열교환기는 어떻게 두 유체를 섞지 않으면서 열만 교환하나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.열교환기는 두가지 이상의 유체를 섞지 않고 열만 전달하게 되는데 이는 두 가지 물질 사이에 높은 열전도율을 가진 벽으로 완전히 분리하고 있습니다. 보통 원통다관형 열교환기를 사용하는데 커다란 원통안에 수많은 금속관들이 지나가는 형태로 구성되어 있습니다. 뜨거운 유체는 관 내부로 흐르고 차가운 유체는 관 외부로만 흐르게 되어있어 물리적으로 섞이지 않습니다. 뜨거운 유체가 관 내부 표면으로 전달되면 내부에 얇고 전도성이 좋은 금속관으로 만들어져 있는데 열이 이러한 금속관을 통해서 바깥 표면에 있는 차가운 유체가 이 열을 흡수하여 열을 뺏게 됩니다. 이러한 열교환기의 효율을 높기이 위해서는 두 유체를 반대방향으로 흐르게 하거나 내부의 관을 작게 하여 갯수를 늘려 표면적을 늘리는 방법도 있습니다. 그리고 재료 자체도 열전도율이 높은 재료를 사용하면 효율을 크게 높힐 수 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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편의점 얼음컵이 완전히 투명하지 않고 약간 뿌옇게 보이는 이유가 단순 냉동 과정 때문이 아니라 어떤 이유 때문인가요? 결정 구조와 관련이 있는 것인가요??
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.편의점 얼음컵이 뿌옇게 보이는 이유는 유통과정에서 내부 얼음의 결정구조가 변경되어 기포가 다시 얼어서 생기는 현상입니다. 최초 공장에서 생성된 얼음은 영하 20도 이하에서 만들어지기에 투명한 상태를 유지 하게 됩니다. 하지만 유통과정에서 영하 10도 전후로 바뀌는 창고와 편의점 냉동고 안에서 온도변화에 따라 얼음은 수축과 팽창을 반복하게 됩니다. 그래서 얼음 내부에서는 미세한 틈세가 발생하게 되어 이것이 빛을 반사하여 얼음이 뿌옇게 보이는 것 입니다.그리고 이때 생성되는 기체들이 외부로 나가지 못하고 그안에서 다시 얼기 때문에 얼음컵안에 안개가 낀것 처럼 보이게 되고 역시나 빛이 통과하지 못하고 뿌옇게 보이게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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염소가 수영장에서 강력한 소독 작용을 할 수 있는 화학적 원리와, 이를 통해 어떤 위험 요소를 제거하는 궁금합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.수영장에서는 락스라고 불리는 유리잔류염소의 허용기준은 0.4~ 1.0 mg/L 로 유지하도록 법적으로 기준이되어 있습니다. 기준을 맞추기 위해서는 보톤 일반 락스를 5만배 정도 희석해서 사용하게 됩니다.락스속의 성분은 치아염소산나트륨인데 이것을 물에 넣으면 치아염소산이 됩니다.이 치아염소산은 유해 세포 속으로 들어가서 단백질을 파괴하여 세포를 죽이게 되고 바이러스의 경우도 유전물질을 내부로 침투하여 직접 파괴할 수 있습니다. 그래서 대형 수영장의 경우 물속의 병원성 박테리아나 바이러스 등을 제거할 수 있기 때문에 필수로 사용해야 하는 물질 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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디카페인 커피를 만들 때 유기 용매인 디클로로메탄을 사용하여 생두에서 카페인 분자만 선택적으로 녹여내는 원리가 무엇인지 설명 부탁드려요.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.물질이 용해될때 극성분자로 된 용매는 극성 용액에 녹고 비극성 분자로 된 용매는 비극성 용매에 녹는 원리를 활용한 것 입니다.원두속의 카페인은 비극성을 띄고 있습니다. 그리고 디클로로메탄 역시 대표적인 비극성 물질 입니다. 그래서 카페인을 물보단 디클로로메탄과 같은 비극성 물질에 녹기 때문에 디카페인 커피를 만들때 활용하게 됩니다.또한 디클로로메탄이 물에 녹지 않기 때문에 다른 커피의 향을 내는 물질과 반응하지 않고 딱 카페인과만 반응을 하기 때문에 디카페인 커피를 만들때 주로 사용됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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자동차 에어컨을 계속 켜고 운전하면 연비가 떨어진다고 하는데, 실제로는 어느 정도 차이가 나며 창문을 열고 주행하는 것과 비교하면 어떤 방법이 더 효율적일까?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.실제로 연구결과를 보면 자동차에 따라 에어컨을 켜고 주행을 하면 최소 5%에서 최대 20%까지 연비가 감소한다고 나와있습니다.에어컨을 끄고 창문을 열면 연비는 좋아질 수 있겠으나 창문을 통해 들어오는 공기가 저항으로 바뀌기 때문에 이는 차량의 속도에 따라 연비가 달라질 수 있습니다.시속 60 킬로미터 이하에서는 상대적으로 저속이라 창문을 열었을 때 저항도 적어 에어컨을 켰을 때 보다 연비가 훨씬 높습니다.하지만 시속 80킬로미터 이상에서는 고속이라 창문을 열었을 때 저항이 심각하게 커져서 에어컨을 켰을 때 보다 연비가 훨씬 더 많이 들어가게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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도시는 왜 열섬현상들이 발생하게 되나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.도심주면에는 콘트리트 구조물이 많고 농촌 지역보다 상대적으로 녹지가 부족하기 때문에 주변 보다 온도가 높아지는 열섬현상이 발생하기가 쉽습니다. 또한 아스팔트도 영향을 미치는데 아스팔트나 콘크리트의 경우 햇빛을 반사하지 않고 흡수하는 성질이 있어 낮 동안 햇빛을 머금었다가 밤에 방출하여 열대야를 야기할 수도 있습니다. 그리고 대형 건물들에서 냉각을 위해 엄청난 에어컨과 같은 공랭시설이 가동되기에 이때 발생하는 대량의 열 역시도 열섬현상을 만들어내게 됩니다.또한 흙과 나무는 수분을 머금어 수증기화 하는 증산작용을 통해 열기를 식힐 수 있는데 주변에 녹지시설이 부족하기에 이런 열섬현상을 더욱 부추키게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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반도체 클러스터에서 왜 깨끗한 물이 중요한건가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.실제로 반도체 제조 공장에서 사용하는 물은 초순수 상태의 물을 사용합니다.머리카락의 만분의 일에 해당하는 굵기의 회로를 세척해야 하기 때문에 물속에 들어있는 아주 작은 미네랄도 반도체 입장에서는 바위처럼 크게 영향을 끼치기 때문입니다.실제 현재 반도체 회로의 굵기는 2나노미터 정도인데 물속의 미네랄은 0.1~2나노라 회로를 충분히 망가트릴만큼 거대하기 때문입니다.그리고 회로를 깍은 후에 세척공정에서 사용하는데 물속에 미네랄이나 유기물이 있으면 불량이 발생할 수 있기에 사용되는 물은 초순수 상태의 물만 사용하게 됩니다. 그래서 최초에 사용되는 물도 깨끗하면 깨끗할 수록 정수에 드는 비용이 줄어들기 때문에 깨끗한 수자원이 중요합니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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리모넨 분자가 화학 구조에 따라 서로 전혀 다른 향을 나타낸다고 하는데 그 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.리모넨 분자가 구조에 따라 다른 향을 내는 원리는 광학 이성질체 라는 모양 때문 입니다.거울상 이성질체 라고 하는데 우리 양손처럼 모양은 같으나 거울로 보았을 때 같지 실제로 3차원 구조상에서는 서로 반대되는 형태를 가진 물체를 말합니다.그래서 리모넨 분자는 D 리모넨, L 리모넨으로 만들어지는데 두가지 형태가 서로 다른 향을 띄게 됩니다.냄새 수용체는 열쇠와 자물쇠 처럼 하나의 정확한 모양이 들어와야 인식을 하게 됩니다.그래서 서로 분자식은 똑같으나 3차원 구조에서 모양이 다른 리모넨 분자의 경우는 D 리모넨와 L 리모넨이 후각 수용체에서 다른 형태로 맞물리기에 서로 다른 향을 만들어내게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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신안우이 해상풍력에 239억 설비 공급 계약, 재생에너지 전환 속도 충분할까요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.현재 우리나라의 발전원별 발전량은 화석연료 발전(석탄, 석유, 천연가스) 55%, 원자력 발전 35%, 재생에너지 발전 10% 로 구성되어 있습니다.하지만 세계 발전원별 재생에너지 발전량은 35% 정도로 한국은 현저히 부족한 상태 입니다. 이는 국토의 절반이상이 산지로 둘러쌓여 있는 특성상 재생에너지 발전에 제약이 많기 때문입니다. 또한 우리나라는 원자력 발전 수출국이라는 엄청난 기술력을 가지고 있기에 원자력 발전을 통한 전력을 충분히 공급받고 있는 상태 입니다.하지만 글로벌 기준인 RE 100 처럼 처음엔 캠페인 이었으나 이젠 기업의 활동에 사용되는 에너지를 전부 재생에너지로 사용하기를 요구하고 있기에 재생에너지 발전소를 충분히 건립할 필요가 있습니다.신안의 해상풍력 프로젝트는 대형계약이긴 하나 부족한건 사실 입니다. 재생에너지 발전소를 태양광, 풍력, 조력, 파력, 지력 등 다양하게 건립 할 순 있으나 이러한 건립 비용이 전기료의 상승으로 이어질 수 있고 직전 정권에서 원자력 발전을 지지하는 바람에 재생에너지 발전소 사업에 제동이 걸리기도 하였습니다.하지만 이번 정부는 에너지대전환 이라는 슬로건을 걸고 1.5조로 증액하여 빠르게 재생에너지 발전소 건립을 서두르고 있으나 아직 냉정하게는 세계 기준에 10년은 뒤쳐졌다는 평가를 받고 있는게 사실 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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이집트 피라미드의 람세스 조각가 미국 러슈 모아 산의 대통령 조각상사의 예능 어떤 연관이 있나
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.이집트의 람세스 조각상과 미국의 러시모어산 대통령 조각상은 외관상으로만 봐도 깊은 연관성을 가지고 있습니다.실제로 대통령 조각상을 조각한 보글럼은 이집트의 람세스 조각상에서 영감을 받아 해당 작품을 제작하게 됩니다.당시 작가는 미국의 역사는 짧지만 이집트 처럼 수천년을 버틸 수 있는 상징을 만들고 싶다는 생각을 가지고 조각을 하게 됩니다. 외부에서 가져온 돌을 사용한게 아니라 자연 상태의 거대한 암반을 파들어 가면서 조각을 하였는데 실제 람세스 조각상도 동일한 방법으로 제작되었습니다.람세스 조각상의 목적이 파라오의 권력을 과시하기 위해서 였다면 미국의 조각상 역시도 미국의 건국 대통령과 이후 대통령 포함 총 4명의 역사적인 인물을 조각함으로써 새로운 국가지만 전세계에 미국의 위상을 알리기 위해 조각을 하게 되었습니다. 제작 방법과 목적 역시도 동일하다고 볼 수 있겠습니다.그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
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