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하늘에 번개는 어떻게 생성이 되는가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.천둥 번개의 발생원인이 되는 가장 보편적인 것은 뇌운이지만 그 이외에도 눈보라 모래폭풍 화산폭발 등이 원인일 수도 있다. 뇌운의 상부에는 차고 밀도가 높은 공기가 존재하고 하부에는 따뜻하고 습도가 높은 공기가 존재하는 경우가 발생한다. 하부의 따뜻한 공기는 상승기류로 되어 상승하여 구름이 되고 상부의 찬 공기는 하강한다. 뇌운은 증기로 충전되어 있고 대체로 상단부는 양전하를 띤 얼음결정을 이루고 하단부는 음전하를 띤 물방울로 이루어져 있다. 뇌운 속에서 전하 축적에 따라 그 바로 아래 지표면에는 운저 전하와 역극성 전하가 유기되므로 양자간 전기장의 세기가 증대하여 공기절연 파괴내력을 넘으면 양자 사이에 불꽃방전이 발생하고 이른 바 번개가 일어난다. 일반적으로 낙뢰(벼락)는 대기상태에서 다량의 양전하와 음전하가 분리되어 전기장의 세기가 일정한 값을 초과하면 공기분자의 전리파괴가 일어나 전자와 이온에 의한 전도로가 형성되어 발생한다. 낙뢰(번개)는 태풍과 같은 중간규모의 기층이 상승하거나 대규모의 안정된 기층이 상승할 때는 발생하지 않고 주로 공기밀도가 작은 난기를 파고들 때나 여름철 태양에너지가 풍부한 날 오후 국지적으로 지면에 접한 대기가 가열되어 빠른 속도로 상승할 때 뇌운이 생성되면서 낙뢰(번개)가 발생한다. 번개 칠 때 같이 생기는 천둥은 번개에서 나온 엄청난 열이 급격하게 공기를 가열하여 팽창시키거나 수축시키기 때문에 나는 소리이다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.01.23
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LED는 왜 일반 등보다 오래가나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.일반백열등의 경우 전구안에 필라멘트에 얇은 철사선같은게 있는데이 선에 전류를 흘려주게 됩니다 전류를 흘리면 이 전류는 열과 빛으로 변하게 되는데요! 빛과 열을 동시에 발산하다보니 오래가지 못하죠하지만 led의 경우 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스)라고 하며발광 다이오드는 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명은 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋습니다
학문 / 전기·전자
23.01.23
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고속충전기 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.휴대폰 충전 케이블은 허용 전류가 있습니다. 커넥터도 마찬가지구요..고속 충전을 할려면 전기를 더 많이 넣어야 하는데..그 적은 커넥터로는 버티질 못하는거죠..그래서 전압을 올리는검니다.전압을 올리면 같은 전선, 커넥터에 더 높은 전력을 보낼수가 있거든요..예전에 한국이 110V를 쓰다가 30년 전에 220V로 바꾼 이유기도 합니다.고속 충전의 경우.. 초기 5V로 충전을 하다가..폰과 충전기와 통신을 한후 9V이상으로 전압을 변경 충전을 합니다.그래서 2배 가량의 전력을 보낼수가 있기에 고속 충전이 되는검니다.
학문 / 전기·전자
23.01.23
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미세먼지 측정 원리가 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.산란방식의 측정원리 와 이를 이용한 미세분진 측정기의 원리 를 말씀드리고 국내환경공정시험법상 측정방식 과의 정확도를 비교설명 해드리겠습니다. 광산란방식의원리 입자가 광학챔버에 들어오면 레이져와 만나는데 이때 산란광이 만들어지는데, 입자의 반짝거리는 크기를 가지고 입자 사이즈를 결정하며 반짝거리는 개수를 해아려 입자의 사이즈별 갯수를 측정합니다.
학문 / 기계공학
23.01.23
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태양광 발전기에 돋보기를 설치하면 더 전기가 생기나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.아니요 태양광 발전기에 태양의 양을 더 많이 비춘다고 해서 효율이 올라가는 것은 아닙니다.
학문 / 전기·전자
23.01.23
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빠른 회전시 왜 거꾸로 돌아가는거처럼 보이나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.눈이 차 바퀴보다 느려서 그렇습니다. 쉽게 설명해 볼께요, 자동차 바퀴가 90도 오른쪽으로 기울었어요.(속도가 낮은 상태)그러면 우리는 그 상을 망막에 맺힌 다음 뇌에서 인식을 하죠.이게 느릴 때는 문제가 없죠~ 그런데 90도 오른쪽으로 기울이고 우리가 그것을 인식할 때 이미 바퀴가 15도 정도 더 오른쪽으로 돌았다고 하면, 우리는 그 상을 못보는 거에요.그 15도에서 다시 90도 이동..우리는 그 상을 보지만 또 15도 지나가서 못 보게 되죠.(총 30도) 그렇게 계속 쌓이다 보면 우리 눈에 맺히는 상이 -도가 되어 뒤로 가는 것처럼 보이는 것입니다.
학문 / 물리
23.01.23
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고압선에 있는 새는 왜 감전되지 않나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.우리가 사용하는 전기는 교류 전기로써, 한 선에는 전류가 흐르고 있지만... 다른 한선은 지면과 연결된 접지선입니다. 따라서 만약 새가 전기가 흐르는 선과 전기가 흐르지 않는 선에 양다리를 걸쳤다면 분명 감전사 하겠지요. 그런데 보통은 그렇지 않습니다. 한 줄에 앉아있지요. 이렇게되면, 전기가 흐르는 선에 앉아 있더라도 전위차(전압차)가 형성되지 않아 새에게 흐르는 전류는 없습니다.조금 물리를 배우셨다면, 병렬 회로에서 위쪽에는 저항이 엄청 큰 것이... 아래쪽에는 저항이 거의 없는 것으로 병렬 회로가 구성되었을 때, 각 도선에 흐르는 전류의 세기는 어떻습니까? 저항이 작은 것이 연결된 것일 수록 흐르는 전류의 세기가 더 크지요? 즉... 새는 도선에 비해 저항이 엄청나게 크고, 이에 따라 흐르는 전류는 거의 없습니다. 바로 이 내용이 새의 양단에 전압차가 없다는 의미이기도 합니다. 전압차가 없는 것은... '전압차=물의 높이차'의 비유를 생각해 보면, 물이 흐르기 위해서는 물의 높이가 차이 나야지만 한쪽으로 흐르겠죠? 전기도 마찬가지입니다. 양단에 전압이 차이가 나야지만 전류가 있습니다.
학문 / 전기·전자
23.01.23
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동물의 피에도 혈액형이 있나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.동물들도 긴급한 상황이나 면역력이 떨어질 때 면역력이 높은 개의 혈액을 뽑아 수혈한다. 참고로 소의 경우는 A, B, C, F - V, J, L, M, N, S, Z, R`-S`,T`등 12가지 혈액형이 있고, 말은 7가지, 면양은 8가지, 돼지는 15가지, 닭은 13가지의 혈액형을 가지고 있다.개의 경우는 위에 열거한 동물이나 사람처럼 A,B, 등 이렇게 나누지는 않고, 7가지 정도의 다른 동종항체계가 존재한다. 개에 있어서 수혈을 할 때 중요한 것은 A인자가 중요한 역할을 하며 약63%의 개가 A+(양성)이고 나머지 37%가 A-(음성)이다.개의 경우 수혈을 할 때 피를 제공하는 개는 반드시 A-(음성)인 강아지여야 하는데, 그 이유는 A-(음성)의 피는 양성이나 음성인 개 모두에게 특별한 부작용 없이 피가 서로 섞일 수 있기 때문이다. (사람의 O형처럼) 그리고 개의 A+(양성)인 개는 A+(양성)인 개에게만 수혈을 할 수 있다. 다른 동물의 경우는 서로의 혈액형에 관계없이 1회에 한하여 그냥 수혈을 할 수 있다.
학문 / 생물·생명
23.01.23
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풍력발전소는 어떤 원리에 의해 작동하나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.풍력발전의 원리 블레이드가 바람을 받아 회전할 때 회전 운동 에너지가 만들어 집니다. 증속기는 기어를 이용해 초기의 저속 회전을 발전용 고속 회전으로 전환하여 회전 운동 에너지를 증폭시키고, 증폭된 회전 운동 에너지는 발전기를 거쳐 전기에너지로 변환됩니다
학문 / 기계공학
23.01.23
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낙뢰는 어떻게 피할 수 있나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.먼저 날이 우중충하다 싶으면 금속성 장신구나 동전등은 지니지 마시구요. 치과적 가공물인 금니 아말감등은 안하시는 것이 번개에 맞을 확률이 적어집니다.(실제 금니 때문에 번개를 맞은 여성 이야기를 신문 기사에서 읽은 적이 있습니다. ) 그리고 키가 큰 나무 밑에서 비를 피하시는 것은 금물이죠. 그 이유는 번개는 높은 곳에 떨어지기 때문입니다. 제주도 한라산 중턱에는 제 2차 초지대라는 키 큰 나무가 거의 없고 잔디가 대부분인 곳이 있는데 이곳에서 낙뢰에 맞는 사건이 자주 일어납니다. 왜냐하면 주변에서 가장 높은 곳은 사람의 머리이기 때문이지요. 여성보다 상대적으로 키가 큰 남성이 번개에 맞을 확률이 여성보다 월등히 높은 이유도 같은 이유에서 설명 되지요. 이제 번개를 피하는 방법이 분명히 보이시지요? 첫째 금속성 물질은 피하시고요. 둘째 높은 지대를 피하시고 자신이 제일 높은 지대가 되지 않도록 주의하세요.
학문 / 토목공학
23.01.23
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