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장난감중 슬라임은 무슨 원리인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 사슬 구조의 PVA는 끈끈하며, 물에 녹는 성질을 가지고 있다. 이 PVA 사슬 중 일부가 붕사에 들어있는 붕사 이온(Borax ion, B(OH)4-)과 수소결합을 형성하면 그물 구조가 만들어져 그물 구조 사이사이에 수분을 가둘 수 있게 되며, 좀 더 응고된 콜로이드이자 하이드로젤 형태를 지니게 되고, 탄성이 증가한다. 이것이 바로 슬라임이다.첨가물 역시 붕산 이온과 결합하여 슬라임이 만들어진다.슬라임의 제형은 수분 함량, 그리고 얼마나 많은 PVA 사슬이 붕산 이온과 결합하는지에 따라 달라진다. 붕산 이온이 너무 적게 첨가되면 결합 수가 적어 흐물흐물하고 손에 잘 묻게 되며, 너무 많이 첨가되면 결합 수가 많아 딱딱한 간이 탱탱볼이 만들어진다. 또한 산성도 역시 결합에 영향을 미치는데, 이러한 이유로 염기성인 붕사물이 아닌 다른 붕산 이온이 포함된 재료(소프트렌즈 세척액 등)를 사용해야 할 때는 용액을 염기성으로 만들어주기 위해 탄산수소 나트륨 등을 추가로 넣어주어야 한다. 반대로 굳어진 슬라임에 식초 등의 산성 용액을 넣어서 결합을 끊어주어 슬라임을 다시 부드럽게 만들 수도 있다. 마지막으로 온도도 제형의 결정 요인 중 하나다. 온도가 높으면 슬라임이 부드러워지며, 온도가 낮으면 슬라임이 딱딱해진다. 하지만 보통은 슬라임이 실온 환경에 놓이는 경우가 많기 때문에 온도는 큰 고려 요인이 아니다.출처 : 나마위키 - 슬라임(장난감)
학문 / 화학공학
24.03.01
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다이슨 스피어에 대해 설명해주세요~
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 다이슨 스피어 혹은 다이슨 구체는 항성을 한 겹으로 감싸는 구형 초거대구조물이다. 그 궤도가 행성 궤도를 감쌀 정도이며, 태양이 발산하는 어마어마한 양의 에너지를 100% 이용할 수 있는 구조물로 기획되었다. 이 아이디어는 SF 소설가 올라프 스태플든이 1937년에 발표한 스타메이커에 처음 등장하며, 이후 이론물리학자 프리먼 다이슨이 이를 구체적으로 다듬어 '기술적으로 진보한 문명은 자신이 살고 있는 항성계의 태양을 완벽히 둘러싸 항성에서 나오는 복사 에너지를 완전히 사용하고 바깥쪽으로는 적외선을 복사할 것'이라는 주장을 학술지 논문에 내면서 그의 이름을 따 지어졌다. 사실 다이슨이 처음 구상한 구조물은 다이슨 위성 무리(Dyson Swarm), 즉 태양 복사 에너지를 흡수하여 에너지를 얻는 위성을 항성 주변에 대량으로 띄우는 형태이다. 이것이 후대 학자들과 SF 소설가들의 상상력과 결합하면서 틈새가 없는 구체의 형태로 더욱 잘 알려지게 된 것이다. 이 형태를 정식으로 부르는 명칭은 즉 다이슨 장막(Dyson Shell). 즉, Dyson Sphere는 Dyson Swarm의 특별한 형태라 볼 수 있다.출처 : 나무위키 - 다이슨 스피어
학문 / 지구과학·천문우주
24.03.01
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근육 원섬유 마디란 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 골격 근육이나 심장 근육에서 발달한 매우 가느다란 섬유 다발. 근육 원섬유 마디의 끝과 끝이 맞닿아 사슬처럼 연결되는 구조로 되어 있다. 어두운 띠와 밝은 띠가 번갈아 가며 있고, 밝은 띠 가운데에 있는 가느다란 선을 제트선 또는 끝막이라고 한다. 두 제트선 사이를 근육 원섬유 마디라고 하며, 근육에서 수축이 일어나는 구조의 기본 단위가 된다.출처 : 출처 - 근육원섬유
학문 / 생물·생명
24.03.01
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동그란 지구는 어떻게 알게 되었나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구가 둥글다는 것은 역사적.과학적으로 증명된 사실입니다. 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스(BC 384~322년)는 개기 월식을 보고 지구가 둥글다고 주장했습니다. 이후 그리스 천문학자 에라토스테네스(BC 273~192)는 북회귀선 위에 있는 알렉산드리아 두 곳에서 거리를 측량해 둥근 지구 둘레의 길이 4만6250km를 측정하였는데, 이는 지구가 둥글다는 사실을 명확히 증명한 최초의 사례였습니다. 근대에 들어서는마젤란(1480~1521)이 세계 일주에 성공함으로써 지구가 둥글다는 것을 증명하였습니다. 20세기 들어 소련의 우주비행사 유리 가가린(1934~1968)은 대기권 밖을 비행하면서 지구가 둥글다는 사실을 처음 확인하였으며, 지금은 수 많은 인공위성 사진으로 둥근 지구의 모습을 수시로 확인할 수 있습니다출처 : 천문우주지식정보
학문 / 지구과학·천문우주
24.03.01
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흥분의 전달에서 시냅스 소포란 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 시냅스 소포(영어: synaptic vesicle) 또는 신경전달물질 소낭(神經傳達物質小囊)은 뉴런에서 다양한 신경전달물질을 저장하고 방출한다. 신경전달물질의 방출은 전압 개폐 칼슘 채널이 조절한다. 소포는 뉴런 간에 활동전위를 전달하는데 중요한 요소이며, 뉴런에 의해 계속해서 재생산된다. 축삭에서 소포가 모여있는 부분을 축삭 말단이라고 한다. 0.2 Hz의 자극이 10분 간 지속되는 동안 한 축삭 말단에서 최대 130여 개의 소포가 방출될 수 있다. 사람의 1차 시각피질(V1)에 있는 시냅스 소포는 평균 지름 39.5 nm이다.출처 : 위키백과 - 시냅스 소포
학문 / 생물·생명
24.03.01
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밥을 먹은 후에 졸린 이유는 무엇인가요.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 1) 부교감신경계의 활성화 위장과 소장에 음식이 들어오면 부교감신경계 활성이 증가하고 교감신경계 활성은 줄어든다. 이러한 자율신경계 균형의 변화에 의해 인체는 저에너지 상태로 들어가 휴식을 취하려고 하게 된다. 따라서 졸음이 유발된다.더 많은 음식을 먹을수록 부교감신경계의 활성도 커지며, 이러한 활성 변화는 음식의 종류와는 무관하다. (단, 아래의 신경화학적 변화는 음식물의 성분과 관련된다)2) 트립토판틱 음식을 먹으면 탄수화물이 소화되어 포도당이 공급되며, 정상인이라면 인슐린 수치도 높아지는데 이는 발린, 류신, 이소류신의 골격근 내로의 흡수를 촉신시켜, 혈류 내에서는 트립토판에 비해 이들의 비율이 낮아지게 된다. 따라서 혈액뇌장벽에서 대형 중성 아미노산 수송체로서 트립토판을 우선적으로 사용하게 되고, 뇌에서 흡수되는 트립토판이 증가한다. 뇌에서 트립토판은 세로토닌을 거쳐 멜라토닌으로 전환되며, 세로토닌과 멜라토닌은 졸음을 유발한다.특히 단순당을 지나치게 먹으면 급격히 혈당이 오르면서, 정상인이라면 인슐린이 과다분비되고 다시 이로 인해 일시적인 저혈당을 유발해서 졸음이 오는 경우가 있다.출처 : 나무위키 - 식곤증
학문 / 토목공학
24.02.29
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직냉식냉장고는 어떤 형태이며 시장에서 퇴출된 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 흔히 직냉식이라고 불리며, 대한민국에서는 소형냉장고나김치냉장고 등에 쓰이는 냉각방식으로, 냉기자연 대류 방식이라고 한다. 팬 없이 냉장고 벽에 붙은 파이프만 이용하여 냉기를 전달하는 방식이다. 이 방식은 기후가 연중 서늘하고 매일 자주, 조금씩만 음식을 사 먹는 문화를 가진 서유럽권에서 발달한 방식이다. 대한민국의 보통 가정집의 주방에는 주로 간냉식 대형냉장고가 쓰이기 때문에, 자취 등을 시작하며 처음으로 소형 냉장고를 사용해 보거나, 김치냉장고 등을 구입하여 직냉식 냉장고를 접해보면 가장 적응 안 되며 이해가 안 되는 부분이 이 성에 문제다. 가장 큰 단점은 바로 성에. 냉장고를 자주 여닫는 습관이 있는 사람이나 내외부 온도차가 큰 지역에서는 성에가 자주 끼는 현상 때문에 사용하기 부적당하다. 방치해두면 한 1년 정도 지나면 거의 10cm 넘는 얼음층이 형성되는 걸 볼 수 있으며, 장마철에 문을 자주 여닫는 경우는 2~3주만에 5cm 적상이 되어버린다. 성에가 두껍게 낀 경우에는 모순적이게도 이 두꺼운 얼음이 단열재 역할을 해버리고 이로 인해 냉기 전달이 잘 되지 않아서 보관물이 냉각되는 데 걸리는 시간이 오래 걸리고 성에가 온도 센서 주변을 둘러싸고 있는 경우에는 센서가 내부 온도를 실제보다 낮게 측정하여 가동률이 떨어져서 보관물이 상할 수도 있다. 직냉식 냉장고의 냉기가 약해졌다면 가장 먼저 해야할 일이 성에를 완전히 제거해보고 다시 가동하는 일이다. 출처 : 나무위키 - 냉장고/종류
학문 / 화학
24.02.29
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미세먼지 제거 기술에는 어떤 종류가 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 흔히 구름 씨앗(Cloudseed), 즉 빙결핵이 될 만한 화학물질을 대기 중에 살포하여 수증기를 응축시켜서 내리게 하는 방법이 자주 쓰인다. 1946년 미국에서 첫 인공강우가 성공한 이래 과학 선진국들은 앞다투어 가뭄을 해결할 목적으로 인공강우를 연구하기 시작했다. 현재 한국 주변의 강대국들은 대부분 최첨단 인공강우 기술을 보유하고 있으며, 특히 중국이 굉장히 적극적으로 인공강우를 시도하고 있는것으로 유명하다. 대륙의 기상을 제대로 발휘해서 가뭄이 들거나 스모그, 황사로 심한 고생하고 있는 지역이나 사막화가 심한 지역에다가 엄청나게 뿌려대며, 미세먼지가 심할 때에도 인공강우를 시도해서 비를 내리게 한다.하지만 문제는 인공강우가 스모그나 미세먼지 문제를 완벽하게 해결할수있는 만능 기술이 아니라는 것이다. 일단 구름이 형성되어도 비까지 내릴 수 있는 대기중 수증기량이 부족하면 비가 내리지않고, 설사 인공강우의 유도가 성공하더라도 공기중 절대습도(수증기량)는 한정되어 있기 때문에, 내리는 비의 양이 적으면 미세먼지가 말끔하게 씻겨져 내려가지는 않기 때문이다. 성공할 경우에는 스모그와 미세먼지가 싸그리 씻겨져서 며칠간은 맑은 하늘을 볼수는 있지만 이것도 조건이 맞아야한다는 것이다. 그래서 중국 주요 공업지역의 스모그와 미세먼지 문제가 여전한것도 이때문이다.출처 : 나무위키 - 인공강우
학문 / 화학
24.02.29
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농구에서 슛 각도에도 과학적 원리가 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 미국에 피터 부란카지오라는 물리학자가 있습니다. 피터는 ‘스포츠과학, 물리법칙과 최적 동작'란 책에서 바스켓에 가장 힘을 적게 들이고 각도 를 높여서 던져야 한다고 말했습니다. 그 각도가 45도라고 합니다! 하지만 이것은 바스켓과 손 의 위치가 수평에 있을 때의 얘기입니다. 그러려면 우리 키가 농구 골대와 같은 높이인 3m 5cm이어 야 해요...;; 일반적으론 손보다 바스켓이 더 높이 있으므로 좀 더 각도를 높여서 49도의 각도로 던져 야 합니다. 수치로 예시를 들어볼게요. 피터의 계산에 따르면 키가 180cm인 선수가 골대로부터 4.6m 지점에서 점프해 지면의 2.4m 높이에서 49도의 각도로 공을 던지면 초속 7.16m로 속도가 가장 낮다고 합니다.출처 : 대한체육회 - 농구 슈팅의 성공률을 높여주는 과학
학문 / 물리
24.02.29
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발자국 화석이 형태를 유지한 채 발견될 수 있었던 이유가 궁금해요~
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 현재 보존되어 있는 고성 공룡발자국은 단단한 암석과 같아요. 하지만 공룡이 발자국을 남길 당시의 바닥은 돌이 아닌 진흙이었다는 사실. 고성에는 퇴적암에서 드러난 발자국 화석과 화강암에서 드러난 발자국 화석 두 가지가 있습니다. 1) 퇴적암 발자국화석 진흙이 쌓여 있는 퇴적층에 공룡이 지나가며, 발자국이 생성됩니다. 시간이 지날수록 진흙이 건조되고 딱딱해지고, 발자국 위에는 계속적으로 퇴적층이 쌓여요. 퇴적물의 무게와 열 등 압력을 통해, 암석으로 굳어집니다. 풍화, 침식 작용으로 윗부분이 사라지고, 공룡 발자국이 드러납니다.2) 화강암 발자국화석마그마는 5,000도 이상의 고온 액체입니다. 상식적으로 생각해보면 마그마 위에 공룡의 발자국이 찍힌다는 것은 불가능한데요. 고성군 덕명리의 발자국 화석은 이미 공룡의 발자국이 찍혀 만들어진 퇴적암에 마그마가 들어와 지층 밑면에 발자국이 찍혀 만들어진 것 입니다.출처 : 고성군청 블로그 - 경남 고성 공룡발자국 화석 생성원리, 생성과정은?
학문 / 생물·생명
24.02.29
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