안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
전기·전자
Q. 공명 구조라는 것이 어떤 구조인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.어떤 화합물이 다중 결합을 가지고 있을 때, 여러 가지의 구조가 가느안 경우가 있어, 단 한 개의 루이스 구조만으로 실제 분자의 결합을 정확히 나타낼 수 없을 때가 있다. 이때 그 분자가 가지는 여러 개의 구조를 공명 구조라고 합니다.공명구조는 실제가 아닌 가상의 구조, 이론상의 구조입니다. 실제로는 그저 단일 결합보다는 조금 길고, 이중 결합보다는 조금 짧은 길이의 결합 길이를 갖고, 각각의 길이는 모두 같읍니다.이 경우(단일과 이중의 중간 정도) 1.5결합이고 말하는 겁니다.예를 들어 탄산 이온은 단일 겨랍 143pm 이중 결합 122pm인 반면, 실제 연구 결과 모두 128pm였다. 이외에도 이산화황이나 오존같은 화합물도 마찬가지입니다.오존은이중-단일 결합이 반복되지 않는데도 공명이 일어난다는 특징이 있읍니다.
지구과학·천문우주
Q. 달의 모양이 바뀌는 원리에 대해서 알고 싶어요.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.태양빛을 받는 부분이 한달을 주기로 변하기 때문입니다.달이 태양과 지구 사이에 있어서 지구에서 보는 면이 빛을 전혀 못받으면 아무것도 안 보이게 되지요. 이게 삭입니다.달이 지구를 사이에 두고 태양 반대편에 있으면지구에서 보는 면이 태양빛을 전부 받아서 보름달로 보입니다.빛을 받는 각도에 따라 지구에서 보는 달의 면이 태양빛을 얼마나 받느냐에 따라 다른 겁니다.
생물·생명
Q. 옛날에 울루그 베그라는 인물은 어떤 인물이었나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.티무르 제국의 4대 군주이자 지동설로 유명한 니콜라우스 코페르니쿠스보다 더 정확하게 항성 거리를 측정하였을 정도로 천문, 수학에 엄청난 재능을 가졌지만 아들의 반란으로 허무하게 끔살당했읍니다.역사적으로도 오랫동안 묻혀졌다가 19세기 와서야 서구 천문학자들이 뒤늦게 재평가하여 찬양하던 비운의 천문학자이자 군주입니다.울루그 베그 본인도 구면 기하학이나 삼각법 등 천문역산학에 대한 저술을 남겼읍니다.1424년부터 1429년까지 그는 사마르칸트에 거대한 천문대를 만들었읍니다.천문학자나 수학자로는 재능은 세계적이었는데 어느 정도냐면 세월이 흘러 그에 대하여 알게된 근대 시기 서구권 천문학자들이 경악할 정도였읍니다.지동설로 유명한 니콜라우스 코페르니쿠스보다 더 정확하게 항성 거리를 측정하였읍니다. 코페르니쿠스는 1526년 계산으로 365.2570370... 으로 D = 365 D 6 H 10 m 8 으로 30초 오차를 내고 계산했읍니다.기계나 컴퓨터도 없던 그 시대에 이 30초 오차는 대단한 것입니다. 다만, 세월이 지나 그보다 더 오차를 줄여 계산한 사람이 코페르니쿠스보다 90년전에 나왔다는 게 밝혀졌던 것, 바로 그 사람이 울루그 베그였던 것. 1437년 그는 오차를 25초로 줄인 계산으로 거리를 측정했다는 게 드러났읍니다
화학공학
Q. 혼성 오피탈 모형이 무슨 모형인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.혼성오비탈이란 단일 원자 상의 원자 궤도들을 원자가 껍질 전자쌍 반발 모형(VSEPR)에 의해 예측된 방향내에서 결합을 생성할 수 있도록 적절한 기하학적 구조를 갖고 있는 새로운 오비탈 상태로 만들어내는 방식으로 결합하는 한 형태의 결과입니다.다양한 혼성 오비탈이 존재하며, 이는 복잡한 계에서는 매우 유용한 모델입니다.그러나 이 모형은 분자의 자기적 특성을 제대로 설명하기 힘들다는 단점이 있으며, 결정적으로 엄밀한 양자역학적 근거가 없는 현상론적 모델입니다.혼성 오비탈 모형은 어떠한 증명도 예측도 불가하며, 이미 알려진 구조를 설명하는 것만이 가능합니다. 또한 혼성 오비탈은 슈뢰딩거 방정식의 eigenfunction이 아니기 때문에, 양자역학적 기반에서는 엄연히 틀린 모형입니다.다만 복잡한 계를 직관적으로 파악하고 설명하는 데 큰 도움이 되므로 여전히 널리 사용될 뿐입니다.
기계공학
Q. 현재 세계적으로 3D프린팅 기술은 어느정도 수준까지 발달을 해있는지요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.연구용뿐만이 아니라 산업용 3D프린터로 불리는 제품들은 현재 제조업으로 만들 수 있는 거의 모든재료와 형태로 3D프린터로 만들 수 있습니다.
생물·생명
Q. 생물학에서 배우는 발광세포의 기전이 무엇일까요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.발광세포속에 발광물질인 루시페린을 가지고 있고 이것이 ATP와 반응하여 활성화된 후 발광효소인 루시페라아제와 산소에 의해 산화되면서 빛을 발하게 됩니다.
전기·전자
Q. 빛은 중력의 영향 받을 까요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.1919년 5월 29일 개기일식이 일어나 아인슈타인은 태양 뒤의 별빛 을 관측할 수 있었고, 빛은 중력에 의해 구부러진다는 것을 밝혀냈읍니다.즉 개기일식이 벌어졌을 때 태양 너머의 별의 사진을 찍은 다음 원래 밤하늘에서 관측되던 별의 위치와 비교를 통하여 태양 중력에 의해 빛이 휘어져 별이 다른 위치에서 관찰됐음을 밝혀냈읍니다.
전기·전자
Q. 메타물질이라는 것을 어떻게 만드는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.메타물질은 나노 규모에서 물질의 구조를 조작해 인위적인 특성을 갖도록 만든 것으로 자연계에는 존재하지 않는 특성을 가지고 있습니다. 메타물질은 물질의 특성 중 유전율과 투자율을 조절해 굴절률을 변화시킨 것입니다. 이 굴절률을 인위적으로 조정한 것으로 일반적으로 자연계에 존재하는 물질의 굴절 방향과 정반대로 굴절하게 만든 것이며 이를 ‘음굴절’이라 하며 투명물질을 만드는 기초가 됩니다. 메타물질은 빛이나 전자파로부터 물체를 은폐시킬 수 있는 물질이며 이를 이용하면, 투명망토를 만들 수 있습니다
토목공학
Q. 물체를 보고 있다가 눈을 감으면 잔상이 남는 이유가 뭔가요??
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.우리 눈 안에는 '로돕신'이라는 물질이 있습니다.이 물질은 빛이 들어오면 광분해가 됩니다.분해가 되면서 생기는 에너지를 뇌에 전달시켜 우리는 밝고 어두운 것을 느낄 수 있습니다.물론 이것은 다시 비타민A와 다시 결합해서 로돕신이 됩니다.물체를 봐서 눈에 잔상이 남는 것은 밝은 빛이 들어와서 로돕신이 분해가 되어버리기 때문입니다.즉, 잔상이 남는 부분에는 로돕신이 다 분해되어 버려서 로돕신이 다시 재합성 될 때까지 잔상이 계속되는 것입니다.
전기·전자
Q. EMP탄을 막을 수 있는 방법은 무엇이 있는지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.EMP 공격의 피해를 막기 위해서는 전자기 공격 차폐장치와 시설 설치가 필요합니다. 그러나 현재 EMP 공격 방호능력을 갖춘 군 시설은 10곳에 불과하고 민간시설은 전무하다시피해 우리나라는 현재 EMP 공격에 무방비상태로 노출되어 있다는 전문가의 지적이 있었습니다. 가전기기가 방출하는 전계(electric field·전자가 갖고 있는 힘) 크기는 1m당 10볼트(V) 정도인데, 핵폭탄에서 발생하는 전계의 크기는 1m당 5만V나 된다"고 말합니다. EMP를 지표와 가까운 곳에서 터뜨리면 '대기'가 전자파의 진로를 막아 공격범위가 좁아지고, 높은 곳에서 터뜨리면 공격범위는 넓지만 강도가 약해진다"고 말합니다. 따라서 건물 안에 있는 스마트폰이나 노트북 등이 동시에 먹통이 되는 일은 일어나지 않을 것이라고 예측했는데요. 다만 변전소나 발전기 등 민감한 기기라면 영향을 받을 수 있으므로 차폐막 설치와 같은 대비를 사전에 해놓는다면 통신이 먹통이 되는 혼란을 막을 수 있다고 합니다.