 있다는 점입니다단점은 후쿠시마 같이 한번 사고가 나면 몇년이 지나도 회복이 잘 되지 않는 다는 점입니다그래서 핵분열 발전이 아닌 핵융합 발전으로 연구를 하고 있는 추세입니다
Q. 어떻게 전자는 원자 내부에서 움직이나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.원자 내의 전자는 원자핵을 중심으로 돌고 있습니다. 이는 마치 태양을 중심으로 돌고 있는 행성들과 같습니다. 원운동을 하지 않으면 중심으로 끌어당기는 힘때문에 끌려들어가게 됩니다. 원자가 움직이지 않는 다면, 원자핵의 양성자와 중성자는 움직이지 않습니다.
Q. 로봇의 다양한 자동제어기술은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.초능력은 문외한이기 때문에, 지극히 물리적인 사고만으로 답변 드립니다. 볼타가 전지를 발명하는데 있어 가장 큰 계기를 만들어 준 사람이 볼타의 친구 루이지 갈바니입니다. (이 두사람 이야기는 흥미 삼아 찾아보시기 바랍니다)갈바니는 어떤 실험을 통해 죽은 개구리의 다리에 전류가 흐를 경우 다리가 움직인다는 사실을 발견했습니다. 결론적으로 생물체 속에서 오가는 신호는 전기신호라는 이야기입니다. 현재 뇌파을 검출하여 사람이 볼 수 있도록 만드는 것 역시 전기신호를 증폭하는 것과 동일한 메커니즘을 이용합니다. (다만, 효율적으로 뇌파를 전기신호로 읽어내어주는 프로브역할을 하는 부분의 효율이 가장 문제라는 이야기를 들었습니다)신호를 검출하고 증폭할 수 있다면, 그것은 결국 유선통신 뿐 아니라 무선통신까지 가능하다는 이야기가 됩니다. 즉, 조그마한 신호를 검출하여 신호를 더 크게 증폭한 뒤, 무선전파를 통해 목적하는 곳에 전달하는 것은 이미 구현된 기술입니다. 절대 망상이 아님을 알려드립니다. 다만, 뇌파를 통해 로봇을 제어하려면 적어도 다음의 과정들을 학습하고 익혀야 합니다. 1. 의료공학. 뇌와 뇌파에 대한 정보습득 등. 2. 기계공학 일부, 동역학 일부. 3. 전자공학, 전기공학, 제어공학, 무선통신공학4. 2와 3의 과정이 통합되면 메카트로닉스라고 합니다. 또, 1,2,3이 합쳐지면 사이버네틱스라고 합니다. 결론적으로 사이버네틱스라는 학문이 생물학, 기계공학, 전자공학이 융합된 기술이라 볼 수 있습니다. 적어도, 생물학/기계공학/전자공학의 기초적인 학문과 사이버네틱스라는 융합학문에 전문가 수준이 되어야 한다는 것이고, 이것은 그만큼 많은 공부를 해야된다는 이야기입니다. 물론, 생물학과 기계공학의 전문가들과 협력하여 전자공학만 공부하여 결과물을 낼 수도 있지만, 그런 모임의 주도적 위치가 되기 위해서는 그들을 이끌 정도의 실력이 있어야 할 것입니다. 여튼, 꿈꾸는 것이 망상은 아니지만, 그것을 본인 스스로 이루기위해서는 많은 노력을 하셔야 된다는 말씀을 드리고 싶네요. 질문자의 미래의 꿈이 이루어지기를 기원합니다.