Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 물리학과 인공지능은 어떤 연관성이 있나요?
안녕하세요. 물리학과 인공지능(AI)의 상호연관성은 학제간 연구의 중요성을 강조하는 현대 과학 연구의 추세를 반영합니다. 인공지능, 특히 기계학습(ML)과 심층학습(Deep Learning ; DL) 기술들은 물리학 데이터의 분석, 복잡한 물리계의 모델링, 이론적 물리학의 새로운 해석을 가능하게 하는데 중요한 역할을 하고 있습니다. 물리학 데이터의 복잡성과 대규모 특성은 기계학습 모델을 통한 효과적인 분석과 통찰의 필요성을 증대시킵니다. 예를 들어, 입자 물리학에서는 대형 강입자 충돌기(LHC)와 같은 실험에서 수집된 방대한 양의 데이터를 처리하고 분석하여 기초 입자들의 행동을 이해합니다. 인공지능 알고리즘은 이 데이터로부터 패턴을 식별하고, 새로운 물리 현상을 예측하는데 필수적인 도구로 활용됩니다. 더불어, 물리학 이론 자체가 복잡한 시스템을 다루는데 필요한 계산 방법론과 알고리즘을 제공함으로써 인공지능 연구에 기여합니다. 통계물리학은 대규모 네트워크 내에서의 패턴 인식이나 예측 모델의 최적화 문제 해결에 적용되며, 이는 심층학습 네트워크 설계에 영감을 제공합니다. 실제로, 물리학의 기법들이 인공지능 알고리즘, 특히 신경망의 설계와 최적화에 영향을 미치는 사례는 많습니다. 역으로 인공지능 기술이 물리학, 특히 계산 물리학의 문제를 해결하는 새로운 방법론을 제공하는 경우도 흔합니다.
Q. 물리학의 세부 분야를 나눠보면 식품 물리학도 있던데 식품 물리학은 어떤건가요?
안녕하세요. 식품 물리학은 식품의 물리적 속성 및 그 변화를 연구하는 학문으로, 식품 과학 및 물리학의 교차 영역에 위치합니다. 이 분야는 식품의 구조, 텍스쳐, 열적 특성, 물리적 안정성 등을 포괄하며, 식품의 제조, 가공, 보관, 포장과 관련된 물리적 과정을 과학적으로 해석하고 이해하는데 중점을 둡니다. 식품의 물리적 특성을 이해하기 위해, 식품 물리학은 다양한 물리학적 원리를 적용합니다. 예를 들어, 식품의 열전달(heat transfer)을 이해하는 것은 가열 및 냉각 과정에서 식품의 온도 변화를 예측하고 조절하는데 필수적입니다. 이와 함께, 라인의 유체역학(fluid dynamics) 원리는 액체 식품의 흐름을 분석하고, 식품 가공 과정에서의 점도와 흐름 패턴을 최적화하는데 사용됩니다. 또한, 식품 물리학은 식품의 기계적 특성을 분석하여 식품의 질감과 구조적 무결성을 평가합니다. 이 분야에서는 응력(stress)과 변형(strain)의 측정을 통해 식품의 탄성과 연성을 결정하고, 이러한 물리적 특성이 소비자의 선호도에 미치는 영향을 연구합니다.
Q. 고등학교 교육과정의 물리와 전공으로 배우는 물리는 어느 차이점이 있나요?
안녕하세요. 고등학교에서는 물리학의 기본 개념과 원리를 소개합니다. 주로 고전 물리학에 초점을 맞추며, 기본적인 분야를 다룹니다. 수업은 개념 이해를 중심으로 진행되며, 학생들에게 과학적 사고와 문제 해결 능력을 개발하도록 돕습니다. 주로 수학활용은 기본적인 수준으로, 대수학과 기하학이 사용됩니다. 물리 문제를 해결하기 위한 수학적 도구로 기본적인 공식과 계산이 주로 사용됩니다. 반면, 대학에서 물리학을 전공하면 훨씬 더 깊고 전문적인 지식을 배우게 됩니다. 고전 물리학에서부터 현대 물리학까지 폭넓게 다루며, 양자역학, 상대성이론, 응집물질 물리학, 핵물리학, 입자 물리학 등과 같은 심도 있는 학습이 이루어집니다. 또한, 연구 방법론과 실험 기술도 중요한 교육 내용입니다. 또한, 대학 수준에서의 더 높은 수학을 활용하고 요구됩니다. 미적분학, 선형대수학, 통계학, 복소수 등을 포함한 고급 수학이 물리학 이론과 문제 해결에 적용됩니다. 양자역학에서는 힐베르트 공간의 개념과 선형 연산자, 고유값 문제 등이 중요한 역할을 합니다.
Q. 스마트폰 터치하는것도 물리법칙이 들어가는건가요?
안녕하세요. 스마트폰의 터치스크린 기능은 정전 용량형 터치 기술을 기반으로 하며, 이는 물리학의 기본 원리와 밀접하게 관련되어 있는게 맞습니다. 터치스크린은 다양한 전기적 특성을 활용하여 사용자의 입력을 감지하고 처리합니다. 이 과정에서 적용되는 물리 법칙은 전기 용량(capacitance)과 전자기장(electromagnetic field)의 변화를 포함합니다. 정전 용량형 터치스크린은 투명한 전도성 층에서 미세한 전기장을 형성하여 작동합니다. 사용자가 화면을 터치할 때, 손가락은 전기장을 왜곡시키고 이는 화면 아래의 센서들에 의해 감지됩니다. 이러한 전기장의 왜곡은 손가락이 화면에 접촉함으로써 발생하는 전기 용량읩 ㅕㄴ화로 인해 발생합니다. 전기 용량의 변화는 터치 위치를 정확하게 결정하는데 사용되며, 이 정보는 디지털 신호로 변환되어 스마트폰의 프로세서로 전송됩니다. 이 과정은 쿨롱의 법칙(Coulomb`s law)과 관련이 깊으며, 쿨롱의 법칙은 전하 사이의 힘을 설명하는 물리 법칙입니다. 또한, 전기 용량은 두 전도체 사이의 전하의 양을 저장할 수 있는 능력을 나타내는 척도로, 전하(q)와 전압(V)의 관계를 통해 표현됩니다 : C = q / V.
Q. 요즘 허브를 키우는데 허브도 종류가 여러가지인듯 한데 이름이 뭘까요?
안녕하세요. 사진 속 식물은 장미허브(Pelargonium graveolens)로 보입니다. 제라늄(Geranium)이라고도 불리는 이 식물은 특유의 장미향을 가진 것으로 유명합니다. 장미허브는 뾰족한 잎 가장자리와 부드러운 잎 표면을 가지며, 잎에서 강한 향이 납니다. 여름에는 작은 꽃을 피울 수 있으며, 잎의 모양이 장미의 향과 함께 이름의 유래가 되었습니다. 장미허브는 주로 향수, 방향제, 미용 제품에 사용되며, 때로는 허브티나 요리의 향미를 더 하는데 사용됩니다. 아로마테라피에서는 스트레스 해소와 심신의 안정을 위해 활용됩니다. 장미허브는 주로 햇볕이 잘 드는 위치를 선호하며, 배수가 잘되는 토양에서 잘 자랍니다. 과습을 피하고 정기적으로 가지치기를 해 주어야 건강하게 성장합니다.