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목성 위성 유로파에 물이 있다는 과학적근거는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구가 포함된 태양계 내에서 생명체가 존재할 가능성이 높은 행성이나 위성은 어디일까. 전문가들은 생명체가 존재할 수 있는 요건 중 하나인 물이 풍부한 곳을 후보지로 꼽고 있다.지구를 제외하고 물이 풍부할 것으로 추정되는 천체로는 토성의 위성인 ‘엔셀라두스(Enceladus)’와 목성의 위성인 ‘유로파(Europa)’가 있다. 두 위성 모두 태양으로부터 멀리 떨어져 있어 표면은 두꺼운 얼음층으로 덮여 있지만, 얼음 아래로는 수십 km 깊이의 물이 존재할 것으로 여겨지고 있다.문제는 이런 물의 존재가 추정일 뿐이라는 점이다. 아무리 성능이 뛰어난 망원경을 사용한다 해도 얼음 아래로는 관측이 어렵기 때문에 과학자들은 이들 행성에서 물의 존재 여부를 파악하기 위해 무엇인가 다른 방법을 찾기 위해 노력했다.과학자들이 현재까지 파악한 바로는 유로파의 얼음층 두께는 대략 50~200km 정도일 것으로 예측하고 있다. 그리고 그 아래는 액체 상태의 물이 존재할 것으로 보고 있는데, 이 물들이 분출되는 원인은 지구에서 일어나는 화산 활동과 비슷한 이유일 것으로 파악하고 있다.지구의 지각과 핵 사이의 부분인 맨틀(mantle) 물질이 화산 폭발에 의해 분출되는 것처럼 유로파의 물기둥 역시 얼음층에 형성되어 있는 균열을 뚫고 올라온다는 것이다.현재 유로파클리퍼를 개발하는 NASA의 제트추진연구소(JPL) 소속 과학자들은 유로파의 물기둥 분출 시점을 미리 파악하기 위해 노력하고 있다. 우선 연료가 충분치 않고 목성과 위성에서 나오는 방사선이 강해서 비행이 어려울 수 있기 때문이다.이에 대해 JPL의 ‘숀 브룩스(Shawn Brooks)’ 박사는 “유로파클리퍼는 목성 주변을 타원형으로 돌면서 44회 정도의 근접 비행을 통해 유로파를 관측하게 될 것”이라고 전망하면서 “물기둥의 분출을 확인할 수 방법을 발견하기 위해 여러 가지 대안을 준비하고 있다”라고 말했다.
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지구과학·천문우주
23.07.24
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절대영도 273도와 영상 273도의 물을 같은 질량으로 섞으면 순식간에 0도가 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.절대 0도를 0도로 한 절대 도수로 나타낸 온도. 켈빈 온도라고도 한다. 모든 분자가 -273.15℃에서 그 운동이 정지되며 그 이하의 온도는 존재하지 않으므로 이를 절대 0도라 하고, 이를 기점으로 켈빈(K) 단위로 나타낸 것이 절대 온도이다. 예를 들면, -273.15℃는 0K이며, 섭씨 0도는 273.15K이다.알음이 녹는 시간이 필요하기에 바로 0도가 되지는 않습니다.
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화학
23.07.24
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콩코드 여객기를 지금은 왜 운행을 하지 않나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지금부터 10년 전인 2003년 11월 26일, 스물일곱이라는 짧은 생을 마치고 역사 속으로 사라진 존재가 있다.동료들에 비해 속도가 2배나 빠르지만 식성도 2배가 넘으며 너무 시끄러워서 요주의 대상이기도 했다.새로운 세계를 열었다는 격찬을 받았으면서도 결국엔 사람들의 외면을 받아 조용히 사라져야 했던 비운의 주인공, 세계에서 가장 빠른 초음속 여객기 ‘콩코드(Concorde)’다.콩코드의 삶을 들여다보기 전에 에어라이너(airliner), 즉 여객기의 역사부터 잠깐 살펴보자.1903년 미국의 라이트 형제는 동력에 의해 하늘을 나는 ‘비행기’라는 기계를 최초로 발명하고 1906년 특허를 획득했다.그로부터 8년밖에 지나지 않은 1914년, 러시아는 최초로 ‘여객기’를 개발해 16명의 승객을 태우고 상업적인 운항을 시작했다.불행하게도 같은 해 제1차 세계대전이 발발하면서 서비스를 중단해야 했지만 이후로도 여객기의 개발은 멈추지 않고 계속됐다.1919년에는 독일이 최초로 금속을 이용해 동체를 제작하면서 더 많은 사람을 실어 나르는 일이 가능해졌다.영국, 프랑스, 미국, 러시아도 이에 질세라 더 크고 더 무거운 비행기 개발에 힘을 쏟았다. 그중 가장 빠른 속도로 발전을 이뤄낸 나라는 미국이었다.1932년에 이미 두 겹의 날개로 된 기존의 쌍엽기를 탈피, 윤기가 흐르는 현대적인 단엽 여객기를 개발했고 1939년 발발한 제2차 세계대전에서는 인력과 장비를 수송하는 데 여객기를 투입해 전투에 유리한 위치를 차지했다.세계대전이 끝난 후에는 최초의 초음속 전투기를 제작하고 세계 여객기 시장의 대부분을 차지하는 등 미국의 비행기 산업은 급속도로 팽창하기 시작했다.이에 영국항공기법인(BAC)과 프랑스 쉬드아비아시옹(Sud-Aviation)사는 1962년 11월 29일 양국 정부의 지원을 받아 초음속 여객기를 개발하기로 결정했다.역사적으로 다툼이 그치지 않았던 영국과 프랑스지만 미국의 독주를 막고 유럽의 자존심을 지키기 위해 손을 잡은 것이다.이듬해 샤를 드골 프랑스 대통령은 비행기의 이름으로 ‘조화, 협력, 화합’이라는 의미를 지닌 단어 ‘콩코르드(Concorde)’를 제안했고, 영국의 의견을 반영해 결국 끝의 e가 빠진 영어 단어 ‘콩코드(Concord)’로 확정됐다가 나중에 다시 e가 붙었다.양국의 풍성한 지원과 연구진의 왕성한 의욕이 만나면서 콩코드 개발도 구체화됐다.1966년 최초의 시험용 모델 ‘콩코드 001’이 탄생했고 1969년 3월에는 29분 동안의 비행 테스트를 무사히 통과했다. 한 달 후에는 두 번째 모델 ‘콩코드 002’도 비행에 성공했다.그러나 그보다 몇 달 앞선 1968년 12월에 러시아의 초음속 여객기 ‘투폴레프(Tupolev) TU-144’가 140명의 승객을 태우고 음속보다 2배 빠른 마하2의 속도를 돌파하자 콩코드 연구진의 마음이 급해졌다.개발을 서두른 끝에 1969년 10월에 마하를 돌파하고 11월에는 마하2에 도달할 수 있었다. 정식 항공기는 1971년 9월에 등장했다.두 대의 버전 중 ‘콩코드 101’은 영국에서, ‘콩코드 102’는 프랑스에서 사이좋게 제작됐으며 1973년 시험비행도 나란히 무사통과했다.이름 그대로 양국의 조화와 협력 하에 최고의 초음속 여객기가 탄생한 것이다.마침내 콩코드의 전성시대가 열렸다. 1973년에는 ‘콩코드 001’이 기존 비행기가 가지 못하는 고도 2만m까지 올라가는 데 성공했고, 1974년에는 ‘콩코드 101’이 마하 2.23에 도달했으며, 1976년 1월 21일에는 세계 최초로 초음속 여객기의 상업 운항을 시작하는 등 기존의 기록을 속속 갈아치웠다. 안전성 면에서도 세계 최고였다.1979년 착륙 중에 조종사의 실수로 타이어에 펑크가 난 것을 제외하고는 심각한 기체 결함이나 사고를 겪은 적이 없었다.콩코드의 특징적인 모습으로는 화살처럼 기다란 몸체와 삼각형 모양의 날개가 꼽히기도 하지만, 가장 눈에 띄는 것은 독수리처럼 날카롭게 구부러진 앞코 부분이다.공중으로 떠오르는 양력을 유지하기 위해서는 앞부분을 길게 설계할 수밖에 없었는데 활주로에 뜨고 내릴 때는 시야를 가리는 단점이 있었다.이를 보완하기 위해 이착륙 때는 아래쪽으로 구부러지는 형태로 만들었고 콩코드의 개성으로 자리 잡았다.그러나 콩코드에게도 단점은 있었다. 일반 비행기보다 2배 빠른 속도로 2배 높이 날아올라 평균 8시간 넘게 걸리는 파리~뉴욕 구간을 3시간대에 주파했지만 비싼 요금이 문제였다.몸체가 좁고 길어서 이코노미 좌석 4개를 옆으로 간신히 배치시킬 여유밖에 없어 몸을 구겨 넣어야 하는데도 요금이 일반 항공편의 퍼스트클래스보다 3배 이상 비쌌고 이코노미석 요금의 15배에 달했다.돈이 아깝지 않은 부자들이나 시간에 쫓기는 글로벌 기업의 CEO만 타는 비행기라는 비아냥을 들을 수밖에 없었다.1974년 콩코드여객기의 외관(위)과 내부(아래) 모습몸체가 좁은 까닭에 내부는 가로로 4개의 의자만 배치시킬 수 있었다.가장 큰 위기는 2000년에 찾아왔다. 7월 25일 파리 샤를드골 공항을 출발하던 뉴욕행 콩코드가 이륙 중 갑작스레 폭발해 100명의 승객과 9명의 승무원 전원이 사망한 것이다.몇 분 전 출발한 비행기가 떨어뜨린 금속 조각이 활주로를 달리던 콩코드의 타이어를 파열시켰고, 이때 튀어나간 조각이 연료통에 구멍을 내어 결국 폭발로 이어진 것이다.기체 결함이나 조종사의 실수로 보기 어려운 우연이었지만 100명에 달하는 고위층과 부자들이 한날한시에 유명을 달리함으로써 세계 언론의 관심이 쏠렸고 부정적인 시각이 급팽창했다.그로부터 1년이 흐른 2001년 9월 11일 콩코드는 운항을 재개했으나 승객 수는 좀처럼 늘어나지 않았다.유지비를 감당하지 못한 영국항공(BA)과 에어프랑스(Air France) 세계 각국의 항공사를 대상으로 매각 협상을 벌였지만 결렬됐고, 결국 2003년 11월 26일 영국 브리스톨 공항 착륙을 마지막으로 상업 운행에서 물러나 은퇴의 길에 들어섰다.한때 세계에서 가장 빠른 여객기로 정상의 지위를 누리던 초음속 비행기, 콩코드.한창 때의 몸값이 2,300만 파운드로 우리 돈 2천억 원에 달했지만 27년이라는 짧은 청춘을 마친 지금은 영국, 프랑스, 미국의 박물관에 전시된 채 쓸쓸한 노년을 보내고 있다.
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기계공학
23.07.24
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사람의 신체 기능을 하는 유전자 구조는 사람마다 거의 다 똑같나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.외모도 머리도 운동능력도 '유전자가 다른 것은 어쩔 수 없다'고 변명을 하고 싶지 만, 실은 사람의 유전자는 거의 균일하다 고합니다. 유전정보를 전달하는 것은 4종 류의 염기로 이루어지는 DNA입니다. 사 람의 DNA전체 (인간게놈)는 약 30억개 의 염기배열로 이루어지는데 99.9%는 공통적입니다.이것은 약 7만년 전의 인도네시아 토바 화산의 대분화가 계기라는 설이 유력합니 다. 대분화로 한화가 생겨 현생 인류는1만명 정도까지 줄고 멸종위기에 몰리게 됩니다. 개체수가 한번 줄어 유전적인 다 양성을 상실하면 그 후 인구가 늘어도 다 양성은 회복되지 않으므로 우리의 유전자 는 99.9% 같습니다.
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생물·생명
23.07.24
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명반석의 피부 진정 효과는 실제로 있는 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.칼륨과 알루미늄을 함유한 함수 황산염 광물, 육 방 정계에 속하며 화성암이 변질한 것으로, 방부 및 수렴 효과를 지 닌 화합물로써 Alum block의 방부 효과는 세균감염의 원인으로부터 보호해 주기때문에, 면도 후 지혈 및 염증 감소 등을 위해 사 용할 수 있어요.
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화학
23.07.24
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항온동물은 어떻게 자기 체온을 유지할 수 있는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.조류(烏類) 이상의 소위 온혈동물은 환경 기온의 변동과 체내열(體內熱) 발생의 변화에 따라 체온의 발생과 방산(放散)을 적절하게 조절하여 체온을 항상 일정하게 보유하려는 기능을 가지고 있는데, 이러한 동물을 항온동물이라고 한다. 이와는 반대로 파충류 이하의 소위 냉혈동물은 체온 조절의 기능을 갖지 않으므로 외계의 온도 변화에 따라 변동한다. 이와 같은 종류의 동물을 변온동물이라고 말한다.
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생물·생명
23.07.24
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드라이아이스의 원리를 알고 싶어요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.드라이아이스는 이산화탄소를 압축하고 냉각하여 만든 흰색의 고체예요. 공기 중에서 승화1)하여 기체가 됩니다.드라이아이스는 온도가 매우 낮기 때문에 냉동식품을 보관할 때 사용해요. 고체에서 기체 상태로 변화하는 성질을 가지고 있기 때문에 영화에서 안개와 같은 효과를 낼 때에도 사용합니다. 그 밖에도 드라이아이스가 있는 종이컵을 촛불에 기울이면 촛불이 꺼지는 것을 볼 수 있어요. 드라이아이스는 고체 상태의 이산화탄소여서 불을 끄는 성질이 있기 때문입니다.드라이아이스는 손으로 만지면 안 돼요. 드라이아이스는 온도가 -78.5℃까지 내려가므로 매우 차가워요. 드라이아이스를 만질 때에는 동상에 걸리지 않도록 장갑을 끼거나, 집게를 이용해야 해요.
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화학
23.07.24
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가끔씩 화장실 죄변기에 오래 앉아있다가 일어나면...
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.변기에 오래 앉아 있거나, 양반자세로 오래 있다보면 피가 잘 통하지 않다가 갑자기 통하게 되면서 절이는 느낌이 듭니다.
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토목공학
23.07.23
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우주는 지구로부터 몇km나 올라가야지 우주라 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.외기권은 지구 대기가 우주 공간과 접하는 최외곽 영역으로, 전리층을 넘어도 대기는 없어지지 않고 극히 희박하기는 하나 기체는 존재한다. 이곳에 존재하는 대부분 가스는 수소와 헬륨이며, 우주공간으로 빠져나가기도 한다. 외기권은 500~1000 km 상공에서 시작하며, 끝나는 지점은 특별한 의미는 없지만 10,000 km 정도까지로 생각하기도 한다. 지구 대기로부터 행성의 공간으로 건너올 때 온도는 1,000°C를 넘는다. 최근 인공위성에 의하여 방사능이 강한 공간이 관측되어 발견자의 이름을 따서 반 알렌 대(Van Allen Belt)라고 부르고 있다. 이것은 상공 약 2,000∼4,000km와 약 13,000km 내지 20,000km 되는 곳에 대상(帶狀)으로 분포되어 있는 강한 방사능대(放射能 帶)이다.
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지구과학·천문우주
23.07.23
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초음속 비행기에서 발생된다는 소닉붐이란 게 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소닉붐(sonic boom) 또는 음속폭음(音速爆音)은 보통 항공기의 초음속 비행에서 발생하는 폭발음을 의미한다. 소닉붐은 큰 에너지를 발생시키며, 폭발음처럼 들린다.ds아음속에서 생성된 음파 충격에 의한 수증기의 급격한 응축으로 원뿔 모양이 만들어진다.소리의 속도가 대략 340m/s인데 음속 이상으로 비행하게 되면 비행기 보다 먼저 진행하고 있던 소리와 만나게 된다. 즉, 매질(공기)의 밀도가 급격하게 압축되면 이와 같은 불안정한 상태에서 안정한 상태로 가기 위해 공기가 폭발하게 되며 이 과정에서 엄청나게 큰소리가 발생하며 수증기의 띠가 발생하는 것을 소닉붐이라 한다.비행기가 초음속으로 날면, 물 위를 달리는 배의 뱃머리에서 V자형의 파도가 일어나듯이 기체의 앞머리와 꼬리끝에서 충격파라는 파도가 생긴다. 이 충격파가 지면에 부딪치면 압력 상승이 일어나서 꽝하는 소리가 들린다. 심할 때에는 폭풍으로 유리창이 깨지는 수도 있다.비행기가 높이 날수록 기체에서 생겨난 충격파는 지면에 이르는 동안에 세력이 약해진다. 따라서 소닉붐의 피해를 작게 하려면 될 수 있는 대로 높이 날면 된다. 현재의 제트 수송기는 고도 10,000m 정도를 날고 있으나, SST는 18,000 ~ 20,000m의 고공을 난다.천둥은 자연적으로 발생되는 소닉 붐이며, 번개의 방전에 따른 급격한 공기의 가열과 팽창이 그 원인이 된다.
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전기·전자
23.07.23
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