안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 전자기파 이용 통신기술이 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.제 생각나는 대로 전자기파 통신을 용도와 역사적 기술적 형태 등 몇 가지 다른 기준을 적용하여 쉽게 설명해 볼게요. 1800년대에도 유선전신이 각국에서 행해졌는데 송신 측에서는 철심에 절연된 전선을 감아 스위치로 전달하고자 하는 정보를 모스부호로 변화시켜 단속시키면 먼 거리까지 이어진 전선이 연결된 반대편 수신기에도 같은 신호가 작동되어 상대방의 정보를 수신했는데 철도의 다른 역간 열차 운행 연락이나 우체국 등에서 전신 전보용으로 이용했었습니다. 1900년대 초 마르코니에 의한 무선전신 기술은 전자기력은 공간을 전파한다는 사실을 응용하여 무선 송수신기를 이용한 전파 통신으로 10~30KHz의 낮은 주파수의 장파 통신으로 역시 모스부호를 사용했었습니다. 그 후 에디슨의 진공관이나 브라운에 의한 촬상관 등의 발명으로 전자 기술은 차츰 발달되어 전기력의 변화를 기계적으로 변환 음성을 직접 전달하는 유무선 전화로 발전하였고 효율적인 전송을 위하여 상당히 높은 주파수인 반송파를 진폭변조시켜 공간에 전송하거나 이를 복조하여 수신하는 형태로 발전하였는데 그 주파수는 30KHz~ 300khz로 상당히 낮은 주파수였고 방송용 안테나의 길이도 전파의 파장에 따라 수 십 m나 되었고 더 넓은 공간에 송신하고자 안테나의 위치도 넓은 평지나 산꼭대기에 설치되었습니다. 그 후 300kHz~3MHz 정도의 진공관 라디오 등 중파 통신이 이뤄지다가 트랜지스터 등 소형화된 휴대용 라디오는 3MHz~30MHhz의 단파통신으로 지상 200~400Km 상공의 전리층의 반사효과를 이용한 수 백 킬로 밖의 원거리 통신에 활용되었습니다. 트랜지스터 집적회로 등 더 작아진 반도체 소자로 30~300MHz의 초단파 통신은 군용, 산업용, 아마추어용, TV용 등으로 발전하였습니다. 300MHz~3000MHz의 극초단파 통신은 안테나의 형태도 로드형 안테나에서 루프안테나, 헬리컬 안테나, TV 송수신용 야기 안테나, 오목거울과 같은 파라 보라 안테나로 마이크로파 통신이나 위성통신에 활용되었습니다. 새 천년의 2000년 초에는 디지털 기술이 대세로 자리 잡혀 소형화된 무선 송수신 기기가 다량 공급되므로 더 많은 가입자를 지원하기 위하여 더 높은 3GHz~30GHz, 30~300GHz의 빛에 가까운 주파수의 직진성 한계점으로 더 많은 수의 중계기를 설치해야 하므로 수 백 GHz의 광통신 케이블을 전국 각지에 포설 되고 무선중계기로 휴대폰뿐만 아니라 소형화된 변복조 기기로 컴퓨터 통신망인 광케이블이 산간오지에도 거의 다 포설 된 우리나라는 IT 강국이라는 별칭이 통하게 되었고 수 나노미터급의 반도체 생산과 2020년 초에는 코로나19의 영향으로 비대면 접속의 필요성에 따라 초등학생도 휴대폰 인터넷 통신으로 정규교육이 행해지고 있으며 머지않아 사물 간 인공지능 등 휠씬 영리해진 다기능 5G 통신 형태로 발전되어갑니다. 위 설명은 다양한 기준들이 혼재하지만 다시 정리해 보면 1. 전자기 통신 형태는 앞서 설명드린 전선의 전기회로를 이용하는 유선통신과 무선통신으로 분류했고 2. 장파, 중파, 단파, 초단파, 극초단파 등 주파와 AM, FM, 디지털 등 변조 방식과에 따른 기술적 분류 3. 군용, 선박, 자동차, 열차무선, 우편 전신, 방송용 등 공용 통신, 아마추어 통신, 퍼스널 컴퓨터, 휴대폰 인터넷 등 통신의 이용에 따른 분류되는 것 같습니다.
Q. 어떤 방식으로 태양광 발전이 이루어지는가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.태양광 발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술을 말합니다. 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전 방식이며 태양광 발전 시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환 장치로 구성됩니다.1. 태양광 태양광 에너지 장점은 태양광 발전 시스템을 이용하여 빛 에너지를 모아 전기로 바꾸는 것입니다.이 태양광 발전 시스템은 몸에 나쁜 공해를 만들지 않고, 연료도 필요 없으며 소리도 나지 않아 조용합니다.또한 쉽게 설치할 수 있으며 오랫동안 사용할 수 있습니다.단점은 전기료 절감을 목적으로 설치되어 날씨 변화에 따라 영향을 받습니다.- 태양 전지에 의한 발전 원리태양전지는 반도체 기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며 대표적으로 실리콘 태양전지가 있음태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative) 형의 반도체와 P(positive) 형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 이들 반도체의 경계 부분을 PN 접합(PN-junction)이라 일컬음이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 (+)와 (-)의 전기를 갖는 입자(정공(正孔:hole), 전자(電子:electron))가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 된다. 이 때문에 앞면과 뒷면을 붙여 만든 전극에 전구, 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN 접합에 의한 태양광발전의 원리이다.
Q. 만약 백두산 화산폭발이 일어나고 나면 복구되기까지 어느정도의 시간이 걸릴까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.화산 폭파시 화산재 주의보, 경보가 문자로 날아 옵니다. 그럼 그에 따른 대응 조치를 하면 되고지하 벙커나 대피령에 따라 대피하고 통조림 같은 음식과 필요한 노트북을 챙겨가셔야 합니다.백두산 폭발해서 화산재가 남쪽으로 올 경우 중부 지방도 피해를 입겠지만 그 이전에백두산 다음에 개마고원이 있고 또 그뒤에 백두대간이 있고 그뒤에 산맥 3~4개가 있어 화산재가 남쪽으로올경우 중부 지방도 피해를 입겠지만 1000년전 분화 때 처럼 대규모 분화가 아니면 피해가 거의 없습니다.그리고 2025년에 터진 다고 하는데 화산과 지진은 그해 정해서 터지는게 아니라 언제 터질지 예측하는게불가능 합니다. 그리고 위력도 예측이 불가능 해서 1000년 전 처럼 피해가 클지 아니면 주변만 피해 입고말지는 아무도 모릅니다. 중요한건 백두산 폭발을 알면 북한과 중국이 발작 한다는 것인데 조용 합니다.인천 강화도 지진으로 인해 백두산이 폭발 할꺼라는 말이 많은데 일본 후지산 같은 경우 산 주변에 지진이수백~수천건 발생 하는데도 큰 분화가 없었습니다. 인천 강화 보다 더 큰 지진이 왔어도 후지산은 폭발하지 않았고 일본 언론도 지금 당장 후지산에 대해서 큰 이슈로 생각하고 있지 않습니다.결론은 백두산 폭발은 구라 입니다. 그때 정확히 터진다고 예언한고 맞은거 하나도 못봤습니다.1. 겨울, 봄 철 같은 경우 바람이 동쪽을 불어서 1000년 분화 같은 경우 러시아 연해주, 일본 훗카이도도호쿠 지방에 화산재로 피해를 입게 됩니다.2. 재수 없게 1000년 분화가 일어나고 남풍이 불고 해도 우리나라는 지리적으로 대피할 시간이 충분히있어 인명 피해는 크지 않을 꺼라 봅니다.3. 2번과 같이 화산재가 온다 하더라도 지리적으로 막혀 있기 때문에 온다 하더라도 2~3주면 다 복구가 됩니다.4. 잠시동안 항공, 선박이 못들어 오고 수출입이 막혀서 대한민국 경제에 큰 타격이 옵니다. 하지만나라 망하고 끝났다 수준이 아니라 국가와 기업 나라가 정신만 차린다면 복구는 됩니다.그래도 만약 백두산이 폭발 한다면 피해는 어떻게 될까?1. 동아시아 항공편이 마비가 된다2010년 아이슬란드 화산 폭발 때 유럽 항공편이 마비가 되었듯이 백두산이 폭발 한다면 동아시아 항공편이마비가 되어서 이동에 엄청난 차질이 생기게 됩니다.2. 북한과 중국의 핵 시설이 마비가 된다.백두산 근처에 북한과 중국의 핵 발전소가 있는데 이들이 백두산 폭발로 쓸려 나가거나 화산재로 인해 마비가되어서 원자력 사고가 일어나게 됩니다. 그렇게 되면 후쿠시마 원자력 발전소 사고 보다 훨씬 더 끔찍한 사고가올 수 있습니다.3. 북한이 붕괴 된다.앞서 말한 화산 폭발로 인한 화산재로 인해 주변이 쑥대밭 되고 핵 발전소 사고로 인해 북한과 중국이 손 쓸 틈도없이 일이 커지게 되고 감당 할 수 없는 일들이 터지게 되어서 숨길수도 덮을 수도 없이 북한이 순식간에 붕괴 됩니다.남한은 지리적으로 별 피해가 없다 치더라도 북한은 어찌 되었던 큰피해를 입게 됩니다.4. 남한, 중국 또한 손쓸수 없는 상황이 온다.백두산이 폭발해 북한 정권이 붕괴 될 경우 워낙 큰 자연 재해라서 전세계 이목이 집중되고 북한의 신비주의를가진 나라들이 다 보고 있기 때문에 중국이 군사적 행동을 취하기가 힘듭니다. 만약 러시아 처럼 군사적 행동을취할 경우 스포츠 재제를 받게 되고 아시안 게임, 올림픽, 월드컵등 출전권이 박탈되고 경제적으로도 손해가막심해서 중국도 신중할껍니다. 1~3번 다 통합해서 설명 드렸는데 일단 백두산이 폭발 한다면 북한이크게 발작하고 난리를 피워야 하는데 그렇지 않고 있습니다.5. 북한과 중국 핵 시설이 마비 될 경우는?이게 중요한데 앞서 말한대로 많은 양의 화산재나 낙진이 오지는 않을 껍니다. 그 예로 일본 후쿠시마 원자력 발전소 사고를 예로 들려 하는데 태평양 바닷가에 위치한 후쿠시마 발전소는태평양과 도호쿠 일대를 방사능 천지로 만들었지만 정작 방사능은 산맥에 막혀서 일본 동쪽에 크게 퍼지지못했습니다. 그리고 방사능이 도달 하는데도 상당한 시간이 걸렸습니다. 마찬 가지로 백두산 으로 인해핵 발전소 사고로 인해 북한이 붕괴 된다 한들 남한까지 오는데 상당한 시간이 걸리고 방사능 낙진도 많이줄은채 남한에 도달하게 됩니다. 그렇다고 일본 동해쪽 지방, 남한 중부지방이 안전하다는 것은 아닙니다.
Q. 뉴턴 역학과 상대성 이론의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.상대성이론은 매일 35 마이크로 초 정도 차이나는 인공위성과 차량 네비게이션 간의 시간 차를 보정해주는 것을 제외하면 우리의 일상생활에서 적용되는 예는 거의 없다고 볼 수 있습니다. 우주선이 광속에 가깝게 날아가거나 블랙홀 정도의 중력장 정도라야 상대성이론은 의미가 있게 되죠. 뉴턴역학은 근사값입니다. 적어도 상대성이론이 나오고 난 이후부터는 그렇습니다. 그런데 로켓을 쏘아 올리거나 인공위성의 속도를 계산할 때도 여전히 뉴턴역학은 사용되고 있습니다. 우리의 일상에서는 뉴턴역학과 상대성이론은 항상 같은 결과를 보여줍니다. 측정(관측) 범위가 광속의 0.001%도 채 안되기 때문에 그렇습니다.
Q. 지워지는 볼펜은 무슨 원리인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.고무 같은 애랑 종이랑 마찰 하면서 온도가 높아져서 글씨를 안 보이게 하는 거에요 아마도 그럴겁니다프릭션의 경우 60도 이상의 온도에서는 잉크가 투명해지는 것을 이용한 원리입니다.뒤의 지우개로 문지르면 열이 발생해서 투명해지는데 그게 지워지는 것처럼 보이는 것이죠.그래서 드라이기로도 지울 수 있습니다.단, 정말 지워지는 것이 아니라 투명해지는 것이라서 냉동실에 넣으면 글자가 다시 나타납니다.