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수금지화목토천해명. 학창 시절 이 아홉 글자를 외우느라 애먹었던 기억, 다들 있으실 겁니다. 그런데 이 중 마지막 글자 하나가 어느 순간 조용히 사라졌습니다. 그리고 최근 미국 항공우주국(NASA) 청문회장에서 그 이름을 다시 불러들이자는 움직임이 나왔습니다. 20년 만에 재점화된 명왕성 논쟁, 그 속을 들여다봤습니다. [명왕성] 명왕성 행성 탈락, 2006년 그날 무슨 일이 있었나 저도 학교 다닐 때 명왕성을 태양계 아홉 번째 행성으로 배웠습니다. 시험에도 나왔고 순서를 못 외우면 감점당하던 시절이었죠. 그런데 나중에 알고 보니 2006년 8월 24일, 제가 전혀 모르는 사이에 명왕성의 지위가 뒤바뀌어 있었더군요. 체코 프라하에서 열린 국제천문연맹(IAU) 총회에서 행성의 공식 정의가 처음으로 표결에 부쳐졌습니다. 여기서 국제천문연맹이란 전 세계 천문학자들이 모여 천체의 이름과 분류 기준을 공식적으로 정하는 국제기구입니다. 이 기구가 정한 새 기준에 명왕성이 걸려 넘어진 겁니다. 새 기준은 세 가지였습니다. 첫째, 태양 주위를 돌 것. 둘째, 자체 중력으로 둥근 모양을 유지할 만큼 질량이 클 것. 셋째, 자기 궤도 주변의 다른 천체를 정리할 만큼 압도적인 힘을 가질 것. 명왕성은 이 중 세 번째 조건에서 걸렸습니다. 2005년 명왕성 근처에서 명왕성보다 질량이 더 큰 천체 에리스가 발견됐는데, 이걸 행성으로 인정하면 비슷한 천체가 줄줄이 행성 대열에 합류해야 하는 상황이 됐던 겁니다. 결국 투표를 통해 명왕성은 카이퍼 벨트에 속한 왜소행성으로 재분류됐습니다. 여기서 카이퍼 벨트란 해왕성 바깥쪽에서 태양 주위를 도는 얼음 천체들이 모여 있는 영역을 말합니다. 그리고 왜소행성이란 둥근 모양은 갖췄지만 자기 궤도 주변을 지배할 힘은 없는 천체를 가리키는 분류입니다. 📌 요약: 명왕성은 2006년 IAU 투표로 세 번째 조건(궤도 지배력)을 못 채워 왜소행성으로 재분류됐다. 발단은 명왕성보다 질량이 큰 천체 에리...

1500년 전, 어느 별이 마지막 숨을 내쉬었다. 그 빛이 이제 막 지구에 도착했다. 황소자리 방향으로 약 1500광년 떨어진 '수정 구슬 성운(NGC 1514)'에서 벌어진 일이다. 미국 국립과학재단 산하 NOIRLab이 마우나케아 제미니 노스 망원경으로 촬영한 이 성운의 중심에는 두 개의 별이 있는데, 하나는 죽어가며 가스를 뿜어내고 다른 하나는 약 9년 주기로 그 주변을 돌며 가스를 휘젓고 있다.  저는 전자회로를 다루는 엔지니어로 25년을 살아오면서도 별이 죽는 과정을 이렇게 오랫동안 관측하는 사람들이 있다는 사실을 이번에 처음 알았습니다. 그 궁금증을 그대로 파고들어 정리해봤습니다. [수정 구슬 성운] 적색거성에서 행성상성운까지 태양 정도 질량의 별은 수명이 다하면 부풀어 올라 적색거성이 됩니다. 이 단계에서 별의 중심핵은 수축하며 온도가 올라가고, 동시에 바깥층은 강한 항성풍에 실려 우주 공간으로 서서히 밀려납니다. 여기서 항성풍이란 별 표면에서 뿜어져 나오는 하전 입자의 흐름을 뜻하는데, 지구의 태풍처럼 별 전체를 휘감아 외피를 뜯어내는 역할을 합니다. 이렇게 방출된 가스층이 중심별이 내뿜는 자외선에 의해 전리되면서 빛을 내기 시작하는데, 이 발광 구름이 바로 행성상성운입니다. 전리란 원자가 에너지를 받아 전자를 잃고 이온 상태로 바뀌는 현상으로, 이 과정에서 수소는 붉은빛을, 산소는 푸른빛을 내게 됩니다. 수정 구슬 성운의 오묘한 색감도 바로 이 원리로 만들어진 것입니다. 솔직히 이건 예상 밖이었습니다. 저는 별이 죽는 게 순식간의 사건인 줄 알았는데, 실제로는 외피가 벗겨져 나가는 데만 수만 년이 걸리는 느린 과정이더군요. 요약 — 적색거성 단계의 별은 항성풍으로 외피를 서서히 밀어내고, 그 가스가 자외선에 전리되어 빛나면서 행성상성운을 만듭니다. 백색왜성, 별의 마지막 잔해 외피를 모두 날려버린 별의 중심핵은 더 이상 핵융합을 일으키지 못하고 그대로 수축합니다. 이렇게 남은 탄소와 산소 덩어리...

50옴이냐 90옴이냐, 이 숫자 하나 때문에 밤새 PCB 레이아웃을 다시 그린 적이 한두 번이 아닙니다. 전자회로를 25년 만지면서 가장 많이 들은 질문이 "임피던스 맞춰야 하나요?"였는데, 정작 임피던스와 특성임피던스가 다른 개념이라는 걸 아는 사람은 의외로 많지 않더라고요. 오늘은 이 둘의 차이부터, 실제 현장에서 특성임피던스가 왜 데이터 전송의 생명줄이 되는지까지 제 경험을 담아 풀어보겠습니다. [신호무결성 & 특성임피던스 인포그래픽] 임피던스와 특성임피던스 개념 차이 회로를 처음 배울 때 임피던스(Impedance)는 저항, 커패시터, 인덕터가 만들어내는 교류 저항값 정도로 배웁니다. 특정 지점에서의 전압과 전류의 비율이죠. 그런데 전송선로로 넘어가면 얘기가 달라집니다. 특성임피던스(Characteristic Impedance)란 전송선로를 따라 한 방향으로 진행하는 파동의 전압과 전류의 진폭 비율을 말합니다. 선로의 기하학적 구조와 재료로만 결정되고, 선로 길이가 균일하다면 위치에 관계없이 일정한 값을 가진다는 게 핵심입니다(출처: 위키백과, 특성 임피던스). 쉽게 풀면 이렇습니다. 일반 임피던스는 '이 지점에서 저항이 얼마냐'를 묻는 거고, 특성임피던스는 '이 선로 자체가 신호를 얼마나 잘 흘려보내는 통로냐'를 나타내는 고유값입니다. 자유공간에서 전자기파가 만나는 파동 임피던스(약 377옴)와도 이름이 헷갈리기 쉬운데, 이건 매질 고유의 값이고 특성임피던스는 도체 구조에 의해 결정되는 값이라 서로 다른 개념입니다(출처: KTword 정보통신기술용어해설). 제가 신입 시절 제일 헷갈렸던 부분이 바로 이 지점이었습니다. 선배들이 "임피던스 맞춰"라고 말할 때마다 도대체 뭘 맞추라는 건지 몰라서 몇 번을 다시 물어봤던 기억이 나네요. ...

1.036GHz. 이 숫자 하나 때문에 대전의 한 연구실이 몇 달을 매달렸습니다. 국내 연구진이 우주 질량의 85%를 차지한다는 암흑물질, 그중에서도 '액시온' 후보 신호를 잡았다는 소식이 들려왔거든요.  결과부터 말하면 이 신호는 진짜가 아니었습니다. 그런데 이 '가짜를 걸러낸 과정' 자체가 진짜 성과라는 게 이번 연구의 핵심입니다. [암흑물질 구조] 액시온이란 무엇인가 CP 대칭성 문제 액시온(axion)은 실제로 관측된 입자가 아니라, 물리학의 오래된 난제를 풀기 위해 이론적으로 제안된 가상의 입자입니다. 여기서 말하는 난제란 'CP 대칭성 문제'인데, 강한 상호작용 이론에서는 물질과 반물질의 대칭이 깨져야 정상인데 실제 실험에서는 그 깨짐이 전혀 관측되지 않는다는 물리학계의 오랜 숙제입니다. 이 문제를 설명하기 위해 등장한 게 액시온이고, 매우 가볍고 전기적으로 중성이며 일반 물질과 거의 반응하지 않는다는 특징 때문에 암흑물질의 유력한 후보로 꼽힙니다. 암흑물질(dark matter)이란 눈에 보이지 않지만 중력적인 영향으로 존재가 추정되는 물질로, 우주 전체 질량의 상당 부분을 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 제가 25년 넘게 전자회로를 설계하면서 별의별 신호를 다 걸러봤지만, 이론상으로만 존재하는 입자를 마이크로파 신호 하나로 잡아내겠다는 발상 자체가 솔직히 처음 접했을 때는 예상 밖이었습니다.  회로 설계자 입장에서 보면 신호 대 잡음비를 극한까지 끌어올려야 하는 작업이거든요. 요약 — 액시온은 CP 대칭성 문제(물질·반물질 비대칭이 실험에서 안 나타나는 현상)를 설명하려고 제안된 가상 입자이며, 암흑물질의 유력 후보입니다. IBS 공진기 실험 방식과 극저온 환경 액시온을 검출하려면 강한 자기장과 극저온 환경 속에서 공진기를 이용해 극도로 미약한 전자기 신호를 포착해야 합니다. 공진기란 쉽게 말하면 금속으로 만든 울림통 장치로, 특정 주파수의 신호를 증폭시켜 감지하기...

영하 269도 액체헬륨 통 속에서나 가능하다고 믿었던 일이 상온에서 벌어졌다는 소식이 전해진 날, 국내 주식시장은 하루아침에 뒤집혔다. 2023년 여름 LK-99 사태 이야기다. 결과적으로 해프닝으로 끝났지만, 초전도체 라는 물질 자체가 가진 잠재력은 여전히 진짜다. 25년째 전자회로를 설계해온 입장에서 봐도, 이만큼 산업 전체를 흔들 수 있는 소재는 흔치 않다. [초전도체의 마이스너 효과] 초전도체란 무엇인가 기본 개념 정리 초전도체는 특정 온도 이하로 냉각하면 전기저항이 완전히 0이 되는 물질이다. 여기서 전기저항이란 전류가 흐를 때 물질 내부에서 받는 방해 정도를 뜻하는데, 저항이 0이라는 건 전선 속에서 전기가 열로 사라지지 않고 반영구적으로 흐를 수 있다는 의미다. 이 현상은 1911년 네덜란드 물리학자 카메를링 오네스가 수은을 절대영도 근처까지 냉각시키다 우연히 발견했다. 이후 100여 년간 초전도 연구는 노벨물리학상을 다섯 차례나 배출할 만큼 물리학계의 핵심 주제로 자리 잡았다(출처: 서울대학교 공과대학 웹진). 회로 설계를 하다 보면 저항 때문에 발생하는 발열과 전력 손실이 늘 골칫거리인데, 저항이 아예 없는 물질이 존재한다는 사실 자체가 공학자 입장에서는 여전히 비현실적으로 느껴진다. 📌 요약 — 초전도체는 냉각 시 전기저항이 0이 되는 물질이며, 1911년 오네스의 발견 이후 100년 넘게 연구가 이어지고 있다. 임계온도와 초전도체 종류 이해 초전도체가 저항 0 상태로 전환되는 특정 온도를 임계온도라고 부른다. 임계온도란 이 온도보다 낮아지는 순간 물질이 초전도 상태로 확 바뀌는 경계값을 말하는데, 물질마다 이 값이 천차만별이다. 크게 두 부류로 나뉜다. 저온초전도체는 임계온도가 절대온도 20K대 이하로 낮아 액체헬륨(1리터당 약 5만 원 수준)으로 냉각해야 하고, 고온초전도체는 YBCO 계열 물질처럼 임계온도가 95K까지 올라가 상대적으로 저렴한 액체질소로도 작동한다(출처: 서울대학교 공과대학 웹진). ...