[비센의 재미있는 과학 이야기] Atomic Spectrum > 교육칼럼

본문 바로가기
사이트 내 전체검색
Vancouver
Temp Max: 23°C
Temp Min: 16°C


교육칼럼

[비센의 재미있는 과학 이야기] Atomic Spectrum

페이지 정보

작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일17-02-22 11:42 조회171회 댓글0건

본문

 

자연과 우주 본질 탐구하는 순수과학, 무한한 발전 가능성 담고 있어

 

 

“왜행성 세레스(Ceres)를 탐사하고 있는 탐사선 ‘돈(Dawn)’이 보내온 데이터를 분석한 결과 세레스에 자체적으로 합성된 유기물, 즉 생명체의 근원이 존재한다는 것을 보여준다는 연구결과가 지난 17일 과학학술지 ‘사이언스’에 발표되었습니다.”

 

“많은 사람들이 겨울이면 엄청난 추위를 무릅쓰고, 오로라(aurora)라는 신비한 자연현상을 구경하기 위해 극지방에 가까운 엘로우나이프(Yellowknife)지역을 찾습니다. 물론 겨울에만 오로라 현상이 일어나는 것은 아니지만, 어두운 밤에 오로라 현상을 잘 볼 수 있기 때문에, 밤이 긴 겨울에 오로라 관광을 떠나는 것입니다.”

 

“골절상을 입거나, 복통이 심하거나, 신체 내부에 문제가 생기면 병원에 가서 X-레이를 찍습니다. 몸 안에서 일어나는 일들에 대해 조금 더 자세히 알아보기 위해 찍는 의료영상 중  X-레이는 가장 유용하며, 가장 흔한 진단 영상법입니다.”

 

완전히 다른 분야의 전혀 상관없는 것처럼 들리는 이 이야기들이 모두 하나의 공통된 과학적 원리에 의해 가능한 것들이라면 믿으시겠습니까? 이들 세가지 이야기 뿐만 아니라, 다양한 분야에서 많은 것들을 가능케 하거나, 많은 자연현상을 이해할 수 있게 해 주는 물리학적 기본 원리는 바로 ‘원자 스펙트럼(Atomic Spectrum)’입니다.

원자 스펙트럼 현상에 대한 설명은 보어의 원자 모델로부터 시작합니다. 닐스 보어(Niels Bohr, 1885-1965)에 의해 제안된 이 원자모델은 전자(electron)들이 중심의 원자핵(nucleus) 주변을 ‘정해진 궤도’, 즉 정해진 에너지 준위(energy level)에서 궤도운동을 하고 있는 것으로 설명하고 있습니다. 쉽게 설명을 드리자면, 무수히 많은 층을 갖고 있는 아파트가 있는데, 실제 그곳에 전자가 거주할 수 있는 층은 정확하게 정해져 있는 것입니다. 그리고, 그 정해진 층은 각각의 원자들의 고유값으로, 마치 인간의 손금과 같은 것으로, 우리가 몇 층에 전자들이 거주하고 있는지를 확인해보면 그 원자가 어느 원자인지를 찾을 수 있습니다.

 

우리들이 아파트에서 층을 오갈 때 엘리베이터를 이용한다면, 전자는 그들의 고유한 층을 오가기 위해서는 에너지를 흡수하거나 방출해야 합니다. 아래층에서부터 높은 층으로 올라갈 수록 에너지가 높기 때문에 높은 층으로 올라가기 위해서는 외부로부터 해당하는 에너지를 흡수해야하고, 반대로 높은 곳에서 낮은 곳으로 내려오기 위해서는 가지고 있는 에너지를 외부로 방출하고 내려올 수 있게 되는 것입니다.

물이 높은 곳에서 낮은 것으로 흐르는 것과 마찬가지로 안정적인 원자 내부의 전자들은 가장 낮은 층에 위치하려고 하는 성질을 갖고, 이렇게 가장 낮은 ‘안정적인’ 에너지 준위만을 갖고 있는 원자를 바닥상태(ground state)에 있다고 말합니다. 이런 바닥상태의 원자에 에너지를 주면, 낮은 층의 전자들이 에너지를 흡수하고 높은 층으로 올라갔다가 다시 에너지를 밖으로 방출하고서 ‘안정적인’ 낮은 층으로 돌아옵니다. 이때 흡수되거나 방출되는 에너지는 전자가 이동하는 층(에너지 준위, energy level)간의 에너지 차이를 갖기 때문에, 이 흡수, 방출되는 에너지값을 측정함으로써 원자가 갖고 있는 층간의 간격을 알 수 있습니다. 원자스펙트럼(atomic spectrum)이란 바로 이렇게 원자에 흡수, 또는 방출되는 에너지들을 보여주는 것입니다.

 

원자 스펙트럼의 원리는 크게 두가지로 사용된다고 볼 수 있습니다. 첫번째, 어떤 원자를 사용하느냐에 따라 정확하게 정해진 에너지의 광선이 방출되므로, 원하는 에너지 빔을 만들어 내어 사용할 수 있습니다. 이것이 바로 병원에서 사용하는 X-레이의 원리입니다. 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 금속판에 고전압의 전기에너지를 가하면, 금속원자내 전자들이 높은 준위로 올라갔다가 다시 안정궤도로 돌아오면서 방출되는 X-선을 이용하는 것입니다. 이렇게 만들어지는 X-선은 금속의 종류에 따라 특정한 에너지값을 갖기 때문에 특성 엑스선이라고 부릅니다. 두번째로 원자 스펙스럼을 이용하는 방법은 흡수, 또는 방출되는 에너지값을 측정함으로써 그 물질이 어떤 물질인지를 알아내는 방법입니다.

설명드린 바와 같이 원자내부의 에너지 준위들의 차이값은 손금과 같이 고유한 것이라서, 미지의 샘플의 원자스펙스럼을 확인하면, 그 물질이 어떤 원자들로 구성되어 있는지를 알 수 있는 것입니다. 왜행성 세레스에 유기물질이 존재한다는 것을 알게 된 이번 연구도 이러한 방법을 이용한 것입니다.

‘돈(Dawn)’이라는 탐사선은 착륙선이 아닌 세레스 주변을 돌고 있는 위성형 탐사선입니다. 세레스 주변을 돌면서 고해상도의 사진을 찍기도 하고, 세레스로부터 방출되어 나오는 많은 정보들을 수집합니다. 이번 결과는 세레스의 ‘에르누테트(Ernutet Crater)’라는 크레이터(분화구) 근처의 적외선 영상의 분석결과에서 3.4 마이크로미터의 파장에 해당하는 에너지의 흡수 스펙트럼을 확인하였고, 이 영역의 에너지 흡수는 유기물의 기본이 되는 탄화수소의 존재를 알려주는 것입니다. 이번 연구 결과로 인해, 지구상의 생명체는 지구에서 스스로 생겨난 것인가 아니면 외계로부터 유입된 것인가에 대한 오래된 논쟁이 다시 한번 뜨거워지고 있습니다.

 

순수과학을 공부하고, 연구하다보면 가장 많이 듣는 질문 중에 하나가 바로, “그거 공부해서 뭐해?” 입니다. 사실 이러한 질문에 시원한 답을 주기는 쉽지 않습니다. 처음부터 순수과학을 ‘무언가를 위해서’ 연구하는 것이 아니기 때문입니다. 하지만, 분명한 것은 그저 자연에 대한 궁금증에 의해 알게 된 순수과학의 결과물들은 크게 드러나건 그렇지 않건 무수히 많은 분야에서 이용되고 기초가 되고 있다는 것입니다. 순수과학을 뭐하러 공부하는 지는 잘 모르겠습니다. 도대체 어느 분야에서 어떤 용도로 사용될지 조차 가늠할 수 없을 만큼 무한한 가능성을 갖고 있기 때문입니다.

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.

교육칼럼 목록

게시물 검색
Total 411건 3 페이지
교육칼럼 목록
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
291 [비센의 재미있는 과학 이야기] 불변의 진리였던 플로지스톤-진리가 아니었던 진리 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 227
290 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 수원화성 아버지를 아버지라고 부르지 못한 노비 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 153
289 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 자신이 설명할 수 없는 단어를 서술에서 배제하는 훈련 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 121
288 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선왕조실록 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-20 296
287 [비센의 재미있는 과학 이야기] 전기의 역사 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-20 188
286 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 관찰 후 서술의 필요성 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-20 133
285 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 수원화성 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-13 217
284 [비센의 재미있는 과학 이야기] 덜 익은 햄버거의 용혈성 요독 증후군 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-12 188
283 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 관찰력을 늘리는 방법 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-12 330
282 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 병자호란과 남한산성 십창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-06 322
281 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 내가 지식으로서 알고 있다는 생각이 공부에 미치는 영향 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-06 151
280 [비센의 재미있는 과학 이야기-156회] 꿈이 알려준 과학적 발견 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-29 251
279 [공부 방법을 익히는 공부 방법] ‘스스로 깨닫는 것’ - 공부 방법을 익히는 공부 방법의 시작 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-29 225
278 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 창덕궁 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-29 139
277 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 동양의 파르테논, 종묘 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-21 218
276 [비센의 재미있는 과학 이야기] 정보 교환 수단의 미래- 양자 통신이란 무엇인가 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-21 186
275 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 육하원칙을 바탕으로 하는 질문 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-21 321
274 [알기 쉽게 풀어 쓰는 한국사] 33. 조선 왕릉 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-14 149
273 [비센의 재미있는 과학 이야기] 측정의 기준-단위 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-14 189
272 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 공부의 원동력 = 호기심! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-14 150
271 엘리트 어학원 미국대학 입시 전략 설명회 및 장학생 시상식 안슬기 수습기자 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-14 199
270 [비센의 재미있는 과학 이야기] 파리기후협정이 뭐길래 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-07 171
269 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 주제의 핵심요소 찾기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-07 134
268 [알기 쉽게 풀어 쓰는 한국사] 32. 한국의 전통 건축 이해하기 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-07 155
267 [알기 쉽게 풀어 쓰는 한국사 수업] 31. 고려 시대 여성의 지위 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-31 536
266 [비센의 재미있는 과학 이야기] 인공지능이 지배하는 세상을 두려워 해야 하나 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-31 226
265 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 알파고 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-31 184
264 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 30. 팔만대장경을 보관하고 있는 해인사 장경판전 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-24 289
263 [비센의 재미있는 과학 이야기] 우주에서 실행되는 실험들 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-24 365
262 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 듣기 훈련 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-24 361
261 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 개념을 연결하는 공부 방법 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-17 215
260 [비센의 재미있는 과학 이야기] 스트레스로 인한 어지럼증 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-17 247
259 [알기 쉽게 풀어 쓰는 한국사 수업] 29. 상정고금예문과 직지심체요절 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-17 537
258 [알기 쉽게 풀어 쓰는 한국사 수업] 28. 왕오천축국전 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-10 547
257 [비센의 재미있는 과학 이야기] 건강식품도 독이 될 수 있다 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-10 247
256 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 구체적인 공부 방법을 나누겠습니다! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-10 163
255 [비센의 재미있는 과학 이야기] 당신의 뇌를 깨우는 모닝커피 한 잔 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-03 202
254 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 27. 신라의 황룡사 9층탑 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-03 253
253 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 26. 경주 석굴암 본존 불상 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-26 411
252 [민 박사의 학부모를 위한 자녀교육 길라잡이] 안 돼! 하지 마! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-26 201
251 [비센의 재미있는 과학 이야기] 음의 질량 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-26 805
250 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 25. 불국사 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-19 198
249 [비센의 재미있는 과학 이야기] 꿈의 소재 그래핀이 열어가는 무한한 가능성 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-19 338
248 [민 박사의 학부모를 위한 자녀교육 길라잡이] 네가 알아서 해! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-19 199
247 [민박사의 학부모를 위한 자녀교육 길라잡이] 나무를 나무라고 부르는 이유 그리고 자녀교육 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-13 150
246 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 24. 신라의 건국 이야기 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-13 153
245 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 23. 익산 미륵사지 석탑 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 273
244 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 22. 백제 금동 대향로 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 330
243 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사 수업] 21. 백제의 무령왕릉 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 159
242 [알기 쉽게 풀어 보는 한국사 수업] 추모(주몽)의 아들 온조가 세운 세운 백제 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 151
241 [보석 이야기] 2016년은 로즈 골드(rose gold) 골드가 대세 !! 박한나 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 394
240 [이근백의 캐나다 생활 이모저모] 건강하게 여행 떠나는 방법, 무엇일까요 ? 이근백 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 155
239 [이근백의 캐나다 생활 이모저모] 곤경 처한 사람들의 다른 선택, 인간 본성에 대한 고민 다시 해 이근백 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 158
238 [이근백의 캐나다 생활 이모저모] 한 가족된 지구촌, 은퇴 이후 삶 - 어디가 좋을까 이근백 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 164
237 [비센의 재미있는 과학 이야기] 비활성기체 화학반응을 성공시킨 UBC 교수 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 220
236 [비센의 재미있는 과학 이야기] 플라스틱 코드(1) 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 277
235 [비센의 재미있는 과학 이야기] 화이트데이 아니 파이데이 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 294
234 [비센의 재미있는 과학 이야기] 42억 8000만년 된 미생물 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 177
233 [민박사의 학부모를 위한 자녀교육 길라잡이] 나무를 나무라고 부르는 이유 그리고 자녀교육 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 147
232 [민박사의 학부모를 위한 자녀교육 길라잡이] 객관식, 주관식, 논술, 그리고 자녀교육 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 136
회사소개 신문광고 & 온라인 광고: 604.544.5155 미디어킷 안내 개인정보처리방침 서비스이용약관 상단으로
주소 (Address) #C 927 Brunette Ave, Coquitlam, BC V3K 1C8
Tel: 604 544 5155, Fax: 778 397 8288, E-mail: info@joongang.ca
Copyright © 밴쿠버 중앙일보 All rights reserved.
Developed by Vanple Netwroks Inc.
모바일 버전으로 보기