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신소재 · 화공

 
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  • 플라스마 엔지니어링 ❷ 초고온 플라스마Part 4. 눈 폭풍 비밀 풀면 태양이 뜬다 유료 플라스마의 개념이 정립된 건 19세기 후반이지만, 응용 기술이 발전하기 시작한 시점은 그로부터 수십 년이 지난 1960년대부터다. 수소폭탄 개발에 성공한 선진국들이 이를 에너지원으로 이용하기 위해 핵융합 연구에 뛰어들었기 때문이다. 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 물질을 플라스마 상태로 만들어 원자핵과 전자를 떼어 놓아야 한다. 그리고 핵과 핵이 잘 부딪치도록 1억℃ 이상 가열한 뒤 가둬놔야 한다. 1억℃로 끓으며 요동치는 플라스마를 감금하고 제어하는 기술은 이 가운데서도 가장 ‘핫(hot)’한 기술이다. 관건은 플라스마 감금 시간 핵융합 반응의 에너지는 플라스마 입자들이 충돌하며 발생한다. 플라스마의 밀도와 온도가 높을수록 에너지가 크다(밀도와 온도가 각각 n, T인 플라스마가 있을 때, 핵융합 반응으로 얻는 에너지는 n2T2에 비례한다). 그...
  • [과학뉴스] 샴푸, 마지막 한 방울까지 짜 쓰려면 플라스틱 용기에 담긴 샴푸는 점성 때문에 싹싹 긁어내지 않으면 알뜰하게 쓸 수 없다. ‘귀찮아서’ 그냥 버리는 경우가 많은데 재활용하는 데 걸림돌이 된다. 미국 오하이오주립대 기계공학과 바랏 부션 교수팀은 세정용 액체가 용기에 달라붙지 않고 모두 흘러나오게 만드는 기술을 개발하고 ‘왕립학회철학회보A’ 6월 27일자에 발표했다. 요거트나 케첩 등의 식품을 담는 용기는 식품이 최대한 잘 배출되도록 플라스틱 내부를 코팅하는 방법을 많이 쓴다. 하지만 샴푸 등의 세정제는 코팅으로 문제가 해결되지 않는다. 식품은 대부분 응집력이 강한 ‘물’로 이뤄진 반면, 세정제는 플라스틱에 잘 달라붙는 계면활성제가 많이 섞여 있기 때문이다. 연구팀은 유리의 주성분인 이산화규소를 나노입자로 만들어 용매에 섞은 뒤, 플라스틱 표면에 뿌렸...
  • [Knowledge] 강철이 연료가 되는 세상 유료 금속 연료라니, 생소하다. 석탄이든 휘발유든, 난방을 하거나 전기를 만들려면 일단 연료를 불에 태워야 한다. 그런데, 금속을 태울 수 있다고? 건물에 불이 나 홀랑 다 타버려도 결국 끝에 남는 건 단단한 철골 뼈대 아니던가. 꼬리에 꼬리를 잡고 수많은 의문들이 뭉게뭉게 피어났다. 그러나 윤웅섭 연세대 기계공학부 교수는 “금속을 연료로 이용한 건 이미 오래됐다”고 말했다. “공중에서 금속 분말을 태워 폭발시키는 불꽃놀이가 시초입니다. 그 열과 빛, 폭발력을 이제 자동차나 발전소에 써보자는 거죠.” 써도 써도 닳지 않는 금속 연료 금속을 연료로 이용할 수 있는 건, 반응열이 매우 크기 때문이다. 현재 널리 쓰이는 기체나 액체 연료와 비교해 같은 부피 당 2~3배 가량의 에너지를 낼 수 있다. 예를 들어, 1L에 저장된 에너지가 LNG는 22.2MJ(메가...
  • 포커스 뉴스[포커스 뉴스] 우주 극한환경 만들어 물질 결정의 본모습 찾다 공중부양장치를 사용해 수용액을 공중에 띄운 모습. 공기와 중력이 없는 우주에서는 지구에서와 달리 물질을 온전하게 볼 수 있다. 실제로 국제우주정거장(ISS)에서는 단백질 구조를 명확히 밝혀 신약을 개발하는 연구를 하고 있다. 그런데 최근 국내 연구팀이 자체 개발한 장치로 우주의 무중력환경을 만들어 수용액 속 초과포화상태의 물질 결정을 명확하게 관찰하는 데 성공했다. 비결은 분자를 공중에 띄우는 것이다. 정전기로 분자를 띄운다 지금까지 과학자들은 물질을 패트리 접시와 같은 용기에 담은 상태에서 결정구조를 관찰했다. 하지만 이런 방법으로는 단백질같은 생체분자를 제대로 관찰하기 어려웠다. 단백질이 용기의 벽면에 붙어 있는데, 이때 단백질 결정에서 용기와 닿은 부분이 변형되기 때문이다. 이근우, 이수형 한국표준과학연구원(KRISS) 창의융합센터 연구...
  • 국내 과학계 뉴스[과학뉴스] 우주선 폭발 막는 광섬유 신경망 국내 연구진이 항공우주 구조물에 쓰는 복합재료의 내부손상을 정확히 알아내는 기술을 개발했다. 권일범 한국표준과학연구원 안전측정센터 책임연구원은 ‘광섬유 감지 신경망 기술’을 세계 최초로 개발해 ‘컴포지트 사이언스 앤드 테크놀로지’ 온라인판 2월 28일자에 발표했다. 연구팀은 복합재료 안에 광섬유를 매설했다. 만약 충격으로 재료 내부가 손상되면 광섬유를 통과하는 빛이 바뀐다. 센서로 이를 검출하면 정확한 손상 위치와 정도를 알아낼 수 있다. 권 책임연구원은 “사람의 신경망이 통증과 온도를 감지하는 것처럼 복합재료의 광섬유가 인공 신경망처럼 손상을 감지하는 것”이라고 말했다. 충격을 주면서 실험한 결과, 3cm 정확도로 손상 위치를 알아내고 손상 정도를 네 등급으로 구분하는 데 성공했다. 복합재료는 탄성이 있어서...