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자아란 무었인가요?
현대과학은 아직 ‘자아’가 무엇인지 정확히 대답할 수 있을 정도로 발달하지 않은 것 같습니다. 어쨌든 ‘과학’이니만큼 ‘자아’라는 개념을 ‘영혼’이나 ‘절대자’ 등의 개념을 사용하지 않고 인간의 뇌 속에서 일어나는 현상으로 이해해야 한다는 문제의식은 많은 과학자들이 공유하고 있는 것 같습니다. 이런 관점에서 본다면 ‘자아’라는 것도 마치 우리가 색깔을 볼 때 그것이 빨간색이니 파란색이니 하고 느끼는 것처럼 뇌가 만들어내는 일종의 ‘감감질(Qualia)’일지도 모릅니다. 현대의 과학철학은 대체로 감각질을 실체로 보지 않는 쪽으로 합의하고 있는 것 같은데 이런 관점에서 본다면 자아도 실체가 아닌 허상일 수 있습니다. 자아란 다른 것이 아닌(내 손이나 발이 아닌) ‘내’가 무언가를 하고 있다는 느낌인데 진화심리학적으로는 갈등의 상황에서 빠른 결정을 내리기 위해 필요한 메커니즘이었는지도 모릅니다. 즉 여러 가지 감각이 서로 상충될 때(이를테면 숲 속에서 맛있는 과일을 발견했는데 보이지 않는 곳에서 바스락거리는 소리가 들려서 그 과일을 먹을지 말지를 갈등하는 상황 같은) 결정을 내릴 수 있는 뭔가가 필요했으리라 생각해 볼 수 있습니다. 하지만 이런 얘기들은 아직 가설일 뿐 현재 ‘자아’를 과학적으로 설명하는 것은 불가능합니다.
반도체공장같은 곳에서 쓰이고 남은 폐기물은 주로 무엇이죠??
카오스 재단의 루디선생님 중에는 반도체 분야의 전문가가 안 계셔서 저희가 구글을 검색하여 반도체공장에서 나오는 폐기물과 관련된 pdf 파일을 하나 소개해 드리겠습니다. 구글에서 ‘반도체/디스플레이 산업_국가청정지원센터’를 검색해 보세요. 그냥 ‘반도체/디스플레이 산업’만 쳐도 검색 가능합니다.
산업폐기물, 공장의 오수와 같은 물질들을 재활용할시 재활용하는것이 더 이득인 방법이 아니어서 재활용하지는 않는 것인가요 아니면 재활용되지가 않아 재활용 안하는 것인가요??
현재 산업폐기물이나 공장에서 나오는 오수를 재활용하는 많은 연구가 이루어지고 있고 실제로 재활용되는 사례도(아직까지 많지는 않지만) 있습니다. 재활용하는 방법을 찾는 것은 큰 문제가 아닌데 늘상 그렇듯 비용이 문제입니다. 재활용하는 데 드는 비용이 크면 국가 등의 지원 없이는 적용하기가 쉽지 않겠죠. 구글에서 ‘산업폐기물 재활용’을 검색해 보세요.
공기중 이산화탄소를 제거하기 위해 이산화탄소와 반응하는 어떤 기체물질을 공기중에 놓고 많은 압력과 열을 가해 이산화탄소를 고체나 액체물질로 전환시키는것을 할수 있나요>>
네, 현재 CCS기술(Carbon Capture and Storage; 이산화탄소 포집 및 저장)이라고 해서 이미 사용되고 있습니다. 이산화탄소를 걸러내어 압축해서 액화시키고 이를 지하에 매설하는 방법입니다. 구글에서 ‘이산화탄소 포집 및 저장’을 검색해 보세요.
금속ㅇ이나 금속결합 물질에서 극성분자 비극성분자와 같은 성질이 나타나나요??
만약 그러면 극성분자와 금속결합이 서로 용해성을 가질수 있을까요???

예를 들면 물과 녹인 금속, 가루 금속이 섞일수 있을까요??
저희 루디선생님 중 한 분인 서울대 화학부 이동환 교수님이 직접 답변 적어주신 걸 첨부합니다.

문: 금속이나 금속결합 물질에서도 극성분자 비극성분자와 같은 성질이 나타나나요??
답: 금속은 “분자”라고 부르지 않습니다. 서로 가까이에 있는 원자끼리 “결합”을 만들기는 하나, 결합을 구성하는 전자가 원자와 원자 사이에 편재화(localize)하지 않고, 벌크 물질 전체에 걸쳐 퍼져 있는 구조를 갖습니다 (즉 전자의 “바다”라고 생각하면 됩니다). 금속의 전자구조는 그래서 “밴드”(band)라고 부릅니다. 특정 원자에 “소속”되어 있지 않기 때문에 금속을 이루는 전자는 쉽게 이동할 수 있고, 그 결과 전기전도성이 생깁니다. “금속결합 물질”은 아마도 금속 원자를 포함하고 있는 유기 분자, 혹은 금속 이온과 유기 분자 리간드가 결합한 금속 착화합물을 말씀하시는 것으로 이해하는데, 이 경우는 유기 분자와 같이 극성, 비극성과 같은 성질로 당연히 나눌 수 있습니다.

문: 만약 그러면 극성분자와 금속결합이 서로 용해성을 가질 수 있을까요???
답: 고체 상태의 벌크 물질은 분자와 분자 사이의 끌어당기는 힘 때문에 부서지지 않고 그 형태를 온전히 유지합니다. 염(salt)의 경우, 양이온과 음이온 사이의 정전기적 힘 때문에 역시 형태를 갖추고 있는 것이구요. 이런 물질을 용매에 넣었을 때, 개별 분자(혹은 이온)과 용매 분자 사이의 새로운 상호작용을 통해 에너지가 더 낮은 상태로 갈 수 있다면 (엔탈피와 엔트로피 면에서), “용해”가 일어납니다. 즉 개별 구성 요소로 조각조각 떨어지면서 우리 눈에는 보이지 않게 되는 것이지요.

문: 예를 들면 물과 녹인 금속, 가루 금속이 섞일 수 있을까요??"
답: “녹인 금속”이라는 것이 무엇을 의미하는지 잘 모르겠는데, 예를 들어, 소금을 녹였을 때 녹아나오는 나트륨 이온(Na+)과 같은 것을 생각하신다면, 당연히 물과 잘 섞이게 되겠지요. 양전하를 갖는 금속 이온 주변을 물분자의 산소가 둘러싸면서 정전기적 상호작용을 통해 에너지 면에서 안정하게 만들어 줍니다. “가루 금속”은 벌크 상태의 물질을 말씀하시는 것 같은데, 이 경우는 금속 원자와 금속 원자 사이의 결합이 강하고, 벌크 물질이 개별 원자로 떨어져 나왔을 때 원자-용매 상호작용을 통해 안정화될 수 없기 때문에, 자발적으로 “녹아 나오는”(즉 물과 섞이는) 일은 일어나지 않습니다. 다만, 금속 표면에서 산화 반응을 통해서 금속 이온이 만들어진다면 물과 반응해서 다른 형태의 화합물로 변할 수 있습니다. 철이 녹(rust)으로 변하는 것이 좋은 예가 되겠습니다. Fe 원자가 산소와 반응하는 복잡한 과정을 거쳐서 Fe3+ 이온이 되면 물 분자와 반응해서 “Fe2O3”라는 실험식으로 표현할 수 있는 산화물로 변합니다. 이 산화물은 분자량이 작을 경우에는 물에 녹아 있지만, Fe-O 결합의 반복을 통해 분자량이 커지면 침전물로 떨어집니다. 우리 눈에 보이는 빨간색 녹이 되는 것이죠.
감사합니다 9336pu**
SDO 관측위성이 촬영한 AIA 태양사진 자료를 보았는데, 파장영역대의 필터에 따라 태양의 색이 달라지는 것을 볼 수가 있었습니다. 관측한 파장영역대와, 관측된 태양의 온도의 상관관계를 알고 싶어 질문합니다.
태양에서 나오는 빛에는 다양한 파장의 빛이 섞여 있습니다. 태양의 표면의 온도가 6000도라면 거기에서 나오는 빛에도 다양한 파장의 빛이 섞여 있고, 태양 표면 안쪽에서부터 나오는 빛은 6000도가 넘는데 거기에도 다양한 파장의 빛이 섞여 있습니다. 단 온도가 높아질수록 에너지가 높은 짧은 파장대의 빛이 차지하는 비율이 커집니다. 따라서 필터로 특정한 파장의 빛을 본다고 해도 그것은 태양의 어떤 특정한 온도에서 나온 빛이 아닙니다. 중요한 것은 그 파장대의 빛이 차지하는 비율입니다. 현재 태양에서 나오는 빛은 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선대의 빛이 가장 많은 비율을 차지하는 것이지 다른 파장의 빛이 없는 것이 아닌 것과 마찬가지이죠.
바이오 에너지에 대해 연구하고 싶다면 어떤 학과를 가야 하고, 어떤 노력을 해야 할까요?
교육부의 커리어넷 학과정보에서 ‘에너지자원공학과’를 검색해 보세요. (구글에서 ‘에너지자원공학과’를 검색하시면 됩니다.) 관련된 학과의 종류와 다양한 정보를 얻을 수 있을 겁니다.
표면장력을 이용하여 만든 로봇은 어떠할까요???
아마도 가장 먼저 생각할 수 있는 것이 표면장력을 이용해서 물에 뜰 수 있는 로봇을 만드는 것일 겁니다. 아래에 2015년 8월에 발표된 서울대학교 연구진의 ‘소금쟁이 모사로봇’의 사례를 소개합니다.

“물가나 습지에 서식하는 다양한 소형 생물들은 주로 물의 표면장력을 이용하여 활동한다. 이들의 수상 거동은 다양한 방식으로 연구되고 응용되어 왔다. 특히 긴 다리를 자유자재로 움직여 수면에서 활주하고, 도약하는 소금쟁이의 거동은 정교함과 성능면에서 독보적이다. 이러한 소금쟁이의 수상 활주에 관하여 많은 연구가 이루어지고 응용되어 온 반면, 수상 도약에 대한 연구는 기초적인 단계에 머물렀었다.

기계항공공학부 김호영, 조규진 교수의 공동연구팀은 소금쟁이가 수면에서 도약할 때 표면장력을 최대한 이용하는 방식으로 운동함을 밝히고, 이를 응용하여 소금쟁이와 유사한 도약 성능을 보이는 수상 도약 로봇을 개발하였다.

연구결과에 따르면, 땅에서 뛰는 많은 동물들과 달리, 소금쟁이는 도약할 때에 수면을 단순히 아래로 누르지 않고 넓게 벌렸던 네 개의 다리를 회전시켜 가운데로 모으는 동작을 취한다. 이는 다리가 수면을 누르는 시간을 최대화하여 가속 시간을 늘릴 수 있는 이점이 있다. 소금쟁이는 또한, 수면을 누르는 동안에 표면 장력이 버틸 수 있는 한계 이하로 힘 조절을 한다. 이를 통해 운동 중에 수면이 뚫려 다리가 물에 빠지는 위험을 줄이고 가속을 최대화하여 매우 효율적으로 도약한다.

또한, 본 연구팀은 소금쟁이의 도약 특성 연구 결과를 바탕으로 표면장력을 활용한 효율적인 수상 도약을 구현할 수 있는 로봇을 개발하였다. 벼룩의 도약기관 구조를 모사한 토크 역전 메커니즘(torque reversal catapult mechanism)을 활용하여 소금쟁이의 다리 회전 및 추력 곡선을 모사하였고, 최대 추력이 표면 장력 허용 한계 이하가 되도록 액추에이터를 설계하였다. 또한, 입체 종이책을 만들 듯이 pop-up 공정으로 제작한 초경량 액추에이터에 가늘고 긴 형상합금 다리를 이어, 68mg의 초경량 로봇을 구현하였다. 본 로봇은 수면을 뚫지 않고 표면장력을 최대로 이용하며, 지상에서 뛰는 높이만큼 물에서도 뛰어오를 수 있다.

본 연구팀은 이 연구가 생물학자, 유체역학자, 로봇공학자의 노력이 합쳐져서 이루어진 융합연구의 대표적 성공 사례라고 밝혔다. 곤충 크기에서 단순한 기능을 수행하는 생체모방 로봇은 휴머노이드와 같은 고비용 로봇과는 차별되는 분야에서 이용될 수 있어서 세계적으로도 큰 관심을 받고 있다. 가까운 미래에 소형 로봇은 재해나 오염지역, 전장에서 대량으로 흩어져 감시, 정찰, 인명 발견 등의 목적에 사용될 것으로 연구팀은 전망했다.

연구 결과는 ‘SCIENCE’ 7월 31일자 온라인판에 게재되었다.
(논문명: Jumping on water: Surface tension-dominated jumping of water striders and robotic insects)”
감사합니다!! lisa66**
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