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로켓에 사용되는 고체연료와 액체연료의 차이점이 무엇인지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.액체 연료 로켓과 고체 연료 로켓인공위성을 발사하는 로켓, 이른바 우주 로켓과 탄도 미사일은 거의 같은 기술이 사용되고 있습니다.사람에 따라서는 우주로켓과 탄도미사일의 차이는 탄두 유무뿐이라는 것도.그런 이유로 탄도 미사일의 연료 이야기는 우주 로켓에도 통하는 것이기도 합니다.그런데 로켓에 실리는 연료에는 액체인 것과 고체인 것이 있는데, 액체인 경우 액체 연료 로켓, 고체인 경우 고체 연료 로켓이라고 부릅니다.대기 중에서 산소를 흡수해 사용하는 제트 엔진과 달리 로켓은 산소도 직접 가져가지 않으면 안 됩니다.연료와 함께 산화제가 필요합니다.액체 연료 로켓의 경우 연료와 산화제 각각을 탱크에 충전하게 됩니다.반면 고체 연료 로켓은 미리 연료와 산화제를 혼합한 것을 싣고 있습니다.참고로 연료와 산화제를 합쳐서 추진제라고 합니다.액체 연료 로켓, 고체 연료 로켓액체 연료 로켓액체 연료 로켓은 액체 수소와 탄화 수소 등의 액체 연료와 액체 산소와 사산화2 질소 등의 산화제를 추진제로 사용합니다.연료·산화제는 별도의 탱크에 넣어 두고, 이것들을 연소실로 보내 혼합·연소시킵니다.이 연소에 의해 발생한 고온·고압가스는 노즐에서 외부로 분출되며, 이로 인해 발생한 반작용으로 로켓은 추진력을 얻게 됩니다.액체 연료 로켓은 탱크에서 내보내는 추진제를 조절함으로써 미세한 추력 제어가 가능합니다.또 한번 불이 붙으면 다 타버릴 때까지 멈추지 않는 고체연료와 달리 불을 끄고 불을 끄고 반복할 수도 있습니다.또한 로켓을 대형화해도 강력한 추력을 얻기 쉽다고 하는 장점이 있습니다.반면 추진제 공급이나 혼합, 연소에 이용하는 기기 등 구조가 복잡해지는 단점이 있으며 개발 기간/개발 비용, 품질관리나 보수에서는 불리합니다.우주로켓은 물론 군용으로도 문제가 됩니다.특히 군용이 되면 신뢰성이 중시되기 때문에 품질관리와 보수정비가 힘들다는 것은 매우 좋지 않은 특징이라고 할 수 있습니다.액체 연료 로켓의 경우 연료 및 산화제의 특징도 골치 아픈 사항입니다.초기 군용 로켓에서는 연료에 등유가 주성분인 케로신, 산화제로 액체 산소가 사용되었습니다.액체산소는 영하 183도라는 낮은 끓는점을 가지기 때문에 로켓탱크에 충전하는 것은 발사직전이 아니면 안됩니다(그렇지 않으면 점점 증발해 없어져 버립니다.하지만 충전에는 30분 이상 소요되므로 즉각적인 발사에는 적합하지 않습니다.)또한 유기물과 혼합되면 폭발적으로 연소하는 좋치 않은 성질도 있습니다.나중에는 저장이 가능한 추진제로서 연료에 비대칭 디메틸 하이드라진과 히드라진의 혼합물, 산화제로는 사산화질소를 사용하여 미리 충전해 둘 수 있게 되었습니다.이 추진제는 양자를 접촉시키는 것만으로 자연적으로 연소를 개시한다는 특징(하이퍼고리크성)이 있으며, 이는 로켓기구의 간소화에서 보면 바람직한 성질이나 사산화질소는 매우 부식성이 강하고 장시간 탱크 내에 충진한 상태로 있으면 탱크 부식에 의한 폭발사고를 일으킬 위험이 있었습니다.
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화학
22.12.18
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인공눈은 자연눈처럼 잘 뭉쳐지지 않는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자연눈의 결정에 비해서 인공눈의 결정은 얼음과 비슷합니다. 그러다보니 자연는은 부드럽게 잘 뭉쳐지지만, 인공눈은 잘 뭉쳐지지 않습니다.
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토목공학
22.12.18
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인공눈이 자연눈보다 왜 마찰력이 높나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자연눈의 결정은 부드러운 반면, 인공눈의 결정은 얼음에 가깝습니다. 그러다보니 마찰 면적이 큽니다.
학문 /
토목공학
22.12.18
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치약의 어떤 성분이 청소를 잘 되게 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.치약에는 연마제와 계면활성제가 들어있습니다. 치석을 닦아내고, 치아 표면에 이물질을 쉽게 제거할 수 있습니다.
학문 /
화학공학
22.12.18
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비를 저장해서 재활용하는 기술은 얼마나 발전되어있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 ①빗물저금통우리나라는 빗물 재활용을 위해 LID(Low Impact Development)저영향개발 기법을 이용한 빗물관리시스템에 주목하고 있습니다. 이 기법은 빗물의 순환을 도시개발 전인 자연의 상태와 유사하게 땅으로 침투/여과/저류하도록 하는 친환경 분산식 빗물관리 기법을 의미합니다. LID기법은 도시화로 인해 빗물이 침투할 수 없는 아스팔트 땅 같은 불투수 지역이 늘어나면서 생기는 도시형 홍수, 가뭄과 같은 재해를 막기 위해 자연의 자정력을 이용한 기법이죠. 도로, 주차장, 공원, 건물 등에서 활용하고 있으며 이미 미국이나 독일 등은 상용화되어 있어요.이 기법을 활용하여 상용화가 진행 되고 있는 빗물시설로는 대표적으로 ‘빗물 저금통’이 있습니다. 서울을 비롯하여 일부 지자체에서 설치비를 지원해주면서 독려하고 있는 ‘빗물저금통’은 지붕 등에 내린 빗물을 모아 필요한 곳에 활용할 수 있는 시설입니다. 하수도에 버려지는 깨끗한 빗물을 모아 청소나 조경 용수로 활용이 가능하고 강우 시 하수도의 과부하를 덜어주는 등 여러 이점이 있습니다. 해당 이미지는 이해를 돕기 위한 예시입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 ②오목형 옥상 빗물 텃밭여름철 건물이 뜨거워지는 것을 막고 심미적인 효과도 주는 옥상녹화! 그 중에서도 서울대학교 건설환경공학부 한무영 교수 연구팀이 개발한 옥상 정원에는 빗물로만 자라는 텃밭이 있습니다. 이들이 개발한 오목형 저류판은 빗물을 모아 땅의 습도를 유지하고 식물에 영향을 주지 않습니다. 또한 빗물을 저장하는 수로 및 저장 탱크, 정수 설비만 이용하여 많은 기술이 필요하지 않기 때문에 다른 일반 시설에도 적용이 가능하죠. 오목형 옥상 빗물텃밭은 건물 최상층의 전기료를 절감하고 열섬현상을 완화 시키며 빗물을 일시 저류하며 홍수를 예방하는 효과가 있습니다. 또한 수돗물에 의존하는 기존 텃밭과 다르게 빗물로 농작물을 키우니 유지가 용이하며 더 튼튼하게 자란다는 장점이 있습니다.해당 이미지는 이해를 돕기 위한 예시입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 - ③친환경 빗물마을정부와 각 지자체에서는 버려지는 빗물을 효율적으로 관리하기 위해 여러 노력을 기울이고 있는데요, 이 같은 빗물관리시설을 이용하여 서울시는 도시의 물순환 회복을 위해 빗물마을 조성사업을 진행 중에 있습니다. 거주민들의 의견을 바탕으로 지역 여건에 맞는 빗물 관리 시설 설치비를 지원하여 빗물정원, 빗물 유입 띠녹지, 빗물 저금통 등의 설치를 돕습니다. 세종특별자치시, 전북 전주시, 전남 김해시, 경기도 수원시 등 여러 지역에서는 콘크리트 포장을 벗겨내고 물이 땅속으로 잘 스며드는 투수성 포장과 빗물 저금통, 생태정원 등을 설치하는 사업을 진행 중에 있습니다. 이 사업을 통해 빗물 자원을 활용하고, 비점오염 증가에 따른 수질오염을 방지하는 등 친환경 생태도시로 거듭나겠다는 목표를 갖고 있어요.
학문 /
토목공학
22.12.18
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핵융합발전 기술은 성공해도 위험성은 없는 지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.핵육합은 융합을 시키는 것이기 때문에 아이언맨 에너지동력원과 같다고 보면 되요.그냥 소멸되는거예요 에너지를 잃고 0이 되는거죠폭발 위험도 없구요.융합 하는 과정에서 조절만 잘 하면 되는 것이에요.그리고 핵분열처럼 폐기물도 안나오구요 굉장히 좋은 에너지원이죠
학문 /
전기·전자
22.12.18
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전파는 물질로 규정되나요? 비물질로 규정되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전파(電波)는 전자기파의 일종으로서 적외선보다 파장이 긴 것을 말한다. 국제전기통신연합(ITU) 전파규칙에서는 3 THz 이하의 주파수를 가지는 전자기파로 정의하며, 이에 해당하는 파장은 1 mm 이상이다. 3 Hz의 매우 낮은 주파수를 가진 전자기파도 전파이며, 실제로 잠수함의 통신에서 쓰이기도 한다. 전파는 전자기파 중 가장 파장이 길다. 마이크로파[1], 테라헤르츠파[2] 등으로 다시 나뉜다.19세기 후반부터 인간에 의해 수많은 종류의 전파가 발생되어 사용되고 있다. 인간의 개입이 없는 자연 상태에서도 전파는 존재하는데, 번개에 의해서 생성되기도 하고, 태양이나 다른 항성에서 오는 천체 복사에도 전파가 포함되어 있기 때문이다.전파는 다른 모든 전자기파처럼 광속으로 이동하며, 전달되는 특성은 주파수에 따라 다르다. 단파는 전리층에 반사되고 지표면에 반사되는 과정을 반복하면서 지구를 한 바퀴 돌 수도 있다. 적외선보다 파장이 길지만 매우 짧은 파장의 전파는 회절하지도 않고 전리층에 반사되지도 않아서 직선거리로밖에 전달이 안 된다.전파는 무선 통신, 방송, 레이더 및 항법 시스템, 기타 여러 용도에 쓰인다.
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전기·전자
22.12.18
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세상에서 가장 과학적인 문자가 한글인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.한글은 인류가 사용하는 문자들 중에서 창제자와 창제년도가 명확히 밝혀진 몇 안 되는 문자이다. 한글은 그 창제 정신이 '자주, 애민, 실용'에 있다는 점에서도 세계에서 가장 뛰어난 문자로 평가받는다. 이러한 창제 정신과 더불어 제자(制字) 원리의 독창성과 과학성에 있어서도 뛰어나다. 이러한 한글의 특성은 국제 기구에서 공인을 받기에 이르렀다. 유네스코(UNESCO)에서는 해마다 세계에서 문맹 퇴치에 공이 큰 사람들에게 '세종대왕 문맹 퇴치상'(King Sejong Literacy Prize)을 주고 있다. 이 상의 명칭이 세종대왕에서 비롯된 것은 세종대왕이 만든 한글이 가장 배우기가 쉬워 문맹자를 없애기에 좋은 글자임을 세계가 인정했기 때문이다.
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지구과학·천문우주
22.12.18
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소금이 없어 먹지 못하면 어떤 일이 생기나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리는 왜 소금을 먹어야 할까? 지금은 소금이 건강을 해치는 천덕꾸러기 취급을 받지만 과거에는 금처럼 귀한 대접을 받았고, 국가 수입의 절반을 차지하기도 하였다. 식량 못지않게 생존에 절대적인 요소였기 때문이다. 소금을 반드시 먹어야 하는 이유는 소금의 주성분인 나트륨과 염소가 우리 몸에서 가장 열심히 일하는 미네랄이자 가장 손실되기 쉬운 미네랄이기 때문이다.사실 미네랄은 원자(이온) 상태로 존재하기 때문에 우리 몸 안에서 합성도 되지 않지만 소비도 되지 않아 영원히 사용할 수 있다. 만약에 땀이나 소변 등으로 배출만 되지 않으면 더 먹을 필요가 없는 것이다.칼륨과 나트륨은 미네랄 중에 가장 많은 양이 배출된다. 그래서 미네랄 중에 가장 많이 먹어야 한다. 그런데 우리 조상들은 소금만 비싼 돈을 주고 애써 구해서 먹었지, 칼륨은 그 존재조차 몰랐다.우리 몸에서 미네랄의 배출이 가장 많이 일어나는 장소가 콩팥이다. 심장이 펌핑한 혈액의 5분의 1이 콩팥을 지나는데 사구체의 미세한 틈으로 작은 분자는 모조리 빠져나간다. 콩팥에서 불순물이 걸러지는 것이 아니라 작은 분자는 모두 버리고 필요한 것은 재흡수하는 구조인 것이다. 그렇게 매일 콩팥의 사구체를 통해 빠져나가는 소금이 1㎏이 넘는다. 다행히 긴 세뇨관을 통과하는 동안 물 등과 함께 99% 이상 재흡수되어 하루에 5g만 먹어도 되는 것이지 만약 재흡수가 없다면 매일 소금을 1㎏ 이상, 호르몬의 이상으로 90%만 흡수해도 100g 이상을 먹어야 살 수 있다. 우리 몸은 소금을 아끼고 아끼지만 그래도 2g 이상은 손실이 일어나기 때문에 최소 2g은 먹어야 한다.혈액 속 미네랄의 86%는 소금이고 칼륨은 나트륨의 30분의 1 이하다. 칼륨의 대부분은 세포 안에 있고 혈액에는 없다. 칼륨도 나트륨만큼 재흡수를 한다면 30분의 1만 먹어도 될 텐데, 우리 몸은 칼륨을 전혀 아끼지 않는다. 칼륨은 워낙 식물에 풍부하게 존재하여 음식을 먹는 한 칼륨 부족은 걱정할 필요가 없기 때문이다. 그래서 나트륨보다 오히려 약간 더 먹어야 한다.
학문 /
화학
22.12.18
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태양이 갑자기 없어 진다면 어떤 일이 생기나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.태양이 갑자기 사라진다면 인류는 어떻게 될까? 인류가 멸망하는 것은 당연하겠지만 어떻게 멸망할지 구체적으로 생각해 보자.태양이 없다면 지구의 온도는 지금보다 훨씬 낮아질 것이다. 우주의 평균 온도는 절대 온도에 가까운 3K(영하 270℃) 정도이다. 태양으로부터 지구의 거리 30배에 해당하는 만큼 멀리 떨어진 해왕성만 해도 온도가 56K(영하 217℃) 정도로 낮으니 태양이 없다면 엄청나게 추울 것이다. 그럼 난방을 하면 어느 정도까지 버틸 수 있을까?태양 빛이 없으면 지구의 식물들이 광합성을 할 수 없다. 식물들이 자랄 수 없으면 지구상의 산소가 고갈될 것이고, 식물을 먹이로 하는 동물도 굶어 죽게 될 것이다. 또한 태양열에 의한 지구 대기의 대류 현상도 더 이상 일어나지 않아 구름이 생기지 않고, 비가 내리지 않으니 마실 물도 없어질 것이다.또한 태양이 일순간에 사라진다면 지구가 태양의 인력에서 벗어나게 되어 지구 공전 속도인 초속 30km나 되는 맹렬한 속도로 우주 속 어딘가를 향해 똑바로 날아갈 것이다. 날아가다가 소행성들이 밀집한 공간으로 들어선다면 소행성들이 지구에 부딪치며 불바다가 될 수도 있다. 상상만 해도 끔찍하다.그런데 태양이 없어지는 날이 정말 올까? 태양도 다른 별들이 겪는 별의 진화 과정을 겪는다. 앞으로 15억 년 후에는 태양 빛이 더욱 밝아져 남극과 북극의 얼음이 모두 녹고, 50억 년 후에는 태양이 부풀어 올라 지구는 물론 화성에 닿을 정도로 커질 것이다. 물론 지구상의 생명체는 이미 사라진 후이다.
학문 /
지구과학·천문우주
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