안녕하세요 친절하고 스마트한 김재윤 과학분야 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리은하계에 지구와 동일한 환경을 가진 행성이 있을까요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.현재까지 학계에서는 우리 은하계에서 지구와 유사한 환경을 갖는 행성을 발견했다고 발표한 것은 없습니다. 그러나 지구와 비슷한 환경을 갖는 행성을 찾기 위한 외계 행성 탐사 연구는 지금도 지속되고 있습니다.
생물·생명
Q. 조류에게도 포유류처럼 성대가 있나요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.결론부터 말씀드리면, 조류는 성대를 가지고 있지 않습니다. 조류는 깃털로 덮인 온혈동물로, 날개로 변형된 앞다리를 사용하여 날아서 생활하고 있으며, 입은 부리로 손을 대신하는 역할을 합니다.하지만, 성대 없이 소리를 내는 데요, 소리를 내는 방법은 날개짓이나 깃털 부딪힘, 그리고 부리를 통해 이루어집니다.먼저, 날개를 펄럭이거나 깃털을 부딪치는 등의 동작으로 소리를 만들 수 있습니다. 주로 조류들 간에 통신이나 경고에 사용된다고 알려져 있습니다.또한, 부리를 빠르게 움직여 소리를 만들거나, 부리를 특정한 방향으로 향하게 하여 소리를 전달할 수 있습니다. 또한, 목소리를 내는 데에도 부리를 사용합니다.조류는 다양한 소리를 통해 서로와 소통하며, 이는 생존과 번식에 중요한 역할을 합니다.성대 없이도 효과적으로 소리를 내는 방법을 발전시켜왔기 때문에 조류는 다양한 환경에서 존재하고 번성할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 양자컴퓨터와 초전도컴퓨터의 차이는 무엇인가요
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.먼저 양자와 초전도(체)의 정의를 살펴보면먼저 양자는 물리학에서 에너지, 운동량 등의 특정 물리량이 이산적인 값을 가지는 현상을 설명하는 데 사용되는 단위입니다. 양자 이론에 따르면, 일부 물리적 현상은 연속적인 값이 아닌 이산적인 값으로 나타납니다. 이러한 현상을 설명하기 위해 양자라는 개념이 도입되었습니다.양자 이론은 현대 물리학의 기초를 이루고 있으며, 양자역학, 양자장론, 양자전자학 등의 분야에서 널리 응용됩니다. 이러한 이론은 원자와 입자의 구조, 빛의 성질, 물질의 특성 등 다양한 물리적 현상을 설명하는 데도 사용됩니다.초전도는 일정 온도 이하에서 일부 물질이 전기 저항이 없게 되는 현상을 말합니다. 이러한 물질을 초전도체라고 합니다. 초전도체는 전류가 흐를 때 에너지 손실이 거의 없이 전류가 흐르기 때문에 전기적으로 매우 효율적입니다그럼, 양자컴퓨터와 초전도 컴퓨터의 동작원리의 차이점과 성능상 어떤것이 우수한지 설명드리겠습니다.양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 큐비트라고 불리는 양자 상태를 가진 단위를 사용하여 정보를 표현하고 처리합니다. 양자 비트는 일반적인 컴퓨터의 비트가 0,1 두가지 정보만 표현할수 있는것과 달리 양자 상태의 중첩 및 얽힘을 통해 동시에 여러 상태를 처리할 수 있습니다. 이러한 양자적 특성을 이용하여 양자 알고리즘을 실행하고, 병렬 처리 및 양자 상태를 활용하여 매우 빠른 속도로 문제를 해결할 수 있습니다.초전도 컴퓨터는 전통적인 전자 공학의 원리에 기반하며, 전류의 방향이 바뀌는 지점에서 전기 저항이 없는 특성을 가지는 초전도 소자를 사용합니다.초전도 컴퓨터는 기존의 컴퓨터와는 다르게 전류의 흐름을 제어하는데 사용되는 소자의 특성을 이용하여 작동합니다. 이러한 특성은 전류의 흐름을 쉽게 제어하고, 전기적인 논리 게이트와 메모리 셀을 구현하는데 유용합니다.현재까지 성능상으로는 양자 컴퓨터가 특정 유형의 문제를 해결하는 데에 더 뛰어나다고 알려져 있습니다. 특히, 양자 병렬 처리 및 양자 알고리즘을 통해 양자 컴퓨터는 매우 큰 데이터나 복잡한 문제를 빠르게 처리할 수 있습니다. 그러나 양자 컴퓨터의 기술은 아직 초기 단계이며, 여러 기술적 문제와 도전에 직면하고 있습니다. 반면에 초전도 컴퓨터는 보다 안정적이고 실용적인 측면에서는 더 나은 성능을 보일 수 있다고 알려져있습니다. 추가적인 실용화 연구가 이어지면 좀 더 구체적인 비교가 가능할 것으로 판단됩니다.
생물·생명
Q. 우주식품으로 미세조류가 연구중이라던데, 어떤 이유 때문인가요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.미세조류란 작고 눈에 보이지 않는 조류로서, 주로 단세포 또는 다세포로 구성된 작은 식물을 말합니다. 주로 해조류와 달리 담수 또는 염수에서 발견되며, 미세조류 중 일부는 식물성이고 다른 일부는 원래 동물성이지만 광합성으로 생활합니다. 그래서 미세조류는 높은 영양가와 환경 친화적인 특성으로 주목받고 있으며, 식품, 화장품, 생화학 제품 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.이러한 특성으로 미세조류는 우주 먹거리로도 연구가 많이 되고 있습니다. 우주식품으로 적합한 이유를 살펴보면먼저, 미세조류는 고단백, 고영양소를 함유하며 생산량이 빠르고 공간을 적게 차지합니다. 또한 이산화탄소를 흡수하여 산소를 생산하고, 수질과 대기를 정화하는 데 도움이 됩니다. 뿐만아니라 생산과정에서 물 사용량이 적고 환경 부담이 적습니다.이러한 특성은 우주 여행 시 자원과 환경의 제약이 있는 환경에서 미세조류가 이상적인 식량원으로 간주되는 이유입니다.
생물·생명
Q. 개구리와 같은 양서류는 모두 올챙이 시절이 있나요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.결론부터 말씀드리자면 모든 양서류가올챙이 시절이 있는것은 아닙니다.양서류 중 올챙이 시절이 있는 대표적인 예로는 개구리, 두꺼비, 도롱뇽이 있습니다. 이들은 물에서 부화한 후 올챙이로서 성장하다가 나중에 육지에서 생활할 수 있는 다리를 발달시키는 단계를 거칩니다. 한편, 개구리과 중에도 올챙이 시절을 거치지 않고 직접 육지에서 부화하는 종들이 있습니다. 예를 들어, 청개구리, 아마존 개구리, 빨간 개구리가 대표적입니다.
지구과학·천문우주
Q. 땅속의 온도는 내려갈수록 높아질텐데 암석이 쉽게 녹지 않고 녹는점이 올라가는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.땅 속으로 내려갈수록 지구의 내부에 있는 마그마와 지열 열에 의해 온도가 올라가갑니다.이 때문에 암석의 녹는점도 올라가게 됩니다.그것은 뜨거운 물이 더 높은 온도에서 끓는것과 같은 이유입니다.그래서 땅속으로 내려갈수록 암석의 녹는점도 높아지는 겁니다.
화학
Q. [화학] 염산에 닿았을 때 어떻게 해야 하나요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.염산이 피부에 닿게되면화상정도에 따라 가벼운 붉은색 반점부터 피부괴사까지 진행이 되고, 통증과 붓기가 발생합니다. 또한, 시간이 지난후 피부손상으로 가려움증이나 피부변색도 일어날수 있습니다. 염산이 피부에 닿았을 때 대처요령은즉시 물로 피부를 헹구고, 흐르는 물 아래에 최소한 15분 동안 씻어내야 합니다.가능한 모든 옷이나 액세서리도 제거해야 합니다. 대처 과정에서 피부가 민감하게 반응하거나 물에 닿는 것만으로는 증상이 호전되지 않는 경우 최대한 빨리 의료 전문가의 도움을 받는 것이 중요합니다.
생물·생명
Q. 유전자 조작으로 새로운 생물체를 만들 수 있을까요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.유전자 조작 기술, 특히 CRISPR-Cas9 같은 도구를 사용하여 생명체를 복제하는 것은 가능합니다. 이러한 기술은 유전자 조작을 통해 생명체의 특정 유전자를 수정하거나 추가할 수 있습니다. CRISPR-Cas9는 유전자 조작을 위한 강력한 도구로, 특정 유전자를 정확하게 수정하거나 추가할 수 있습니다. 이러한 도구는 유전자를 수정하기 위해 두 가지 주요 구성 요소를 사용합니다.첫째, CRISPR은 특정 유전자 부위를 찾아내는 역할을 합니다. 둘째, Cas9는 유전자를 수정하는 역할을 합니다. 이러한 도구를 사용하여 유전자를 수정하면, 생명체의 특성을 조절하거나 새로운 특성을 추가할 수 있습니다.실제로, CRISPR-Cas9를 사용하여 생명체를 복제하는 많은 사례가 있었습니다.예를 들어, 2018년에는 중국의 과학자들이 유전자 조작된 쥐를 만들어냈습니다. 이 쥐들은 항암 효과를 가진 유전자를 가지고 있었으며, 이로 인해 암세포가 죽는 것을 관찰할 수 있었습니다. 또한, 2019년에도 중국에서 유전자 조작된 쥐를 사용하여 신경성장 인자를 증가시키는 연구가 있었습니다. 이 연구에서는 쥐들이 더 빠르게 학습하고 기억하는 것을 관찰할 수 있었습니다. 가장 최근 유전자 조작기술의 성과를 소개해 드리자면, 올해 2월 일본 포르메드텍 이라는기업에서 언론에 발표를 했는데요.일본에서 인체에 장기를 이식하기 위해 유전자를 조작한 돼지가 처음으로 탄생했습니다. 연구진은 이번에 탄생한 돼지의 신장을 올해 원숭이에 이식해 안전성을 확인한 뒤 내년 인체 이식을 시도할예정이다라고 합니다.13일 일본 아사히 신문과 요미우리 신문은 일본 메이지대의 벤처기업 ‘포르메드텍’이 지난 11일 장기를 인체에 이식하더라도 거부 반응이 일어나지 않도록 유전자를 조작한 돼지 3마리를 탄생시키는 데 성공했다고 보도했습니다. 지난해 9월 미국의 바이오벤처 ‘e제네시스(eGenesis)’가 개발한 특수 돼지 세포를 수입한 지 약 5개월 만의 성과입니다.이번에 탄생한 유전자 돼지는 미국에서 받은 특수 돼지 세포의 핵을 난자에 주입한 뒤 암컷 돼지 자궁에 이식해 얻었습니다. 아사히 신문은 가고시마대와 교도부립 의대 연구진이 이번에 탄생한 돼지의 신장을 올여름에 원숭이에 이식하는 안정성 연구를 진행할 계획이고 내년엔 인체 이식도 준비하고 있다고 전했습니다.그러나, 유전자 조작 기술을 사용하여 생명체를 복제하는 것은 여러 가지 많은 윤리적인 문제를 동반합니다. 이러한 기술을 사용하여 인간을 복제하거나 특정 특성을 강화하는 것은 다수의 국가에서 법률에 위배되기도 하고, 생명 윤리관점에서도 문제를 일으킬 수 있습니다.따라서, 이러한 기술을 사용할 때는 신중한 접근과 생명 윤리에 대한 법적 테두리 안에서 컨센선스 확립이 필요합니다.긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
지구과학·천문우주
Q. 번개,천둥,낙뢰는 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.번개, 천둥, 낙뢰는 모두 대기 중에 발생하는 현상으로, 번개는 전기적 에너지가 공기 중에서 방출되는 현상을 의미합니다. 천둥은 번개가 발생할 때 공기가 빠르게 높은 온도로 가열되어 폭발하는 소리를 의미합니다. 낙뢰는 번개가 지표 또는 물체에 직접적으로 타격되는 것을 의미합니다.번개는 대기 중에서 발생하는 전기적 에너지의 방출로, 일반적으로 구름 사이에서 발생합니다. 구름 사이에는 양의 전하가 있는 구름과 음의 전하가 있는 구름이 있습니다. 이 두 구름 사이에 전기적인 차이가 발생하면, 전기적 에너지가 방출되어 번개가 발생합니다.천둥은 번개가 발생할 때 공기가 빠르게 높은 온도로 가열되어 폭발하는 소리입니다. 번개가 발생하면 공기가 빠르게 가열되어 폭발하는 소리가 발생합니다. 이 소리가 천둥입니다.낙뢰는 번개가 지표 또는 물체에 직접적으로 타격되는 것을 의미합니다. 낙뢰는 지표나 물체에 직접적으로 타격되면서 발생하며, 이 때 낙뢰가 발생하면서 번개와 천둥이 동시에 발생합니다. 낙뢰는 지표나 물체에 직접적으로 타격되면서 발생하며, 이 때 낙뢰가 발생하면서 번개와 천둥이 동시에 발생 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 달에 남긴 발자국은 아직도 그대로 선명할까요?
안녕하세요. 김재윤 과학전문가입니다.결론부터 말씀드리면 달에 남은 발자국은 쉽게 사라지게 됩니다.아래와 같은 몇가지 이유가 있어요먼저, 달의 표면이 지구와는 매우 다르기 때문인데요. 지구의 표면은 풀, 나무, 바위 등으로 덮여 있지만, 달은 거의 아무런 대기가 없고, 바위와 먼지만으로 덮여 있습니다. 화성토(먼지와 암석 조각들)가 발자국을 가리고 있을 가능성이 큽니다.또한, 달의 표면은 지구보다 훨씬 큰 온도 변화에 노출되어 있습니다. 달은 하루 동안 한 면이 오래 밝고 또 다른 면이 오래 어두워지는 장기간의 낮과 밤 주기를 가지고 있습니다. 이러한 큰 온도 변화는 표면의 물질을 훨싼 더 화학적으로 변화시킬수 있기때문에 발자국이 더 빠르게 사라집니다.이상입니다.