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빨간 원 : 우주선의 기본 궤도

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빨간 원 : 우주선의 기본 궤도
작은 타원 : 우주선이 전방 분사 했을 때
큰 타원 : 우주선이 후방 분사 했을 때

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다음과 같이 작성안하시면 채점불가>>필수사항

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다음과 같이 작성안하시면 채점불가>>필수사항

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1. 칼럼추가 : 칼럼1개당 1인학생
2. 학번이름 적기 : 예시>300 홍수경
3. 발표 제목
4. 지구과학 목차
5. 도서명-저자
6. 교과 내용 핵심 키워드
7. 알고 싶은 것
8. 교과 내용 연관 도서 설명
9. 새롭게 알게 된 것
10. 추가 학습하고 싶은 내용 (직접 작성 또는 신문기사, 도서 내용 추가)
11. 지구과학2 학습을 하면서 자신만의 노력과 학습방법을 구체적으로 적어주세요.

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카를로 로벨리가 이끄는
'시간이 없는' 우주를 향한 여행

『시간은 흐르지 않는다』는 양자중력 이론의 선구자이자 세계적인 물리학자 카를로 로벨리의 세 번째 책이다. 앞서 출간된 『모든 순간의 물리학』, 『보이는 세상은 실재가 아니다』에서는 양자중력 이론의 관점에서 바라본 물질과 에너지 그리고 공간에 대해 다뤘다면, 이 책에서는 '시간'에 관해 이야기한다.

우리가 경험하고 느끼고 알고 있는 시간은 대체 무엇일까? 시간이 '흐른다'는 것은 정확히 어떤 의미일까? 왜 과거는 떠올릴 수 있고 미래는 떠올릴 수 없을까? 우리가 살고 있는 이 세상의 시간과 우주의 시간은 같은 것일까? ... 카를로 로벨리는 이 책에서 시간에 관한 수많은 질문들에 대해 답한다. 그는 "시간에 어떤 순서나 질서가 있는 것처럼 보이는 것은 우리가 살고 있는 거시 세계에서 바라본 우주의 특수한 양상일 뿐, 보편적인 본질은 아니다."라고 말한다. 인간 지각능력의 한계를 넘어서는 우주의 원초적 시간에는 순서나 질서 그리고 이를 바탕으로 한 '흐름이 없다'는 것이다.

이 책은 크게 3부로 이루어졌다. 1부에서는 '지금까지' 현대 물리학이 시간에 대해 알아낸 것을 요약했다. 인간의 지식이 성장하면서 시간에 대한 개념은 서서히 베일을 벗게 되는데, 이로 인해 복잡한 층들로 이루어져 있던 시간은 이 층을 하나둘씩 잃었다. 기본적으로 어디서든 동일하게, 과거와 현재, 미래의 순서로 벌어진다고 생각하는 사건들, 과거는 이미 정해졌고 미래는 아직 오지 않았다는 상식.... 이런 것들이 모두 틀렸다는 것을 낱낱이 드러낸다. 2부에서는 '시간이 없는 세상'으로 떠난다. '사물'이 아닌 '사건'으로 이루어진 세상, 인간의 문법에만 존재하는 과거-현재-미래, 시간이라는 변수가 없는 세상.... 이제 공간과 시간은 세상을 담는 틀이나 용기의 형태를 취하지 않게 된다.

3부에서는 1부와 2부에서 파괴한 시간을 되돌려 그 원천을 다시 찾고 이 긴 여행의 도착점을 우리 자신, 나라는 존재로 하여 돌아온다. 마치 코페르니쿠스가 하늘의 운동에 대해 연구하다 우리 발밑의 지구가 어떻게 움직이는지 이해함으로써 끝을 맺게 된 것처럼. 이러한 존재론적 회귀는 카를로 로벨리의 책에서만 만날 수 있는, 그야말로 물리학과 철학의 아름다운 융합이라고 할 수 있다.
우리는 세상의 아주 작은 일부,
인간의 관점으로 시간을 바라볼 뿐이다
카를로 로벨리는 신비스러운 시간의 본질을 파헤치기 위해, 가장 먼저 우리가 가지고 있는 시간에 대한 익숙한 '틀'부터 하나씩 깨트린다. 우리가 시간에 대해 가지고 있는 통념은 '유일성', '방향성', '독립성'으로 크게 세 가지다. 먼저 우주에 유일한 단 하나의 시간이 존재한다고 믿고 있다. 또 시간은 과거에서 미래를 향해 한 방향으로 나아가고 있다고 생각한다. 마지막으로 시간은 다른 어떤 존재의 영향을 받지 않고 규칙적이고 일정하게 흐르는 것으로 여긴다. 하지만 이것들은 모두 틀렸다. 시간의 특징적인 양상들 하나하나가 우리의 시각이 만든 오류이고, 근사치들의 결과물이다.

유일하다고 생각한 '시간'이라는 양은 시간들의 거미줄 속에서 산산조각 난다. 이 책에서는 세상이 시간 속에서 어떻게 진화하는지는 설명하지 않을 것이다. 대신 여러 지역의 시간 속에서 사물이 어떻게 진화하는지와 여러 지역의 시간이 '서로 어떤 차이를 가지고' 진화하는지에 대해 살펴볼 것이다. 세상은 사령관의 구령에 맞춰 움직이는 군부대의 대형처럼 균일한 것이 아니다. 서로에게 영향을 끼치는 사건들이 그물처럼 얽혀 있는 것이다. p.25

세상일은 아주 복잡하다. 현실은 겉으로 보이는 것과 다르다. 태양이 도는 것 같은데 사실은 지구가 돌고 있고, 지구가 평평한 것 같은데 사실은 공 모양인 것처럼. 온 우주에 공통의 현재는 존재하지 않으며, 세상 모든 사건들이 과거-현재-미래 순으로 진행되지도 않는다. 우리 주위에는 현재가 있지만 멀리 있는 은하에는 그것이 '현재'가 아니다. 결국 우리는 '우리'의 관점, 세상의 작은 일부인 인간의 관점에서 시간의 흐름 속에 있는 세상을 본 것일 뿐이다.

그래서 결국 우리는 세상에 존재하는 수많은 시간들이 아닌, 우리가 경험한 균등하고 범세계적이고 순서가 있는 시간,이 단일한 시간에 대해서만 말할 수 있다. 이 시간은 엔트로피의 성장에 의존하여 시간의 흐름에 정착한 우리 인간이 인간으로서의 특별한 관점에서 기술한, 세상에 대한 근사치의 근사치의 근사치이다. 서로 다른 다양한 근사치들에서 파생된 확연히 구분되는 수많은 특성들이 겹겹이 쌓인 다층 구조의 복잡한 개념, 이것이 우리의 시간이다. pp.203-204
세상에 남아 있는 가장 큰 신비,
'시간'에 관한 전우주적 이야기
이 책에는 고대 그리스 시대부터 출발하여 인간이 시간을 이해해온 역사가 녹아 있다. 뉴턴에 의해 근대 물리학이 등장한 이래로 물리학의 발전이 우리의 시간관념을 어떻게 변화시켰는지도. 그런 의미에서 이 책은 일종의 '시간 역사서'이기도 하다. 여기서 더 나아가 카를로 로벨리는 새로운 양자중력 이론의 도입을 통해 '지금까지의' 시간에 대한 우리의 이해를 새롭게 확장시켰다.

시간(우리가 알고 있는 통상적인 의미의)이 없는 우주, 그럼에도 끊임없이 변화가 일어나는 우주, 사물 대신 사건으로 가득 찬 우주, 사건들 간의 복잡한 관계로 인해 변화하는 우주. 하지만 인간은 여전히 과거에서 미래로 질서 있게 흐르는 시간을 경험하고 이에 의존해 살아간다. 인간의 세계는 우주에게 '보편'이 아니라 '특수'의 경우인 것이다.

이 책은 시간에 관한 이 우주의 거대한 이야기를 온전히 담고 있다. 우리는 인간이 인류 역사에서 시간을 어떻게 이해해왔는지 알게 될 것이고 나아가 지구의 시간 아니, 우주의 시간 즉 '시간의 본질'에 대한 이해에 한 발짝 더 접근할 수 있을 것이다.

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우리의 직관 너머 물리학의 눈으로 본 우주의 시간

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"시간에 관한 우주의 거대한 이야기가 이 책 속에 온전히 담겨 있다!"『모든 순간의 물리학』 카를로 로벨리가 이끄는 '시간의 신비'에 관한 지적 탐험양자중력 이론의 선구자, 카를로 로벨리의 세 번째 책이 출간되었다. 『모든 순간의 물리학』, 『보이는 세상은 실재가 아니다』에 이은 이번 책은 양자중력 이론의 관점에...

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1.https://www.bizhankook.com/bk/article/22733

2. 30209 김태건

3. 여러가지 은하와 우리은하

4. 우리은하와 우주의 구조

5. 은하계 전도 : 우리은하의 모든 것을 눈으로 본다-아이뉴턴

6. 우리 은하, 타원은하, 나선은하, 불규칙 은하, 퀘이사

7. 우리 은하와 우주에 존재하는 다른 여러 형태의 은하의 차이점과 공통점이 궁금하며 은하가 결정되는 방식은 어떤것인지 알고 싶어서 조사하였으며 칼럼 제목에서도 알 수 있듯 우리 은하는 원래 나선은하에 포함되었다고 알려져있지만 사실 아닐수 도 있는것이기에 그렇게 판단된 근거가 무엇인지도 궁금하여서 알고 싶습니다.

8. 교과서에 나와있는 여러가지 은하 이외에도 여러가지 은하가 책에 나와있으며 책에서는 나선은하에 관하여 소량에 정보만 담고 있지만 이 책에서는 우리가 다루지 않는 심화 내용 또한 담겨있습니다.

9.  우리 은하가 나선은하에 포함되어있는 은하라는 것은 지구과학 1 시간에 배워서 알고 있었지만 우리 은하의 크기가 우주에서 상당히 큰 크기에 속한다는 것을 알게 되었고 안드로메다 은하와 크기가 비슷하다는 사실을 알게되었다. 또한 우리 은하의 구조를 상세하게 조사해보았는데 우리은하는 원반(disk), 팽대부(Bulge), 헤일로(halo) 로 구성되어있고 팽대푸는 적외선으로 관찰하였을때 마치 땅콩의 모습을 보인다고 한다. 이외로 여러가지 은하들 중 타원은하, 나선은하, 불규칙은하 3가지 은하를 더 자세히 공부하여보았고 그 특징도 더 잘 알게되었습니다.

10. 은하의 발견 - 리처드베렌젠, 다니얼실리
이 책에서는 20세기 초반에 천문학자들의 은하를 탐구하는 과정을 담은 책으로 은하를 발견하고 그 본질을 찾아가는 과정을 적은 책입니다. 저는 이책을 읽고 과연 20세기 어떠한 과학자가 업적을 남겼고 그 업적은 무엇일지, 또 어떠한 방식으로 은하를 탐구하려고 시도하였는지에 관하여 더 조사하고 싶어져서 심화탐구를 진행해보았습니다.

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[사이언스] 우리 은하는 우리가 알던 나선은하가 아닐지도 모른다

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나선팔서 삐져나온 ‘잔가지’ 발견…뚜렷한 나선팔 아니라 양털구름 같은 원반 은하일 가능성

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1.https://www.sciencetimes.co.kr/news/%eb%8b%a4%eb%88%84%eb%a6%ac-%eb%8f%84%ec%b0%a9-%ec%a0%84-%eb%b3%b8-%eb%8b%ac%ec%9d%98-%eb%aa%a8%ec%8a%b5/?cat=20169
2. 30227 현도윤

3. 우주 탐사선들의 궤도 계산()

4. Ⅵ 행성의 운동 - 5 케플러 법칙

5. 이상한 미래 연구소-잭 와이너스미스, 켈리 와이너스미스

6. 케플러 제 3법칙, 공전 주기, 만유인력 법칙

7. 외계 행성계 탐사 단원을 배울 때 우리나라에서도 탐사선 보낸게 있는지 궁금해서 찾아보던 중 8월 5일 달 탐사선 다누리호의 발사가 있어서 관련 영상을 찾아보던 중 다누리호는 연료를 아끼기 위해 달로 곧장 가는 것이 아니라 나비모양을 그리는 탄도형 달 전이 궤도로 달에 간다는 내용을 접하게 되었다.

탄도형 단 전이 궤도를 이용하면 태양, 지구, 달의 중력장들을 적절하게 이용하므로 시간은 오래 걸리는 반면 연료를 25%까지 아낄 수 있다고 한다.  이런 중력장을 이용하며 효율적인 궤도를 계산하는 방법이 궁금해졌다.

8. 우주탐사에 비용이 많이 드는 이유 중 대부분은 연료 때문이다. 인고위성의 경우 로켓 전체 무게 중 80%가 연료이다. 따라서 비용을 줄이려면 2가지 방법 정도를 고려 할 수 있는데  첫번쨰는 로켓을 회수해서 재사용하는 것이고 두번째는 추진연료를 적게 사용하는 것이다. 미국의 스페이스엑스라는 회사에서 최초로 화물을 우주에 배달하고 로켓의 일부를 안전하게 지상에 착륙시키는것을 성공시켰다. 또한 우리나라의 달 탐사선 다누리호는 최초로 탄도형 달 전이 궤도를 사용하여 연료를 최대 25%아끼며 탐사선을 발사하였다.

탄도형 달 전이 궤도에서 사용되는 케플러 법칙은 탄도학의 기본 법칙 중 하나로, 행성이나 위성의 궤도에 대한 운동을 설명하는 법칙이다. 이 법칙은 17세기 독일의 천문학자 조한네스 케플러에 의해 발견되었다.

케플러 법칙에 따르면, 행성이나 위성의 타원형 궤도에서 움직이는 속도는 궤도의 위치에 따라 달라지며, 특히 궤도의 근접점에서는 속도가 가장 빠르다. 또한, 궤도의 반지름이 작을수록 궤도 주기는 짧아지고, 반대로 궤도 반지름이 클수록 궤도 주기는 길어진다.

탄도형 달 전이 궤도에서도 케플러 법칙이 적용된다. 이 궤도에서 우주선이 달로 이동할 때, 우주선은 궤도의 근접점에서 가장 빠른 속도로 움직이며, 궤도 반지름이 작을수록 달에 도달하는 시간이 더 짧아진다. 이를 이용하여, 우주선이 달까지 도달하는 데 필요한 연료와 비용을 최소화할 수 있다.

9. 케플러 방정식: 위성의 운동에서 진근점이각(e), 평균근점이각(μ), 이심근점이각(E) 사이에는 다음과 같은 식이 성립하는데 이를 케플러 방정식이라고 한다. μ＝E-e sin E

행성처럼 타원궤도를 움직이는 천체가 근일점으로부터 떨어진 각도를 근점이각이라 하는데, 태양을 꼭짓점으로 근일점과 기준되는 행성의 위치 사이각을 나타낸다. 행성의 위치를 보는 방식에 따라 진근점이각, 이심근점이각, 평균근점이각이 있다.

10. 케플러 방정식에서 사용되는 대학수학의 개념에 대해 더 잘 이해하고 싶다.(극좌표,근사 등)

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다누리의 오랜 여정이 끝을 목전에 두고 있다. 다누리는 12월 17일 달 궤도에 도달해 마침내 '달 궤도선'이 되었으며, 안착 여부는 다가오는 29일 결정될 예정이다.

다누리는 달을 향한 여정 중 세계 최초로 달의 지구 공전 사진을 촬영하는 등 여러 특별 임무를 수행하며, 기술력과 성능을 수차례 검증했다.

사실상 다누리의 모든 항행과정이 한국의 우주궤도 기술을 입증하고 있다고 할 수 있다. 다누리가 채택한 '탄도형 달 전이(WSB/BLT)' 궤도는 궤도 설계 난도가 무척 높다. 1987년 처음 제안됐음에도 2022년 다누리를 제외하면 해당 궤도를 채택한 우주선은 극히 드물다. 1990년 일본의 히텐, 2011년 미국의 그레일, 2022년 6월 캡스톤이 전부다.

애초 다누리는 지구 궤도를 여러 차례 돌다 서서히 달로 향하는 '위상 전이 궤도'를 이용하려 했으나, 미 항공우주국(NASA)과의 협업 과정에서 다누리에 탑재체가 추가되며 무게가 무거워졌고, 연료를 비교적 적게 사용하는 탄도형 달 전이궤도로 변경하게 되었다. 태양과 지구, 달의 중력을 이용해 연료를 25%가량 아낄 수 있으나, 매우 정밀한 항법 기술이 필요하다.

한국항공우주연구원은 "1990년대 전후로 우주개발에 나선 국가 중, 우리나라처럼 발사체(누리호)와 달 탐사선을 동시에 개발한 나라가 없다. 지금까지의 성과만으로도 외국으로부터 '자체 발사체 없이 우주 탐사에 도전해 의미 있는 결과를 내고 있는 유일한 국가'라는 평을 듣고 있다"고 전했다.

일전에도 다누리는 지난 8월 26일과 29일에 지구로부터 약 130만km 떨어진 우주에서 지구와 달을 한 장에 담은 사진을 보내왔다. 지구중력을 벗어난 우주에서 지구와 달을 함께 담은 최초의 사진으로, 다누리 고해상도카메라 LUTI(Lunar Terrain Imager)의 우수한 성능을 입증했다.

본래 다누리 고해상도카메라의 임무는 임무궤도인 달 고도 100km에서 달 표면을 정밀 촬영하는 것이다. 그렇기에 다누리가 그보다 1만 배 이상 떨어진 거리에서 지구와 달을 촬영한 것은 성능검증 면에서도 큰 의의가 있다.

다누리 고해상도카메라는 두 대로 구성된 최대해상도 2.5m 카메라로, 관측 폭 10km 범위를 촬영할 수 있다. CCD 외의 반사경과 렌즈 등 주요부품의 조립과 정렬 모두 국내 독자기술로 개발했다.

다누리는 9월 15일부터 10월 15일까지 한 달간 매일 오전 11시 30분 지구와 달의 공전을 촬영했다. 지구로부터 최대 155만km(약 146만~154.8만) 떨어진 거리에서 촬영됐으며, 가운데의 지구를 중심으로 공전하는 작은 점(달) 31개의 모습을 담았다.

그 중 9월 24일에는 달이 지구 위를 가로질러 지나가는 순간을 포착했다. 10분 간격으로 15회 촬영해 생생한 현장을 담았다.

다누리가 보내온 달과 지구의 모습은 어떻게 세계 최초의 촬영이 될 수 있었을까? 이제까지의 무수한 탐사선은 왜 이런 사진을 보내오지 못했을까?

한국항공우주연구원은 다누리가 '최초'의 업적을 달성한 비결로 '최적의 촬영 조건과 타이밍'이 딱 맞아떨어졌다고 말했다.

우선은 모든 촬영의 필수요소인 '조명'이 좋았다. 다누리는 바로 달을 향해 가는 것이 아니라 태양 쪽(라그랑주 포인트 L1)으로 갔다가 되돌아오는 경로로 항행했다. 따라서 다누리의 시야에서 지구를 보면 지구와 달이 태양 빛에 반사돼 환하게 보인다. 그 덕에 높은 퀄리티의 사진을 촬영할 수 있었고, 이런 면에서 지금까지는 촬영 조건이 맞는 탐사선이 거의 없었을 것이라는 설명이다.

촬영 피사체와 일정한 거리를 유지하는 것도 중요 요인이다. 촬영 기간 한 달 동안 다누리는 지구나 달로부터 거리 변화가 크지 않아 거의 비슷한 시야와 구도로 촬영을 할 수 있었다. 약 150만 km의 거리를 유지하며, 최대 거리 변화는 5만 km, 즉 3%가량에 지나지 않았다.

마지막으로 촬영 기간 중 다른 중요하거나 급한 일정이 예정돼있지 않았다. 다누리의 2차 궤적수정기동은 9월 2일, 그 다음 기동이 11월 2일로 계획되어 있어 촬영 기간(9월 15일~10월 15일) 동안에는 안정적으로 촬영에 집중할 수 있었다. 만약 궤적수정기동처럼 다른 급하거나 중요한 일이 있었다면 한 달 내내 공전을 온전하게 촬영하기는 어려웠을 것이다.

한국항공우주연구원은 "다누리가 보내온 사진을 통해 거의 유사한 지점과 시점에서 한 바퀴 공전하는 모습을 최초로 확인할 수 있었다"고 밝혔다.

또 "고난도비행에 한국 첫 달탐사라는 부담까지 더해져, 발사 전에는 이런 사진을 찍을 수 있을 것이란 기대를 못했다. 8월 26일 성능 시험 용도로 촬영을 해봤고, 시스템 성능이 기대 이상으로 확인되자 그때부터 본격적으로 '더 의미 있는 임무'를 고민했다"고 전했다.

여러 가지 아이디어가 나온 끝에 연구원들은 "우리가 상상 속에서 혹은 그래픽으로만 보던 달이 지구를 공전하는 모습을 실제 사진으로 찍어보자"고 결정했고, 이렇게 단순 카메라 성능 테스트는 다누리의 '특별 임무'가 됐다.

자세제어기동 중에도 마치 '스테디캠'처럼 정밀한 촬영 성능을 보여 준 다누리는 한국의 축적된 위성기술, 정밀한 자세제어, 카메라 성능의 우수성을 입증했다. 지난 17일 달 궤도 진입에 성공한 다누리는 오는 29일 안착 상태를 확인할 수 있다.

다누리는 2023년 신년 1월부터 1년간 달 상공 100km의 원 궤도를 돌면서 과학기술 임무를 수행할 예정이다. 그렇게 된다면 다누리가 한국에 '7번째 달 탐사국'이란 명예를 송년 선물로 안겨주는 셈이다.

한국은 2024년부터 본격적으로 달 착륙선 개발사업에 착수할 예정이며, 2030년대 초까지 1.5톤급 이상의 달 착륙선을 개발, 달 표면에 착륙하는 것을 목표로 하고 있다.

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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다누리의 오랜 여정이 끝을 목전에 두고 있다. 다누리는 12월 17일 달 궤도에 도달해 마침내 '달 궤도선'이 되었으며, 안착 여부는 다가오는 29일 결정될 예정이다. 다누리는 달을 향한 여정 중 세계 최초로 달의 지구 공전 사진을 촬영하는 등 여러 특별 임무를 수행하며, 기술력과 성능을 수차례 검증했다. 사실상 다누리의 모든 항행과정이 한국의 우주궤도 기술을 입증하고 있다고 할 수 있다.

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1.http://m.naeil.com/m_news_view.php?id_art=455878 그들이 달에 갈려는 이유
2. 30203 고태환
3. 우주로 나가는 첫걸음
4. Ⅶ 우리 은하와 우주 구조 - 3 성간물질
5. 우주에 도착한 투자자들-로버트 제이콥슨 지음, 손용수 옮김
6. 외계자원,우주 자원,우주탐사
7. 지구의 자원은 한정되어 있다. 에너지나 자원의 획기적인 변화 없이 지금처럼 발전한다면 인류는 지구에 갇힌 채로 멸종할 것이다. 기술이 발전하고 인구가 늘어남에 따라 급증할 에너지 소비를 감당하기 위해 우리는 우주의 자원을 활용할 필요가 있다.
그래서 우주의 자원의 종류와 채취 방법을 알고 싶다.
8. 헬륨 3는 1톤만 있어도 석유 1400만톤을 대체할 수 있다. 태양에서 헬륨3가 방출되는데 지구에는 대기권에서 다 타버리고 달에는 수m가 쌓여있다.
현재 예상치로 최소 100만톤이 있다.
달에가서 헬륨3를 채취한 뒤 활용할 수 있다면 1만년동안은 에너지 걱정이 없을 것이라는 것이다.
게다가 헬륨 3를 이용한 핵 발전 시설도 2055년에 완공 예정이며 헬륨 3를 이용한 핵 발전은 원자력 발전보다 5배 큰 효율성에 방사능폐기물도 거의 나오지 않아서 안정성도 높다는 평가를 받고 있다.
9.
달에 유용한 자원들 예를 들어 히토륨, 티타늄, 특히 헬륨-3이 있다는 사실을 알게되었고 헬륨-3가 엄청난 효율성과 친환경성을 가질 수 있다는 사실도 알게되었다.

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1.나선 속 긴 막대모양…은하모양 형성 원리 밝혀졌다 | 서울신문 (seoul.co.kr)
2.30217 양지성
3.은하 모양 형성 원리
4.03. 우주_03. 우리 은하와 우주의 구조
5.웰컴 투 더 유니버스 - 무한하고 경이로운 우주로의 여행

6.우리 은하,은하핵, 중앙 팽대부,은하 원반,헤일로
7. 우리가 사는 우리 은하가 어떤 식으로 생겼고, 우리가 살고 있는 은하가 어떤 식으로 형성되는 알고 싶어서고 우리 은하 구조는
태양은 얇은 원반에 소속되어 있으며 우리 은하 중심을 약 2억 3000만 년의 주기로 공전하고 있다. 수직 방향으로도 6000만 년의 주기로 진동하고 있다. 3000만 년에 한 번씩 은하 원반을 통과한다는 것. 공전방향과 궤도는 현 위치를 기준으로 거문고자리 1등성 배가쪽으로 은하중심을 수평으로 두었을때 은하중심으로 부터 60도의 각도로 공전을 진행하고 있다. 하였는데 이러 특징말고도 어떠한 특징이 있는지 궁금해서 이런 내용을 고르게되었습니다.

8. 천문학자들은 시간이 빅뱅과 함께 시작되었다고 생각한다. 이것은 일종의 신화이지만 지금까지 우리가 우주를 관측하고 물리학을 이해한 결과다. 우주는 크기는 무한하지만 나이는 유한한 것으로 보인다. 우주는 무한하지만 우리는 우주 전체를 볼 수 없다. 빛이 유한한 속도로 움직이기 때문이다. 우리가 지금 볼 수 있는 가장 먼 물질에서 온 빛은 우리를 향해 138억 년 동안 날아온 빛이므로 계속 팽창하는 우주를 가로질러 138억 광년 거리밖에 날아오지 않은 것이다. 하지만 우리가 보는 것은 그 빛이 원래 있던 곳에서의 과거의 모습이다. 그곳이 지금은 어디 있을까? 그동안 우주가 팽창했기 때문에 그 물질은(지금은 은하로 만들어진) 지금은 450억 광년 거리에 있다. 이것이 현재의 관측 가능한 우주의 경계다.우리가 관측 가능한 우주의 모양을 현재까지 측정한 것과 현재의 우주론 모형을 믿는다면 관측 가능한 우주의 경계 밖에는 무한한 우주가 있다. 이것을 과학에서 가장 큰 유추라고 생각할 수 있다.

9.은하는 빅뱅 직후의 양자요동으로 인해 생겨난 극소량의 밀도 불균일성을 씨앗으로 시작했다. 주변보다 밀도가 약간 높은 구역은 시간이 지남에 따라 중력에 의해 더 많은 질량을 끌어모을 수 있었고, 이 차이가 증대되면서 이후 초기 은하가 형성될 암흑 헤일로가 생겨났다. 중력에 이끌려온 가스는 복사열을 방출하며 냉각되어 암흑 헤일로의 포텐셜 우물 밑바닥에 쌓여 갔고 이 중심부에서 별 탄생이 시작되면서 최초의 은하가 생겨났다.초기 우주의 환경은 사방에서 물질이 쏟아져 내려오는 혼돈스러운 상황이었기 때문에 원시 은하는 현재의 대칭적인 형태 대신 폭발적으로 별을 형성하는 거대 성단들이 불규칙하게 흩어져 있는 형태를 취했다. 별 생성속도나 은하 간의 병합 속도도 매우 높았으며 이 과정에서 방출되는 고에너지 복사에 의해 우주전체가 플라즈마화되었다.시간이 지나 우주가 어느 정도 정리된 이후부터는 은하 병합 속도나 가스 유입량이 줄어들어 은하들도 안정을 되찾기 시작했다. 외부로부터의 간섭이 적어지자 은하 내에 남아있는 가스는 점차 각운동량 방향으로 정렬되어 원반을 형성하기도 하였고 이들 중 가스가 풍부한 은하들은 나선 은하로 진화했다. 병합이나 항성 탄생을 많이 겪은 은하의 경우 주로 늙은 별들로 이루어진 거대 타원 은하로 진화했다.
대부분의 은하들은 암흑물질로 이루어진 거대한 헤일로에 둘러싸여 있으며 그 질량은 은하가 가진 별과 가스의 질량의 수 배에서 수십 배 (질량이 작은 은하의 경우, 수백 배도 있음) 에 달한다. 이 암흑 해일로의 중력은 은하의 형태를 유지하고 새로운 물질을 끌어들이는 데 중요한 역할을 한다. 즉, 암흑 헤일로의 규모가 클 수록 더 많은 물질을 끌어들일 수 있게 되며 그 내부에 잉태되는 은하의 규모 또한 거대해진다. 은하단과 같은 거대한 암흑 헤일로의 질량은 태양의 1000조 배를 넘어가는 경우도 있으며, 그 중심에는 수 조 개 이상의 항성을 포함하고 있는 거대 타원 은하가 높은 확률로 발견된다.표준 우주 모형에서 가정하는 암흑물질은 중력 이외의 방법으로는 다른 물질과 상호작용하지 않으며 복사 에너지도 방출하지 않는다. 따라서 수축하는 암흑 헤일로에 붙잡힌 암흑물질 입자는 위치 에너지를 방출할 방법이 없어 넓은 범위인 구 혹은 타원체 형태의 분포를 보이게 된다. 암흑 헤일로의 크기는 은하의 반경보다 수 배에서 수십 배 더 넓은 영역에 퍼져 있을 것으로 예측된다. 즉, 은하의 중심부는 별과 가스가 밀집되어 있기 때문에 일반물질의 비율이 높지만 외곽 부분으로 나아갈수록 배경밀도에서 차지하는 암흑물질의 비율이 증가하게 된다.
10.우리 은하의 구조나 형성이 대해 알아보았는데 우리도 알듯이 우리 은하는 막대 모양의 은하이다, 그러므로 나는 막대 모양의 은하의 형성 말고도 다른 모양의 은하의 형성 및 구조도 알고싶다.
11. 전부터 과학에서 천채학의 관한 내용애 대해 관심이 있어서 그와 관련된 내용을 책을 읽음으로써 그 천체에 대한 기본지식을 쌓았고, 그 천체가 어떻게 생겼는지에 대한 사진을 찾아서 어떻게 생겼는지를 관찰하였다.

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거대 은하단 2개가 충돌하면서 막대나선은하 형성

수백억, 수천억 개의 별(항성)로 이뤄져 빛나는 은하를 찍은 사진을 볼 때마다 신비함을 감출 수 없다. 태양계가 속해 있는 우리은하처럼 나선팔을 가진 나선은하, 럭비공 같은 타원모양 은하 등 다양한 형태는 신비감을 더해주고 있다. 그런데 이런 은하의 모양들은 어떻게 만들어지는걸까.

서울대 물리천문학부 임명신 교수팀이 다양한 은하의 모양을 결정짓는 원리를 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 '네이처 애스트로너미' 최신호(24일자)에 실렸다.

우주에서 가장 흔한 은하는 우리은하처럼 나선팔 모양 구조를 가진 나선은하이다. 나선은하 중 3분의 1은 중심 부분이 막대 모양을 하고 있는데 이런 은하를 '막대나선은하'라고 부른다. 막대구조는 막대나선은하의 핵심 부분으로 은하의 별 탄생과 은하 중심에 있는 거대블랙홀 성장에 큰 영향을 미친다.

막대구조 형성에 대한 가설은 여러 가지가 있지만 은하 내부적 요인 때문이라는 형성모델과 주변 은하의 중력 작용 때문이라는 환경효과모델 2가지가 가장 유력하지만 둘 중 어느 것도 정확하게 은하 모양 형성에 대해 설명해주지 못하고 있어 은하모양 형성원리 규명은 우주과학자들에게 난제로 남아있었다.

연구팀은 '슬론 디지털 스카이 서베이'라는 외부은하 탐사 관측자료를 정밀 분석해 105개의 은하단과 1377개의 나선은하를 선별했고 이 가운데 16개가 충돌 중인 은하단이라는 것을 밝혀냈다. 특히 충돌 중인 은하단에서 막대나선은하의 발생 빈도가 눈에 띄게 많다는 사실을 확인함으로써 은하단 충돌과정에서 막대구조가 형성될 수 있다는 것을 알아낸 것이다.

은하단의 충돌이 막대구조를 만들어 낼 수 있다는 주장은 약 20년 전 한 이론연구에서 제안됐지만 관측이 뒷받침되지 않아 은하구조 연구에서 잊혀져 왔다. 그런데 이번 한국 과학자들의 관측자료 분석에 의해 밝혀지게 된 것이다.

임명신 서울대 교수는 "이번 연구는 은하의 특성이 은하단 충돌이라는 우주의 급격한 환경변화에 의해서도 좌지우지될 수 있다는 것을 밝혀냄으로써 은하구조 연구에 새로운 패러다임을 제시했다는 점에서 뜻깊다"라며 "은하단 충돌이 막대나선은하 다른 특성에 어떤 영향을 미치는지 추가연구를 진행할 것"이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서울신문 추천 인기기사

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나선 속 긴 막대모양...은하모양 형성 원리 밝혀졌다

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거대 은하단 2개가 충돌하면서 막대나선은하 형성 수백억, 수천억 개의 별(항성)로 이뤄져 빛나는 은하를 찍은 사진을 볼 때마다 신비함을 감출 수 없다. 태양계가 속해 있는 우리은하처럼 나선팔을 가진 나선은하, 럭비공 같은 타원모양 은하 등 다양한 형태는 신비감을 더해주고 있다. 그런데 이런 은하의 모양들은 어떻게 만들어지는걸까. 서울대 물리천문학부 임명신 교수팀이 다양한 은하의 모양을 결정짓는 원리를 규명했다고 30일 밝혔다.

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1. 칼럼 추가

https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=202307190952241020137

2. 학번이름 적기

30222 이호재

3. 발표 제목

지반공학의 중요성과 지반 탐구 과정에서의 사용되는 4차 산업혁명 기술

4. 지구과학 목차

3-1 지질 조사와 지질도

5. 도서명 – 저자

땅과 문명의 어울림, 지반공학 – 한국지반공학회

6. 교과 내용 핵심 키워드

지질 조사, 지반

7. 알고 싶은 것

지반 조반 조사의 중요성과 그런 지반을 조사하기 위해 사용되는 4차 산업혁명 기술들이 궁금했다.

8. 교과 내용 연관 도서 설명

지반공학에 대한 개념적 설명과 지반공학에서 다루는 내용, 다양한 자연재해와 그에 대한 대처들, 지반을 탐구할 수 있는 다양한 방법들에 대해 배운다.

9. 새롭게 알게 된 것

매슬로의 욕구 위계 이론에서 2단계로 안전 욕구가 있다. 이런 인간의 기본적 욕구인 안전을 위해서는 안정적 주거가 필요하다. 그러한 안정적 주거를 위해서 지반 공학이 필요한 것이다. 지반조사는 구조물을 세우기에 앞서 구조물 설계와 시공에 이용하기 위해서 시행된다. 또한, 기존의 구조물이 손상되거나, 주변의 환경변화로 구조물의 문제가 예상될 때도 원인을 밝히고 대책을 세우기 위해 필요하다. 자연재해를 예측, 대비, 피해를 최소화하기 위해서도 필요하다. 과거에는 흙, 암석 지반에 대한 공학적 지식이 충분하지 않아서 실패 사례가 많았다. 피사의 사탑은 12세기에 건설되었는데 이 탑을 지지하는 기초의 모래, 점토지반이 단단하지 않아서 지반 침하가 발생했다. 이탈리아 베네치아 지방은 연약지반에 나무 말뚝을 설치하고 그 위에 구조물을 지었는데 말뚝의 길이, 간격, 개수를 잘못 계산해 무너지는 구조물이 많았다.

이러한 안정성 판단을 측정기를 통해 진행했다. 기존에는 변형률계, 토압계, 하중계와 같은 측정기를 이용해서 대상 구조물의 변형 또는 대상 구조물이 받고 있는 힘을 측정했다. 하지만 이런 시스템에서는 설치된 계측기가 파손되거나 대상 구조물을 모두 관측할 수 없다는 단점이 있다. 변형률계와 같은 계측기는 구조물의 작은 면적에서의 거동만을 측정할 수 있기 때문에, 수십 개 또는 수백 개의 변형률계가 있어도 대상 구조물을 모두 계측할 수 없다. 이로 인해 넓은 구간을 모니터링해야 하는 경우 물리적 어려움을 겪게 된다. 이런 기존의 모니털이 시스템을 보완한 계측 방식이 SMART 모니터링 시스템이라고 할 수 있다. 이런 SMART 모니터링의 특징은 영구적, 광범위적, 빅데이터 활용, 실시간 통합 등이 있다.

1) 광섬유 센서(영구적 모니터링)

광섬유는 유리섬유이기 때문에 산화나 물에 의한 영향을 받지 않는다. 그래서 한 번 설치하면 장기적으로 사용할 수 있기 때문에 이러한 개념을 센서에 도입해 광섬유 센서를 개발했다. 광섬유가 변형을 받게 되면 기존에 전반사를 통해 전달되던 신호에 변화가 생겨 변형이 생심을 알 수 있다.

2) 레이저 스캐닝, 3차원 카메라(광범위적 모니터링)

기존의 계측기는 넓은 범위를 모니터링하기 위해서는 수많은 계량기를 필요로 한다. 하지만 SMART 모니터링에서 광범위한 모니터링은 기존의 단점을 보완하기 위해 레이저 스캐닝이나 3차원 카메라를 통해 대상 구조물의 전체 형상을 담을 수 있다. 레이저 스캐닝 기법에서 스캐너는 수십만 개의 레이저를 대상 구조물에 쏜 후 돌아온 레이저의 점들을 모두 합쳐 대상 구조물을 3차원으로 표현한다. 이와 유사하게 카메라 사용과 드론을 이용한 대상 구조물의 3차원 이미지 습득 등의 방법이 있다. 3차원 이미지를 이용한 모니터링 방식은 직접 대상구조물과 접촉할 필요가 없어 구조물에 어떠한 손상도 가하지 않으므로 비파괴 모니터링이라고도 부른다.

3) 빅데이터를 활용한 모니터링

빅데이터를 활용한 모니터링은 기존의 많은 징조를 모아서 분석하는 것을 말한다. 가장 효과적이고 가장 많은 지역을 모니터링 할 수 있는 방법이다.

9. 추가 학습하고 싶은 내용

모니터링 뿐만 아니라 건설공사에서 전체적으로 사용되는 4차 산업혁명 기술에는 어떠한 것이 있을지 궁금했다.

계획 조사 과정에서는 아까 모니터링 때도 사용되었던 레어저스캔, 비파괴 조사장비, 센서, 드론 기반 지형, 지반 정보 모델링 기술이 있었다.

설계 과정에서는 디지털 설계를 통한 3차원 설계가 있었다.

BIM이란 건물을 효율적으로 관리할 수 있도록 건물에 대한 3D 모델을 제공하는 기술을 말한다. BIM을 통해 여러 전문가들이 같은 그림을 통해 건물을 관리할 수 있다. 수십개의 공정들을 마찰없이 조화롭게 진행할 수 있다는 것이다.

시공 과정에서는 자동화 시공이, 운영관제기술, 건설공정기술이 있다. 3D 프린팅을 통해 건설장비를 자동화하고 토공, 굴착기 등 건설기계에 탑재한 센서, 제어기, GPS를 통해 시공을 정밀하게 제어할 수 있다. 운영관제 기술에는 건설현장 내 건설기계를 실시간으로 통합적 관리, 운영을 하고 AI를 활용해서 최적의 공사계획을 수립할 수 있다.

안전관리의 과정에서 스마트 착용 장비, 센서를 통해 취득한 정보를 통해 장비, 작업자, 자재 등의 상태, 위치 등을 분석 할 수 있다.

10. 지구과학2 학습을 하면서 자신만의 노력과 학습방법을 구체적으로 적어주세요.

자료를 중심으로 어떤 현상에 대한 설명을 자료에 대입해보면서 알아보려고 했다. 어떤 현상에 대한 이유를 생각하면서 공부하려고 했다.

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1. http://www.gycitizen.com/news/articleView.html?idxno=15355

2. 30225 천주성

3. 성간물질

4. Ⅶ.우리은하와 우주의 구조_3.성간물질

5. 성간물질과 별탄생 - 후쿠이 야스오

6. 성간물질, 우주공간, 진공, 대기권

7. 성간 물질이란 별과 별사이의 비어 있는 공간에 존재하는 물질들을 말한다. 그러나 이러한 성간물질이 어떤 구성요소로 형성되는지 궁금하고 관측방법 및 연구과정이 궁금하다.

8. 은하계에 2000억 개나 있는 별 가운데 태양은 어떤 천체로 자리매김하고 있으며, 또 어떻게 해서 탄생했는지, 은하와 우주 진화의 근원으로서 별탄생과 진화의 과정을 살펴볼 수 있는 정보가 담겨 있다. 성간물질의 존재 규명과 별탄생에 관한 논의는 20세기 후반, 특히 1970년대 이후로 밀리미터파, 적외선, X선 등을 활용하여 본격적으로 연구가 시작되었다는것을 알려주며, 아직은 성간물질에 관한 이론이 확고하다고는 할 수 없고, 별탄생에 관한 규명 또한 시작단계이지만 이 책은 전통적인 천문학 유산의 경험을 바탕으로 물리학적 방법을 동원하여 문제를 해결하는 내용이 담겨있다. 우리는 과거로 거슬러 올라가 태양이 탄생하는 모습을 확인할 수는 없다. 하지만 은하계에서는 지금도 여전히 이곳저곳에서 항성들이 탄생하고 있다. 우리는 관측으로 그러한 항성이 탄생하는 장소의 상태를 알고, 그곳에서 생성되는 별의 성질을 알아내며, 그것을 물리적으로 이해하기 위한 이론 모델을 구축하여 태양과 같은 항성이 어떻게 해서 태어났는지를 추측할 수 있다. 이 책 제I부 ‘성간물질’에서는 별이 생성되는 장소로 생각되는 성간 가스구름이 전형적으로 어떠한 물리상태에 있으며 은하계 내에 어느 정도 존재하고, 또 생성된 별이나 초신성 등과 어떠한 상호작용을 하는지와 그것을 어떻게 관측하는지를 개략적으로 설명하고 있다.

9. 성간물질은 성간기체와 성간먼지로 구성되어 있다. 여기서 성간 기체는 주로 수소와 헬륨 등의 원자로 이루어져 있다. 성간먼지는 빛을 흡수하고 산란시키는 특성을 가지고 있으며 볓빛의 흡수와 산란에 영향을 준다. 성간물질 관측 방법으로는 전파관측, 전외선관측, 가시광 관측 등이 있다. 전파관측은 라디오 망원경이나 인공위성을 사용하여 성간물질에서 방출되는 전파를 측정하는것이고 적외선은 적외선 망원경을 사용해 성간물질에서 방출되는 열을 감지한다. 가시광 관측은 가시광 망원경을 사용해 성간물질에 빛을 쏘아보고 그 반응을 관측하는 것이다.

10.성간물질은 평균적으로, 우리은하 주변의 성간 물질은 1㎤당 기체 원자 1개 정도가 있다. 참고로 지구의 대기는 해수면 기준으로 1㎤ 당 약 10-19개의 기체분자가 있다. 또 성간 먼지는 1㎡ 당 1000만 개다. 장소에 따라 성간 물질은 훨씬 더 조밀할 수도 있고 주어진 장소의 가스와 먼지의 농도가 충분히 클 경우, 성간 물질은 1㎤당 수천 배 높은 성운을 형성할 수 있다. 그렇다 해도 이런 성간 구름은 지구에서 생성할 수 있는 최고의 진공보다 수백만 배나 더 희박하다고 한다. 그리고 성간물질이 중요한 이유는 우주 안의 모든 큰 것들은 작은 구성 성분으로 이루어진다. 별, 행성, 식물 그리고 사람과 같은 것이 만들어지려면 충분한 성간 물질이 모여 물리적, 화학적 그리고 생물학적으로 상호작용해야 한다. 다시 말해 여기 지구에 있는 우리는 성간 물질들의 일부이다. 그러므로 우리의 기원과 우리 자신을 이해하기 위해서는 우리가 볼 수 있는 모든 우주의 건축물을 세우는 데 쓰이는 벽돌 역할을 하는 성간 물질에 대한 이해가 필요하다.

11. 지구과학 책으로 기본적으로 공부를 하면서 모르는 내용은 따로 인터넷 검색을 통해 알아보고 그외 에는 따로 문제집을 사서 공부하고 있습니다.

(아래 있는 거는 시간을 잘못 확인하는 바람에 할 시간이 없어 포기했습니다 죄송합니다.)

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1. 우리 은하와 안드로메다는 이미 충돌이 시작되었다.
2.30204 김두현
3. 우리 은하의 충돌
4. 우리 은하와 우주의 구조 은하의 공간 분포
5.
6. 케플러 법칙, 은하 구성 요소, 은하의 진화와 종류
7.
8.
9.
10.

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[사이언스] 안드로메다와 우리 은하의 충돌은 이미 시작되었다

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새롭게 확인된 130만 광년 크기의 안드로메다은하의 헤일로, 이미 우리 은하 헤일로와 충돌 시작

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1. 칼럼
https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=haspr&logNo=222484682226&from=search&redirect=Log&widgetTypeCall=true&directAccess=false

https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=with_msip&logNo=220959732621

2. 학번이름
- 30221 이현석

3. 발표제목
- 항공기에 사용되는 금속재료

4. 지구과학 목차
- II 지구구성 물질과 자원 - 4 광물과 암석의 이용

5. 도서명-저자
- 항공기 기체 제1권 (기체구조/판금) - 국토교통부/(주)휴먼컬처아리랑

6. 교과 내용 핵심 키워드

7. 알고 싶은 것
- 항공기에 적용되는 신소재의 종류와 특성, 적용되는 부품

8. 교과 내용 연관 도서 설명
- 항공기 기체에 사용되는 여러 금속들의 종류와 특성, 사용방법 등 적용되는 특수 금속에 대해 자세하게 설명된 부분이 있어 참고 하였음.

9. 새롭게 알게 된 것
1) 알루미늄
알루미늄은 항공기 제작에 가장 많이 사용되는 핵심 재료로, 무게가 강철 대비 1/3 수준으로 가볍고, 가공이 쉬우면서 부식에 강하고 가격도 비싸지 않아 쓰임새가 많은 금속. 라이트형제가 최초로 발명한 비행기에도 알루미늄으로 제작한 특수 엔진을 사용했다고 해요. 항공 여행의 대중화를 이끈 항공기이자 세계에서 가장 많이 팔린 여객기인 보잉 737은 80% 이상이 알루미늄으로 구성되어있을 정도이다.

순수 알루미늄은 강도가 약해 구리, 아연, 마그네슘 등 다른 금속과 합쳐 합금으로 만들어 사용한다. 알루미늄 합금은 종류가 수십 가지나 될 정도로 매우 다양해 주요 합금 원소에 따라 1000~8000 번호대로 나뉘어 번호가 붙는다.

예를 들어 1000 번호대는 약 99%의 알루미늄 함량을 갖는 순수 알루미늄, 2000 번호대는 주요 합금 원소가 구리인 합금, 3000은 망간, 4000은 규소 등이다. 항공우주 분야에는 구리를 활용한 2000 시리즈와 아연을 활용한 7000 시리즈가 주로 사용되는데, 이 알루미늄 합금은 가벼우면서도 단단해 항공용 소재로 안성맞춤인 재료이다.

2) 타이타늄(티타늄)
타이타늄(티타늄)은 단단하면서 가볍고, 금이나 백금에 버금가는 내식성(부식에 대한 저항력)까지 지녀 최적의 항공 소재로 평가받는 금속으로 타이타늄 합금은 알루미늄 합금보다 60%정도 무겁지만 2배정도 강하다. 하지만 타이타늄은 제련과 가공이 어렵기에 소량으로만 생산되어 가격도 상당히 높은 편이기에 항공 소재로는 민항기보다 군용기를 중심으로 적용되기 시작했다.​

록히드의 SR-71 '블랙버드' 군용 정찰기는 동체 대부분에 타이타늄이 적용된 최초의 항공기이다. 이전까지는 타이타늄이 항공기 내에서 극도로 뜨거운 온도에 노출되는 일부 부품에만 소량 사용되었는데 SR-71은 구조의 85%에 타이타늄 합금이 사용되었다.

​

현재는 민항기에서도 타이타늄 합금 사용 비중이 높아지고 있는데, 특히 뛰어난 내열성 덕에 제트엔진의 터빈 블레이드나 브라켓, 구조 부품 등에 주로 사용된다. 국내에서도 2021년 8월, 타이타늄 합금 블레이드 제조 기술 국산화에 성공해 가스터빈 성능 향상에 기여할 것으로 예측된다.

​
3) 니켈

니켈은 1천℃ 이상의 초고온에서도 견딜 수 있는 초내열합금의 재료로 사용된다. 초내열합금은 니켈계, 철계, 코발트계 합금의 세 그룹으로 분류되는데, 현재 니켈 기반의 내열합금이 가장 많이 사용된다. 내열성은 물론 우수한 경도, 내마모성 및 내식성을 지녀 터빈 블레이드, 디스크 등 제트 엔진의 핵심 소재라고 할 수 있다.

니켈 합금이 사용되기 이전에는 가스터빈 엔진의 수명이 짧고 쉽게 고장났다고 한다. 가스터빈 엔진의 고온이 강철 합금을 빠르게 부식시켰기 때문인데, 니켈 합금이 적용된 후에는 가스터빈의 최고 온도를 더 높일 수 있게 되면서 엔진 수명과 출력이 크게 향상되었다. 현재 니켈 합금은 항공기 엔진과 로켓 엔진 고온부에 가장 많이 사용되는 재료로, 첨단 항공기 엔진 중량의 약 50%를 차지한다.

​
<항공기 경량화를 위한신소재 & 복합소재>

1) 탄소섬유와 탄소섬유강화폴리머(Carbon-fiber-reinforced polymers)

1950년대부터 항공 산업은 합성소재 개발에도 눈을 돌리기 시작했다. 알루미늄과 타이타늄 등의 합금이 가볍고 단단한 소재이기는 하지만, 이는 금속 소재 중에서 상대적으로 가볍다는 것이지 정말로 깃털처럼 가볍다는 의미는 아니기 때문. 금속인 만큼 기본적으로 상당한 무게가 나가고, 항공기 성능 향상을 위해서는 더 가볍고 강한 소재를 찾아야 했다.

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그때 새로운 대안으로 떠오른 것이 바로 탄소섬유이다. 탄소섬유는 1879년 토마스 에디슨이 대나무 섬유를 탄화해 전구의 필라멘트에 사용하면서 알려지게 되었는데, 탄소섬유는 원사 안에 탄소를 92% 이상 함유한 섬유로 높은 강도와 강성, 내식성, 내화성을 지니면서 화학적으로도 안정된 특성을 띈다. 다이아몬드도 순수한 탄소 결정체라는 점을 생각하면 탄소섬유가 얼마나 강한 소재인지 쉽게 이해할 수 있다.

이러한 탄소섬유에 고분자 수지를 혼합해 만든 것이 바로 탄소섬유강화폴리머이다. 무게는 강철의 1/4 수준이면서 강도는 10배 강하며, 일종의 플라스틱이기 때문에 성형이 쉽다는 장점도 있다.

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GE의 항공 엔진 GE90은 최초로 팬 블레이드에 탄소섬유강화폴리머 소재를 적용했는데, 덕분에 GE90엔진의 팬 직경은 128인치로 이전 모델보다 커졌음에도 불구하고 무게는 400파운드(약 181kg)가 줄어들었다. 이후 후속기인 GEnx 터보팬 엔진에는 팬 블레이드와 전면 팬 케이스까지 탄소섬유강화폴리머 소재를 확장했다.

엔진뿐 아니라 기체소재에도 탄소섬유강화폴리머를 적용하려는 시도가 늘고 있는데, 보잉787 드림라이너와 에어버스 A350 XWB는 기체의 50% 이상 탄소섬유강화폴리머를 사용했다. 탄소섬유강화폴리머는 중량 대비 강도가 높아 초소형 항공기에도 널리 사용된다고 하는데, 특히 연료절감과 경량화가 필수인 UAM 주요 소재로 주목받고 있다.​

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2) 세라믹 매트릭스 복합재료 (CMC : Ceramic Matrix Composite)

'세라믹'이라고 하면 깨지기 쉬운 도자기를 생각하기 쉽지만, 세라믹 섬유, 세라믹 수지 등이 결합한 세라믹 매트릭스 복합재료(Ceramic Matrix Composite)는 금속만큼 강하고 유리처럼 가벼우면서 섭씨 1,300℃에서도 견딜 수 있는 신소재이다.

위에서 언급했던 니켈 합금처럼, 세라믹 매트릭스 복합재료는 항공기의 고온부에 적용해 엔진의 출력 향상 효과를 기대할 수 있다. 대표적으로 CFM 인터내셔널(미국 GE와 프랑스 사프란 에어크래프트의 합작 엔진 제조 회사)의 LEAP 엔진은 냉각용 공기 흐름을 유도하는 터빈 슈라우드에 세라믹 매트릭스 복합재료를 적용해 연료 소비를 16% 감소할 수 있을 것으로 예상하기도 했다.

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이처럼 해외에서는 미국의 GE가 세라믹 매트릭스 복합소재의 트렌드를 선도하고 있는데, 영국의 Rolls-Royce, 독일의 Siemens 및 일본의 IHI 또한 세라믹 매트릭스 복합소재의 상용화를 위한 활발한 연구와 투자를 진행 중이다.

10. 추가 학습하고 싶은 내용 (직접 작성 또는 신문기사, 도서 내용 추가)
- 비행기에 쓰이는 금속 재료의 조건
비행기의 기체를 구성하고 있는 재료는 그 종류가 매우 많음. 철 합금, 비철 합금, 비금속 재료 등 각 부분에 많은 금속들이 골고루 사용되고 있는데, 이와 같은 재료가 기체의 재료로 사용되기 위해서는 강성(물체에 외부에서 힘을 가하면 그 힘에 저항하는 정도)이 커야 하고, 탄성(외부에서 가해진 힘에 의해 변형된 물체가 힘이 사라졌을 때 원상태로 돌아가려는 성질)이 있어야 함. 게다가 주위 온도에 성질이 변하지 않아야 하고, 피로 파괴(물체에 힘이 반복적으로 가해지면 시간이 경과한 후에 그 물체가 파괴되는 현상) 등에 강해야 한다. 또 경도, 전성, 연성, 인성, 밀도, 취성, 가용성, 전도성, 수축 및 팽창 등에 적합한 금속만이 비행기 제작에 사용된다.

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항공기의 궁극적인 목표는 더 가볍고 단단해지는 것입니다. 가벼워야 연료 효율이 높아지고, 단단해야 승객을 안전하게 태울 수 있기 때문인데요. 초창기의 목재 항공기를 시작으로 합금, 신소재까지, 더 가볍고 단단한 항공 소재를 위한 연구는 계속되고 있습니다. 이제는 우리나라도 항공용 경량 소재 국산화를 준비한다는 사실, 알고 계신가요? 우리나라의 항공 소재 국산화 움직임을 짚어보고, 항공기의 핵심 소재와 신소재는 어떤 것들이 있는지 알아보겠습니다. :)

지난 7월 12일, 한국재료연구원이 한화에어로스페이스 및 여러 기업과 손잡고 항공용 경량소재 국산화에 착수 했습니다. 항공기 설계 및 제작에 필요한 핵심소재인 소재의 데이터베이스를 구축하기 위해서인데요. 2021년부터 2024년까지 소재 업체로부터 공급받은 국산 항공소재를 대상으로 국내 유수의 시험평가기관들이 협력해 알루미늄, 타이타늄, 니켈 할 예정입니다. 이를 기반으로 데이터베이스를 구축해 최종적으로는 16만여개의 시험치를 확보 까지 목표로 하고 있죠. 제조 표준 확립과 항공 소재 자립화

항공 소재 국산화는 왜 필요할까요? 현재 우리나라에서 사용되는 항공용 금속소재는 거의 전량을 수입에 의존하고 있어요. 소재 수입에 막대한 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 수급이 불안정한 리스크도 안고 있죠. 항공용 핵심 소재 중 일부는 선진국에서 수출제한 품목으로 분류되어 정치·사회적인 환경에 따라 수급 상황이 달라질 수 있기 때문입니다.

이러한 리스크는 세계 시장에서 국내 항공 산업의 경쟁력을 약화시키는 요인으로 작용하기도 합니다. 앞으로 민항기 시장뿐 아니라 UAM(도심항공모빌리티) 산업 성장으로 인해 항공 소재 수요가 급속히 증가할 것으로 전망되는 만큼, 소재 분야의 경쟁력 강화가 필요한 시기입니다.

지금까지 국내의 주요 소재기업은 자동차 산업 등에서 요구하는 소품종 대량생산 체계에 맞춰왔습니다. 그래서 다양성과 높은 품질을 요구하는 항공용 소재 개발에는 대응하기가 어려웠어요. 또한 개발된 소재를 표준화하기 위해서는 데이터베이스 구축이 필수인데, 기업에서 단독으로 시도하기에는 어려움이 따를 수밖에 없었죠. 그래서 한국재료연구원과 여러 기업의 협업으로 이루어지게 된 것입니다.

이번 데이터베이스 구축을 통해 항공 소재 자립화가 성공적으로 이루어지면, 항공기뿐 아니라 자동차, 방위산업, IT산업 등에 폭넓게 활용 가능할 것으로 기대됩니다. 국산화에 착수하는 알루미늄, 타이타늄, 니켈 소재에 대해 좀 더 자세히 알아볼게요.

알루미늄은 항공기 제작에 가장 많이 사용되는 핵심 재료입니다. 무게가 강철 대비 1/3 수준으로 가볍고, 가공이 쉬우면서 부식에 강하고 가격도 비싸지 않아 쓰임새가 많은 금속이죠. 라이트형제가 최초로 발명한 비행기에도 알루미늄으로 제작한 특수 엔진을 사용했다고 해요. 항공 여행의 대중화를 이끈 항공기이자 세계에서 가장 많이 팔린 여객기인 보잉 737 은 되었다고 합니다. 80% 이상이 알루미늄으로 구성

타이타늄(티타늄) 은 단단하면서 가볍고, 금이나 백금에 버금가는 내식성(부식에 대한 저항력)까지 지녀 최적의 항공 소재로 평가받는 금속입니다. 타이타늄 합금은 알루미늄 합금보다 60%정도 무겁지만 2배정도 강하다고 하는데요. 타이타늄의 가장 큰 단점은 제련과 가공이 어렵다는 점 입니다. 소량으로만 생산되어 가격도 상당히 높은 편이죠. 그래서 항공 소재로는 민항기보다 군용기를 중심으로 적용되기 시작했습니다.

록히드의 SR-71 '블랙버드' 군용 정찰기는 동체 대부분에 타이타늄이 적용된 최초의 항공기입니다. 이전까지는 타이타늄이 항공기 내에서 극도로 뜨거운 온도에 노출되는 일부 부품에만 소량 사용되었는데요. SR-71은 구조의 85%에 타이타늄 합금이 사용되었습니다. 당시 타이타늄 가공이 어려워 제작에 무척 애를 먹었다고 하는데요. 금속 오염, 부식 등으로 인해 수급한 타이타늄의 80%를 사용하지 못하게 되었다는 이야기도 있죠.

현재는 민항기에서도 타이타늄 합금 사용 비중이 높아지고 있습니다. 특히 뛰어난 내열성 덕에 제트엔진의 터빈 블레이드나 브라켓, 구조 부품 등에 주로 사용된다고 하는데요. 국내에서도 2021년 8월, 타이타늄 합금 블레이드 제조 기술 국산화에 성공해 가스터빈 성능 향상에 기여할 것으로 전망됩니다.

니켈 합금이 사용되기 이전에는 가스터빈 엔진의 수명이 짧고 쉽게 고장났다고 해요. 가스터빈 엔진의 고온이 강철 합금을 빠르게 부식시켰기 때문인데요. 니켈 합금이 적용된 후에는 가스터빈의 최고 온도를 더 높일 수 있게 되면서 엔진 수명과 출력이 크게 향상되었다고 합니다. 현재 니켈 합금은 항공기 엔진과 로켓 엔진 고온부에 가장 많이 사용되는 재료로, 첨단 항공기 엔진 중량의 약 50%를 차지한다고 합니다.

1950년대부터 항공 산업은 합성소재 개발에도 눈을 돌리기 시작했습니다. 알루미늄과 타이타늄 등의 합금이 가볍고 단단한 소재이기는 하지만, 이는 금속 소재 중에서 상대적으로 가볍다는 것이지 정말로 깃털처럼 가볍다는 의미는 아니었으니까요. 금속인 만큼 기본적으로 상당한 무게가 나가고, 항공기 성능 향상을 위해서는 더 가볍고 강한 소재를 찾아야 했습니다.

엔진뿐 아니라 기체소재에도 탄소섬유강화폴리머를 적용하려는 시도가 늘고 있습니다. 보잉787 드림라이너와 에어버스 A350 XWB는 기체의 50% 이상 탄소섬유강화폴리머를 사용했다고 해요. 탄소섬유강화폴리머는 중량 대비 강도가 높아 초소형 항공기에도 널리 사용된다고 하는데요. 특히 연료절감과 경량화가 필수인 UAM 주요 소재로 주목받고 있습니다.

2) 금속만큼 강한 세라믹, 세라믹 매트릭스 복합재료 (CMC : Ceramic Matrix Composite)

위에서 소개해드렸던 니켈 합금처럼, 세라믹 매트릭스 복합재료는 항공기의 고온부에 적용해 엔진의 출력 향상 효과를 기대할 수 있습니다. 대표적으로 CFM 인터내셔널(미국 GE와 프랑스 사프란 에어크래프트의 합작 엔진 제조 회사)의 LEAP 엔진은 냉각용 공기 흐름을 유도하는 터빈 슈라우드에 세라믹 매트릭스 복합재료를 적용해 연료 소비를 16% 감소할 수 있을 것으로 예상하기도 했어요.

이처럼 해외에서는 미국의 GE가 세라믹 매트릭스 복합소재의 트렌드를 선도하고 있습니다. 영국의 Rolls-Royce, 독일의 Siemens 및 일본의 IHI 등에서도 세라믹 매트릭스 복합소재의 상용화를 위한 활발한 연구와 투자를 진행 중이라고 합니다.

백 년 넘게 항공산업을 책임져온 금속소재와, 앞으로의 항공산업을 이끌어갈 신소재. 우리나라도 항공 소재 개발에 본격적으로 착수한 만큼, 머지않아 눈부시게 성장할 국내 항공산업의 미래를 그려봅니다. 한화에어로스페이스도 그 선봉에 서서 국내 항공산업 발전을 이끌어 나갈 수 있도록 항상 노력하겠습니다. :)

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비행기는 어떤 재료로 만들어질까? 더 가볍고 단단한 항공기를 위한 금속 소재와 신소재 이야기

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항공기의 궁극적인 목표는 더 가볍고 단단해지는 것입니다. 가벼워야 연료 효율이 높아지고, 단단해야 승객을 안전하게 태울 수 있기 때문인데요. 초창기의 목재 항공기를 시작으로 합금, 신소재까지, 더 가볍고 단단한 항공 소재를 위한 연구는 계속되고 있습니다. 이제는 우리나라도 항공용 경량 소재 국산화를 준비한다는 사실, 알고 계신가요? 우리나라의 항공 소재 국산화 움직임을 짚어보고, 항공기의 핵심 소재와 신소재는 어떤 것들이 있는지 알아보겠습니다.

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1.https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=146414

2.30206 김상율

3.AI와 센서 네트워크를 활용한 자연재해 예측 시스템 개발

4.1-3 지구 내부 구조

5.AI는 세상을 어떻게 바꾸는가-장동선

6.지진 예측 센서,빅데이터 분석,인공지능 (AI),머신 러닝,딥러닝,IoT (사물 인터넷),모니터링 시스템,경보 시스템

7. 1)자연재해 예측의 정확도 향상: 어떻게 컴퓨터 공학 기술과 데이터 분석을 활용하여 자연재해 예측의 정확도를 높일 수 있는지 궁금합니다. 지진이나 기상 변동과 같은 자연재해의 원인과 패턴을 분석하여 더 정확한 예측 모델을 개발할 수 있는지 알고 싶습니다.
2)실시간 모니터링과 조기 경보 시스템: 자연재해가 발생하기 전에 사전에 경보를 받을 수 있는 실시간 모니터링 시스템은 가능한지 궁금합니다. 어떻게 센서 네트워크와 데이터 처리 기술을 활용하여 조기 경보 시스템을 구축할 수 있는지 알고 싶습니다.
3)피해 예측과 효율적인 대응: 자연재해 발생 시 피해를 최소화하기 위해 어떻게 효율적인 대응 방안을 도출할 수 있는지 알고 싶습니다. 빅데이터 분석과 인공지능을 활용하여 피해 예측 모델을 개발하고, 실시간으로 피해 정도와 지역별 대응 방안을 제시하는 시스템을 구축할 수 있는지 궁금합니다.

8.이 책에는 "인간은 환경 또는 다른 인간과 끊임없이 관계 맺으며 형성되는 존재다. 그 관계 안에 이제 인공지능이라는 인간의 창조물이 새로이 자리 잡았다. 인간과 세계의 관계 사이, 그리고 인간과 인간의 연결 사이에 인공지능은 일종의 큐레이터와 같은 역할로 우리 삶 안에 불쑥 들어와버렸다. 우리는 전에 없었던 새로운 관계를 형성해야 한다"말이 나왔는데 요즘 많은 지역에서 지진이 발생한다는 소식이 들리는데 이를 해결하기위한 인공지능을 이용해 자연재해를 예측하는 모델에 대해 이해를 하기위해 도서를 찾던 도중 인간과 인공지능과의 관례를 잘 서술해준 책이 있어, 이 책을 읽은후 인간과 인공지능의 방향성과 주제에 대한이해를 더 쉽게 할수 있었다.

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“AI로 자연재해 대비한다”...과기정통부, 환경부와 협업으로 추진

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정부가 홍수나 화재 등 자연재해에 대응하는 인공지능(AI) 시스템을 강화한다. 디지털 트윈 기반으로 홍수 피해를 예측하거나 비전 기술로 화재를 탐지해 대비한다. 과학기술정보통신부(장관 이종호)가 지구 온난화로 인한 자연재난에 대비하는 AI 체계를 강화한다고 18일 밝혔다. 이번 프로젝트는 환경부와 협업해 추진한다. 갑작스런 홍수는 디지털 트윈 기반으로 미리 예측해 피해를 최소화한다. AI로 방류나 대피 등 의사결정을 지원하는 대비체제를 5대강(한강·낙동강·금강·섬진강·영산강) 중심으로 시작한다. 기술이 고도화되면 전국에 적용할 예정

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1.http://www.bizhankook.com/bk/article/25088
[사이언스] 텅 빈 우주공간이 '완전한 암흑'이 아니라고? - 미지의 빛을 통해 '암흑물질'이란 거대한 어둠을 추적하다

2. 30224 조형석

3. 암흑 물질의 흔적을 찾아서

4. VII. 우리은하와 우주의 구조 _05. 우리은하의 질량 분포 + 06. 은하의 공간 분포

5. 암흑 물질과 공룡-리사 랜들

6. 암흑 물질, 케플러 법칙, 중력 렌즈 현상, 우주 배경 가시광, 액시온 등

7. 우주 속을 떠다니는 떠돌이 별들은 개별 은하에 대해 중력으로 붙잡혀 있지 않는다. 하지만 거대한 은하단 전체의 중력에는 붙잡혀 있다. 이는 곧 떠돌이 별의 움직임 또한 결국에는 중력에 의해(전체 질량에 의해) 지배를 받는다는 의미이다. 우리는 이러한 떠돌이 별을 통해 암흑 물질을 추적할 수 있다.
보이는 물질을 통해 보이지 않는 물질을 찾는 일명 '보이는 추적자'를 통해 암흑 물질을 추적하는 방식을 통해 찾아낼 수 있다.
그런데 태양계 외각 우주 공간의 배경 빛의 세기가 예상값과 측정값이 거의 2배 정도나 빛의 세기가 밝게 차이가 날 정도로 다르게 나타나는데, 이를 보고 우리가 찾던 암흑 물질의 후보 입자인 액시온이 남긴 흔적일 것이라고 추측하고 있다.
여기서 액시온이라는 가상의 가벼운 소립자가 있다고 가정하고, 이 물질은 빛으로 붕괴할 수 있는, 빛과 상호작용이 가능한 물질이라고 말하고 있는데, 그 과정에서 붕괴하며 방출된 빛의 흔적을 보고, 이를 빛의 세기와 결합해서 단정지은 느낌이 들었다.
이에 대하여 암흑 물질이 우주 내에서 어떠한 특징을 지니고 있으며, 이러한 물질의 특성을 통해 우리가 궁극적으로 알아내고자 하는 바, 그리고 이를 통해 우리가 소립자의 붕괴로 발생하는 '밝음' 을 추적하면서 보이지 않는 물질인 암흑 물질을 계속해서 찾는 이유가 무엇인지에 대해 알고 싶었다.

8. 《암흑 물질과 공룡》은 탐사 방법조차 명확하지 않은 암흑 물질과 머나먼 과거의 공룡 멸종이라는 어울리지 않을 것 같은 두 주제를 잘 엮어 우주의 역사와 생명, 인류의 역사에 감춰진 비밀을 풀어내며 물리학과 천문학, 지구 과학을 아우르는 광대한 지적의 세계로 안내합니다.
이 책에서는 주로 6600만 년 전에 지구에 떨어진 한 천체로 인해공룡들을 비롯해 지구 생명체의 약 3/4가 죽고 많은 생명들이 멸종을 겪게 된다. 이때 "지구에 떨어진 천체의 정체는 혜성이며 혜성이 궤도에서 이탈 한 것은 태양계가 은하면 속에 담긴 암흑 물질의 원반을 통과하느랴 교란을 겪었기 때문이다." 라고 이 책의 저자인 '리사 랜들' 씨가 얘기합니다. 이 분은 우주론적 연구와 진화 생물화적 연구를 융합하여 연구하는 분이신데, 이를 통해 암흑 물질 구성에서 나아가 새로운 과학적 관점을 제시합니다.

저자는 독특한 관점으로 암흑 물질을 지구의 역사와 연결 짓는다. 암흑 물질 외에도 우주, 은하, 혜성, 소행성 등 여러 지구와 천체의 충돌에 관한 최신 발견들을 사실 여부가 확인된 것 뿐만 아니라 추측까지도 설명하면서 이를 대중문화 사회적 관점으로 접목시킵니다. 생명의 진화와 멸종에 관한 최신 발견도 소개하며 지구 운명이 우주의 조성과 긴밀하게 연결되어 있음 뿐만 아니라 더 나아가 우리를 둘러싼 모든 구조들과 관계의 놀라움과 아름다움을 깨닫게 해줍니다.

9. 우주에 존재하는 암흑 물질의 양과 형태에 따라서 앞으로의 우주의 진화 및 발전, 미래에 대한 결정을 내리는 요인이 될 수 있다. 그렇기에 우리는 정체를 밝혀내고 그 뒤를 좇으면서 현대 천문학의 발전에도 이바지 할 수 있는 등, 암흑 물질에 대한 정체를 밝히는 것이 어떠한 의의를 지니는 지 알게 되었다.

10. 암흑 물질이란 무엇인지에 대해 이미 충분한 정의가 내려져 있지만, 정확한 측정 방법은 별로 많지 않은 데다가, 확실하게 존재 여부를 측정하는 것도 어렵다. 이에 대하여 나는 암흑 물질이 실제로 존재하기는 한 건지에 대해 의문점이 들었고, 이에 대해 나와 비슷한 견해를 드러낸 학자들의 의견을 보고서, 암흑 물질이 실제로 존재하는 것이 맞는지 아닌지에 대해 자세히 조사해 보고 싶었다.
암흑 물질의 존재 여부를 우리는 단지 추측할 수 있을 뿐, 실제로 우리가 지각할 수 있는 범주가 아니기에, 우리가 암흑 물질이 존재한다고 생각하는 만큼 우리가 암흑 물질이라고 부르는 물질이 실제로는 처음부터 존재하지 않는다고 볼 수도 있다는 의미이다.
그렇기에 나는 암흑 물질의 존재에 대하여 의문점을 가지고, 과연 암흑 물질이 실존하고 있는 것인지 아닌지에 대하여 내가 생각하는 주장과 관련된 근거를 찾아보고 싶다.

[유레카] ‘암흑에너지는 없다’, K-천문학이 쏘아올린 대논쟁 / 손원제 : 칼럼 : 사설.칼럼 : 뉴스 : 한겨레 (hani.co.kr)
“암흑물질은 없다”…천체물리학계에 엄청난 파장 예측 – Sciencetimes

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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1.https://www.yna.co.kr/view/AKR20221130080400009
2. 30205 김명범
3. 다양한 광물
4. 2-01 광물
5.광물학 노트- 윤정한
6.광물, 결정구조, 광물 분류, 광물의 특성, 광물의 조성, 광물의 가공
7. 다양한 광물과 그 광물의 전기전자분야에서의 활용방안 각각의 광물이 가지는 특징들에 대해 알고 싶다
8암석학, 지구과학, 응용지질학 및 광물 선별공학을 공부하는 학생들에게 기초 교과목이 되어주는 『광물학 노트』. 이 책은 저자가 지난 30여 년 간 대학에서 강의한 내용을 바탕으로 한 것이다. 저자가 직접 광물을 분석하거나 광석광물을 현미경으로 관찰한 것, 소유하고 있는 광물의 사진을 촬영한 것 등의 자료를 풍성하게 담겨있음
9.신소재로 활용되는 광물에는 그래핀, 산화물, 해마타이트 등이 있다는 것을 알게 되었고 각 광물이 가지는 특성을 이용하여 기술적 발전을 이루어낼 수 있음을 알게 되었다
10. 다양한 광물이 형성되는 과정에 대해서도 궁금증이 생겼다

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(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 2년전 소말리아에서 발견된 무게 15t의 거대한 운석에서 지금까지 지구상에서 확인된 적이 없는 광물 2종이 발견됐다고 영국 BBC 방송이 29일(현지시간) 보도했다.

신종 광물 2종이 발견된 소말리아 '엘알리' 운석 표본
[캐나다 앨버타대 제공. 재판매 및 DB 금지]

캐나다 앨버타대 크리스 허드 교수는 최근 학교에서 열린 '2022 우주탐사 심포지엄'에서 소말리아 '엘알리'(El Ali) 운석에서 신종 광물 2종을 발견, '엘랄라이트'(elaliite)와 '엘킨스탠토나이트'(elkinstantonite)로 명명했다고 밝혔다.

'엘랄라이트'와 '엘킨스탠토나이트'는 각각 발견된 지역 이름인 '엘알리'와 미국 항공우주국(NASA) 행성 과학자이자 애리조나주립대(ASU) 교수인 린디 엘킨스 탠톤에서 딴 것이다.

허드 교수는 "린디 교수는 행성의 핵이 어떻게 형성되는지, 철-니켈 핵이 어떻게 만들어지는지 등에 대해 많은 연구 성과를 남긴 과학자"라며 과학에 대한 그의 공헌은 그의 이름을 광물에 붙이기에 충분하다고 말했다.

그는 이어 이 광물들은 분석을 위해 연구팀에 제공된 70ｇ의 엘알리 운석 표본에서 발견됐다며 신종 광물일 가능성이 있는 물질이 한 가지 더 있어 현재 분석하고 있다고 설명했다.

소말리아 엘알리 지역에서 발견된 이 운석은 무게가 15t으로 지금까지 세계에서 발견된 운석 중 9번째로 큰 것으로 알려져 있으며 성분은 90%가 철과 니켈이다.

이 운석이 학계에 발견된 것은 2년 전이지만 원주민들에게 5세대 이전부터 '해질녘'(Nightfall)이라는 이름으로 알려져 시와 노래 등에 기록돼 있고, 실생활에서는 숫돌로 사용되는 것으로 알려졌다.

허드 교수는 "새로운 광물이 발견된다는 것은 그것이 만들어진 지질학적 조건과 암석의 화학적 성질이 이전에 발견된 것과는 다르다는 것을 의미한다"며 "이들 광물이 소행성의 형성과정에 대한 단서가 될 수 있을 것"이라고 말했다.

scitech@yna.co.kr

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"2년전 소말리아서 발견된 운석서 지구상 없던 광물 2종 발견" | 연합뉴스

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(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 2년전 소말리아에서 발견된 무게 15t의 거대한 운석에서 지금까지 지구상에서 확인된 적이 없는 광물 2종이 발견됐다고 영국 BBC 방송이 29일(현지시간) 보도했다. 캐나다 앨버타대 크리스 허드 교수는 최근 학교에서 열린 '2022 우주탐사 심포지엄'에서 소말리아 '엘알리'(El Ali) 운석에서 신종 광물 2종을 발견, '엘랄라이트'(elaliite)와 '엘킨스탠토나이트'(elkinstantonite)로 명명했다고 밝혔다.

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1. 30226 추유경

2. 블랙홀의 비밀

3. 7. 우리은하와 우주의 구조

4. 블랙홀과 시간여행 _ 킵손

5. 블랙홀, 질량, 공간, 시간, 빛, 특수상대성이론, 일반상대성이론

6. 블랙홀이 어떻게 빛까지 흡수하고 공간까지 휘어지게 만드는지 궁금하고 블랙홀의 특징들에 대해 알고 싶다.

7.
아인슈타인은 물체의 가속운동에 의해 빛이 이동하는 공간이 휘어지고, 시간도 느려진다고 생각했다. 여기서 가속운동은 중력에 의한 운동이며, 이런 중력은 주변의 시공간에 영향을 미친다. 이 영향력이 거리에 따라 물체에 미치는 세기가 달라진다. 이 원리를 바탕으로 아인슈타인은 수성의 근일점이 움직이는 이유를 설명했다. 또 태양 정도의 질량은 그 중력으로 시공간을 구부려서 빛의 경로를 휘게 만들 수 있다는 것도 밝혔다. 실제로 중력이 시공간에 변화를 미치는지는 지금까지 확인되지 않았다. 하지만 별이 폭발하는 경우 질량이 급변하는 상황에서는 중력이 요동치며, 질량의 분포가 시간에 따라 변하면서 시공간이 휘고, 그 변화가 공간을 따라 퍼진다. 마치 고요한 수면 위에 돌을 던졌을 때처럼 주변 시공간을 뒤흔들며 중력의 변화(에너지)가 전파된다. 이것이 아인슈타인이 1916년 예측한 현상이며, 지난 100년간 발견되지 않았던, 바로 중력파였다.

블랙홀의 특징

1. 사건의 지평선(Event Horizon): 블랙홀 주변에는 중력이 너무 강해서 특정 거리를 넘어서면 빛도 포함한 모든 물체가 탈출할 수 없게 되는 경계가 형성된다. 이 경계를 사건의 지평선이다.

2. 싱귤래리티(Singularity): 블랙홀의 중심에는 질량이 무한대로 수축한 지점인 싱귤래리티가 존재한다. 이 지점은 공간과 시간이 완전히 왜곡되어 있는 곳으로, 현재의 물리 법칙이 적용되지 않는다.

3. 중력 렌즈 효과(Gravitational Lensing): 블랙홀 주변에서 중력은 빛을 포함한 전자기 파동을 굽혀서 경로를 왜곡시키다. 이로 인해 블랙홀 주변에서 관측되는 먼 물체의 이미지는 확대되거나 왜곡될 수 있다.

8. https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1007171592&plink=ORI&cooper=NAVER

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아인슈타인의 유산을 해석하기 위한 투쟁의 역사
1915년 11월 세상에 등장한 아인슈타인의 일반상대성이론은, 등장 직후인 1920년대 초 뉴턴의 중력이론과 어긋났던 수성의 운동을 설명했고, 윌슨 관측소에 있는 허블망원경으로 멀리 떨어진 성운에서 오는 빛의 적색 이동을 관측하면서 확증되었다. 이후 다소 잠잠한 시기를 보냈다.

이후 블랙홀의 개념이 추측의 형태로 제시되었으며, 점차 상대성 원리에도 블랙홀의 자리가 있다는 것이 밝혀졌다. 당시 아인슈타인은 이런 적용을 마음에 들어 하지 않았지만 과학자들은 점차 블랙홀을 인정할 수밖에 없는 결과들을 쌓아가게 되었다. 제2차 세계대전은 과학적 연구를 중단시켰지만 전쟁이 끝난 후에는 놀라운 기술이 접목되면서 새롭게 발전하는 계기가 되었다.

아인슈타인은 물체의 가속운동에 의해 빛이 이동하는 공간이 휘어지고, 시간도 느려진다고 생각했다. 여기서 가속운동은 중력에 의한 운동이며, 이런 중력은 주변의 시공간에 영향을 미친다. 이 영향력이 거리에 따라 물체에 미치는 세기가 달라진다. 이 원리를 바탕으로 아인슈타인은 수성의 근일점이 움직이는 이유를 설명했다. 또 태양 정도의 질량은 그 중력으로 시공간을 구부려서 빛의 경로를 휘게 만들 수 있다는 것도 밝혔다. 실제로 중력이 시공간에 변화를 미치는지는 지금까지 확인되지 않았다. 하지만 별이 폭발하는 경우 질량이 급변하는 상황에서는 중력이 요동치며, 질량의 분포가 시간에 따라 변하면서 시공간이 휘고, 그 변화가 공간을 따라 퍼진다. 마치 고요한 수면 위에 돌을 던졌을 때처럼 주변 시공간을 뒤흔들며 중력의 변화(에너지)가 전파된다. 이것이 아인슈타인이 1916년 예측한 현상이며, 지난 100년간 발견되지 않았던, 바로 중력파였다.

전 세계 10개 언어로 번역된 물리학의 바이블!
저자는 30년간 아인슈타인이 후세에게 남긴 상대성 원리와 우주에 대한 상대성 원리의 예측을 이해하는 탐구를 진행했다. 그 탐구는 블랙홀과 백색왜성, 중성자별, 특이점, 중력파, 웜홀, 시간 뒤틀림, 타임머신 같은 것들로 그를 안내했으며, 이를 더 많은 사람들과 공유하려는 염원에서 이 책을 쓰게 되었다고 밝혔다.

책은 일종의 SF로 쓰인 프롤로그에서부터 시작된다. 그리고 전문적인 내용을 담은 열네 개의 장이 이어진다. 각 장에서는 세부 주제들의 역사적, 정치적인 측면은 물론 관련된 인물과 에피소드에 이르기까지 100년에 걸친 장엄한 우주 오디세이를 자세하고 정확하게 서술해낸다. 어려운 물리학 용어만 가득한 전문서적이 아닌, 블랙홀 역사의 흐름에 한 줄기를 담당했던 저자의 살아 있는 경험담과 그 뒷이야기들이 담겨 있어 다른 과학책과는 다른 재미를 발견할 수 있다.

특히 프롤로그 '블랙홀로의 항해'만으로도 독자는 블랙홀에 관한 상당한 정보를 얻을 수 있는데, 독자들은 먼저 가볍게 이 부분을 읽고, 책을 다 읽은 후 다시 한 번 읽는다면 저자의 의도를 보다 정확하게 파악할 수 있을 것이다.

물리학의 거장 킵 손 교수가 펼쳐 보이는 중력파 천문학의 시대!
과학과 대중의 거리를 좁히는 데 노력해온 킵 손 교수는 스티븐 호킹, 칼 세이건 등 물리학 거성들과 어깨를 나란히 하며 당대 최고의 이론 물리학자 가운데 한 사람으로 평가받고 있다. 우주를 담은 영화 [인터스텔라]의 과학고문을 맡기 위해 칼텍 파인만 석좌 교수에서 물러났다는 일화는 유명하다. 그 정도로 그는 우주의 원리를 대중에게 쉽게 알리는 데 공헌을 해왔다.

킵 손만큼 학술적 역량과 그걸 쉽게 풀어내는 능력이 동시에 뛰어난 인물은 흔치 않다. 그는 [인터스텔라]의 과학적 원리를 설명하고자 한국을 방문했을 때, "늦어도 2019년이면 최초의 중력파 측정이 가능할 것"이라며, '라이고'(LIGO) 프로젝트를 소개한 바 있다. 그리고 2016년 그는 그 약속을 3년이나 앞당겨 실현했다. 중력파의 감도가 더 좋아져 초기 우주 대폭발 당시에 나왔던 중력파를 볼 수 있다면 초기 우주에 관한 정보도 알 수 있게 될 것이다.

물리학의 거장으로 불리는 킵손은 1960년대 초반부터 이 책이 출판되던 1994년은 물론 현재까지도 이 분야에서 가장 중심에 서 있는 과학자이다. 그는 이 책을 통해 "독자들이 배웠으면 하는 가장 중요한 한 가지는 무엇입니까?"라고 스스로에게 묻고 이렇게 답했다.

"우리 우주의 복잡성을 해명하고, 궁극적 간결성과 우아함 그리고 그것을 지배하는 근본 법칙의 영광스러운 아름다움을 드러내는 인간 정신의 놀라운 능력. 연구를 준비하고 시작한 이래 막다른 골목에 부딪히더라도 뛰어난 통찰로 난관을 뛰어넘는 인간 정신의 놀라운 능력. 바로 독자들이 이것을 배우기 바란다."

이번 출간은 킵 손 교수와 오랜 인연을 맺어온 오정근 교수의 감수로, 1997년에 출간되었던 초판본에서 아쉬웠던 점을 수정해 재출간되었다.

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아인슈타인의 찬란한 유산

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아인슈타인의 유산을 해석하기 위한 투쟁의 역사 1915년 11월 세상에 등장한 아인슈타인의 일반상대성이론은, 등장 직후인 1920년대 초 뉴턴의 중력이론과 어긋났던 수성의 운동을 설명했고, 윌슨 관측소에 있는 허블망원경으로 멀리 떨어진 성운에서 오는 빛의 적색 이동을 관측하면서 확증되었다. 이후 다소 잠잠한 시기를 보냈다. 이후 블랙홀의 개념이 추측의 형태로 제시되었으며, 점차 상대성 원리에도 블랙홀의 자리가 있다는 것이 밝혀졌다.

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지진 진원지가 멀면 안전할까

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1. . 칼럼 : https://news.unist.ac.kr/kor/column_273

2. 학번이름 : 30223전승안

3. 발표 제목 : 지진파의 종류와 그것이 인간의 건물에 미치는 영향

4. 지구과학 목차
1-1 ; 지구의 형성과 역장

5. 도서명-저자
모든 사람들을 위한 지진 이야기 -이기화

6. 교과 내용 핵심 키워드
지진파, 실체파, 진앙, 암영대, 불연속면

7. 알고 싶은 것
지진파에 대해 자세히 알고 싶다. 교과서에서는 p파와 s파의 움직임으로 어떻게 두 파장의 시간차이를 이용해 지구 내부구조를 알게 되었는지를 중점적으로 다루었는데, 인간세계에 피해를 주는 실체파가 나누어진 두가지 종류의 성질과 파괴력, 강도 등을 알고 싶다.

8. 교과 내용 연관 도서 설명
지진에 대해 단순한 지식부터 어떻게 지진파를 통해 지구 내부구조를 알 수 있는지, 한반도는 지진에 어떻게 대비해야하는지 등 다양한 내용을 담고 있다.

9. 새롭게 알게 된 것
지진파는 러브파와 레일리파로 나뉜다. 러브파는 횡파와 s파가 연결되어 발생하며, 지표면 아래로 내려갈수록 크게 감소한다. 레일리파는 일반적으로 지진파라고 할 때 볼 수 있는 파동으로, 지표면에서 파동이 반대방향으로 움직이는 역회전을 보인다. 파동은 마찬가지로 지표 내부로 갈수록 급격히 약해지는 경향을 보인다.

10. 추가 학습하고 싶은 내용 (직접 작성 또는 신문기사, 도서 내용 추가)
지진파의 힘의 방향을 표현하는 것에 텐서라느 것이 사용된다는 것을 알게되었고 이에대해 찾아보는 과정이 생기게 되었다. 텐서란 학부과정 물리학에서 다루는 내용으로, 일반적인 정의로는 표현할 수 있는 모든 물리량을 나타내는 말이다. 텐서는 (m, n)로 표현되는데, m은 차원을 나타내므로 일반적으로 m = 3이다. 이때 n은 0, 1, 2, 3으로 나뉘고 n차 텐서라고 텐서를 지칭하게 된다. 하지만 0차, 1차 텐서는 각각 스칼라, 벡터라고 부릴는 것이 일반적이고, 3차텐서는 압전 효과 등의 에너지 변환을 다룰 때 사용되기에 지진에 대한 표현에서는 (3,2)텐서, 즉 2차 텐서를 사용하게 된다. 2차 텐서는 3*3 행렬로 표현되며
( aa ab ac )
( ba bb bc )
( ca cb cc )의 형태로 나타난다.

11. 마인드맵 형식으로 개념들을 연결해서 정리하고, 개념들이 현실에서도 벌어지는지 궁근하여 자연현상을 주의깊게 관찰한 경험이 있다. 예를 들어 암석의 형성과 특징에 대해 알아본 뒤 그런 돌멩이를 주운 뒤 비교해보았다.

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지진이 발생하면서 분출된 에너지는 파의 형태로 땅속을 이동한다. 이 지진파는 진원지로부터 거리가 멀어질수록 감쇠한다. 진원으로부터 멀리 있으면 안전하다는 상식은 이 때문이다. 하지만 경우에 따라서는 원거리에서 지진파가 증폭해 지상 구조물에 큰 피해를 끼치기도 한다. 주로 연약한 지반 특성(부지효과)과 지형적인 특성(지형효과) 때문에 이러한 현상이 발생한다.

지진파가 땅속을 이동하다 연약한 토층을 만나면 장주기 성분은 증폭하고 단주기 성분은 크기가 줄어든다. 이러한 주파수 성분에 따른 증폭 및 감폭 현상은 이론적으로 규명할 수 있다. 그리고 수십년 동안 현장에서 관찰됐다. 가장 유명한 예로 1985년 규모 8의 멕시코, 미치오칸 지진을 들 수 있다. 이 지진의 진앙지로부터 약 350km 떨어진 곳에 멕시코의 수도인 멕시코시티가 위치하고 있는데, 이 정도의 원거리에서는 지진파가 크게 감쇠하고 지진으로 인한 피해는 미약한 것이 보통이다. 실제로 당시 멕시코시티 인근의 암반에서 계측된 지진파는 아주 작게 계측됐다. 하지만 바로 근처에 있던 연약한 지반에서의 지진파는 특히 장주기 성분이 아주 크게 계측됐다.

이러한 장주기 성분의 증폭 현상은 장주기 특성을 갖는 고층빌딩들(병원, 공장, 아파트를 포함) 수백채를 붕괴시키고, 만여명 가까운 사망자 및 실종자를 발생시켰다. 그 후로도 다른 많은 지진 사례들에서 이러한 연약지반에 의한 지진파 증폭현상이 무수히 발견됐고, 필자를 비롯한 많은 학자들이 이러한 현상을 예측하는 연구에 임하고 있다.

지진파는 땅속 토층 경계면에서 굴곡하기도 하고, 특히 지표면의 지형에 따라 반사되기도 한다. 반사된 지진파는 인근의 다른 곳으로 전파돼 다른 지진파와 간섭해 증폭되기도 한다. 이러한 현상 또한 이론적으로 규명 가능하며, 많은 지진 사례들로부터 관찰돼 왔다.

하지만 이런 현상은 연약지반에 의한 지진파 증폭현상보다는 상대적으로 적은 관심을 받고 있는데, 주요한 구조물들이 평지에 많이 위치하기 때문일 것이다. 하지만 우리나라는 국토의 70% 정도가 산지로 이루어져 있으며, 산지에는 송전탑, 도로 등 주요 시설물들이 존재하고 있다. 그리고 산지 바로 하부에 거주시설들이 위치한 경우도 많다. 따라서 지형으로 인해 지진파가 증폭하고, 이 증폭된 지진파가 산사태 등의 지반변형을 일으킬 가능성이 있는지에 대해서도 고려해야 할 것이다. 그리고 흙댐이나 제방 같은 지형에서도 지진파가 반사돼 증폭되는 현상이 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.

이렇듯 지진파는 땅속과 지표면의 여러 요인에 따라 감쇠되기도 증폭되기도 한다. 지표면에서의 지진파를 정확히 예측해야 정확한 내진 설계가 가능하므로, 지반에서의 지진파 증폭현상을 정밀하게 예측하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

필자의 연구팀은 작년 포항 지진 이후 현장 조사를 하던 중 진앙지로부터 비슷한 위치에 있는 인접한 언덕 위의 두 마을에서 피해 양상이 상이한 것을 발견했다. 이동식 지진계를 설치해 여진을 분석함으로써 두 마을에서의 지진파가 다른 것을 확인했다. 지반과 지형적 특성으로 인해 지진파 증폭 현상이 발생했음을 규명하기 위해 연구를 진행하고 있다. 이러한 연구가 국내에서 발생할 수 있는 지진파를 조금 더 정확히 예측하는데 기여할 수 있기를 기대해 본다.

김병민 UNIST 도시환경공학부 조교수

<본 칼럼은 2018년 5월 4일 울산매일신문 19면에 '[현장소리 칼럼] 지진 진원지가 멀면 안전할까'이라는 제목으로 실린 것입니다.>

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지진 진원지가 멀면 안전할까

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지진이 발생하면서 분출된 에너지는 파의 형태로 땅속을 이동한다. 이 지진파는 진원지로부터 거리가 멀어질수록 감쇠한다. 진원으로부터 멀리 있으면 안전하다는 상식은 이 때문이다. 하지만 경우에 따라서는 원거리에서 지진파가 증폭해 지상 구조물에 큰 피해를 끼치기도 한다. 주로 연약한 지반 특성(부지효과)과 지형적인 특성(지형효과) 때문에 이러한 현상이 발생한다.

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1. http://scimonitors.com/%EC%96%91%EC%9E%90-%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%8C%85%EA%B3%BC-%EA%B8%B0%EA%B3%84-%ED%95%99%EC%8A%B5%EC%9D%80-%EB%B8%94%EB%9E%99%ED%99%80-%ED%99%80%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%A8-%EC%9D%B4%EC%A4%91%EC%84%B1/
2. 30218 윤제진
3. 양자 컴퓨터과 블랙홀
4. 우리 은하와 우주의 구조

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1.http://topclass.chosun.com/news/articleView.html?idxno=10534

2. 30212 박정후

3. 지진파의 속도 공식

4. 지구물리학/윌리엄 로리

5. 파동의 사이언스

소리, 빛, 전파, X선, 지진파…의 근본 원리-일본 뉴턴프레스

6. p파, s파, 암영대, 모호로비치치 불연속면, 실체파

7. 지진파의 속도에 대한 공식을 찾아보고, 지진파와 매질에 관한 관계에 대한 이해를 높인다. 지진학에 대해서 알아본다.

8.  이 책은 지구에서 일어나는 물리 형상들에 대해서 다루고 있는데, 대표적으로 지진, 중력, 지열, 자기장 등을 다루고 있다. 그 중 내가 본 부분은 지진에 대한 내용인데, 이 부분에서는 교과서에 나온 개념인 실체파, 표면파에 대해서 자세하게 다루고,  이에 대한 반사, 굴절, 회절에 대해서도 다룬다. 이러한 지진파를 통해 알아낸 지구 내부 구조에 대해서 다루고 있으며, 지진의 규모, 진도에 대해서도 구체적인 에너지의 양을 폭탄에 비교해서 알려준다.

9.
P파의 속도는 V= [{K +( 4/3)µ}/þ]^½ 이고, S파의 속도는 V = (µ/þ)^½ 이다. 여기에서 K는 체적탄성계수로, 어떤 물질이 압축에 저항하는 정도를 나타낸다. µ는 전단계수로, 재료가 전단력(크기가 같고 방향이 서로 반대되는 힘들이 어떤 물체에 대해서 동시에 서로 작용할 때 그 대상 물체 내에서 면(面)을 따라 평행하게 작용하는 힘)에 의한 변형에 저항하는 정도를 나타낸다. þ는 지층의 밀도이다. 공식을 보고 종합해보면 물질이 저항을 잘 할수록 변형이 작고 지진파의 속도가 빨라진다. 물질이 무르다면 쉽게 변형되고 지진파의 속도가 느려진다. 일반적으로 물질의 밀도가 증가하면 체적탄성계수와 전단계수는 증가하는데, 이에 따라 액체보다는 고체에서 지진파의 속도가 빠르다. 따라서 지구 내부의 고체 부분에서 지진파의 속도가 빠르다.

지진은 지구의 응력과 변형 사이의 관계에 의존한다.
응력은 단위 넓이에 주어지는 힘으로 정의된다. 응력에 의해 생겨나는 상대적인 뒤틀림을 변형이라고 한다. 압축과 층밀림의 탄성 변형이 지구에서 지진파가 전달되는 방식을 결정한다.

실체파는 지진계에 의해 탐지된다.
P파는 압축 파동이라고도 불리는데, 땅을 이루는 물질 입자들이 지진파의 진행 방향에서 앞뒤로 운동하면서 생기는 압축과 팽창의 연속으로 이루어진다. 지각에서 약 6~7km/s이다. 지각에 도달한 P파는 대개 수직 운동을 일으킨다. 이것이 지진계에 기록되며 ,사람들이 감지하기도 하지만 대개 큰 피해를 주지는 않는다.
S파는 층밀림 파동이라고도 불리며, 층밀림 변형에 의해 일어난다. 이 파동은 진행 방향에 수직으로 일어나는 입자들의 진동에 의해 전달된다.  층밀림 파동은 수평면의 성분과 수직면의 성분으로 나뉘는데, 각각 SH파, SV파라고 한다. 이 파동의 속력은 층밀림 변형(탄성변형)에만 의지하기 때문에 P파의 58%정도의 속력으로 전달되고, 지각에서의 속도는 3.5~4km/s이다. 유체에서는 층밀림이 일어날 수 없으므로 S파는 고체에서만 전달된다. S파는 수평면과 수직면의 성분을 모두 가지므로, 수직과 수평운동을 모두 일으킨다.건물은 옆으로 흔들리는 운동에 더 취약해서 SH파는 구조물에 더 큰 피해를 준다.

10. P파와 S파의 속도에 대한 공식을 직접 유도해보고 싶다.

11. 개념들을 노트에 정리하고, 누군가에게 강의하는 것처럼 개념을 알려준다는 느낌으로 혼자 말하면서 공부하는 것이 효과적이었다.

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1. https://www.bbc.com/korean/international-62475524 우주 쓰레기: ‘죽은 인공위성’은 어떻게 처리할까?

2. 30201 강혁진

3. 죽은 인공위성 처리

4. 4-2 은하와 우주

5.

6. 우주쓰레기, 인공위성,

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11. 이전까지는 지구과학2의 개념만 외우고, 실질적인 이해를 하려고 하지 않았었는데, 그러다 보니, 개념을 조금만 돌려서 말해도 이해가 되지 않고, 그림이 나오는 문제는 풀이를 봐도 바로 이해가 되지 않는 문제가 발생했었다. 그래서 작년부터 학습 방법을 개념만 암기하는 것에서 이해하는 것으로 바꾸려고 노력했고, 그 결과 속도는 느려졌지만 더 개념 이해가 쉬워졌던 것 같다.
그리고 작년에도 암흑 에너지를 탐구하면서 암흑 에너지에 대한 기본 지식을 쌓고, 이번에 추가적으로 탐구하면서 더 심화적인 내용을 알아보고 싶었다.

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1. 칼럼 추가https://www.sisaon.co.kr/news/articleView.html?idxno=126139
https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=48160
2. 학번이름 적기 : 30220 이현규
3. 발표 제목 기후 모델링과 시뮬레이션

4. 지구과학 목차 5-4 바람의 종류
5. 도서명-저자
6. 교과 내용 핵심 키워드  기후 예측, ai,딥러닝
7. 알고 싶은 것
8. 교과 내용 연관 도서 설명
9. 새롭게 알게 된 것
10. 추가 학습하고 싶은 내용 (직접 작성 또는 신문기사, 도서 내용 추가) 11. 지구과학2 학습을 하면서 자신만의 노력과 학습방법을 구체적으로 적어주세요 꾸준한 복습을 통해 학습한 내용을 최대한 머리속에 저장하겠자

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1. https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ED%95%B4%EC%96%91%EA%B3%BC%ED%95%99%EA%B8%B0%EC%88%A0%EC%9B%90-%EB%B9%85%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0-%EB%B6%84%EC%84%9D-%ED%94%8C%EB%9E%AB%ED%8F%BC-%EC%9A%B4%EC%98%81-%EA%B0%9C%EC%8B%9C/
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ed%95%b4%ec%88%98%ec%a0%84%ec%a7%80-%ec%a0%81%ec%9a%a9-%ec%8a%a4%eb%a7%88%ed%8a%b8-%eb%b6%80%ec%9d%b4-%ea%b0%9c%eb%b0%9c15%ea%b0%80%ec%a7%80-%ed%95%b4%ec%96%91-%eb%8d%b0%ec%9d%b4/?cat=16933

2. 30225 천주성

3. 해양데이터 분석

4. Ⅳ 해수의 운동과 순환

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

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과학기술

해양과학기술원 빅데이터 분석 플랫폼 운영 개시
해양·수산 관련 빅데이터·AI 융합연구 등 활용

한국해양과학기술원은 자체 구축한 'KIOST 빅데이터 분석 플랫폼'(kIBIG)을 개발해 2일부터 운영을 시작했다고 밝혔다.

빅데이터 분석 플랫폼이란 빅데이터 분석 기술을 적용 또는 활용할 수 있는 전산 환경을 의미한다. 슈퍼컴퓨터 기능을 일부 대체할 수 있어 최근 활용이 늘고 있다.

해양과기원은 오픈소스 데이터분석 소프트웨어를 결합해 KIOST 자체 인력과 기술로 해양수산과학 분야에 특화된 연구 빅데이터 분석 플랫폼을 구축했다.

해양과학기술원은 보안이 중요한 연구 데이터를 자유롭게 다루기 위해 내부 폐쇄망으로만 접근이 가능하도록 '온 프레미스'(On-Premise) 방식을 채택했다.

온 프레미스는 소프트웨어 등 솔루션을 클라우드(cloud) 같이 원격 환경이 아닌 자체적으로 보유한 전산실 서버에 직접 설치, 운영하는 방식을 말한다.

해양과학기술원은 향후 외부 기관 등의 수요가 있으면 자체 전문가의 분석과 컨설팅 등을 활용해 협력하고 공동연구도 할 계획이다.

'KIBIG'을 해양수산부의 '선박자동식별장치 등을 이용한 선박 활동 구역 추출 알고리즘'에 적용한 결과 부산·경남 해상에 위치한 모든 선박의 이동 속도와 패턴을 분류해 선박의 활동해역 분포를 추정하고 지도로 시각화하는 데 성공하는 등 그 활용성을 입증했다고 덧붙였다.

해양과학기술원 최현우 해양빅데이터센터장은 "'KIBIG'으로 새로운 해양 빅데이터 연구와 서비스의 발굴, 빅데이터와 AI 융합연구의 기반을 마련했다"며 "향후 서비스를 확대해 국내 해양수산 관련 빅데이터 처리와 AI 융합연구 수요를 지원할 예정"이라고 말했다.

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국내외 과학기술동향, 정책, 문화 등 과기계 이슈 정보 제공. 매주 금요일 뉴스레터 발송

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과학기술 해양과학기술원 빅데이터 분석 플랫폼 운영 개시 해양·수산 관련 빅데이터·AI 융합연구 등 활용 한국해양과학기술원은 자체 구축한 'KIOST 빅데이터 분석 플랫폼'(kIBIG)을 개발해 2일부터 운영을 시작했다고 밝혔다. 빅데이터 분석 플랫폼이란 빅데이터 분석 기술을 적용 또는 활용할 수 있는 전산 환경을 의미한다. 슈퍼컴퓨터 기능을 일부 대체할 수 있어 최근 활용이 늘고 있다.

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1. 칼럼추가 : http://www.astronomer.rocks/news/articleView.html?idxno=87591
2. 30211 박윤오
3. 쓰레기 섬은 어떻게 형성되는가?
4. 4.해수의 운동과 순환-5.조석
5. 왜 플라스틱이 문제일까?-10대에게 들려주는 플라스틱 이야기 (강신호)

6.  북태평양 환류, 북대서양 환류, 남태평양 환류, 남대서양 환류, 조석, 무역풍
7. 이전부터 꾸준히 접하고있는 환경문제로 바다쓰레기들이 환류에 의해 모여 섬을 이루면서 해양생물들이 쓰레기에 걸려 이동의 장애를 겪거나 먹이로 착각해 먹고 이런 쓰레기를 먹은 물고기들이 잡혀 다시 인류에게 돌아오는 등 현재의 문제에 그치지 않고 미래에 피해가 심화되어가는 문제의 기초적인 형성 과정 그리고 추가적으로 이런 해양 쓰레기를 어떻게 해결할 수 있는지 알아보았습니다.
8. 바다는 '해양 컨베이어 벨트(The Global Ocean Conveyor Belt)'라고 불리는 거대한 바닷물 흐름에 따라 순환하는데, 이 순환을 가능케 하는 것이 바로 환류다. 환류는 느리게 순환하는 소용돌이인데, 환류를 따라 대양의 특정한 지역에서 해류가 돈다. 지구의 바다에는 5개의 주요 환류가 있다. 바로 북대서양 환류, 남대서양 환류, 북태평양 환류, 남태평양 환류 및 인도양 환류다. 이 환류는 바닷물 의 순환이 일어나는 데 중요한 영향을 미친다.
환류의 중앙은 매우 조용하고 안정적이다. 그래서 육지로부터 바다 로 흘러들어온 플라스틱 쓰레기가 환류 중앙에 실려 들어가면 나오지 못하고 갇히게 된다. 여기서 플라스틱은 수면 아래에 떠 있는 채로 아주 천천히 잘게 부스러지는데 초기에는 가벼워서 수면 위에 떠 있지만, 시간이 지나 녹조류 같은 유기물이 흡착되기 시작하면서 무게가 늘어나 수면에서 바로 몇 센티미터 아래부터 수 미터 아래까지 잠긴 채 부유한다. 이 상태로 자외선과 물결을 맞으며 점차 부서져 미세 플라스틱이 된다.
9. 큰 바다에 한 가운데 한반도의 5배에 이르는 플라스틱 쓰레기 섬이 있다고 알려져 있으며 저 또한 그런 줄 알았으나 하지만 실제로는 쓰레기만으로 이뤄진 섬은 없다는 것을 알게되었고 자세한 내막을 도서에서 알게되니 미세 플라스틱이 되어 가라앉는다면 더욱 문제가 심화될 것 같습니다.
10. 현재 해양 쓰레기를 청소하고 있는 방법들로는 네덜란드의 비영리 환경단체인 '오션 클린업'(The Ocean Cleanup)이 해양 쓰레기 청소를 하고 있다. 2012년  창립한 이 단체는 400억의 후원금을 모아서 기술 연구 끝에 시스템001을 개발해서 2019년부터 태평양의 해양 쓰레기를 수거하는 시범 사업을 진행하였으나 시스템001은 쓰레기와 물고기를 구분하지 못하고 같이 뭉뚱그려 수거하면서 오히려 해양 생태계를 파괴한다는 비난을 들었다. 그리고 2021년 개량된 시스템002 모델부터는 이런 문제점을 개선하여 이후 연간 수 만 톤의 쓰레기를 지속적으로 수거하고 있다. ESG 문제에 대한 관심이 높아지면서 여러 글로벌 기업들이 오션클린업에 지원을 하고 있다. 그리고 독일 막스플랑크연구소 연구원 팀은 해파리 모양의 로봇 젤리피쉬봇을 개발했다. 해파리의 촉수와 같은 형태로 원동기를 이어 붙여 부피를 줄이고 전력 효율을 높여 실험 결과 젤리피쉬봇은 유사한 크기의 다른 해양쓰레기 청소용 로봇보다 높은 효율을 보였다.다. 해양 쓰레기의 70%는 해저로 가라앉는다. 깊은 바다 밑으로 가라앉는 쓰레기의 60% 이상은 플라스틱인데 분해되기까지는 수백 년이 걸린다. 사람이 작업하기 어려운 해저에서 쓰레기를 처리하는데 활약할 것이다. 젤리피쉬봇은 초 당 최대 6.1cm를 이동하며 10밀리와트의 전력으로 움직였다. 해당 전력 공급 문제가 해결된다면 젤리피쉬봇은 가까운 시일 내에 해양 쓰레기 청소부로 활약할 수 있을 것으로 기대된다.
(젤리피쉬봇:https://www.youtube.com/shorts/YDFG1viOJZY)
11. 진로가 지구과학과 관련은 없으나 진로 자체보다는 관심사인 환경과 관련된 주제를 중점으로 교과 및 환경에 관한 다양한 매체를 활용해 학습해보며 시각적인 자료를 통해 복잡한 개념을 쉽게 이해할 수 있어서 재미를 느끼면서 탐구할 수 있었습니다. 이를 앞으로 학습하는데 참고하며 학습하도록 노력해보면 좋을 것 같습니다.

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<Science>에 게재된 연구에 따르면 매년 최대 1,500만t의 플라스틱 쓰레기가 해안선(약 1,250만t)과 강(약 250만t)을 통해 바다로 유입되고 있습니다. 이 엄청난 양의 쓰레기의 양은 2025년, 두배까지 증가할 것으로 예상됩니다.

해양으로 유입된 플라스틱 쓰레기는 바람과 파도로 인해 지속적으로 섞입니다. 해양 표면과 물기둥 상단에 걸쳐 넓게 분포됩니다. 이렇게 쓰레기들이 잔득 모여 해양 쓰레기 더미를 이룬 곳을 '쓰레기섬(Garbage Patch)'이라고 가리킵니다. 단어가 주는 어감 때문인지 사람들은 쓰레기섬을 위성이나 항공 사진으로 쉽게 볼 수 있는 문자 그대로 '섬'이라고 생각하기 십상인데요.
쓰레기섬의 실상
미국해양대기국(NOAA)의 자료에 따르면, 사실 '쓰레기섬'은 그렇게 쉽게 눈에 띄지 않는다고 해요. 물론 특정 지역에서는 플라스틱 병과 같은 쓰레기가 많이 모여있어 마치 섬을 이루는 곳도 있지만 실제로 잔해의 대부분은 육안으로 즉각적으로 드러나지 않는 떠다니는 플라스틱 조각들이라고 합니다. 쓰레기섬의 크기와 위치를 정확하게 파악하는 건 매우 어렵다고 하는데요. 그 이유는 쓰레기섬을 이루는 물체의 위치가 바람과 해류로 인해 끊임없이 변하기 때문입니다. 그래서 쓰레기섬은 해양의 어떤 지점에서든 발견될 수 있습니다.

플라스틱은 내구성이 매우 강하기 때문에 떠다니는 플라스틱 쓰레기는 해양의 먼 거리까지 이동할 수 있습니다. 이러한 플라스틱 중 일부는 남북위 20~40º 사이에 나타나는 아열대 순환류의 중심 부근에 모여 쓰레기섬을 이룬다고 합니다.

해류는 바람, 조석(tide), 염도와 온도차로 움직이는데요. 이 해류는 소용돌이 형태로 순환합니다. 큰 규모로 지속적으로 회전하는 해류들이 모여 환류(gyre)시스템을 이룹니다. 5개의 주요한 환류를 꼽자면 북태평양 환류, 북대서양 환류, 인도양 환류, 남태평양 환류, 남대서양환류가 있습니다.

북반구의 북태평양 환류와 북대서양 환류는 시계방향으로 순환합니다. 남반구에 있는 인도양 환류와 남태평양 환류, 남대서양 환류는 반시계 방향으로 순환합니다. 무역풍이 불면서 적도에 있는 해류가 서쪽으로 흐르고 편서풍으로 인한 서풍 피류가 동쪽으로 흐르기 때문입니다.

거대한 쓰레기 섬은 이처럼 환류 주변에 모여드는 모습이 관찰되는데요. 그 이유는 해류가 환류의 중심으로 모여들면서 침강하는 흐름을 가지기 때문입니다. 이 해류를 타고 온 플라스틱은 해수를 따라 아래로 가라앉지 못하고 표면에 그대로 떠있게 됩니다. 그래서 환류 주변에는 해수만 침강하고 쓰레기들은 계속해서 모여 쌓이게 되는 겁니다.

거대한 규모를 자랑하는 북태평양 환류는 우리에게 가장 잘 알려진 쓰레기섬이 있는 곳인데요. 이곳에는 무려 8만t의 플라스틱 폐기물이 떠다니는 것으로 추정됩니다. 물론 이 쓰레기 섬은 앞서 NOAA가 언급한 것처럼 눈에 보이는 쓰레기들이 쌓여있는 모습이라기 보다는 대부분 플라스틱 조각들이 모여있는 상황입니다.
쓰레기섬(Garbage Patch), 남인도양에는 없다?!
태평양과 대서양과 달리 남인도양에는 쓰레기섬이 발견된 적이 없습니다. 이를 알아보기 위해 서호주대학교(University of Western Australia) 해양학자들은 연구를 진행합니다.

위 사진은 연구팀이 항공탐사를 통해 데이터를 수집하는 과정에서 얻은 사진입니다. 이는 연구원들이 12,000장을 촬영한 것들 중 하나라고 하는데요. 이 이미지에서는 해양 위에 떠있는 플라스틱 조각 30개가 발견됐습니다. 연구진에 따르면 해양으로 유입된 플라스틱 쓰레기의 단 1%만이 쓰레기섬에 갇혀있는 것으로 추정됩니다. 나머지 99%의 플라스틱 쓰레기의 행방은 묘연하다고 합니다.
인도양 쓰레기 어디갔나? 해류 흐름 살펴보니
해양으로 유입되는 플라스틱 쓰레기 중 하천을 통해 유입되는 양 중 약 90%는 아시아에서 발생한다고 합니다. 따라서 인도양은 플라스틱 쓰레기가 가장 많이 유입되는 곳 중 하나지만 인도양에 들어온 이 플라스틱 쓰레기에게 무슨 일이 발생하는지에 대해서는 알려진 바가 많지 않다고 합니다.

인도양은 다른 해양 분지에 비해 독특한 특징을 가지고 있습니다. 가장 두드러지는 특징은 아시아 대륙으로 둘러싸여 있다는 점입니다. 북쪽 해양 분지가 따로 없고 계절풍(monsoon wind)을 만들어냅니다. 그래서 북인도양에 환류가 없다는 분석입니다. 때문에 환류를 따라 만들어지는 쓰레기섬도 없는 거죠.

인도양과 태평양은 인도네시아 군도를 통해 연결되는데요. 이 군도는더 따뜻하고 염도가 더 낮은 물을 '인도네시아 통류(Indonesian Throughflow)'라 불리는 현상을 통해 태평양에서부터 인도양까지 물을 이동시킵니다.

또한 이 연결은 루윈해류(Leeuwin Current)를 형성하는데요. 이 해류는 호주의 서쪽 해안을 따라 남극을 향해 움직입니다. 그 결과 남인도양은 극지로향하는 해류와 동쪽과 서쪽의 해양 분지를 따라 흐르는 해류가 만들어집니다. 또한 남인도의 반대방향으로 흐르는 해류는 남인도양 전체를 가로지르며 마다가스카르의 남쪽 끝에서 호주까지 아열대 환류의 중심을 지나 동쪽으로 흐릅니다. 그리고 아프리카 대륙의 남위 35º 부근에서 남인도양과 대서양이 연결됩니다.
다른 바다로 쓰레기를 보내버려
다른 해양분지와 달리, 인도양은 적은 양의 플라스틱 쓰레기 샘플을 얻을 수 있기 때문에 표본이 부족합니다. 원격으로 플라스틱을 추적하는 기술은 아직 존재하지 않습니다. 인도양에서 플라스틱 쓰레기를 추적하기 위해서는 간접적인 방법을 사용해야 합니다.

서호주대학교(University of Western Australia) 연구진은 1979년 이후 전 세계 해양의 부유물질을 촬영한 공개된 위성추적사진 2만2천여 장을 조사했습니다. 이를 통해 연구진은 인도양이 강조된 전 세계 플라스틱 쓰레기의 경로를 시뮬레이션 할 수 있었습니다.

시뮬레이션 결과 연구진은 남인도양을 떠다니는 플라스틱이 남아프리카를 지나 남대서양으로 이동하는 독특한 특성을 발견했습니다. 아시아의 계절풍 시스템 때문에 남인도양의 남동무역풍(southeast trade winds)이 태평양과 대서양의 무역풍(trade winds)보다 훨씬 강해졌습니다. 강력해진 남동무역풍은 남인도양을 떠다니는 플라스틱 쓰레기를 서쪽으로 밀어냅니다. 이렇게 남인도양을 떠다니는 플라스틱 쓰레기는 남대서양으로 쉽게 유출됩니다. 이는 인도양에 왜 쓰레기 섬이 없는지 설명해줍니다.
인도양의 플라스틱 쓰레기는 어디로?
한편 시뮬레이션에 따르면 북인도양에서는 벵갈만(Bay of Bengal)에 플라스틱 쓰레기가 쌓일 수 있다는 것을 보여줍니다. 결국 역으로 부는 계절풍과 해류로 인해 이 플라스틱 쓰레기들은 인도양 주변의 모든 해변으로 이동할 겁니다. 연구진은 어떤 해변이 가장 큰 영향을 받게될 것인지에 대해서는 확답할 수 없다고 밝혔는데요. 계절풍에 따라 달라질 거라는 의견입니다.
해양 생물에 직격탄
해양 쓰레기의 가장 직접적인 피해를 보는 대상은 바로 해양 생물입니다. 해양 생물들이 이 플라스틱 쓰레기들을 먹이로 착각해 섭취하다 질식사하거나 장애를 얻게 됩니다.

##참고자료##

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해양 쓰레기섬은 어쩌다 생길까

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해양으로 유입된 플라스틱 쓰레기는 바람과 파도로 인해 지속적으로 섞입니다. 해양 표면과 물기둥 상단에 걸쳐 넓게 분포됩니다. 이렇게 쓰레기들이 잔득 모여 해양 쓰레기 더미를 이룬 곳을 '쓰레기섬(Garbage Patch)'이라고 가리킵니다. 단어가 주는 어감 때문인지 사람들은 쓰레기섬을 위성이나 항공 사진으로 쉽게 볼 수 있는 문자 그대로 '섬'이라고 생각하기 십상인데요.

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1. http://m.dongascience.com/news.php?idx=32105 [사이언스N사피엔스] 케플러의 행성법칙

2. 30202 고민성

3. 케플러 제1법칙의 기하학적 증명

4. VI-5 케플러 법칙

5. 프린키피아 1: 물체들의 움직임 - 아이작 뉴턴

6. 케플러 제1법칙, 타원, 공전 궤도, 이심률, 초점, 긴반지름, 짧은반지름, 케플러 제2법칙, 구심력, 구심가속도

7. 케플러가 자신의 법칙을 발표했을 당시에는 그저 방대한 자료로부터 일반화하여 이끌어낸 경험법칙일 뿐이었다. 하지만 이후 이를 뉴턴이 증명해내었는데, 미적분학이 잘 발달하지도 않았던 시기의 뉴턴이 어떻게 케플러의 법칙들을 증명해내었는지를 알고 싶다.

8. 책의 2장에서는 구심력에 의해 충격을 받는 단위 시간에 따른 물체의 이동에서 단위시간마다 반지름이 쓸고가는 면적이 같음을 증명해내어 케플러 제2법칙을, 3장에서는 타원궤도를 도는 물체의 구심력은 거리의 제곱에 반비례한다, 즉 만유인력의 법칙을 따른다는 것을 밝혀 케플러 제1법칙을, 그리고 케플러 제3법칙까지 기하학적으로 증명한다.

9. 첨부한 pdf에 서술함.

10. 기하학적인 방법을 이용해 케플러 법칙을 증명한 뉴턴과는 달리 현대에는 극좌표와 미분방정식을 이용한 증명이 선호된다. 따라서 극좌표를 이용한 증명방법도 해보고 싶다.

11. 케플러 법칙을 단순히 사용하는 것이 아닌 이해하기 위해서 직접 수식을 써가며 증명해보았다.

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1.https://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0017072434
2.30219이강민
3.우리은하
4.우리은하의 우주의 구조
5.코스모스-칼 세이건
6.우리은하,나은하,불규칙 은하
7.인류가 우리 은하를 빠져 나갈 수 있게 되는 날이 몇 년 뒤 쯤에 올까?
8.우리은하라는 주제보다 더 큰 타이틀을 가진 책이지만 우주를 알고 싶을 때 맨 처음 사람들이 찾았던 이 책은 세월이 흘렀음에도 불구하고 여전히 그 매력과 가치를 그대로 지니고 있다.
9. 우리은하는 크게 5개의 팔이 있다. 직각자자리 팔과 방패-남십자자리 팔(켄타우루스자리 팔), 궁수자리 팔, 오리온자리 팔, 페르세우스자리 팔, 그리고 고니자리 팔이 그것이다. 태양계는 오리온자리 팔 중 은하 중심에서 3만 3,000광년 떨어진 지점에 위치하고 있다..

10. 옛날 우리나라에서 별을 관측했던 것은?

국보로 지정된 혼천의는 옛날 우리 선조들이 천체의 움직임과 그 위치를 확인하던 기구이다. 하늘의 시간을 측정하던 일종의 천문 시계 구실을 하였다. 중국에서 처음 만들었고, 우리나라에서는 삼국 시대 후기에 만들었을 것으로 생각되고 있다. 또 경주에 있는 첨성대는 별을 관측하던 천문대로, 신라 선덕여왕 때 만들어졌다. 국보이고, 동양에서 제일 오래된 천문대로 알려져 있다.
11.내 스스로 은하에 대해 배경 지식을 쌓고 시각 자료를 보고 재미를 느끼게 되었다.

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한국천문연구원이 참여한 사건지평선망원경'(EHT) 협력단이 사상 최초로 우리은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sgr A)를 포착해 12일 공개했다. 사진은 관측된 궁수자리 A 블랙홀 이미지. 중심의 검은 부분은 블랙홀과 블랙홀을 포함하는 그림자이고, 고리의 빛나는 부분은 블랙홀의 중력에 의해 휘어진 빛이다. 한국천문연구원·EHT 제공

우리 은하 중심에 자리잡은 초대질량 블랙홀의 실제 이미지가 처음 포착됐다. 2019년 먼 거리 우주의 블랙홀(M87)을 관측한데 이어 두 번째 국제공동연구의 성과다. 이번 연구에는 우리나라 한국천문연구원도 참여했다.

12일 한국천문연구원에 따르면 전 세계 80개 기관, 300여명 천문학자로 이뤄진 '사건의 지평선 망원경(Event Horizon Telescope·EHT)' 공동연구진은 우리은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sgr A) 영상을 포착해 이날 공개했다.

2019년 지구에서 약 5500만 광년 떨어진 처녀자리은하단 M87의 중심부에 있는 블랙홀 그림자를 관측한 데 이어 3년 만에 나온 성과다.

우리은하 중심에 위치한 궁수자리 A 블랙홀은 지구로부터 약 2만7000광년 떨어진 궁수자리에 자리 잡고 있다. 질량이 태양보다 약 400만 배 크다. 한국천문연구원 손봉원 박사는 "궁수자리 A 블랙홀은 집단지성으로 인류가 직접 관측한 블랙홀 중에 가장 가까운 블랙홀"이라고 소개했다.

태양계가 속해 있는 우리 은하의 중심부에 자리 잡은 초대질량 블랙홀의 실제 이미지가 마침내 포착돼 공개됐다. 세계 주요 전파망원경을 연결해 블랙홀을 관측해온 '사건지평선망원경'(EHT) 프로젝트 과학자들은 12일 밤 10시(이하 한국시간) 워싱턴을 비롯한 6곳에서 동시에 기자회견을 갖고 우리 은하 중앙에서 포착한 블랙홀 이미지를 공개했다. 사진은 M87 은하와 우리은하 중심부에 자리잡은 초대질량블랙홀 실제 이미지. EHT 제공

태양계로부터의 거리가 M87 블랙홀과 비교해 2000분의 1 정도로 가까워 블랙홀 연구의 유력한 대상이다. 그러나 M87에 비해 1500배 이상 질량이 작아, 블랙홀 주변의 가스 흐름이 급격히 변하고, 영상이 심한 산란 효과를 겪어 M87에 비해 관측이 어려웠다.

이번 블랙홀 포착에 활용된 EHT는 6개 대륙 8개 전파망원경이 하나로 연결한 것이다. 하나의 커다란 망원경 같은 효과를 내도록 한 '가상의 슈퍼 울트라 망원경'이다. 8개 망원경이 확보한 블랙홀 전파 신호 데이터를 분석한 뒤 역추적하는 방식으로 블랙홀 영상을 확보했다.

한국천문연구원 관계자는 망원경 성능에 대해 "파리의 한 카페에서 뉴욕에 있는 신문 글자를 읽을 수 있는 정도"라고 설명했다.

연구진은 대규모 블랙홀 관측자료를 처리하기 위해 슈퍼컴퓨터를 활용해 데이터를 분석하는 동시에 블랙홀에 대한 다량의 영상을 재현해 이를 비교하는 모의실험을 5년간 끊임없이 진행했다. 관측자료 보정과 영상화 작업 끝에 연구진은 고리 형태의 구조와 중심부의 어두운 지역인 블랙홀의 그림자를 발견했다.

블랙홀은 강한 중력에 의해 빛조차 빠져나올 수 없어서 검게 보이는 천체를 뜻한다. 각 은하 중심에는 적어도 1개 이상의 초대질량 블랙홀이 존재하고 있다. 우리 은하를 비롯해서 대부분의 은하 중심부에는 태양 질량의 수백만 배에서 수십억 배에 이르는 초대질량 블랙홀이 있다.

EHT 과학이사회의 공동 위원장인 세라 마르코프는 "이번에 공개된 블랙홀 모습은 M87 블랙홀과 매우 유사한 모양을 보이는데 이는 (중력에 의해 시공간이 휜다는) 아인슈타인의 일반 상대성이론이 옳았음을 재입증한 것"이라고 의미를 부여했다.

이번 성과는 블랙홀의 실제 모습을 확인한 데 미지에 있는 블랙홀 연구에 진전을 줄 계기가 될 것으로 전망된다. 과학자들은 초대질량 블랙홀이 은하의 형성, 즉 초기 우주 형성과 밀접한 연관이 있다고 보고 연구에 매진하고 있다.

실제 후속 연구로 EHT 연구진은 초대질량 블랙홀 주변의 부착 흐름을 분석하는 이론을 세우기 시작했다. 천문연은 이번 관측을 통해 은하의 형성과 진화 과정을 밝힐 수 있을 것이며, 추가적인 연구를 통해 일반상대성이론의 정밀한 검증 등 새로운 결과들이 쏟아져 나올 것으로 전망했다.

기존 M87과 이번 궁수자리 A 블랙홀 연구에 참여한 김재영 경북대 교수는 "이전 M87 블랙홀과 비교해 궁수자리 A 블랙홀은 제트와 같은 강력한 물질 분출 현상이 없는 블랙홀로, 이 두 블랙홀의 EHT 영상을 함께 연구함으로써 현대 천체물리학의 가장 큰 난제들 중 하나인 블랙홀 제트의 물리적인 기원을 이해할 수 있을 것"이라고 언급했다.

궁수자리 A 블랙홀의 영상화 과정에 참여한 조일제 박사(스페인 안달루시아 천체물리연구소)는 "이번 영상은 빠르게 변화하는 블랙홀의 그림자를 포착해 천체가 정적이라고 가정하고 촬영하는 기존 전파간섭계 영상화 과정의 한계를 극복했다는 점에서도 큰 의미가 있다"며 "이를 바탕으로 머지않아 블랙홀로 물질이 빨려 들어가는 과정도 직접 관측할 수 있을 것"이라 기대했다.

구자창 기자 critic@kmib.co.kr

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우리은하 중심 블랙홀 첫 관측... "아인슈타인이 옳았다"

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우리 은하 중심에 자리잡은 초대질량 블랙홀의 실제 이미지가 처음 포착됐다. 2019년 먼 거리 우주의 블랙홀(M87)을 관측한데 이어 두 번째 국제공동연구의 성과다. 이번 연구에는 우리나라 한국천문연구원도 참여했다. 12일 한국천문연구원에 따르면 전 세계 80개 기관, 300여명 천문학자로 이뤄진 '사건의 지평선 망원경(Event Horizon Telescope·EHT)' 공동연구진은 우리은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀 궁수자리(Sgr A) 영상을 포착해 이날 공개했다.

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y축 : 속도
x축 : 방향
파란색 직선 : 우주선이 원 궤도를 돌 때
빨간색 직선 : 우주선이 큰 타원 궤도를 돌 때
주황색 직선 : 우주선이 작은 타원 궤도를 돌 때

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2. 30213반상현

3. 케플러 제 1법칙

5. 제임스 스튜어트  . 미분적분학 제 9판

6. 타원 운동, 근일점, 원일점, 만유인력, 벡터, 외적

7. 물리학2를 공부하면서 케플러의 3개의 법칙에 대해 소개하는 단락이 나왔다. 하지만 수능특강에서 케플러법칙을 이용하여 만유인력 법칙을 증명하면서 만유인력 법칙으로 케플러법칙을 증명하는 순환논증 과정이 실려있었기에 순환논증을 배제한 논리적인 증명은 어떻게 할까라는 의문이 들었다.

8.

9.

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1.http://www.koenergy.co.kr/news/articleView.html?idxno=101263
2.30216 양근혁
3.미래 에너지, 해양복합발전에서 얻는다.
4. 2.지구 구성 물질과 자원_05 해양 자원
5.에너지의 미래-페터 그루스
6.조력 발전,조류 발전,파력 발전
7.해양 에너지를 얻을 수 있는 방법과 우리나라에서 적용할 수 있는지 알고 싶다.
8.에너지의 미래는 앞으로 몇십 년간 인류의 중심 문제가 될 것이다. 답을 구하는 데는 과학이 결정적인 기여를 할 텐데, 오로지 집중적인 연구를 통해서만 지속적인 경제적 이용을 위한 새로운 에너지원의 개발과 에너지 저장을 위한 가능성들이 확대될 수 있기 때문이다. 『에너지의 미래』는 독일 막스플랑크협회 보고서로, 에너지 연구 분야 최고의 전문가들이 이야기하는 에너지 공급의 미래를 들려준다.

9.연안 지역의 해양복합발전에서 얻는 에너지는 해저케이블을 이용한 전력으로 이용할 수 있으며, 먼바다에서 얻어지는 에너지는 해수를 전기분해하여 수소에너지를 생산할 수 있다. 그러나 수소는 극저온물질이기 때문에 액체 상태로 운송이 매우 어려워 고압가스의 형태로 운반할 수 있기 때문에 운반비용이 증가할 수 있다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고체에 수소를 부착시켜 운송하는 연구가 진행되고 있으나, 아직 상업적으로 활용할 수 있는 기술은 다소 부족한 상태이다. 그리고 먼 바다에서 얻어지는 전기에너지를 육상으로 이송하기 위해서는 해저케이블을 포함한 많은 비용이 소요되어 경제성이 떨어질 수도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 방법으로 해상복합발전에 얻어지는 전기에너지로 해수를 전기분해하여 수소를 생산하고, 육상에서 포집한 CO2와 반응시켜 연료전지의 연료인 메탄올을 생산하는 기술이 있다. 이 기술은 CO2 절감 효과와 클린에너지를 동시에 생산할 수 있는 큰 장점을 갖고 있어 여러 국가에서 중장기계획을 세워 추진 중이다. 클린에너지를 생산하는 것 외에 CO2 및 메탄올을 운반하기 위한 선박의 건조에 따른 조선해양산업의 활성화와 CO2 포집기술과 연관된 환경오염방지산업에도 크게 기여할 것으로 생각된다. 해양복합발전에 활용되는 재생에너지로는 해상풍력, 해수온도차, 조류(해류), 파력, 태양광 등이 있다. 이 발전기술은 이미 실용화가 되어 있고, 상업발전으로도 보급이 되고 있다. 이들을 보다 효율적으로 이용하기 위해서는 소음 등의 환경문제가 적고, 풍속, 조류, 일조 등의 각 조건이 뛰어난 장소가 최적이다. 일본의 경우에는 해상풍력, 조류, 태양광을 이용한 해상복합발전설비를 개발 중이며, 2025년까지 실증을 통하여 2030년에 상업발전을 개시한다는 계획을 수립하여 진행하고 있다. 일본의 해상복합발전은 메탄올을 생산하여 육상으로 이송하는 방안과 연안에서 가까운 지역은 해저케이블을 이용한 직접 전력을 공급하는 방안을 동시에 진행하고 있다. 우리나라의 경우 어느 지역에 적용하면 최적의 해상복합발전이 가능할 것인가에 대하여 생각해보자. 우선 서남해안의 경우에는 조위차가 큰 지역이므로 풍력, 조류, 태양광을 이용한 해상복합발전이 가능하며, 육지와도 멀지 않기 때문에 육상으로 직접 송전하는 방식이 유리하다. 동해안의 경우에는 풍력, 조류, 파력, 태양광을 이용한 해상복합발전이 가능하며, 연안 및 먼바다에도 적용할 수 있기 때문에 육상으로의 전력공급과 메탄올 생산방식을 같이 적용할 수 있는 방안을 고려해볼 필요가 있다.
그리고 해수온도차, 풍력, 태양광, 파력을 이용하는 경우에는 해수온도차발전의 연중 발전효율이 다소 낮아 풍력과 파력을 이용한 발전설비를 보다 크게 유지하면 가능성이 높다. 특히, 우리나라와 같이 3면이 바다로 된 지리적 특성을 최대한 활용하여 우리나라 특성에 적합한 해상복합발전을 활용할 수 있는 기술 개발과, 이를 위한 제도 및 정책적인 검토와 아울러 기술 개발의 전략을 수립하여 추진할 필요가 있다.

10.해양 에너지를 얻을 수 있는 다른 방법에 대해 알고 싶다.

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또한 다양한 광물만이 가지는 고유한 특성은 무엇이며 어떻게 이용이 가능한지 생각해보고 전기전자 부냐가 아닌 다른 어떤 분야에서 이용될 수 있는지 탐구해보고싶다는 생각을 했다

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1). http://www.kidshankook.kr/news/articleView.html?idxno=7246
2). 30208 김재엽
3). 백두산은 폭발할까?
4). 지구과학 I 1단원 02 판 이동의 원동력과 마그마 활동
5). 백두산, 화산 폭발, 화산 활동 , 마그마 , 판 이동, 대륙 이동 , 기후 변호

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2018년 쓰나미를 가져와 400여 명의 목숨을 앗아간 인도네시아 아낙 크라카타우 화산이 9일(현지 시간)부터 이틀 연속 폭발하며 3㎞ 높이로 화산재를 분출하고 용암도 쏟아냈다. 세계에서 가장 활발한 화산 중 하나인 미국 하와이주 활화산 킬라우에아도 최근 분화를 시작했다. 이런 가운데 백두산이 2025년 대폭발한다는 이른바 '백두산 100년 주기 폭발설'이 최근 인터넷을 달구고 있다. 100년 주기설의 진실과 가능성, 세계의 유명 화산, 화산 활동 흔적인 포항과 경주의 '주상전리 벨트'를 담았다.
◇ 백두산 화산, 2025년 폭발?

백두산은 2744m로 한반도에서 가장 높은 산이다. 정상의 호수인 천지에 담긴 물은 약 20억 t. 최근 동해의 잇다른 지진으로 100년 주기설로 분화한다는 이야기가 퍼지고 있다. 특히 마지막 분화는 1925년으로, 3년 안에 폭발한다는 주장이 퍼지고 있다. 이에 대해 기상청은 가까운 시기에 백두산 분화 가능성이 낮다고 발표했다. 기상청에 따르면 900년대부터 현재까지 백두산은 31번 분화했고, 가장 큰 규모의 분화는 946~947년에 있었다. 이때 화산폭발지수(VEIㆍ0~8단계)를 따지면 7. 기상청에 따르면 현재는 안정기다. 화산 활동이 본격화하면 천지 아래의 마그마가 솟구치므로 산 주변에 화산성 지진이 발생한다. 그런데 최근 마그마 방의 움직임은 안정됐다. '화산재해 피해예측 기술개발'연구 결과에 따르면 북동풍 날씨에 VEI 7 규모로 백두산이 분화할 경우 남한 전역에 화산재가 쌓여 농작물 피해만 4조 5189억 원에 달하는 것으로 나타났다. 분화 48시간 뒤에는 전남 서남부 지역을 제외한 남한 전역이 화산재 영향권에 들어간다.
한편, 제주도ㆍ울릉도ㆍ독도는 화산섬이다. 다행히 셋 모두 활동을 멈췄고, 다시 폭발할 가능성은 없다.
◇ 폭발하는 세계의 유명 화산

사진 왼쪽에서 시계방향으로 통가 해저, 스페인 쿰브레 비에호, 러시아 시벨루치, 미국 킬라우에하 화산. 맨 아래는 옐로스톤 국립공원.

1만 7000여 개의 섬으로 이뤄진 인도네시아는 '불의 고리'로 불리는 환태평양 조산대에 있다. 활화산만 120여 개에 이르고, 지진도 잦아 자연재해가 자주 발생한다. 아낙 크라카타우 화산이름은 '크라카타우의 아들'이라는 뜻이다. 크라카타우 화산섬은 1883년 8월 대폭발과 함께 사라졌다. 당시 폭발에 따른 쓰나미로 3만 6000여 명이 사망했고 화산재가 하늘을 덮어 이듬해 지구 온도가 1℃가량 떨어지는 현상을 낳았다. 남태평양 통가도 환태평양 지진ㆍ화산대에 있다. 지난해 1월 수증기 기둥을 고도 10~50km의 성층권까지 내뿜었다. 미항공우주국(NASA)은 통가 화산 폭발 위력이 일본 히로시마에 떨어진 원폭의 500배 이상일 것이란 추정을 내놓기도 했다.
스페인 카나리아 제도 라팔마섬의 쿰브레 비에호 화산도 2021년 50년 만에 깨어나 용암과 화산재를 쏟아냈으며, 러시아 극동 캄차카반도의 활화산인 시벨루치 화산도 최근 분화를 시작했다.
세계 최초의 국립공원인 미국 옐로스톤은 경기도 크기와 맞먹을 만큼 넓다. 현재 이곳에선 한 해 평균 1000~3000번가량 지진이 발생한다. 다만, 대부분 3등급 이하다. 전문가들에 따르면 옐로스톤 지하에는 남한 면적 3배에 달하는 양의 마그마가 흐르고 있다. 과거 전문가들은 옐로스톤이 폭발할 경우 미국 영토의 2/3가 초토화될 수 있다고 경고한 바 있다.

신생대 화산 활동 흔적··· 포항ㆍ경주 '주상절리 벨트'
경북 포항과 경주가 주상절리 천연기념물 벨트로 주목받고 있다. 주상절리는 화산 활동 중 마그마가 식는 과정에서 줄어들고 갈라져 만들어진 화산암 기둥이 무리 지어 있는 것을 말한다.

국내에는 화산지형인 제주도를 비롯해 울릉도ㆍ광주ㆍ울산ㆍ포항ㆍ경주ㆍ포천 등에서 주상절리가 나타나고 있다. 그중 지질학적 가치를 인정받아 천연기념물로 지정된 곳은 4곳. 제주 중문ㆍ대포 해안 주상절리대, 경주 양남 주상절리군, 포항 달전리 주상절리, 무등산 주상절리대다. 이런 가운데 '포항 오도리 주상절리'가 문화재청으로부터 천연기념물 지정 예고를 받았다. 천연기념물이 될 경우 포항 2곳, 경주 1곳 등 경북 동해안에서 3곳의 주상절리가 천연기념물이 되는 셈이다. 학계는 이 세 곳의 주상절리가 모두 신생대 제3기 화산암인 것으로 추정한다.

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'백두산 100년 주기 폭발설' 진실은?

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2018년 쓰나미를 가져와 400여 명의 목숨을 앗아간 인도네시아 아낙 크라카타우 화산이 9일(현지 시간)부터 이틀 연속 폭발하며 3㎞ 높이로 화산재를 분출하고 용암도 쏟아냈다. 세계에서 가장 활발한 화산 중 하나인 미국 하와이주 활화산 킬라우에아도 최근 분화를 시작했다. 이런 가운데 백두산이 2025년 대폭발한다는 이른바 '백두산 100년 주기 폭발설'이 최근 인터넷을 달구고 있다.

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1. https://m.mk.co.kr/news/culture/10569842
2. 30210 문지언
3. 제트기류
4. V 대기의 운동과 순환-5 편서풍 파동과 제트류
5.
6. 제트류, 기류, 에너지, 지구온난화, 기후
7. 제트류가 지구에 미치는 영향
8.
9.제트류는 편서풍 파동에서 축이 되는 좁고 강한 흐름을 말하는데, 9~12km 상공을 사행(蛇行)하는 북극 제트기류가 가장 강력하고, 이보다 좀더 높은 10~16km 상공을 흐르는 아열대 제트가 좀더 약하다. 북반구와 남반구에는 각각의 극지 제트와 아열대 제트가 있다. 제트류는 흐름을 시작했다 멈추거나 둘 이상의 기류로 갈라지기도 하고, 때로는 하나로 합치기도 하면서 반대 방향을 비롯한 다양한 방향으로 흐른다.이러한 제트류는 시속 500km까지에 속력을 낼수 있기 때문에 공기와 공기 사이의 담벼락 역할도 한다. 바람의 속도가 워낙 빠르고 차갑기 때문에 제트기류 주변의 고온, 또는 저온 공기가 제트기류를 뚫고 이동할 수 없다 하지만 지구온난화로 인하여 제트기류의 에너지가 약화되었고, 그렇게 균열된 제트기류의 틈으로 북극의 살인적 냉기가 북반구 각국으로 스며들고 있다 북극의 찬 바람을 막아내지 못한 북반구는 더욱 추워질 것이며, 역시 제트기류의 또 하나의 기류인 적도 근처는 더욱 더워질 것이라고 한다. 최근 과학자들이 지구를 돌고 있는 북쪽의 제트기류가 체계적으로 사행을 하면서 열파를 일으켜 세계 곡창지대의 농작물 생산에 큰 피해를 준다는 사실을 발견했다 이때 한 연구에 따르면 대기를 순환하는 공기 파동이 증폭돼 장기간 한 곳에 머물면서 열파를 발생시키며, 세계 식량 생산의 4분의1을 담당하는 북미와 유럽 및 아시아 지역이 이런 영향을 받는 것으로 추정된다. 미국 컬럼비아대 지구연구소 카이 콘허버 박사후 연구원은 “이런 지구 규모의 바람 패턴이 자리를 잡으면 세계 주요 작물 생산지역에서 동시에 열파가 발생할 위험이 20배나 증가한다는 사실을 발견했다”고 밝혔다.
10.
11.

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아트만(프리랜서)

입력 :

2022-12-15 15:16:02

11월 한파가 매섭고 무섭다. 겨울에 추운 건 당연하고 다행스러운 일이다. 이번 추위에서는 제트기류가 새삼 주목받고 있다. 이토록 강력한 추위가 세상을 얼어붙게 만든 것은 제트기류의 힘이 빠졌기 때문이다. 비행기 타고 미국 여행할 때나 생각할까 말까 하는 제트기류가 기후와도 관계가 있다고? 기후와 관련된 제트기류의 핵심. '추위가 추위를 막아준다'이다.

사진 확대

(사진 픽사베이)

제트기류는 2차 세계대전 때 발견된 지구의 특이한 운동 중 하나이다. 일본이 미국을 침공할 때 제트기류를 이용해 하와이 진주만까지 전투기를 날려 보낼 수 있었다는 것은 이미 널리 알려진 사실이다. 연합군 공군들 역시, 특정 상공에 올라가면 포탄을 투하해도 떨어지지 않거나 엉뚱한 방향으로 날아가 버리는 현상을 경험했다. 또한 열심히 날고 있는데 비행기가 제자리에 있는 일을 겪었다. 그 사실은 상부에 보고되었고 과학자들이 투입되어 그 원인 연구에 들어갔다. 그 결과 높이 9000m에서 1만8000m 상공에 초강력 기류가 흐르며, 그 기류의 폭은 좁아서 바람이 더욱더 세차게 불게 된다는 결론에 이르렀다. 그래서 붙은 이름이 제트기류이다. 제트기류의 바람 속도는 시속 100~240㎞에 이르며 때로는 시속 500㎞의 속도를 내기도 한다. 제트기류는 적도 지역 근처에 뜨겁게 달궈진 공기가 높은 곳으로 올라가 차고 무거운 공기를 만나 일어나는 강력한 대류 현상이다.

제트기류는 공기와 공기 사이의 담벼락 역할도 한다. 바람의 속도가 워낙 빠르고 차갑기 때문에 제트기류 주변의 고온, 또는 저온 공기가 제트기류를 뚫고 이동할 수 없다. 토네이도 정중앙을 지나 멀쩡한 상태로 공간 이동을 할 수 없는 현상과 같은 원리이다. 제트기류가 자기 에너지를 유지하려면 온도가 일정해야 하고, 그래야 이동 속도도 지속 가능하다.

최근 한반도를 강타하고 있는 추위가 유난스러운 것은 힘이 빠진 제트기류가 북극의 찬 공기를 막아주지 못했기 때문이다. 북극의 찬 공기가 북반부 기후를 툰드라 일색으로 몰고 가지 못하는 이유는 여러 가지 있지만, 그중 제트기류가 북극의 찬 공기를 가둬놓은 것도 큰 역할을 했다. 그런데 지구 온난화가 거침없이 진행되면서 제트기류의 에너지가 약화되었고, 그렇게 균열된 제트기류의 틈으로 북극의 살인적 냉기가 북반구 각국으로 스며들고 있다. 온난화 현상이 지속될 경우 제트기류의 에너지는 더욱 약화될 것이다. 그로 인해 북극의 찬 바람을 막아내지 못한 북반구는 더욱 추워질 것이며, 역시 제트기류의 또 하나의 기류인 적도 근처는 더욱 더워질 것이다. 영화에서나 보았던 북반구의 툰드라화, 남반구의 살인적 더위 속에서 과연 인류는 계속 생존할 수 있을까? 역시 영화에서나 보았던, 최첨단 노아의 방주가 이미 해수면 상승으로 바다가 되어버린 지구 어느 한쪽에서 인류를 구해줄 수 있을까? 아무리 생각해 보아도 그런 기적이 벌어질 것 같지는 않다. 일상다반사인 죽음이 누구를 막론하고 어느 날 갑자기 찾아오듯, 기후 재앙으로 인한 인류의 소멸도 어느 날 갑자기 찾아올 게 거의 확실하기 때문이다.

제트기류의 붕괴는 제트기류 하나만의 현상이 아니다. 지구 모든 분야의 문제이다. 그것은 곧 해수면의 급상승, 사막화, 산업의 붕괴로 이어질 것이다. 지구 온난화의 원인이 무엇인지 정확한 연구가 이뤄지지는 않았다. 단지 20세기 이후 지구를 뜨겁게 태우는 급격한 산업화와 그에 따른 탄소의 과잉 발생을 주범으로 보고 화석 연료 사용 금지, 전기차, 탄소 발생 억제를 위한 강제 이행 협약 등을 진행 중이다. 모든 것이 절망적인 상황만은 아니다. 개인이 할 일은 '탄소중립' 실천 방식을 공유하는 에어컨 없이(최소화) 살기, 내의 등으로 추위 극복하기, 대중교통 이용하기, 일회용품 사용 줄이기, 친환경 제품 이용 등 어렵지 않는 실천 방안이 제시되고 있다. 이 정도만 해 주어도 2050년쯤 되면 온난화로 인한, '어느 날 재앙 속에 빠지는' 상황은 피할 수도 있다.

온난화, 제트기류 붕괴 이야기를 하는 이유가 개인 때문만이 아닌, 인류의 문제라는 점이 공유되길 바라는 것이 환경운동가들만의 생각은 아닐 것이다.

글 아트만 사진 픽사베이 참고 전파과학사

[본 기사는 매일경제 Citylife 제859호 (22.12.20) 기사입니다]

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겨울 한파에 "이러다 다 죽어"

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7. 은하끼리 충돌이 일어날 때 은하

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7. 은하끼리 충돌이 일어날 때 은하 사이에 빈 공간이 되게 넓기 때문에 사실 은하가 충돌한다고 하더라도 일반적으로는 부딫히는 일이 잘 없어야 하나 은하에 속한 여러가지 행성의 중력으로 인해 두 은하가 끌어당기는 과정에서 행성끼리도 끌어당기는 현상이 생겨 은하의 모양이 일그러진다.  그렇다면 은하의 충돌이 끝나는 상황에서 두 은하가 서로를 통과할 때 일그러진 모양이 처음 은하의 형태를 띌 때 보다 어떤 변화가 있을지  알고 싶다.
9.일반적으로 은하의 중심에는 거대 블랙홀이 존재하는데 이 블랙홀은 가스나 성간물질을 흡수하여 규모를 키운다. 그러나 은하가 충돌하는 과정에서는 보통 큰 은하가 작은 은하를 흡수하는 등 여러가지 방법으로 충돌이 일어나는데 이때 블랙홀 주변의 성간물질이 파괴되어 블랙홀의 활동이 억제되는 효과가 나타나고 결과적으로 은하의 충돌은 구름의 결합과 같이 큰 변화가 생기지 않는다는 것이다.
10.은하가 충돌하는 과정에서 결국 큰 은하가 작은 은하를 흡수하는데 이 때 작은 은하에 있는 행성이나 항성들은 대게 블랙홀에 흡수되거나 중력작용으로 인해 파괴된다. 그러나 그런 과정이 일어나지 않는다면 우리 은하와 같이 태양계같은 행성계가 존재한다면 거기에 새로운 행성이 들어올 수 있는 것인지 알아보고 싶어졌다.
11.지구과학I의 심화내용이라고 생각하기 때문에 I에서 배웠던 내용을 떠올리며 연계하여 공부하려고 노력한다.

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1. https://www.yna.co.kr/view/AKR20230528034600017?input=1195m

2. 30215 송명석

3. 우주랑데뷰의 원리

4. 6.행성의 운동_5.케플러 법칙

5. 세상의 모든 법칙 - 시라토리 케이

6. 우주랑데뷰, 전방분사, 후방분사, 케플러 법칙, 역학적 에너지, 중력 퍼텐셜 에너지, 운동 에너지,

7. 최근 누리호가 성공적으로 발사되었다. 이후 누리호는 4~6차 발사를 통해 여러 위성을 쏘아올릴 예정이다. 이때, 누리호는 도킹과 랑데뷰를 시도한다고 하는데, 이것이 무엇이고 그 원리는 어떻게 되는지 알고 싶다.

8.이 책에서는 여러 분야에서의 법칙을 다루고 있는데, part2에 케플러 법칙에 대한 내용있다. 케플러 법칙이 무엇이고, 어떻게 발견되었는지 등을 설명하고 있다.

9. 도킹이란 우주 공간을 날아다니는 우주선끼리 서로 부딪히지 않도록 속도를 조절하여 상대속도를 0으로 만든 다음 위치와 방향을 조절하여 우주선을 연결하는 작업을 의미한다. 그리고 두 우주선이 연결되기 전 상대속도를 0으로 맞추어 두 우주선을 접촉하는 과정을 랑데부라고 한다. 즉 랑데부는 도킹의 바로 전 과정이라 할 수 있다.
랑데부의 과정을 살펴보면 우리의 직관과는 반대로 이루어지는 것을 알 수 있다. 우주선이 목표물 뒤에 있을 때, 우주선은 랑데부를 시도하기 위해 연료를 전방분사 하고, 우주선이 목표물 앞에 있을 때, 우주선은 연료를 후방 분사한다. 이유는 다음과 같다.
우주선이 연료를 분사하면 작용 반작용의 법칙에 따라 우주선은 분사 방향의 반대 방향으로 추진력을 얻게 된다. 이로 인해 우주선은 가속도를 얻게 된다.
지구 주위를 도는 우주선은 연료 분사로 인한 운동에너지를 얻는 동시에 지구의 중력으로 인한 퍼텐셜 에너지를 가지게 된다. 우주선이 지구에서 멀어질수록 퍼텐셜 에너지는 커지고 가까울수록 퍼텐셜 에너지는 작아진다. 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지의 합인 역학적 에너지는  지구의 중력만 작용할 때 일정하게 보존된다. 역학적 에너지가 보존될 때 지구에서 멀어질 수록 속력이 작아지고 가까워 질수록 속력이 커진다.
지구 주위를 도는 우주선은 케플러 제 1법칙에 따라 타원 또는 원 궤도를 그리게 된다. 우주선의 운동 방향을 전방, 그 반대 방향을 후방 이라 하고, 우주선이 웬 궤도를 돌고 있다고 할 때, 우주선이 후반 분사를 하면 운동에너지가 증가하고 그만큼 역학적 에너지도 증가하기 때문에 우주선은 원래의 원 궤도보다 큰 타원 궤도를 돌게 되며, 우주선의 속력은 웬 궤도에서 보다 더 빠른 진입 속력과 더 느린 최저 속력 사이에서 주기적으로 변화한다. 반대로 전방 분사를 하면 역학적 에너지가 감소하고 이로 인해 원래의 원 궤도 보다 작은 타원 궤도를 돌게 되며, 우주선의 속력은 원 궤도에서 보다 더 느린 진입 속력과 더 빠른 최대 속력 사이에서 주기적으로 변한다.
목표물과 우주선이 같은 원 궤도를 돌고 있고 목표물이 우주선 전방에 있다고 할 때, 우주선이 후방 분사를 하게 된다면  우주선은 더 큰 타원 궤도로 진입하고 목표물과의 거리는 더 멀어지게 된다. 즉 목표물이 우주선 전방에 있으면 우주선은 전방 분사를 해야 랑데부에 성공할 수 있다. 목표물이 뒤에 있을 때는 위의 상황과 반대로 작용하며, 우주선은 전방 분사가 아닌 후방 분사를 해야 랑데부에 성공할 수 있다.

10. 누리호나 내가 찾아본 경우 모두 지구 주위에서의 랑데부 시도이다. 만약 지구 주위가 아니라 여러 행성 사이에서의 랑데부를 할 때 지구 하나만을 고려 했을 때와 무엇이 다른지 궁금하였다. 또한 랑데부의 다음 과정인 도킹의 과정도 알아보고 싶었다.

11. 지구과학2 같은 경우 지구과학 1과는 다르게 물리와 같은 다른 분야과 더 밀접하게 연결 되어 있고 수식이나 공식이 여러 등장 하여 어려움이 많았다. 다른 분야와 엮이는 부분은 내가 랑데부에 대해 조사한 것 처럼 다른 분야와 함께 학습하다 보면 조금 더 이해가 쉬웠던 것 같다.

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우주에서 세포 배양...누리호가 다음 띄울 '차세대' 위성 임무는 | 연합뉴스

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(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ) 3차 발사가 차세대 소형위성 2호를 궤도에 성공적으로 안착시키며 앞으로 예...

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교과탐구를 진행하며 날씨 데이터를 분석해 자연재해를 예측해주는 인공지능에 관심을 가지게 되었고, 이를 파이썬을 이용해 간략하게 구현해보고자 했다. 이것을 구현하기 위해 날씨 정보를 웹에서 받아오기 위한 requests 라이브러리와 GUI를 구현하기 위한 tkinter 라이브러리를 사용하였다. openweathermap이라는 웹사이트의 날씨 정보를 기반으로 코드를 실행시키면 그 지역의 날씨 정보를 알려주고, 일정한 조건을 충족시키면 태풍이 예상된다는 경고 메세지를 출력해주는 프로그램을 제작했다. 이 사이트로 부터 얻은 지역 날씨 정보를 기반으로 그 지역의 날씨,온도,습도,풍속 등을 시각화 시켜 볼 수 있게 만들었고 이러한 정보를 기반으로 판단할 수 있는 자연재해인 태풍을 판단하기 위해 조건문을 통해 만약 날씨가 호우이고 바람이 17m/s이상이라면, 경고 메세지를 출력해 태풍이라는 자연재해를 판단할 수 있도록 하였다. 이 외에도 프로토타입에서 불편함이 있었던 올바른 지역을 입력하지 않을때 오류가 나오던 문제와 날씨 정보를 업데이트하려면 코드를 다시 실행시켜야 한다는 불편함을 해결 하는과정을 거쳐서 코드를 완성하였다.

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8/23 제주를 기준으로 프로그램을 돌렸을때 실행 결과이다. 윗 사진은 조건식의 변형없이 돌렸을때인데 정상적으로 날씨 정보가 출력되지만, 태풍을 판단하기에는 태풍이 발생한 지역이 없었다. 그래서 코드의 조건식을 현재 날씨에 맞춰 '보통 비'이고 바람이 3m/s 이상이면 경고 메세지를 출력하도록 수정을 했을때 태풍 경보가 정상적으로 출력되어 실제 태풍와 같이 조건식을 넣을때도 정상적인 실행이 된다는것을 확인했다.

# data[].attributes.body
1. https://naver.me/FNlVT4w0
대한항공·에어버스, 차세대 날개 함께 개발한다
2. 30207 김요한
3. 와류와 항공기
4. V. 대기의 운동과 순환 3. 대기를 움직이는 힘
IV. 해수의 운동과 순환 1. 해수를 움직이는 힘
5.  흐르는 것들의 역사- 송현수https://search.shopping.naver.com/book/catalog/36226397657?query=%ED%9D%90%EB%A5%B4%EB%8A%94%20%EA%B2%83%EB%93%A4%EC%9D%98%20%EC%97%AD%EC%82%AC&NaPm=ct%3Dli7f6rew%7Cci%3Dc83f24aa0d00cf8840b4e3a4e1bca93f44af705c%7Ctr%3Dboksl%7Csn%3D95694%7Chk%3Dcbe579f932c309eee9f68fd13d6d924938f8e376
6. 와류 유체 꼬리와류 유도항력 출발와류
7. 최근 항공기가 이착륙할 때 일정한 간격을 두고 진행한다는 사실을 알게 되었다 이 이유를 살펴보니 항공기가 날개에서 와류를 만들어내서 이 와류의 영향으로 뒷 항공기가 심하게 흔들릴 수 있으니 이를 방지하기 위해 일정한 간격을 세팅해둔다고 들었다. 그래서 이번 수행평가 시간에 지구과학 교과 내용중 대기를 움직이는 힘 내용을 바탕으로 어떻게 와류가 생성되는지를 알아보려고 한다.
8.  와류란 유체의 회전운동에 의하여 주류와 반대방향으로 소용돌이치는 흐름. 강하게 회전하면서 흐르는 유체의 형태를 소용돌이 혹은 와류라 부른다. 흔히 수로의 불규칙성, 장애물 등으로 인하여 발생된다. 항공에서는 이러한 와류에 의한 저항을 줄이기 위해 유선형 구조를 하고 있다.
그러면 이 와류는 항공기에서 어떻게 생성되고 어떤 영향을 주는 것일까?
비행기의 날개가 공기를 이동하기 시작하면 출발와류라는게 발생한다. 이로 인해 순환이 발생하고 순환으로 인해 양력이 발생한다. 날개에 양력이 발생할때 날개 밑부분의 압력이 날개 윗부분의 압력보다 높기때문에 날개 아래의 공기가 날개 위로 올려갈려고 한다. 이 성질은 공기가 뒷전을 떠나면서 공기가 뒤로 꼬이게 되는데, 이것이 꼬리 와류이다.

날개의 꼬리 와류의 가시화 현상

에어쇼라던가 비오는날 비행기가 착륙할때 날개끝에 하얀 연기같은것이 보이는 경우가 있다. 또는 항공기가 선회하거나 고기동시 자주 보인다. 이것은 날개의 꼬리와류때문에 생기는 현상이다.
양력이 커지면 꼬리 와류의 속도도 커진다. 베르누이 방정식에 의해 속도가 커지면 압력은 낮아지고 작은 압력에 의해 온도가 낮아진다. 즉, 낮은 온도에 의해 공기중의 수증기가 응축하여 보이는 현상이다.
꼬리 와류가 중요한 이유가 있는데, 이 꼬리와류는 날개 뒤에서, 공기를 아래로 흐르게 하는 내리흐름(DOWN WASH)을 생성한다. 이는 날개의 뒤에서만 아니라 앞으로 다가오는 공기에 영향을 끼친다. 그로 인해 유효받음각의 감소로 인한 양력 감소와 유도항력이 발생하게 된다. 즉 이 유도항력이라는것은 날개의 양력에 의해 꼬리 와류가 생기고 이 꼬리와류는 내림현상으로 만들어 유도항력을 만든다. 유도항력은 양력에 의해 생기는 어쩔수 없는 현상이지만 윙렛이나 가로세로비 날개의 뒤틀림 테이퍼등에 의해 어느정도 줄일 수가 있다.
9. 이번에 제트류에 대해 조사를 하며, 제트류에도 여러가지 종류가 있으며, 제트류는 겨울이 여름보다 더 강하다는 사실을 알게 되었다. 또한 제트류가 항공기 운항 외에도 여러가지 경우에 많은 영향을 끼친다는 사실도 알게 되었다.
10. http://www.kookje.co.kr/news2011/asp/newsbody.asp?code=0300&key=20160614.22003200523
심화탐구주제) 유도항력을 줄이기 위한 윙렛의 원리
유도항력이 발생하게 되면 연료 또한 많이 소비 되는데, 이러한 유도항력을 줄이기 위해선 날개 끝 와류를 줄여야 한다. 항공기는 날개 끝 와류로 발생하는 영향을 최소화하기 위해, 날개 끝 구조를 위로 구부린 형태로 설계되어 있다. 날개 끝을 위로 구부리게 됨으로 써, 날개 끝 와류로 인한 영향이 작아지고, 이로 인해 유도항력 자체도 작아지게 된다. 이렇게 날개 끝을 위로 구부리게 하는 것을 윙렛이라고 부른다. 이렇게 윙렛을 통해 항공사는 연료를 절감할 수 있다. 그래서 많은 항공사들이 윙렛을 다는 걸 선호한다.
11. 나는 지구과학2를 공부할 때, 내가 정말 좋아하는 항공 분야랑 많이 엮었다. 기상학 부분을 공부할 때, 나는 종종 항공기 레이더 앱을 통해 날아가는 항공기를 보는걸 좋아하는데, 이 레이더를 보면 화산활동이 발생하여 지진재로 인해 항공기가 날아다니지 못하는 구역들이 표시되어 지진재가 어느 방향으로 날아가는지 대기 순환을 통해 무역풍 편서풍 극동풍 어디의 영향을 받는지도 파악을 하기도 하였고, 항공기가 활주로에 착륙 할 때, 역풍을 받으며 착륙하는게 가장 좋은데, 이를 위하여 현재 공항에 푸는 풍향은 어딘지도 파악을 하였으며, 이외에도 여러가지 파트를 공부할때 항공과도 여러가지를 엮었다. 그외에도 지구과학을 근본적으로 공부할 때, 먼저 개념을 이해하는걸 가장 우선시여기고, 그 후에 개념을 외우고 마지막으로 문제를 풀었다. 그리고 만약 문제를 틀린 것을 왜 틀렸는지 분석하고 틀린 문제에 쓰인 개념을 다시 한번 복습하였다.