안녕하세요. 구본민 전문가입니다.
Q. 언젠간 전봇대를 대신할수있는것도 나올까요 ??
안녕하세요. 구본민 박사입니다.네 공중에 복잡하게 얽혀 있는 전선은 미관상 좋지 않고 유지 보수에도 많은 어려움이 있습니다. 동남아 국가에 방문해 보면 전선이 아무런 계획없이 얽혀 있는거 같아서 걱정 스럽기 까지 한 경우도 있습니다. 미래에는 이를 간편하게 대체할 기술과 시스템들이 개발될 가능성이 매우 높아 보입니다. 몇 가지 기대되는 대체 기술들을 살펴보면 다음과 같습니다.1. 무선 전력 전송 (Wireless Power Transmission)기술 개념: 무선 충전 기술의 확장 버전으로, 더 큰 전력이나 더 먼 거리까지 전기를 전송하는 것을 목표로 합니다. 이미 스마트폰 같은 소형 기기에서 무선 충전이 적용되고 있지만, 이를 더 넓은 범위와 더 높은 전압으로 확장하는 연구가 진행 중입니다.기술 개발 상황: 일본과 미국의 연구진들이 무선 전력 전송을 위해 마이크로파를 이용하는 연구를 진행 중이며, 전자기 유도 방식과 레이저를 이용한 전송 방식도 연구되고 있습니다.한계와 도전 과제: 무선 전력 전송의 효율성을 높이고, 에너지가 분산되지 않도록 하는 기술적 난관이 있지만, 이러한 문제가 해결된다면 도시 전체를 무선 전력망으로 연결하는 것도 가능할 것입니다.2. 초전도체 케이블기술 개념: 초전도체는 전기 저항이 거의 없어서 전력 손실이 매우 적습니다. 이를 활용해 고속으로 많은 전력을 전달할 수 있는 초전도 케이블이 등장할 수 있습니다.기술 개발 상황: 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 작동하므로 대규모 상용화는 아직 멀었지만, 고온 초전도체 연구가 활발히 진행되고 있으며 상온에서 작동하는 초전도체의 발견이 가능해진다면 송전 효율이 비약적으로 향상될 수 있습니다.장점: 초전도 케이블을 사용하면 전력 손실을 줄여 전선의 수를 크게 줄일 수 있습니다.3. 지중화 (Underground Cabling)기술 개념: 전선을 땅 속에 매설하는 방식입니다. 현재 일부 지역에서는 지중화가 이루어지고 있으며, 도심 지역에서는 전선 지중화가 더 활발히 진행 중입니다.기술 개발 상황: 지중화는 이미 많은 국가에서 진행 중이며, 공중 전선의 혼잡을 줄이는 가장 현실적인 방법입니다. 한국의 주요 도시에서도 이를 위한 계획이 점진적으로 이루어지고 있습니다.한계와 도전 과제: 설치 및 유지 비용이 높고, 유지보수 시 접근성이 떨어지는 단점이 있지만, 기술이 발전하면서 점차 비용이 줄어들고 있습니다.4. 스마트 그리드와 분산형 전력망기술 개념: 전력을 중앙에서 생산해 분배하는 방식이 아니라, 가정이나 건물에서 태양광 패널이나 소형 풍력 발전기 등을 통해 전력을 생산하고 나누는 시스템입니다.기술 개발 상황: 한국을 포함한 여러 국가에서 스마트 그리드 도입이 진행되고 있으며, 이로 인해 전력 공급이 좀 더 유연해질 수 있습니다.장점: 분산형 전력망은 송전 거리가 짧아져 공중 전선이 줄어드는 효과가 있으며, 전력 손실도 크게 줄일 수 있습니다.정리해 보면, 이와 같은 기술들이 성숙해 진다면, 도심이나 주거 지역에서 보이는 복잡한 공중 전선들이 사라지고 좀 더 효율적이고 간편한 전력망 시스템으로 대체될 가능성이 높습니다. 앞으로 몇십 년 안에 지중화나 초전도체, 무선 전력 전송 기술 등이 발전한다면, 현재의 복잡한 전력 인프라가 큰 변화를 겪을 것으로 기대됩니다.
Q. 전기를 부를때 암페어 그리고 볼트 이런것을 어떤 차이가 있는걸까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.배터리나 전기 장치에서 전압과 전류를 나누어 보르는 이유는 전기 시스템에서 각기 다른 역할과 의미를 가지기 때문입니다. 전압과 전류는 서로 밀접하게 관련되어 있지만, 그 의미와 측정 목적이 다르기 때문에 구분해서 부릅니다. 1. 전압 (Voltage, V)의미: 전압은 전기를 흐르게 하는 힘의 차이를 의미합니다. 쉽게 말해, 전자들이 이동할 수 있도록 미는 힘이죠.측정 단위: 볼트(V)로 측정하며, 배터리의 전압은 배터리가 공급할 수 있는 에너지의 크기를 의미합니다.배터리에서의 전압: 예를 들어, 일반적인 AA 배터리의 전압은 약 1.5V입니다. 전압이 높을수록 더 많은 전기 에너지를 공급할 수 있습니다.2. 전류 (Current, A)의미: 전류는 실제로 흐르는 전자들의 양을 뜻합니다. 전압이 있다면 전자가 흐르게 되는데, 이 흐르는 전자의 양이 전류입니다.측정 단위: 암페어(A)로 측정하며, 배터리의 경우 저장할 수 있는 에너지의 총량을 표현할 때 "Ah" (암페어시)라는 단위를 사용합니다. 이는 배터리가 얼마나 오래 전류를 공급할 수 있는지를 나타냅니다.전선에서의 전류: 전선의 경우, 얼마나 많은 전류가 흐를 수 있는지를 고려해 굵기나 재질을 결정합니다. 많은 전류가 흐를수록 전선에 열이 발생할 수 있기 때문에 적절한 전선 크기를 사용하는 것이 중요합니다.예를 들어 보면배터리는 전압(V)과 전류(Ah)로 표기됩니다. 예를 들어, "12V 10Ah 배터리"라면, 이 배터리는 12V의 전압을 공급하며, 이 상태로 1시간 동안 10A의 전류를 흐르게 할 수 있다는 의미입니다.전선은 대체로 전압보다는 안전하게 흐를 수 있는 전류(A)의 용량으로 표시됩니다. 전선이 견딜 수 있는 전류 이상이 흐르면 발열로 인해 위험할 수 있기 때문입니다.정리해 보면, 전압은 전기를 흐르게 하는 힘이고, 전류는 실제 흐르는 전자들의 양을 의미합니다.
Q. 발전소에서 만든 전기도 도시로 보내서 쓸텐데데 운송 비용이 드나요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.실제 경상도 지방에 주요 발전소들이 위치하고 있어 수도권까지 전력을 전송해야 하는 경우가 많습니다. 전기는 송전 과정에서 여러 요인이 작용해 일부 손실이 발생하며, 이 과정이 경제적 비용을 발생 시킵니다. 1. 송전 손실전력은 송전선의 저항으로 인해 일부 열로 방출되어 손실이 생깁니다. 특히, 거리가 멀어질수록 송전 손실이 커지는데요. 이를 줄이기 위해 고압으로 전력을 송전합니다. 고압 송전은 전류를 낮춰 손실을 줄이는 방식으로, 전력망 효율을 높여줍니다.2. 비용 증가 요인송전선 설치 및 유지 비용, 그리고 송전 손실을 줄이기 위한 변압 장치, 절연 장비 등의 설치 및 운영 비용이 발생합니다. 그래서 먼 거리까지 전력을 공급하는 비용이 더 높습니다. 또한, 손실을 줄이기 위한 기술적 조치들도 추가 비용을 발생시킵니다.3. 경제적 대안최근에는 분산 발전이나 지역 내 소규모 발전소 설치 등으로 송전 거리 자체를 줄이는 방안도 논의되고 있습니다. 또한 고온 초전도체 같은 새로운 기술이 상용화된다면 송전 손실을 크게 줄일 수 있어 비용 효율성이 더 높아질 가능성도 있습니다.정리해 보면, 먼 거리로 전기를 이동하는데 드는 비용은 있지만, 이를 줄이기 위한 다양한 기술과 경제적 대안이 연구되고 있습니다.
Q. 초전도체와 같은 경우 실제로 발견된 것인가요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.초전도체는 과학적으로 실제 가능한 개념입니다. 1911년 네덜란드의 물리학자 하이케 카메를링 오너스가 수은을 절대 온도에 가까운 온도로 냉각했을 때 전기 저항이 완전히 사라지는 현상을 발견하면서 초전도 현상이 처음으로 관측 되었습니다. 이후 다양한 물질에서 초전도 현상이 연구되었으며, 특히 고온 초전도체의 발견으로 상용화 가능성이 높아졌습니다.2023년 7월, 한국의 퀀텀에너지연구소와 고려대학교 연구진은 상온과 상압에서 초전도성을 보이는 물질 'LK-99'를 개발했다고 발표하여 큰 주목을 받았습니다. 그러나 이후 국내외 여러 연구팀이 LK-99의 초전도 특성을 재현하려 했으나 성공하지 못했습니다. 특히 독일 막스플랑크 고체연구소 연구팀은 LK-99가 초전도체가 아니라 절연체임을 밝혀냈습니다. 현재까지 상온에서 작동하는 초전도체의 존재는 확인되지 않았으며, 관련 연구는 지속되고 있습니다. LK-99 사례는 과학적 발견의 검증 과정이 얼마나 중요한지를 보여주는 사례로, 과학계에서는 이러한 검증 과정을 통해 신뢰할 수 있는 지식을 구축해 나가고 있습니다.
Q. 레이저 포인터에서 나오는 빛은 일반적인 빛과 어떤 점이 다를까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.레이저 포인터에서 나오는 빛은 일반적인 빛과 몇가지 중요한 차이점을 가지며, 이 차이점들이 레이저의 독특한 특성과 활용 가능성을 만들어 냅니다. 레이저와 일반적인 빛은 에너지 전달 방식과 파동 특성 등에서 크게 다릅니다. 주요 차이점을 살펴보면 다음과 같습니다. 1. 단일 파장 (단색성)레이저 빛은 단일 파장(single wavelength)의 빛으로, 거의 완벽한 단색성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 일반적인 빛은 여러 파장의 혼합으로 다양한 색상과 파장을 포함하는 반면, 레이저는 특정한 하나의 파장으로만 이루어져 있기 때문에 특정한 색으로 보입니다. 단색성 덕분에 레이저는 정밀한 광학 실험이나 의료 시술 등에서 유용하게 쓰입니다.2. 고도의 일관성 (위상 일관성)레이저는 고도의 일관성(coherence)을 가지고 있어 빛의 파동이 시간과 공간에서 일정하게 유지됩니다. 일반 빛은 파동의 위상이 불규칙하게 변하는 반면, 레이저는 같은 위상으로 계속 진동하며 직진합니다. 이러한 위상 일관성 덕분에 레이저는 원거리에서도 동일한 빔의 형태를 유지할 수 있으며, 홀로그램과 같은 정밀한 응용이 가능해집니다.3. 평행성 (직진성)레이저 빛은 매우 평행하게 발산하여 긴 거리를 이동해도 거의 퍼지지 않습니다. 일반적인 빛은 거리가 멀어질수록 퍼지면서 밝기가 줄어드는 반면, 레이저는 평행하게 직진하기 때문에 먼 거리에서도 작은 지점에 에너지를 집중시킬 수 있습니다. 이 특성 덕분에 레이저는 측정, 통신, 그리고 타겟팅 시스템 등에 활용됩니다.4. 고에너지 집중 (고휘도)레이저 빛은 에너지가 매우 집중되어 있어, 작은 면적에 큰 에너지를 전달할 수 있습니다. 일반적인 빛은 광원이 크고 넓게 퍼지기 때문에 밝기가 고르게 분산되지만, 레이저는 작은 영역에 매우 높은 에너지를 가하기 때문에 짧은 시간 안에 특정한 작업을 수행하는 데 유리합니다. 예를 들어, 산업용 레이저는 금속 절단, 용접 등에 사용될 정도로 강력한 에너지를 전달할 수 있습니다.5. 응용의 다양성위와 같은 특성들로 인해 레이저는 다양한 분야에서 활용됩니다. 예를 들어, 레이저 포인터는 단색성, 직진성을 이용해 발표나 지시 용도로 많이 사용되고, 의료에서는 조직을 정밀하게 절개하거나 혈관을 폐쇄하는 데 사용됩니다. 또한 통신에서는 광섬유 케이블을 통해 장거리 데이터를 전송하고, 군사나 과학 연구에서는 거리 측정과 같은 응용에도 사용됩니다.정리해 보면, 이렇게 빛은 단색성, 위상 일관성, 직진성, 고휘도 등으로 일반적인 빛과 차별화되며, 이는 레이저가 특수한 용도로 활용될 수 있는 원천이 됩니다.