전문가 프로필

답변 내역

스피커 볼륨을 높여서 틀면 물이 튀는 과학적 원리가 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 소리는 물체가 떨리면서 납니다. 물체가 떨린다는 것은 물리적 충격으로 인해 물체의 모양이 변형되었다가 다시 원래의 모양으로 돌아오는 것을 반복하는 것입니다. 기타를 연주할 때 기타의 줄을 손으로 퉁기면 기타의 줄은 순간적으로 한쪽 방향으로 변형되었다가 다시 원래의 모양으로 가기 위해 반대편으로 갑니다. 이 때 원래의 모양을 더 지나쳐 반대쪽으로 변형되게 되는데 다시 원래 모양로 가기 위해 움직임을 반복하다가 원래의 모양대로 돌아오게 됩니다. 이러한 과정이 떨림입니다. 따라서 기타 줄은 탄성이 떨어지면 새로운 줄로 갈아야 소리를 잘 낼 수 있습니다.이러한 물체의 떨림으로, 공기 속에 ‘파동’이 생기게 되는데, 파동이란 공간이나 물질의 한 부분에서 생긴 떨림이 시간이 흐름에 따라 주위로 멀리 퍼져나가는 것을 말합니다. 예를 들면 물 표면에 돌을 떨어뜨리면 그곳에서부터 동심원의 물결 무늬가 생깁니다. 이것은 돌 때문에 생긴 물의 떨림이 주변의 물을 연속적으로 진동시켜 멀리 떨어진 곳까지 물결이 이동하기 때문입니다. 이와 비슷하게, 물체가 떨리면 그것이 주변의 공기를 연속적으로 떨리게 합니다. 이렇게 떨리는 공기가 주변의 공기를 다시 떨리게 하기 때문에 공기의 떨림이 멀리까지 나갈 수 있습니다. 이처럼 소리는 기체의 흐름이나 물체의 떨림으로 발생하는 파동입니다.출처 : 교육부 티스토리 - 소리가 만들어지려면?
학문 / 전기·전자
24.02.18
0
0

먹이를 삼키는 뱀도 맛을 느끼는 미각이 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 뱀의 혀는 미각기관이 없어 맛을 느끼지 못합니다. 그래서 먹이를 통쨔로 삼켜서 위장에서 뼈까지 소화시킵니다.
학문 / 생물·생명
24.02.17
0
0

하늘이 파랗게 보이는이유는 왜죠?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 위에서 언급한 반사, 굴절, 분산은 산란의 영역에 포함돼요. 산란은 빛이 투과하는 매체의 크기와 모양, 굴절률, 빛의 파장 에 따라 영향을 받게 되는데 이 부분이 푸른 하늘을 이해하기 위한 핵심 부분이랍니다!!산란(Scattering)은 한 방향으로 진행하는 파가 물체에 부딪칠 때 그 물체를 중심으로 확산파가 일어나는 현상입니다. 산 란은 빛을 분산 시키는 매체의 크기에 따라 종류가 나뉘는데 크게 세 가지 종류가 존재합니다. 첫 번째가 Geometric scattering, 두 번째가 Mie scattering마지막으로 Rayleigh scattering인데요. 이 세 가지 산란 중에서 푸른 하늘을 이해 하기 위해선 레일리 산란을 알아야 합니다.대기에는 아주 많은 공기 분자들이 존재해요. 이들의 직경은 대개 0.0001에서 0.001 마이크로미터인데 이 정도 크기의 분자가 빛을 산란시키는 매체가 되면 빛은 Rayleigh 산란을 하게 됩니다.산란의 효율은 파장의 4제곱에 반비례하기 때문에 파장이 작을수록 산란율이 크겠죠? 위에서 언급했듯이 푸른색 빛이 파 장이 붉은색 빛에 비해 훨씬 짧기 때문에 붉은색보다 푸른색이 훨씬 더 산란이 잘 된다는 것을 알 수 있습니다.아~~! 이제 조금 아시겠다고요? 본격적으로 하늘이 파란 이유를 알아볼까요?태양으로부터 대기에 도달하는 빛은 다양한 파장으로 존재합니다. 그중에서 우리 눈에 보이는 파장 영역을 가시광선 영역 이라고 하는데, 가시광선도 대기를 통과하면서 대기 중의 분자들에 의해 산란을 하게 됩니다.대기를 이루고 있는 아주 작은 공기 분자들에 의해 "레일리 산란”이 독보적으로 일어나게 되는데요. 레일리 산란은 파장이 작을수록 그 효율이 높고, 대부분 낮 시간에 태양의 고도가 높아 대기층을 통과하는 거리가 짧아지기 때문에 낮 시간에는 파장이 긴 붉은색 빛보다는 짧은 푸른색 빛을 선택적으로 산란시킵니다. 따라서 하늘은 푸르게 보이는 것이랍니다!하지만 시간이 지나고 해가 지평선 아래로 내려갈 때는 태양으로부터 오는 빛이 대기를 통과하는 두께가 두꺼워져 통과해 야 하는 거리가 늘어나는데요. 그래서 대부분의 푸른색 빛이 초반에 다 산란되어 버리고 파장이 긴 붉은색 빛만 주로 남아 하늘이 붉게 물드는 것인데요. 이때 우리는 아름다운 노을을 관찰할 수 있는 것입니다.출처 : 기상청 대표블로그 생기발랄 - 왜 하늘은 파란색일까?
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.17
0
0

비눗방울이 만들어지는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 비눗방울은 표면장력으로 인해 동그랗게 방울이 진 비누의 거품이다. 비눗방울이 동그란이유는 표면장력때문이다. 액체의 표면(혹은 계면)을 최소화하는 방향으로 작용하는 힘으로 모든 방향에서 분자 간의 인력이 작용하여 안정된 내부와는 달리 표면의 분자는 내부 방향의 인력과 표면 방향의 인력이 다르게 작용하므로 안으로 당겨지는 힘에 의해서 둥그런 모양을 가진다. 속재료에 따라 터지느냐 안 터지는냐의 차이. 보통 비눗방울의 주재료는 세제로 만드는데 이 세제는 극성이 강하기에 작고 쉽게 터진다. 그러니 터지지 않으려면 세제를 넣되 물을 3:2 비율로 섞고 설탕이나 물엿을 넣으면 된다. 설탕과 물엿을 넣으면 더 크게 만들어지고 쉽게 터지지 않기 때문. 다만 가게에서 파는 비눗방울에선 어쩔 때는 글리세린을 넣기도 하는데, 이 글리세린은 빗줄기를 뚫고 가도 안 터지는 성질을 지니고 있다.출처 : 남무위키 - 비눗방울
학문 / 기계공학
24.02.17
0
0

냄새의 원리가 무엇인가요???
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리가 요리를 하다 보면 생선이나 마늘 김치등을 만지면서 손에 냄새가 베는 경우가 있습니다. 이것은 냄새가 나는 분자들이 손에 남아 있어서 그런것입니다. 이런 냄새는 암모니아분잦나 화화수소와 같은 분자들입니다. 이런 분자들은 쉽게 물에 씻겨지지 않습니다. 그래서 냄새 분자를 다른 음이온과 결합하여 중화시키면 냄새가 잘 없어진다고 합니다. 그 방법이 스테인리스강에 물을 틀고같이 비벼서 손을 씻는 것입니다. 그러면 스테인리스강에 음이온이 발생되면서 이런 냄새나는 분자들과 결합해서 중화 시킨다고합니다.
학문 / 화학공학
24.02.17
0
0

전자파 차단 스티커는 정말 효과가 있는 것인가요? 그 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 휴대폰에서 나오는 전자파가 대두되면서 전자파 차단 스티커가 사용되기 시작했는데요. 어떤 원리로 전자파를 차단하는 것일까요? 휴대폰 전자파 차단스티커는 전자파가 금속물질에 맞닿으면 거울에 비친 빛처럼 반대방향으로 반사되는 원리를 이용한 것입니다. 그럼 전자파 차단 스티커에는 왜 24k 순금을 사용하는 걸까요? 전자파 차단 스티커는 순금뿐만 아니라 알루미늄 포일도 가능하답니다. 어떤 재질의 금속이 라도 전자파를 반사하는 성질을 가지고 있지만, 금은 매우 얇게 금박을 만들 수 있고 다른 금속보다 가공이 쉬우므로 금으로 된 전자파 차 단 스티커가 많습니다.그렇다면 휴대폰 전자파 차단 스티커는 어디에 붙여야 할까요? 전자파 차단스티커를 어디에 붙이느냐에 따라 오히려 몸에 흡수되는 전자파 가 오히려 두 배가 될 수도 있습니다. 스티커가 휴대폰 전자파를 반사하기 때문에 가장 좋은 위치는 통화 시 귀에 닿게 되는 액정 부분에 전자파 차단 스티커를 붙여 주는 것이 가장 좋습니다. 액정 반대편에 스티커를 붙이게 되면 몸에서 멀어지는 전자파를 오히려 몸 쪽으로 반사하기 때문에 이곳에는 전자파 차단 스티커를 붙이지 말아야 합니다.(출처 : 과학기술정보통신부-전자파 차단, 생각보다 쉬워요!)시중에 판매되고 있는 휴대폰 전자파 차단 스티커는 전자파를 20~30% 감소시키거나 실제적인 영향은 미미한 것으로 나타났습니다. 또한, 전자파 차단 필터도 효과가 없는 것으로 확인되었는데요. 국립전파연구원에서 전원콘센트에 부착하여 사용하는 전자파 차단필터를 수거하여 실 험한 결과 차단효과가 전혀 없다고 발표하였습니다.(출처 : 한국전기안전공사 - 전자파 차단 스티커, 정말 효과 있을까? 전자파 차단 하는 꿀팁
학문 / 전기·전자
24.02.17
0
0

파도가 20~30m씩 높게 치는 지역은 왜 그런현상이 발생하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 바라의 에너지가 파도를 만든다. 수면에 어느 정도 강한 바람이 불면 그 힘(에너지)에 의해 수면이 아래위로 조금 흔들리게 된다. 이때 바람이 연속하여 불면 작은 파도는 점점 큰 에너지를 가지면서 높은 파도가 된 다. 강풍이 불 때 바다 전체가 일렁이게 되는 것은, 큰 에너지를 갖게 된 물 분자가 옆에 있 는 물 분자에게 차례로 에너지를 전달한 결과이다. 마치 음파가 옆에 있는 공기 분자를 차 례로 떠밀어 에너지가 전달되는 것과 같은 현상이다.바다 가운데서는 파도가 아무리 크게 일더라도 바닷물 전체가 바람 방향으로 이동하지 않 는다. 그 많은 바닷물 전체를 밀고 갈 에너지를 갖게 되지 않기 때문이다. 그러므로 파도 위 에 앉은 갈매기나 떠 있는 통나무는 그 자리에서 오르내리기만 한다. 다시 말해, 수심이 깊 은 바다의 파도는 흐르는 강물처럼 이동하는 것이 아니라, 아래위로 움직이기만 한다.이런 파도가 수심이 점점 얕아지는 해변에 오면, 아래쪽에 있는 물은 해저 바닥과 마찰하여 에너지를 잃게 되므로 진행 속도가 느려진다. 그에 따라 윗부분의 파도는 아래 파도를 타넘 어 높이 솟구친 상태로 물보라를 일으키며 해변을 향해 나아간다.파도타기(서핑 surfing)는 매우 큰 파도가 발생하는 바다에서 할 수 있는 해양 스포츠의 하 나이다. 파도타기를 할 수 있는 곳은 파고가 높고 수심이 차츰 깊어지는 해변이다. 파고가 높은 파도는 파장이 길며 움직이는 속도가 빠르다.서퍼(surfer)는 파도가 높이 솟는 부분에서부터 서프보드(surfboard)를 타기 시작한다. 서 프보드를 탈 정도로 파도가 높이 형성되는 지점은 지형이 특별한 곳이다. 즉 수심이 파도의 높이(파고 波高)보다 1.3배 되는 곳이 일반적이다. 파도타기를 할 수 있는 파도는 매우 큰 에너지를 가지고 있다. 서핑은 파도가 해변에서 에너지를 잃을 때까지 계속한다. 서핑을 하 고 있는 바다는 일반인들에게는 수영금지 구역이다.출처 : 전파과학사 - 파도는 왜 해변에 와서 큰 파도가 되는가?
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.17
0
0

'음펨바 효과' 가 무엇인지 쉽게 설명 부탁드립니다
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 음펨바 현상을 설명하는 몇 가지 주장이 등장했다. 2013년 싱가포르 난양 공과대학의 순장칭 교수와 장시 박사팀이 음펨바 현상이 수소결합과 공유결합의 상관관계에서 발생한다는 논문을 발표했다. 해당 논문은 당시 과학자들 사이에서 기존의 물리 화학적 이론에 가장 부합하는 설명이라는 평가를 받았다.순장칭 교수와 장시 박사팀의 이론을 이해하려면 우선 두 가지 결합에 대해 알아야 한다. 먼저 물 분자는 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 이루어져 있고 이들은 서로 ‘공유결합’으로 연결되어 있다. 여기서 ‘공유결합’이란, 화학 결합 중 전자를 원자들이 공유하였을 때 생성되는 결합을 말한다. 즉, 물 분자는 내부에 공유결합을 가지고 있다. 그리고 물이나 얼음처럼 물 분자가 여럿 모여 있는 경우에는 분자와 분자 사이를 잇는 결합이 있는데 이를 ‘수소결합’이라고 한다.분자를 서로 연결하는 결합에는 여러 종류가 있다. 그중 수소결합은 힘이 강한 편에 속하지만, 수소결합이 아무리 강하더라도 물 분자를 이루는 공유결합보다는 아무래도 약하다. 정리해보면 물 분자 내부는 수소와 산소가 공유결합으로 묶여 있고, 물 분자들 끼리는 수소결합으로 묶여 있다.온도가 높은 물은 에너지를 많이 가지고 있고 온도가 낮은 물은 에너지를 적게 가지고 있다. 에너지가 적은 낮은 온도의 물 분자는 진동을 적게 하니 분자와 분자 사이의 거리가 짧다. 그래서 분자를 서로 묶어 두는 수소결합의 힘이 더 강해지는데 이 수소결합이 물 분자의 수소나 산소를 끌어당기는 힘이 세다 보니 분자 내의 산소와 수소 사이가 조금 멀어진다. 이렇게 공유결합의 길이가 길어지면 이를 유지하기 위해 에너지가 더 필요하다.반대로 높은 온도의 물 분자는 진동을 많이 하므로 분자 사이의 거리가 멀기 때문에 수소결합도 상대적으로 약하고 분자 내부의 원자를 끌어당기는 힘이 약하니 분자 내부의 공유결합은 낮은 온도의 물보다 더 짧은 길이로 유지될 수 있고 에너지가 적게 들어간다. 따라서 물 분자는 에너지를 내놓는다.즉 물 분자는 가열하면 공유결합 길이를 줄이면서 에너지를 내놓게 되는 것이다. 따라서 높은 온도의 물과 낮은 온도의 물을 같은 조건에서 동시에 냉각시키면 높은 온도의 물이 낮은 온도의 물보다 더 빠르게 에너지를 방출한다. 싱가포르 연구팀이 실제로 물의 초기 온도를 달리해서 냉각 시 에너지 방출량을 측정한 결과가 바로 이렇게 나타난 것이다. 순장칭 교수는 “물이 에너지를 방출하는 속도는 물이 가진 초기 에너지 상태, 즉 온도에 따라 달라진다.”고 설명했다. 이것으로 높은 온도의 물이 낮은 온도의 물보다 더 빨리 어는 문제가 해결되는 듯했지만, 또 다른 주장이 제기되었다.이런 진행 중인 논쟁을 지켜보는 것 또한 과학의 즐거움 중 하나라 하겠지만 일단 음펨바 효과에 대한 적절한 설명은 조금 더 시간이 걸릴 듯하다. 출처 : 삼성디스플레이 뉴스룸 - 우리의 상식을 깨는 현상이 있다? 물 분자가 만들어 내는 신비한 힘, ‘음펨바 효과’
학문 / 화학
24.02.17
0
0

얼음이 같은 온도에서도 녹는 차이가 나는 이유가 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 일반적인 냉장고의 냉동실에서 얼음을 얼리면 급하게 얼게 되면서 순수한 물이 냉기와 접하는 바깥쪽부터 먼저 얼고, 칼슘이나 마그네슘 등의 미네랄 성분 등이 가운데로 몰려 중심부가 탁하게 얼음이 생성된다. 또한 물에 녹아있던 공기가 기포 상태로 얼음 속에 갇히고, 얼음의 결정이 급하게 생성되었기 때문에, 강도 또한 비교적 낮은 얼음이 만들어지는 것이다. 품질이 좋은 얼음의 조건으로는 강도와 투명도를 꼽을 수 있는데, 단단하면서도 투명한 얼음의 비결은 상대적으로 높은 온도, 그리고 긴 시간이라고 할 수 있다. 제빙 공장에서는 물의 어는점인 0℃보다 낮으면서 최대한 가까운 온도에서 48시간 이상 천천히 얼리기 때문에 얼음의 강도와 투명도를 높일 수 있다. (출처 : 삼성디스플레이 뉴스룸 - [호기심 과학] 직접 만든 얼음보다 편의점 얼음이 더 천천히 녹는다? 더 단단하고 오래가는 얼음에 담긴 과학 원리!)
학문 / 화학
24.02.17
0
0

나이를 먹으면 왜 시간이 빨리 지나가는 것 처럼 느껴지나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 나이가 들면 시간이 빨리 가는 이유에 대해서 몇가지 가설이 있다. 도파민의 차이 일명 [행복 호르몬]이라 불리는 도파민은 나이가 들수록 조금씩 분비량이 감소한다. 이러한 도파민은 몸의 호흡, 혈압, 맥박 등을 조절하는생체시계와 밀접한 관계가 있다. 도파민 분비가 감소한다는 것은 곧 내 몸 속 생체시계의 작동이 느려진다는 의미다. 때문에 나이가 들수록 상대적으로 내 몸 밖의 시간은 빨리 흐르는 것처럼 느껴진다는 것이다. 기억의 차이 강렬한 인상, 혹은 새로운 경험은 일상적인 경험보다 높은 밀도로 기억된다. 세상 모든 것이 신기한 아이는 소풍날의 수많은 장면을 기억하지만, 노인들의 지루한 일상은 기억조차 잘 나지 않곤 한다. 그런데 기억된 정보량이 많은 시간은 길게 느껴지고, 반대로 기억된 내용이 없는 기간은 짧게 느껴진다. 처음 가는 길은 유난히 멀다고 생각되지만, 돌아오는 길은 그렇지 않은 것은 이 때문이다. 최근 유러피안 리뷰 저널에서는 이를 물리학적으로 계산한 연구결과가 나왔다. 객관적인 시계시간(clock time)과 심리적인 마음시간(mind time)의 차이를 측정해 본 것이다. 미 듀크대 애드리안 베얀 교수에 따르면 마음시간을 흐르게 하는 요인은 바로 ‘이미지’다. 뇌가 인지한 이미지가 바뀔 때 우리는 비로소 시간변화를 감지하는데, 이것이 바로 마음시간이다. 그런데 나이가 들면 신경망이 복잡해지면서 신호전달 경로가 길어져 이미지 인식 능력이 점차 낮아진다. 여기에 노화가 시작되면 안구 및 뇌의 기능이 떨어지면서 같은 시간 내 인식하는 이미지는 더 적어지고, 시간이 빠르게 흐른다고 느끼는 것이다.출처 : KISTI의 과학향기 - 나이 들면 시간이 빨리가는 이유
학문 / 화학
24.02.17
0
0