과학토리

  우주 탐사라고 하면 과거에는 국가의 전유물처럼 여겨졌습니다. 미국 NASA, 러시아 로스코스모스 등이 대표적인 우주기관으로 활약하며 달 탐사, 우주정거장 건설, 화성 탐사 등 다양한 성과를 이뤄냈죠. 하지만 최근 들어 그 흐름이 바뀌고 있습니다. 민간 우주기업 이 우주 산업의 판도를 뒤흔들고 있으며, 그 영향력은 날로 커지고 있습니다. 이번 포스팅에서는 민간 우주 탐사 기업들이 우주 산업에 어떤 혁신을 가져오고 있는지 , 그리고 앞으로 우리가 맞이하게 될 우주의 미래 에 대해 자세히 알아보겠습니다. 과거: 국가 중심의 우주 탐사 시대 20세기 중후반, 우주 탐사는 냉전 경쟁 의 핵심이었습니다. 1957년: 소련의 스푸트니크(Sputnik) 1호 발사 1969년: 미국의 아폴로 11호(Apollo 11)가 인류 최초로 달 착륙 이 시기 우주 탐사는 국가 자존심을 건 정치적 프로젝트 였고, 천문학적인 예산과 위험 부담이 따랐기 때문에 민간이 끼어들 여지가 없었습니다. 전환점: 민간 우주 기업의 등장 2000년대를 기점으로 민간이 우주 산업에 본격적으로 진출하기 시작했습니다. 특히 다음 기업들이 판도를 바꾸었습니다. 1. 스페이스X (SpaceX) – 엘론 머스크의 도전 2002년 창립된 스페이스X 는 현재 민간 우주 기업 중 가장 주목받는 존재입니다. 주요 업적은 다음과 같습니다: 팔콘 9 (Falcon 9): 세계 최초로 재사용 가능한 로켓 시스템을 상용화 크루 드래건 (Crew Dragon): NASA 우주인을 우주정거장으로 실어 나름 스타십 (Starship): 화성 이주를 위한 차세대 초대형 우주선 개발 중 스페이스X는 민간 기업이 국가 우주기관보다 더 높은 효율성과 비용 절감을 실현할 수 있다는 것을 증명했습니다. 2. 블루 오리진 (Blue Origin) – 제프 베이조스의 우주 비전 아마존 창업자 제프 베이조스 가 설립한 블루 오리진은 '지속 가능한 우주 거주'를 목표로 하고...

 양자역학이라고 하면 ‘물리학자들만 아는 어려운 이론’처럼 느껴질 수 있습니다. 하지만 사실 양자역학은 우리가 매일 사용하는 스마트폰, 의료 장비, 통신기술, 에너지 시스템 등 수많은 기술의 기반이 되는 중요한 과학 분야입니다. 이번 글에서는 양자역학의 핵심 개념 과 그것이 우리 일상 속에서 어떻게 쓰이고 있는지 구체적인 예시를 통해 설명해드리겠습니다. 양자역학이란 무엇인가? 양자역학은 아주 작은 입자들의 세계, 즉 원자와 전자, 광자 같은 미시 세계를 다루는 물리학 분야입니다. 이 이론은 고전 물리학으로는 설명할 수 없는 수많은 현상들을 해명하기 위해 20세기 초 등장했습니다. 주요 개념은 다음과 같습니다: 파동-입자 이중성 : 빛과 전자가 동시에 파동이자 입자처럼 행동한다는 개념입니다. 불확정성 원리 : 어떤 입자의 위치와 운동량을 동시에 정확히 알 수 없다는 원리로, 하이젠베르크가 제시했습니다. 양자 얽힘 : 두 입자가 서로 멀리 떨어져 있어도 상태가 얽혀 있다는 개념입니다. “신은 주사위를 던지지 않는다” – 아인슈타인 그러나 양자역학은 주사위의 세계입니다. 확률이 지배하는 현실이죠. 우리 일상에 적용된 양자역학 기술들 양자역학은 이론에 그치지 않고, 오늘날 우리가 사용하는 수많은 기술에 적용되고 있습니다. 그중에서도 가장 밀접한 분야들을 소개합니다. 1. 스마트폰과 트랜지스터 스마트폰의 핵심 부품인 반도체 칩 은 수십억 개의 트랜지스터로 구성되어 있습니다. 이 트랜지스터는 양자역학의 터널링 효과 와 전자의 에너지 밴드 이론을 기반으로 작동합니다. 양자역학이 없었다면, 반도체 기술도 존재하지 않았고, 지금의 스마트폰, 노트북, 인터넷 역시 존재하지 않았을 것입니다. 2. MRI(자기공명영상) 병원에서 흔히 사용하는 MRI 장비 는 양자역학의 핵심 개념인 스핀(spin)과 양자 전이(quantum transition)를 이용합니다. 인체 내 수소 원자들의 스핀 상태를 자극하고, 이들이 방출하는 신호...

우리는 빛을 매일 보고, 느끼며 살아갑니다. 하지만 “빛이 무엇인가요?”라는 질문에는 쉽게 대답하기 어렵습니다. 수백 년간 과학자들은 빛이 파동인지, 입자인지 를 두고 고민했고, 그 해답은 단순한 실험에서 충격적인 방식으로 드러났습니다. 바로 이중슬릿 실험(Double-slit experiment) 입니다. 이 실험은 고전 물리학의 틀을 깨고 , 우리가 알고 있는 현실의 작동 방식을 근본부터 다시 생각하게 만들었습니다. 1. 빛은 파동일까? – 고전 물리학의 관점 토머스 영의 이중슬릿 실험 (1801년) 영국의 물리학자 토머스 영(Thomas Young) 은 1801년, 빛의 성질을 알아보기 위해 단순하지만 창의적인 실험을 고안했습니다. 그는 얇은 장벽에 두 개의 작은 틈(슬릿)을 만들고, 그 뒤에 빛을 비춘 후 스크린(막)에 나타나는 무늬를 관찰했습니다. 고전적인 기대: 빛이 입자라면 두 개의 슬릿을 통과해 두 개의 밝은 줄 이 생길 것이다. 그러나 실제로는 예상과 달리, 스크린에는 밝고 어두운 줄무늬들이 반복되는 간섭무늬(interference pattern)가 나타났습니다. 이는 물결과 같은 파동이 서로 겹쳐 강해지거나(보강 간섭), 약해지는(상쇄 간섭) 현상입니다. 즉, 빛은 입자가 아니라 파동처럼 행동 한다는 강력한 증거였던 것입니다. 2. 다시 등장한 입자설 – 광전효과와 아인슈타인 아인슈타인의 반전 20세기 초, 알베르트 아인슈타인 은 또 다른 실험적 증거를 들고 나왔습니다. 그는 금속에 특정 주파수 이상의 빛을 비췄을 때, 전자가 튀어나오는 현상(광전효과)을 설명하려 했습니다. 고전 물리학에 따르면, 빛이 파동이라면 밝기를 아무리 높여도 전자가 조금씩 튀어나와야 합니다. 하지만 실험 결과는 달랐습니다. 특정 임계 주파수 이하 의 빛은 아무리 강하게 비춰도 전자가 튀어나오지 않음 임계 주파수 이상 의 빛은 매우 약해도 전자를 방출 아인슈타인은 이를 설명하기 위해, 빛이 에너지를 가진 입자 단위(광자, photon)로 움직이...

 인공지능, 즉 AI라는 단어는 이제 더 이상 낯선 기술 용어가 아닙니다. 우리는 이미 AI가 추천하는 음악을 듣고, AI가 제안하는 경로로 길을 찾으며, 심지어는 AI가 만들어낸 글과 그림을 보고 감탄하는 시대를 살고 있습니다. 하지만 이처럼 빠르게 확장되고 있는 인공지능 기술을 마주할수록 한 가지 질문이 점점 더 또렷하게 다가옵니다. “AI는 인간처럼 생각할 수 있을까?” 단순히 계산 능력이나 정보 처리 속도를 넘어, 인간이 가진 지능과 의식, 감정, 직관과 같은 고차원적인 능력까지 기계가 모방할 수 있을까요? 이번 글에서는 인간의 뇌와 인공지능의 구조와 작동 방식, 그리고 우리가 진정한 지능이라고 부르는 것의 본질이 무엇인지 과학적이고 철학적인 관점에서 탐구해보고자 합니다. 인간의 뇌는 어떻게 '지능'을 만들어내는가? 인간의 뇌는 약 860억 개의 뉴런으로 이루어진 유기적이고 동적인 네트워크입니다. 각 뉴런은 수천 개의 시냅스를 통해 연결되어 있고, 이 수많은 연결 속에서 우리는 감각을 받아들이고 기억을 저장하며, 사고하고 감정을 느끼고, 궁극적으로 ‘나’를 인식하게 됩니다. 뇌는 단순한 정보 처리기가 아닙니다. 뇌는 환경과 상호작용하며 끊임없이 자신을 재조직하고, 새로운 자극에 적응해 나가는 가소성 (neuroplasticity)을 가지고 있습니다. 우리는 실패를 통해 배우고, 예상하지 못한 경험을 통해 창의적인 해결책을 떠올리며, 상황에 따라 판단 기준도 유연하게 바꿉니다. 이러한 유기적이고 복합적인 작용은 순차적 계산 이 아닌 병렬적이고 감정적인 해석 을 통해 이루어지며, 인간만이 할 수 있는 복잡한 사고를 가능하게 합니다. 인공지능의 본질은 무엇인가? 한편 인공지능은 인간의 뇌 구조를 일부 모방한 인공신경망을 기반으로 동작합니다. 딥러닝 기술은 입력된 데이터를 분석하고, 그 안의 패턴을 학습한 후 새로운 데이터에 적용하는 방식으로 진화해왔습니다. AI는 특정 문제 해결에 특화된 알고리즘이며, 그 연산 능...

 우리는 매일 무수한 결정을 하며 살아갑니다. 아침에 어떤 옷을 입을지, 점심에 뭘 먹을지, 어느 길로 갈지, 혹은 더 깊이 있는 선택인 직업, 인간관계, 삶의 방향까지. 그런데 이러한 선택들이 얼마나 '자유의지'에 의해 이루어지는지 에 대해 과학은 점점 더 의문을 제기하고 있습니다. 이번 글에서는 뇌 과학 을 바탕으로 인간의 행동과 선택이 어떻게 만들어지는지, 그리고 그 과정에서 우리가 스스로를 얼마나 통제하고 있는지에 대해 깊이 탐구해보겠습니다. 인간의 뇌는 어떻게 작동하는가? 인간의 뇌는 약 860억 개의 뉴런 과 수백 조 개의 시냅스 로 구성되어 있습니다. 이 거대한 신경망은 전기 신호와 화학 물질을 통해 정보 처리, 감정 조절, 의사결정, 행동 실행을 담당합니다. “인간의 뇌는 우주에서 가장 복잡한 구조다.” – 미치오 카쿠 뇌의 주요 구조와 기능 뇌 영역 기능 전전두엽 (Prefrontal cortex) 계획, 판단, 충동 조절 등 고차원 의사결정 편도체 (Amygdala) 공포, 불안, 감정 반응 처리 해마 (Hippocampus) 기억 형성 및 학습 도파민 회로 (Dopaminergic system) 보상, 중독, 동기 부여와 관련된 작용 도파민과 선택의 상관관계 우리가 어떤 것을 '원한다'고 느낄 때, 뇌에서는 도파민 이 분비됩니다. 이 신경전달물질은 쾌락, 동기, 보상 기대 와 밀접하게 연결되어 있어 행동에 직접적인 영향을 줍니다. 예를 들어: SNS 알림 소리에 반응하는 것도 단 음식을 더 찾게 되는 것도 도전적인 목표에 도전하는 것도 모두 도파민 시스템이 작동하는 결과 입니다. 즉, 우리의 '자유의지'는 생각보다 뇌의 화학 반응에 의존하고 있는 것 이죠. 우리는 생각보다 자동으로 행동한다 신경과학자 벤저민 리벳 (Benjamin Libet)의 실험은 자유의지에 대한 충격적인 결과를 보여줍니다. 그의 연구에 따르면, 우리가 ‘결정을 내렸...

 전기차는 더 이상 ‘미래의 기술’이 아닙니다. 이미 도로 위에서 흔히 볼 수 있는 현실이 되었고, 테슬라를 비롯한 수많은 기업들이 내연기관차를 대체하는 대안 으로 전기차를 내세우고 있습니다. 하지만 이 전기차는 단순히 ‘기름 대신 전기를 쓰는 자동차’일까요? 이번 포스팅에서는 전기차가 어떻게 작동하는지 , 그 핵심 기술인 배터리는 어떤 원리로 작동하는지 , 그리고 이 기술이 정말 지속 가능하고 친환경적인 대안이 될 수 있는지 과학적 관점에서 하나하나 짚어보겠습니다. 전기차의 기본 원리 전기차는 전통적인 내연기관 자동차와 달리 내부에 엔진이 없고, 전기 모터와 배터리로 움직입니다 . 그 구성은 다음과 같습니다: 전기차의 핵심 구성 요소 구성 요소 설명 배터리 팩 (Battery Pack) 에너지를 저장하고 전기 모터에 공급 전기 모터 (Electric Motor) 전기에너지를 회전 에너지로 변환하여 바퀴 구동 인버터 (Inverter) 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하여 모터에 전달 BMS (Battery Management System) 배터리 상태 감시, 충전·방전 제어, 과열 방지 등 전기차는 '전기 저장 → 전기 공급 → 운동 에너지 전환'이라는 간단한 원리로 작동하지만, 그 속에는 첨단 과학과 고도화된 제어 기술 이 숨어 있습니다. 전기차 배터리의 과학: 리튬이온 배터리 현재 대부분의 전기차는 리튬이온 배터리 를 사용합니다. 이 배터리는 스마트폰, 노트북에도 사용되지만, 전기차에서는 훨씬 더 큰 스케일과 정교한 제어 가 필요합니다. 리튬이온 배터리의 구조 양극 (Cathode): 리튬 금속 산화물 사용 (예: NMC, LFP 등) 음극 (Anode): 일반적으로 흑연(graphite) 사용 전해질 : 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하도록 함 분리막 : 양극과 음극의 직접 접촉을 막아 단락 방지 배터리가 충전되면 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동 하고, 방전 시에는 반대로 ...