-
과학 기타
별의 진화(하)
원시별 탄생은 성간물질로 시작되며, 별의 죽음으로 다시 성간물질로 되돌아간다. 성간물질들이 구름처럼 모여 있는 곳을 성운이라 한다. 성운들 중에서 온도가 낮고 밀도가 높은 ‘암흑성운’은 원시별이 태어나기 위한 최적의 조건을 갖추고 있다큰 별은 핵융합으로 에너지 얻어“아시아코끼리는 하루에 약 102㎏을 먹어 치운다.” 일반적으로 덩치가 큰 동물들이 체중 유지를 위해 영양분을 계속 섭취해야 하듯이, 질량이 큰 별들은 핵융합이라는 방식으로 계속 영양분을 섭취하고 섭취한 만큼의 에너지를 방출하게 되면서 수명이 짧아지게 된다. 그러므로 별의 수명은 질량과 밀접하게 연관돼 있다. 현재의 태양은 주계열성으로 앞으로 먼 미래까지 핵융합 반응으로 빛과 열에너지를 우리에게 계속 제공해 줄 것이라는 것을 지난 시간에 강조했다.이번 시간에는 별의 진화와 관련된 에너지의 발생이 원소의 생성에 크게 기여했으며, 이를 통해 지구와 생명의 역사가 우주의 일부분이며 서로 밀접하게 연결돼 있다는 점을 강조할 것이다.별들은 질량에 따라 최후 달라주계열성은 오랜 기간 동안 별 중심에서 계속되는 핵융합에 의해 헬륨(He)의 핵은 점점 늘어가고, 연료인 수소(H) 핵은 감소되면서 점점 핵융합은 일어나기 어렵게 된다. 핵융합 반응이 감소되면 중심부의 압력이 감소하게 되어 빈 페트병(PETE)을 세게 누르면 찌그러지듯이 별의 중심부는 급격히 함몰된다. 반면에 별의 광구(표면) 부분은 팽창하게 되며 별의 반지름은 급격히 증가하게 된다. 이 과정에 있는 별을 적색거성이라고 한다.약 50억 년 전에 태어났지만 현재의 태양은 밝기가 거의 변하지 않는 안정한 주계열성이다. 하
-
과학 기타별의 진화(상)
지난 시간에 빅뱅(big bang)에 의해 수소와 헬륨 원자핵이 생성된 것을 배웠다. 이후 시간이 한참 지나서 중성인 원자들이 만들어졌고, 별의 진화 과정에서 별 내부에서 핵융합을 통해 가벼운 원소들이 생성됐다는 점도 배웠다. 초신성의 결과물로 철(Fe)보다 무거운 원소가 만들어지는 원소의 진화 과정도 설명했다. 이번 시간에는 별의 진화 과정과 연결해 원소들의 생성 과정을 알아보려 한다.항성·행성·위성의 차이태양(sun)처럼 스스로 빛을 내는 천체를 항성이라 한다. 스스로 빛을 내진 못하지만 항성의 주위를 도는 지구(earth)를 행성(planet), 행성의 인력에 끌려 주위를 도는 달(moon)을 위성(satellite)이라고 부른다. 따라서 우리가 말하는 별(star)은 항성을 일컫는다. 몇 가지 용어를 더 알아보자.성(星)은 별, 간(間)은 사이를 뜻하는 한자다. 별과 별 사이의 공간에 존재하는 기체와 티끌 같은 것을 모두 성간물질이라고 한다. 성간물질은 기체 99%와 내화성 규산염이나 흑연 같은 것이 얼음에 덮여 있는 미세한 고체 입자인 티끌 1%로 구성돼 있다.성간물질은 원시별 탄생의 출발점이며, 별이 탄생될 수 있는 재료가 된다. 또한 수명이 끝난 별은 성간물질로 다시 돌아간다. 성운에서 운(雲)은 ‘구름’의 뜻을 갖는 한자다. 따라서 성운(星雲)은 성간물질이 많이 모여서 구름처럼 보이는 것을 말한다.별은 은하에서 계속 태어나산란(scattering)도 알아둬야 한다. 산란은 ‘한쪽 방향으로 진행되는 파가 물체에 부딪쳐 운동 방향을 바꾸고 흩어지는 것’을 말한다. 어떤 성운은 별에서 나온 빛 중에서 가시광선을 산란시킨다. 이렇게 별빛이 산란돼 파란색으로 밝게 보이면 ‘반사 성운’이
-
과학 기타빅뱅의 증거
1948년 가모프와 랄프가 발표한 논문 ‘화학 원소의 기원’은 빅뱅 이론의 역사에서 매우 중요한 문헌이 됐 다. 두 학자는 빅뱅의 첫 번째 증거로 이렇게 말했다. “빅뱅 후 1초 정도 시간이 흐르면 우주의 온도가 100 억 도 정도로 낮아지면서 수소가 헬륨으로 융합을 시작한다. 그러나 빅뱅 후 3분 정도 시간이 지나면서 온도가 더 낮아져 더 이상 수소가 헬륨으로 융합을 할 수 없게 되며, 이때 수소와 헬륨의 질량비는 3 대 1 이다.” 현재 우주에서 측정한 수소와 헬륨의 질량비도 이와 같다.우주 온도에 따라 원소 융합 나타나태양처럼 빛을 내는 물체는 사람의 지문처럼 특유의 선 스펙트럼을 나타내며, 이를 분석하면 구성 원소를 알 수 있다. 이런 방법으로 별 빛의 선 스펙트럼을 분석하면 대부분이 수소와 헬륨임을 알 수 있다.1929년 미국의 천문학자인 허블은 “팽창하고 있는 우주에서 점점 멀어지고 있는 은하의 후퇴 속도는 허블상수와 은하 사이의 거리를 곱하면 구할 수 있다”는 허블의 법칙을 발견하고 우주가 팽창한다는 이론을 내놓았다. 이것은 빅뱅 이론의 두 번째 증거가 됐다. 은하의 후퇴 속도는 적색편이로 구할 수 있다. 적색편이는 ‘빛의 도플러 효과’ 때문에 생긴다. 도플러 효과는 광원이 멀어지면 관찰되는 빛의 진동수가 작아진다는 것이다. 진동수가 작아지면 파장은 길어진다. 파장이 길어지면 빨간색 영역의 빛을 방출하게 되며 이를 적색편이라 한다.빅뱅 후 남은 복사를 측정러시아의 가모프는 우주 초기에 온도가 매우 높았다면 대폭발로부터 광자의 형태로 방출된 복사의 일부가 남았을 것이라고 우주배경복사의 존재를 예언했다. 1964년 벨 연구소의
-
과학 기타빛의 굴절과 파장
“소나기 한줄기 지나가더니 / 먼 하늘에 무지개가 떴네. / 초등학교 때 열심히 외었던 / 빨 주 노 초 파 남 보… / 색동옷 꼬까옷만큼이나 고운 / 유년의 꿈 보여 주려고 / 서쪽 하늘에서 비춰 주네./ 세월이 훌쩍 흘러간 지금도 / 이상과 현실이 굴절되어 / 선명하게 활을 그리며 다가오네.” (‘문인회 작품집’ 김길순)프리즘은 빛을 굴절시킨다1447년 5월에 간행된 ‘용비어천가’를 비롯해 시와 노래에 자주 등장하는 일곱 빛깔의 무지개는 태양의 반대쪽에 비가 내리면 나타난다. 비가 내린 뒤 햇빛이 공기 속에 떠다니는 수많은 물방울들을 통과하면서 빛이 굴절되어 만들어지는 것이다.불꽃 반응 실험에서 노란색이 방출되면 이것은 나트륨(Na) 원소 때문이다. 비슷한 종류의 노란색 계열 불꽃색이 섞여 있어도 그 속에 어떤 원소가 들어 있는지를 ‘선 스펙트럼’ 분석을 통해 정확하게 구분할 수 있다. 각각의 원소들은 서로 다른 특유의 선 스펙트럼을 갖는다. 사람과 비유하면 선 스펙트럼은 손바닥 지문과 같은 역할을 한다. 그래서 우주와 물질을 구성하는 원소들을 명확하게 구별하기 위해서는 스펙트럼의 이해가 중요하다. 빅뱅이론을 이해할 때도 스펙트럼 분석이 중요하다.프리즘은 빛을 굴절시킨다. 굴절된 빛이 파장에 의해 배열된 것을 스펙트럼이라고 한다. 프리즘은 원인이고 스펙트럼은 결과라고 말할 수 있다. 스펙트럼을 올바로 분석하고 이해하기 위해서는 프리즘을 알아야 한다. 일반적으로 프리즘은 유리로 만든다. 모양은 삼각기둥 형태다. 빛이 프리즘을 통과하면 프리즘으로 들어갈 때와 프리즘에서 나올 때 두 번 굴절하게 된다. 프리즘을 통과한 후 빛은
-
과학과 놀자美 중앙은행 의장에 제롬 파월… 월가 출신 규제완화론자
도널드 트럼프 미국 대통령이 지난 2일(현지시간) 차기 중앙은행(Fed) 의장으로 제롬 파월 Fed 이사(64)를 지명했다. Fed 내부 인사인 파월을 차기 의장으로 발탁한 것은 당분간 안정(통화정책 유지) 속에 변화(금융규제 완화)를 추구하겠다는 포석이라고 전문가들은 해석했다.39년 만의 非경제학자 출신트럼프 대통령은 전날 파월 이사에게 전화를 걸어 의장 후보 지명을 통보한 데 이어 이날 백악관에서 지명 사실을 발표했다. 파월은 정통 경제학자가 아니다. 미 프린스턴대에서 정치(학사)를, 조지타운대에서 법학(석사)을 공부했다. 변호사로 사회생활을 시작해 투자은행(딜런리드앤드코 수석부사장), 재무부(국내금융담당 차관), 사모펀드(칼라일그룹 이사) 등을 거쳤다. 2012년 Fed 합류 직전 싱크탱크 초당적정책센터(BPC)에서 방문연구원으로 활동하기도 했다.그가 상원 인준을 거쳐 내년 2월 취임하면 1979년 Fed 의장에 취임한 폴 볼커 이후 30년 만에 경제학박사가 아닌 의장이 된다. 파이낸셜타임스 등은 “파월 이사가 과거 투자은행과 사모펀드 등에서 활동한 경력이 트럼프 대통령의 선택에 영향을 미쳤을 가능성이 있다”고 보도했다. 트럼프 대통령으로서는 경제학 전공 여부보다 시장의 움직임을 잘 알고 이해하는 사람이 필요했다는 설명이다.Fed 물갈이가 정책 변화 변수재닛 옐런 현 Fed 의장은 2015년 말부터 기준금리 인상 고삐를 당기기 시작했다. 지난달부터는 4조2000억달러에 달하는 Fed 보유 자산을 축소하는 작업에 착수했다. 2008년 발생한 금융위기를 수습하고 경기를 부양하기 위해 도입한 양적완화와 제로(0)금리 정책을 되돌리는 ‘쌍끌이 정상화’ 조치다.월스트리트저널은 이런
-
과학과 놀자
후계자 지명하지 않은 시진핑… 장기집권 포석?
시진핑 2기 체제에서 또 하나 주목되는 것은 시 주석을 이을 후계자가 나오지 않았다는 점이다. 2012년 취임한 시 주석의 최대 임기는 원래 2022년까지다. 그가 국가주석 10년 임기 규정을 무력화하고 장기 집권을 노리는 것이 아니냐는 관측이 나오고 있다.중국엔 지도자 교체 원칙 중 하나로 ‘격대지정(隔代指定)’이란 불문율이 있다. 현재 지도자는 차기 지도자를 정할 수 없으며, 대신 한 대(代)를 뛰어넘어 차차기 지도자를 지정할 수 있다는 것이다. 이 원칙은 마오쩌둥과 덩샤오핑 시대 후계 문제를 놓고 권력투쟁이 이어진 데서 유래했다. 폐단을 끊기 위해 덩샤오핑은 1992년 장쩌민에게 권력을 넘기면서 당시 만 49세인 후진타오를 다음 지도자로 지정했다. 미래 권력을 미리 낙점함으로써 기존 권력의 독재와 세습 가능성을 차단한 것이다. 시 주석은 후진타오가 아니라 장쩌민에 의해 세워졌다.이런 관례에 따르면 후진타오가 키운 후춘화 광둥성 당서기가 시 주석을 이을 차기 지도자로 이번에 상무위원에 진입하거나 다른 50대 상무위원이 등장했어야 한다. 신임 상무위원 다섯 명은 후계자가 될 수 없다. 중국에는 당 대회가 열리는 해에 만 68세 이상이면 정치국 위원 이상 간부가 될 수 없는 ‘7상8하’라는 원칙이 있다. 국가주석의 임기가 10년인 점을 감안할 때 이들은 최고지도자로서 두 번째 임기를 맞는 2027년엔 모두 이 규정에 걸리게 된다. 마오쩌둥이 세웠던 불문율을 25년이 지나 시 주석이 깨버린 셈이다.상무위원 자리를 시 주석의 측근이 대거 차지하면서 1982년 권력 집중의 폐해를 막기 위해 도입된 ‘집단지도체제’ 원칙도 사실상 유명무실해졌다는 평가다. 1인 체제를
-
과학과 놀자권력 더 강해진 중국 '시진핑 2기' 시작
중국은 10억 명의 인구와 고속 성장하는 경제를 앞세워 미국을 누르고 ‘세계 최강국’으로의 부활을 호시탐탐 노리고 있다. 이런 중국의 권력구도 향방을 결정짓는 공산당 제19차 전국대표대회(당대회)에 전 세계의 이목이 쏠린 이유다. 지난 24일 폐막한 이 행사에서 시진핑(習近平) 중국 국가주석(사진)은 예상대로 연임에 성공했다. 이뿐만 아니라 자신의 통치철학을 공산당 최고 지도이념인 당장(黨章·당헌)에 명기했고, 핵심 지도부를 자신의 측근들로 채웠다. 중국이 한층 강력해진 ‘시진핑 1인 천하’ 시대로 들어섰다는 평가가 나온다.올해 당대회의 최대 화제는 ‘시진핑 신시대 중국 특색 사회주의 사상’(시진핑 사상)이 공산당 당장에 삽입됐다는 점이다. 외신들은 시 주석의 위상이 덩샤오핑(鄧小平)을 넘어 마오쩌둥(毛澤東) 반열에 올라섰다고 평가했다. 중국 최고지도자가 생전에 자신의 이름을 단 사상을 당장에 삽입한 것은 중국 건국의 아버지로 불리는 마오쩌둥 이후 처음 있는 일이다. 집권 5년밖에 안 된 시 주석이 당내에서 절대권력을 구축했다는 의미로 해석되고 있다. 중국 특색 사회주의는 원래 덩샤오핑의 이념이다. 시 주석은 여기에 ‘신시대’를 붙여 경제를 넘어 세계 일류 군대를 갖춘 현대화 강국을 건설하고 중화민족의 부흥을 이루겠다는 목표를 제시했다.시진핑 사상의 핵심 내용은 ‘5위일체(五位一體)’와 ‘4개전면(四個全面)’으로 요약된다. 5위일체는 샤오캉(小康: 모든 국민이 편안하고 풍족한 생활을 누림) 사회 건설, 사회주의 현대화 추진, 중국몽(中國夢: 중화민족의 위대한 부흥)을 실현하기 위해 경제·정치·
-
과학과 놀자"멈췄던 원전 80%까지 재가동"… 일본 '원전 체제'로 빠르게 복귀 중
일본의 원자력발전소 재가동이 순조롭게 진행되고 있다. 동일본 대지진 이후 전면 가동 중단에 들어갔던 일본 원전 중 이미 5기가 재가동 중이고 내년 상반기까지 추가로 4기가 노(爐)에 불을 붙일 예정이다. 일부 노후 원전을 제외하고 일본 내 재가동이 가능한 원전의 80%가량이 재가동을 신청한 만큼 수년 안에 일본이 정상적인 ‘원전 체제’로 복귀할 것이란 전망이 힘을 얻고 있다.잇따라 재가동되는 일본 원전들지난 8월 말 규슈전력은 사가현 겐카이초에 있는 겐카이원전 3호기를 내년 1월 중 재가동하겠다는 방침을 발표했다. 규슈전력은 이와 함께 일본 원자력규제위원회에 재가동에 필요한 절차 중 최종단계인 ‘사용전 검사’ 신청서를 제출했다. 사용전 검사’는 가동이 중단됐던 원전 설비가 제대로 잘 작동하는지 살펴보는 조치다. 규슈전력은 예정대로 관련 조치가 진행되면 내년 1월 원자로를 재가동해 2~3일 뒤에 송전을 시작하고, 1~2주 뒤에 출력을 100%로 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이상이 없다는 것이 최종 확인되면 2월께 겐카이원전 3호기가 정상 영업운전에 들어갈 전망이다. 규슈전력은 겐카이원전 4호기에 대해서도 늦어도 올 12월까지 사용전 검사를 신청한다는 계획이다.같은 날 간사이전력은 후쿠이현에 있는 오이원전 3·4호기의 재가동을 위한 사용전 검사 신청서를 원자력규제위에 냈다. 오이원전 3호기는 2018년 1월 중순, 4호기는 3월 중순께 재가동에 들어갈 예정이다. 정상 영업운전은 3호기가 2월, 4호기가 4월로 전망되는 만큼 간사이전력은 내년 5월께면 추가 전기요금 인하도 가능할 것으로 보고 있다.수년 내 ‘원전 체제’로 복귀될 듯20