안녕하세요. 김경태 전문가입니다.
전기·전자
Q. 양자 얽힘: 물리 세계의 수수께끼, 어떻게 발견되었나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.양자 얽힘은 양자역학의 중요한 개념으로, 처음으로 발견된 것은 1935년 알버트 아인슈타인, 보르 홀, 네일스 보어와 같은 과학자들에 의해 제안되었습니다. 그들은 양자역학의 기초 원리에 따라 두 개 이상의 입자가 서로 양자적으로 연결될 수 있다는 아이디어를 제시했습니다.양자 얽힘의 실험적인 입증은 1970년대에 알렉스 스빈슨과 존 클라우저에 의해 이끌리는 실험에서 처음으로 이루어졌습니다. 이들은 광자가 이중 슬릿 실험에서 행하는 특이한 행동을 관찰하였는데, 광자들이 서로 얽혀있는 상태로 존재하며 한 광자의 상태가 다른 광자의 상태에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 이를 통해 양자 얽힘이 실험적으로 입증되었습니다.양자 얽힘은 현재 양자 정보 처리와 양자 통신 등 다양한 응용 분야에서 중요하게 사용되고 있습니다. 양자 컴퓨터는 양자 얽힘을 이용하여 병렬 처리와 동시 계산 등의 이점을 활용하여 전통적인 컴퓨터보다 더욱 빠른 계산이 가능한 기술을 개발하고 있습니다. 또한 양자 암호학에서는 양자 얽힘을 이용하여 안전하고 보안성이 높은 암호화와 통신 방식을 개발하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양은 어떻게 탄생을 한건가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.태양의 탄생은 약 46억 년 전의 우주 탄생 시기와 관련이 있습니다. 우주의 초기에는 거대한 가스와 먼지 구름이 존재했는데, 이 구름은 중력의 작용에 의해 압축되고 회전하면서 축소되었습니다. 이 과정에서 중심에는 점점 더 밀도가 높은 핵심 영역이 형성되었습니다.이러한 핵심 영역은 많은 수의 가스와 먼지 입자들이 모여 높은 압력과 온도를 생성하게 됩니다. 이러한 조건에서 핵심 영역은 적절한 온도와 압력을 가진 핵융합 반응을 시작하게 됩니다. 이 핵융합 반응은 태양에서 일어나는 주요 에너지 공급원이 되는데, 수소 원자들이 핵심 영역에서 서로 결합하여 헬륨 원자를 만들어내고 그 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출합니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구 이외의 행성에서도 구름이 생기나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.네, 지구 이외의 행성에서도 구름이 형성될 수 있습니다. 구름은 행성의 대기 중에서 수증기가 응축하여 작은 물방울이나 얼음 결정으로 형성되는 현상입니다. 이는 행성의 기후 조건과 대기 조성에 따라 다양한 형태로 나타날 수 있습니다.가장 유명한 예는 화성입니다. 화성의 대기에는 구름이 형성되어 있으며, 대기의 상대적으로 낮은 온도와 수증기 농도로 인해 얼음 결정으로 이루어진 구름이 형성됩니다.또 다른 예로는 글리제 581c와 같은 외계 행성들이 있습니다. 이러한 외계 행성들의 대기 조건에 따라, 수증기나 다른 화학 물질들로 이루어진 구름이 형성될 수 있습니다. 다양한 천문학적 관측과 모델링을 통해 우리는 다른 행성들의 구름 형성에 대해 점차적으로 더 많은 정보를 얻고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달에는 물이 존재하는지 궁금합니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.달에 대한 연구 결과로는, 현재로서는 물이 존재한다는 강력한 증거는 없지만, 일부 증거들이 물의 존재 가능성을 시사하고 있습니다.과거에는 달의 표면에 물이 존재했을 가능성이 있습니다. 달의 어두운 부분인 "달의 바다"는 고대에 용암이 흐르면서 생겨났는데, 이 용암이 만들어질 때 물이 관여한 것으로 추정됩니다. 또한, 달의 깊은 지하에 얼음이 존재할 수도 있으며, 이는 달의 극지방에 있는 어두운 심연 구조물인 "신비한 심연 구조물"에서 관찰되었습니다.또한, 최근에는 달의 극지방에 있는 크레이터 내부에서 수증기 플루메이션을 관측한 연구 결과도 있습니다. 이는 얼음이나 수분 함유 물질이 크레이터의 어두운 내부에 존재할 수 있다는 가능성을 제기하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주비행사들은 어떻게 빨래를 할 수 있을까요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.우주에서 빨래를 하는 것은 지구에서와는 다소 다른 도전적인 과정입니다. 현재 우주에서는 아직까지는 세탁기를 사용하여 빨래를 하는 기술은 개발되지 않았습니다. 그러나 비행사들은 우주 정거장에서 생활할 때 일상적인 의류 관리를 위해 다양한 방법을 사용합니다.첫 번째로, 비행사들은 의류를 최대한 오래 사용하려고 노력합니다. 의류를 여러 차례 착용한 후에도 사용할 수 있는 내구성 있는 소재를 선택하고, 의류를 깨끗하게 유지하기 위해 일상적인 청결 관리에 주의를 기울입니다.두 번째로, 비행사들은 의류를 손으로 세차게 세탁하는 방법을 사용하기도 합니다. 이를 위해 물을 절약하고 효율적으로 사용하기 위한 특수한 방식으로 빨래를 합니다. 물을 사용하지 않는 드라이클리닝 방식이나, 적은 양의 물과 비중력 환경에서 작동하는 특수한 세탁 기술을 사용하기도 합니다.세 번째로, 의류를 휴대용 세탁기로 세탁하는 방법도 있습니다. 이러한 휴대용 세탁기는 비행선에 탑재되어 의류를 세탁하는 데 사용될 수 있습니다. 하지만 이러한 시스템은 아직까지는 실험 단계이며, 향후 우주 여행에 대한 기술 개발이 필요합니다.
전기·전자
Q. 지우개가 종이 적혀있는 연필을 지우는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.지우개가 종이 상에 적힌 연필을 지우는 원리는 마찰과 지우개 재료의 특성에 기반합니다. 연필로 쓴 흑연은 미세한 입자로 종이에 달라붙게 되는데, 이러한 입자들은 종이 섬유에 잘 달라붙어 지워지기 어렵습니다.지우개는 특수한 재료로 만들어져 있으며, 주로 엘라스토머로 구성되어 있습니다. 지우개는 종이의 표면과 마찰을 일으키면서 흑연 입자를 분리시키는 역할을 합니다. 지우개를 종이에 대고 움직이면, 지우개의 재료가 흑연 입자와 마찰하면서 흑연 입자를 지우개 재료에 끌어당기고 분리시킵니다. 이렇게 흑연 입자가 분리되면 종이에 남은 흑연의 양이 줄어들고, 결국엔 흑연이 완전히 지워집니다.
지구과학·천문우주
Q. 캐나다에서 저녁시간에 하늘이 완전 파랗게 변하는 현상은 어떤 원리로 그렇게 되는 걸까요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.알버타주에서 발생하는 '블루 아우어'는 아름다운 현상입니다. 이는 일몰 후 해가 지고 나서 천공에 여전히 존재하는 햇빛이 블루 스카이와 결합하여 파란색 빛을 만들어내는 현상입니다.블루 아우어는 주로 아주 명확하고 맑은 날씨와 높은 고도의 위치에서 관찰되며, 특히 알버타주와 같은 지역에서 더욱 뚜렷하게 나타납니다. 이 현상은 주로 기상학적인 요소들에 의해 발생합니다. 일몰 후에는 햇빛이 지평선 아래로 사라지면서 빨간색과 주황색 같은 긴 파장의 빛은 흡수되어 사라지고, 더 짧은 파장의 빛인 파란색이 다른 색보다 더 잘 흩어지기 때문에 파란색이 우세하게 보입니다.또한, 대기 중의 먼지, 물방울, 입자 등도 파란색 빛을 흩어주는 역할을 합니다. 이러한 요소들이 결합하여 블루 아우어를 만들어내는 것입니다.
전기·전자
Q. 양자 컴퓨팅: 어떻게 다른가요, 그리고 어떤 혁신을 가져오고 있나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.양자 컴퓨팅은 전통적인 바이너리 시스템에서 사용되는 비트 대신 양자 비트 또는 큐비트라고 불리는 단위를 사용하는 컴퓨팅 방식입니다. 양자 비트는 양자 역학의 원리에 따라 0과 1의 동시 상태인 슈퍼포지션과 얽힘등의 특성을 가지고 있습니다.양자 컴퓨팅은 이러한 양자 비트의 특성을 활용하여 병렬 계산과 동시성 처리 등의 장점을 가지며, 일부 문제에 대해 획기적인 계산 성능 향상을 제공할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅은 복잡한 문제를 효율적으로 해결하는 데에 큰 잠재력을 가지고 있으며, 암호 해독, 최적화 문제, 분자 시뮬레이션 등 다양한 분야에서 혁신적인 결과를 가져올 수 있습니다
지구과학·천문우주
Q. 우주의 어딜 봐도 2.725k의 잡음이 관측되는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.2.725K는 우주의 마이크로파 배경 복사의 온도입니다. 이는 빅뱅 이후 우주의 초기 상태에서 방출된 열복사입니다. 우주 초기에는 열과 에너지가 매우 높아서 빛이 자유롭게 전파되지 못했습니다. 그러나 약 38만 년 후, 우주가 충분히 식고 안정화되면서 빛이 자유롭게 전파될 수 있게 되었습니다. 이때 방출된 열복사가 바로 CMB입니다.CMB는 우주 공간의 어디에서나 동일한 온도인 2.725K로 관측됩니다. 이는 우주 초기의 열분포가 매우 균일하다는 사실을 나타냅니다. CMB는 빅뱅 이후의 초기 상태를 조사하고 우주의 구조와 진화를 이해하는 데 중요한 정보를 제공합니다. 우리는 천문학적 관측을 통해 CMB를 탐지하고 분석합니다. 다양한 천문학적 관측 장비와 위성을 사용하여 CMB의 속성을 연구하고, 이를 통해 우주의 초기 상태와 구조에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
화학
Q. 수용체가 많아지면 호르몬과 결합되는 량도 많아지나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.네, 수용체가 많아지면 호르몬과 결합되는 양도 많아질 수 있습니다. 수용체는 세포 표면에 위치한 단백질입니다. 호르몬이 수용체에 결합하면, 이를 통해 세포 내부에서 신호 전달이 일어나며, 이것이 다양한 생리작용을 유발합니다.수용체의 수가 많을수록 호르몬과 결합하는 단위면적당 수용체의 양이 많아지기 때문에, 호르몬과 결합되는 양도 많아질 수 있습니다. 따라서, 수용체의 수가 적은 경우보다 호르몬의 효과가 적을 수 있습니다. 그러나, 수용체의 수와 호르몬과 결합하는 양 사이에는 직접적인 선형적인 상관관계가 있지는 않습니다. 수용체의 수가 늘어나도, 호르몬과 결합하는 양이 증가하지 않을 수도 있습니다. 이는 수용체와 호르몬 간의 결합 상호작용이나, 호르몬의 생체적 대사 등 여러 다른 요인들에 따라 달라질 수 있습니다.