자유시간

아칸소대학의 연구팀이 높은 열전도율을 갖는, 탄소를 결합시킨 물질 그래핀을 사용하여 환경에 위해가 적은 깨끗한 에너지를 무한하게 생성할 수 있는 가능성을 지닌 회로를 발명했습니다.

Phys. Rev. E 102, 042101 (2020) - Fluctuation-induced current from freestanding graphene
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.102.042101

Physicists Build Circuit That Generates Clean, Limitless Power From Graphene | University of Arkansas
https://news.uark.edu/articles/54830/physicists-build-circuit-that-generates-clean-limitless-power-from-graphene

물리학 교수인 폴 티바도 씨가 이끄는 연구팀은 2020년 10월 2일에 그래핀의 열운동을 전류로 변환 가능한 회로의 개발에 성공했다고 보고했습니다. 아래의 이미지가 실제로 제작된 회로입니다.

티바도 씨 연구팀은 상온에서 그래핀의 열운동이 회로에 교류전류(AC)를 유발하는 것을 발견했습니다. 이번 발견과 1950년 프랑스의 물리학자 레온 니콜라 브리루안이 발표한 '전류를 한 방향으로만 흐르지 않도록 하는 작용을 가진 다이오드를 회로에 추가하여 액체 · 기체 중의 미립자가 불규칙하게 운동하는 현상인 브라운 운동으로부터 에너지를 얻을 수 있다'는 논문의 이론을 응용하여 회로를 구축했습니다.

티바도 씨 등은 그래핀에서 발생하는 AC를 직류(DC)로 변환하는 다이오드를 회로에 탑재하여 다이오드를 통해 전류가 양방향으로 흐르도록 회로를 설계했습니다. 회로에서 부하저항에 작용하는 펄스DC 전류가 발생하고 전력을 생성되어 에너지가 만들어지고 있습니다. 티바도 씨 등이 설계한 회로는 다이오드에서 전류의 방향을 전환함으로써, 공급되는 전력량이 감소하는 것이 아니라 증가하도록 설계되어 있습니다.

티바도 씨는 "그래핀을 기반으로 한 에너지 하베스팅 회로를 통합함으로써 소형 장치와 센서에 깨끗하고 무한한 저전압 전력을 제공할 수 있는 가능성이 있습니다"라고 주장합니다.

그래핀의 열운동을 전류로 변환할 수 있다는 발견은 한때 불가능하다고 생각되었던 현상으로, 티바도 씨 연구팀의 발견은 노벨상을 수상한 물리학자 리처드 파인만의 주장에 반하고 있었기 때문에, 일부 연구자들 사이에서 논란이 생기고 있다고 합니다.

티바도 씨 연구팀은 다음의 목표로 "회로를 더 소형화하는 것"을 들었고, 이미 연구가 시작되었습니다. 회로의 소형화에 성공하여 1×1mm 칩에 회로를 수백만 개나 탑재할 수 있게 된다면, 새로운 저전력 배터리로의 활용이 가능합니다.

일반상대성이론의 하나인 '시간 지연'은 두 지점에 가해지는 중력이 다른 경우, 두 지점의 시간이 각각 다르게 진행한다는 현상입니다. '중력이 다르다'고 하면, 지구상과 우주 정도의 차이가 필요한 것처럼 들리지만, 실제로는 지구상의 불과 33cm의 고저차에서도 시간 지연이 관측할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

NIST Pair of Aluminum Atomic Clocks Reveal Einstein's Relativity at a Personal Scale | NIST
https://www.nist.gov/news-events/news/2010/09/nist-pair-aluminum-atomic-clocks-reveal-einsteins-relativity-personal-scale

미국의 국립표준기술연구소(NIST)의 연구팀이 2010년에 실시한 실험에 의해 불과 33cm의 높이에서 시간 지연이 발생하는 것으로 밝혀졌습니다. 실험에서는 원자 등의 스펙트럼선을 이용하여 시간을 재는 원자시계가 사용되었습니다. 원자시계는 많은 시계 중에서도 매우 높은 정확도를 가진 시계로 동작 중에 발생하는 오차는 3000년 ~ 3000만 년에 1초 정도라고 합니다.

NIST의 연구팀은 2010년 시점에서 세계 최고 수준의 성능을 가진 원자시계 2개의 동작을 비교하는 실험을 실시했습니다. 두 시계는 대전된 알루미늄 원자의 에너지 레벨이 변경될 때 발생하는 1000조 회 이상의 진동을 이용하여 시간을 측정하는 시계입니다. 2개의 시계는 각각 NIST의 다른 실험실에 두고 길이 약 75m의 광섬유로 연결되어 있었습니다.

실험에서는 먼저 원자시계 중 하나를 실험실 바닥에 놓고 다른 하나를 바닥에서 약 33cm 높은 위치에 배치하여 각각의 시간의 진행에 차이가 생기는지를 측정. 그 결과, 매우 근소한 차이로 높은 위치에 있는 시계는 시간의 진행이 빠르고 낮은 위치에 있는 시계는 시간의 진행이 느리다는 결과가 나와, 단 33cm의 차이로 시간 지연이 발생하는 것으로 밝혀졌습니다.

또한 실험에서 관측된 시간 지연은 인간이 지각할 수 없을 정도로 매우 작은 것이었습니다. 연구팀에 따르면, "인간이 지구상에서 일생 동안에 경험하는 시간의 지연은 인생을 80년으로 한 경우 약 900억분의 1초 정도"라고 말합니다. NIST의 연구원으로 논문의 대표저자인 제임스 친웬 차우 씨는 알루미늄을 이용한 원자시계가 매우 높은 정확도를 가지고 있었기 때문에, 시간 지연을 입증하는 작은 변화를 감지할 수 있었다고 말합니다.

2020년에는 시간 지연을 검출하기 위해 원자시계의 일종인 광격자 시계 등을 사용한 실험이 이루어지고 있으며, 일본에서도 도쿄 스카이트리 전망대와 지상 사이에서 발생하는 시간 지연을 관측하는 데 성공했던 사실이 도쿄 대학의 연구팀에 의해 보고되었습니다.

국방 기술의 연구개발에서 최근 가장 중요한 주제는 극초음속 무기와 지향성 에너지 무기입니다. 최근 이 두 가지를 결합하여, 레이저 등의 에너지 무기를 전방에 조사하여 극초음속 비행을 가능하게 하는 기술이 개발되었다고, 뉴스사이트 The Drive가 소개하고 있습니다.

Blasting The Air In Front Of Hypersonic Vehicles With Lasers Could Unlock Unprecedented Speeds
https://www.thedrive.com/the-war-zone/33859/blasting-the-air-in-front-of-hypersonic-vehicles-with-lasers-could-unlock-unprecedented-speeds

극초음속 무기는 마하 5.0, 즉 음속의 5배 이상의 속도로 비행하는 전투기와 미사일 등을 가리킵니다. 그리고 지향성 에너지 무기는 로켓과 미사일이 아닌 레이저 및 마이크로 웨이브, 플라즈마 빔 등 의도한 목표에 높은 에너지를 조사하여 파괴하는 무기입니다.

극초음속 무기는 발사에서 목표 도달까지의 시간이 크게 단축되기 때문에 레이더로 파악되어도 처리될 가능성이 낮습니다. 또한 보통의 탄도 미사일은 지상에서부터 포물선을 그리며 낙하하는 반면 엄청난 속도로 똑바로 떨어지는 극초음속 무기는 기존의 탄도 미사일 요격 시스템으로는 대응할 수 없다고 하며, 미군의 미래 전략에 필수적인 무기로써 적극적으로 연구개발을 진행하고 있습니다.

예를 들어, 미국 공군과 록히드 마틴이 공동으로 개발한 AGM-183A ARRI(공중 발사 고속응답 무기)는 우주에서 발사된 마하 20까지 가속된 미사일이라고 합니다.

Behold, the AGM-183A Air-launched Rapid Response Weapon (ARRW), the most advanced hypersonic boost-glide missile in development.
https://twitter.com/TheDEWLine/status/1233520733629960193?s=19

이러한 극초음속 무기는 매우 개발이 어렵고, 많은 예산이 소요됩니다. 실제로 미국 공군과 록히드 마틴은 공중 발사형 미사일 HCSW(초음속 통상 공격 무기)도 개발하고 있었지만, 예산 문제로 중단되었습니다.

극초음속 무기를 실현하기 위해서는 두 가지 벽이 존재한다고 합니다. '공기 저항을 어떻게 줄일것이냐'와 '대기와의 마찰로 발생하는 열의 영향을 어떻게 처리할 것인가'라는 문제입니다.

공기 저항에 대해서는 무기의 형상으로 대응할 수 있지만, 극초음속을 실현하기 위한 장비를 탑재할 필요가 있고, 재료 공학의 한계도 있어 자유롭게 형상을 변화시킬 수 없습니다.

또한 극초음속으로 대기권을 비행하면 대기와의 마찰열로 온도가 비정상적으로 상승하여 내부에 탑재하고 있는 장비에 큰 영향을 미칩니다. 마찰열의 문제는 내부 무기의 표면에 단열재를 포함시키면 해결할 수 있지만, 무기의 무게가 증가하기 때문에 항속 거리와 최대 거리가 떨어집니다.

극초음속 무기의 연구가 난항하는 한편, 지향성 에너지 무기에 대한 기술은 진보에 의해 출력의 향상이나 장치의 소형화가 실현되고 있습니다. 예를 들어, 2020년 5월에 미국 해군이 상륙함에 탑재한 레이저 무기로 드론을 격추하는 데 성공했습니다.

공격 헬기 AH-64 아파치에도 레이저 무기를 탑재하는 시험이 실시되어 성공하고 있습니다.

이 지향성 에너지 무기 기술을 응용하여 극초음속 무기 실현을 가로막고 두 가지의 벽을 타파하려는 시도를 NASA와 미군이 실시하고 있습니다.

1983년 NASA에 의한 자금 투입 아래 엔지니어 레이크 마이라보 씨가 솔선하여, 레이저를 사용하여 추진력을 얻는 '라이트 크래프트'의 연구가 진행되었습니다. 비행체의 내부에서 전방에 레이저 빔을 발사하여 비행체의 전방에 충격파를 생성시키고 대기를 밀어내어 공기 저항을 줄이는 원리입니다. 하지만 너무 급진적인 개념이었기 때문에, 마이라보 씨의 연구가 본격적으로 무기에 전용되지는 않았습니다.

1999년 마이라보 씨의 연구와 유사한 연구논문이 발표되었습니다. 이것은 극초음속기의 끝에서 전기 아크, 레이저, 또는 마이크로파를 방사하여 플라즈마를 형성하고, 추진력을 향상시키는 원리였습니다.

'지향성 에너지에 의한 극초음속 무기의 실현'의 연구는 계속되어 2005년에는 DEAS(레이저 지원형 지향성 에너지 에어스파이크)의 실증 실험이 이루어졌습니다. 다음의 이미지가 극초음속 풍동에서 실제로 테스트한 결과, 반구형 테스트 모델의 전방의 공기가 레이저에 의해 플라즈마화 되었습니다. 이 실험에는 마이라보 씨도 참가하고 있었습니다.

이때부터 '지향성 에너지 전투기와 미사일이 받는 공기 저항을 낮춘다'는 아이디어에, NASA와 미군이 적극적으로 연구를 시작했습니다. 2019년에는 초단 펄스 레이저를 사용하여 전투기 주위의 공기를 이온화하여 과열시키는 '에너지 축적'이라는 기술에 대한 연구도 시작되었습니다.

The Drive는 "지향성 에너지 무기와 극초음속 무기라는 첨단 기술 연구의 두 가지가 융합하여 '에너지 축적'이라는 기술로 진화해, 완전히 새로운 형태의 비행기를 설계할 수 있게 되고, 대기권 내에서의 속도를 추구한다는 점에서 새로운 프론티어가 분출될 수도 있습니다"라고 논평하고 있습니다.

이 세상은 화산이나 초신성 등 많은 고온의 물질로 가득차 있습니다만, 우주의 스케일로 보면, 그것을 훨씬 상회하는 고온의 물질이 있습니다. 역사에 기록된 가장 고온은 2012년에 열린 LHC라고도 불리는 '대형 하드론 충돌형 가속기'의 기록입니다. 그 온도는 무려 섭씨 5.5조 도까지 도달했습니다. 그러나 우주의 역사를 되돌아보면, 더욱 고온의 상태가 있었습니다. YouTube의 인기 과학채널 'SciShow'에서 역사상 가장 고온의 물질에 대해 소개합니다.

What Was the Hottest Thing Ever?
https://youtu.be/a4wicOIGlJA

우선은 역사에 기록된 가장 고온의 기록을 세운 '대형 하드론 충돌형 가속기'를 살펴봅시다.

입자가 무엇으로 되어 있는지, 그리고 그것이 서로 어떻게 연동하는지를 규명하기 위해 LHC는 이온이나 양성자의 속도를 서로 충돌하기 직전까지 빛의 속도 가까이 끌어올릴 수 있다고 합니다. 이러한 충돌은 일반적으로 폭발을 일으키는데, 특히 이번 경우는 평소보다 상당히 큰 폭발이 이루어졌습니다.

2012년 8월, 과학자들은 ALICE(대형이온충돌실험장치)라는 실험에 임했습니다.

이 실험이 목표로 하는 것은 '쿼크 글루온 플라스마'라는 시간의 시작 물질에 대해 규명하는 것이었습니다.

쿼크와 글루온 입자의 기본으로, 양성자와 중성자 같은 큰 입자를 형성하고 있습니다.

인류는 쿼크와 ​​글루온을 단독으로 본 적이 없습니다. 그러나 우주의 초기에는 매우 고온인 '쿼크 글루온 플라스마'라 불리는 액상의 물체가 넘치고, 그 속에서 쿼크와 글루온이 대부분 단독 상태에서 질주하고 있었습니다.

입자의 온도가 내려가면 점차 서로 붙어 큰 입자를 형성합니다. 그러나 그것이 실제로 어떻게 일어나는지 알려져 있지 않습니다. 따라서 입자 자체를 만들어 식는 과정을 관찰함으로써 과학자들은 그 과정을 찾으려고 했습니다.

그러나 '쿼크 글루온 플라스마'를 일으키기 위해서는 거대한 폭발이 필요합니다. 폭발을 일으키기 위해서는 물체를 충돌시키는 것이 가장 좋은 방법입니다. ALICE 실험에서는 LHC가 무거운 중이온의 속도를 빛의 속도 가까이 올리고 서로 충돌할 때 큰 압력과 열을 생산할 수 있는 충분한 에너지를 가했습니다.

그 결과, 순간적으로 이온을 용해시켜 '쿼크 글루온 플라스마'를 형성시킬 만큼 뜨거운 불덩어리가 되었습니다. 이 불덩어리는 섭씨 5.5조 도에 도달했습니다. 입자가속기는 그 이전에도 고온의 폭발을 일으켰지만, 이번의 폭발은 특별히 고온이었습니다. 왜냐하면, 이 때 사용된 것은 비교적 무거운 중이온이었기 때문입니다.

쿼크와 글루온에 관한 공식적인 결과는 발표되고 있지 않지만, LHC는 초기 우주의 상황을 재현하는 데 있어서 인류에게 지금 할 수 있는 최선이며 가장 강력한 수단입니다.

빅뱅 직후의 상상을 초월하는 고온

ALICE는 우주 제일의 고온에 도달했지만, 그것은 순간에 불과했습니다. 보통 우주에서 가장 뜨거운 물질을 찾기 위해서는 지구로부터 멀리 떨어진 곳까지 여행해야 합니다.

은하와 은하 사이에는 다른 종류의 매우 고온의 입자가 있고, 그것은 '은하단 가스'라 불리는데 그 온도는 섭씨 3억 도까지 오른다고 합니다. 인류는 아직 그것이 어디에서 왔는지 알고 있지 않지만 왜 그렇게 고온인지는 규명되고 있습니다. 은하단이 형성되기 전에 그것은 단지 거대한 소용돌이 모양의 공 같은 물체였습니다.

시간이 지날수록 그 물체는 응축되어 별과 은하와 행성을 형성하고, 그 과정에서 엄청난 에너지를 방출하기 때문에 그것이 결과적으로 열량이 된 것입니다.

은하가 방대해질수록 더욱 에너지가 방출되어 은하단 가스를 고온으로 만듭니다. 그러나 은하는 수십억 년 전에 형성되었기 때문에, 은하단 가스는 현재 식어있다고 생각됩니다만, 관측의 결과 그렇지 않았습니다. 왜냐하면 블랙홀에 의해 고온의 상태가 지켜지고 있었기 때문입니다.

블랙홀의 중력이 물체를 흡입하면 에너지를 방출하고 그것이 열로 바뀝니다. 많은 은하 중심에 블랙홀이 있기 때문에 은하가 형성되었을 때의 고온의 가스를 유지하는 것이 가능한 것입니다.

역사상 전체 우주 규모로 가장 뜨거운 순간이 있었습니다. 그것은 바로 빅뱅 직후입니다.

우주가 시작되었을 때, 그것은 한없이 작고, 한없이 조밀한 점이, 우리가 파악하는 모든 것으로 퍼졌다는 것입니다. 우리의 물리 법칙은 그 우주가 태어난 순간 무슨 일이 일어났는지에 대한 답을 내기에는 이르고 있지 않습니다.

하지만 빅뱅 직후 매우 짧은 사이에 일어난 현상에 대해 가정을 세울 수 있습니다. 그 아주 찰나의 순간에 우리의 우주는 1에 32개의 0이 붙을 정도로 매우 뜨거웠을지도 모릅니다.

온 우주의 모든 물질과 에너지가 한 장소에 집결했기 때문에, 즉 모든 것이 아주 큰 압력 하에 놓였기 때문에 그런 고온이 되었습니다. 그 순간은 물체가 '절대고온'으로 불리는 사상 최고의 고온에 도달했을지도 모릅니다.

그것은 절대영도의 반대로, 절대영도는 물체가 식을 수 있는 한계 온도로 섭씨 -273.15도 또는 0켈빈이라고 합니다. 물리학자들은 절대고온은 섭씨 10^32도라고 추정하고 있습니다.

우주가 확장으로 온도가 하강하여 쿼크와 글루온이 결합하고, 아톰이 형성되어 인류가 알고 있는 모든 것이 존재하게 된 것입니다.

자동차 앞유리와 뒷유리(측면 유리 포함)의 제조 방법은 다릅니다. 한국, 일본, 미국, 유럽 각국의 유리 성능도 제각각 다릅니다. 일부 국가에서는 앞유리를 일부러 부드럽게 합니다.

그리고 깨질 경우에도 유리 성능 차이에 따라 안전에 차이가 있습니다.

일본차와 독일차 유리의 장점과 단점

◆ 자동차 유리 강도를 비교
자동차 유리는 강화 유리라도 그저 튼튼하게 만들 수는 없습니다. 앞유리는 만일의 사고로 운전자와 보행자가 부딪힐 확률이 높아서, 조금 부드러운 접합유리를 사용하고 유리 파편이 튀지 않습니다.

사이드와 뒷유리는 딱딱한 강도를 갖게 하기 위해서 압축유리를 사용하고, 만일의 사고에 유리 전면이 잘게 부수어져 사람이 다치는 경우가 없도록 되어 있습니다.

그렇게 면밀하게 만들어지는 자동차용 유리는 각국 및 각 자동차 메이커의 안전 지향이 진하게 반영되어 있습니다.

일본차의 앞유리 성능

일본차는 JIS규격의 앞유리가 채용되고 있습니다. 유리 제조업체 시험에서는 45Kg의 납가방을 '전면 접합유리'을 강타하는데, 전체에 금이 가지만 유리 파편이 튀지는 않습니다.

튼튼한 이유는 투명시트 형상의 막을 유리에 삽입해 압착하고 있기 때문입니다.

◆ 일본산 앞유리의 성능

· 비산 방지
만일의 사고나 충격으로 유리에 금이 들어가도 비산하지 않기 때문에 사람이 다치지 않습니다.

· 방범 성능
뾰족한 금속 막대기, 금속 바로 강타하면 유리에 금이 가지만 접합유리 중간층에 시트가 접착하고 있기 때문에, 돌파하기까지 시간이 소요됩니다.

· 방음 효과
접합유리 구조는 소리가 잘 통과하지 않아 방음 효과가 있습니다.

독일 등 유럽 ​​자동차의 앞유리 성능

유럽 자동차의 앞유리에는 'E'표시가 있습니다.
유럽의 'E'표시 앞유리에는 일본의 'JIS'와는 다른 성능이 있었습니다.

바로 앞유리가 부드럽게 만들어진다는 것입니다.

◆ 유럽 ​​자동차(벤츠, BMW, 포르쉐, VW, 아우디 등)의 앞유리 성능

· 부드러운 앞유리 1
사고에 의한 충격을 부드러운 앞유리가 흡수하여 사람에게의 충격을 완화.

· 부드러운 앞유리 2
독일의 아우토반에서 200km 이상 주행을 하면 자갈 등이 맹렬한 속도로 앞유리에 부딪칩니다.

부드러운 앞유리는 총알 같은 자갈에도 금이 확산하지 않고 핀포인트의 탄흔! ?만 남겨, 전방 시야를 확보해줍니다.

· 부드러운 앞유리 3
유럽차의 부드러운 전면 유리의 발상은 넓은 의미에서의 안전 확보에 있어서 멋진 생각입니다.

그러나 부드러운 앞유리에는 공통의 문제가 있었습니다. 미세한 흠집이 점점 늘어나 사라지지 않는다는 것입니다.

아우토반을 달린 포르쉐에 파고든 자갈

예전에 독일의 아우토반을 렌트카로 여러 번 주행했을 때의 경험입니다.

휴식차 들른 커피숍에 주차되어 있는 포르쉐 몇 대를 보고 놀랐습니다.

자갈이 앞유리와 차체에 박혀있었던 것입니다.
자갈이 차에 박힌 이유는 바로 이해했습니다.

아우토반에서 200Km로 주행하는 일반 차량을 능가하는 속도로 고속 주행하여 날아온 자갈이 차에 박혀있었던 것이었습니다.

기스가 나기 어려운 딱딱한 앞유리었다면, 자갈은 박히지 않고 전면에 금이 갔을지도 모릅니다.

부드러운 앞유리 판별 방법은 '긁힘에 약한 앞유리 = 표면에 미세한 긁힌 자국이 보인다'입니다.

출처 참조 번역
車のフロントガラス強度比較【海外と日本の比較】
https://bangbang3.sakura.ne.jp/qa/9196/

공작, 비단벌레, 몰포나비 등 화려한 색상의 생물들이 가지는 발색의 구조인 구조색에 파란색과 녹색이 많은 이유에 대하여 캠브리지대학의 물리학자 지아니 씨 연구팀이 보고했습니다.

The limitations of extending nature’s color palette in correlated, disordered systems | PNAS
https://www.pnas.org/content/early/2020/09/04/2010486117

Why blue and green are the brightest colors in nature
https://www.zmescience.com/science/why-blue-and-green-are-the-brightest-colors-in-nature/

구조색은 그 물질 자체에 색깔이 없음에도 불구하고, 물질 표면의 구조에 의해 빛이 간섭하여 일어나는 발색을 의미합니다. 예를 들어, 공작의 깃털에 보이는 구조색은 미세한 소우지에 의한 것이고, 몰포나비의 구조색은 인분에 의한 것입니다. 나노 스케일의 복잡한 패턴에 의해 빛이 반사되는 것으로, 생물마다 다른 구조색이 나타납니다.

지아니 씨 연구팀은 구조색에서 '광택이 없는 색깔'의 존재 범위를 평가하기 위해, PC에서 구조색상 모델을 이용한 수치 실험을 실시했습니다. 그 결과, 광택이 없는 구조색은 가시광선 내에서는 파란색에서부터 녹색까지 밖에 존재하지 않았다고 합니다.

"자연계에 존재하는 광택을 가진 구조색의 대부분은 무지개색이지만, 광택이 없는 구조색은 파란색에서 녹색 범위까지만 존재합니다. 구조색 무광 빨간색이나 주황색을 인공적으로 재현하려고 하면 채도와 색순도 모두에서 품질이 나빴습니다"라고 연구팀의 일원인 루카스 세르테르 씨는 말합니다. 이 결과에 의해, 광택이 없는 구조색에는 선명한 빨간색이나 선명한 오렌지색은 존재하지 않고, 청색 또는 녹색이 가장 선명한 색상으로 발색된다고 합니다.

구조색의 연구는 새로운 페인트의 개발에 도움이 된다고 합니다. 구조색의 원리 자체는 자동차 페인트 등으로 실용화되고 있는데, 예를 들어 2018년 도요타자동차가 전개하는 자동차 브랜드 렉서스에서는 몰포나비의 구조색을 응용한 자동차 'Structural Blue'가 등장했습니다.

구조색의 연구가 보다 진행되면 자연스러우면서도 무해하고 퇴색하기 어려운 도료의 실용화로 연결된다고 지아니 씨 연구팀은 설명합니다. 지아니 씨는 "구조색을 응용한 페인트는 높은 강도와 내퇴색성에 특화되었으며, 유해 물질을 필요로 하지 않기 때문에 환경친화적이라고 할 수 있습니다"라고 말합니다.

Point

■ 암흑물질 검출장치인 XENON1T는 제논과 암흑물질이 상호작용할 때 나오는 빛을 감지하는 장치
■ 제논124의 반감기는 우주의 나이보다 훨씬 길어, 그 매우 드문 방사선 붕괴가 감출되었다.
■ 현재 XENON1T는 정확도를 더 높이기 위해 개량 중이다

과학 기술의 발전으로 기적 같은 현상이 포착되었다.

XENON Collaboration의 연구팀이 우주 나이 138억 년보다 수조 배나 긴 반감기를 가진 제논의 방사성 붕괴를 검출하는 데 성공했다고 한다.

사용된 장비는 암흑물질 검출을 목적으로 제작된 것으로, 이번의 검출로 그 성능이 증명된 것이다. 암흑물질 검출에 대한 기대는 더욱 높아질 것이다.

암흑물질의 자객! 'XENON1T'의 굉장함

제논은 비활성기체에 속하는 원소이다. '제논 램프' 등, 제논 가스 중에서의 방전에 의한 발광을 이용한 전등에 사용되고 있다.

방사성 동위원소가 여럿 존재하고 이번에 사용된 제논124는 매우 안정적으로 반감기는 1.8 × 10 ^22년으로 우주의 나이보다 훨씬 길다. 따라서 이번 관측의 성공은 매우 행운이었다고 할 수 있다.

방사성 붕괴는 원자가 방사선의 방출을 동반하며 붕괴하는 현상으로, 방사성 붕괴 자체는 어느 순간 일어날 가능성이 있는데, 반감기가 긴 것은 그 가능성이 극히 작다는 것이다.

이번 붕괴를 감지한 XENON1T는 암흑물질을 찾는 것이 주요 목적이다. 고순도 액체 제논 1300kg을 깊은 물밑 1500m에 담가 우주선으로부터 지키고 있다.

이미지
https://images.app.goo.gl/R2kY3UwD5Xws6BS4A

만약 암흑물질이 제논과 반응한다면 작은 빛이 일어날 것이다. 그리고 미약한 빛을 검출할 수 있는 높은 감도가 검출기에게 요구되기 때문에, 제논에 일어나는 상호작용이라면 어떤 것이든 감지할 수 있다.

일어난 것은 이중의 기적!

제논 붕괴의 증거는 원자핵 내부의 양성자가 중성자로 변화하여 만들어진 것이다. 많은 방사성 붕괴는 하나의 전자가 핵으로 끌어당겨져 일어난다.

하지만 제논 원자 내부의 양성자가 중성자가 되기 위해서는 2개의 전자를 끌어들일 필요가 있다. 이것을 이중 전자 포획이라고 한다.

핵에 뛰어든 두 전자는 원래 가장 핵에 가까운 전자 껍질에 존재하고 있던 전자이다. 전자가 핵에 뛰어들면 2개의 전자 궤도에 여유가 생겨, 다른 전자가 안정적으로 기저상태를 향해 붕괴하는 데, 이를 검출기에서 확인할 수 있다.

이러한 이중 전자 포획에서는 2개의 드문 현상이 동일한 타이밍에 일어날 필요가 있다. 따라서 더 희귀한 현상이 되었다는 것이다.

물론 제논의 방사성 붕괴가 직접 검출된 것은 세계 최초이다.

"물질의 가장 기본적인 특성에 대한 지식의 최전선이 확장된 훌륭한 발견이다"라고 연구진은 말한다.

논문은 'Nature'에서 발표될 예정이다.

XSENON 1T가 데이터를 수집한 기간은 2016년부터 2018년까지로, 현재 운용은 정지되어 있다. 검출기의 감도를 더욱 높이기 위해서다. 감도가 3배 높아져 백그라운드 노이즈도 감소될 것이므로, 그 성능은 한 차원 높아질 것이다. 다음의 발견은 암흑물질이길 기대하고 싶다.

CNRS에 따르면, 중성미자의 성질을 규명하고 그 질량을 측정하는 것을 목적으로 한 NEMO(중성미자 에토레 마요라나 천문대)의 실험은 매우 긍정적인 결과를 가져왔습니다. 2003년부터 2011년에 걸쳐 진행된 Modane Underground Laboratory(CNRS/CEA)에 설치된 7개의 CNRS 공동연구소1을 포함한 광범위한 국제 협력의 결과물. 희귀 방사성 붕괴 사건, 이른바 '허용된' 이중 베타 붕괴는 원자핵의 이해를 향상시키는 데 도움이 되었습니다. 또한 소위 '금지된' 이중 베타 붕괴의 탐험에서 수집된 데이터로부터 연구자는 중성미자 질량의 상한 범위(0.3-0.9 eV)을 확립할 수 있었습니다.

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저널 Physical Review Letters에 게재된 이러한 발견은 중성미자 물리학 및 우주론 모델에 새로운 빛을 던졌습니다. NEMO로 선정된 기술은, SuperNEMO 검출기의 길을 엽니다. SuperNEMO 검출기는 100배의 감도 향상으로, 물리학의 새로운 시대의 도래를 알리는 이른바 '금지된' 이중 베타 붕괴를 발견하실 수도 있습니다.

NEMO 검출기는 우주 나이의 1000억 배의 반감기를 가진 몇 개의 동위원소에서 발생하는 매우 드문 방사성 현상인 이중 베타 붕괴의 관측을 목적으로 하고 있습니다. '허가된' 이중 베타 붕괴에서는 2개의 중성자가 동시에 2개의 양성자로 변환되고, 2개의 전자와 2개의 중성미자가 방출됩니다. NEMO는 8년간 운용하는 동안 7가지 동위원소에서 이러한 이벤트를 100만 개 탐지하였고, 원자핵의 구조의 해명에 도움이 되었습니다.

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몇 가지 이론은 중성미자의 방출이 없는 이중 붕괴의 존재를 예측하고 있습니다. 이 감쇄는 입자물리학 전체의 기반이 되는 표준 모델에 위반하고 있으므로, '금지된' 것으로 알려져 있습니다. 그런 붕괴가 실제로 존재하는 경우, 중성미자는 이른바 마요라나 페르미온, 즉 그 자체의 반입자인 입자를 의미합니다. 우주론자에 따르면, 이 물질의 규명을 통해 초기 우주에서 생성된 이유와 반물질을 이긴 이유를 설명할 수 있다고 합니다. NEMO는 중성미자가 없는 이중 베타 붕괴를 찾을 수 없었습니다. 그러나 수집된 데이터에서 연구자는 중성미자 질량의 상한은, 고려되는 핵 모델에 따라 0.3~0.9 eV의 범위 내에 있어야 한다는 것을 확립할 수 있었습니다. 또한 특정 중성미자가 없는 이중 베타 붕괴 모드, 특히 초대칭 입자가 관여하는 모드에 대해 더욱 정확한 제한을 설정할 수 있었습니다.

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NEMO 실험의 주요 목적은 불가사의한 방사선 및 자연 방사능에 의해 숨겨져 있는 매우 드문 신호인 '더블 베타 붕괴'를 감지하는 것이었습니다. 이 백그라운드 방사선으로부터 보호하기 위해 후레모스 도로 터널의 약 2,000m의 바위 밑에 NEMO-3 감지기를 설치하였고 방사능이 매우 낮은 재료를 사용하여 만들었습니다. 그 결과 검출기의 총 방사능 수준은 자연 방사능보다 1백만 배 약합니다.

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https://images.app.goo.gl/CDQB9ERcAJFVgGqYA

NEMO 장치의 고유한 또 하나의 특징은, 에너지를 측정하는 열량계를 사용하면서 이중 베타 붕괴에서 방출된 입자를 식별하는 능력입니다. 이 기술 덕분에, 얻어진 데이터의 품질이 100배 향상되어, 중성미자가 없는 이중 베타 붕괴를 감지할 수 있는 감지기인 SuperNEMO의 길을 엽니다. 2018년에 가동할 예정인 이 기기를 사용하여, 과학자들은 표준 모델을 뛰어넘는 새로운 물리학의 선구자가 되기를 바라고 있습니다.

출처 참조 번역
NEMOはニュートリノ質量に迫る
https://jpn.legatechnics.com/nemo-closes-neutrino-mass-773757

미시 세계를 카메라로 포착하는 니콘 주최의 사진 콘테스트 'Nikon's Small World' 영상 부문 'In Motion'의 2020년도 우수 작품이 발표되었습니다. 육안으로는 보이지 않는 작은 세계의 '운동'까지 알 수 있는 환상적인 영상이 다수 공개되어 있습니다.

Coalescing Micro-Droplets Win The 10th Annual Nikon Small World in Motion Competition | News | Nikon’s Small World
https://www.nikonsmallworld.com/news/coalescing-micro-droplets-win-the-10th-annual-nikon-small-world-in-motion-competition

'Nikon's Small world'는 니콘이 매년 개최하고 있는 줌 영상 전문 경연대회. 2020년도에 등장한 영상 부문 'In Motion'의 수상 작품은 아래의 링크에서 볼 수 있습니다.

2020 Small World in Motion Competition | Nikon's Small World
https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2020-small-world-in-motion-competitio

◆ 1위 : 합체하는 마이크로 방울

영광스러운 1위를 차지한 영상은 일리노이대학교의 Kazi Fazle Rabbi 씨와 Xiao Yan 박사가 촬영한 '합체하는 마이크로 방울'. 물 80%와 에탄올 20%를 혼합한 작은 방울이 합체하는 바로 그 순간과 방울에 포함된 버섯 모양의 미생물이 영상에 담겨 있습니다. 기계공학과 소속 Rabbi 교수는 방울을 튕기는 표면이나 재료를 개발하는 과정에서 이번 영상을 촬영했다고 합니다. "방울과 응축액이 방울을 튕겨내는 표면과 어떻게 상호작용하는지를 마이크로 스케일로 시각화하는 데 초점을 맞추고 있었습니다"라고 설명합니다.

2020 Nikon Small World in Motion Competition - First Place - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=RldRDEjY2BM

Rabbi 씨 팀에 따르면 이번 촬영의 가장 큰 문제는 미소 방울의 생성 및 제어에 있었다는 합니다. 완벽하게 집중하면서 완벽한 조명을 유지하고 작은 방울의 생성 및 제어하는 것은 매우 어려웠다고 Rabbi 교수는 말합니다.

◆ 2위 : 해양추형동물인 플랑크톤의 유충

2위에 랭크 된 영상은 영국의 플리머스대학 소속 Richard Ralph Kirby 박사의 '해양추형동물인 플랑크톤의 유충'은 액체 속을 유영하는 플랑크톤의 촉수의 움직임이나 투명한 체표를 통해 보이는 내부의 고동 등을 자세히 확인할 수 있습니다. Kirby 박사는 수상 인터뷰에서 "많은 생태계를 위해 플랑크톤이 중요함에도 불구하고, 우리는 플랑크톤에 대해 거의 알지 못합니다. 현미경 사진은 사람의 호기심을 끌기 쉬워, 우리의 생태계에서의 플랑크톤의 활동과 역할에 대한 이해에 도움이 됩니다"라고 말합니다.

2020 Nikon Small World in Motion Competition - Second Place - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=XS2a867GEr8

◆ 3위 : 양파 세포의 원형질 유동

익명을 요구한 게시물로, 양파의 세포를 40배 줌으로 촬영하여 세포 내 액체의 유동 현상인 '원형질 유동'을 포착한 영상이 3위를 수상했습니다. 미소 물질이 세포 내부를 완만하게 흘러가는 모습을 확인할 수 있습니다.

2020 Nikon Small World in Motion Competition - Third Place - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=aoDJpL8XXaU

◆ 4위 : 연동운동 중인 블랙 웜

4위에 랭크인 한 덴마크의 Martin Kristiansen 씨가 촬영한 '연동운동 중인 블랙 웜'은 투명한 피부를 통해 웜이 꿈틀거리고 있는 동안 몸의 내부를 확인할 수 있습니다. 촬영에 사용된 대물렌즈의 배율은 4배라고 합니다.

2020 Nikon Small World in Motion Competition - Fourth Place - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=iqM1K-8eMDE

◆ 5위 : 쥐 배아의 해마 신경세포에서 발현된 형광 악틴

하워드 휴즈 의학연구소 소속 Andrew Moore 박사와 Pedro Pedro Guedes-Dias 박사는 형광 도료에 의해 염색한 '쥐의 뉴런'을 100배의 대물렌즈를 이용했다고 합니다. 염색된 뉴런은 폭죽과 같은 빛을 품고 있어 마치 파직파직하는 소리가 들리는 것 같습니다.

2020 Nikon Small World in Motion Competition - Fifth Place - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=0-J5-185xwk

수상 작품은 1위부터 5위까지입니다만, Honorable Mentions로써 25위까지의 작품도 공개되어 있습니다. 미생물이나 식물 세포 등 다양한 미시 세계를 잡아낸 영상들을 볼 수 있습니다.

2020 Small World in Motion Competition | Nikon's Small World
https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2020-small-world-in-motion-competition

감시카메라의 영상을 AI기술로 분석하여 사람의 움직임을 추적하는 '얼굴인식'은 시스템 보안 및 범죄 수사 등에서 눈부신 발전을 보이고 있습니다. 한편, 자동 얼굴인식 시스템은 아직 초기단계에 있으며, 대부분의 경우 인간이 작업을 하고 있다고 합니다. 그런 기술적 한계 속에서 얼굴인식의 정밀도를 높이기 위해 'Super Recognizers'라는 특수한 능력을 가진 사람이 활약하는 경우가 있습니다.

How Police Are Using 'Super Recognizers'Like Me to Track Criminals
https://www.vice.com/en_us/article/ep487p/how-police-are-using-super-recognizers-like-me-to-track-criminals

중국은 '모든 것을 감시하는 AI시스템'에 주력하고 있고, 반면에 미국에서는 프라이버시 보호의 관점에서 얼굴인식 기술의 사용 금지를 정부 기관에서 요구하는 등 다양하고, 기술이 발전하는 한편, 아직도 많은 국가가 마지막 판단은 인간에게 맡기는 형태를 취하고 있습니다. 그런 가운데, 사람들의 얼굴을 정확히 분별하는 보기 드문 능력을 가진 사람이, 비쳐있는 사람의 각도와 영상의 조도에 관계없이 식별할 수 있도록 힘을 발휘하고 있는 경우도 있습니다.

'Super Recognizers'라는 용어는 2009년에 만들어진 것으로, 만난 사람들의 얼굴을 80% 이상 기억하고 있는 사람을 말합니다. 평균적으로는 20%밖에 기억되지 않는다고 생각되는 가운데, 살짝 스쳐 지나간 사람조차 명확하게 구별할 정도의 능력이 있어, 신경 메커니즘이 거의 알려지지 않은 이 유전적인 스킬은 인구의 1%밖에 가지고 있지 않다고 합니다.

많은 나라의 경찰이 Super Recognizers를 채용하고 있는 것으로 알려져 있습니다. 외신 VICE가 소개하고 있는 켈리 허쉬 씨는 그런 특수한 능력을 가진 1명으로, 살인 사건의 수사부터 스포츠 이벤트 관람객 체크까지 경찰에 협력하면서 능력을 발휘하고 있다고 합니다. Super Recognizers의 일의 실체와 그런 초능력을 가진 사람의 일상생활은 어떤 것인지 등에 대해, VICE가 허쉬 씨에게 인터뷰를 했습니다.

VICE :
허쉬 씨는 2018년의 시험에서 600만 명 이상의 후보자 중에서 전례없는 최고 점수를 획득하고 있습니다. 허쉬 씨가 처음에 테스트를 받고 싶다고 생각한 계기는 무엇입니까?

허쉬 씨 :
사람의 얼굴을 인식하는 능력이 특출하다는 것은 계속 자각하고 있었습니다. 6살 때 스치듯 만난 친구의 여동생을 30년 후에도 명확하게 인식하였고 어깨너머로 살짝 본 사람의 얼굴을 인식하는 등 이와 같은 경험이 반복되어 왔습니다. 따라서 테스트를 받아보는 것이 흥미로웠습니다.

VICE :
그냥 얼굴을 인식하는 것만이 아니라 기억과 결합하여 그 얼굴이 누군지를 판단한다는 것은 기억 능력도 뛰어나다는 것입니까?

허쉬 씨 :
네. 우리를 조사하는 데 가장 도움이 부분이 기억 능력입니다. 차분히 앉아 얼굴 특징을 인식할 필요는 없고, 사람의 얼굴을 몇 초 동안 보는 것만으로 기억에 새겨져 있습니다. 그것은 섬뜩하기도 하여 소름을 느낄 수 있습니다.

VICE :
기억과 얼굴인식은 항상 정확합니까?

허쉬 씨 :
네, 100%입니다. 나의 오래된 동료일지도 모른다라는 애매한 상황이 아닌 제대로 뚜렷한 느낌입니다.

VICE :
자신에게 능력이 있다고 알게 된 후에 그것을 살리기 위한 교육이 필요했습니까?

허쉬 씨 :
Super Recognizers International의 기준에 따라 법률 및 행동분석에 대해 배우는 교육과정이 있습니다. 그것을 배우고 작업을 해내어 갑니다.

Super Recognizers International
http://superrecognisersinternational.com/

VICE :
첫 임무는 무엇이었습니까?

허쉬 씨 :
살인 사건의 수사였습니다. 다행히 나는 범죄 다큐멘터리를 아주 좋아하고, 그 영향으로 수사에 있어서 무엇을 경찰에 요구하면 좋은지를 이해하고 있었습니다. 나의 활동을 통해 새로운 증거를 발견한 경우도 있었고, 그 후에도 주목받는 3개의 살인 사건 수사를 해왔습니다. 우리가 배치되어 반드시 대상자를 찾아내는 것은 아니지만, 눈앞을 스친 대상을 놓친 적은 한 번도 없습니다.

VICE :
일의 내용을 듣다 보면 '월리를 찾아라'라는 게임처럼 느껴지기도 하는데, 작업하면서 즐거운 부분도 있나요?

허쉬 씨 :
그렇네요. 때로는 꿈이 아닐까 뺨을 꼬집는 것처럼 멋진 꿈속에 있다고 흥분하고 있습니다.

VICE :
당신이 임한 가장 주목도가 높은 사건에 대해 가르쳐주세요.

허쉬 씨 :
전국적으로 보도된 매우 주목도가 높았던 살인 사건에 임했습니다. 체포된 사람에 대해서, 그 사건이 어떻게 계획되었는지, 무엇을 하고 있었는지를 경찰은 알고 싶어했습니다. 나는 주택가와 거리의 영상을 보고 살인이 일어나는 4일 전부터 용의자를 추적했습니다. 영상 속에서 수사를 통해 밝혀지지 않은 흉기의 행방을 발견했습니다. 용의자의 혐의에 대한 증거를 경찰은 손에 넣은 것입니다.

VICE :
작업 이외의 일상생활에 어떤 영향이 있나요?

허쉬 씨 :
쇼핑몰에서는 다른 사람처럼 쇼핑하기가 매우 힘듭니다. 같은 사람이 반복해서 보이면 '스토킹 당하고 있다!'라고 착각해버리기 쉽상입니다.

VICE :
마지막으로, Super Recognizers로서의 최종 목표 등에 대해 한마디 부탁합니다.

허쉬 씨 :
독자에 나 같은 사람이 있다면, 온라인 테스트를 받아보라고 권하고 싶습니다. Super Recognizers International의 협회 웹사이트에는 그런 사람들에게 흥미로운 정보가 많이 있습니다. 합격자에 실시되는 코스도 있으므로 꼭 참가해보세요.

'궤도 엘리베이터'는 행성의 표면으로부터 정지 궤도 이상까지 도달한 궤도를 가진 엘리베이터가 실현되면 로켓보다 훨씬 저렴한 비용으로 우주에 갈 수 있게 된다고 생각되고 있습니다. 그런 궤도 엘리베이터가 '정말 실현이 가능한 것인가?'라는 의문에 대한 과학계 YouTube채널 Real Engineering이 수식을 사용하여 해설했습니다.

Are Space Elevators Possible? - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=Xa_xteu_Mts

궤도 엘리베이터는 지상과 우주를 연결하는 거대한 엘리베이터 샤프트입니다. 이것이 실현되면 궤도에 도달하기 위해 로켓에 의존할 필요가 없으므로 우주에 가는 비용이 크게 절감되는 것으로 알려져 있습니다.

궤도 엘리베이터를 건설하려면 압축강도의 강한 정도가 요구되는 일반 건축물과는 전혀 다른 재료가 필요합니다.

일반 건축물은 기초면적을 늘려 고층일수록 상층부를 가늘게 줄이는 것으로, 무게 문제를 정리하고 있습니다. 가장 극단적인 예는 피라미드.

세계에서 가장 높은 초고층 빌딩인 부르즈 할리파도 마찬가지입니다.

한편 궤도 엘리베이터에는 'Counter weight'라는 거대한 질량을 가진 끝 부분이 마련되어 있습니다. 카운터 웨이트는 지구의 자전에 의해 외부로 향한 원심력이 발생하여 궤도 엘리베이터의 지주 부분인 Tether은 우주 쪽으로 향하기 때문에 지구상의 건축물처럼 아래층에 가장 가중이 걸리지는 않습니다.

궤도 엘리베이터가 안정된 원형 궤도에 체류하기 위하여는 원심력과 중력이 균형을 잡는 포인트를 찾을 필요가 있으므로, 우선 원심력과 중력이 균형을 잡는 높이를 계산해야 합니다.

원심력과 중력을 계산하는 도식이 다음. 'm아래 작은s'는 위성의 질량, 'ω(오메가)'는 각속도, 'r'은 지구의 중심까지의 거리, 'G'는 중력 상수, 'm아래 작은p'는 지구의 질량입니다.

이 식에 값을 대입하여 얻은 '4만 2168km'에서 지구의 반지름을 뺀 '약 3만 6000km'가 필요한 답입니다.

약 3만 6000km 높이의 구조물을 지상에서 건설하는 것은 불가능하므로, 궤도 엘리베이터의 건설은 거대한 위성에서 지상을 향해 Tether를 늘려가는 방법이 고안되어 있습니다.

하지만 Tether를 지상을 향해 늘리면 무게 중심이 어긋나 위성이 떨어져 버립니다. 따라서 Tether의 반대쪽에 카운터 웨이트를 설치하여 중심의 위치를 유지하면서 Tether를 늘릴 필요가 있습니다.

지구에 가까워질수록 중력이 강해지고 원심력은 약해지기 때문에 지표로 늘린 Tether은 지상 방향의 힘이 강하게 걸립니다. 한편, 우주에 가까워질수록 중력이 약해지고 원심력이 강해지므로 우주를 향해 늘린 Tether은 우주 방향의 힘이 강하게 걸립니다. 이렇게 되면 지상으로 늘린 Tether와 우주로 늘린 Tether의 중심점은 매우 강한 힘으로 잡아당겨지게 됩니다.

Tether가 받는 힘은 다음 식으로 계산할 수 있습니다.

어떤 소재라면 이 힘에 견딜 수 있는지를 계산해 보겠습니다. Tether이 강철로 되어 있다고 가정하여 'ρ'에 강철의 밀도를 대입해 보면......

최대 인장응력은 382기가파스칼. 이것은 강철 강도의 240배나 됩니다.

그러나 강철보다 밀도가 낮으면 필요한 인장응력을 줄일 수 있습니다. 또한 Tether은 지상과 카운터 웨이트 부근에서는 거의 힘이 가해지지 않기 때문에 그만큼 체중을 줄일 수 있습니다.

그래서 가장 가느다란 부분을 5밀리로 가정해 봅니다.

그리고 가장 굵은 부분의 직경을 계산하여 봅니다. 만일 강철을 사용한다면, 가장 굵은 부분의 직경은 1.76 × 10의 54제곱미터라는 결과가 나옵니다. 알려져 있는 우주의 크기는 8.8 × 10의 26제곱미터이므로 이론적으로는 우주보다 훨씬 두꺼운 강철이 필요하다는 결과가 되어 버렸습니다. 즉, 철강으로 궤도 엘리베이터를 건설하는 것은 불가능합니다.

탄소섬유 복합재료라면 굵기는 170미터, 케블라 섬유라면 굵기는 80미터로 끝난다고 계산되지만, 두께 80미터의 케블라 섬유를 만드는 것은 현실적이라고 말할 수 없습니다.

만일 만들려고 한다면 그 비용은 궤도 엘리베이터의 장점을 초월하게 됩니다.

그래서, '궤도 엘리베이터는 실현 가능한가?'라는 질문의 대답은 '만들 소재가 없다'입니다.

그러나 영원한 불가능이라는 것은 없을지도 모릅니다. 궤도 엘리베이터의 소재로서 유망한 후보의 하나로는, 카본나노튜브가 있습니다.

카본나노튜브의 강도는 경이로운데, 어느 연구에 따르면 최대 인장응력은 130기가파스칼로 높고, 밀도는 1300세제곱미터당 킬로그램밖에 되지 않는다는 것.

그러나 카본나노튜브의 실용화에는 많은 공학적인 과제가 기다리고 있습니다.

멘토스 가이저 현상은 페트병에 든 콜라에 멘토스 몇 알을 투입했을 때 급격하게 탄산이 기화하여 거품이 단번에 몇 미터 높이까지 솟아오르는 현상입니다. 그런 멘토스 콜라를 '1만 리터'라는 대량의 콜라로 시도한 동영상이 YouTube에 게시되어 큰 화제를 불러일으키고 있습니다.

17분가랑에서 콜라분출쇼를 확인가능합니다

10 000 ЛИТРОВ КОКА-КОЛЫ И МЕНТОСА 2 - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=EkZYCqJQduI

1만 리터 멘토스 콜라 만들기에 도전하는 러시아의 인기 YouTuber인 Maxim Monakhov 씨.

1만 리터의 콜라를 쌓아올리면 이런 느낌

콜라 구입에 쓴 총액은 44만 6894루블(약 627만 원).

멘토스 콜라는 그 이름과 같이 일반적으로 멘토스를 사용하지만, 이번에는 멘토스 아니라 멘토스 가이저 현상을 일으키는 물질 중에서도 가격이 저렴한 '베이킹 소다'를 사용합니다.

멘토스 콜라의 위력을 증가시키는 식초도 구입.

폐기장에서 초거대 드럼통을 확보.

상단 부분은 이런 느낌으로, 아래쪽에서 내용물을 배출할 수 있습니다. 이 배출기구에 베이킹소다를 단번에 투하합니다.

레버 부분을 고정하는 끈을 잘라 베이킹소다를 쏟아부어 멘토스 가이저 현상을 일으킵니다.

마지막으로 거대한 용기의 5배 이상의 높이까지 콜라가 분출되는 것을 알 수 있습니다.

뉴질랜드의 스타트업인 Emrod이 장거리 무선 전력 전송의 실용화를 목표로 테스트를 시작한다고 발표했습니다.

Press release: NZ start-up launches world-first long range wireless power transmission - Emrod Energy
https://emrod.energy/press-release-nz-start-up-launches-world-first-long-range-wireless-power-transmission/

Emrod Chases The Dream Of Utility-Scale Wireless Power Transmission - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/the-smarter-grid/emrod-chases-the-dream-of-utilityscale-wireless-power-transmission

New Zealand Is About to Test Long-Range Wireless Power Transmission
https://singularityhub.com/2020/08/30/new-zealand-is-about-to-test-long-range-wireless-power-transmission/

Emrod는 2020년 8월 2일 뉴질랜드의 전력회사 Powerco의 자금 지원을 받아, 무선으로 장거리 에너지 전송을 효율적으로 수행하는 기술의 시험을 시작한다고 발표했습니다.

마이크로파를 이용한 무선 전송 기술은 원리 자체는 새로운 것이 아니지만 마이크로파를 수신하여 전력으로 전환하는 과정에서 전력 손실이 큰 것이 문제가 되고 있었습니다.

그래서 Emrod는 뉴질랜드 정부와 뉴질랜드의 혁신지원단체 Callaghan Innovation의 지원을 받아, 마이크로파를 효율적으로 전력으로 변환하는 메타물질을 이용한 프로토 타입의 개발 테스트를 실시. 그 지식을 바탕으로 이번 Powerco의 지원을 통해 더욱 진보된 제2의 프로토 타입을 개발하여 Powerco에 제공하고, 10월부터 시작되는 실험실에서의 테스트를 거쳐 실지 시험을 실시할 예정입니다.

지금까지 Emrod가 개발한 프로토 타입은 불과 2미터의 무선 송전밖에 되지 않았지만, 2021년에 테스트 될 예정인 시연용 시스템은 40미터의 무선 전송이 가능하다고 합니다. 앞으로 뉴질랜드 본토와 스튜어트섬을 가로지르는 30km 무선 전송의 실현도 시야에 넣고 있다고 합니다.

새로운 무선 전송은 Wi-Fi나 Bluetooth와 같은 ISM 대역의 마이크로파를 사용합니다. 그리고 마이크로파의 경로에는 레이저 그물이 설치되어 조류와 사람을 감지하고 즉시 마이크로파가 정지하여 안전을 확보합니다.

Emrod의 새로운 무선 송전 효율은 케이블을 통한 전송보다는 낮은 70% 정도이지만, 아프리카와 태평양 등 전력 인프라의 부설이 곤란한 지역에서는 전력 인프라 비용을 최대 65% 절감하고 정전도 최대 85% 감소할 수 있을 것으로 추정하고 있습니다.

Emrod의 창업자인 Greg Kushnir 씨는 발표에서 "에너지 생산과 저장에 관한 기술은 지난 100년 사이에 비약적으로 발전했지만, 에디슨과 지멘스, 웨스팅하우스가 150년 전에 구리를 사용한 전력망을 처음 도입한 이래, 에너지 전송은 거의 변경되지 않았습니다 .Emrod의 기술은 원격지와 거친 지형의 지역에서 전력 공급에 사용되는 것을 상정하고 있으며, 기존 인프라의 유지관리로 인한 단전없이 고객에게 전력을 공급하는 것도 가능하다"고 말합니다.

전자기기에서 발생하는 열은, 특히 작은 크기, 동일한 칩에 많은 트랜지스터를 집적하기 위해서는 큰 문제입니다. 일반적으로 칩의 설계와 칩을 냉각하는 시스템은 독립적으로 따로 이루어집니다. 그러나 이번 로잔연방공과대학교(EPFL)의 연구자들은 이 두 가지 설계 단계를 하나로 결합하여, 액체냉각시스템을 칩에 내장시켜 직접 냉각하는 시스템을 개발했다고 발표했습니다.

Co-designing electronics with microfluidics for more sustainable cooling | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2666-1

Transistor-integrated cooling for a more powerful chip
https://techxplore.com/news/2020-09-transistor-integrated-cooling-powerful-chip.html

Self-cooling microchip provides a tiny solution to a giant problem
https://www.inverse.com/innovation/self-cooling-microchip-moores-law

미국의 에너지성의 보고서에 따르면, 미국의 데이터센터는 2020년에 730억 킬로와트의 에너지를 소비할 것으로 예상되고 있습니다. 그리고 1킬로와트의 에너지를 소비할 때마다 2갤런(약 7.6리터)의 물이 냉각에 필요하다고 합니다.

POWERlab Matioli - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=dvez_iOLnIA&feature=emb_title

여러 개의 다이가 실린 칩 본체

칩을 뒤집으면 이런 느낌.

칩 토대의 맨 하단을 분리하면 칩의 기판 내부에 냉각시스템인 마이크로 유체채널이 내장된 것이 보입니다.

마이크로 유체채널에는 복잡한 홈이 새겨져 있습니다.

이 홈의 사이에 냉각수를 흐르게 하여 칩을 적절히 냉각하여 장치 전체에 열이 전달되지 않도록 하고 있습니다. 연구진에 따르면 기존 모델의 최대 50배의 냉각 효율을 실현할 수 있었다고 합니다. 또한, 냉각수로는 전기가 통하지 않는 탈이온수가 사용되었습니다.

다음 그림 중 왼쪽이 실제 냉각시스템. 실리콘 다이에 붙여 직접 냉각합니다.

그러나 냉각시스템을 고정하기 위한 접착제 및 기판 표면에 사용되는 재료의 추구가 불충분하다고 판단해, 연구팀은 이를 향후 연구 과제로 꼽았습니다. 또한 연구팀은 냉각제를 칩의 매우 가까운 위치에 흐르게 함으로써 발생할 우려에 대비해 장기적인 안정성도 요구된다고 말합니다.

연구팀의 일원인 EPFL 공학부 엘리슨 · 마티오리 교수는 "이 냉각 기술은 전자기기를 더욱 컴팩트하게 할 수 있고 전 세계 에너지 소비를 크게 줄일 가능성이 있습니다. 우리는 큰 외부 냉각시스템의 필요를 없애고, 단일 칩의 형태로 초소형 파워컨버터를 만들 수 있음을 보여주었습니다"고 말합니다.

아르키메데스의 원리는 '유체에 들어간 물체는, 물체가 밀어낸 유체의 무게와 동일한 상승 부력을 얻는다'는 법칙입니다. 그러나 이 법칙에 역행하는 '비정상적인 부력이 발생하여 요트가 거꾸로 뜬다'는 현상을 발생시킬 수 있다고 보고한 논문이 2020년 9월 2일에 발표되었습니다.

Floating under a levitating liquid | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2643-8

 Vibration overcomes gravity on a levitating fluid
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02451-w

 Up Is Down in This Fun Physics Experiment - The New York Times
https://www.nytimes.com/2020/09/03/science/floating-upside-down-liquid.html

수조를 채운 기름에 천천히 물을 부어도 곧 밸런스가 무너지고 기름보다 밀도가 높은 물이 기름 아래로 가라앉습니다. 그러나 특정 조건을 갖추면, 공기 등 밀도가 낮은 물질층 위에 액체층을 부유하게 할 수 있다고 합니다.

이번 논문을 발표한 파리시립공업 물리화학 고등전문대학의 Emmanuel Fort 씨 연구팀은 '수직 방향의 진동을 주면 액체를 띄우는 것이 가능'하다는 과거의 연구결과보다 더 발전된 연구를 하기 위해서, 물보다 점도가 높은 실리콘 오일과 글리세린에 진동을 주는 실험을 실시했습니다.

아래의 학술지 Nature의 동영상을 재생하면 실제로 액체가 떠 있는 모습을 볼 수 있습니다.

The weird physics of upside down buoyancy - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=bodsuTucSxQ

일반적으로 액체가 중력에 끌려, 물방울을 만들어 떨어지는 모습을 관찰할 수 있습니다.

그래서 이번에는 적절한 진동을 주면서 탱크를 뒤집자, 일부는 떨어지지 않고 위에서 지속적으로 떠 있습니다. 이것은 진동이 물방울의 형성을 방해했기 때문이라고 합니다.

이 현상 자체는 과거에 발견된 것이지만, Fort 씨 연구팀은 이번에 플라스틱 보트를 수조에 넣어 보았습니다. 그리고 보트에 설치된 자석을 사용하여 보트의 바닥을 공중에 뜬 물의 층에 붙이면.....

보트가 거꾸로 떠올랐습니다.

이번 연구를 통해 공중에 뜬 액체층의 하부는 '물건이 위쪽을 향해 떠오른다'는 상식을 뒤집는 것을 알 수 있었습니다. 오클랜드대학의 블라디슬라프 소로킨 박사는 학술지 Nature의 기고문에서 "이 발견은 단순한 기현상에 머무르지 않고, 유체 속에 갇힌 가스나 물체의 수송에 적용할 수 있을지도 모릅니다"고 말합니다.

테슬라 전기자동차의 일부에 구현되는 완전자동운전 기능(FSD)에 대해 리뷰한 미국의 소비자단체 Consumers Union이 완전자동운전이라고 부르기에는 많은 문제가 남아있다고 지적했습니다.

Tesla 'Full Self-Driving Capability'Review - Consumer Reports
https://www.consumerreports.org/autonomous-driving/tesla-full-self-driving-capability-review-falls-short-of-its-name/

Consumers Union가 발행하는 월간지 컨슈머리포트는 FSD에 대응한 Model 3(모델 3)의 소프트웨어 업데이트 '2020.24.6.4'를 설치한 상태에서 시험 주행을 실시. 그 결과, 이전부터 문제가 지적되고 있던 기능 Autopark, Lane Change, Summon에서 개선을 볼 수 있었지만, 최신 기능인 Smart Summon(스마트 서먼), Navigate on Autopilot, Traffic Light, Stop Sign Control에는 많은 문제가 발생했다고 보고 있습니다.

컨슈머리포트 자동차 테스트 담당 수석디렉터인 제이크 피셔 씨는 "테슬라의 FSD는 그 이름에 걸맞지 않습니다. 드라이버 및 다른 차량이 위험에 노출되지 않도록 하기 위해 세심한 안전 성능이 요구됩니다."라고 말합니다.

◆ Autopark

Autopark은 평행 주차 등을 버튼 하나로 실시해주는 자동주차 기능입니다. 컨슈머리포트에 따르면, 일부 테스트에서는 Autopark은 선전대로 작동했지만, 종종 '주차 공간을 인식하지 않는다'라는 문제를 우연히 발견했다고 합니다. 이 점에 대해 컨슈머리포트는 "어느 자동차로 주차 공간을 지날 때는 인식했는데, 다른 차량에서 같은 위치를 지날 때 인식하지 않는다는 것은 일관성이 결여되어 있습니다. 유사한 기능은 다른 메이커의 차량에도 오래전부터 탑재되어 있으며, 그들도 같은 문제로 고민하는 일이 있습니다"라고 보고하고 있습니다.

또한, 컨슈머리포트의 자동운전 자동차 검사 책임자인 켈리 펑크 하우저는 "주차 공간에 똑바로 주차해주지 않는 경우가 많아서, 차에서 내릴 때 민망했던 경우가 종종 있었습니다"라고 말합니다.

◆ Lane Change

Lane Change는 고속도로에서 차선을 유지하는 데 도움을 주는 Autosteer 기능을 사용할 때, 깜빡이를 실행하면 자동으로 차선을 변경해주는 기능입니다. 컨슈머리포트는 "이 기능은 테슬라 고유의 것이 아니고 간단한 기능이므로 선전대로 작동합니다. 드라이버는 스티어링 조작없이 차선 변경이 가능하며, 이미 다른 차가 있다면 무리하게 차선 변경이 되는 것은 아닙니다"라고 말하여, 특별한 문제는 보이지 않았다고 합니다.

그러나 피셔 씨는 "차선 변경 안전은 결국 드라이버의 책임이다"고 말하며 드라이버에 의한 안전 확인이 필요하다는 점을 강조했습니다.

◆ Summon

Summon은 스마트폰과 모바일 키를 사용하여 원격 주차를 할 수 있는 기능입니다.

컨슈머리포트에 따르면, Summon에도 지정된 주차 공간 밖으로 삐져나가거나 비스듬히 주차 공간에 자리를 잡는 문제가 있다고 합니다. 또한 Summon이 가장 효과를 발휘하는 것은 "드라이버가 좁은 주차장에서 차를 들이거나 뺄 필요가 없도록 하는 것입니다"라고 소비자 보고서는 지적하고 있습니다만, 모델 3 사용 설명서에는 '좁은 공간에 주차를 시도하면, 장애물의 위치를 정확하게 감지하는 센서 기능이 제한되어 있어 차체 및 주변 물체에 손상을 줄 위험이 높아집니다'라고 기재되어 있습니다.

이에 대해 펑크 하우저는 "불행히도, 테슬라는 Summon 기능의 최적 사례를 제시하고 있지 않습니다. 만약 좁은 공간에 주차할 수 있는 기능이 아니라고 한다면, 이 시스템이 도대체 무엇을 목적으로 하는지 모르겠습니다"라고 지적합니다.

◆ 스마트 Summon

원격 주차 서먼과는 달리, 주차장 내에 있는 자신의 위치까지 차가 자동으로 마중 나와 주는 기능이 스마트 Summon 기능입니다. 사실, 컨슈머리포트가 자사의 주차장에서 스마트 Summon을 사용했는데, 차는 필요 이상으로 복잡한 루트를 선택하거나 비탈길에 갇히거나 전혀 반응하지 않는 등의 많은 문제를 일으킨 것 같습니다. 무사히 드라이버의 위치에 도착한 경우에도 주차장 내 반대 차선을 달리고, 일시 정지를 무시하거나 우회에서 주차 차량에 부딪힐 뻔 하는 등 꽤 위험한 상황도 있었다고 합니다.

이런 점에서 컨슈머리포트는 "스마트 서먼은 모든 장애물을 감지하지 못할 수 있으므로 드라이버는 자동차 및 그 주변을 항상 감시하고 시선의 범위 내에서 사용해야 합니다"라고 지적. 또한, 펑크 하우저는 "이 일관성없는 동작을 목격한 드라이버는 두 번 다시는 스마트 Summon을 사용하지 않을 것으로 생각합니다"라고 비평합니다.

◆ Navigate on Autopilot

Navigate on Autopilot은 고속도로 등으로 차선 변경을 건의하고, 트럭 등 속도가 느린 차량 뒤에 머물지 않도록 조절하여 목적지까지의 경로를 최적화하는 기능입니다.

그러나 컨슈머리포트가 실제로 Navigate on Autopilot을 사용해본 결과, 고속도로 출구를 완전히 무시하고 경로를 벗어나거나, 1명밖에 차를 타고 않았는데 규정 인원 이상이 타고 있는 차량만 주행할 수 있는 HOV차선을 달렸다고 합니다. 이외에도 끝없이 추월 차선을 달리고, 교통량이 많은 지역에서 시스템이 갑자기 해제되어 드라이버를 당혹게 하는 등의 문제가 발생했다고 합니다.

피셔 씨는 "이 기능은 Lane Change 확인이나 경고를 해제하는 설정 항목이 있습니다만, 이것은 위험 자체는 아니더라도 꽤 걱정입니다. 고속도로를 주행 중에, 운전자가 예상치 못한 위험한 차선 변경에 놀라버릴 우려가 있기 때문입니다"라고 지적합니다.

◆ Traffic Light와 Stop Sign Control

'Traffic Light'와 'Stop Sign'은 각각 신호등과 정지 신호를 인식하여, 자동차를 감속시키거나 정지시킬 수 있는 기능입니다. 그러나 컨슈머리포트가 이 기능을 사용하여 주행한 결과, 청신호에서 정지해 버린 것. 청신호에서도 멈추지 않고 달릴 수 있었던 경우는, 선행 차량이 있었거나 기능을 비활성화한 경우에만 가능했다고 합니다.

이외에도 정지선을 인식하지 못하여 정지선의 앞에서 멈춰버리거나, 반대로 교차로에 돌진할 뻔한 경우도 있었다고 합니다. 그리고 로터리식 교차로에 대응하지 못하고, 본래라면 그대로 통과해야 구간에서 일일이 정지해 버린 것 같습니다.

이러한 검토 결과를 받아, 컨슈머리포트는 "테슬라는 FSD 기능을 개선한다고 말하고 있었지만, 현재의 FSD 옵션은 8000달러(약 850만 원)라는 비싼 가격에 대한 가치가 없습니다"라고 결론을 내립니다.

많은 3D프린터는 세로 방향으로 조형재료를 거듭 겹쳐가는 방식으로 조형물을 인쇄하지만, 이 방식은 조형물의 대량생산에 적합하지 않으며, 작은 기종은 작은 것밖에 인쇄되지 않는 등 단점이 존재했습니다. 3D프린터 업체 'Creality'가 발매를 예정하고 있는 신기종 'CR-30'은 컨베이어벨트를 사용하여 조형물을 이동시키면서 비스듬히 재료를 거듭 겹쳐가는 방식으로, 대량생산과 크기의 제한을 극복하고 있습니다.

Creality Developing Belt-Driven Desktop 3D Printer<Fabbaloo
https://www.fabbaloo.com/blog/2020/8/25/creality-developing-belt-driven-desktop-3d-printer

Creality는 저렴한 데스크톱 3D프린터를 주력 제품으로 하는 업체로, CR-10 등의 인기 기종을 라인업에 가지고 있습니다. Creality의 차세대 모델 'CR-30'은 동사로서는 처음으로 컨베이어벨트를 장착한 새로운 인쇄구조를 가진 모델. NAK 3D Designs 씨가 자신의 YouTube채널에 공개한 동영상에서 CR-30가 조형물을 인쇄하고 있는 모습을 확인할 수 있습니다.

Creality 's CR-30 Prototype in Action - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=qo_J57U6DO4

CR-30을 사용하면 조형물을 대량생산하는 것이 가능합니다.

인쇄된 마네키 네코는 이런 느낌.

인쇄할 때 연산 오류 등에 의한 단차가 존재하지 않습니다.

CR-30는 컨베이어벨트가 흐르는 방향으로는 조형물의 크기 제한이 없어서 동급 기종보다 큰 조형물을 인쇄할 수 있습니다.

RPG의 아이템으로 등장할 것 같은 대검도 CR-30을 사용하면 인쇄가 가능합니다.

3D프린터 관련 뉴스사이트 'Fabbaloo'는, CR-30이 보든식 압출기를 하나 갖추고 있으며, 인쇄할 수 있는 조형물의 크기는 200mm × 250mm × 무제한으로 인쇄 시의 층의 두께는 0.2mm, 노즐 구경은 0.4mm, 인쇄 속도는 40mm/sec라고 추측하고 있습니다.

토마토를 한국에서는 일반적으로 '야채'라는 인식에서, 슈퍼마켓의 야채 코너에 놓여 있습니다. 그러나 토마토의 붉은 과실은 꽃이 핀 후 남는 열매이기 때문에, 식물학적으로는 과일이라는 의견도 있습니다. 미국에서의 '토마토는 야채인가, 과일인가' 논란에 대해 과학계 미디어 ZME Science가 설명하고 있습니다.

Is the tomato a fruit or a vegetable? Why not both?
https://www.zmescience.com/science/tomato-fruit-or-vegetable-052523/

식물학적으로 보면, 과일은 씨앗을 가지고 꽃에서 성장하는 과실 부분입니다. 한편 채소는 뿌리 · 잎 · 줄기 등 과실 이외의 부분입니다. 그러나 이 정의에 따라 과일 · 야채를 결정해 버리면, 사과 · 멜론 · 수박 외에도 오이 · 녹두 · 호박까지 과일로 분류되어 버립니다. 이 분류법대로라면 토마토는 과일입니다.

기본적으로 과일 · 야채에 대한 사람들의 인식은 식감과 맛에 의한 것으로, [과일은 부드럽고 기본적으로 달콤하다], [야채는 딱딱하고 쓴 것도 있다]라는 감각이 일반적입니다. 용도로는 과일은 디저트에 사용되고 야채는 스튜 · 샐러드 · 볶음 등에 사용됩니다. 이 감각에 따르면 토마토는 야채입니다.

미국 농무부의 분류에서는 토마토는 야채입니다만, 이 분류는 1883년에 제정된 [수입 야채에 대한 과세법]을 둘러싸고 제기된 재판이 원인입니다. 1883년의 [수입 야채에 대한 과세법]에는 수입 야채에는 10%의 세금이 부과된 반면, 과일에 부과된 세금은 제로. 이에 주목한 뉴욕 최대의 농산물 수입업자였던 존 닉스 & 과일위원회는 "토마토는 과일"이라고 주장했고 "토마토는 야채라는 분류에 의해 부당하게 빼앗긴 관세의 반환을 요구"한다며 뉴욕의 징수관이었던 에드워드 헤이든을 고소했습니다.

이 재판은 대법원까지 갔지만, 당시의 호레이스 그레이 법무장관은 "사전에 따르면 '과일'은 '식물의 씨앗' 또는 '씨앗 중에 포함된 식물의 부위' 또는 '물을 많이 포함하고 부드럽고, 종을 덮는 식물의 부위'라고 규정하고 있다. 그러나 일반적인 상황과 관세법의 취지에서는 토마토는 야채이다"고 판결. '토마토는 야채'라고 명확하게 정해졌습니다.

'토마토는 야채'라는 분류에서, 2011년에는 '피자는 야채'라는 분류도 발생했습니다. 당시 오바마 행정부는 학교 급식에 보조금을 투입했지만, 동시에 '일정량의 야채를 포함할 것'이라는 규정을 마련했습니다. 이 규정에 따라 '일정량의 야채'의 정의에 대한 논의가 분출. 그리고 2011년 1월에 미국 의회를 통과한 개정 세출 예산안은 '토마토소스 2큰술을 포함한 요리는 야채로 취급해도 좋다'고 했기 때문에 토마토소스가 뿌려진 피자는 야채로 분류할 수 있게 되었습니다.

덧붙여서, [단맛으로 과일과 야채를 분류하기]라는 분류로는, 마늘(당도 40도)과 호박(당도 20도) 등이 과일로 분류될 수 있습니다.

자석이라면 금속에 달라붙는 이미지가 있지만, 사실 붙지 않는 금속도 많습니다. 도대체 어떤 기준으로 결정되는 것일까. 우리들 주변에는 다양한 금속이 있지만, 자석에 붙는 금속의 종류는 한정되어 있고, 공통된 특징을 가지고 있습니다. 그런 자석에 붙는 금속과 그 구조를 살펴보자.

■ 자석에 달라붙는 금속은 한정되어 있다

자석에 금속이 달라붙는 원리는, 자석의 자력에 의해 그 금속도 자석이 되기 때문입니다. 금속에는 많은 종류가 있습니다. 그러나 자석에 붙는 금속의 종류는 의외로 적습니다. 예를 들어 금, 구리와 알루미늄은 우리 주변에 가까이 있는 금속이지만, 이들은 모두 자석에 포함되지 않습니다. 자석에 붙는 가장 가까운 금속은 철입니다. 철 이외에 니켈이나 코발트 등을 들 수 있습니다. 스테인리스에 자석이 붙는데, 이것은 속에 들어있는 철에 의한 것입니다. 따라서 스테인레스의 종류에 따라 붙지 않는 것도 있습니다.

■ 자석에 달라붙는 금속 여부는 자성체가 관계하고 있다

자석이 붙는 금속은 공통적으로 강한 자성체를 가지고 있는 것이 특징입니다. 자성체는 자성을 띠는 물질의 수. 자성체의 종류는 크게 강자성체와 상자성체, 반자성체의 3종류입니다. 

· 강자성체
자석에 붙는 자성체로, 일반적으로 자성체는 강자성체를 지칭하는 경우가 대부분입니다. 강자성체 중에서도 자석을 떼면 즉시 자력을 잃는 연자성체, 자력을 유지하는 강자성체(硬磁性体)라고 합니다.

· 상자성체
강자성체 정도는 아니지만, 자석을 가까이하면 자성을 보여줍니다. 그러나 자석에 붙을 정도의 반응은 없습니다.

· 반자성체
자석이 접근하면 그 자기장을 중화하는 물질입니다. 나무와 유리 등을 들 수 있습니다.

■ 같은 철인데도 순철은 영구자석이 되지 않는다

불순물을 포함하지 않는 순수한 철은 외부로부터의 자기에 민감한 것이 특징입니다. 그러나 자기의 영향이 사라지는 즉시 자석으로서의 성질을 잃게 됩니다. 그 이유는 순철에 포함된 자력의 경계선 '자벽'이 움직이기 쉽기 때문입니다. 자석을 떼어 놓은 상태에서는 이 자벽이 산발적인 방향으로 향하게 되어, 자석으로서의 성질을 갖지 않습니다. 따라서 순수한 철은 영구자석이 되지 않습니다.

■ 강자성체를 갖는 금속의 종류

· 철
철은 가장 인기있는 금속의 일종입니다. 용이하게 접근할 수 있어서 자석의 소재로 널리 사용되고 있습니다. 또한 철은 자벽이 이동하기 쉽고, 강자성체 중에서도 연자성체인 것이 특징입니다. 순수한 철은 자석을 놓으면 바로 그 성질을 잃지만, 탄소 등 다른 원자를 포함하면, 약하지만 떼어 놓은 후에도 자화 상태가 계속됩니다.

따라서 자석으로 사용하는 경우에는 산화철을 이용하거나 다른 재료와 혼합하여 만들어집니다. 가격이 싸고 다루기 쉬워, 현재 유통되고 있는 많은 자석에 철이 사용되고 있는 경우가 일반적입니다.

· 니켈
니켈은 철과 같은 강자성을 가진 금속의 일종입니다. 은백색을 띄고 있으며, 녹이 잘 슬지 않는 것이 특징입니다. 이 때문에 도금으로 많이 사용되며, 동전에 니켈이 포함되기도 합니다. 도금 상태에서도 자석에 붙을 정도로 강한 자성이 있어서, 네오디뮴 자석의 방청 도금으로서 중요한 역할을 하고 있습니다. 니켈이 단독 상태에서 사용되는 경우는 적고, 자석 소재의 일부로 사용되고 있습니다. 또한 구리와 아연 등과 결합하여 다양한 합금을 만들 수 있습니다.

· 코발트
코발트는 니켈 같은 백색을 띄는 금속으로 높은 자성을 갖는 금속입니다. 단독으로 사용하는 경우는 많지 않고 주로 도금으로 이용됩니다. 분말 형태는 부식하기 쉽고, 산에 녹는 것이 특징입니다. 또한 경질 합금을 만드는데 필수적인 소재로, 자성이 있는 특수 강철 'KS자석강'을 만드는 데 이용되고 있습니다. 안료로 사용되는 경우도 있고, 그 색상은 녹색을 머금은 선명한 파란색입니다. 이 색상을 코발트 블루라고도 합니다.

 

■ 다른 성분과 조합하여 보다 강한 자석을 만들 수 있다

· 합금 자석
금속 단독으로 강자성체를 가지고 있어도 강력한 자석을 만들 수는 없습니다. 현재 유통되고 있는 강력한 자석의 대부분은 여러 재료를 조합하여 만들어지고 있습니다. 그 중에서도 종류가 다른 금속끼리의 조합이 합금 자석입니다. 대표적으로 아르니코 자석과 철 크롬 코발트 자석을 들 수 있습니다.

이 자석은 철 산화물만으로 만들어진 페라이트 자석에 비해 높은 자력을 가지고 있는 것이 특징입니다. 그리고 온도에 자력이 안정되어 있는 것도 주목할 만합니다. 플래티넘을 이용한 자석도 개발되고 있지만 비용이 커, 이미 저렴하고 고성능 자석이 시장에 많이 나돌고 있어서 널리 사용되고 있지 않습니다.

· 희토류 자석
희토류 자석은 희토류라는 금속 원소를 이용한 자석으로 네오디뮴 자석과 사마륨 코발트 자석이 대표적입니다. 이름에 '레어'라고 붙어있지만, 희귀한 원소라는 것은 없습니다. 실제로 희토류 자석에서 활용되는 네오디뮴은 코발트보다 매장량이 풍부합니다. 또한 희토류 자석은 원소합금 자석에 비해 높은 자력을 갖고 있지만, 딱딱하고 거친 세라믹에 가까운 성질을 가지고 있습니다. 매우 강력한 자력을 살려 많은 산업 제품에서 사용되고 있어, 현재 가장 인기있는 자석의 하나가 되었습니다.

기적이 일어난다!? '모세 효과'

만약 실험에서 사용하는 것보다 훨씬 더 강력한 자석을 물속에 넣으면 어떻게 될까? 물은 반자성체이기 때문에, 자석에 반발하고, 자석으로부터 멀어지려 합니다. 그 결과, 자석을 중심으로 물이 나뉘어 물벽을 만들어 냅니다. 구약의 모세가 바다의 물을 나누어 길을 만들었다는 에피소드에서 따서, 이 현상은 '모세 효과'라고 합니다.

반자성체에는 어떤 것이 있나?

반자성체는 자석에 붙지 않는 물질(비자성체)의 한 분류입니다. 금, 은, 구리, 납, 탄소(다이아몬드 나 흑연) 등이 반자성체입니다. 반자성의 자력은 매우 약하기 때문에, 일반적으로 자화한다고 생각되지 않는 물질, 예를 들어 나무나 플라스틱도 반자성체로 분류됩니다.

자성체의 이것저것

물질은 자기장의 영향을 받는 자화의 차이로 분류되며, 강자성체, 반자성체, 상자성체 등이 있습니다. 강자성체는 강하게 자화된 철이나 니켈 등으로 일반적으로 자성체라고 합니다. 반자성체과 상자성 물질은 약하게 자화되지만, 일반적으로는 눈치채지 못할 약한 자력이므로 비자성체라고 합니다.

상자성 물질은 반자성체와 정반대의 성격입니다. 상자성 물질은 강력한 자석을 가까이하면 자기장과 같은 방향으로 아주 약하게 자화되어 자석에 끌어당겨 집니다. 우리 주변의 친밀한 물질로는, 자석에 붙지 않는다고 생각되는 알루미늄이 상자성체입니다.

세상의 모든 것이 자기장에 의해 어떠한 영향을 받고 있습니다.

출처 참조 번역
トマトは磁石がキライ？
https://site.ngk.co.jp/lab/no171/know.html

철은 자석이 될 수 있는 원자를 가지고 있습니다만, 원자의 방향이 제각각이기 때문에 철만으로는 자석으로 작동하지 않습니다.

그러나 자석에 근접하면 철 안의 자구가 반응하여 들러붙습니다.

자석은 영구자석과 전자석이 있다

◆ 자석의 성질을 가진 영구자석
영구자석은 그 자체가 자석의 기능을 가지고 있으며, 일반적으로 자석이라는 것은 이 영구자석을 가리킵니다.

◆ 자석의 성질이 없는 전자석
전자석은 자석의 원자는 가지고 있지만, 자석으로 작동하지 않는 것을 의미합니다. 물질 속에 있는 분자 자석의 방향이 뿔뿔이 흩어져 있기 때문에, 홀로는 자석처럼 붙지 않습니다. 그러나 자석을 가까이하여 자기가 유도되면 들러붙습니다.

자석이 철에 달라붙는 원인인 자기 유도

자석을 철에 가까이 하면 마치 자석처럼 철이 들러붙습니다. 이것은 자기 유도가 관계하는 것입니다.

철 속에 들어있는 분자 자석은 평소에는 제각각의 방향을 향하고 있습니다만, 자석을 가까이하면 분자가 정렬되고, S극과 N극이 발생합니다.

자석에 달라붙은 철은 자석처럼 다른 철도 끌어당깁니다. 철에서 S극과 N극이 발생하고 있어서, 근처의 철을 자기 유도하고 들러 붙이는 힘이 생기는 것입니다.

이와 같이 자석과 철, 또한 그 철과 철이 들러붙어 있어도, 자석과 철을 떼면 자력은 사라지고 이전처럼 철 속 원자의 방향은 제각각으로 돌아갑니다. 이렇게 자화하는 물질을 자성체라고 합니다.

자성체에는 '상자성체'와 '강자성체'가 있습니다. 또한 자석을 가까이하면 반발하여 떨어져 나가는 '반자성체'도 존재합니다.

강자성체는 자석에 달라붙는 힘이 강하다

철, 코발트, 니켈 등은 자화의 영향이 강합니다. 자성체라고하면 일반적으로 이 강자성체를 말합니다. 강자성체 중에서도 자석을 떼면 즉시 자력이 없어져 버리는 것을 연자성체, 자석을 떼어놓은 후에도 자력을 간직하고 있는 것을 강자성체(硬磁性体)라고 합니다.

상자성체는 자석에 달라붙는 힘이 약한다

상자성체는 자석의 N극을 가까이하면 S극이 발생하고 반대편에 N극이 발생합니다. 자석의 N극과 상자성체의 S극이 발생하기 때문에 들러붙습니다. 그러나 달라붙는 힘은 약하고 특성에 따라 달라붙지 않을 수도 있습니다.

반자성체는 자석에 반발하고 붙지 않는다

반자성체는 자석의 N극을 가까이했을 때, N극이 발생하고 반대쪽에 S극이 발생합니다. 자석의 자기장을 상쇄시켜 버리므로, 자석의 역할을 하지 않습니다.

안티몬, 구리, 물, 나무 등이 반자성체에 속합니다.

철 이외에도 자석에 달라붙는 소재는 있다

철 이외에도, 코발트, 니켈 등 자석에 달라붙는 소재는 있습니다. 코발트는 백색의 금속으로, 단독으로 이용되기보다는 도금으로 이용되는 경우가 많은 소재입니다. 녹슬기 쉽고 산에 녹기 쉽다는 특징이 있습니다.

니켈도 코발트와 같은 백색의 금속입니다. 니켈을 이용하여 자석 소재의 일부를 만드는 경우도 있습니다. 구리, 아연 등과 함께 합금을 만들 수도 있습니다.

코발트와 니켈은, 일상생활에서 접할 기회가 적은 소재입니다만, 프랑스 동전, 네덜란드 동전 등에는 지금도 니켈이 다량 함유되어 있어 자석에 붙일 수 있습니다.

영국 남서부 솔즈베리에서 러시아 전직 스파이 세르게이 스크리팔과 딸 율리아가 의식을 잃은 채 발견된 사건에 사용되었다고 지목받는 신경작용제 '노비촉'의 개발에 참여한 러시아 과학자들이 증언했다.

"노비촉은 해독제가 없으므로, 생명유지 장치가 없으면 두 사람은 죽는다"

블라디미르 우구레프(Vladimir Uglev)는 한때 화학무기의 연구 및 기술 개발을 목적으로 한 옛 소련의 국립과학연구소에서 일하고 있었다. 1972~1988년에는 러시아 남서부 사라토프 주의 마을 보루스쿠에서 열린 노비촉의 개발에 참여했다.


신경작용제 노비촉의 개발에 관여한 러시아 과학자 블라디미르 우구레프

우구레프에 따르면, 노비촉은 4종류의 신경 에이전트의 총칭이다. 그중 그가 개발한 것은 B-1976와 C-1976의 2종류. 4자리 숫자는 완성연도를 나타내고 있다. 나머지 A-1972와 D-1980을 개발한 것은, 옛 소련 국방성이 명령했다고 일컬어지는 4세대의 화학무기 개발계획을 주도한 러시아 과학자 표트르 키르피체프다.

D-1980는 분말 형태로, 나머지 3종류의 액체에서 몇 킬로미터 분을 생산하여 밀봉한 상태에서 특수 창고에 저장하고 있었다고 한다.

러시아 뉴스사이트 '더 벨'의 취재에 응한 우구레프는 스크리팔을 암살하려 한 범인은 노비촉을 코튼재질의 공에 포함했거나 분말 상태로 범행 현장에 반입했을 것이라고 말했다.


노비촉은 어디에서 왔는가

"만약 스크리팔와 딸의 암살에 치사량의 B-1976, C-1976 또는 D-1980이 사용되었을 경우, 과거에 독살당한 피해자와 같은 운명을 맞을 가능성이 매우 높다. 노비촉은 해독제가 없다. 생명유지 장치를 벗는다면 두 사람은 죽는다. 지금도 장치에 의존해 숨이 붙어있을 뿐이라고 생각한다"

그가 연구소를 떠난 1994년의 시점에서는 노비촉을, 두 가지 독성이 없는 물질을 섞어 독성을 일으키는 '바이너리 병기'로 만들 수 없었다고 한다.

테리사 메이 영국 총리는 이번 사건에 대해 러시아 정부가 관여했을 가능성이 "매우 높다"고 말했다. 스크리팔은 러시아군 정보부문의 전 대령이면서, 유럽에서 활동하는 러시아 스파이의 정보를 영국 정보기관에 흘린 이중간첩이었다.

러시아 정부는 사건에 대한 일체의 관여를 부정. 사용된 신경물질을 노비촉으로 특정할 수 있다는 것은, 영국 측이 그것을 보유하고 있는 것이 틀림없다며 반발했다.

"노비촉의 제조 방법을 아는 사람은 러시아 국내에 수십 명 있고, 정보가 있다면 영국인도 만들 것이다"고 우구레프 씨는 말한다. "영국인 화학자는 독일인만큼 우수하므로, 힌트만 제공된다면 러시아의 최고 기밀도 제조할 수 있다"

"그렇다면 누가 영국에 노비촉의 정보를 전달했는지, 러시아에서 기밀 정보를 보호하는 임무를 맡는 자들에게 물어봐야 한다. 근본적으로, 기밀 정보의 유출을 완벽하게 방지하는 것이 가능하냐고"

출처 참조 번역
兵器級神経剤「ノビチョク」には解毒剤がない──ロシア人開発者
https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2018/03/post-9800_1.php

과연 리튬이온 배터리로 구동하는 전기자동차는 안전한가라고 불안하게 생각하시는 분들도 많을 것으로 생각합니다. 하지만 사실 전기자동차는 오히려 가솔린자동차보다 안전할지도 모릅니다.

Are electric cars more likely to catch fire?
https://money.cnn.com/2018/05/17/news/companies/electric-car-fire-risk/

비영리조직 바텔기념 연구소의 조사부장이며, 전기자동차의 화재 위험 전문가인 스티븐 리사 씨는 "가솔린 차량의 화재 사고는 교통정체가 일어난 경우에만 뉴스로서 가치가 있지만, 전기자동차의 화재 사고는 그대로 뉴스거리가 됩니다."라고 말합니다.

전기자동차는 가솔린자동차보다 화재를 일으킬 가능성이 높은가

작년 가을 미국의 교통안전국을 위해 바텔기념 연구소가 실시한 심층연구에서는 두 종류의 차량을 화재 위험의 관점에서 비교 결과, 리튬이온 전지 구조에서의 화재 및 폭발 가능성 및 중증도는 가솔린자동차, 디젤자동차와 비슷하거나 약간 가벼운 것으로 예측되고 있습니다.

미국방화협회에서 열람할 수 있는 최신의 통계에 따르면 2015년 미국에서 17만 4천 건의 차량 화재가 발생하였고, 사실상 모든 경우에서 가솔린 차량이 연관되어 있었습니다. 3분에 1건의 속도로 차량 화재가 일어나고 있는 것입니다.

테슬라 사는 가솔린 차량은 테슬라 차량보다 11배나 화재를 일으키기 쉽다고 합니다. 분석하는데 가장 좋은 방법으로, 10억 마일(16억 킬로미터)별로 비교를 할 것을 제안하고 있습니다. 총 75억 마일(120억 킬로미터)을 주행한 30만대의 테슬라 차량 중 화재가 보고된 것은 40대였습니다. 그러나 리사 씨는 현재 유효하고 검증된 데이터가 갖추어져 있지 않다고 생각합니다.

리튬이온 전지로 움직이는 전기자동차의 화재는 어떻게 일어나는가

리튬이온 배터리와 관련하여 눈길을 끌었던 뉴스는 여러가지가 있었는데, 휴대전화, 노트북 심지어는 보잉 여객기도 있었습니다. 그러나 전기자동차의 화재 사고는 충돌 사고 또는 운전 중에 배터리가 손상된 경우에 주로 발생합니다.

테슬라 사가 말하기를, "테슬라의 배터리팩이 심각한 문제를 일으킨 사례는 거의 없고, 만약 발생한다면, 그 사고가 상당히 심상치 않다거나 심각한 경우입니다"고 말합니다.

리튬 배터리 화재에서는 무슨 일이 일어나는지를 설명하면, 1~2개의 전지가 단락되어 열이 발생하고, 배터리의 화학물질에 인화합니다. 이것이 인접한 셀에 문제를 일으켜 불이 확산하여 커집니다. 즉 '열 폭주'라는 상태가 발생합니다.

리튬이온 배터리 화재는 가솔린 화재와 어떻게 다른가

가장 큰 차이는 불이 붙을 때까지의 시간입니다. 가솔린 화재의 경우 휘발유가 불꽃과 접촉한 시점에서 즉시 인화하여 급격히 넓어집니다. 배터리 화재는 일반적으로 불을 일으키는 열량에 도달할 때까지 어느 정도의 시간이 소요됩니다.

경우에 따라서는 이 시간 차이는 꽤 좋은 방향으로 작동합니다. 충돌 사고에 휘말린 차량의 승객은 불이 돌기 전에 대피할 수 있습니다. 그러나 문제도 있어, 충격으로 배터리가 손상된 경우, 드라이버는 그 피해를 깨닫지 못하고 차를 차고에 주차하여 화재가 발생할 수 있습니다. 또한 테슬라 사는 소방관이 배터리를 완전히 진화하는 데 24시간이 걸릴 수도 있다고 경고하고 있습니다.

전기자동차의 화재 위험은 줄일 수 있나

전지를 더 가볍고 효율화하는 것뿐만 아니라, 안전성 높은 새로운 재료의 연구가 진행되고 있습니다. 릿사 씨는 "가솔린은 매우 위험한 물건입니다. 우리는 130년의 세월을 들여 디자인과 경험을 통해 가솔린자동차를 가능한 안전하게 하려고 노력했습니다. 리튬 전지의 안전성 연구에 관해서는 아직 초기 단계에 있습니다."라고 말합니다

정찰위성에 의한 목표의 탐색 및 모니터링은 현대의 전쟁에서는 당연한 것이 되었습니다. 그런 정찰위성의 눈을 속이기 위하여 고안된 각양각색의 눈속임용 풍선들. 원시적인 방법인 것 같지만, 조금 거리를 두면 구별이 되지 않으며, 마치 대부대가 전개하고 있는 것처럼 보이게 할 수 있습니다.

Russia 's inflatable decoy weapons and military hardware in pictures_CCTV -International
http://english.cctv.com/photo/album/20100408/101849_0.shtml

이 눈속임용 풍선은 러시아 Rusbal사의 작품. 공기를 불어넣어 부풀리는 것만으로 조립할 수 있으며, 엔진의 열을 감지하는 열 스캔이나 금속에 반응하는 전파 스캔에 대해서도 위장 효과가 있다고 합니다.

Su-27과 Mig-29 , Mig-31 등 주력급 선수들이 즐비하는 것처럼 보이지만 이것들은 모두 풍선. 멀리서 보아서는 전혀 모릅니다.

이동할 수 있는 미사일 발사기

막대기로 지지되는 전차

안테나를 전개하고 정찰 중인 것처럼 보이는 야전 통신차.

이곳은 레이더 시설.

실제로 부풀리거나 정리하는 모습을 담은 동영상

Средства имитации и маскировки
https://www.youtube.com/watch?v=buno2KCSDFo

사람에 비해 상당히 거대한 트럭.

공기를 빼면 흔적도 없습니다.

성인 2명이 충분히 운반 가능한 가벼움.

이러한 눈속임용 풍선은 미국의 Aerostar사 등 다양한 기업에서 개발 · 제조가 진행되고 있습니다.

러시아의 국영 원자력 기업인 로스아톰이 1961년의 실험에서 폭발했던 '폭탄의 황제'라고도 불린 인류 역사상 최대 규모의 수소폭탄인 '차르 봄바'의 다큐멘터리 영상을 YouTube에 공개했습니다.

Russia Declassifies Video From 1961 of Largest Hydrogen Bomb Ever Detonated | Smart News | Smithsonian Magazine
https://www.smithsonianmag.com/smart-news/russia-declassifies-video-1961-largest-hydrogen-bomb-ever-detonated-180975669/

아래의 영상은 로스아톰에 의해 공개된 차르 봄바의 폭발 실험의 모습을 담은 영상. 40분 이상의 다큐멘터리 영상으로 되어있고 사상 최대의 폭탄 폭발의 순간이 영상으로 기록되어 있습니다. 영상에서는 차르 봄바의 폭발 순간을 다양한 각도에서 파악할 수 있으며, 핵폭발 때 발생하는 버섯구름의 전경을 프레임에 넣기 어려울 정도여서, 그 폭발의 규모를 알 수 있습니다. 또한, 당연하지만 공개된 영상에서는 차르 봄바의 기술적인 세부사항이 공개되지 않도록 편집되어 있다고 합니다.

Испытание чистой водородной бомбы мощностью 50 млн тонн - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=nbC7BxXtOlo

당시 소련이 개발한 인류 역사상 최대의 수소 폭탄인 차르 봄바의 정식 명칭은 'РДС-202(RDS-220)'로 TNT 환산으로 약 100메가 톤의 위력을 갖도록 설계된 폭탄입니다. 실제로 전쟁에서 무기로 사용되었던 것은 아니고, 핵실험에서만 사용된 수소폭탄으로, 실험 시에는 50메가 톤으로 위력이 제한되어 있었습니다. 그래도 히로시마에 떨어진 리틀보이의 약 3,000배의 위력을 가지고 있었다고 합니다.

실험 시 차르 봄바의 투하를 한 것은 특별한 개조를 한 Tu-95라는 전략폭격기로 Tu-95는 폭발에서 발생하는 열선에 의한 영향을 최소화하기 위해 특수도료가 칠해져 있었다고 합니다. 기체 바닥의 중앙에 설치된 차르 봄바는 길이 26피트(약 7.9미터), 높이 7피트(약 2.1미터)라는 매우 거대한 수소폭탄이었기 때문에, Tu-95는 일부 문과 연료탱크를 제거하여 겨우 차르 봄바의 설치에 성공했다고 합니다.

투하 순간. 차르 봄바는 북극해에 있는 소련령의 노바야제믈랴 제도의 상공에서 투하되었습니다.

차르 봄바는 낙하산이 장착되어 있었으며, 이 폭탄을 투하하는 Tu-95가 폭발 충격의 안전권으로 대피할 시간을 벌기 위한 것입니다. 감속용 낙하산은 무게는 800kg에 달했다고 합니다.

카운트가 제로를 가리켜...

폭발

주변 일대가 폭발에 의한 눈부신 빛으로 하얗게...

차르 봄바를 투하한 Tu-95의 조종석. 폭발의 순간 조종석은 강렬한 빛에 싸입니다.

강렬한 폭염이 구름에까지 도달합니다.

상공의 구름에서 촬영된 폭발의 순간. 이 강렬한 빛은 노르웨이 북부에 있는 저피욜덴이라는 산의 국경 경비병도 확인할 수 있었다고 합니다. 또한 차르 봄바의 폭발 순간의 빛은 약 620마일(약1000km) 떨어진 곳에서도 확인할 수 있었던 것으로 전해지고 있습니다.

버섯구름이 구름 위에 펼쳐집니다.

다른 각도에서 보면 멋진 버섯구름을 형성.

이 버섯구름의 높이는 무려 에베레스트의 약 7배인 42마일(약 68km)에 이르고 있다고 합니다. 버섯구름은 폭발이 매우 고온의 가스 거품을 생성할 때 형성되는 것입니다. 핵폭발의 경우에는 폭탄은 X선을 방출하여 주위의 공기를 이온화 가열합니다. 핵폭탄으로 인한 불덩어리는 높게 상승하나, 대류권 계면에 부딪혀 위로 팽창할 수 없어 평평하게 확산하며 버섯 모양을 형성해 나갑니다.

그러나 차르 봄바가 형성한 버섯구름은 성층권을 통과하여 확대하였고, 중간권까지 도달한 것으로 알려져 있습니다.

흑백 사진으로 인쇄된 버섯구름.

차르 봄바는 냉전시대에 개발된 수소폭탄입니다. 역사학자 로버트 S 노리스 씨가 뉴욕타임스에 "냉전시대에는 미국과 소련 사이에서 강렬한 경쟁이 이루어지고 있었습니다. 모두 더 큰 폭탄을 손에 넣으려고 하였고, 소련은 그 경쟁에서 승리하게 되었습니다"라고 적고 있어, 차르 봄바가 미국과의 수소폭탄 개발 경쟁에서 태어났다는 것을 알 수 있습니다.

그러나 미국은 거대한 수소폭탄의 개발에 대해 점차 관심을 잃어가, 1961년 당시 미국 국방부 장관을 역임했던 로스웰 킬 패트릭 씨는 "거대한 수소폭탄의 무기로서의 가치는 매우 의심스러워, 개발 가치가 없다고 미국 정부는 판단했다"고 말했다고 합니다. 실제로 이후 미국은 핵 개발의 소형화를 전개해, 핵무기를 트럭과 잠수함 등으로 수송할 수 있게 되었습니다.

우주에서 가장 빠른 것은 빛으로 그 속도는 초속 30만 킬로미터에 달합니다. 그러나 지구 상에서는 초속 약 340미터의 음속이 속도의 장벽이 되고 있어, 인류는 오랜 기간 비행기가 음속의 벽을 넘는 방법을 연구해 왔습니다. 그런 음속에 대해 과학 뉴스사이트 ZME Science가 해설하고 있습니다.

What, really, is the speed of sound?
https://www.zmescience.com/science/what-is-speed-sound-2625234/

우리가 소리로 인식하고 있는 것은 기본적으로 입자의 움직임이나 진동이며, 가장 일반적인 것은 대기 중의 입자에 의한 진동입니다. 예를 들어 '소리내어 말하기'란 폐에서 밀려난 공기가 성대와 충돌하여 진동함으로써 가능하게 되어 있습니다. 그리고 그 진동이 상대의 귀의 고막에 충돌하고, 고막에 전달된 진동이 전기 신호로 변환되어 뇌에서 처리되는 것으로 '듣기'가 실현됩니다.
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물리학의 관점에서는, 소리는 해변으로 밀려드는 파도와 같은 행동을 하고 있습니다. 소리의 크기는 파도의 높이(진폭)에 따라, 음정은 파도가 해안에 충돌하는 빈도(주파수)에 의해 결정됩니다. 파도가 멀리 가면 갈수록 파도가 가지는 에너지는 줄어들고, 결국 소리가 사라집니다. 지구 반대편의 소리를 들을 수 없는 것은 그 때문입니다.

또한, 소리의 전달 방법은 파도를 전하는 '매체'에 따라 달라집니다. 다음 동영상을 보면 고체 · 액체 · 기체에서 소리의 전달 양상이 다르다는 것을 알 수 있습니다.

Speed propagation with animated dominoes - Why speed is fastest in solids - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=BYe4x3x35is

반대로 말하면, 소리를 전달하는 매질이 아무것도 없다면 소리가 전혀 전달되지 않습니다. 예를 들어 우주 공간에서 뭔가를 외쳤다 해도 아무도 들을 수 없습니다. 그러나 우주복을 맞대어 진동이 전달될 수 있도록 하면 목소리를 전달할 수 있게 됩니다.

또한, 매질의 탄성에 따라 소리의 전달 양상이 달라집니다. 탄성은 굽힘 및 비틀림에 대한 저항 (강성)과 어느 정도 변형시킬 수 있는지의 한계 (탄성 한계)를 특징으로 합니다. 철과 고무는 모두 탄성이 있지만, 철은 강성이 높고, 고무는 탄성 한계가 높다는 특징이 있습니다. 물론 철과 고무의 전달 양상은 크게 다릅니다.

즉, 소리의 전달 방법은 매질의 탄성과 밀도에서 크게 변화합니다. 예를 들어 수소와 산소는 탄성은 비슷하지만 수소 쪽이 밀도가 낮아집니다. 그러나 수소를 매질로 했을 때의 음속은 초속 약 1270미터이며, 산소를 매질로 한 경우는 초속 약 326미터입니다. 또한 철은 훨씬 밀도가 높지만 탄성도 높기 때문에 철을 통해 전해지는 소리의 속도는 초속 약 5120미터에 도달할 수 있습니다.

우리 주위에 있는 대기의 경우 온도에 따라 변화하지만, 소리는 기본적으로 초속 약 340미터로 전해집니다. 비행기의 속도를 추구할 때, 이 초속 340미터가 '음속의 장벽'이 되어 가로막습니다. 음속이 속도 추구의 장벽이 되는 이유 중 하나가 '소닉 붐의 발생'이 원인입니다.

음속을 넘어 비행하는 비행기가 충격파와 소닉 붐을 발생시키는 모습은 다음의 동영상에서 볼 수 있습니다.

Supersonic Flight, Sonic Booms - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=gWGLAAYdbbc

음속보다 빠르게 이동하는 비행기는 눈앞의 공기를 압축해 버립니다. 이윽고 이 압축된 공기는 마하1(대기에서 전해지는 소리의 속도)에서 비행기의 기수로부터 전부 폭발하듯 퍼져나갑니다. 이 매우 압축된 공기에 의한 폭발이 닿는 범위에 있는 사람은, 소닉 붐이라는 큰 소리가 들립니다. 그리고 비행기는 음속을 넘어 날고 있기 때문에 소닉 붐은 '비행기가 관찰자의 앞을 통과한 이후에 들리게 됩니다.

인류가 음속을 넘을 수 있었던 것은 비교적 최근의 일로, 1947년으로 기록되어 있습니다. 미국과 유럽에서는 육상에서의 음속 비행이 기본적으로 금지되어 있지만, 초음속 비행은 여전히 비행기 기술 추구의 중요한 항목이 되고 있습니다."라고 ZME Science는 말합니다.

원자로의 상식을 뒤집을까

세계 제일의 규모를 자랑하는 핵융합 실험로 'ITER'의 건설이 드디어 시작되었습니다.

지금까지의 원자로는 원자 폭탄에 사용된 것과 같은 '핵분열'에서 에너지를 만들어 내고 있었기 때문에, 상응하는 위험이 존재했습니다. 한편, ITER는 원자로이면서도 '핵융합 반응'을 이용하여 에너지를 만들어내는 완전히 새로운 방식. 만약 ITER가 성공한다면 인류는 화석 연료를 태우거나 핵폐기물의 처리에 고생하지 않고도 안정적인 에너지원을 손에 넣을 수 있을 것입니다.

ITER는 과연 인류의 기대에 부응할 것인가

하지만 핵융합만으로는 인류는 구원받지 못한 것이라고 Gizmodo US의 Yessenia Funes 기자는 지적하고 있습니다. 왜냐하면 지구 환경을 지키면서도 인류가 지속적으로 발전해 나가기에는 기술뿐만 아니라 우리 개개인의 행동 변화가 필수적이기 때문입니다.

핵융합 기술의 이점, 그리고 그 뜻밖의 함정에 대해서 Funes 기자가 깊이 파고들었습니다.

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프랑스 남부의 생폴레 듀란스.

이 땅에 놓인 핵융합 실험로 'ITER'의 건설 사이트에서 드디어 조립을 시작했습니다.

ITER는 일본 · EU · 미국 · 러시아 · 한국 · 중국 · 인도 등 7개국에 걸쳐 운영하고 있는 초대형 국제 프로젝트로, 2025년의 운전 개시를 목표로 하고 있습니다. 'International Thermonuclear Experimental Reactor'의 약자로, 라틴어로는 '길'도 의미하고 있다고 하며, 양자과학기술 연구 개발기구에 따르면 '핵융합 실용화의 길 - 지구를 위한 국제 협력의 길'이라는 소망도 담겨있다고 합니다.

ITER가 개척하는 길. 그것은 석유와 핵분열에 의지하지 않는 미래입니다.

핵분열과 핵융합의 차이

국제원자력기구에 따르면, 지금 세계에서 가동 중인 원자로는 450기. 그 모두가 핵분열 반응에서 에너지를 추출합니다. 한편, ITER은 별이 빛을 만들어내는 핵융합 반응을 목표로 하고 있습니다.

같은 '원자력'임에도 차이는 커서, 과학자들은 수년 동안 핵융합 반응을 지구 상에서 재현하려고 시도했습니다. ITER는 이 시도를 처음으로 대형화한 것입니다.

"핵분열과 핵융합의 차이점 중 하나는, 핵분열 원자로는 개발을 시작하여 몇 년 후에 실현할 수 있었는데 반해, 핵융합 원자로는 60년 이상 지난 지금도 실현하지 못하고 있다는 점이 여실히 말해주고 있습니다."

ITER에 종사해 온 Eugenio Schuster 교수(미국 리하이대학)은 이렇게 설명하고 있습니다. 핵융합 쪽이 훨씬 더 기술적으로 어려운 것입니다.

핵분열 반응의 위험

그러나 조기에 실용화된 핵분열 쪽은 불행히도 안전성 면에서의 과제가 산적해 있습니다 .

핵분열은 우라늄이나 플루토늄 등의 방사성 원소에 중성자를 부딪쳐 핵분열의 연쇄를 일으켜 막대한 에너지를 방출합니다. 이 반응을 제어하면서 실행하는 것이 원자로이고 순간적으로 방출하는 것이 원자폭탄입니다.

원자폭탄이 빚어낸 참극은 말할 것도 없고, 원자로도 멜트다운 위험의 수반 외에도 대량의 방사성 폐기물을 처리해야 하는 문제도 안고 있습니다.

또한, 핵분열 반응에 사용되는 우라늄의 채굴이 환경 문제를 초래하고 있는 사례도 있습니다. 미국에서는 우라늄의 채굴로 나바호 족의 땅을 오염시켜 건강 피해를 가져오고 있다고 합니다.

"우라늄 오염이 나바호 같은 미국 원주민 지역 사회에 미치는 피해는 심각합니다"라고 말하는 환경보호단체 Diné CARE의 사무국장 Carol Davis 씨. "우라늄에 오염된 식수가 방치되어 있고, 나바호의 사람들은 그 물을 마시고 사용할 수밖에 없습니다."

미국에서만도 9만톤의 핵쓰레기가 갈 곳을 잃어 헤매고 있는 지금, 건강 피해와 환경 오염을 초래하는 핵분열 반응에 회의적인 시선을 가지고 있는 사람은 많고, Davis 씨도 그중 한 사람입니다. 대량의 방사선 물질을 퍼뜨리는 위험 외에도 풍력이나 태양광 등의 신재생에너지 기술에 소요되는 시간과 자금을 빼앗고 있다는 엄격한 견해를 숨기지 않습니다.

핵융합 반응의 장점

핵융합은 그 이름대로 가벼운 원자핵들이 융합하여 더 무거운 원자핵으로 변하는 반응을 통해 융합했을 때 큰 에너지를 만들어냅니다. 핵융합은 별의 중심핵에서 만들어지는 에너지의 근원으로. 태양은 핵융합 반응이 일어났을 때 생성되는 막대한 에너지에 의해 빛나고 있습니다.

별의 중심에서 일어나는 현상을 지구 상에서 재현하려면, 1억 5000만 도라는 초고온 환경이 필요합니다. 물질을 1만 도 이상으로 가열하면 '플라즈마'라고 불리는 제4의 상태가 되어 원자핵과 전자가 뿔뿔이 흩어지게 됩니다. 1억 도 이상으로 가열하면 원자핵이 빠르게 날아다니게 됩니다. 이 상태에서 원자핵끼리 엄청난 속도로 충돌하고 합체하여 더 무거운 원자핵으로 바뀌는 ── 즉, 핵융합이 일어나는 것입니다.

일억 도로 가열된 플라즈마라고 들으면 매우 위험한 느낌이 있지만, 이 플라즈마는 초전도 자석에 의해 도넛형의 장비에 갇히기 때문에 외부에 누출될 염려는 없다고 합니다. 핵융합 반응은 원자로가 멜트다운될 위험이 없고 우라늄을 필요로 하지 않으며(필요한 것은 물과 리튬) 지구온난화 가스를 직접적으로 배출하지 않습니다.

"온실가스를 배출하지 않는다는 관점에서 보면 재생에너지와 같은 장점이 있고 동시에 같은 에너지량을 일으키기 위해 필요한 면적은 훨씬 작습니다. 또한 지금까지의 원자로처럼 반감 기간이 긴 방사성 폐기물과 원전 사고가 발생할 염려가 없습니다." (Schuster 교수)

ITER는 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소(트리튬)를 핵반응시킵니다. 중수소는 바닷물 속에 자연스럽게 존재하고 있는 것을 사용해, 삼중 수소는 자연에 존재하는 양이 적기 때문에 리튬으로 만들어냅니다. 핵융합 반응에 필요한 리튬과 물(해수)의 양은 채굴 산업 등에 비하면 미미해. ITER가 연간 소비하는 연료의 총량은 겨우 250킬로그램라고 합니다 . 게다가 Schuster 교수의 지적에 따르면, 중수소를 꺼낸 해수는 대부분이 바다로 되돌려져 환경에 미치는 영향은 상대적으로 작다고 합니다.

핵융합의 함정

ITER에 대한 우려는 환경 부하가 아니라 오히려 안전성입니다.

프린스턴 대학 조교로 ITER에 참여하는 Egemen Kolemen 씨는 "핵분열 반응과는 다르지만, 핵융합 반응 역시 핵반응입니다. 따라서 소량이지만 핵쓰레기가 생기는 것은 피할 수 없습니다"라고 지적하고 있습니다. 그리고 핵쓰레기가 발생할 때마다 그 쓰레기의 부담을 둘러싸고 불평등이 일어납니다.

"핵융합로에 관해서는 믿을 수 없는 이점이 선전되고 있어 경계해야 하며, 동시에 비용면에도 제대로 눈을 돌려 누가 그 영향을 받는지를 조사해야 합니다"고 경고하는 목소리를 내는 환경보호 단체 Diné CARE에서 활동하는 Leona Morgan 씨. "우리는 지금까지 원자로를 둘러싸고 인권 침해와 환경 오염 등의 문제를 목격해 왔습니다. 우선은 이 문제에서 배우고 교훈을 살리는 것이 중요합니다."

그러기 위해서는 핵융합로를 만들기 전에 먼저 핵쓰레기를 어떻게 처리할 것인지를 공정하게 결정하지 않으면 안됩니다. 미국의 과거를 뒤돌아보면, 핵쓰레기 문제가 소수 민족과 저소득층 커뮤니티에 너무 무거운 부담을 강요해온 것은 부인할 수 없기 때문입니다.

핵융합은 인류를 구원하지 못한다

지금 ITER는 지속 가능한 인류의 발전을 지원하는 새로운 에너지원으로 큰 주목을 받고 있습니다. 아직 실험단계이지만, ITER가 성공하면 석유 연료에 의지하지 않는 발전이 가능하게 되어, 지구온난화에 제동을 걸 수 있을지도 모르고, 핵분열 원자로와도 이별할 수 있을지도 모릅니다.

하지만 잊지 말아야 할 것은, 핵융합은 기술에 불과하며 기술만으로는 인류는 구원되지 않는다는 것입니다. 아무리 완벽한 에너지원을 개발한다고 해도 그것만으로는 변화하지 않습니다.

지구온난화를 멈추려는 우리 각자의 행동 변화가 핵심입니다 . 온난화가스의 배출을 줄이기 위해 깨끗한 에너지원을 개발하는 동시에 소비를 줄이고 에너지를 낭비하지 않는 새로운 생활 양식을 습관화하지 않으면 의미가 없습니다.

게다가, 원래 온난화가스 배출량을 줄이기 위해 취약 계층인 마이너리티에 엉뚱한 비용을 지불하게 한다면 본말전도입니다.

핵융합에 필요한 리튬은 주로 아르헨티나와 칠레에서 채굴됩니다. 현지에 사는 원주민들 사이에선 채굴에 필요한 대량의 수자원 및 토양 오염에 대한 우려가 높아지고 있습니다.

지구온난화가 진행되면 연못이나 하천은 점차 말라 지하수가 고갈되고, 물은 점점 희귀해질 것입니다. 평화 목적의 핵융합 에너지조차도 큰 비용을 안고 있는 것입니다.

출처 참조 번역
核融合は人類を救うわけじゃない
https://www.gizmodo.jp/2020/08/nuclear-fusion-will-not-save-us.html#cxrecs_s

마스터키는 하나로 많은 잠금장치를 열 수 있는 열쇠의 대장입니다. 호텔 등에서는 마스터키가 상비되어 있으며, 사용자가 객실 열쇠를 잃어버렸거나 훼손되었을 때 등에 매우 유용합니다. 아파트 등 관리자가 마스터키를 가지고 있으면 만일의 경우에 유용합니다.

이 마스터키는 다른 키와 같이 스페어 키(예비 키)를 만들 수 있습니다. 그러나 복잡한 제작이기 때문에 스페어 키를 만드는 것은 추천할 수는 없습니다.

또한, 마스터키를 취급하기 위해서는 몇 가지를 주의해야 합니다.

마스터키의 기본

모든 객실을 열 수 있는 마스터키는 '부모 키'라고 하며, 한 객실만 열 수 있는 열쇠를 '아이 키'라고 합니다. 임대 주택 입주 시에 전달되는 키나 호텔에 숙박할 때 전달되는 객실의 열쇠도 전부 아이 키입니다. 아이 키는 부모 키보다 모양이 복잡할 수 있습니다.

그러나 부모 키와 아이 키를 아마추어가 구분하기는 어렵습니다. 전문가가 아니면 외형으로 판단할 수 없을 것입니다.

마스터키로 잠금장치를 여는 방법

열쇠는 열쇠 구멍에 삽입하여 내부의 실린더를 조작하여 열리는 구조입니다. 톱니 부분과 일치하는 실린더가 아니면, 돌려서 잠금을 해제할 수 없습니다.

그러나 마스터키는 실린더 모두에 대응할 수 있도록 만들어져 있습니다. 따라서 마스터키 하나로 어느 방도 열 수 있는 것입니다.

왜 마스터키가 필요한가?

숙박 시설에서 화재 등의 비상사태가 발생했을 경우 신속하게 손님을 대피시키지 않으면 안 됩니다. 이러한 비상사태에 많은 열쇠를 갖고, 한 방씩 열쇠를 바꿔가며 잠금을 해제하기에는 너무 오래 걸려 버립니다. 마스터키 하나로 여러 방을 잇달아 열면 시간을 단축할 수 있어 빠른 구출을 할 수 있습니다.

또한, 임대 주택 등에서는 장기간 연락이 되지 않는 경우는 마스터키를 사용하여 실내에 들어가 안부 확인을 할 수 있습니다. 열쇠를 분실했을 때도 마스터키만 있으면 열 수 있습니다. 따라서 마스터키는 불시의 비상사태에 필요한 것입니다.

마스터키를 이용한 도어 시스템

마스터키를 조합하고 시스템화하여 활용이 가능합니다. 흔히 사용되는 5가지의 키 시스템에 대해 소개합니다.

◆ 마스터키 시스템
1개의 마스터키로 복수의 잠금을 여는 방식을 마스터키 시스템이라고 합니다.

◆ 그랜드 마스터키 시스템
마스터키 시스템의 그룹이 여러 개 존재하고, 그 모든 그룹을 열 수 있는 열쇠입니다. 예를 들어, 숙박 객실 수가 많은 호텔 등은 층마다 그랜드 마스터키 시스템을 채용하고 있습니다. 5층의 그랜드 마스터키라면, 5층의 객실 전체를 열 수 있습니다.

◆ 그레이트 그랜드 마스터키 시스템
그랜드 키 시스템을 더욱 집합시킨 마스터키 시스템입니다. 존재하는 모든 객실을 열 수 있는 열쇠입니다.

◆ 역마스터키 시스템
여러 키에서 특정 잠금장치를 열 수 있는 것이 역마스터키 시스템입니다. 아파트 입구 등 개인의 집 열쇠로 공유 영역의 잠금장치를 열 수 있습니다.

◆ 건설 키 시스템
건설 중인 건물 등 공사 관계자와 소유자가 모두 잠금장치를 열 수 있습니다. 공사가 완료되면 소유자가 정품 키를 사용하는 시점에서 실린더의 구조가 변화하기 때문에 이전의 키를 사용할 수 없게 하는 구조입니다.

스페어를 만들 수 있다?

마스터키는 스페어를 작성하는 것은 가능합니다. 그러나 마스터키의 중요성에서 스페어 키를 만들 때 신분증이 필요할 수 있습니다.

또한, 복잡한 구조 때문에 거리의 열쇠공은 만들 수 없는 경우가 많습니다.

잘못 사용하면 범죄에 연루될지도....

만약 어떤 이유로 마스터키가 제삼자의 손에 넘어가 버리면 건물 내부 곳곳에 침투되어 버리는 위험이 있습니다. 만약 분실한 경우에는 마스터키를 관리하는 사람까지 책임을 물을 수 있습니다.

마스터키를 분실했을 때는 즉시 통보하고, 마스터키에 따라서는 모든 잠금장치를 교체해야 하는 경우가 있습니다.

만약 단순한 분실이 아닌 도난 가능성이 있는 경우에는 악용될 우려가 있으므로 즉시 경찰에 상담합시다.

공부에서 청소까지 누구나가 '하기 싫은 것'을 가지고 있습니다. 브리티시 컬럼비아대학에서 기초공학을 배우는 Tiffany Matthé 씨의 '해야 않지만 하고 싶지 않은 것'은 '운동'이었습니다. Matthé 씨는 5년의 세월을 운동 미루기에 지출했지만, 이후 운동을 습관화하는 데 성공했습니다. 하기 싫은 것을 해나가기 위하여 중요한 포인트를 Matthé 씨가 적고 있습니다.

The Art of Not Thinking | Tiffany Matthé
https://tiffanymatthe.com/not-thinking

Matthé 씨는 5년 동안 운동을 전혀 하지 않은 것은 아니고, YouTube를 보면서 운동을 하거나 동생과 함께 달리기를 하는 등 가끔씩 운동을 하고 있었다고 합니다. Matthé 씨는 운동을 싫어하는 것은 아니고, 운동 후 상쾌함을 얻고 있었지만, 운동한 다음 날 아침에 같은 활동을 반복하려고 하면 기분이 가라앉았다고 합니다.

이러한 경험을 통해 어느 시점에서 Matthé 씨는 '가장 어려운 부분은 '하는 동안'이 아니라 '시작하기'라고 깨달았다고 합니다. 일단 운동을 시작해버리면 항상 집중하고 끝까지 해낼 수 있었기 때문입니다.

뭔가를 하기 위해 필요한 에너지에 대해 Matthé 씨가 그래프화한 것이 아래의 이미지. 세로축이 에너지량, 횡축은 시간을 나타내고 있어, 동기부여를 필요로 하는 것은, 작업을 시작하기까지의 기간임을 알 수 있습니다. 작업을 시작하기까지 필요한 에너지량은 발열 반응과 유사하다고 Matthé 씨는 말합니다.

발열 반응에서는 반응을 일으키기 위해, 반응물은 최소 활성화 에너지를 필요로 하고 반응이 일어나면, 반응물은 더 낮은 에너지 상태에서 안정됩니다. 이것을 "하기 싫은 일을 실행하기"의 과정에 적용하면, 작업 실행 (반응)을 위해서는 사람(반응물)은 동기(최소 활성화 에너지)를 필요로 한다는 것입니다.

활동을 일으키지 않고는 활성화 에너지, 즉 동기를 얻을 수 없는데, 다행히도 필요한 에너지량은 많지 않다고 합니다. Matthé 씨에 따르면, 이 때 해선 안되는 것은 '동기부여를 찾는 것'이라고 합니다.

사람들이 동기를 구할 때 작업을 수행하는 장점에 대해 생각하게 됩니다. 그러나 사람의 뇌는 유아와 같아, 어느 방향에 대해 생각하려고 하면 역방향의 생각이 강하게 떠오른다고 합니다. 두뇌가 '선택의 여지가 있다'고 생각하면, '논의'가 발생하여 작업의 단점과 대안이 탄생하게 됩니다. 이에 저항하는 에너지가 필요하여, 최소 활성화 에너지가 증가해 버려서 작업 수행이 더 어려워집니다.

한편, 작업을 생각하지 않으면, 자신 속에서 논의하고 대안을 만들어내는 과정 자체를 회피하는 것이 가능합니다.

하지만 생각하지 않는 것이 중요하다고 해도 실제로 '생각하지 않고 실행하는 것'은 극히 어려운 일. 그래서 Matthé 씨는 '사전에 할 일을 결정해 둔다'라는 방법을 제시하고 있습니다. Matthé 씨가 고안한 '사전에 결정하기'의 첫 번째 방식은 '2분 이내에 실시할 수 있는 것을 모두 한다' 같은 규칙을 미리 정해 둘 것. 침대에 옷이 흩어져 있을 때, 옷의 정리에는 2분도 걸리지 않기 때문에, 규칙에 따르면 생각하고 머릿속에서 토론없이 실행에 옮길 수 있습니다.

두 번째 방법은 '전날에 계획 해 둔다'라는 것. 자기 전에 다음날 할 일을 분 단위로 계획하고 아침이 되면 일정에 따라 행동하는 방법도 생각없이 행동하는 하나의 방법입니다. 반드시 성공하는 것은 아니지만, 사람은 행동으로 옮기는 타이밍에서 시간이 멀리 떨어져 있을수록 합리적인 결정을 내리는 경향이 있어, 시도해 볼만한 가치가 있다고 합니다.

또한, 작업의 간단한 부분이나 사소한 부분에서 시작하는 것도 지연 행동을 피하는 방법으로 꼽히고 있습니다. 장학금 신청서에 자신의 것을 쓰는 것이 싫어서 지연한 경우는 우선 긴 문장을 쓰는 것이 아니라 포인트만 적어 내려갑니다. 5분 정도의 사소한 작업을 하는 사이에 작업 자체에 몰두하여 작업을 계속할 수 있게 된다고 합니다.

Matthé가 지연 행동을 극복한 비법은, 위의 방법을 이용했기 때문입니다. Matthé 씨는 자신에게 '1일 단위로 5분만 운동한다'고 설득하여, 아무것도 생각하지 않고 최소 15분은 운동할 수 있게 되었다고 합니다.

'생각하지 않는다'는 원하지 않는 일을 할 때 큰 힘을 발휘할 가능성이 있습니다. 그러나 다른 한편으로는 추구하는 목표가 없으면 잘 작동하지 않을 것이라고 Matthé 씨는 생각하고 있습니다. 행동의 전체 목표를 정하는 시간을 잡고 정말 하고 싶은 일이라고 확신을 가진 경우에는, 생각을 그만두고 '로봇이 될 것'을 Matthé 씨는 권장하고 있습니다.

공중에 비산하는 석면을 대량으로 흡입하면 폐암 등을 일으킬 수 있는 유해 물질로 간주되어 최근에는 많은 나라에서 사용이 금지되고 있습니다. 그러나 석면이 건강을 해치는 것으로 인정되기 훨씬 이전에는 '타지 않는다'는 성질의 석면을 '신비한 소재'로 간주하여, 황제와 귀족을 위한 공물로 취급하고 있었다고 합니다.

When Asbestos Was a Gift Fit for a King | JSTOR Daily
https://daily.jstor.org/when-asbestos-was-a-gift-fit-for-a-king/

석면은 오래전부터 주로 천으로 고대 이집트와 로마 제국, 중국 등 세계 각지에서 애용되고 있었습니다. 아래의 이미지가 실제로 석면으로 짜여진 천입니다.

초대 신성 로마 황제인 샤를 마뉴는 석면에서 뽑은 새하얀 식탁보를 좋아했던 것으로 전해지고 있습니다. 샤를 마뉴가 손님을 대접할 때에는 석면으로 만든 식탁보 위에 화려한 요리를 늘어놓고 식사를 마치면 샤를 마뉴는 식탁보를 불에 놓는 것이 항례였다고 합니다. 불길 속에서 식탁보는 불타지 않고 남은 음식만 연소되기 때문에, 여기에는 성능이 아니라 뒷정리를 완화시키는 목적이 있었던 것 같습니다.

유럽에서는 황제와 귀족의 식탁보 이외에도 램프의 심지와 귀족을 화장할 때 유골이 다른 것과 섞이지 않도록 석면으로 된 천으로 덮는 등의 용도로 사용되고 있었습니다. 고대 이집트에서도 석면으로 짠 옷감을 미라를 감싸는 천으로 사용하고 있습니다.

석면은 '내화성 샐러맨더의 모피', '불사조의 깃털', '화산에 서식하는 설치류의 털에서 뽑아나온 실' 등 동화 같은 전승으로 거론되는 경우도 많았던 것 같습니다.

석면이 신비화된 것은 타지 않는 성질뿐만 아니라 석면이 광물인 것도 이유의 하나라고 역사학자 레이첼 P 메인 씨는 말합니다. 메인 씨는 자신의 책 'Asbestos and Fire : Technological Tradeoffs and the Body at Risk(석면과 불꽃 : 기술적 장단점과 신체에의 위험)'에서 "우리가 사용하는 거의 모든 섬유는 동물성이든 식물성이든 살아있는 것에 유래하고 있습니다. 석면은 유일한 예외로, 천을 짤 수 있는 유일한 광물입니다. 따라서 초기의 자연주의 찰스 보넷은 석면을 '생명이 없는 바위와 생명체 사이의 잃어버린 고리이다'라고 생각했습니다"라고 적고 있습니다.