안녕하세요~과학전문가 조인철입니다.
지구과학·천문우주
Q. 영화에서 보면 투명망토가 있습니다. 우리눈으로 볼 수 없죠.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.투명망토는 현재로서는 이론적인 가설에 그치고 있으며, 메타물질로 투명 망토를 실제로 만드는 기술적인 문제점들이 아직은 존재합니다. 투명 망토는 빛을 반사하거나 흡수하는 물질로 만들어지는데, 일반적인 물질들은 빛을 흡수하거나 반사하기 때문에 투명 망토를 만들 수 없습니다. 하지만, 메타물질은 빛을 통과시키는 기술을 가지고 있기 때문에, 이론적으로 메타물질로 투명 망토를 만들 수 있다는 가설이 제시되어왔습니다. 일부 실험적으로 테스트 하고 있지만 상용화가 힘든 이유는 압력과 같은 외부의 힘에 의해서 약간이라도 변형이 일어나면 메타물질의 특성을 잃게 되어 기능을 수행할 수 없기 때문에 상용화가 어렵습니다.
전기·전자
Q. 자기 부상 열차의 원리를 알려주세요.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.자기 부상열차는 자기장을 이용하여 전기적으로 부상하면서 이동하는 철도 차량으로 일반 철도 차량과는 달리 바퀴와 레일의 마찰이 없기 때문에 매우 빠른 속도로 운행될 수 있습니다. 자기 부상열차의 원리는 전기적인 힘을 이용하여 차량을 끌어올리는 방식으로 이루어집니다. 자기 부상열차의 차량 하부에는 전자기파를 방출하는 전자장 발생기가 있습니다. 그리고 철도 선로 아래에는 전원선이 배치되어 있습니다. 전원선에서 전류가 흐르면 그 주위에는 자기장이 형성되는데 이 자기장과 차량 하부의 전자기파가 상호작용하면서 차량이 부상하게 되는 원리입니다.상용화에 있어서 자기 부상열차는 기존의 철도 구조와 매우 다르기 때문에 새로운 철도 노선을 건설해야 하며 이를 위해서는 막대한 투자가 필요합니다. 또한 자기 부상열차의 운행에 필요한 인프라와 시스템이 많이 발전해야 하기 때문에 이러한 기술적인 문제들을 해결해 나가는 것이 중요합니다. 현재 일부 국가에서는 상용화를 위한 시범운행을 하고 있습니다.
화학
Q. 기온에 따라 달라지는 배터리의 수명 원인이 알고 싶어요.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.기온이 낮은 환경에서 배터리를 사용할 경우, 배터리 내부의 화학 반응이 둔해져서 배터리 용량이 감소하게 됩니다. 이러한 낮은 기온에서 배터리를 사용할 경우 배터리 수명이 단축되는 원인이 됩니다.반대로 기온이 높은 환경에서 배터리를 사용할 경우, 배터리 내부의 화학 반응이 과도하게 일어나면서 배터리 내부 구조가 파괴될 가능성이 높아지기 때문에 배터리 수명이 단축될 수 있습니다.
생물·생명
Q. 암수찍찍이가 식물 도코마리 발상으로 만들어진게 맞나요?
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.벨로크 테이프(찍찍이 테이프)는 도꼬마리에 영감을 받아서 만들어졌습니다. 스위스 전기 기술자 조르쥬 드 메스트랄은 1941년에 산토끼를 발견한 사냥개를 뒤쫓아 달리다가 산우엉이 우거진 숲으로 뛰어들게 되었습니다. 그 때 옷 여기저기에 산우엉의 씨가 붙어서 옷을 털었는데, 산우엉 씨가 잘 떨어지지 않았습니다. 호기심이 많은 드 메스트랄은 집에 돌아와서 산우엉 씨를 확대경으로 살펴보았고, 산우엉 씨(도꼬마리 씨)가 갈고리 모양으로 생겼다는 것을 발견하였습니다. 그는 이것을 이용하여 마침내 한 쪽에는 갈고리가 있고, 다른 쪽에는 실로 된 작은 고리가 있는 벨크로 테이프(찍찍이 테이프)를 만들었습니다.식물을 본따 만든 물건에는 웨딩홀에서 많이 볼 수 있는 민들레 조명이 있습니다.
화학
Q. 물과 증기가 같은 무게라면 증기의 체적은 물에 비해 얼마나 되나요?
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.물과 증기가 같은 무게라고 한다면 증기는 물보다 약 1700배 더 큰 부피를 차지합니다. 왜냐하면 물과 증기가 서로 다른 상태에서 존재하기 때문입니다. 물은 액체 상태에서 입체적으로 분자가 밀집되어 있으며, 증기는 기체 상태에서 분자 간 거리가 멀어져 부피가 확장됩니다.
전기·전자
Q. 전기 110v 220v 어떤 차이가 있는건가요?
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.110V와 220V를 사용하는 이유는 국가별 전력 인프라와 전기 제품의 특성에 따라 결정됩니다.110V를 사용하는 국가들은 전력 공급망이 강한 전기 선로가 적은 북미, 일본 등의 지역입니다. 전기 선로가 적은 지역에서는 전기가 집으로 전달되는 동안 전압이 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 전압을 높이지 않고 전류를 늘리는 방식을 취합니다. 이 방식은 배전 손실을 줄이고 전기 제품의 크기를 줄일 수 있기 때문에 경제적입니다.220V를 사용하는 국가들은 전력 공급망이 약한 전기선로가 많은 우리나라, 유럽 등의 지역입니다. 전기선로가 많은 지역에서는 전압을 높여서 전류를 줄이는 방식을 취합니다. 이 방식은 전력 손실을 줄이고 전기 제품을 더 효율적으로 작동할 수 있도록 합니다.
전기·전자
Q. 양자 컴퓨터와 일반 컴퓨터의 속도 차이는 얼마나 되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.일반컴퓨터보다 슈퍼컴퓨터는 약 300만배 빠릅니다. 예를 들어 2022년 6월 1위인 슈퍼컴퓨터 프론티어는 약 1102 페타플롭스 계산능력을 가지는데 일반컴퓨터는 300~400 기가플롭스의 계산능력을 가져 300만배 빠릅니다. 또한, 슈퍼컴퓨터보다 양자컴퓨터는 약 30조배 빠릅니다. 하지만 양자컴퓨터는 아직 상용화가 되지 않았습니다.
기계공학
Q. 세계에서 가장 성능이 우수한 슈퍼컴퓨터는 어느나라에서 만든것입니까?
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.2023년 3월 현재 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 기록되어 있는 것은 프론티어 입니다. 프론티어는 미국 테네시주 오크 리지 리더십 컴퓨팅 시설에서 호스팅되는 세계 최초이자 가장 빠른 엑사스케일 슈퍼 컴퓨터입니다. 2022년에 처음 가동되었으며 9,472개의 AMD Epyc 7453s 트렌토 64코어 2GHz CPU와 37,888개의 Radeon Instinct MI250X GPU를 사용하여 초당 110.2경 회 연산에 해당하는 1.102 엑사플롭스의 Rmax를 달성했습니다.우리나라에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 삼성종합기술원의 SSC-21 이고 초당 2.52경 회 연산에 해당하는 0.0252 엑사플롭스의 Rmax 를 달성했습니다.
화학
Q. 전력을 관리하는데 있어서 예비전력이 10%다 이런 말들을 합니다.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.전력을 관리할 때 예비전력은 전력 공급자가 예상치 못한 상황에서 전기 공급이 중단되는 것을 방지하기 위해 확보하는 전력을 말합니다. 일반적으로는 전기 수요 예측치보다 충분한 양의 전력을 확보하여, 예상치 못한 상황이 발생해도 전기 공급이 중단되지 않도록 합니다.예비전력은 여러 가지 형태로 확보할 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 발전소에서 발전한 전기를 저장하는 방법입니다. 이를 위해 거대한 축전지를 사용 합니다.또한, 전력 수요가 급증하는 특정 시간대에는 가정이나 회사 등에서 전기 사용을 최소화하도록 유도하여 전력 수요를 감소시키는 방법을 사용하기도 합니다. 이러한 방법을 통해 전력의 예비분을 확보함으로써, 전기 공급이 중단되는 것을 방지하고 안정적인 전력 공급을 유지할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 반도체가 세계적으로 각축장이 되어 가고 있습니다.
안녕하세요. 조인철 과학전문가입니다.무어의 법칙은 반도체 산업에서 중요한 역할을 하는 법칙 중 하나입니다. 이 법칙은 고든 무어가 1965년에 발표한 것으로, 반도체 칩의 집적도(칩 안에 포함된 트랜지스터의 개수)는 1년마다 약 2배씩 증가한다는 내용을 담고 있습니다. 이는 반도체 제조 기술의 발전으로 인해 트랜지스터를 더욱 작게 만들 수 있게 되어, 칩 안에 더 많은 트랜지스터를 포함시킬 수 있게 되었기 때문입니다. 무어의 법칙은 초기에는 1년마다 약 2배씩 증가하던 집적도가, 이후에는 2년에서 3년마다 약 2배씩 증가하게 된 것으로 수정되어 왔습니다. 이러한 법칙은 현재까지도 성립하고 있습니다.