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홍채 인식은 어떤 원리로 이루어지는 것인가요
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 사람마다 지문과 얼굴등 모양이 다르듯 홍채도 사람마다 모양이 다릅니다. 그 모양의 특징으로 홍채의 모양, 색깔, 망막, 모세혈관의 형태 등을 분석해서 홍채 인식이 되는 것입니다. 홍채 인식기는 눈을 갖다 대면 적외선을 발사하고 그 적외선이 눈에서 홍채의 모양에 따라서 반사를 해주고 그것을 인식해서 기존에 가지고 있는 데이터베이스에서 동일한 사람을 찾아서 인식하는 것입니다.
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전기·전자
24.01.04
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방화복은 어떤 소재로 되어 있길래 불에 타지 않을까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 방화복은 전체적으로 난연성(難燃性) 섬유인 아라미드(aramid) 계열 섬유로 만들어지나 겉감에는 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole: PBI) 섬유가 사용되는 경우도 많다. PBI를 사용하는 겉감은 방염, 내열 성능은 훌륭하나 비싸다. 외피(outer shell), 방수 투습천(moisture barrier)과 단열 내피(thermal barrier)로 구성되며 각 층은 고유의 역할을 가지고 있다.외피는 불꽃에 직접 닿는 부분으로서 불길에 대한 보호 역할을 한다. 또한 찢김, 뚫림 등에 대한 방어를 맡고 있다. 방화복 외피에는 발수처리를 하는 경우가 많은데 이는 세 가지 목적을 가지고 있다. 첫째로는 방화복 겉감이 물을 먹어서 무거워지는 것을 막는 역할을 하고, 둘째로는 물이 안으로 침투하면 방수 투습천의 투습 성능을 저하시키는 역할을 하는데 이를 방지하는 역할을 한다. 셋째로는 수분이 안쪽으로 스며들면 열전도가 빨라지기 때문에 (즉, 화상을 입는데 걸리는 시간이 단축되기 때문에) 어쨌든 화상을 방지하는 역할도 한다. 이렇게 써놓고 나니 외피의 중요한 역할이 수분 침투 방지인 것 같은데, 실제로는 불길을 막는 역할이 가장 중요하다. 열방호성능에서 30% 혹은 그 이상을 차지한다.방수 투습천은 말 그대로 방수와 투습의 역할을 한다. ePTFE 또는 폴리우레탄 멤브레인에 방염소재를 붙인 형태로 존재하는 경우가 많다. 불 끄는데 무슨 방수가 중요하냐고 하겠지만, 실제로 호스로 물을 뿌리는 소방관은 물을 많이 맞는다. 위에서도 언급했지만, 방화복 안쪽에 습기가 많으면 열전도가 빨라지기 때문에 습기가 빠져나갈 수 있도록 투습이 되는 방수 소재를 사용한다. 방수 투습천은 물 이외에도 화학물질이나 체액(피)이 방화복 안쪽으로 들어오는 것을 막아주는 역할을 한다.단열 내피도 말 그대로 열을 막는 역할을 한다. 충전재 같은 게 사용되는 것은 아니고, 보통은 부직포(펠트, felt)를 단열층으로 하여 열의 침투 속도를 늦추게 된다. 방화복 세계에서 가장 최신 트렌드 중 하나는 단열 내피에서 피부에 닿는 부분(face cloth)을 매끄럽게 만드는 것. 이렇게 만들면 실제보다 가볍게 느껴지고 움직임도 편하다고 한다.출처 : 나무위키 - 방화복
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화학공학
24.01.04
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뇌과확측면에서 꿈은 어떤원리로 꾸는건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 꿈은 수면이 진행되면서 중추신경 내부의 흥분성이 저하되고 뇌의 여러 영역에서 생기는 흥분들이 유기적으로 전달되지 못해 결과적으로 뇌의 통일화된 활동상태가 해체되는 해리상태에서 일어나는 생리적인 현상입니다. 잠이 들자마자 꾸는 꿈의 내용은 줄거리가 짧은 것이 대부분인데, 이런 꿈을 꾸는 사람들을 깨우면 꿈을 꿨다고 말하지 않습니다. 즉 꿈이 기억에 남지 않고 스쳐가는 것입니다. 내용을 가장 많이 이야기할 수 있는 꿈은 REM수면 (REM: Rapid Eye Movement)이라는 시기에 꾸게 됩니다. 이 시기는 잠을 자면서 저절로 눈동자가 빨리 움직이게 되므로 REM 수면이라 불리는데, 꿈이 잘 기억되기 때문에 꿈수면이라고도 합니다. 이 시기 동안 심장이 빠르게 박동하며 숨도 가빠지고 혈압도 오르지만 근육의 활동성은 마비된채로 남아 있는 특이한 생리적인 상태가 유지됩니다. 대개 70-80% 정도의 꿈은 이런 REM 수면 기간 중에 꾸게 되며 나머지 10-20% 정도의 꿈은 NREM 수면이라는 시기 동안 꾸게 됩니다. REM 수면은 전체 잠자는 시간 중 매우 짧은 시간(대개 하룻밤 수면에서 1시간 30분 정도 내외)밖에 되지 않으므로 사실 우리는 잠을 자면서 꿈을 꾸는 시간보다는 꾸지 않는 시간이 훨씬 더 많을 수밖에 없습니다. 그리고 일반적으로 꿈을 많이 꾸는 REM 수면의 기간이 지나치게 늘어나거나 혹은 자면서 꿈이 너무 많아지면 잠을 푹 못 자는 느낌을 갖게 되는 경우가 많습니다.한편 꿈의 내용에 있어 그 내용이 매우 사실적이고 현실에서 그대로 일어남직한 줄거리를 담고 있는 경우도 않지만, 약 30% 정도에서는 도저히 현실에서는 불가능한 황당한 줄거리나 시공간의 한계를 마구 뛰어넘는 내용을 담고 있습니다. 재미있는 것은 대부분의 꿈을 꾸는 사람들은 이런 황당하고 비현실적인 내용을 꿈을 꾸는 그 순간에는 별다른 거부감 없이 마치 실제로 일어나고 있는 일처럼 받아들인다는 것입니다. 물론 어떤 경우에는 지신이 지금 꿈을 꾸고 있다는 것을 꿈 속에서 자각할 수 있는 경우도 있습니다. 어떤 사람들은 꿈을 너무 많이 꾼다고 보고하기도 하고 또 다른 사람들은 꿈을 거의 꾸지 않는다고 말하기도 있습니다. 이런 차이는 꿈을 꾸는 빈도에 있어 개인적인 차이가 크기 때문이기도 하지만, 많은 경우에서는 꿈을 잘 기억하지 못하기 때문일 수도 있습니다. 실제로 꿈을 꾸지 않는다고 주장하는 사람들을 대상으로 REM 수면이 끝나자마자 억지로 잠을 깨워서 물어보면 꿈을 기억해내는 경우가 많습니다. 대개 꿈에 대한 기억은 매우 미약해서 잠에서 깬 직후에는 꿈을 생생하게 기억하다가도 한 두 시간만 지나면 그런 기억들이 매우 희미해져 버리는 경우를 흔히 보게 됩니다. 하지만 꿈을 기억하는 능력도 꿈을 기억하려는 시도가 반복됨에 따라 점차 향상될 수 있습니다.출처 : 대한수면의학회 - 꿈
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생물·생명
24.01.04
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생명과학에서 복대립 유전이란 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 복대립 유전자는 대립유전자라고해서 하나의 형질을 결정하는데 3개 이상의 대립유전자가 관여하는 것을 말합니다. 그중에 2개의 대립 유전자에 의해서 결정되는 것을 말합니다. 일반적으로 2개의 대립에 의해서 우성과 열성으로 해서 형질이 발현되지만 이런 복대립 유전자는 3개 이상의 대립 유전자가 관여하는 것입니다. 예를 들면 ABO식 혈액형을 말합니다. 복대립 유전자는 A,B,O인데 이중 A,B가 대립하면서 A, B, AB, O형이 결정되는 것입니다.(출처 : 위키백과 - 대립유전자)
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생물·생명
24.01.04
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X염색체 유전와 Y염색체 유전의 차이점은?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. X염색체는 사람의 경우 8번째로 큰 염색체이며, 염색체 위의 존재하는 유전물질은 현재까지 약 1,100여 개가 발견되었다. 전체 유전자 중에서 10%가 X염색체에 있을 정도로 비중이 크며, Y 염색체와는 다르게 완전히 결실되면 사망하게 된다. 인체의 발달과 면역체계에서 중추 역할을 한다.Y염색체는 X염색체보다 크기도 확연히 작고 담고 있는 유전정보 역시 매우 적으나, 비교적 최근에는 Y 염색체가 남성적인 뇌 기능, 신경발달에 직접적인 영향을 끼친다는 연구도 존재한다.출처 : 나무위키 - 성염색체
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생물·생명
24.01.04
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현재 태양광 패널의 효율은 어느 정도인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. '태양광발전의 발전효율은 약 8~15%, 통상 12%에 이른다. 수력 발전이 80~90%, 화력 발전이 45~50%, 원자력 발전이 30~40%의 발전 효율을 보인다는 것을 고려했을 때, 이는 매우 낮은 수치에 해당한다.출처 : 한국에너지기술연구원- 태양광 발전 효율
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전기·전자
24.01.04
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물이 어떤 표면에서 증발하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 일반적으로 물은 100도에서 액체에서 기체가 되는 기화가 일어나는 것으로 알고 있습니다. 그런데 이런 물의 온도는 평균적인 물의 온도를 잰것이지 물분자 각각의 에너지를 측정한것이 아닙니다. 예를 들면 물을 끓이면 냄비 밑바닥에 있는 물의 온도가 물의 윗부분의 온도하고눈 차이가 발생됩니다. 하지만 우리가 물의 온도를 잴때는 표면 온도나 내부 온도를 잽니다. 또 햇빛에 의해서 물이 열을 받을때 물이 조금 있어서 받는 태양에너지에 의한 온도 변화와 많을때의 태양에너지는 받아 들여서 올라가는 온도 변화는 다릅니다. 그래서 온도가 낮아도 상황과 환경에 따라서 물이 증발할수도 있습니다.
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지구과학·천문우주
24.01.03
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야구공에 체인지업은 어떻게 과학적으로 설명이 가능할까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 체인지업은 크게 두 가지, 구속을 낮추며 타자의 타이밍을 흐트러트리는 종류, 구속을 유지하며 낙폭에 집중하는 종류로 나뉜다. 전자는 서클 체인지업이 대표적이고, 후자는 스플리터와 벌컨 체인지업이 있다.전자의 원리는 팔의 스윙 스피드는 패스트볼과 동일하게 가져가되, 손목의 힘을 덜 전달하는 것이다. 손가락만으로 공을 잡아 손 끝에 공을 위치시키는 다른 구종들과 달리 보통 체인지업은 공이 손바닥에 보다 가깝게 위치하게 된다. 이렇게 되면 공은 손목에 좀 더 가까이 위치하게 되고 손목의 힘이 공에 온전히 전달되지 않는다. 지렛대의 원리를 생각하면 된다. 몸으로 느껴보고 싶다면 실제 공을 들고 팔꿈치와 어깨를 이용하지 않은 채 손목만을 이용하여 패스트볼 그립을 쥐고 살짝 던져보자. 즉, 공을 손 끝에 위치하고 던지면 손목의 힘이 온전히 전달되는 게 느껴지지만 손바닥으로 공을 잡고 손목만으로 공을 던지려 하면 영 힘이 전달되지 않는 것을 느낄 수 있다.서클 체인지업의 경우, 공을 일부러 중지와 약지로 잡음으로써 손목의 힘이 온전히 전달되는 축으로부터 공을 비스듬히 놓아 더더욱 힘이 전달되지 않도록 한다. 이렇게 되면 공의 회전축을 비틀어져 스크류 볼과 같은 효과(슬라이더와 반대방향 움직임)를 내게 된다. 이 역회전 덕에 특히 좌투수들의 서클체인지업은 우타자를 상대할 때 바깥쪽으로 달아나며 효과적이다. 또 중지와 약지로 공을 잡기 때문에 중지와 검지를 사용할 때보다 공을 회전시키기 위해 잡아채는 힘 역시 전달되지 않아 회전수가 줄어들고 낙폭이 생기게 된다.보통 체인지업의 원리를 '패스트볼에 비해 공을 느슨하게 잡아 던지고, 이로 인해 회전수가 적어져 패스트볼에 비해 많은 공기 저항을 받게 되어 구속이 느려지고 낙폭이 생긴다' 로 알고 있는데 적은 회전수가 낙폭을 만드는 것은 사실이지만 적은 회전수가 공기 저항을 유발하고 구속을 낮춘다는 부분은 사실이 아니다. 이 이야기가 맞다면 종속이론 역시 미신이 아닌 정설로 받아들여져야 할 것이다. 공의 회전수는 공의 궤적을 결정하는 거지 공이 받는 공기 저항에는 사람의 손으로 만들어 내는 회전수와 투수판에서 타석까지의 거리에서는 유의미한 차이를 내지 못한다. 너클볼이 느린 이유는 회전을 주지 않고 던지려다보니 충분한 힘을 가하지 못해 느린 것이지, 회전을 하지 않아 느린 게 아니다. 축구의 무회전 슛도 공의 회전이 없지만 구속과는 큰 관계가 없는 것을 봐도 알 수 있다.다만 공을 느슨하게 잡는 것 역시 효과는 있다. 공을 느슨하게 잡아 회전수가 줄어들고 그게 구속을 떨어뜨린다는 설명이 틀리다 뿐이지, 공을 느슨하게 잡는 것 역시 구속을 느리게 하는 효과가 있다. 어렵게 생각할 것 없이 일반 트랙에서 달리기를 하는 것과 빙판에서 달리기를 하는 것을 생각하면 된다. 느슨하게 잡힌 공은 충분한 힘을 받지 못해 구속이 느려지는 효과가 있다.낙폭에 좀 더 집중하는 체인지업으로는 벌컨 체인지업이 대표적인데, 스플리터와 비슷할 정도로 검지와 약지 사이를 벌려 공을 그 사이에 끼어 넣는다는 느낌으로 잡게 된다. 이 경우 여타 체인지업에 비해 공을 손 끝에 위치시키고 손목의 힘도 온전히 집중되기에 패스트볼과의 구속 차이는 덜 나게 되지만, 손가락을 벌려서 공을 끼워넣고 던졌으므로 공을 회전시키는 힘은 훨씬 덜 전달되고 그 때문에 회전수가 크게 줄어 낙차가 커지게 된다. 사실 이 구종은 스플리터와 별 차이를 못 느끼는 사람들도 많다. 벌컨 체인지업을 스플리터로 부르기도 하고, 스플리터를 체인지업으로 구분하기도 한다.출처 : 나무위키 - 체인지업
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생물·생명
24.01.03
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현 생물 중에 우주에 나갔을 때도 가장 오래 살아있는 생물은 무엇일까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 2007년 유럽우주기구에서 곰벌레를 무인 우주선에 태워, 우주에 보내는 실험을 진행했고, 우주복도 입지 않은 맨몸으로 방사성 물질이 넘쳐나는 우주 환경에 노출시켜 10일 동안 관찰한 결과 거뜬히 생존했고, 지구로 귀환한 뒤에는 번식에도 성공했다고 한다. 극한의 환경 속에서도 살아남을 수 있는 최강 생물체 곰벌레! 우주복도 필요 없이 그 자체로 우주에서 살아남다니. 내가 들은 소문에 의하면, 우주뿐만 아니라, 뜨거운 물로 삶거나 꽝꽝 얼려도 생존할 수 있고, 극한의 환경에서 자체적으로 대사 활동을 조절해 생존을 한다고 하는데 역시 소문대로 최상 생물체라고 불릴만하다.우주에서도 살 수 있는 곰벌레! 그 비결은 무엇일까?첫 번째, 극한 온도에서도 잘 버틴다(단,100℃ 에 달하는 고온은 제외) 덴마크 코펜하겐 대학 연구팀에 따르면 덴마크 니베아에 있는 한 집의 지붕에서 곰벌레를 채취했는데 동면 상태에 있는 곰벌레를 63.1℃에 24시간 동안 노출했더니 절반만이 죽었다고 한다. 이처럼 사람이 견디기 힘든 높은 온도와 낮은 온도에서는 거뜬하게 견딜 수 있지만 유일하게 100℃에 달하는 극한의 뜨거운 온도에서는 약하다는 연구 결과 가 나왔다.두 번째, 치명적인 방사선 농도에서도 견딜 수 있다. 인간은 5~10(Gy) 그레이의 방사선에 노출되는 것만으로도 치명적이지만, 적용될 수 있지만 곰벌레의 경우에는 그보다 1,000배 정도 강한 5,000(Gy)그레이의 방사선을 쬐어야지만 생명을 잃는다고 알려져 있다. 실제로 2007년 우주로 보 내졌던 곰벌레 중 우주의 방사선만 쬐었던 곰벌레는 거의 모든 개체가 생존했을 뿐만 아니라 지구로 귀환한 뒤 번식까지도 성공한 것으로 확인되었다. 세 번째, 극한압력에도 거뜬하다.대기압의 1,200배를 견딘 사례도 있기 때문에 곰벌레는 우주의 진공상태에서도 거뜬히 지낼 수 있다고 한다. 이것은 빛이 닿지 않는 심연의 마리아나 해구의 수압의 6배 정도인 6,000기압을 견딜 수 있다는 뜻이기도 하다. 참고로 사람의 경우에는 전문적인 잠수부도 장비를 착용하지 않고는 들어가지 못할 정도이다. 마리아나 해구의 깊이가 8km 정도 라고 하니 곰벌레의 생존력은 최강의 생물체라고 해도 손색이 없을 정도로 대단하다!출처 : 국립낙동강생물지원관 - 우주에서도 살 수 있는 막강 생물이 있다? 곰벌레의 모든것!
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생물·생명
24.01.03
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해수면 상승을 막을 방법은 없을까요??
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구 온난화의 심각한 문제점을 해결하기위해 정부, 기업, 환경 단체와 국제기구 등 많은 사람들이 노력해야 할 텐데요. 먼저 정부가 할 수 있는 일은 기업과 국민이 온실 가스 배출량을 줄이도록 장려하고, 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해 노력하는 기업에게는 혜택을 제공하는 제도를 시행할 수 있습니다. 또한 태양 에너지와 바이오 에너지 같은 신재생 에너지의 개발을 지원하고 공공부분에서 에너지 절약을 생활화하며 국민들에게 에너지 절약에 대해 적극적으로 홍보하는 것입니다.기업에서는 제조 공정을 개선하여 에너지 효율을 높이고, 온실 가스의 배출이 적은 원료를 개발하는 등 기술 개발에 힘써야 합니다. 또한 공장의 폐수와 매연을 정화하여 배출하고 환경친화적인 제품의 개발에 노력해야 합니다.환경 문제의 해결을 위해서는 우리들의 노력도 필요하겠지요. 우리는 물, 전기와 같은 자원의 사용을 줄이고, 일상생활에서 에너지를 절약하는 습관을 기르는 것이 중요합니다. 또한 대중교통수단을 이용하거나 가까운 거리는 걸어서 가는 것도 이산화탄소의 양을 줄이는데 도움이 됩니다.출처: 교육부 공식 블로그:티스토리 - 지구 온난화와 환경 변화
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지구과학·천문우주
24.01.03
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