Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 올해 노벨화학상에 AI관련 개발자가 공동수상했는데요. 앞으로 AI는 어느정도 역할을 할까요?
안녕하세요. 올해 노벨 화학상은 인공지능(AI)을 이용하여 단백질 구조를 예측하고 설계하는데 큰 공헌을 한 연구자들에게 수여되었습니다. 구글 딥마인드의 데미스 하사비스(Demis Hassabis)와 존 점퍼(John Jumper)는 AlphaFold)라는 AI 모델을 개발하여, 오랫동안 해결되지 않았던 단백질의 복잡한 구조를 예측하는 문제를 해결했습니다. 이들의 연구는 의약품 개발, 나노물질, 백신 개발 등 다양한 분야에서 혁신을 가져왔습니다. AlphaFold는 단백질의 아미노산 서열로부터 그 구조를 예측하며, 이는 과학자들이 항생제 내성이나 플라스틱 분해 효소 등을 더 잘 이해하는데 도움을 줄 수 있습니다. 이러한 발전은 과학 연구에서 AI의 역할이 점점 더 중요해지고 있음을 보여줍니다. 또한, 이 기술은 다른 과학자들에 의해 널리 사용되어 추가적인 과학적 발견을 이끌어 낼 수 있는 기반이 되고 있습니다. 앞으로 AI의 역할은 더욱 확대될 것으로 보입니다. AI는 단백질 설계뿐만 아니라 ,질병의 조기 진단, 신약 개발, 생물학적 과정의 이해 증진 등 다양한 방면에서 의미 있는 진전을 가져올 수 있습니다.
Q. 한참 이슈가 되었던 초전도체라는 것은 실제 만들 수 있는 물질인가요?
안녕하세요. 초전도체는 실제로 만들 수 있는 물질입니다. 초전도체는 일정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 말합니다. 이 특성 덕분에 전기를 손실 없이 매우 효율적으로 전달할 수 있으며, 이로인해 과학 기술 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다. 초전도체는 특히 자기장을 생성하거나 차단하는데 사용되어 강력한 자석, 고속열차의 자기 부상, 의료 기기에서의 자기 공명 영상(MRI) 등 다양한 분야에서 응용됩니다. 초전도체를 만드는 과정은 복잡하며, 특정 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 그 특성을 나타내기 때문에 액체 헬륨과 같은 극저온 냉각재를 사용해야 합니다. 하지만 과학자들은 더 높은 온도에서도 초전도성을 나타내는 물질을 개발하기 위해 지속적으로 연구하고 있습니다. 실제로, 한국을 비롯한 여러 나라에서는 이러한 물질을 개발하고 상용화하기 위한 연구를 진행 중입니다. 초전도체에 대한 연구는 계속해서 발전하고 있으며, 앞으로도 그 기술적 잠재력이 매우 크다고 할 수 있습니다.
Q. 총기 소음기가 반동을 줄여주는 원리는 뭔가요?
안녕하세요. 총기의 소음기가 반동을 줄여주는 원리는 주로 발사시 발생하는 가스의 확장과 배출을 제어하는데 기초합니다. 총을 발사할때, 탄약의 화약이 폭발하여 대량의 고압 가스를 생성합니다. 이 가스들은 총알을 앞으로 밀어내면서 총기의 뒤로 강한 반동을 일으킵니다. 소음기는 이 고압 가스가 총구를 떠나는 순간을 제어함으로써 작동합니다. 소음기 내부에는 여러 개의 챔버와 분할벽이 있어 발사된 가스가 여러 단계를 거치며 점차 확장되고 냉각됩니다. 이 과정에서 가스의 속도와 압력이 점진적으로 감소하여 총구에서의 급격한 가스 배출을 완화시키고, 결과적으로 총기의 반동 역시 줄어듭니다. 이렇게 가스의 효과적인 관리는 소음뿐만 아니라 반동 감소에도 큰 역할을 합니다. 반동이 줄어들면 발사의 정확도가 향상되고, 총을 쏘는 사람의 피로도도 줄어들게 됩니다.
Q. 항공기의 앞면에 보면 날개가 약간 올라가 있는데 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 항공기 날개가 위로 약간 올라가 있는 디자인은 '양력 증가'와 '안정성 향상'을 목적으로 하는 것입니다. 이러한 날개의 구조를 '양력 상승(dihedral angle)'이라고 부릅니다. 날개가 위로 올라간 각도는 항공기가 롤(roll) 운동 즉, 좌우로 기울어지는 운동에 대해 더 안정적으로 반응하도록 돕습니다. 항공기가 비행 중에 갑자기 한쪽으로 기울었을 때, 양력 상승 각도는 자연스럽게 항공기를 원래의 수평 비행 상태로 복원하려는 경향이 있습니다. 이는 날개 한쪽이 더 낮게 위치할때 그쪽 날개가 생성하는 양력이 증가하여 항공기를 다시 수평으로 맞추는 역할을 합니다. 이처럼 날개의 상승 각도는 비행 중 항공기의 안정성을 크게 향상시키며, 조종의 용이성을 제공하는 중요한 기능을 수행합니다.
Q. 르샤틀리에의 원리 반응 지수 질문 도와주세요
안녕하세요. 질문 1. 르샤틀리에의 원리에 따르면, 화학 반응에서 반응지수 Q가 반응 상수 K보다 클 경우 Q > K, 시스템은 평형 상태로 돌아가려는 경향이 있습니다. 이 경우, 역반응이 우세하게 진행됩니다. 그러나 이것이 역반응만 일어난다는 것을 의미하지는 않습니다. 오히려, 정반응과 역반응 모두 일어나지만, 역반응이 더 강하게 진행되어 전체적인 반응의 진행 방향이 역반응 쪽으로 이동합니다. 즉, 제품의 농도가 감소하고, 반응물의 농도가 증가하여 Q의 값이 K에 근접하도록 조절됩니다. 질문 2. 반응의 엔탈피 변화 ΔH = −46.11 kJ/mol은 정반응이 발열반응임을 의미합니다. 발열반응이라는 것은 정반응이 진행될 때 시스템에서 에너지가 방출된다는 것을 의미하며, 이는 주변 환경이더 따뜻해지는 결과를 가져옵니다. 가역반응에서 발열반응이라는 용어 사용은 정반응이 에너지를 방출하는 반면, 역반응을 진행시키기 위해서는 에너지를 흡수해야 함을 나타냅니다. 즉, ΔH 값이 음수인 경우 정반응은 발열반응이고, 역반응은 흡열반응이 됩니다. 화학 반응이 양방향으로 진행될 수 있음에도 불구하고, 각 방향에서의 에너지 변화는 반대가 됩니다. 따라서, 문제에서 정반응을 발열반응으로 간주하는 것은 이러한 에너지의 흐름을 기반으로 한 것 입니다.