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알코올 희석 계산방법 이게맞나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.2) 16.6%. 3) 11.54%입니다. 알코올 50%는 300ml소주에 알코올 150ml가 들어 있다는 얘기 입니다.
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화학공학
22.12.15
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핵융합에너지라는 것이 무엇인지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.핵융합에너지는 핵분열 원자력과는 완전히 반대되는 발전 프로세스를 가지고 있다. 핵분열에 비해 높은 에너지를 발생시키는 핵융합은 태양이 불타는 원리다. 태양은 수소, 헬륨의 핵융합 반응으로 엄청난 열과 빛의 에너지를 지속적으로 뿜어내고 있는 것이다. 태양에서는 수소 원자 4개가 합쳐져 1개의 헬륨을 만드는데, 매초 7억 톤의 수소가 헬륨으로 변환되고 있다. 이 과정에서 태양은 초당 4조W의 100조 배에 달하는 에너지를 방출한다.핵분열과 핵융합에 대한 기초적인 이해는 모두 아인슈타인의 상대성원리 공식에 도움 받은 바 크다. 원자의 질량이 손실되어 사라지면서, 그에 상응하는 에너지가 발생한다는 원리를 따른다. 즉, 핵분열 과정에서도, 핵융합 과정에서도 일정량의 질량 손실이 발생하며, 그 물질이 사라지면서 에너지가 생긴다는 것이다.예를 들어, 한국의 네 곳의 핵분열 원자력 발전소는 연간 750톤의 농축 우라늄과 천연 우라늄을 사용해 전기를 생산한다. 이 750톤의 우라늄 원료가 에너지로 바뀌는 과정에서 손실되는 질량을 E=mc2공식에 넣어 계산하면 연간 5킬로그램에 불과하다. 즉, 5킬로그램의 우라늄이 사라지면서 1년간 쓰는 전기에너지로 변환된다.하지만 핵융합 발전에는 값비싼 우라늄이 필요 없다. 핵융합은 연료로 중수소와 삼중수소가 이용된다. 중수소와 삼중수소를 특수 전기 장치를 이용해 섭씨 1억 도까지 올리면 전자가 분리되고, 이온화된 다량의 원자핵과 전자가 고밀도로 몰려 있는 플라스마 상태가 된다. 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소가 서로 충돌하면 중성자와 헬륨이 생성된다. 이때 생성된 중성자와 헬륨의 질량의 합은 충돌 전의 중수소, 삼중수소의 질량의 합보다 작은데, 이 질량의 차이가 에너지로 변환된다.지구는 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있는 초고온·고압 상태의 환경이 아니기 때문에, 자기장이나 레이저를 이용해 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성하는 ‘핵융합로’를 만들어야 한다. 이것이 사실 핵융합 기술의 핵심이라고 할 수 있다. 핵융합에너지를 얻기 위해서는 지구상에 존재하지 않는 1억도 이상의 초고온 플라스마를 만들어야 하고, 이 플라스마를 가두는 그릇 역할을 하는 핵융합 장치와 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다. 수억 도의 플라스마 상태에서 수소 원자핵들이 융합해 태양에너지와 같은 핵융합에너지를 만들 수 있는 것이다.핵융합 장치는 이 같은 초고온의 플라스마를 진공 용기 속에 넣고, 자기장을 이용해 플라스마가 벽에 닿지 않게 가두어 핵융합 반응이 일어나도록 하는 원리를 갖고 있다. 이때 플라스마가 핵융합 장치 벽면에 직접 닿지 않기 때문에 벽면 부분의 온도는 수천 도에 불과하다. 핵융합 장치는 이처럼 태양에서와 같은 원리로 에너지를 만들어낸다고 해 ‘인공 태양’이라 불리기도 한다.이 분야에서 우리는 자부심을 가질 만한 성과를 가지고 있다.
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전기·전자
22.12.15
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생체 리듬에 대해 질문 드립니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.생체리듬은 하루 24시간을 주기로 일어나는 생체 내 과정을 의미한다. 24시간 주기의 리듬은 생체시계에 의해 조절되며, 단세포 생물부터 동물 및 식물에 이르기까지 모든 생명체에서에서 발견되는 현상이다. 넓게 보면 한달부터 1년, 혹은 일생을 아우르는 생체리듬이 존재하지만, 최근에는 24시간에 맞춰 움직이는 일주기 생체리듬을 생체시계로 범위를 좁혀 정의하고 있다. 생체리듬은 생체에 내재된 현상이지만, 빛, 온도, 산화 환원 사이클 등과 같은 외부환경에 의해 조정되기도 한다. 생체리듬(circadian rhythm)은 라틴어로 ‘circa'(근처 또는 대략적인)와 ‘diēm'(하루)를 합성한 단어이다. 2017년의 노벨 생리의학상은 생체리듬을 조절하는 분자기작을 발견한 제프리 홀(Jeffrey C. Hall), 마이클 로스바시(Michael Rosbash), 마이클 영(Michael W. Young)이 수상하였다.1)역사생체리듬에 대한 가장 오래된 기록은 기원 4세기 전 알렉산더 대왕 시절 원정대를 이끈 선장 안드로스테네스(Androsthenes)가 남긴 것이다.2) 콩과 식물 중 하나인 타마란드 나무 잎을 관찰하면서 낮에는 수평상태를 유지하다가 밤에는 수직에 가깝게 위치가 바뀌는 현상을 관찰하고 기록하였다. 드 마랭(Jean-Jacques d'Ortous de Mairan)은 미모사의 잎이 낮에는 벌어지고, 밤이 되면 건드리지 않아도 접힌채 늘어지는 현상을 관찰하였다. 처음에는 이러한 현상이 빛에 의해 일어나는 것이라 생각했지만, 어두운 암실에서도 24시간 간격으로 잎이 벌어지고 닫히는 현상을 관찰된다. 생체리듬을 조절하는 생체시계의 분자생물학적 기작에 대한 연구는 1970년대 생체리듬이 바뀐 초파리 돌연변이를 연구하면서 시작되었고, 1990년대에는 포유동물에서도 생체시계 유전자를 발견하였다.
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생물·생명
22.12.15
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겨울철 타이어 공기압 관리 어떻게 하는지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.차량의 적정 공기압을 알기 위해서는 차량 문 안쪽 스티커를 확인하거나 연료 주입구 뚜껑 안쪽, 혹은 차량 매뉴얼에 기재 되어 있는 수치를 확인해 보면 됩니다. 또는 휴대용 에어컴프레서를 이용하거나 공기압 경보장치(TPMS)를 이용해 확인할 수도 있습니다. 겨울철 타이어 공기압 적정 수치승용차 공기압 : 30~33 psi / RV 공기압 : 35~40 psi 무게가 많이 나가는 차량이나 평소 물건을 많이 싣는 차량의 경우에는 조금 더 넉넉히 넣어주시는 게 좋습니다. 한 연구 결과에 따르면 외부 기온이 10도씩 떨어질 때마다 공기압 역이 2.6psi 정도 떨어진다고 합니다. 공기압이 낮을 때 경고등 표시가 뜨는 경우도 있지만 오래된 차량의 경우에는 안 뜨는 경우도 있기 때문에 잘 살펴보시길 바랍니다.
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화학
22.12.15
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이상기체는 왜 현실에서 존재할 수 없나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.이상 기체는 무질서하게 운동하는 원자 혹은 분자로 이루어진 가상의 기체를 말한다. 이상 기체는 (1) 구성 입자의 크기가 용기의 크기에 비교해 무시할 수 있을 정도로 작으며 (혹은 부피가 0), (2) 구성 입자들 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정한 기체이다. 이와 같은 조건을 만족하는 기체는 실제로 존재하지 않지만, 온도가 높고 압력이 낮아지면 많은 기체는 이상 기체의 특성을 나타낸다.물질의 상태를 정의하기 위해서는 4개 변수, 온도(T), 압력(P), 부피(V), 양(몰 수, n)가 필요하다. 이들 사이의 관계를 나타내는 식을 상태 방정식(equation of state)이라고 한다. 이상 기체의 상태 방정식(equation of state of ideal gas)은 물질의 상태 방정식의 하나이다.
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화학
22.12.15
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식물의 생장과 관련하여 질문 드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.뿌리의 수분 흡수물이 토양에서 식물체로 이동하고, 식물체에서 대기로 이동할 때 매우 다양한 매질을 경유하게 되며, 물의 이동기구도 매질의 종류에 따라 달라지게 됩니다. 아포플라스트와 심플라스트 경로는 서로 분리되어 있는 것이 아닙니다. 아포플라스트 공간의 물과 심플라스트와 액포의 물은 일정하게 평형을 이루며 세포막과 액포막을 통하여 끊임없이 교환됩니다. 물이 피층을 통과할 때에는 두 가지 경로를 다 함꼐 이용합니다. 먼저 아포플라스트를 살펴보겠습니다. 아포플라스트는 어느 막도 통과하지 않고 식물의 죽어 있는 부위인 세포벽과 세포간극을 통하여 수분과 용질을 한 세포에서 다른 세포로 이동시키는 것입니다. 아포플라스트를 통한 물의 이동은 카스파리대에 의하여 방해를 받습니다. 카스파리대는 내피에서 왁스와 비슷한 소수성 물질인 수베린이 세포벽에 집적되어진 환상의 띠입니다. 피층 조직은 세포배열이 느슨하여 심플라스트보다는 아포플라스트 경로를 더 많이 택하는 것으로 보입니다. 심플라스트는 원형질연락사를 통하여 살아 있는 부위로 계속하여 연결된 세포질을 통하여 세포에서 세포로 수분이나 용질을 운반시키는 것입니다. 근모에서 흡수된 수분은 주로 심플라스트 결로를 통하여 흡수됩니다. 막횡단경로는 아포플라스트와 심플라스트 경로 외의 경로를 말하는 것입니다. 수분이 세포의 한 면으로 들어가 다른 면으로 나오고 이것이 반복되면서 이어지는 일련의 이동경로를 말합니다.수분 이동순서뿌리의 표면과 토양 간의 긴밀한 접촉은 근모가 토양 속으로 생장함에 따라 뿌리의 표면적을 크게 넓힘으로써 극대화됩니다. 뿌리 끝 부분의 생장점과 근관은 수분을 거의 흡수하지 않으며, 근모대를 지나 위로 올라갈수록 목질화가 진행되어 수분흡수가 제한됩니다. 뿌리의 인지질이중층은 근모의 느슨한 세포벽과 세포막의 인지질이중층을 확산운동으로 침투해 들어갑니다. 또한 뿌리의 막단백질에서 일부 수분은 세포막의 내재성 단백질인 아쿠아포린을 통하여 집단류로 들어가기도 합니다. 이때 아쿠아포린이란 일종의 막단백질로서 매우 높은 투수성을 지니고 있는 단백질입니다. 아쿠아포린 채널은 지질2중층보다 물을 비선택적으로 매우 빠르게 확산시켜 식물세포로 물의 이동을 쉽게 도우며 물분자가 식물세포 원형질막의 지질2중층을 통과하는 것은 아쿠아포린에 의한 것입니다. 세포벽과 세포벽 사이의 공간으로 침투해서 들어가는 수분도 있습니다. 일반적으로 뿌리세포의 세포액은 토양욕액보다 더 짙으므로 세포액의 삼투퍼텐셜은 토양용액의 삼투퍼텐셜보다 더 낮게 된다. 근모는 물을 흡수함에 따라 팽만상태 유지 -> 수분퍼텐셜 구배에 따라 피층세포로 이동 -> 인접 피층세포 -> 내피의 통도세포 -> 내초 세포 -> 물관부로 이동
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생물·생명
22.12.15
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밥먹을 때 물을 제외한 음료를 마셔도 될까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.먼저, 주스, 음료수는 우리 위에더 많은 부담을 줍니다.주스나 음료수를 섭취하면위산이 이들을 분해하여소화 시켜야 하기 때문입니다.같은 이유로 우리는 식사 전이나식사 도중, 식사 후에주스, 음료수 마시는 것을권장하지 않습니다.물 또한 많이 마시면소화액을 희석시키기 되어물이나 음료수 없이식사하는 것이 제일좋은 방법입니다.
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화학
22.12.15
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초식동물은 어떻게 풀만 먹고 단백질을 형성하는지 신기합니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.코끼리는 대표적인 초식동물로 식물성먹이만 먹는다. 그럼에도 온 몸이 근육과 지방으로 가득 채워져 있다. 식물에는 세포벽이 있는데 이는 동물의 골격과 같은 역할을 한다. 세포벽은 식물형태를 유지하기 때문에 단단하고 질긴 구조물로 형성돼 있다. 이러한 구조를 셀룰로오스라고 하는데 흔히 ‘섬유질’이라 부른다. 섬유질은 너무 단단하기 때문에 사람은 섬유질을 소화할 수 없다. 하지만 초식동물은 섬유질까지 소화해 에너지원으로 이용한다. 섬유질의 주성분은 탄수화물이기 때문에 초식동물은 이를 섭취해 결국 지방으로 전환한다.셀룰로오스 → 탄수화물 → 지방코끼리, 하마, 소사람과 다르게 초식동물에게는 "셀룰로오스"를 분해 할수있는 효소가 있습니다. 그래서 풀에 분해가 가능해 영양분을 몸으로 흡수가 가능한 것입니다. 이렇게 풀을 분해해 탄수화물을 얻고 그리고 탄수화물은 지방으로 전환되는 것입니다. 식물은 초식동물에게 먹히지 않기 위해 셀룰로오스(포도당으로 된 단순 다당류의 하나로 고등 식물이나 조류 세포막의 주성분) 세포벽을 만든다. 이런 세포벽은 동물에게 열기 힘든 금고와 같아서 웬만해서는 분해할 수 없다. 분해할 수 없으니 소화시킬 수 없다. 그래서 초식동물도 직접 소화시키지 못하고 일단 씹은 다음, 넘겨서 장내 미생물의 힘을 빌린다. 그럼에도 시간이 꽤 걸린다. 초식동물의 창자가 크고 긴 이유, 더 나아가 덩치가 클 수밖에 없는 이유다. 반추동물 "되새김질" - 소, 양, 사슴, 기린반추동물에 속하는 초식동물의 첫 번째 위인 ‘반추위’에는 많은 양의 공생미생물이 서식한다. 미생물들은 반추동물의 위 속에 살면서 식물성 먹이를 발효·소화하는데 도움을 준다. 게다가 동물성미생물들까지 소화시키면서 중요한 단백질공급원으로 이용된다. 별도로 단백질을 먹지 않지만 단백질이 섭취되는 것이다. 여러개의 위를 가지고 있는 동물을 일명 "반추동물"이라고 합니다. 대표적인 동물로는 소, 양, 기린이 있습니다. 잡식동물인 사람은 동물성과 식물성을 골고루 먹는 것이 맞다. 즉 사람이 풀만 먹는다고 코끼리처럼 될 수 없다.
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생물·생명
22.12.15
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개와 늑대는 같은 조상을 가지고 있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.늑대와 개는 모두 개과에 속하는 동물로 매우 비슷한 모습을 하고 있다. 하지만 늑대는 꼬리를 항상 밑으로 늘어뜨리고 있는데 꼬리를 위로 향하지 않는 것이 개와 다른 점이다. 이렇게 늑대와 개는 비슷한듯 하면서도 다르다.그래서인지 개가 늑대에서 갈라져 나온 분류라고 생각하는 경우가 종종 있다. 사실 개는 두개골이나 치아의 구조를 보면 혼합된 것은 아니다. 때문에 조상이라고 일컫는 이리나 자칼 중의 어느 것에서 생긴 것이라고도 여겨지지 않는다.그렇다면 언제부터 인류는 늑대를 개로 길렀을까. 이는 1만 8000년 이전의 유럽에 살던 수렵채집민들이 시작했을 것으로 보인다. 물론 지금까지 그 시기와 지역에 관해서는 논란이 그치지 않고 있지만, 가장 일반적인 사실은 개가 늑대로부터 진화했다는 것이다.탈만(O. Thalmann) 핀란드 투르쿠대학(University of Truku) 박사를 비롯한 국제 공동 연구팀은 고대와 현대의 개 및 늑대들로부터 채취한 DNA 분석을 통해 늑대가 최소한 1만 8000년 전부터 개처럼 길들여졌다는 내용을 학술지 ‘사이언스'(Science)를 통해 발표했다. 이번 연구는 고고학 자료와도 일치하는 것으로 나타났다.
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생물·생명
22.12.15
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휴대폰 무선충전, 어떻게 가능한건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.회로가 교류로 진동하면서 자기장을 발생하는데, 무선으로 에너지를 전달하기 위해 자기장을 이용한다고 한다. 또한 충전하는 기기 속에는 자기장을 수신할 수 있는 부품이 있다고 한다
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전기·전자
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