안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
Q. 건물 몇 층 정도 되어야 우주에 닿을수 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우주의 기준을 어떻게 볼지 설정해 봐야겠네요. 엄밀히 따지면 사람이 생활하고 있는 공간도 우주의 일부죠. 그렇기 때문에 질문에서 우주는 대기권 밖으로 생각하면 될 것 같습니다. 대기권의 높이는 약 1000km 정도 됩니다. (참고로 인공위성이 떠있는 높이가 약1500~10000km 범위입니다.) 그러면 한 층의 층고가 3m인 건축물이 우주에 닿으려면 1000km / 3m로 계산해서 대략 333,333층 정도 되겠네요. 현재 세계 최고높이 건축물이 약 828m이며, 지상층은 163층입니다. 상부에 첨탑까지 포함한 높이인데, 이와 비교하면 우주까지의 닿을 수 있는 높이와 층수가 매우 대단함을 알 수 있습니다.
Q. 초전도체에서 나오는 전력0은 무엇을 의미하는건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.초전도체는 전기저항이 0인 물질입니다. 일반적인 전도체는 전기저항이 있다 보니 저기가 이동할 때 저항 열로 인한 전력손실이 발생합니다. 심지어 발전소에서 전기를 생산하는 과정에서도 손실의 30~40%가 권선에서 열손실로 인해 발생합니다. 그런데 선재를 초전도체로 만들 수 있다면 그런 손실을 줄일 수 있는 것이죠. 전기저항이 없어지면 전기장치를 사용할 때 열 발생도 없어질 수 있겠죠. 그러면 장비를 냉각하기 위해서 설치하는 냉각장비가 없어지거나 매우 축소될 수 있고, 장비 전체 크기를 줄일 수 있습니다. 그리고, 발열로 인한 성능저하도 없어질 수 있습니다. 슈퍼컴퓨터의 경우 발열이 줄어들면 반응속도가 더빨라질 것입니다. 전기저항에 의한 전력손실이 줄어들면 배터리의 크기도 축소시킬 수 있습니다. 그러면서도 더 오래 사용할 수도 있습니다. 이렇듯 전기저항이 0인 것으로도 전기분야에 있어서 효율성이 매우 높아지는 것을 알 수 있습니다. 그 외에도 초전도체의 특성 중 자기장과 반대 방향으로 자기장을 형성해서 자석과 같은 자성체에 올려두면 공중에 떠오르게 됩니다. 마찰저항을 없앨 수 있기 때문에 기존 쿄통수단 보다 더 빠르게 이동할 수 있는 자기부상열차나 초전도체로 만든 베어링을 통한 풍력 터빈 출력 향상, 고속발전기 개발 등 여러 효과를 기대해볼 수 있습니다.
Q. 전기차가 앞으로 내연기관차보다 싸진다고 하는데 그만큼 기술이 발전 된 상태인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.아마 LFP(인산철)배터리가 사용되는 것으로 인해 가격이 줄어드는 것 같습니다. 리튬 배터리에 비해서 충전 속도가 느리고 주행거리가 짧다는 이유에서 LFP배터리 개발이 중단됐었는데, 최근 중국에서 에너지밀도를 높이고 안전성이 높으면서 비용이 저렴한 LFP배터리가 개발되었다고 하여 주목을 받으면서 다시 관심을 보이는 추세입니다. 특히 이번 KG모빌리티(구 쌍용자동차)에서 출시하는 전기차에 중국 BYD에서 생산한 LFP배터리가 탑재 되는데 전기차 주행거리 기준이 까다로운 국내에서 예상 보다 긴 주행거리 인증을 받으면서 주목 받고 있습니다. 국내 전기차 배터리를 개발하는 기업에서도 LFP배터리 생산 공장을 추가하려는 등의 움직임이 있고, 자동차 제조사에서도 LFP배터리를 탑재한 차량을 늘리려는 계획도 있어 전기차 가격이 낮아지는 것이 배터리 생산 비용을 낮춰서 가능한 것이 아닐까 생각됩니다. 대표 배터리 3사가 LFP배터리 개발 착수했으며, LFP배터리 생산공장을 구축하기로 한 곳도 있습니다.
Q. 상온 초전도체가 발견되면 인류는 어떤 삶으로 변하나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.상온상압 초전도체가 발명이 되어도 하늘을 나는 차를 실현시키려면 매우 광범위하게 자기장을 만들어야 되기 때문에 무리가 있을 것 같습니다만 선로 형태로 자기장을 형성을 통해서 빠르게 이동할 수 있는 자기부상열차는 가능할 것입니다. 초전조체는 자기장을 밀어내는 현상이 나타나는데 그렇게 해서 자기장 안에서 떠오르는 것입니다. 이 상태에서 약간의 힘으로도 빠르게 이동이 가능하기 때문에 자기부상열차를 많이 거론합니다. 전기저항이 0에 가깝거나 0이기 때문에 전력손실 없이 만들어진 전기를 전달할 수 있습니다. 현재는 두꺼운 케이블을 사용해야 하지만 초전도체 선재라면 더욱 얇은 두께로도 열손실 없이 전달이 가능할 것입니다.배터리의 크기를 줄일 수 있습니다. 저항에 의해서 손실되는 전기가 거의 없기 때문에 현재 보다 적은 용량으로도 더 오래 사용이 가능할 것입니다. 그렇게 되면 저기차에 장착되는 배터리의 크기도 줄고, 한 번 완충으로 훨씬 오래 운행이 가능할 것입니다. 그리고 전기저항이 없으므로 저항에 의한 발열이 없을 것으로 보는데 그렇게 되면 전자장비의 반응도 더 빠르고 냉각 장비가 필요 없이질 수 있어서 부피도 줄어들 수 있습니다. 지금 보다 더 작은 무선 웨어러블 장비도 만들 수 있을 것 같습니다.발전기의 손실의 30~40% 가량이 대부분 권선에서 발생하는 열손실입니다. 초전도체 선재를 사용하면 이 손실이 거의 없을 것입니다. 발전기의 효율을 높이고 작은 규모로 처고용량 전기생산이 가능합니다.자기공명장치(MRI)의 크기도 줄고, 비용도 많이 줄일 수 있습니다. 현재는 MRI 내부에 초전도체를 동작시키기 위해서 액체 헬륨으로 섭씨 영하 269도로 냉각시켜야 하기 때문에 작동이 까다롭고 비용도 비싸지게 됩니다. 상온상압 초전도체라면 그런 비용과 부피를 줄이고 더 정확한 진단 결과까지 얻어낼 수도 있습니다.그 외에도 여러 분야에서 활용 가능할 것으로 예상됩니다. 하지만 LK-99에 대해서는 초전도체가 아니라는 결론이 우세한 것 같습니다.
Q. 지구에서 달까지 높이 만들 수 있는 엘리베이터가 개발된다면 지구와 달 연결 가능할까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.불가능합니다. 달은 동주기 자전을 하기 때문에 한 면이 항상 지구를 바라보고 있긴 하지만 지구의 자전속도와 달의 공전속도가 맞지 않고, 달의 공전궤도 또한 지구를 중심으로 정확히 같은 거리와 같은 궤도가 아니기 때문에 엘리베이터의 연결이 불가능 할 것 같습니다. 그것 보다 지구의 자전속도와 달의 공전속도를 생각하면 지구와 달의 거리인 약 38만km짜리 구조물을 설치조차 못할 것입니다.달의 평균 공전 속도는 1022m/s(최소 968m/s) 정도이며, 지구의 자전 속도는 465m/s 정도입니다. 달 공전궤도와 지구에서 떨어진 거리가 일정하다고 해도 이미 불가능 할 것 같습니다.