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과학 기타
머리카락 굵기 4만분의 1 불가능에 도전
최양규 한국과학기술원(KAIST) 교수가 세계에서 가장 작은 3나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 크기의 실리콘 반도체 전자 소자를 최근 개발해 화제가 됐다. 어른 머리카락 굵기의 4만분의 1에 불과한 이 나노 전자소자는 10여년 이후에나 본격적으로 실용화될 수 있을 것으로 보인다. 그러나 실리콘 반도체의 집적 한계를 새롭게 돌파했다는 점에서 이른바 '실리콘 반도체 시대'를 보다 더 지속시킬 수 있는 가능성을 마련한 것으로 평가받고 있다. ◆집적기술 발달이 핵심 실리콘은 반도체의 핵심 소재로 알려져 있다. 1947년 미국 벨연구소의 윌리엄 쇼클리 박사가 반도체 특성을 이용해 전류 흐름을 조절하는 전자 소자(트랜지스터)를 개발한 이후 반도체는 전자산업의 '꽃'으로 떠올랐다. 그리고 미국 페어차일드사가 1959년 실리콘을 이용한 최초의 상업용 트랜지스터를 생산하면서 실리콘 반도체 시대가 본격적으로 열렸다. 이후 하나의 칩 안에 트랜지스터,저항,콘덴서 등의 소자를 보다 많이 넣기 위한 집적 기술이 발달하면서 반도체 칩의 용량과 속도는 엄청난 속도로 증가했다. 집적 기술은 칩 위에 얼마나 가느다란 회로를 그려넣을 수 있는가에 달려있다. 반도체는 웨이퍼라 불리는 둥근 실리콘 기판 위에 엄청나게 많은 전자 소자와 회로의 형상을 찍어서 만든다. 그 선의 폭을 작게 만들면 만들수록 소자의 크기를 줄일 수 있어 집적도를 높일 수 있다. 우리나라의 삼성전자는 이런 집적 기술을 발전시켜 매년 세계 신기록을 경신하고 있다. 지난해에는 50나노 16기가비트 플래시메모리를 발표,세계를 놀라게 했다. 이 메모리는 머리카락 굵기의 2000분의 1에 해당하는 50나노의 아주 가는
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과학 기타
"마이크로칩 용량 매년 2배로 늘어난다"
미국 페어차일드사 연구원이던 고든 무어는 빠르게 발전하는 반도체 기술 덕에 '마이크로칩의 용량이 18개월마다 두 배가 된다'고 예측했다. 이는 컴퓨터의 처리 속도와 메모리 양이 급속도로 늘어나는 반면 비용은 상대적으로 떨어진다는 의미를 담고 있다. 이런 그의 주장은 발전하는 마이크로칩 기술을 대변하는 이론으로 인정받아 일명 '무어의 법칙'으로 불린다. 그러나 이 무어의 법칙도 최근엔 잇달아 깨지고 있다. 다름 아니라 황창규 삼성전자 사장이 '마이크로칩의 용량이 매년 두 배로 늘어난다'고 주장한 이른바 '황의 법칙'에 의해서다. 삼성전자는 99년 256메가,200년 512메가,2001년 1기가,2002년 2기가,2003년 4기가,2004년 8기가,2005년 16기가 플래시메모리를 발표하면서 황 사장의 메모리 신성장론을 6년 연속 입증하는 데 성공했다.
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과학 기타
지구 이외의 별에 생명체 존재할까
지구 이외의 별에 생명체가 있을까. 이 의문은 인류가 아주 오랫동안 가져 온 수수께끼 가운데 하나다. 20세기 이후 본격화된 우주 탐사는 태양계 행성들의 비밀을 속속 벗겨내면서 우주 생명 존재의 비밀에 한걸음 다가서고 있다. 특히 물의 존재 여부는 지대한 관심을 일으키는 이슈다. 물이야말로 생명 존재의 가능성을 가늠하는 첫번째 조건이기 때문이다. ◆토성의 위성에서 물 흔적 발견 토성 탐사선 카시니호가 얼음으로 된 토성 위성 '엔셀라두스'(Enceladus)의 표면에서 물의 흔적을 발견했다. 물의 존재는 이 위성에 생명체가 존재할 가능성을 높여주는 것이다. 이 연구 결과는 최근 미국 과학저널 '사이언스'에 실려 세계 과학자들을 흥분시켰다. 1997년 발사돼 2004년부터 토성 궤도를 돌고 있는 카시니호는 토성의 고리와 위성들을 탐사하고 있다. 이번에 카시니호가 탐사한 엔셀라두스는 푸른색 고리 지역에서 토성을 돌고 있는 위성으로 달의 7분의 1 크기다. 과학자들은 카시니호가 보내온 영상 자료를 분석한 결과 엔셀라두스 남극에서 하늘로 뿜어지는 얼음 입자와 수증기 분출 기둥을 확인했다. 이는 미국 옐로스톤 국립공원에 있는 간헐천과 비슷한 모양으로 일종의 '얼음 화산'인 셈이다. 분출물들은 주로 물로 이뤄져 있으며 상당량의 이산화탄소와 약간의 프로판 및 메탄 같은 물질을 함유하고 있는 것으로 분석됐다. 또 약간의 암모니아와 상당량의 먼지 입자도 감지됐다. 이들 분출물은 이온화돼 토성의 대기와 고리에 다다르고 일부는 눈의 형태로 지표면에 다시 떨어진다. 과학자들은 이 같은 분출 현상을 과학적으로 분석한 결과 얼어붙은 엔셀라두스 지표면 아래에 물을 담고
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과학 기타
올해 '화학의 해' … 화학, 그 오묘한 세계에 빠져 봅시다
2006년은 과학기술부가 정한 '화학의 해'다. 화학은 근대 산업사회를 일으킨 매우 중요한 분야다. 우리가 일상 생활에서 쓰는 제품 중에 화학이 적용되지 않은 물건은 거의 없다고 해도 지나치지 않다. 과기부는 이런 화학의 중요성을 되짚어 보고 화학에 대한 관심을 높이기 위해 올 한 해 풍성한 행사를 펼친다. 정부는 과학문화 확산을 위해 '사이언스 코리아'라는 프로젝트를 진행하고 있다. 정부는 이 프로그램에서 매년 하나의 과학 분야를 선정해 집중적으로 홍보하고 있다. 올해의 주제는 바로 화학이다. 특히 2006년은 대한화학회 창립 60주년을 맞는 해여서 더욱 의미가 깊다. 대한화학회는 우리나라에서 가장 오래된 전국 규모의 학회다. 2004년은 '과학문화의 해',2005년은 '물리의 해'였다. 과기부는 화학의 해를 맞아 이를 널리 알리기 위해 지난 7일 서울 소공동 프레스센터에서 대한화학회와 함께 '2006 화학의 해' 선포식을 가졌다. 대한화학회와 과기부는 또 화학의 해 사업위원회를 발족시켜 올 한 해 화학을 주제로 다양한 전시회와 행사를 개최하기로 했다. ◆화학의 세계로… 오는 5월20일 서울 올림픽공원을 시작으로 전국을 순회하는 대규모 특별 전시회가 열린다. 5월26∼28일엔 부산 벡스코 앞 광장에서,8월11∼15일에는 일산 한국국제전시장(KINTEX)에서 개최된다. 이어 9월30일∼10월1일에는 대구 엑스코에서,10월27∼29일에는 광주학생문화회관 앞 광장에서 열린다. 이 전시회를 위해 대규모 이동식 전시관이 제작됐다. 이 이동 전시관은 지름 10m의 원형 돔관과 10㎡의 사각 돔관,소규모 극장으로 구성되며 대표적인 화학 물질 구조인 벤젠고리 분자 모양으로 형상화됐다. 특히 튜브 형
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과학 기타
생활속의 화학 원리 … 포스트잇의 비밀 등
화학은 물질의 성질과 조성 및 구조,그리고 그 변화를 연구하는 학문이다. 금속을 다루고 여러가지 약품을 활용했던 고대와 중세의 연금술은 화학의 원형으로 꼽힌다. 이어 근대로 넘어오면서 물질의 구조와 원리는 점차 과학적으로 연구되기 시작했고 그 결과 화학은 중요한 과학 분야로 자리를 잡았다. 생활 속에 무궁무진하게 널린 화학의 원리,그 세계로 들어가 보자. 학교나 사무실에서 메모용으로 널리 쓰이는 포스트잇은 원래 실패한 화학 연구의 결과였다. 미국 3M사의 화학자 스펜서 실버는 연구 끝에 한 종류의 접착제를 개발했지만 실패한 것으로 생각했다. 접착력이 너무 떨어지고 불안정했기 때문이었다. 그러나 같은 회사의 연구원이던 아트 프라이의 생각은 달랐다. 프라이는 이 물질을 보고 책갈피 용으로 적당하다는 것을 알아냈다. 간편하게 붙였다가 떼어낼 수 있었던 것이다. 포스트잇은 그렇게 해서 접착식 임시 메모지로 탄생하게 됐고 공전의 히트를 기록했다. 포스트잇 접착력의 비밀은 바로 접착제 입자에 있다. 보통의 접착 테이프에는 0.1∼0.2㎛의 아주 작은 접착 입자가 연속적으로 칠해져 있어 한번 물체에 달라붙으면 쉽게 떼어지지 않는다. 반면 포스트잇의 접착 입자는 25∼45㎛의 캡슐 형태로 불규칙적으로 층을 이루며 칠해져 있어 한 번 메모지를 붙인 후 쉽게 떼어내 다른 곳에 다시 붙도록 만들어 준다. 저녁에 이뤄지는 운동 경기나 축제에 가보면 흔히 볼 수 있는 게 야광 막대다. 응원 용품과 스포츠 용품뿐만 아니라 아주 다양한 용도로 널리 사용된다. 이 야광 막대의 원리는 반딧불의 원리와 비슷하다. 화학 에너지를 빛 에너지로 전환하는 반응이다.
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과학 기타
'불의 사용' 등
지난 호에서는 '20세기를 움직인 과학기술'을 다뤘다. 인류 역사 전체에서 성취했던 것보다 더 많은 것들을 이뤄냈던 때가 바로 20세기였다. 이 시기의 눈부신 과학기술 발달은 그러나 그 이전의 혁신적인 발명과 발견이 있었기 때문에 가능한 일이었다. 인류가 지구상의 다른 생명체들과는 전혀 다른 길을 걷기 시작했다는 차원에서 보면 진정한 과학기술의 발달은 훨씬 이전에 이뤄졌다. 오늘은 20세기 이전까지 인류사를 바꾼 과학기술 사건들을 살펴보자. ◆ 불의 사용 그리스 신화에 나오는 프로메테우스 신은 '불'을 훔쳐 인간에게 몰래 준다. 비록 프로메테우스는 불을 훔친 죄로 벌을 받았으나 그 덕분에 인간은 약한 몸으로 자연계에서 생존할 수 있게 됐다. 불은 그래서 최초의 과학기술로 곧잘 해석되곤 한다. 근대 이후 등장한 전기는 '제2의 불',원자력은 '제3의 불'이라고 일컬어 진다. 태초부터 어떤 동물도 불을 사용하지는 못했다. 하지만 우리 인류는 마찰의 원리를 이용,불을 일으키는 방법을 알아내면서 본격적으로 불을 활용하기 시작했다. 불을 사용하게 됨으로써 일정한 장소에 모여 공동 생활을 할 수 있게 됐고,음식물을 익혀 먹음으로써 위생을 향상시킬 수 있었다. 음식물을 조리하기 위한 용기도 개발했다. 불은 도구와 함께 인류의 문명을 일으킨 주요한 수단이 됐다. 우리 인류가 지속적으로 문명을 발전시킬 수 있었던 중요한 힘 가운데 하나가 바로 '기록 문화'다. 기록을 통해 지식을 전수하고 지속적으로 발달시켰다. 여기에 중요한 역할을 한 것이 바로 종이다. 종이는 서기 105년 중국 후한 시대의 환관이었던 채륜에 의해 발명됐다고 전해진다. 그러나 최근의 연구에
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과학 기타
뉴턴 '만류인력의 법칙' 물리학의 이론적 배경
사과가 땅으로 떨어지는 것을 보고 만유인력의 법칙을 생각해 냈다는 과학자 아이작 뉴턴의 이야기는 유명하다. 이 만유인력의 법칙을 포함해 힘의 원리를 설명한 뉴턴의 이론들은 흔히 '뉴턴 고전역학'으로 불리며 근대 과학사를 바꾼 것으로 평가받고 있다. 그의 물리학 이론들을 체계적으로 담아 1687년 출간한 '프린키피아(원제:자연철학의 수학적 원리)'는 진화론을 주장한 찰스 다윈의 '종의 기원'과 함께 역사상 가장 중요한 과학책으로 꼽힌다. 뉴턴은 이 책에서 만유인력을 비롯한 몇 개의 운동법칙을 바탕으로 여러 물리 현상과 천체의 운동을 과학적으로 기술했다. 힘의 원리에 대한 그의 이런 개념들은 19세기 말까지 물리학 발전의 중요한 이론적 배경이 됐으며 지금도 여전히 물리학의 근간을 이루고 있다. 뉴턴의 이론과 과학관은 그러나 이후 상대성 이론과 양자역학 등 새로운 이론의 등장으로 인해 '고전역학'이라는 이름으로 불리게 된다. 아주 빠른 속도의 물체에서는 상대성 이론이,원자의 세계를 다루는 미시 현상에서는 양자 역학이 각각 핵심 이론으로 뉴턴 역학을 대체했다.
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과학 기타
'볼타 전지 발명' 등
18세기는 전기에 대한 연구가 많이 이뤄졌다. 네덜란드의 뮈센브루크가 정전기를 보관할 수 있는 라이덴병을 발명했고,쿨롱은 전기를 띤 물체 사이에 작용하는 쿨롱의 법칙을 발견했다. 이어 18세기 말 알레산드로 볼타가 처음으로 전지를 개발하면서 전기는 점차 우리 생활로 다가오게 됐다. ◆ 볼타 전지 발명 이탈리아 출신 물리학자로 스위스 파비아대학 교수로 일하던 볼타는 18세기 말 산성 용액에 담겨진 두 금속의 끝을 연결하면 전기가 흐른다는 것을 발견했다. 그는 이 현상을 이용해 최초의 화학전지를 발명했는데,이를 기념해 우리는 지금도 이 같은 원리의 전지를 '볼타 전지'라고 부른다. 볼타 전지의 발명은 전기의 실용화를 이끈 중요한 과학 사건이었다. 이전까지만 해도 전기는 순간적으로 흘러 사라져버리는 것으로만 여겨졌으나 지속적으로 전기의 흐름(전류)을 발생시킬 수 있는 방법을 볼타가 알아냈기 때문이다. 전지의 발명에 힘입어 19세기에 전기를 이용하는 기술이 획기적으로 진보할 수 있었다. ◆ 진화론과 유전법칙 동서양을 막론하고 인류의 탄생은 주로 신화적인 이야기로 전해져 왔다. 성서의 창조론에선 인간이 신의 형상을 본 떠 만들어진 것으로 묘사됐다. 1859년 영국의 찰스 다윈이 출간한 '종의 기원'은 이러한 인류의 오랜 가치관을 송두리째 뒤엎는 혁명적인 책이었다. 영국 해군 조사선인 비글호를 타고 세계 각지를 탐험한 결과를 집대성한 이 책에서 다윈은 모든 생물이 '자연선택'이라는 원리에 의해 진화해 왔으며 이는 인류 또한 마찬가지라고 주장했다. 다윈의 진화론은 생물학의 발전에 지대한 영향을 미쳤으며 지금도 무수한 논쟁을 불러일으키고 있