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금속성 수소, 로켓 추진체로의 활용방안2025.01.281. 금속 수소의 제조 초고압을 연구하는 과학자들은 수소에 300만 기압을 가하는 실험을 했지만 예상과 달리 수소는 금속이 아니라 그래핀처럼 얇은 판의 구조로 변해버렸다. 그러나 미국 하버드 대학의 연구진이 영하 267도의 극저온에서 약 495만 기압을 가하자 수소 기체가 금속으로 변환되는 데 성공했다. 이렇게 제작된 금속 수소는 지름 8㎛로서, 머리카락 굵기의 1/10 정도다. 2. 금속 수소의 특성 금속 수소는 전기 저항이 0인 초전도체이다. 초전도체는 운송 시스템을 근본적으로 변화시켜 고속 자기부상열차와 전기자동차의 성능을 월...2025.01.28
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전자기 유도2025.04.281. 패러데이의 유도실험 패러데이의 유도실험에서는 회로를 통과하는 자속이 변하면 기전력과 전류가 유도됩니다. 시간에 따른 자기장의 변화는 전기장의 변화를 유도하고, 시간에 따른 전기장의 변화는 자기장의 변화를 유도합니다. 이러한 유도 현상은 자석의 움직임이나 코일의 상대적인 움직임에 의해서도 발생합니다. 2. 패러데이의 법칙 패러데이의 법칙에 따르면, 닫힌 고리 내의 유도기전력은 고리 내 자기플럭스의 시간에 따른 음의 변화에 비례합니다. 자기 플럭스가 증가하면 유도기전력은 반시계 방향으로, 자기 플럭스가 감소하면 유도기전력은 시계 ...2025.04.28
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과학탐구실험 자기적 성질을 이용한 신소재, 초전도체2025.01.141. 초전도 현상의 발견 1911년 네덜란드의 과학자 헤이커 카메를링 오너스가 액체 헬륨을 이용한 극저온 실험 중 수은의 전기저항이 갑자기 사라지는 현상을 발견했다. 이후 많은 다른 금속에서도 초전도 현상이 관찰되었다. 2. 초전도 현상의 원리 1957년 미국 일리노이 대학의 바딘, 쿠퍼, 슈리퍼가 제안한 BCS 이론에 따르면, 금속 내 전자들이 전기적 반발력을 이겨내며 쿠퍼쌍을 형성하면 초전도 현상이 나타난다. 쿠퍼쌍은 하나의 입자처럼 움직이며 장애물을 만나도 방향성을 유지하여 전기저항이 사라지는 효과를 얻을 수 있다. 3. 초전...2025.01.14
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초전도체, 자기이력, 열전대 실험 예비보고서2025.05.051. 초전도체 1911년 카멜린 온네스가 저온에서 수은의 전기저항이 0이 되는 것을 발견한 것이 초전도체 발견의 시작이었다. 1957년 BCS 이론이 제안되어 초전도체 현상을 양자역학적으로 설명할 수 있게 되었다. 초전도체의 대표적인 성질은 반자성과 완전도체 성질이며, 액화질소를 이용해 초전도체를 냉각시켜 이러한 성질을 관찰할 수 있다. 2. 자기이력 자기장 속 물질의 자기 모멘트 변화를 나타낸 그래프를 자기이력곡선이라고 한다. 함수발생기를 이용해 전압, 주파수, 파형 변화에 따른 자기이력곡선의 변화를 관찰할 수 있다. 자기이력곡선...2025.05.05
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과학자들의 업적2025.05.051. 멘델레예프의 주기율표 발견 멘델레예프는 당시 알려진 원소들을 원자량 순서대로 배열하여 주기율표를 만들었다. 이를 통해 원소들의 성질을 규명하고 아직 발견되지 않은 원소들을 예측할 수 있었다. 비록 후에 모즈비에 의해 일부 오류가 발견되었지만, 멘델레예프의 업적은 현대 화학의 기반을 마련했다고 볼 수 있다. 2. 존 바딘의 트랜지스터 발명 존 바딘은 트랜지스터를 발명하여 진공관을 대체할 수 있는 전자 증폭기를 개발했다. 이는 전력 소모가 적고 수명이 길어 라디오, TV, 컴퓨터 등 전자 기기 발전에 큰 기여를 했다. 바딘은 이 ...2025.05.05
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무기화학실험 A High-Temperature Superconductor 결과보고서2025.01.181. 초전도체 초전도체는 임계 온도(Tc) 이하로 냉각되었을 때 전기저항이 완전히 사라지는 물질을 말한다. BCS 이론에 따르면 cooper pair가 특정 속도로 나아가고 있을 때 둘 중 한 개의 전자가 저항을 받아도 전자쌍으로서는 전기저항을 받지 않아 속도가 떨어지지 않는다. 초전도체는 제1형과 제2형으로 구분되며, 제2형 초전도체에서는 자기부상 현상이 나타난다. 2. 고온 구리 산화물 초전도체 고온 구리 산화물 초전도체는 뒤틀려 있거나 산소가 결핍된 여러 층의 페로브스카이트(perovskite) 구조로 설명할 수 있다. BCS...2025.01.18
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변위 전류와 소용돌이 전류 그리고 초전도체2025.04.281. 변위 전류 변위 전류는 충전될 때 콘덴서(capacitor)의 두 판 사이의 자기장(B`)을 발생시킨다. 콘덴서(capacitor)의 두 판 사이(r<R)에서 r=0일 때 B`=0이며, 자기장(B`)은 축으로부터 거리가 선형적으로 증가함에 따라 증가한다. 콘덴서(capacitor)의 두 판 사이(r>R)에서 자기장(B`)의 세기는 일정하게 유지된다. 자기장(B`)이 고정된 원판의 반지름(R`)이 크면 클수록 감소하며, 전도 전류의 세기(i_{C})가 클수록 자기장(B`)이 증가한다. 2. 소용돌이 전류 자기장(B`)에 의해 유...2025.04.28
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국내연구팀의 초전도체 개발 발표와 기초과학의 중요성2025.05.121. 초전도체 개발 발표 국내 연구팀이 상온·상압에서 초전도성을 갖는 물질 'LK-99'를 세계 최초로 개발했다고 발표했다. 이에 대해 국내외 연구팀들이 일부 결과를 뒷받침하고 있지만, 국내 학계에서는 부정적인 평가가 많은 상황이다. 초전도체는 전류가 특정 온도 이하에서 저항 없이 흐를 수 있는 물질로, 다양한 산업 분야에 활용될 수 있다. 만약 이 연구 결과가 사실이라면 엄청난 혁명을 불러올 것으로 기대되고 있다. 2. 기초과학의 중요성 이번 초전도체 개발 성공 발표는 기초과학이 국가 경쟁력에 미치는 영향을 다시 한번 느끼게 해주...2025.05.12
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세라믹 물질 소개글2025.01.111. 에어로젤 에어로젤은 물의 97%가 공기인 유리로, 온도가 1300도인데도 불구하고 수십 억 개의 공기구멍으로 가득한 기포 유리 때문에 단열이 잘되고 충격을 흡수합니다. 미래에는 내폭용 자체나 우주 복 단열재로 쓰일 것입니다. 2. 점토 점토는 29000년 전 인류가 불을 이용하여 단단하고 변하지 않은 세라믹으로 만드는 법을 시작했습니다. 현재로서는 콘크리트를 질이 떨어지지만 놀라운 인공재료라고 생각합니다. 3. 콘크리트 콘크리트가 물에 녹아서 진흙처럼 되지 않고 내일이면 단단해지고 로마인들이 이것으로 항구를 건설하여 지중해를 ...2025.01.11
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통합과학 세부능력 및 특기사항 예문2025.05.111. 초전도체 저온 초전도체의 점점 수효가 늘어나고 있어 향후 제조 과정의 간략화와 가격 인하 등의 과제 해결이 필요하다고 주장함. 특히 고온 초전도체의 경우 현재 실용화를 위한 1차 단계로서 높은 임계전류를 갖는 제조공정과 가공 기술의 개발에 중점을 두고 있다고 함. 국가적 차원의 협력만 있으면 전망이 밝고 이러한 초전도 기기의 응용은 에너지 절약 및 첨단기술로서 엄청난 파급효과를 갖기 때문에 세계 각국에서 국가 주도 정책으로 추진하고 있으므로 초전도체가 상용화되면 미래를 바꿀 혁신적인 소재가 된다는 것을 인식하고 이를 정리하여 ...2025.05.11
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