시간은절대적인가?- 특수상대성 이론
Albert Einstein(1879-1955) Ø 뉴턴이후가장위대한과학자 Ø 미국 TIME 지선정 20 세기의인물 ( 과학뿐아니라전분야를통틀어서 ) Ø 세미프로바이올리니스트 Ø 국적 Ø 독일 Ulm 태생 Ø 한때무국적자 Ø 스위스로귀화 Ø 죽기전 20 여년동안은미국에서살았음 Ø 이름번역 : 한개의돌
Curie 부인
1951 년 3 월 14 일생일날찍은사진
"Instinct says beer, Reason says Carlsberg." (1970 년대이탈리아광고 ) 1921 년아인슈타인이미국에처음방문했을때
아인슈타인의업적 Ø 특수상대성이론 (1905) Ø 시간과공간의본질에대한혁명 Ø 에테르라는매질은존재하지않는다 Ø 물질과에너지의동등성 (E=mc 2 ) Ø 핵발전 (= 원자력발전 ) 과핵폭탄 (= 원자폭탄 ) 의원리 Ø 일반상대성이론 (1915) Ø 시공간이휘었다! Ø 뉴턴의만유인력 ( 중력 ) 법칙수정 Ø 우주의역사에대한이론. 블랙홀. 웜홀 Ø 광전효과 (1905, 노벨상수상 ) Ø 빛의입자설부활 Ø 양자역학에서중요한진전 Ø 브라운운동 (1905): 원자와거시적세계연결 Ø 그밖에도다른많은업적이있다 ( 레이저의기초이론, 통계물리 ) Ø 죽기전 30년간우주의궁극법칙 ( 통일장이론 ) 을완성하려했으나실패함 ( 현대의입자물리학과초끈이론이이꿈을계승함 ) Ø 최후의고전물리학자 ( 양자역학을끝까지거부. 결정론고수 ) 신은주사위놀음을하지않는다!
아인슈타인의학교및사회생활 Ø 학교시절과학과수학은잘하였으나그외과목은잘못함 Ø 지도교수와사이가매우나빴음 Ø 박사학위를받지못함. Ø 심지어조교자리도얻지못함 Ø 고등학교교사자격증을자동으로얻었지만교수추천도받지못해백수로지냄. 과외로입에겨우풀칠. Ø 친구집안의연줄로특허국임시직원으로겨우취직
아인슈타인의사생활 Ø 밀레바마리치와캠퍼스커플 Ø 아인슈타인부모는결혼을결사반대 Ø 아기출산후친구두명만증인으로참석시키고결혼식강행 Ø 10 여년후이혼함 Ø 이혼후육촌동생엘자와결혼 Ø 밀레바와의연애편지는아직까지그대로남아있음. 이편지에상대론의아이디어가많이보인다.
고전물리학의시간과공간 Ø 모든시계를같은시각으로맞출수있다 Ø누구나길이의기준이같다 Ø( 예 : 1m 는누구에게나같은길이이다 ) 플래시
위로공던지기 : 고전물리학 (= 상식 ) Ø 걸어가며위로공을던졌다받아보자 Ø 공을던진사람이보는공의운동모양은? Ø 서있는사람이보는공의운동모양은? 플래시
속도의덧셈 : 고전물리학 (= 상식 ) Ø 걸어가며앞으로공을던져보자 Ø 서서공을던질때에비해공의속도는어떻게바뀌는가? Ø 시속 20km/h 의속도로움직이는버스안에서앞으로시속 10km/h 의속도로공을던진다. 밖에서서있는사람은공이얼마의속도로날아가는것으로관찰할까? 10km/h 30km/h 20km/h 버스안에서본모습 버스밖에서본모습 10km/h + 20km/h = 30km/h 갈릴레이의상대성원리
공대신빛을! 30 만 km/ 초??? 20km/h 버스안에서본모습 버스밖에서본모습 Ø 갈릴레이와뉴턴의고전물리학 (= 상식 ): 밖에서본빛의속도 = 30만km/ 초 + 20km/h Ø 실제실험결과 ( 과학적사실 ): 밖에서본빛의속도 = 30만km/ 초!!!
광속의절대성 Ø 광속은누가보더라도항상초속 30 만 km Ø 1881 년마이켈슨 - 몰리의실험에의해실험적으로밝혀졌다. Ø 당시에는맥스웰이론에따라빛이에테르를매질로하여전파되는파동으로생각 Ø 에테르의존재를입증하려고이실험을했다 Ø 에테르의존재는밝히지못하고오히려빛의속도가변하지않는다는이상한결과가나옴 Ø 몇몇학자들이당시이론을적당히땜질하여설명 Ø 아인슈타인이상대성이론으로물리의근본을바꿈
마이켈슨 - 몰리실험의원리 왼쪽으로흐르는강물에서같은속력으로움직이는두배가 A 에서같은거리만큼떨어진 B 와 C 를다녀온다. 강물의흐름때문에걸리는시간이달라진다. 어떤배가먼저다녀올까? 플래시
앞페이지에서 배 ~ 빛 마이켈슨 - 몰리의실험 강물 ~ 에테르 ( 지구가태양주위를돈다 è 지구에서봤을때에테르가강물처럼흘러간다 ) 플래시
플래시
아인슈타인의특수상대성이론 Ø 특수상대성이론의기본가정두가지 Ø 광속불변의원리 Ø 어떤관성계에서든광속은같다 Ø 특수상대성원리 Ø 어떤관성계에서든물리법칙은같다 Ø 어떤관성계에서든물리법칙은같다 Ø 관성계 : 정지해있거나등속운동을하는계 ( 그냥정지해있거나일정한속도로움직이는계, 즉가속되지않는계가관성계이다. 버스나지하철이출발하거나굽은길을돌면원심력이라부르는가짜힘때문에가만히서있을수가없는데이런경우에는관성계가아니다. )
Note " 빛보다빠른물질있다 " 주장에세계가발칵 ( 서울경제 2012.01.12 11:20:28) 지난해 9 월세상을발칵뒤집어놓은빛보다빠른입자의진실검증이올해완료된다. 당시유럽입자물리연구소 (CERN) 는거대강입자가속기 (LHC) 에서이탈리아그란사소실험실까지중성미자 (neutrino) 를발사한결과빛보다 60.7(±6.9)ns( 나노초 ) 빨리도착했다고발표했다. 이후 57.8(±7.8) ns로정정되기는했지만이는빛보다빠른물질은없다는아인슈타인의특수상대성이론에정면배치되는결과로현대과학의일대변혁을예고하는것이었다. 특히지난해 11 월 CERN 의중성미자관측프로젝트인오페라 (OPERA) 팀은추가보완실험에서도중성미자가 62.1(±3.7) ns빠르게도착했다고알려왔다. 하지만워낙중대한사안인만큼 CERN 과학계는다른곳에서동일한결과가재현돼야이를확신할수있다는입장을피력해왔다. 아인슈타인은이제안심해도될듯하다. 뉴트리노는빛보다빠르지않다. By Clara Moskowitz and SPACE.com, June 8, 2012, Scientific American 뉴트리노의속도가초광속일수도있다는생각에최종선고가내려진것으로보인다. 지난해 9 월, 현대물리학을뒤집을수도있는충격적인연구결과를보고했던같은연구실에서이제뉴트리노라불리는아원자입자가우주의속도한계를따른다고보고한다. 스위스유럽원자핵공동연구소 (CERN) 의물리학자세르지오베르톨루치 (Sergio Bertolucci) 는 6 월 8 일, 일본교토에서열린제 25 차국제뉴트리노물리학및천체물리학컨퍼런스에서그간의연구결과를발표했다.
특수상대론의결과 Ø 시간지연 (time dilation): 움직이는물체는시간이천천히간다 Ø 길이수축 (length contraction): 움직이는물체는길이가짧아진다 Ø 동시성의상대성 : 정지한사람에게동시에일어난일은움직이는사람에게는동시에일어나지않는다 ( 그반대도마찬가지 ). Ø 질량증가 : 움직이는물체는질량이무거워진다 Ø 물질과에너지의동등성 : 물질과에너지는서로바뀔수있다 2 E = mc
시간의흐름 : 고전물리학 (= 상식 ) 10:00 10:00 12:00 12:00 서울 대전 우리가일상적으로늘경험하는사실 움직이는버스나기차안에있는시계와밖에서서있는시계는항상같은시간을가리킨다 즉, 누구에게나시간은동일하게흘러간다 è 공통된시간을사용할수있다 ( 그래서시간약속이가능하다.)
시간의흐름 : 특수상대론 (= 사실 ) 10:00 10:00 12:00 11:00 서울 대전 움직이는기차나버스안에서는시간이천천히흐른다 즉, 기차에타고있는사람이덜늙는다 기차의속도가클수록시간이천천히간다 ( 정말인가?)
시간과시계 Ø 시간을재려면시계가필요하다 Ø 편의상 빛시계 를이용 Ø 거울에빛을쏘아돌아올때까지걸리는시간을 1 초라고하자 Ø 즉, 빛이거울에반사되어돌아오면밑에있는보통시계의눈금하나가지나간다 플래시
기차안의시계 기차내부에빛시계를달고기차가움직일때시계를살펴보자 기차에타고있는승객이보면빛시계의빛은똑바로위로올라갔다가아래로떨어진다 기차역에정지해있는역무원이보면기차내부빛시계의빛은더먼거리를움직여야한다 gif 역무원이기차밖에서본빛의움직임 기차승객이본빛시계의움직임
두시계의비교 Ø 기차역에서있는시계와기차안에서움직이는시계의시간을역무원의입장에서비교해보자 1 초 0.8 초 animation Ø Ø 정지한시계의빛이한번왕복하는동안기차의시계는제자리로오지못한다 ( 왜냐면빛의속도는일정하므로!) 그런데시계의눈금은빛이한번왕복할때 1 초만큼움직이므로기차의시계는 1 초가되지못한다 è 시간지연!
Ø 동영상으로다시보기 두시계의비교 플래시
결론 : 시간지연 Ø 움직이는물체는시간이천천히흐른다! Ø 어떻게하여이런 사태 가벌어졌는가? 빛의속도가항상일정하기때문 보통의상식 : 역무원이보는기차안빛의속도 = 보통의빛의속도 (30만 km/ 초 ) + 기차의속도 올바른과학적사실 : 역무원이보는기차안빛의속도 = 보통의빛의속도 (30 만 km/ 초 )
왜시간지연을경험하지못하는가 Ø 일상에서경험하는보통의속도로는시간지연효과가매우미미하기때문 하지만시간을매우엄밀하게측정하면정말로시간이천천히가는것을검증할수있다 Ø 실험으로검증한예 1971 년비행기로동쪽과서쪽으로각각두번씩지구주위를돈후시계비교 ( 지구자전때문에동쪽으로돈시계는느려지고서쪽으로돈시계는빨라진다. 계산이복잡함 ) 서쪽으로돈시계 : 0.000027 초빨라짐 동쪽으로돈시계 : 0.000006 초느려짐 상대론계산과일치! (GPS 에서매우중요하게사용됨 )
과연얼마나느려지는가 Ø v: 기차의속도 Ø c: 빛의속도 Ø T: 기차밖에서 ( 역무원이 ) 보는시간 Ø T 0 : 기차안에서 ( 승객이 ) 보는시간 0 Ø 피타고라스의정리 (ct) 2 = (vt) 2 + (ct 0 ) 2 ct ct 0 \ T = T 1- T 0 = T 1- v c v c 2 2 2 0 2-1 vt
시간지연의구체적정도 Ø 기차가음속 (v=340m/ 초 ) 으로움직이면 T 0 = 0.9999999999994T 즉, 기차밖의 1초 = 기차안의 0.9999999999994초 Ø 기차가 0.1c로움직이면 T 0 = 0.99T 즉, 기차밖의 1초 = 기차안의 0.99초 Ø 기차가 ½c 로움직이면 T 0 = 0.87T 즉, 기차밖의 1초 = 기차안의 0.87초 Ø 기차가 0.9c로움직이면 T 0 = 0.44T 즉, 기차밖의 1초 = 기차안의 0.44초 Ø 기차가 0.99999c로움직이면 T 0 = 0.0045T 즉, 기차밖의 1초 = 기차안의 0.0045초!
뮤온이지면에도달할수있는이유?
동시란무엇인가? Ø 어떤두사건이 동시 에일어났다는것은무슨뜻인가? ØA 와 B 의가운데 M 에사람이서있다 ØA 와 B 에서불이반짝였다 ØA 와 B 의불빛을 M 에서같은시간에관측하면 A 와 B 에서불빛이동시에반짝인것이다 A M B animation
동시성의상대성 Ø 상대론에의하면절대적동시란없다! A 에게동시에일어난사건이 B 에게는동시에일어나지않을수도있다 A 에게먼저일어난일이 B 에게는나중에일어날수도있다 Ø 예 : 두로켓의양끝에운석이충돌 운석이충돌하면빛으로신호를보낸다 정지한 A( 분홍 ) 로켓에서는운석이동시에충돌한것으로관측 움직이는 B( 파랑 ) 로켓에서는운석이앞쪽에먼저떨어진것으로관측 A에게동시에일어난사건이 B에게는먼저일어나기도하고늦게일어나기도한다 è B(A) 의과거, 현재, 미래가 A(B) 에겐동시!
시간대별정밀분석 운석충돌전 운석충돌직후 충돌신호발생 신호전파중 앞쪽신호 B 에먼저도달 양쪽신호 A 에동시도달 뒤쪽신호 B 에늦게도달
의문점해소하기 Ø 고전물리학적으로도신호전달순서가달라지므로이것만으로는동시성이바뀌었다고할수없는것같은데? Ø 중요한것은빛은전파속도가누구에게나같다는것임 Ø 고전물리학에서는앞에서오는빛은기차의속도와더해지고뒤에서오는빛은기차의속도를빼야하므로동시에일어난사건이다르게관측되어도이상할것이없다 Ø 하지만실제로는앞에서오는빛과뒤에서오는빛의속도가같으므로 ( 광속은일정 ) 정지한로켓과움직이는로켓에서사건이일어나는순서가다르다
ØA 정지, B 움직임 동시성정리하기 ØA: 12 시정오에동시에일어난두사건 ØB: 앞쪽사건은오전에일어난다 뒤쪽사건은오후에일어난다 Ø 얼마나시간차이가나는가는로켓이얼마나빨리움직이는가에달려있다 ( 공식은생략 ) Ø 그렇다면 B 에게 12 시정오에동시에일어난두사건은 A 에게어떻게보일까? ØA: 앞쪽사건은오후에일어난다 뒤쪽사건은오전에일어난다
시간과공간을그림하나에나타내자 1 차원직선위에서차의운동 시간까지나타낸그림 gif 시간 공간
시간 A 공간 시공간그림으로이해하기 시간 A로켓의앞쪽 A로켓의뒤쪽 B로켓의앞쪽 몰라도됨 B 공간 뒤쪽운석충돌 앞쪽운석충돌 A 의 12 시정오 A 의동시 B 로켓의뒤쪽 animation
Ø 요점은, ØA 에서의시간과공간이 B 에서는서로섞인다는것이다. Ø 거꾸로 B 에서의시간과공간이 A 에서도서로 섞인다. Ø 즉, 시간과공간은따로구분되어있는것이아니라서로영향을주고받는다! Ø그래서현대물리학에서는시간과공간을합쳐서한꺼번에 시공간 (space-time) 이라고부른다.
물체의길이는어떻게재는가 Ø 정지해있는물체 : 자로재면된다 빨간막대의길이 = 4.4cm Ø 움직이는물체는? Ø 자를들고물체를열심히쫓아다녀야할까? Ø 쉽고정확한방법이있다 : 자를물체가움직이는길목에두고물체가자에도달했을때사진을찍는다
사진을찍어길이재기 찍은사진 Ø 사진을찍는다? è 물체의양쪽끝위치를 동시에 측정한다! Ø 움직이는물체의동시와정지해있는자의동시는다르다 è 길이가달라진다! Ø 12 시정오에길이를재면 Ø 막대의시간으로는막대뒤쪽은오후, 앞쪽은오전 è 막대뒤쪽은더많이이동. 앞쪽은더적게이동 è 막대의길이가짧게측정된다 ( 즉, 길이수축 ) animation
시간 자 공간 시공간그림으로이해하기 시간 몰라도됨 막대 공간 막대의앞쪽 사진에찍힌막대의모습 자의 12 시정오 자의동시 막대의뒤쪽 animation
이모든것을종합하면 Ø 움직이는시계는 홀쭉하다 ( 길이수축 ) 천천히간다 ( 시간지연 ) 플래시 앞쪽의시계는늦고 ( 예 : 오전 ) 뒤쪽의시계는이르다 ( 예 : 오후 ) ( 동시성파괴 )
시간지연과길이수축의정리 Source file http://www.youtube.com/watch?v=88wteqwvj9g 동영상
실제거리가보이는모양 정지한상태에서보이는도시의모습 여행을떠나요! 인터넷접속자바가상실험 도시를향하여 0.9c 의속도로달려가는로켓이보는모습. 건물의형상이왜곡될뿐만아니라색채가도플러효과에의해청색쪽으로치우쳐진다.( 도플러효과는몰라도됨 )
컴퓨터로만든가상현실화면빛의속도의 50% - 99% 로움직일때보이는동네풍경 동영상
Apparent shape of objects at relativistic speed ( 빛의운동시간차이때문에벽이나물체가휘어보인다.)
그런데 이것은이야기의반쪽일뿐 Ø 특수상대성이론의기본가정두가지 광속불변의원리 어떤관성계에서든광속은같다 특수상대성원리 어떤관성계에서든물리법칙은같다 이제여기에주목할시점이되었다
다시기차와시계의세계로 Ø 기차에타고있는승객의입장에서는 Ø 기차는가만히있고주변의모든것이움직인다! Ø 기차의시계는정상속도로가고철도역에서있는시계가천천히간다 Ø 기차의길이는그대로이고철도역과역무원이홀쭉하게보인다 Ø 즉, 역무원과승객은서로상대방의시간이천천히흐르고상대방의길이가짧아졌다고주장한다 누가옳을까?
Ø 황희정승이옳다! Ø 즉, 둘다옳다! Ø 이유는? 누가옳을까? 두사람의 동시 는다르기때문! 관점에따라옳고그름이달라질수있다!
역무원의관점 10:00 10:00 10:00 서울 대전 12:00 승객과기차가홀쭉하게보이고기차의시간이천천히흐른다 12:00 11:00 서울 대전
승객의관점 10:00 10:00 11:30 서울 대전 역무원과주변풍경이홀쭉하게보이고기차역사이의거리도짧아진다기차역의시간이천천히흐른다. 각기차역의시계들이같은시간에맞춰져있지않다 10:30 12:00 11:00 서울 대전
복습하기 Ø 움직이는시계는플래시 Ø 홀쭉하다 ( 길이수축 ) Ø 천천히간다 ( 시간지연 ) Ø 앞쪽의시계는시간이늦고 ( 예 : 오전 ) 뒤쪽은빠르다 ( 예 : 오후 ) ( 동시성파괴 )
로렌츠변환식구경
Hendrik Antoon Lorentz (1853 1928) ØDutch physicist (1902 노벨물리학상 ) Ø 1895년, Michelson-Morley 실험을설명하기위해움직이는물체는움직이는방향으로길이가줄어든다는제안을함 Ø 수식적으로 Lorentz 변환발견 ( 이유는모르지만 ) Ø 아인슈타인이 Lorentz 변환의물리적의미와결과완벽한해석
코끼리를냉장고에넣는방법은? Ø 3 단계방법 Ø 1. 냉장고문을연다 Ø 2. 코끼리를냉장고에넣는다 Ø 3. 문을닫는다 Ø 특수상대론을이용한방법 Ø 코끼리를매우빨리움직이게한다 è 길이수축 Ø 이때재빨리냉장고에넣는다 Ø 코끼리의반론 : Ø 길이가줄어든것은내가아니라냉장고야. Ø 발가락한개도넣지못해! Ø 누가옳은가?
역시해법은동시성의차이! 플래시 참고 : 여기서감마 (γ) 는기차의속도의함수를나타내는것인데클수록빠르다.
쌍둥이의역설? 누가더젊은가? 아니면같은나이인가? animation
답 : 여행을하면더젊다 Ø 여행후에다시만나려면지구로돌아와야한다. Ø 다시돌아오려면우주선의방향을바꾸어야한다. è 가속운동 ( 즉, 속도가바뀜 ) Ø 가속되는경우에는특수상대성원리가적용되지않는다. Ø 따라서정지해있는사람을기준으로생각하는것이옳다. Ø 결론 : 방안에서혼자노는것보다는여기저기돌아다니는것이세상을더젊게사는길이다. (0.00 01 초 ) 가능하면길을걸어갈때도온몸을흔들고즐겁게춤을추면서
시간여행 Ø쌍둥이의역설을이용하면 미래 로시간여행을할수있다. Ø 하지만 ( 특수상대론의범위에서는 ) 과거 로여행하지는못한다. Ø 만약과거로여행할수있다면? Ø 인과율이깨어져서심각한문제가발생 Ø 과거로여행하려면빛보다빨리움직여야하지만이것은무한대의에너지가필요하므로불가능하다.
과거, 현재, 미래, Elsewhere 시간 ( 절대적 ) 미래 빛이지나는시공선 Elsewhere( 상대적미래 ) Elsewhere( 상대적미래 ) 현재 Elsewhere( 상대적과거 ) Elsewhere( 상대적과거 ) 공간 ( 절대적 ) 과거
과거, 현재, 미래, Elsewhere Ø( 절대적 ) 과거 : 운동상태와관계없이과거 Ø( 절대적 ) 미래 : 운동상태와관계없이미래 ØElsewhere: 운동상태에따라과거가될수도있고미래가될수도있음 Ø( 상대적 ) 과거 : 내가보기에과거 Ø( 상대적 ) 미래 : 내가보기에미래 Ø 나와 인과관계가없는영역 이다 Ø 즉, 현재의나를변화시키지도못하고내가변화시킬수도없는영역이므로 elsewhere
물질과에너지의동등성 왜물체가빛의속도보다빨리움직일수없을까? Ø 물체의속도를빠르게하는방법 Ø 힘을가한다 Ø 뉴턴의운동법칙 : Ø 힘을가하지않으면물체의속도는일정 ( 관성의법칙 ) Ø 힘을가하면가속도가생겨서속도가커진다 (F=ma) Ø 힘을충분히가하면물체의속도가빛의속도보다도더커질수있지않을까? Ø 뉴턴 : 그렇다 Ø 아인슈타인 : 불가능하다
물질과에너지의동등성 Ø 특수상대론을이리저리살펴보면다음과같은결론이나온다 ( 아인슈타인을대표하는식으로쓰임, 유도안함 ): Ø 이식의의미는다음과같다 Ø 힘을오랫동안가하여물체의속도가빨라지면에너지가커지는데, 그에비례하여질량도증가한다! (m = E/c 2 ) Ø 에너지와질량은동등하다 ( 서로서로로변화될수있다 ) E = mc = m c 2 0 1-2 2 v c 2
Ø 에너지의증가공식 2 m0c E = 2 1 - v /c Ø 예 : 전자의질량증가 Ø 광속의 99.9% 로움직이면질량은 22 배증가 Ø 광속의 99.99999999% 로움직이면질량은 7 만배증가 Ø 물체의속도는절대로빛의속도를넘을수없다. 2
E=mc 2 의또다른의미 Ø 질량이줄어들면에너지로바뀐다. Ø그런데빛의속도는매우크기때문에물질이조금만줄어들어도엄청난양의에너지가나온다 Ø 예 : 물질 1그램이사라지면그때발생하는에너지는? Ø E = (1g)x(30 만 km/ 초 )x(30 만 km/ 초 ) = 9 x 10-3+5+3+5+3 J = 9 x 10 13 J = 2.2 x 10 10 Kcal( 킬로칼로리 ) = 사람천만명의하루소비에너지! Ø 참고 : 1945년일본에떨어진핵폭탄은물질 9그램이에너지로바뀐것임.
핵에너지 Ø원자핵이쪼개지거나합쳐지면서질량이조금씩사라지고에너지로바뀐다 Ø핵분열 : 핵발전소, 원자핵폭탄에이용 Ø핵융합 : 수소폭탄에이용 Ø 핵융합발전 : 인류최후, 최고의무공해발전 ( 현재건설시작 (ITER)-한국, 미국, EU, 러시아, 일본, 중국, 인도 7개국참여 ) Ø우주에는수많은핵융합발전소가있다 : 별! Ø태양을비롯한모든별은핵융합에의해수십억년동안꺼지지않는빛을낸다
핵에너지발생원리
핵융합에너지발생조건 Ø 1억도의플라스마가필요하다. Ø 1억도의플라스마를담을용기 ( 플라스마발생장치 ) 가필요하다. Ø 연료 ( 바닷물 ) 가필요하다. 국가핵융합연구소 K-STAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 한국의인공태양 'KSTAR' 핵융합해냈다 (2010.10.19) 조선비즈 한국도핵융합선진국이다!
ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, The Way in Latin) Ø What is ITER? - ITER is a joint international research and development project that aims to demonstrate the scientific and technical feasibility of fusion power by 2019. The partners in the project - the ITER Parties - are the European Union (represented by EURATOM), Japan, the People s Republic of China, India, the Republic of Korea, the Russian Federation and the USA. ITER will be constructed in Europe, at Cadarache in the South of France.
핵융합과핵분열발전비교 < 핵분열에너지 ( 원자력발전 ) > - 연료비가월등히낮음 - 이산화탄소가배출되지않는다 - 우라늄매장량의한계 - 방사성폐기물처리문제 - 수명이다한원자로해체문제 - 안전성의문제 ( 지진등 ; Fukushima 원전사태 ) < 핵융합에너지 > - 거의무한한연료 ( 바닷물 ) - 폐기물과이산화탄소가거의나오지않음 ( 대용량고효율친환경의미래에너지 ) - 기술적어려움 ( 실용화되지않음, 실용화는 2050 년이후로예상됨 )
우리나라는원자력발전을계속하여야하는가? Ø 그렇다 : 그이유는? Ø 아니다 : 그대안은? 원자력은안전비용포함시단가증가예상 누가옳을까? 이문제는옮고그름의문제가아니고최선또는차선의선택의문제임
지구온난화와온실가스 Ø 지구온난화는사실인가? Ø Ø 사실이라는주장과아니라는의견이양존 과학적자료는온난화가사실이라는쪽을뒷받침하는것으로대다수의과학자들은믿고있음
온난화의원인은? Ø 온실가스 ( 주로 CO 2 ) Ø 태양의영향등기타원인도있으나주요요인이아님 Ø 2009 년코펜하겐기후정상회의에서 2020 년까지 CO 2 배출을 80% 까지줄이겠다고협약 Ø Ø Ø Ø 80% 이상줄여야 100 년후부터온도상승이정지할것으로예측 현재는모든주요국가에서 CO 2 배출량이줄기는커녕증가하고있음 화석연료사용 ( 발전, 운송수단 ) 이주원인임 전기와수소연료는청정연료이나전기및수소생산이문제임
온난화의결과는? Ø 누구도잘모름 Ø 가능한시나리오 Ø Ø Ø Ø 비교적단기간 (100여년 ) 에 1~4 m의해수면상승중기적으로 ( 수천년 ) 4~7 m 해수면상승영구동토지역의툰드라가녹을경우엄청난양의메탄가스유출 Ø 돌이킬수없는지구변화촉발가능성 ( 가장무서워하는시나리오 ) 바다의산성화로생태계위협 Anthropocene: 인간에의한지구 6 번째의대멸종을의미하는신조어 *5 번째대멸종 : 백악기말인 6,500 만년전에지구상의생물약 50% 가멸종
인간의선택은? Ø 에너지의절약 ( 절대적임 ) Ø 재생가능에너지의극대화 ( 태양, 풍력, 조력, 지열등 ) Ø 화석연료의 CO 2 포획기술개발 Ø 수송수단의전기화, 수소화 Ø 핵융합발전연구의촉진 Ø 위의대책들은중장기적인대책임! Ø 과연우리는기다릴수있는가, 아니면시간이있는가? Ø 단기적으로엄격한감독하의원자력에너지생산 Ø Ø 기술적인문제보다정치적고려가더큰문제임상당수의과학자들은핵융합이나태양에너지가에너지수요를대부분감당할때까지유일한대안이라고주장
상대적으로쉬운상대성이론 (1) 저 : 베리파커ㅣ출판사 : 양문ㅣ발행일 : 2002 년 08 월 18 일 ( 가장쉬운것으로추정 )