안녕하세요. 구본민 전문가입니다.
Q. 전자의 파동성과 입자성을 확인 할수 있는 실험은 무엇이 있나요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.전자가 입자성과 파동성을 동시에 가진다는 것은 양자역학의 중요한 개념입니다. 이를 확인 할 수 있는 대표적인 실험은 이중 슬릿 실험입니다. 이 시험은 전자가 입자처럼 동작할 때와 파동처럼 동작할 때의 차이를 극명하게 보여 주는 실험입니다. 실험 과정 전자총에서 전자를 하나씩 발사하여 두 개의 작은 슬릿이 있는 판을 통과하게 합니다.그 뒤에 전자가 도착할 스크린(검출기)이 있습니다. 슬릿을 통과한 전자가 스크린에 어떻게 도착하는지를 관찰합니다.결과입자성: 전자를 입자라고만 생각하면, 두 개의 슬릿을 통과한 전자들은 슬릿 뒤에 두 개의 뚜렷한 흔적을 남길 것으로 예상됩니다. 이는 전자들이 입자처럼 행동하여 각각 하나의 슬릿을 통과한 결과입니다.파동성: 하지만 실험에서는 예상과 달리 간섭 무늬가 나타납니다. 간섭 무늬는 전자가 파동처럼 행동하여 두 슬릿을 동시에 통과하고, 파동이 서로 간섭하면서 스크린에 밝고 어두운 무늬를 형성하는 것입니다. 이는 전자가 단순한 입자가 아니라 파동의 성질을 동시에 가지고 있음을 나타냅니다.정리해 보면, 이중 슬릿 실험은 전자가 입자성(하나의 경로를 선택해서 슬릿을 통과하는 성질)과 파동성(여러 경로를 동시에 취하고 간섭하는 성질)을 모두 가지고 있음을 보여줍니다. 이는 고전적인 물리학으로는 설명할 수 없는, 양자역학적인 특성으로, 전자는 우리가 관측하는 방식에 따라 다르게 행동할 수 있다는 것을 나타냅니다.이 실험은 전자의 파동성과 입자성을 가장 명확하게 확인할 수 있는 실험으로, 양자역학의 핵심 개념인 파동-입자 이중성을 증명하는 중요한 사례입니다.
Q. 초전도체를 아직도 이해를 못했는데요 쉽게 설명해주실분요
안녕하세요. 구본민 박사입니다.초전도체에 대해 간략하게 정의해 보면, 전기가 흐를 때 저항이 '0' 이 되는 특별한 물질 이라고 생각하시면 됩니다. 보통은 전선이나 전기 장치에 전류가 흐를 때 저항이 발생해서 전기의 일부가 열로 소모됩니다. 하지만 초전도체는 특정한 조건에서 전류가 흐르더라도 저항이 전혀 없어지는 현상이 발생합니다. 이 덕분에 전기 손실없이 영구적으로 전류를 흐르게 할 수 있게 됩니다. 초전도체의 두 가지 핵심적인 특징을 보면 다음 두가지로 정리할 수 있습니다. 저항이 0이 됨 : 초전도체에서는 전기가 저항 없이 흐릅니다. 이 말은, 초전도체 안에서는 전기 에너지가 열로 소모되지 않는다는 의미입니다.자기부상 : 초전도체는 자기장을 밀어내는 특성이 있습니다. 그래서 자기장 안에 있는 물체가 공중에 떠 있는 현상(자기부상)이 발생할 수 있습니다.초전도체는 일반적으로 매우 낮은 온도에서만 작동합니다. 대부분의 초전도체는 절대 영도에 가까운 온도에서 저항이 0이 됩니다. 하지만 최근 이슈가 되었던 소식들은 상온 초전도체에 관한 연구였습니다. 상온 초전도체란 일상적인 온도에서도 저항 없이 전류를 흐르게 할 수 있다는 혁신적인 기술로, 아직 확실한 결과는 없지만 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
Q. 전기관련 차단기 부하 테스트 시에 이렇게 하면 문제 될까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.차단기를 병렬로 연결한 수 총 부하를 70A로 계산한 방식은 부하 분배 측면에서 문제가 발생할 수 있습니다. 차단기의 보호 특성 : 차단기는 특정 전류 이상이 흐르면 회로를 보호하기 위해 작동하는 장치입니다. 각 차단기의 정격 전류(10A)는 개별 차단기에 해당하는 것이며, 병렬로 연결되었다 하더라도 각각의 차단기가 보호할 수 있는 전류 범위는 여전히 10A입니다. 따라서 총 70A를 병렬로 연결된 차단기들에 걸었을 때, 특정 차단기에 과도한 전류가 흐를 수 있습니다. 이 경우 해당 차단기가 먼저 차단되어 문제가 발생할 수 있습니다.부하 분배의 불균형 : 병렬로 연결된 차단기들 사이에 부하가 균일하게 분배되지 않았을 가능성이 큽니다. 이상적으로는 병렬 연결 시 부하가 고르게 분배되어야 하지만, 배선 상태, 접촉 저항, 부하 분포 등의 요인으로 인해 특정 차단기에 더 많은 부하가 걸릴 수 있습니다. 이로 인해 특정 차단기가 먼저 동작하게 되는 것입니다.차단기의 선택적 보호 기능 : 차단기에는 "선택적 보호"라는 개념이 있습니다. 병렬로 여러 차단기를 사용하면, 각 차단기가 제 역할을 하기 어렵고, 동일한 조건에서 작동하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 특정 차단기는 10A에서 작동하도록 설정되어 있지만, 실제 작동 조건에서 민감도 차이로 인해 일부 차단기가 더 빠르게 작동할 수 있습니다.온도 및 환경적 요인 : 차단기의 동작은 주변 온도나 환경 요인에 따라 영향을 받을 수 있습니다. 14개의 차단기를 병렬로 연결했을 때, 주변 온도가 상승하면서 차단기의 과열로 인해 조기 차단이 발생할 수 있습니다. 차단기는 주변 온도가 높을수록 더 낮은 전류에서 차단이 일어날 수 있습니다.정리해 보면, 차단기를 병렬로 연결하고 총 부하를 계산하는 방식은 부하 분배가 균일하게 이루어지지 않기 때문에 예상과 다른 결과를 초래할 수 있습니다. 차단기 각각의 정격 전류에 맞춰 개별 부하를 설정하거나, 차단기 마다 독립적으로 부하를 설정하는 것이 안전하고 올바른 방법 입니다.
Q. 오토바이 퓨즈박스에 블랙박스연결 시 질문
안녕하세요. 구본민 박사입니다.질문하신 문항에 대한 답변 형식으로 말씀 드려 볼게요. 블랙박스 out put에 5V/2A라고 표기되어있습니다. 그러면 10W를 소모하는게 맞나요? => 네, 맞습니다. 전력(W)은 전압(V)과 전류(A)를 곱한 값입니다. 따라서 5V × 2A = 10W를 소모하게 됩니다.퓨즈박스에 2A, 10A, 20A... 의 퓨즈가 있으면 2A의 퓨즈를 뽑아서 퓨즈홀더와 결합해서 꽂으면 되나요? => 네, 가능합니다. 기존에 2A 퓨즈가 있던 자리에 블랙박스를 연결하기 위해 2A 퓨즈를 사용하는 것은 올바른 방법 입니다. 다만, 주의할 점은 블랙박스 외에도 해당 퓨즈에 연결된 다른 장치가 있는지 확인하는 것입니다.2A 퓨즈에 블랙박스를 연결하면 전류를 공유해서 둘 중 하나만 작동하나요? => 둘 다 작동할 수 있습니다. 하지만, 해당 퓨즈가 2A 이상을 필요로 하는 장치가 연결되어 있다면, 블랙박스와 그 장치가 동시에 전류를 사용하면서 퓨즈가 과부하되어 끊어질 수 있습니다. 블랙박스 외에 다른 장치가 연결되어 있다면 그 장치의 전류 요구량을 계산해보고, 적절한 퓨즈로 교체하거나 별도의 전원 라인을 사용하는 것이 안전합니다.배터리의 -극과 오토바이의 몸체부분에 접지하는것 두 가지는 무슨차이가 있고 어디에 해야하나요? (몸체에 하면 감전안되나요ㄷㄷㄷ) => 일반적으로 오토바이의 금속 몸체는 배터리의 -극과 연결된 접지 역할을 합니다. 배터리 -극에 직접 연결하거나, 오토바이의 금속 몸체에 접지하는 것은 같은 효과를 낼 수 있습니다. 몸체에 접지한다고 해서 감전되지는 않습니다. 감전은 전류가 흐르는 상태에서 몸체가 전기와 접촉될 때 발생하는데, 접지는 전류를 흘려보내는 안전 장치이기 때문에 감전 위험이 없습니다.릴레이를 반드시 설치해야할까요? => 릴레이는 반드시 설치할 필요는 없지만, 블랙박스가 오토바이가 꺼진 상태에서도 계속 작동하는 것을 막기 위해 설치하는 것이 좋습니다. 릴레이를 설치하면 오토바이의 전원이 켜졌을 때만 블랙박스에 전원이 공급되도록 할 수 있습니다. 이는 배터리 방전을 방지하는 데 도움이 됩니다.릴레이를 설치한다면 어떤 규격으로 골라야하며 릴레이를 설치하는 이유가 뭔가요?=>릴레이는 블랙박스가 사용하는 전류량(5V/2A에 맞춰 대략 10W 정도)을 고려해 선택해야 합니다. 일반적으로 12V 30A 릴레이가 많이 사용됩니다. 릴레이를 설치하는 이유는, 오토바이의 메인 전원이 켜졌을 때만 블랙박스에 전원을 공급하도록 하여 배터리 방전을 방지하기 위함입니다. 이때 릴레이는 메인 전원(점화 스위치) 신호를 받아 블랙박스에 전원을 공급하는 역할을 합니다.글로 설명을 드려서 이해가 되셨을지 모르겠네요. 도움이 되셨길 바랍니다.
Q. 양자 컴퓨터가 일상생활에 어떤 부분에서 큰 영향을 미칠까요?
안녕하세요. 구본민 박사입니다.양자 컴퓨터가 더 발전해 나간다면, 우리 일상생활의 여러 분야에서 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 간략하게 주요 영향을 정리해 보겠습니다. 의료 및 신약 개발 : 양자컴퓨터는 복잡한 분자 구조를 더 빠르고 정확하게 분석할 수 있어 신약 개발과 질병 예측에 큰 혁신을 가져올 것입니다. 개인 맞춤형 의료 기술도 더 발전할 가능성이 큽니다.금융 및 암호화 : 금융 시장 분석과 리스크 관리에서 엄청난 계산 속도를 발휘할 수 있고, 기존의 암호화 기술을 무력화할 수 있는 능력이 있어, 더 안전한 보안 시스템이 필요하게 될 것입니다.AI 및 머신러닝 : 양자컴퓨터는 방대한 데이터를 더 빠르게 처리하여 인공지능(AI)과 머신러닝의 발전을 가속화시킬 것입니다. 이를 통해 자율주행차, 음성 인식, 개인 비서 등의 기술이 더 정교해질 것입니다.물류 및 최적화 : 물류, 교통, 에너지 분배 등의 최적화 문제를 빠르고 효율적으로 해결할 수 있어 더 효율적인 시스템 구축이 가능해집니다.기후 변화 예측 및 해결 : 복잡한 기후 모델을 더 정확하게 분석하고, 에너지 효율성을 높이는 기술 개발을 지원해 환경 문제 해결에 기여할 수 있습니다.정리해 보면, 양자컴퓨터가 상용화 되면 의료, 금융, AI, 물류, 기후 등의 분야에서 우리 일상에 큰 변화를 가져올 것으로 예상됩니다.