공부하고 정리하고

이번 포항 지진 때 필로티 구조의 원룸의 기둥이 엿가락처럼 휘어버린 사진을 보신 적이 있으실 겁니다. 없다면 아래에 있는 사진입니다 한 번 보시길 바랍니다. 저도 자취를 하는 학생의 입장에서 이 사진을 보니 무섭더군요. 그래서 오늘은 내진설계에 대해 알아왔습니다. 기본적으로 내진설계란 지진에 대항하여 버틸 수 있도록 건물을 설계하는 방법을 말합니다.

국내 내진설계

국내 내진설계는 2층 이상의 건물과 높이 13m 이상 전체면적 500m2 이상의 건축물에 적용이 됩니다.

내진설계의 방식에는 크게 3가지 정도의 방법이 있다고 합니다.

내진 구조

우선 내진구조는 지진이 발생해도 이 지진력을 버티도록 기존의 건물보다 튼튼하게 짓는 것을 말합니다. 즉, 건물 벽에 철근을 삽입한 콘크리트를 많이 사용해 강한 흔들림에도 붕괴하지 않도록 합니다.

제진 구조

다음으로 제진 구조가 있습니다. 다양한 종류의 제진 장치를 사용하여 지진을 감쇠시키는 역할을 합니다.
제진장치로는 점탄성감쇠기, 점성유체감쇠기, 항복형 감쇠기, 동조감쇠기, 능동형 감쇠장치 등이 있습니다.
위 각각의 장치들은 작용하는 방식이 다르지만 공통적으로 하고자 하는 일은 지진력을 감쇠시켜 건물 자체에 주는 데미지를 줄이고자 하는 목표를 두고 있습니다.

면진 구조

면진 구조는 면진 장치를 사용해 지반과 건물을 분리시키는 방법입니다. 면진 장치는 지반에서 오는 진동 에너지를 흡수하여 건물에 주는 진동을 줄여주는 진동 격리장치입니다.

이 세가지 구조중에 가장 안정성이 높은 구조는 면진 구조이고 그 다음이 제진구조 입니다. 내진은 그냥 버티도록 설계되는 반면 면진은 진동이 최대한 안가도록 만들었으니 지진 발생 시에 진동이 가장 적죠. 하지만 각각의 구조에 대한 경제적인 비용 부분으로 보았을 때는 면진 구조가 가장 비용이 많이 듭니다.

차진 구조

이는 현재 연구 중인 구조방식인데 지진이 발생했을 때 공중에 떠 있다면 지진으로 무너질 걱정을 할 필요가 없겠죠? 그런 생각으로 지진 발생시에 건물을 뛰우는 기술입니다. 자기장이나 압축공기를 활용해서 연구 중이라고 합니다. 실제 최근 기사를 보니 일본의 연구팀이 건물아래로 분당 800L의 공기를 분사하여 건물을 0.06mm 띄우는 방식의 장치를 개발했다고 합니다.

오늘은 다양한 내진 설계 구조를 알아보았습니다. 문득 드는 생각이 그럼 내전 설계를 하지 않은 건물도 많을텐데 괜찮을까? 라는 생각이 듭니다. 이러한 건물들은 내진 설계를 할 수는 없기에 내진보강이라는 방식으로 구조를 보완한다고 합니다. 방식은 제진 장치를 보강하는 방식인것 같습니다.
위에 소개한 여러 내진 설계를 혼합하여 사용한다면 더 튼튼한 건축물을 만들 수 있을 겁니다.

-이미지 출처-

1. http://www.sanandreasfault.org/EQS.html
2. http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2017/11/16/2017111602278.html
3. http://www.kvceng.com/sub/sub0303.php
4. http://goodhousing.eseoul.go.kr/SeoulEqk/04_information/sub4_5_3.html
5. http://flypo.tistory.com/996
6. http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2017/09/05/2017090502082.html
7. http://infopara.tistory.com/61
8. http://www.segye.com/newsView/20160419003613

여러분들은 뉴트리노에 대해서 들어본 적이 있으신가요? 오늘 소개할 연구는 뉴트리노 검출에 관한 연구입니다. 일단 뉴트리노를 한 번 알아보고 시작하겠습니다.

기본입자의 표준모델

이 세상을 이루는 가장 작은 물질이 무엇이라고 생각하시나요? 그 옛날 아리스토텔레스 시절에는 자연의 물, 불, 공기, 흙 등이 가장 기본입자라는 방식으로 생각하였습니다. 육안으로 관찰할 수 있는 가장 기본 단위로 보이기 때문이죠. 하지만 그 후 시간이 흘러 사람들은 분자, 원자라는 존재를 알게 되었고 돌턴에 이르러서는 원자의 모델을 제시합니다. 이후 이 구조가 더 자세히 구조화가 되어 결국 보어의 모델에 이어 현대 물리학에서 생각하는 표준 모델까지 이릅니다. 여기서 중요한 점은 원자라는 것이 Atom으로 그리스어에서 파생된 단어입니다. 그리스어로 더 이상 나뉠 수 없는 이라는 뜻인데 실상은 그럴까요? 원자를 들여다보면 원자를 이루는 구성물질들이 존재합니다. 이 물질들은 아래 그림과 같습니다.

위 그림에 나오는 쿼크, 렙톤, 보존을 각각 설명하는 것은 여기서는 한계가 있기에 다음에 기회가 되면 따로 포스팅을 하도록 하겠습니다.

여기서 눈여겨볼 것은 렙톤에 속한 전자, 뮤온, 타우입니다. 이러한 것들이 발생할 때는 보통 각각의 뉴트리노가 동반으로 발생합니다. 제가 오늘 소개하는 연구는 전자 뉴트리노입니다. 이를 검출하는 연구가 있습니다.

뉴트리노 검출

뉴트리노는 반응을 잘 안 합니다. 즉, 주의의 매질과 상호작용을 안 한다는 말인데 기본적으로 현재 우리가 사용하는 검출기라는 장비들은 검출기에 상호작용을 하는 대상을 찾아내는 것입니다. 하지만 반응을 안한다면 찾기에 어려움이 있을 겁니다.
그래서 뉴트리노를 검출할 수 있는 방법은 두 가지가 있습니다. 하나는 우주선(cosmic ray)으로부터 찾아내는 것이고 하나는 뉴트리노를 내는 인공 방사성 동위원소를 활용하는 방법입니다. 첫번째 방법은 아주 거대한 계측기를 만들어야 하며 신호대 잡음비가 클 것입니다. 하지만 두번째는 인공 방사성 동위원소가 규칙적으로 만들어내는 뉴트리노를 검출합니다. 제가 소개하는 방법은 두 번째 방법입니다.

방사성 동위원소를 이용한 뉴트리노 검출

우선 사용하는 방사성 동위원소는 중성자가 원래 안정 핵종보다 많은 중성자 과잉 핵종이어야 하며 보통 두 번 정도 베타 붕괴를 하는 더블베타 붕괴핵종을 사용합니다. 즉, 붕괴를 하면서 베타선을 내는 핵종입니다. 그리고 베타선과 뉴트리노가 동반 방출됩니다.

이러한 실험을 위해 방사성 동위원소를 우선 만듭니다. 연구용 원자로나 사용 후 핵연료에서 이 물질이 많이 들어 있습니다. 바로 방사성 폐기물안에 말하는 것입니다 . 그대로 들고 가서 사용하면 알파선 감마선 등등 실험에 불필요하며 방해되는 잡음이 많으므로 최대한 농축된 순순한 한 선원만 사용하기 위해 재처리와 농축을 실시하며 순수한 방사성 동위원소를 만듭니다. 이 실험을 위해 사용하는 물질은 100MO 이라는 물질이며 더블 베타 붕괴를 하게 됩니다.
자 그럼 뉴트리노를 내는 물질을 만들었으면 바로 실험을 하면 될까요? 아닙니다. 만약 지상에서 실험을 하게 된다면 잡음이 나오게 됩니다. 그리고 말했듯이 뉴트리노는 반응을 거의 안 합니다. 그러므로 잡음보다 약한 신호를 내기 때문에 잡음을 없애기 위해 지하 깊숙한 곳으로 들어가서 이 동위원소와 검출 장비를 두고 검출을 시도합니다. 뉴트리노는 빛의 속도로 날아오고 확률은 극히 미미하지만 0은 아닙니다. 가끔 검출기에 부딪혀 에너지를 발산하는데 이때 빛으로서 방출됩니다. 이 빛은 체렌코프 복사라 하는데 원자로에서 보면 푸른색 빛이 나오게 되는데 이 빛과 동일한 원리입니다.

뉴트리노를 왜 찾으려 하나?

뉴트리노를 떠나서 기본 입자의 성질을 명확히 파악하는 일은 중요한 일입니다. 적을 알아야 적을 이길 수 있는 것처럼 기본 입자 모델에 대한 명확한 이해가 있어야 결국 응용 분야도 더 발전할 수 있을 것이고 또한 우리가 모르는 새로운 물리이론을 발견하거나 우주 탄생의 기원의 비밀을 알게 될지도 모릅니다. 전에 포스팅하였던 암흑물질과 암흑에너지도 직접 검출을 위해 노력하고 있습니다. 

-이미지 출처-

1. https://www.symmetrymagazine.org/article/is-the-neutrino-its-own-antiparticle
2. https://www.visionlearning.com/en/library/Chemistry/1/
3. https://phys.org/news/2015-05-particle-physics-discovery-theory.html
4. https://www.wired.com/2012/03/strange-neutrinos-experiments/
5. http://photonterrace.net/en/photonlab/ohsuka/02/
6. http://www.rogerarm.freeuk.com/Pages/NeutrinoLessDblBetaDecay.htm
7. http://cerncourier.com/cws/article/cern/68795

오늘은 신재생에서 바다 이야기 마지막 편인 염분 차 발전에 대해 알아보도록 하겠습니다. 염분 차이를 이용해 발전한다는 것이 생소하지만 원리는 잘 알고 있습니다.!! 왜냐하면 삼투현상을 이용하기 때문입니다. 이 삼투현상은 배추를 절이거나 오이를 피클로 만드는 원리에도 적용이되는 과학 원리지요.

삼투현상

농도가 낮은 묽은 물에서 농도가 높은 진한 물로 반투과성막을 사이에 두고 물이 이동하는 현상을 말합니다. 여기서 반투과성막은 특정 크기 이하의 분자나 이온을 통과시키는 막입니다. 여기서는 염분의 이동을 막기 위해서는 NaCl보다 작은 구멍이 있어야 할 것이고 물 분자는 통과 돼야 할 것입니다. 그렇다면 시간이 지날수록 농도가 진한 쪽은 점점 묽어지게 되고 농도가 낮은 쪽은 점점 진해지는 상황으로 진행이 될 것입니다. 이 현상은 자연적으로 보면 당연한 현상 중에 하나입니다. 농도가 높은 쪽은 어떻게 보면 뭉쳐져 있다는 개념으로 생각하시면 잘 정렬된 상태라고 볼 수 있습니다. 하지만 자연은 무질서하고 퍼져있는 것을 좋아합니다. 이 방향으로 자연 순화는 일어나죠. 그렇기에 농도가 높은쪽은 염분이 빠져나가기 힘들다면 당연히 물을 흡수하려고 할 것입니다. 이러한 원리를 열역학 제 2 법칙인 엔트로피 법칙이라 합니다. 엔트로피는 증가하는 방향으로 에너지의 방향성을 나타내 주는 법칙입니다.

염분 차 발전원리

염분 차 발전원리는 이 삼투현상을 이용한 방식입니다. 보통 바다의 염분은 3%이고 강물의 염분은 0.05% 이하 입니다. 그래서 가능한 것이죠. 하지만 발전하는 방식은 크게 두 가지로 구분이 됩니다. 첫 번째는 압력지연삼투 방식이고 두번째는 역전기투석 방식입니다. 한번 알아보겠습니다.

-압력지연삼투 방식

PRO(Pressure retarded osmosis)라 하여 기본적으로 수력 발전과 원리가 동일합니다.
하지만 다른점은 삼투현상을 이용한다는 점입니다. 반투과성막인 멤브레인으로 인해 염분이 높은 해수 쪽으로 담수에서 물이 이동하고 해수가 담긴 곳의 수압이 높아지며 이때 물을 내보내며 수차인 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.

-역전기투석 방식

RED(Reverse electrodialysis)라 하여 구성은 아래 그림과 같습니다.

2개의 전극과 음이온, 양이온 교환막을 쌍을 이루어 교차로 전극 사이에 두게 됩니다. 이때 교환막 사이에 해수와 담수를 흘려주면 해수에 존재하는 Na+와 Cl-가 각각의 극의 교환막을 통과하여 담수쪽으로 이동하고 전자가 이동되면서 전기가 발생하게 됩니다.

전세계적으로 염분차 발전의 잠재 에너지는 2.6테라와트정도이고 국내의 5대강을 기준으로 약 3.5기가와트의 잠재 에너지가 있을것으로 평가된다고 합니다. 보통 발전소마다 다르지만 원전 한기가 1기가와트정도임을 생각하면 충분히 경쟁력이 있는 발전입니다.

장점

• 무한한 에너지원이고 시간, 날씨의 영향을 받지 않습니다.
  -친환경적입니다.
  -지속적으로 강에서 바다로 물이 흐르므로 ESS 문제를 고민하지 않아도 된다.

단점 및 한계
-반투과성막의 수명
-아직까지 존재하는 여러 기술적 문제들
-염분 차로 모인 고농도의 물 해결

염분 차 발전에 대해서 오늘 알아보았는데요. 개인적으로 생각하기에는 상당히 매력이 있는 신재생 발전이라고 생각합니다. 한계점이야 기술적 연구로 언젠가는 해결이 가능할 것이고 고농도의 물은 해수쪽으로 넣어서 재사용하거나 하면 되지 않을까 하는 생각이 듭니다. 국내에서도 열심히 연구를 하고 있다고 하니 좋은 소식이 들렸으면 좋겠습니다.

-이미지 출처-

1. http://www.bbc.com/future/story/20150610-blue-energy-how-mixing-water-can-create-electricity
2. http://www.freedrinkingwater.com/water_quality/
3. http://surfguppy.com/thermodynamics/entropy-chemical-thermodynamics/
4. http://www.waterjournal.co.kr/news/articleView.html?idxno=18581
5. http://en.shikunbinui.co.il/category/SED/Water

만약 인간이 방사선을 맞게 된다면 결정적 영향은 바로 증상이 발현하고 확률적 영향은 암이나 유전자 변이가 확률적으로 일어난다고 소개해드린 적이 있습니다. 이러하듯 방사선을 맞게 되면 DNA 기준으로 변화가 생기게 됩니다. 그런데 만약 인간이 아닌 식물에게 조사하여 변하는 것을 컨트롤해본다면 어떻게 될까요?

새로운 품종이 탄생할지도 모릅니다. 그러한 연구를 방사선 육종 연구라 합니다. 한 번 알아보죠

방사선 육종 연구란?

방사선을 조사하여 유전체에 변이가 일어나고 이러한 변이가 일어난 세포로부터 개체가 발생하면 돌연변이체가 생기게 됩니다. 이 돌연변이체를 여러 세대에 걸쳐 선발하여 육성하는 것을 방사선 육종이라고 합니다.

변이

방사선은 직접작용과 간접작용으로 DNA를 공격합니다. 이 공격으로 유전자는 변이가 일어납니다. 보통의 변이는 회복이 일어나나 이 회복과정에서 재조합에 문제가 생길 수 있습니다. 변이가 일어나는 방식에는 중복, 결실, 역위, 전좌 등의 방법이 있습니다.

-중복 : 유전자 재조합 과정에서 레트로트랜스포존이 오류를 일으켜 염색체의 일부 구간이 중복되는 현상. 여기서 레트로트랜스포존은 유전체 내에서 이동하는 전위인자라고 합니다.

-결실 : 염색체 일부가 유전자 재조합 과정에서 누락되는 현상입니다.

-역위 : 유전자 재조합과정에서 염색체 일부 구간이 뒤집혀 일어나는 현상입니다.

-전좌 : 한 염색체의 일부가 다른 염색체로 옮겨지는 현상입니다.

유전자 변형작물 GMO

유전자 변이하면 바로 떠오르는 GMO와는 무엇이 다를까요? 방사선육종은 방사선 작용으로 식물자체의 유전자가 새로운 형질을 가지게 되는 점과 다르게 GMO는 다른 생물의 유전자를 생명공학적 방법을 이용해 주입하여 새로운 특성을 발현하는 방법입니다. 즉, GMO는 인위적인 방법으로 자연에서는 절대로 이루어질 수 없지만 방사선 육종의 경우는 자연계에 방사선이 존재하여 일어나는 변이를 컨트롤하여 빠르게 선별하는 작업이므로 차이가 있습니다.

연구 방향?

보통 1~2개의 유전자의 개량에 유리하여 기존 유망한 품종의 단점인 유전자를 개량하는데 뛰어난 장점이 있습니다. 이러한 점에서는 GMO와 유사한 육종 효과를 가지고 있다고 합니다.
한국원자력연구원에 찾아본 결과 국내에서는 주로 연구하는 분야는 다음과 같습니다.
-고부가가치 화훼, 원예작물 개발
-고 기능성 식∙의약용 식물 유전자원 개발
-친환경 바이오산업 소재용 생물자원 개발
-돌연변이 유전자원을 활용한 유전체 및 대사체 연구
-이온화에너지 특이반응 유전자 검정 및 유전체 반응 네트워크 연구
-유용 돌연변이 유전자원 은행 구축
-다양한 방사선원을 활용한 신 방사선육종기술 개발

이러한 방법 말고도 연구주제는 다양할 것으로 생각이 됩니다. 그리고 방사선을 조사하면 방사선이 남아 있지 않을까 걱정하실 수도 있는데요. 밀봉된 선원을 사용하기 때문에 방사선만 맞게 되고 방사성 물질로 오염되는 것은 아닙니다. 그렇기 때문에 이런 걱정은 괜찮을 것 같습니다!

(Co-60 선원)

-이미지 출처-

1. https://www.thoughtco.com/chromosome-mutation-373448
2. http://scienceon.hani.co.kr/331453
3. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%A0%EC%A0%84%EC%9E%90_%EC%A4%91%EB%B3%B5
4. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%A0%EC%A0%84%EC%9E%90_%EA%B2%B0%EC%8B%A4
5. https://openwiki.kr/chromosomal_inversion
6. http://leeseokt.tistory.com/35
7. https://www.emaze.com/@AQCIFOOL/ALL-ABOUT-GMO%27S
8. http://blog.khnp.co.kr/blog/archives/11393
9. http://www.periodictable.com/Items/027.9/index.html

오늘은 LNG를 이용한 발전 편입니다. 
여러분들은 기존의 발전들의 효율이 어느 정도인지 아시나요? 100%의 효율 중에 얼마나 사용할 수 있다고 생각하나요?
절반은 사용하겠죠? 라고 생각하신다면 실망하실 겁니다.. ㅠㅠ
기존의 발전들은 보통 종류에 따라 다르지만 40%대의 효율정도를 보여줍니다. 생각보다는 손실에너지와 버리는 에너지가 큰 것입니다. 그렇다면 오늘 소개할 열병합 발전의 효율은 얼마일까요? 대략 80%의 효율을 가집니다. 왜 그럴 수 있는지 한 번 알아보죠.

열병합발전이란?

두 가지의 열기관 사이클을 조합하여 발전하는 방식을 말합니다. 여기서 대표적으로 사용하는 소스가 가스인 LNG이고 사용하는 발전 사이클은 가스터빈을 활용한 사이클 증기터빈을 이용한 사이클입니다. 이렇게 하면 기존의 40%대의 전기생산 효율이 40% 정도에서 10% 정도 향상된 50%의 효율을 가집니다.
아까 80%라고 그랬는데… 네 맞습니다!!
50%는 전기 발생 효율이구요. 30%는 열로 사용합니다. 즉, 전기로 바꾸지 않고 열 그대로 지역난방에 사용하는 것이지요. 전기+열이라는 방식으로 똑같은 열량 대비 효율이 80%를 보여주게 됩니다.
그럼 여기서 사용하는 두 사이클에 관해서 알아보겠습니다!!

랭킨 사이클

증기 터빈에 해당하는 사이클입니다. 여기서 사이클이라는 것은 열에너지를 일로 사용하기 위해 순환하는 회로라고 생각하시면 됩니다.
과정은 등엔트로피 압축→등압 가열→등엔트로피 팽창→등압 방열의 과정으로 순환됩니다.
말로 풀어보겠습니다. 여기서 엔트로피는 무기력도를 나타내는 척도이므로 엔트로피가 일정하다는 것은 외부에서 들어온 열원이 없다는 말입니다. 즉 이 사이클에 새로운 열원이 없다라고 생각하시면 됩니다.

자 그럼 처음부터 따라가 보죠. 등엔트로피 압축을 하는 시점입니다. 이 시점은 위 계통도에서 펌프가 물에 압력을 가해 보일러에 집어넣는 과정입니다. 이 시점에서 펌프는 등엔트로피 압축을 합니다. 압축은 압력을 가하니까 이해가 가실거라고 생각하고 등엔트로피에 대해서 설명하겠습니다. 실제 압력을 가하면 어떻게 되나요? 내부 압력이 증가하고 유체끼리와 펌프 벽과의 충돌이 높아져서 열이 발생하겠죠? 이러한 손실로 열이 밖으로 방출되고 엔트로피는 낮아지는 것이 정상입니다. 하지만 이 과정을 순식간에 진행했다고 생각해보죠. 순식간에 열이 빠져나갈 틈도 안 주고 압축을 해서 보일러로 밀어 넣었다고 생각해보세요. 그럼 손실은 생각만큼 크지 않습니다. 따라서 약간의 감소가 있지만 등엔트로피 압축이라고 생각할 수 있습니다.
그다음 두 번째로 보일러에서 터빈으로 들어가는 과정을 집중해보겠습니다. 보일러에서 유입된 물을 끓입니다. 하지만 압력은 일정하죠. 그래서 등압 가열을 하게 됩니다.
그리고 다음 과정은 터빈을 지나는 과정입니다. 터빈을 지나면서 터빈에 있는 회전자에 부딪힌 뜨거운 증기는 에너지를 잃고 이 에너지는 회전자의 운동에너지로 바뀌게 됩니다. 이 과정에서도 등엔트로피 팽창을 하게 됩니다. 팽창하는 것은 에너지를 잃고 압력이 낮아지면서 팽창하게 됩니다.
마지막 과정은 복수기에서 열을 버려 증기에서 물로 돌아오게 됩니다. 이때는 일정한 압력을 가지고 열을 버리게 됩니다.
여기까지의 과정이 단순한 랭킨 사이클입니다.

브래이튼사이클

가스터빈에 해당하는 사이클입니다.
과정은 등엔트로피 압축→등압 가열→등엔트로피 팽창→등압 열 방출 입니다.
!!? 앞의 랭킨 사이클과 같은 느낌이죠? 네, 사이클 자체는 같지만 다른 점이 존재합니다. 바로 작동 유체가 물이 아닌 공기인 것이지요. 그래서 사이클에 차이가 존재하죠.

이 부분은 터빈을 보면 이해가 쉽습니다. 가스터빈의 경우 공기를 압축시켜 유입시킵니다. 이 과정이 등엔트로피 압축입니다. 그리고 가스를 이용해 압축된 공기와 만나게 하여 연소시킵니다. 이 과정이 등압 가열입니다. 이 연소시킨 공기는 터빈으로가 터빈을 돌리게 됩니다. 등엔트로피 팽창입니다. 그리고 사용한 공기는 방출 시킵니다. 등압 열방출입니다.
조금 더 자세히 설명하고 싶은데 점점 길어지는군요. 단순 사이클을 넘어서 효율을 높인 사이클에 관해서는 나중에 기회가 되면 조금 더 자세히 각각의 주제에 대해서 다루는 시간을 가지겠습니다.

어쨌든!! 여기서 알아본 두 사이클 중에 브래이튼사이클이 상부 사이클이라 하여 먼저 가스가 연소해서 전기를 생산합니다. 그리고 여기서 버리는 열을 받아 보일러를 끓입니다. 여기서부터는 랭킨사이클인 하부사이클이라고 합니다. 여기서 열병합을 위해서는 랭킨사이클에서 복수기가 있는 부분에서 열기를 일부 받아서 지역난방을 위해 사용합니다.
효율을 극대화한 발전이죠. 여기서 열을 사용하는 방식은 정말 칭찬할만한 아이디어입니다. 화력발전은 공해문제와 석탄의 용이한 공급을 위해 주거단지와 떨어져 있죠. 이 발전소는 그래서 열은 난방으로 사용하지 못하고 버리게 됩니다. 원자력발전도 마찬가지 이유와 사람들의 인식문제가 있지요.
이런 점에서 열병합 발전은 장점을 충분히 가진 것이지요.
오늘은 열병합 발전에 대해서 알아보았습니다. 이런 효율이 높은 발전이 있다는 점도 알아두시면 좋을 것 같습니다. 앞으로 탈석탄 탈원전이 지속되는 한 이런 발전 방식은 증가하지 않을까 생각합니다. 

-이미지 출처-

1. https://mechanical-engg.com/profile/67774-ronauk-maharana/?status=11890&type=status
2. http://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2017091814242889985
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Rankine_cycle
4. http://www.thermopedia.com/content/1072/
5. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/brayton.html
6. http://www.turbinetechnologies.com/
7. http://www.skcareersjournal.com/365

오늘은 LNG에 대한 포스팅에 바로 이어 셰일 가스에 대해서 소개하고자 합니다. 셰일가스도 LNG의 일종인데 전통적인 가스가 아닌 비전통적인 가스입니다. 분포나 생성 방식이 기존의 천연가스와 차이가 있어 추출방식이 기존의 방식과 다릅니다. 조금 더 자세히 알아보겠습니다.

셰일가스란?

기존의 천연가스와 성질은 거의 비슷하지만 채굴 방식의 차이가 있습니다. 기존의 천연가스는 수직으로 내려가서 추출해내는 반면 셰일 가스는 수평으로 퇴적하여 생긴 퇴적암층에 탄화물이 많이 함유된 셰일에서 석유나 천연가스가 발생하는데 여기서 추출한 것을 석유면 셰일 오일 만약 가스라면 셰일 가스라고 합니다.

그렇다면!!!

수평으로 넓게 퍼져있는 이 석유와 가스들을 여러분들은 쉽게 얻을 수 있을까요?
이 방법은 쉽지 않습니다. 기술이 어렵기도 하고 비용도 많이 들기 때문이죠.
어쨌든 방식은 이러합니다.

사용하는 기술은 수평 시추기법과 수압파쇄기법입니다.
수평 시추기법은 수직방향에서 떨어진 목표지점(가스 퇴적층)에 도달하기 위해 미리 계산된 방향, 각도의 경로로 시추하는 기술입니다. 이 기술로 가스층과 접촉면을 넓혀 가스를 회수하는 효율을 향상시킵니다.
수압파쇄기법은 시추관에 구멍을 두고 높은 수압의 물, 모래, 화학물질을 혼합한 유체를 주위 암석에 분사하면 파쇄가 일어나 생긴 틈 사이로 가스를 추출하는 방법입니다.
이 두 기술을 사용하여 시추하는데 과정은
우선 시추관을 수직 방향으로 뚫어 내려갑니다. 적절히 내려가면 시추한 구멍에 캐이스를 쒸웁니다. 그리고 수평 시추기법을 사용해 각도를 변경해가며 시추를 합니다. 그리고 또 캐이스를 거기에 맞쳐 쒸웁니다. 그리고 수압파쇄기법으로 시추를 해내게 됩니다.

이 셰일가스는 전 세계가 60년간 사용할 수 있는 규모로 현재 중국에 매장량이 가장 많지만, 기술적인 문제로 미국이 가장 많이 생산해내고 있습니다. 제가 예전에 듣기로는 미국이 셰일 가스 생산량이 급격히 늘자 LNG 수입국에서 수출국으로 바뀌게 되었고 중동과도 경쟁을 하게 되었다고 합니다. 그러면서 신재생에너지에 대한 투자가 그 전에 비해 줄었다는 이야기를 보았던 기억이 나네요.

이러하듯 에너지는 나라의 경제력과 힘을 좌지우지 합니다. 그런면에서 대부분의 에너지를 해외의존하는 우리나라는 현재 LNG 수입량이 세계2위로 1위인 일본다음으로 많습니다. 북한으로 육로와 단절되고 3면이 바다인 우리는 PNG도 사용이 힘듭니다. 에너지 경쟁력을 갖추어야 할 필요가 있는 것이지요. 석탄도 없애고 원자력도 줄인다면 답은 LNG뿐입니다.
그런 면에서 LNG의 매장량이 셰일가스를 통해 늘어나면서 추가된 점은 우리에게는 좋은 소식입니다. 그래서 이 셰일가스에 대한 경쟁력을 갖추어야 합니다. 

그런 점에서 현재 국내에서는 국내 첫 셰일 가스를 사용한 큰규모의 파주 열병합발전소도 있고 SK에서는 셰일 가스에 대한 경쟁력을 갖추기 위해 많은 투자를 하고 있다고 합니다.

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1. https://allpetro.ru/iz-png-budut-delat-sinteticheskuyu-neft/
2. http://dongascience.donga.com/special.php?idx=679
3. http://drillingknowledge.blogspot.kr/2017/06/what-is-shale-gas.html
4. http://investor-js.blogspot.kr/2012/12/shale-gas.html
5. http://stock.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2014111478851
6. http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/06/29/0200000000AKR20170629051300003.HTML

안녕하세요!!
@chosungyun입니다. 오늘은 누구나 사용하고 누구나 알고 있을 것 같은 LNG에 대해서 알아보겠습니다.

LNG?

LNG란 Liquefied Natural Gas로 액화된 천연가스를 말합니다. 주성분은 메탄으로 70~90%를 이루게 됩니다. 이때 천연가스는 기체이기 때문에 부피가 큰 것을 수송과 저장이 용이하게 하기 위해서 -162도로 냉각하여 부피를 600분에 1로 줄여 액체로 만든 상태를 말합니다. 여기에는 전통가스와 비전통가스가 있는데 이번에는 전통가스만 다루고 비전통가스는 따로 이야기하도록 하겠습니다.

다른 가스들

LNG 말고 들어본 여러 가스들이 있지 않나요? 아마도 PNG, CNP, LPG 등이 있을 겁니다.
PNG는 액화시키지 않고 파이프라인을 통해 공급되는 천연가스를 말합니다.
CNG는 운반해온 LNG를 상온에서 기화시키고 200기압 이상으로 압축시키게 됩니다. 그렇게 되면 LNG보다 3배 정도의 부피가 큰 가스가 됩니다. LNG는 초저온을 유지해주어야 되는 반면 CNG는 그런 장비는 필요 없기 때문에 차량용으로 적합합니다.

LPG는 원유 채취 시나 정제 시에 나오는 탄화수소가스를 6~7기압으로 압축시켜 액화시킨 것을 말합니다. 부피는 250분에 1로 줄어들며 프로판과 부탄으로 나누어집니다. 즉, 메탄이 주성분인 LNG와는 다른 점이 있는 것이지요.

이렇게 기본적인 내용을 알아보았습니다. 그럼 LNG가 어떻게 우리의 삶에 쓰이게 되는지 과정을 살펴보겠습니다.

Upstream

Upstream은 탐사부터 개발 생산단계를 말합니다. 이때는 막대한 투자금을 사용하는 자원개발 사업이 탐사했을 때 실제 상업생산까지 성공하지 못할 확률도 있어 자본금이 풍부한 에너지기업이 참여하는 영역입니다.
천연가스는 보통 석유와 함께 수심 200m 미만의 얕고 완만한 해저지형인 대륙붕에 서 많이 발견되므로 이런 지대를 위주로 지질학자, 자원공학자들이 탐사를 하여 부존 가능성을 확인합니다. 그다음 시험 시추를 하여 실제 부존을 확인하고 물리검층 법을 사용하여 유전의 규모와 구조를 확인합니다. 여기서 물리검층 법은 전기, 초음파, 방사선 등을 이용하여 확인합니다. 즉, 제가 소개하고 있는 RI의 이용의 한 분야가 되기도 합니다.^^
이렇게 확인을 하고 유전을 평가하여 경제적으로 가치가 있다면 시추를 하게 됩니다.
시추하여 나온 천연가스를 우선 불순물을 걸러내는 정제를 하고 LNG로 만들게 됩니다.
여기까지의 가정이 Upstream 과정이라고 합니다.

Midstream

Midstream은 수송 및 저장단계를 말합니다. 수송은 완전한 단열과 저온, 누설방지 등의 특수설비를 갖춘 특수선박을 이용하게 됩니다. 또한 저장도 특수시설을 갖춘 시설에 저장을 하여 필요할 때 꺼내쓸 수 있도록 설비를 갖춥니다.

Downstream

Downstream은 사용단계라고 보시면 됩니다. 주 사용 원은 도시가스와 발전입니다. 도시가스=천연가스는 아닙니다. 하지만 도시가스로 사용되는 가스 중 95% 이상이 천연가스이기 때문에 도시가스로 주로 사용된다고 생각하시면 됩니다. 그리고 사용되는 분야는 발전 분야입니다. 얼마 전에 탈원전으로 떠들썩 할 때도 이 LNG를 이용한 열 복합발전에 대한 언급이 많이 나왔었습니다. 이 열 복합 발전은 LNG를 연소하여 가스터빈을 돌리고 나온 폐열로 증기를 끓여 증기터빈을 또 돌리고 또한 나오는 열을 주변 지역난방에 사용하는 효율이 높은 발전입니다. 이 발전에 대해서는 좀 더 상세히 나중에 설명하도록 하겠습니다.

LNG는 석유에 비해서 공해물질을 덜 방출하는 친환경적인 열원입니다. 다만, 초기 탐사비용부터 시추, 수송 등 초기 비용이 높은 관계로 발전단가로 보았을 때 기존의 석탄, 원자력보다 훨씬 비싼 단가를 가집니다. 하지만 결국 탈원전을 한다면 무조건 사용해야 하는 LNG입니다.

-이미지 출처-

1. https://www.linkedin.com/pulse/story-lng-south-pars-gas-field-development-pasha-pouryousefi
2. http://miracleon58st.tistory.com/m/638
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Liquefied_petroleum_gas
4. http://www.petrolmalaysia.com/2016/09/upstream-midstream-downstream.html
5. http://worldmaritimenews.com/archives/
6. http://www.wjgarosu.com/sisagw/index.php?idx=6920&board_idx=785&page=7
7. http://elctricpower.tistory.com/category/

오늘은 신재생 이야기 편으로 이야기를 하려고 합니다. 지금까지 해양의 힘을 이용한 파력, 조력을 알아보았습니다. 오늘은 온도 차 발전에 대해서 알아보겠습니다.

해양 온도차 발전

영어로 OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion)이라고 합니다. 해양의 온도차를 이용해 발전을 하는 방식인데 이 온도 차는 표층수와 심층수의 온도차를 이용하게 됩니다. 하지만 바닷물이 표면도 차가우면 온도 차 발전이 힘듭니다. 그래서 적도 근처인 열대 해역에서 주로 발전을 하게 됩니다. 이때 열대해역은 해면의 온도는 20도이고 500~1000m 아래의 심층수는 4도 정도로 변함이 없습니다. 그렇다면 이 온도 차로 발전을 하게 되는데 어떻게 가능할까요? 기존에 아는 화력이나 원자력은 고온고압의 환경에서 증기를 돌리는데 이 방식으로 적용이 될까요? 여기서는 적용이 어렵습니다. 그래서 저온 비등 냉매를 사용하게 됩니다. 저온 비등 냉매라는 것은 암모니아나 프로필렌같이 끓는점이 낮은 물질을 압력을 적절히 조절해 4도일 때는 액화되고 20도일 때는 기화될 정도의 환경을 만들어줍니다. 그럼 기화된 작동 유체가 터빈을 작동시켜 발전을 하게 됩니다.

이 방식이 가장 기본적인 방식이고 폐회로 사이클(Closed-loop Cycle)입니다. 또 사용할 수 있는 방식은 개회로 사이클(Open-loop Cycle system)인데 기존에는 앞서 설명한 방식은 열을 작동 유체에 전달하였다면 개회로 사이클에서는 펌프로 유입된 따뜻한 해수를 펌프로 압력을 낮추어 비등하게 만들어 저압터빈을 구동하여 전기를 만드는 방식입니다. 이 방식은 심층으로부터 끌어올린 해수가 열교환기에서 응축되면서 담수를 만드는 역할도 한다고 합니다.

마지막으로 하이브리드형 사이클(Hybrid Cycle system)이 있습니다. 표층 해수를 유입해 일차적으로 폐회로 사이클(Closed-loop Cycle)로 전기를 생산하는데 여기서 나오는 온수를 개회로 사이클(Open-loop Cycle system)로 보내어 한 번 더 발전을 하고 담수까지 얻는 방식으로 구성되어 있습니다.
개회로 사이클이 5.5%의 전력효율 폐회로 사이클이 5%의 전력효율을 나타낸다고 합니다.

장점
-자원이 공짜이며 공해를 발생하지 않습니다.
-해수 담수화가 가능한 발전 방식도 있다.
단점
-온도 차가 20도 정도 나야 지속적인 발전이 가능하다.
-발전효율이 낮다.

이 발전방식은 아직 연구가 지속되고 있고 우리나라도 동해안 남쪽에 온도차가 큰 지역이 있어 활용 가능성이 있습니다. 하지만 아직은 갈 길이 먼 것 같습니다. 앞으로 효율 개선을 위한 연구들이 지속된다면 언젠가는 크게 상용화되는 날도 오지 않을까요?

-이미지 출처-

1. http://tidalenergytoday.com/2017/06/12/new-otec-guide-on-the-horizon/
2. http://www.otecnews.org/2012/10/
3. https://www.britannica.com/technology/ocean-thermal-energy-conversion
4. https://www.slideshare.net/PrashantTipu/otec-54791316

얼마 전 트럼프 대통령과 문재인 대통령과의 정상회담에서 최첨단 전략 무기 도입에 관한 이야기가 오고 갔습니다. 그러한 최첨단 전략 무기 중 하나가 핵추진 잠수함인데요. 이를 구매, 자체 건조두가지 가능성을 열어두고 검토 중이라고 합니다. 구매는 미국으로부터 추진할 텐데 이때까지 미국은 핵추진 잠수함을 어떤 다른 나라에도 판 적이 없습니다. 그래서 전망이 좋지는 않습니다. 자체 건조를 한다면 시간이 조금 걸리겠지만 불가능한점 또한 없다고 봅니다. 그렇다면 핵추진 잠수함이 어떠한 것인지 한 번 알아보겠습니다.

핵추진 잠수함?

핵으로 추진을 하는 잠수함이라는 말로 원자력 잠수함이라고도 합니다. 이는 사용하는 무기에 따른 분류가 아닌 동력원에 따른 분류입니다. 석탄으로 가는지 석유로 가는지의 차이와 동일합니다.
그렇다면 이 원자력 잠수함이 일반 디젤 잠수함과 다른 점이 무엇이길래 추진하고 있는 걸까요?
6년~14년 주기로 원자로의 핵연료를 교체해주게 되는데 이 교체 시기를 제외하고는 동력이 모자라서 바다 위로 올라올 필요가 없습니다. 즉, 식량만 있다면 무제한 잠항이 가능합니다. 디젤엔진의 경우는 전기를 다 사용하면 수면 위로 부상하여 발전을 해서 배터리를 충전시키는 과정이 있는데 만약 전기가 떨어진곳이 적진의 한가운데면 얼마나 위험하겠습니까? 원자력잠수함은 그런 점이 없다는 점에서 작전효율을 올려줍니다. 또한 전력의 출력이 좋아서 기존의 다른 잠수함보다 더 빠른 평균속력을 보여줍니다. 즉, 도망치면 못 따라잡고 원자력잠수함으로부터 도망치기도 힘든 것이지요.

기존의 잠수함과 비교해서는 이러한 차이가 있고 잠항 지속시간은 잠수함에서는 가장 중요한 제원중 하나입니다. 그리고 지속적으로 잠항하여 북한을 감시할 수 있는 능력을 가진다면 북한 잠수함이 몰래 내려오는 것을 방지할 수 있습니다.

하지만 뭔가 핵무기를 탑재하고 있는 잠수함이라고 생각하신분들도 계실꺼라 생각합니다. 핵무기를 탑재하여 이를 발사할 수 있는 기술까지 갖춘 것을 전략 핵잠수함이라고 합니다. 우리나라에서 도입하고자 하는 잠수함과는 조금 차이가 있다고 볼 수 있습니다.

원자로

여기서 사용되는 원자로는 대형 발전소에서 하는 원자로와는 조금 다릅니다. 엄청 큰 대형 원자로를 잠수함에 연결할 수는 없으니깐요. 그리고 교체주기도 1~2년이라 오랫동안 사용할 수도 없습니다. 그래서 소형원자로를 사용하게 되며 고농축 우라늄을 원료로 사용하게 됩니다. 현재 대형 원자로인 PWR(가압경수로) 사용하고 있는 핵연료 물질의 우라늄 농축도는 2~5%의 눙축도를 사용함에 비해 원자력잠수함에서 사용하는 원자로는 20~90%의 농축도를 사용합니다. 그리고 핵무기의 경우는 90%가 넘습니다.

문제점들

여기서 우리나라는 각각에 대한 기술력은 확보되어 있습니다. 잠수함을 건조할 수 있고 소형원자로인 한국형 소형 원자로 스마트를 개발했기 때문입니다. 하지만 여러 문제점들이 있습니다.
우선, 각각의 기술은 있지만 원자력 잠수함을 개발한 적은 없기 때문에 여기에 대한 기술력을 확보하는데 시간이 걸릴 것입니다.

두번째, 우라늄 농축입니다. 핵확산금지조약에 가입한 우리나라는 농축도 20%를 넘기면 안되는 것으로 제지받고 있습니다. 이를 넘어가면 핵무기로 사용할 가능성이 있다는 점을 고려한 것입니다. 이런 규제말고도 돈이라는 문제가 있습니다. 우라늄 농축은 기술적으로 쉬운일이 아닙니다. 그렇기 때문에 고농축을 하는데 많은 기술력이 필요하며 돈이 많이 들어갑니다. 그래서 북한도 우라늄이 아닌 플로토늄 핵무기를 개발한 것입니다.

세 번째, 폐기물입니다. 원자로를 사용하면 폐기물이 나오는 것이 당연한데 이는 여기에만 해당하는 문제가 아니라 원자력 발전 전체에 해당하는 문제라고 봅니다. 현재도 폐기물보관에 관해서는 입지선정 때문에 문제가 많습니다.

네 번째, 승무원들의 피폭입니다. 만약 원자로가 들어가게 되면 원자로 내부는 방사선관리구역으로 규정이 되며 피폭관리의 대상이 됩니다. 하지만 지속적으로 내부에 오래 있어야 한다는 점에서 피폭관리 측면에서 기존의 방법보다는 새로운 방법이 필요합니다. 그리고 고농축 연료를 사용하는 점과 더불어 원자로가 소형이여서 곡률이 커지게 된다면 원자로에서 중성자 누출이 많아집니다. 이런 점들을 고려해 차폐체를 두어야 할 것입니다.

이런 기술적인 문제 말고도 사회적으로 이슈가 되는 점은 우리나라는 현재 탈원전 정책을 고수하고 있다는 점입니다. 탈원전 정책과 원자력잠수함은 완전히 상반되는 정책이기 때문에 이를 문제 삼는 사람들이 있습니다.

-이미지 출처-

1. http://www.highnorthnews.com/invisible-contest-the-submarine-cat-and-mouse-game/
2. http://www.koreatimes.com/article/20170614/1060913
3. http://m.blog.daum.net/sarang-nanum-sumgim/7352662
4. https://sacompassion.net/the-worried-mouse/
5. http://stock.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2015101944531
6. http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2015/03/03/2015030304058.html
7. https://www.dailykos.com/stories/
8. http://www.knpnews.com/news/articleView.html?idxno=12846
9. http://m.mt.co.kr/renew/view.html?no=2017071915510750757

앞으로 방사성 동위원소를 Radioactive Isotope에서 따온 RI로 표현을 하겠습니다.
RI의 사용 분야 중에 가장 친숙한 분야 중 하나는 탄소 연대 측정법입니다. 고대 시대의 책자나 옷감 혹은 화석의 연대를 예측할 수 있는 고고학에서는 정말 중요한 측정 방법입니다. 그래서 오늘은 탄소 연대 측정법으로 어떻게 나이를 예측할 수 있는지 알아보겠습니다.

우주로부터 날라오는 우주선(cosmic ray)가 지구상에 C-14를 만듭니다. 그리고 일정하게 붕괴를 합니다. 즉, 생성=붕괴 정도의 비율로 존재하여 항상 일정하게 탄소 C-14는 지구상에 존재해왔습니다. 이는 옛날 조선 시대에서도 고려 시대에서도 또는 석기시대에도 C-14의 존재 비율은 일정하였다는 말입니다.

그럼 탄소에 대해 알아보겠습니다. 탄소는 원자번호 6번으로 지각을 구성하는 원소들 중 15번째로 풍부하고 우주에서는 4번째로 풍부한 원소입니다. 그중에 흔히 알고 있는 탄소라는 존재는 원자량 12의 C-12입니다. 전체 탄소 중에 98.9%를 차지합니다. 거의 다라고 볼 수 있습니다. 그리고 나머지 대부분을 차지하는 것이 C-13입니다. 그럼 C-14는 없나요? 아닙니다. 아주 극소량 존재합니다. C-14의 비율은 탄소 전체 비율에 1.2×10-12입니다. 이것은 1조분의 1이라는 양입니다. 없다고 봐도 될 정도의 양입니다. 하지만 우리는 이 작은 양에서도 비율이 달라짐을 확인할 수 있습니다. 대단하지 않나요? 그럼 원리를 알아보겠습니다.

원리

여기서는 방사능 개념이 나와야 합니다. 방사능은 단위 시간당 붕괴한 정도인데 방사능을 구하기 위한 과정을 따라가 보겠습니다.
처음에 N개의 C-12가 있었다고 생각합니다. 그리고 C-12는 5730년이라는 반감기를 가지고 붕괴를 합니다. 반감기는 N개가 N/2개로 줄어드는데 걸리는 시간을 말합니다. 그러면 어떤 관계식을 세울 수 있을까요?

라는 관계를 가집니다. N개의 변화량은 λ(붕괴 상수)라는 비율로 원래값에서 감소하는데 걸린 시간을 곱한 값을 말합니다. 이 식을 적분하게 되면 최종적으로 방사능식을 구할 수 있습니다.

마지막식이 최종식이며 아래 그래프와 같이 붕괴를 하게 됩니다.

여기서 시료마다 크기나 질량이 다른 점을 고려해서 비방사능 즉, 단위 질량 당 방사능으로 방사능을 확인합니다. 확인하는 방법은 자세히 소개하지는 않으나 방사선 검출기나 입자가속기를 이용하여 질량을 분석합니다.

확인방법

방사능 공식에서 t에 관한 식으로 고칠 수 있습니다.

라고 쓸 수 있습니다. 그렇다면 어떻게 확인을 할까요? 우선 알고 있는 값을 확인합니다. 반감기는 5730년으로 알 고 있습니다. 그리고 초기값인 A0, N0를 알고 있습니다. 어떻게 알까요?
반감기는 시료를 두고 일정 시간이 지난 뒤 붕괴한 정도를 파악해서 모든 방사성 동위원소의 반감기를 알아두었습니다. 그러니깐 C-14의 반감기가 5730년임을 알고 있는 것입니다.
그럼 초기값을 어떻게 알까요? C-14는 태초부터 거의 일정하다고 했었죠? 이 C-14를 생명체는 호흡이라는 활동을 통해 주기적으로 순환시킵니다. 인간, 동물, 식물들이 그래서 체내 C-14의 양이 일정합니다. 그렇기에 초기값을 공기 중 C-14값으로 정합니다. 그리고 여기서 생명체가 죽게 되었다고 합시다. 화석이 되거나 나무는 책이나 집 타고난 재 또는 가구가 되어집니다. 그럼 죽게 된 생명체는 호흡을 할까요? 호흡이 멈추게 됩니다. 그 시점부터 생명체 내 C-14는 순환이 되지 않습니다. 즉 생성은 없고 감소만 있는 상황이 온 것이지요. 그렇게 시간이 흘러 현재 계측하는 시점에 왔습니다. 그럼 t라는 시간이 흐른 지금 초기값보다 감소를 하였습니다. 이를 계측하여 확인합니다.
자 그럼 우리가 모르는 값은 무엇일까요? 바로 시간입니다. 이 시간 말고 구한 모든 값들을 넣게 되면 시간 값을 구하게 됩니다. 이러한 방식으로 고대의 물건들 또는 미라의 연대를 예측하는 것이지요.

(1900년대에 들어 C의 방사능이 요동치는 모습)

마지막으로 한계점은 없을까요?

있습니다. 앞에서부터 쭉 C-14의 농도가 일정하다는 말을 해왔습니다. 하지만 사실 일정하다고 말하기에는 편차가 존재합니다. 태양의 힘이 주기적으로 강해졌다가 약해지는데 지구에 오는 대부분의 우주선(cosmic ray)이 태양임을 생각해보면 이런 편차가 생김을 이해할 수 있습니다. 하지만 이 편차는 매우 작은 편입니다. 이것보다는 더 고려될 만한 변수가 산업혁명과 핵실험입니다. 산업혁명으로 탄소 배출량이 급격히 증가했습니다. 이것은 기존의 탄소 순환의 균형을 깨트린 것입니다. 또한 핵실험시 다량의 인공적인 C-14가 추가된 영향이 있습니다.
이러한 근현대에 들어와 일어난 변화들로 현재의 탄소 비율이 과거와 정확히 같다고 말하기는 힘들 것입니다. 하지만 이러한 편차들을 고려하더라도 연대측정이라는 것이 가능하기에 적어도 어떤 시대의 물건인지는 확실히 알게 될 것입니다.

-이미지 출처-

1. http://www.yac-uk.org/news/dinosaur-isle
2. https://www.linkedin.com/
3. http://legacy.sciencelearn.org.nz/
4. http://www.daveschultz.com/2012/12/new-element-found/radioactive-decay/
5. http://totl.eu/fundamentals-of-radiocarbon-dating/
6. http://www.irsn.fr/EN/Research/