Basic Science

2024년 3월 4일~8일은 역사적인 날이 될 것이다. APS(미국물리학회)에서 우리나라 과학자인 김현탁, 이석배님의 상온 초전도체 관련하여 발표할 예정이다. https://meetings.aps.org/Meeting/MAR24/Session/A16.2 APS -APS March Meeting 2024 - Event - Partial levitation, type-II-superconductor characteristic, at room temperature and atmosph APS March Meeting 2024 Monday–Friday, March 4–8, 2024; Minneapolis & Virtual input.schedulebutton { font-size:9px; font-family:..

고려대 내 벤처기업 퀀텀에너지연구소라와 고려대가 세계 최초로 상온 상압에서 초전도 현상을 이루어냈다는 연구결과 소식이 전해지고 있다. 아직 peer-review가 되지 않은 연구이기 때문에 진위여부를 확인할 수 없다. 만일 상온 상압 초전도체 발견이 사실이라면 이것은 인류 역사를 통틀어 가장 위대한 발견이 아닐 수 없으며 앞으로 인류 역사를 바꿀 수 있는 발견이다. 현대과학의 연구들은 대부분은 공동연구로 이루어지고 있다. 특히 상온 상압 초전도체 연구는 국가 경쟁력을 좌우할 수 있는 엄청난 연구이기 때문에 연구를 하고 있다거나 성과가 나올 것 같다면 정부에서 가장 먼저 그 연구를 추적관찰하고 있었을 텐데 그러지 않았다는 점이 의아할 수밖에 없다. 이번 연구결과는 누구든지 논문을 올릴 수 있는 '아카이브'..

'4차 산업혁명의 쌀' 희토류란 무엇인가? 자석이 사라지면 현대 문명이 사라질지도 모른다는 말이 있을 정도로 자석은 우리 생활 깊숙히 들어와 있고 4차 산업에는 필수적으로 사용되고 있다. 자석은 노트북, 스피커, 스마트폰 등 모든 전자제품에 필수적으로 들어간다. 이렇게 중요한 자석에는 희토류가 들어간다. 그렇다면 희토류(稀土類, Rare Earth Elements)는 무엇일까? 많은 사람들이 희토류를 매우 희귀하고 적은양만 존재한다고 생각하고 있다. 1,700년대 처음 발견한 희토류는 하나의 원소라고 생각했다. 과학 기술이 발전하면서 하나씩 분리하기 시작했고 현제는 16개까지 분리하고 있다. 초창기에는 희토류가 귀한 존재였었는데 현대에 와서는 매우 많이 존재한다는 것을 알게 된 것이다. 다시 정의하자면 ..

◈ 그레이수소(Grey Hydrogen) "Grey hydrogen"은 화석연료로부터 생산하는 수소입니다. 현재 생산되는 수소 중 96%를 차지할 정도로 대부분의 수소는 그레이수소이다. 화석연료를 이용하여 생산되는 수소는 가장 일반적인 수소 생산 방법 중 하나인데 가장 많이 쓰이고 있는 방식은 메탄을 분해하는 스팀 리포밍(Steam Reforming) 방식으로 천연가스 개질방식이다. 메탄이라는 화학물질을 고온의 수증기를 촉매화학반응을 통해 수소와 이산화탄소를 생성한다. 1kg의 수소를 생산하는데 약 10kg의 이산화탄소가 배출되게 되는데 탄소 배출량이 매우 높기 때문에 친환경적이지 않다는 뜻으로 "그레이"라는 용어가 붙었다. ◈ 블루수소(Blue Hydrogen) 블루수소는 그레이수소와 동일한 방식으로 ..

비소(As)는 자연 상태에서는 주로 황과 결합한 황화비소(As2S3) 상태로 존재한다. 비소는 비교적 구하기 쉬운 독극물이었다. 비소는 다음과 같이 사용되었고 사용되고 있다. - 독약으로 많이 사용 - 조선시대, 중국, 서양에서도 독약으로 사용 - 패리스그린 : 비소와 구리의 화합물로 쥐약 - 농약, 살충제, 살균제 - 암, 백혈병, 매독을 치료 - 축전지, 베어링, 반도체, 다이오드, 트렌지스터 예전 왕들은 음식을 먹기 전에 은수저로 독극물이 있는지 확인했다. 비소는 은과 화학반응을 일으켜 색이 변하기 때문이다. 비소와 구리를 혼합해서 만든 쥐약으로 사용하기도 했다. 그런데 이 쥐약은 초록색으로 아름다워 그림 그릴 때 물감으로 사용되거나 벽을 칠하는 페인트로 사용되기도 했다. 이 당시 많은 사람들이 비..

핵융합은 원자핵 두 개가 만나 더 무거운 원자핵 하나가 되는 과정입니다. 핵융합은 태양 같은 항성에서 일어납니다. 중심핵에서 발생하여 엄청난 빛과 열을 만들어냅니다. 항성의 경우 1천만도 이상의 초고온이어야 합니다. 물질이 뜨거워지면 플라즈마라는 특이한 상태로 존재하게 되는데 원자핵과 전자의 결합이 풀려 전자가 자유롭게 돌아다니는 기체입니다. 원자핵은 양성자로 양전하를 띠므로 서로 접근하면 전기적 척력으로 서로 밀어냅니다. 하지만 초고온이 되면 원자핵의 운동에너지가 척력을 이겨내어 두 원자핵이 서로 충돌합니다. 원자핵이 일단 서로 가까워지면 원자핵 사이에 강한 핵력이 작용해 하나의 원자핵으로 결합할 수 있습니다. 태양은 수소와 헬륨이 뭉친 가스덩어리라고 할 수 있습니다. 태양에서 핵융합은 수소 원자핵 4..

◈ 요소의 역사 네덜란드 생의학자 헤르만 부르하브에 의해서 처음 발견되었다. 소변에 열을 가해 수분을 증발시키고 남은 결정체가 바로 요소다. 100년 후 1828년에 독일의 화학자 프리드리히뵐러(1,800~1,882)가 요소를 합성하는 데 성공했다. 시안화암모늄 수용액을 가열하여 요소를 만들었다. 이것은 인류가 최초로 무기 화합물로 유기 화합물을 만들어낸 역사적으로 중요한 사건이었다. 그 당시에는 실험실에서 무기물을 사용해서 사람이나 동물이 가지고 있는 유기물을 합성하는 것은 불가능하다고 생각했기 때문이다. 이때부터 많은 과학자들이 유기합성물질을 만들어내는 연구가 활발해졌고 유기화학 발전에 초석이 되었다. ◈ 요소의 용도 -비료 -접착제 원료 -의료용 크림 -합판 수지의 원료 -요소수 우리나라는 중국에서..

우리 인류는 지구 상에 구리보다 철이 더 많은데도 불구하고 구리를 먼저 사용했다. 과연 그 이유는 무엇일까? 구리는 반응성이 낮아 자연계에서 순수한 금속 상태로 존재했고 철은 반응성이 높아 순수한 철 상태가 아닌 산화철 상태로 철광석에 존재했기 때문이다. 한마디로 구리는 자연에서 구리의 순수한 형태로 얻을 수 있었지만 철은 철광석 안에 존재했기 때문에 눈에 쉽게 띄지 않았다. 게다가 철광석은 용융온도가 높아 가공하기 어려웠다. 이러한 이유로 인류는 눈에 잘 띄고 가공하기 쉬운 구리를 먼저 사용하게 되었다. ◈ 구리(Cu)의 물리적 특성 및 용도 -연붉은 색 금속 -열과 전기 전도성이 탁월 -전선, 방열기 등 전기 재로로 이용 -전성과 연성이 탁월 -다른 금속과 합금형태로 다양하게 이용 ◈ 구리의 화학적 ..

지구 온난화의 주범이 소? 소 한 마리가 하루에 방출하는 메탄가스가 280L 1년 동안 육우가 53kg, 젖소가 121kg을 배출한다고 한다. 전 세계 가축이 1년에 방출하는 메탄가스가 약 1억 톤 온실가스의 18%를 차지한다고 하니 어마어마한 양이다. 이것은 자동차보다 높은 수치이다. 19세기 초부터 메탄가스 배출량이 150% 증가했다고 한다. 이산화탄소는 대기 중에 300년에서 1000년까지 머무르는데 반해 메탄가스는 9년밖에 되지 않는다. 하지만 메탄가스는 이산화탄소보다 지구의 열을 가두는데 20배 이상의 능력을 가지고 있다. 그래서 온실가스 중에 메탄가스를 무시할 수 없는 이유이다. 메탄가스는 가축뿐만 아니라 습지, 정유소 및 쓰레기 매립지에서도 배출된다. 대책으로 나온 안이 정말 재미있다. 가축..

■ 최초로 화학반응을 통해 수소를 만든 사람은? 문헌상 확인되는 사람으로는 파라켈수스(Paracelsus)라고도 불리는 필리푸스 폰 호헨하임(Phillipus von ohenheim)과 영국의 화학자 로버트 보일(Robert Boyle)입니다. 하지만 정확하게 수소기체라는 것을 밝힌 것이 아니라 잘 타는 기체 정도로 관찰한 수준이었습니다. ■ 최초로 실험을 통해 수소의 실체를 파악한 사람은? 영국의 화학자인 헨리 캐번디시(Henry Cavendish)로 알려져 있습니다. 수소 기체의 제법 및 성질을 밝힌 논문을 발표했습니다.(1766년) 논문에서 수소를 "inflammable air", 즉 가연성 공기라고 불렀습니다. ■ 수소가 원소임을 이해하고 이름을 부여한 사람은? 프랑스 화학자 앙투안 로랑 드 라부..

뜨거운 물과 차가운 물을 동시에 냉동고에 넣는다면? 과연 어떤 결과가 나타날까요? 결론은 '뜨거운 물이 더 빨리 언다.'입니다. 일반적인 상식으로는 차가운 물이 더 빨리 얼 것 같지만 어떤 특정 조건에서 뜨거운 물이 더 빨리 어는 신기한 현상이 일어난답니다. 어떤 분의 설명을 살펴보면 "뜨거운 물이 빨리 증발하면서 열을 빼앗기고 물의 양도 줄어 더 빨리 얼게 된다." "땀이 증발할 때 우리 몸에 열을 빼앗아 가는 원리와 같다." 이렇게 설명한 것을 보았는데요. 틀렸다고 말할 수도 없고 정답이라고 말할 수도 없을 것 같습니다. 왜냐하면 이 현상은 아직 명확하게 과학적으로 규명되지 않았기 때문입니다. 이 현상은 1963년 탄자니아 ‘에라스토 음펨바’의 예상치 못한 발견이었습니다. 학교에서 우유와 설탕을 끓인..