안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 아르테미스 계획은 몇차까지 계획중인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.아르테미스 계획은 2025년까지 인류를 달에 보내는 것을 목표로 하는 프로젝트입니다. 이 계획은 여러 차례의 미션으로 구성되어 있습니다.아르테미스 1호: 2022년 11월 15일에 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 우주군기지에서 발사된 임시 무인 달 궤도선입니다. 이 미션은 오리온 우주선과 SLS 로켓을 테스트하기 위한 것입니다.아르테미스 2호: 2024년 이후에 발사 예정인 첫 번째 유인 시험 비행입니다. 지구 궤도에서 광범위한 실험을 수행한 뒤 달 주위 자동 귀환 궤도로 진입하고 지구로 귀환할 예정입니다.아르테미스 3호: 2025년에 발사 예정인 아폴로 계획 이후 최초의 유인 달 착륙 임무입니다. 여기에는 최초의 여성과 유색 인종 우주 비행사들이 포함될 예정입니다.아르테미스 4호: 2027년에 발사 예정인 유인 우주선 계획으로 루나 게이트웨이 우주정거장 건설이 주요 임무입니다. 이러한 계획은 국제적인 협력을 통해 진행되며, 달 탐사와 지속 가능한 유인 기지 건설을 목표로 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구온난화는 어떤 원리로 인해서 발생이 되는 건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.지구 온난화는 여러 가지 원인으로 발생하며, 이로 인해 지구의 기후가 변화하고 있습니다. 주요 지구 온난화 원인은 다음과 같습니다.온실 가스: 온실 가스는 지구의 대기 중에서 열을 가두어 지구를 따뜻하게 만드는 기체입니다. 가장 대표적인 온실 가스는 이산화탄소 (CO₂)와 메탄 (CH₄)입니다. 화석 연료의 연소, 산업 활동, 축산업, 쓰레기 처리 등으로 인해 온실 가스 농도가 증가하고 있습니다.화석 연료 사용: 석탄, 석유, 천연 가스와 같은 화석 연료의 사용은 지구 온난화를 가속화시키는 주요 원인입니다. 화석 연료 연소로 인해 이산화탄소가 대기 중으로 배출되어 온실 효과를 증가시킵니다.산림 파괴: 산림 벌목, 산불 등으로 인해 숲이 파괴되면 이산화탄소 흡수량이 줄어들어 지구 온난화를 촉진합니다.농경지의 화학 비료 사용: 화학 비료는 지구 온난화를 가속화시키는 요소입니다. 비료 사용으로 인해 질소산화물이 대기 중에 배출되어 온실 가스 농도를 증가시킵니다.산호초 감소: 산호초는 이산화탄소를 흡수하여 지구 온난화를 완화하는 역할을 합니다. 그러나 산호초가 감소하면 이산화탄소 흡수량이 줄어들어 지구 온난화를 가속화시킵니다.이러한 원인들이 함께 작용하여 지구 온난화 현상이 발생하고 있으며, 우리는 이를 줄이기 위해 지속적인 노력이 필요합니다.
생물·생명
Q. 인공뼈에 대한 과학적 원리에 대해 알고 싶어요
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.인공뼈는 기존의 뼈가 지지 기능을 못하도록 손상되었을 경우 조직이 회복될 수 있도록 혹은 기존의 뼈의 역할을 대체할 수 있도록 사용하는 대체물을 의미합니다. 인공뼈는 다양한 소재로 제작되며, 이 소재들은 과학적 원리에 기반하여 선택됩니다.여기서 몇 가지 인공뼈 소재와 그 특성을 살펴보겠습니다:금속류 대체제: 금속류 대체제로는 강철, 코발트 크롬 합금, 타이타늄 합금 등이 사용됩니다. 이들은 높은 강성을 가지고 있으며, 특히 타이타늄 합금은 생체 적합성이 우수하여 많이 사용됩니다.생체 분해성 고분자 대체제: 고분자 대체제는 인공뼈 제작에 용이하며 생체 친화성이 높습니다. 예를 들어 PLGA (Polylactide-co-Glycolide), PGA, PLA 등이 있으며, 이들은 천연 대사물로 체내에서 분해되어 매우 안전합니다.세라믹 대체제: 세라믹 대채제는 생체적합성이 우수하며, 높은 세포적합성을 가집니다. 주로 알루미나, 지르코니아, 티타니아, 인산칼슘의 혼합물과 부산물이 세라믹 소재의 인공뼈로 많이 사용됩니다.복합재료 대체제: 고분자 대체제와 세라믹 대체제를 혼합하여 뼈의 재생, 물리적, 기계적, 생물학적 특성을 인공뼈에 알맞도록 개발한 소재입니다. 이들은 세라믹의 충격에 약해 깨지기 쉬운 단점을 고분자 물질을 이용해 보완합니다.인공뼈 소재는 각각의 특성과 장단점을 고려하여 선택되며, 환자의 상태와 필요에 따라 적절한 소재를 사용합니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주가 팽창을 멈추면 우리의 시간도 달라질까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.우주의 팽창이 멈춘다면, 시간에도 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 그러나 이것은 상대적인 개념이며, 물리학적인 측면에서 몇 가지 고려해야 할 사항이 있습니다.상대성 이이론ㅇ알버트 아인슈타인의 상대성 이론에 따르면 시간은 관측자의 상대적인 속도와 중력에 의해 변화합니다. 우주의 팽창이 멈추면, 시간의 흐름도 변할 수 있습니다. 그러나 이것은 매우 극단적인 상황이며, 현재로서는 관측되지 않았습니다.우주의 미래: 현재로서는 우주의 팽창이 계속되고 있습니다. 그러나 미래에 어떤 상황이 발생할지는 알 수 없습니다. 만약 우주의 팽창이 멈춘다면, 시간의 흐름도 변할 수 있습니다. 이는 물리학자들이 연구하고 있는 주제 중 하나입니다.시간의 정의: 시간은 상대적인 개념이며, 우리가 일상적으로 경험하는 시간은 지구의 자전과 공전을 기준으로 합니다. 우주의 팽창이 멈춘다면, 이러한 기준이 변할 수 있습니다.결론적으로, 우주의 팽창이 멈춘다면 시간에도 변화가 있을 것으로 예상됩니다. 그러나 이것은 매우 복잡하고 이론적인 주제이며, 미래의 우주의 상태에 따라 다를 수 있습니다.
물리
Q. 열역학 제1법칙에서 단열과정은?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.열역학 제1법칙은 에너지 보존의 기본 원리를 나타냅니다. 이 법칙은 다음과 같이 정의됩니다.“어떤 계의 내부 에너지의 증가량은 계에 더해진 열 에너지에서 계가 외부에 해준 일을 뺀 양과 같다.”여기서 중요한 점은 단열과정입니다. 단열과정은 열역학 제1법칙에서 열 전달이 없는 상태 변화 과정을 의미합니다. 즉, 외부로부터 열의 출입이 없는 경우입니다. 이때 내부 에너지는 일을 하면 감소하고, 일을 받으면 증가합니다.예를 들어, 단열 팽창 또는 단열 압축 과정은 열역학 제1법칙에서 Q = 0인 경우입니다. 즉, 외부로부터 열의 출입이 없는 상태에서 계가 일을 하면 내부 에너지는 감소하고, 반대로 외부로부터 일을 받으면 내부 에너지는 증가합니다.단열 과정은 열역학에서 중요한 개념이며, 자유 팽창 과정, 등적 과정, 등온 과정 등 다양한 상황에서 적용됩니다. 이러한 과정들은 열역학의 기본 원리를 이해하는 데 도움이 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 시간이라는건 무엇인가요?ᩚ 모든 질문
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.시간은 사람들이 일상 생활에서 시간을 측정하고 조직하는 데 사용되는 개념입니다. 시간은 순환적으로 흐르며, 초, 분, 시간, 일, 주, 월, 연도 등의 단위로 표현됩니다. 시간은 우리가 일상적으로 활동하고 계획을 세우는 데 필수적인 요소입니다. 시간은 또한 물리적 현상과 우주의 움직임을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 시간은 상대적이며, 우리가 지구의 자전과 공전을 기준으로 측정합니다. 시계, 달력, 타임존 등을 통해 시간을 관리하고 파악할 수 있습니다. 시간은 우리 삶의 핵심적인 부분이며, 우리의 활동과 일정을 조율하는 데 도움이 됩니다.
화학공학
Q. 모기 기피제의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.모기 기피제는 모기를 직접 죽이는 효과는 없지만, 모기가 사람을 탐지하는 것을 방해하는 화학물질을 함유하고 있습니다. 모기는 이산화탄소, 체온, 땀, 피부 분비물의 냄새를 감지하여 흡혈대상을 찾습니다. 모기 기피제는 이러한 냄새를 차단하거나 모기의 신경계를 마비시켜 모기가 사람을 공격하지 못하도록 합니다.모기퇴치제의 주요 성분은 '피레트린’이라는 물질입니다. 이 물질은 제충국이라는 꽃에서 추출됩니다. 피레트린은 모기뿐만 아니라 다양한 곤충들에게도 살충효과가 있는데요. 피레트린 분자가 해충의 몸에 묻으면 신경전달물질인 아세틸콜린을 분비만하게 만들고 분해는 되지 않게하여 날개나 다리 근육을 마비시키고 서서히 죽게끔 만든다고 합니다.
기계공학
Q. 사람의 혈압을 측정하는 혈압기 원리는 어떻게 측정이 되는 것인가요
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.혈압계는 동맥을 압박했다 풀면 막혀있던 혈액이 갑자기 흐르면서 혈액이 흐르는 소리 (혈관음)가 발생합니다. 처음 혈관음이 들렸을 때 압력이 최고혈압이고 혈관음이 더 이상 들리지 않을 때의 압력이 최저혈압입니다. 혈압계로 이 소리를 측정하면 최고 최저혈압을 알 수 있습니다. 이 원리를 기반으로 혈압계는 우리의 혈압을 정확하게 측정할 수 있도록 도와줍니다.
토목공학
Q. HBM메모리 반도체의 적층을 높게 쌓을수록 유리한 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.HBM (High Bandwidth Memory)은 여러 개의 실리콘 메모리 칩을 수직으로 적층시킴으로써 메모리 용량을 크게 늘리고, 정보 전달 거리를 줄여 데이터 전송 속도를 대폭 향상시킵니다. 이는 데이터의 효율적인 이동을 가능하게 하며, 메모리와 처리 장치 간의 병목 현상을 최소화합니다.HBM은 쌓을수록 용량이 늘어나고 성능이 빨라집니다. 높게 쌓을수록 GPU와 HBM을 연결하는 채널과 TSV 수가 증가해 더 빠른 정보 교류가 가능해지기 때문입니다. 현재 HBM3에서 GPU와 메모리를 연결하는 채널은 1024개지만 향후 1만개까지 증가하고 TSV 개수는 100만개까지 늘어날 것으로 예상됩니다. 반도체 다이 두께도 10마이크로미터까지 얇아질 것으로 예상되며, 미래 HBM은 100단까지 쌓을 수 있을 것으로 기대됩니다.HBM은 쌓을수록 용량이 늘어나고 성능이 빨라지기 때문에, 미래 메모리 시장에서 주도권을 공고히 해야 한다는 의미입니다. 또한 AI 발전 속도와 미래 AI 활용을 고려하면 HBM은 계속해서 발전해야 하며, 기업이 투자를 늘리고 생산능력을 확대해야 한다는 점을 강조합니다.
전기·전자
Q. 중국의 과거 과학기술은 최고였다고하던데 유럽은 어떻게 역전할수있었나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.조셉 니덤의 주장에 따르면 중국과학은 기원전 2세기에서 16세기까지는 유럽보다 훨씬 높은 수준에 있었다고 합니다. 그래서 유럽의 과학발전에도 큰 도움을 주었다고 주장하는데, 자기학과 연금술, 관찰 천문학, 무한한 우주를 가정하는 우주론, 정확한 시간 측정을 위한 측정 장치의 발전이라는 면에서 그렇다는 것입니다.중국은 14억 명의 인구와 막강한 자본력, 풍부한 자원, 그리고 중앙정부의 강력한 의지 등으로 미국의 기술 패권에 도전하고 있는데 일정 부분 성공을 거뒀다. 노동력에 ‘과학기술 굴기’가 더해져 한국을 뿌리치고 시장에서 우위를 차지하는 셈이죠.중국의 과학기술 발전이 유럽에 뒤쳐진 이유는 다양한 요인이 있겠지만, 중국의 전통적인 봉건적 관료제와 관련이 있습니다. 이러한 관료제는 과거시험에 몰두하는 문화를 형성했고, 이로 인해 중국의 과학기술이 근대 산업혁명에 성공하지 못하고 유럽에 뒤쳐지게 된 것으로 분석됩니다. 또한 중국의 관료제는 세습적이어서 자녀가 부모의 지위를 이어받을 수 있었으며, 이로 인해 과거시험에 몰두하는 문화가 형성되었습니다. 반면 유럽의 봉건제후의 아들들은 특별한 공부 없이도 아버지의 지위를 이어받을 수 있었습니다. 이러한 차이가 중국의 과학기술 발전을 제한했습니다.요약하자면, 중국의 과학기술이 유럽에 뒤쳐진 이유는 중국의 전통적인 봉건적 관료제와 관련이 있으며, 이로 인해 과거시험에 몰두하는 문화가 형성되었습니다. 또한 중국의 노동력과 자본력을 바탕으로 한 꾸준한 투자도 중요한 역할을 했습니다.