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푸앵카레의 추측이 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.3차원에서 두 물체가 특정 성질을 공유하면 두 물체는 같은 것'이라는 이론으로 수학의 난문제 가운데 하나이다. 미분방정식의 곡면 분류에 관심을 갖던 푸앵카레가 1904년의 논문에서 '단일연결인 3차원 다양체는 구면과 같은 것인가'라는 문제를 제기하면서 비롯되었다. 2003년 '러시아 태생의 페렐만이 미분기하학의 도구를 이용하여 해결했다'는 보고가 발표된 바 있다.'3차원에서 두 물체가 특정 성질을 공유하면 두 물체는 같은 것'이라는 이론을 말한다. 미분방정식의 곡면 분류에 관심을 갖던 푸앵카레가 1904년의 논문에서 '단일연결인 3차원 다양체는 구면과 같은 것인가'라는 문제를 제기하면서 비롯되었다.이 문제는 n차원 다양체까지 확장되었는데, 미국 캘리포니아대학교 샌디에이고 분교 교수 스메일(Stephen Smale)이 n?5의 문제를 다양체의 특이점과 곡면 위상의 상태를 나타내는 양(量)의 대응을 이용하여 위상동형임을 밝히는 데 성공했다. 스메일 교수는 그 공적으로 1966년도 필즈상을 수상했다.1981년에는 같은 대학교 버클리 분교 교수 프리드먼(M.H. Freedman)이 4차원 푸앵카레추측을 해결하여, 1986년도 필즈상을 수상했다. 이 같은 진전은 '수학 문제는 차원이 높아질수록 어려워진다'는 단순한 생각을 뒤엎었다는 점에서도 획기적이었다.미국의 클레이 수학연구소는 이 문제를 푸는 데 100만 달러의 상금을 걸었고, 2003년 '러시아 태생의 페렐만(Grigori Yakovlevich Perelman)이 미분기하학의 도구를 이용하여 해결했다'는 보고가 발표된 바 있다.
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생물·생명
23.05.08
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플라스틱을 계속 구기면 부러지는 원리가 뭔가요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.분자의 연결 상태/분자량이 주 원인이죠고분자의 기계적 특성은 금속이나 다른 결정성 물질들과 비슷한 방식으로 특징지을 수 있으며 주요한 기계적 특성은 다음과 같습니다.강도 (Strength) : 재료에 힘을 가했을 때 이 힘에 대해 재료가 변형되거나 파괴되기 전까지 작용하는 최대 저항력을 나타냅니다. 정량적인 강도와 가장 관련성이 높은 특성은 인장 강도 (Tensile Strength), 압축 강도 (Compressional Strength), 굴곡 강도 (Flexural Strength), 비틀림 강도 (Torsional Strength) 및 충격 강도 (Impact Strength)가 있습니다.연신율 (Ultimate Elongation) : 재료에 하중을 가했을 때 파단 한계 전까지 얻을 수 있는 재료의 최대 변형률을 나타냅니다. 재료 길이의 변화율로 측정할 수 있습니다.영률 (Young’s Modulus) : 선형 탄성을 가지고 있는 재료에 가해진 힘인 응력과 재료의 변형률 사이의 관계를 나타내는 탄성 계수 입니다. 이를 통해 재료 고유의 강성 (Stiffness)을 효과적으로 측정할 수 있습니다. 특히, 반결정성 고분자에서 강도를 포함한 전반적인 기계적 특성에 영향을 미치는 물리적 요인은 다음과 같습니다.분자량 (Molecular Weight) : 고분자의 분자량이 증가함에 따라 인장 강도도 증가합니다.작은 분자량을 가지는 재료의 경우, 약한 분자간 상호작용 (Van Der Waals Interaction)에 의해 고분자 사슬이 서로 약하게 연결됩니다.반면 큰 분자량을 가지는 고분자의 경우에는 고분자 사슬들이 길어지고 부피가 커져서 서로 얽히게 됩니다. 결과적으로 고분자는 높은 강도를 가질 수 있습니다.가교 (Cross-Linked Morphology): 고분자 사슬의 상대적인 움직임을 저해하여 고분자의 강도를 높입니다.결정화도 (Degree Of Crystallinity): 일반적으로 결정상에서는 분자 간 상호작용이 강하기 때문에 결정화도가 증가하면 고분자의 강도가 증가합니다.
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물리
23.05.08
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맥주는 어덯게 만들어지는건가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.맥주 재료;맥주원액캔 1개, 효모 1팩(5g), 설탕 1∼2kg, 물 21L 준비물;발효조(25L이상), 냄비,에어락, 깔때기, 계량스푼 등. 맥아의 성분을 농축한 원액캔을 이용한 맥주의 제조방법은 가장 간편하면서도큰 준비 없이 손쉽게 만들 수 있으면서, 맥주의 맛, 향 또한 매우 훌륭하다.준비사항 가.소독하기 1) B-Brite Cleaner 250배액에 도구를 20분정도 담갔다가 물로 2회 헹군다.2) 물에 담기 어려운 도구는 소독용 스프레이를 이용하여 분사하여 소독한다. 나. 원액캔 녹이기 1) 물 17리터를 끓여서 차갑게 식혀 놓는다. 2) 맥주 원액캔을 뜨거운 물에 5∼10분가량 녹인다. 3) 뜨거워진 원액캔을 4L의 물이 담긴 냄비에 부어주고 3분간 끓여준다. 다.효모활성화 1)30℃정도의 미지근한 물200ml에 설탕10g을 녹인후 건조효모 5g을 잘 녹여서 30~60분간 온도를 유지시켜서 효모를 활성화 시킨다. 라.맥즙만들기 1) 원액캔 녹인물과 냉탕수17L를 섞어서 23L(6갤론)의 맥즙을 만든다. 2) 설탕을 넣어 원하는 당도로 맞춰준다. 3) 맥즙의 온도가 25℃이하로 떨어지면 강력하게 저어 산소가 녹아들게 한다. 마. 발효하기(전발효) 1) 준비된 맥즙에 활성화된 효모를 잘 섞어 준 뒤 밀봉하고 에어락을 설치한다.2) 5~7일후에어락에서 공기가 나오지 않을 때까지 발효한다.(18~25℃유지) 바. 병입 후 탄산화 1) 1리터 내압병에 탄산화용 설탕 8g을 넣는다. 2) 사이펀을 이용하여 발효액을 내압병에 채운다. (산소에 노출되지 않도록 최대한 유의한다.) 3) 탄산화를 위해 병목부분에 빈 공간을 남기고 밀봉한다. 사. 후발효 및 숙성 1)병입된 영비어는 15℃내외의 시원한 곳에서 1∼2주정도 후발효 시킨다.*Tip 가, 준비된 재료로 맥즙량을 21리터로 줄이면 맛과 향이 강한 맥주가 된다.가. 오염되지 않도록 살균 소독을 철저히 한다. 나. 맥즙을 오래 끓이면 호프의 향이 적어지므로 유의한다. 다. 발효시 온도가 너무 높지 않게 관리한다. 라. 멤브레인 방식의 정수기물은 미네랄까지 걸러져서 발효가 부진하다. 마, 설탕대신 조청이나 엿가루를 사용하면 훨씬 풍미가 좋다.
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기계공학
23.05.08
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파고가 높은 해일은 어떻게 생성되는지 알려주세요.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.지진해일(쓰나미)은 해저 깊은 곳에서(1km 이상) 상하방향으로 운동하는 대규모 지진(M7.0 이상)이 발생할 경우 바닷물의 유동에 의해 쓰나미(지진해일)이 발생될 수 있습니다. 지진해일(쓰나미)은 해저깊이가 얕거나 소규모 지진시에는 발생 가능성이 낮아집니다.때문에 우리나라의 경우에는 해저 깊이가 얕아 서해안에서의 지진해일 발생 가능성은 낮게 보고 있습니다.그러나 동해안은 해저깊이가 높고 환태평양 지진대에 위치한 일본의 서쪽 연안에 규모7.0 이상의 지진이 발생하면 일반적으로 약 1~2시간 이내에 동해안에 지진해일이 도달하게 됩니다. 지진해일의 속도는 사람의 움직임보다 통상적으로 빠르고, 그 힘이 강력하여 약 30cm 정도의 해일파고라도 성인이 걷기 어려우며, 약 1m 정도라면 건물이 파괴될 수 있습니다. 따라서 지진해일 특보가 발표되면 즉시 신속하게 고지대로 대피해야 합니다.
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지구과학·천문우주
23.05.08
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자전이나 공전의 방향이 바뀌면?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1. 대기의 순환 방향 우리나라의 일 경우 - 자전이 반시계 방향일 때 편서풍의 형향으로 대륙성 기후를 가짐 - 자선이 시계 방향일 때 편동풍의 영향권으로 해양성 기후를 나타냄2. 해류의 방향 북반구: 시계방향 남반구: 반시계방향3. 태양을 포함한 모든 천체가 서쪽에서 동쪽으로 이동하게 됩니다
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지구과학·천문우주
23.05.08
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전자기파라는건 어떤 원리로 물체에 전달이 되는 것인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.전자기파(electromagnetic waves)는 전기장과 자기장의 진동 양상이 공간에서 진행하는 파동이다(그림 1). 빛(light)은 전자기파이다. 인간이 오래 전부터 알고 있던 볼 수 있는 빛, 곧 가시광은 전자기파이다. 뿐만 아니라, 눈에 보이지 않는 빛인 자외선과 적외선도 전자기파이고, 통신에 사용되는 전파, 방사선으로 알려진 엑스선, 감마선도 모두 전자기파이다. 물질이 없는 공간에서 모든 전자기파는 동일한 속도, 곧 광속으로 진행한다. 따라서 전자기파는 파장 또는 주파수에 따라 구분할 수 있다. 파장이 짧은 전자기파는 주파수가 높다. 전자기파는 광자들의 집합으로 볼 수 있다. 광자 한 개는 일정한 에너지를 갖는다. 그 에너지는 광자의 주파수에 비례한다. 주파수가 높은 광자는 에너지가 높고, 주파수가 낮은 광자는 에너지가 낮다. 전자기파는 종종 전자기 복사(electromagnetic radiation) 또는 복사(radiation)라고도 한다.
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전기·전자
23.05.08
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소화기에 사용하는 분말은 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.포말소화기약제의 화합으로 포말을 발생시켜 공기의 공급을 차단해서 소화한다. 사용되는 약제는 탄산수소나트륨(중조)·카세인·젤라틴·사포닌·소다회 및 황산알루미늄이며 목재·섬유 등 일반화재에도 사용되지만, 특히 가솔린과 같은 타기 쉬운 유류(油類)나 화학약품의 화재에 적당하며, 전기화재는 부적당하다.분말소화기소화제에 특수가공한 탄산수소나트륨분말(소화상 100메시 이상의 미세도가 필요함)을 사용하여 질소나 이산화탄소등 불연성(不燃性) 고압가스에 의해 약제를 방사한다. 약제는 화면(火面)에서 이산화탄소를 발생하여 질식소화를 하고, 일부는 분말의 복사열(輻射熱) 차단에 따른 효과도 있으며, 유류·전기·화학약품의 화재에 적당하다.
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화학
23.05.08
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공정 중 어닐링으로 응력을 풀어주는 이유?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.응력을 영어로 하면 Stress 인데, stress 많이 받으면 몸에 해롭죠.같은 개념입니다.자유로운 상태에 놓여 있는 물체의 내부에 응력이 걸리고 있다는 것은재질이 불균일하고 불안정한 상태라는 것을 의미합니다.외부에서 하중이 걸려서 이에 저항하는 응력이 발생하는 것과는 다른 것이죠.무질서한 내부응력이 걸려 있는 소재는거동을 예측할 수 없기 때문에 설계이하의 하중에서도 파괴가 일어날 수 있습니다.그래서 재질을 편안한 상태로 정리해 줄 필요가 있는 것이고,이것이 풀림, 즉 annealing 인 것입니다. 그러나 이 내부응력을 질서 정연하게, 예측가능하게 걸어줄 수 있다면,오히려 재질이 갖고 있는 허용하중(정하중) 이상으로 힘을 견디게 할 수도 있습니다.Pre-stress concrete 같은 것이 하나의 예죠.미리 압축응력이 걸려있는 부재에 인장력을 가하면원래 소재가 갖고 있는 자체의 허용력을 초과하는 지지력을 발휘하게도 할 수 있습니다.이건 고도의 계산에 의해서 제작되고 검사되어야 하는 첨단기술 중의 하나죠.일반적으로는 균질처리를 해서 소재를 편안한 상태로 만들어놓고설계하는 것이 제일 이상적인 겁니다.
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화학공학
23.05.08
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MLCC 라는게 도대체 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.M(Multy) L(Layer) C(Ceranic) C(Condencer)국산말로 바꾸면 적층세라믹콘덴서 라 부름니다.전기소자가 다 그렇듯이 표시도 마찬가지죠.1.형상 2. 용량 3.내압 4.성격 등등등.표준 명명과 업체별 이름은 다를수 있으나.기본적으로 용량과 크기는 표준으로 사용됨."무라타" 데이타를 보시면 도움이 되리라 봅니다.-추가-왜 삼성을 거론 하는지는 모르나."무라타" MLCC 상세 데이타 북을 보시면 이해하실수 있음.
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전기·전자
23.05.08
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네비게이션의 과학적 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.내비게이션이 작동하는 기본 원리는 바로 GPS 인공위성을 사용하는 것입니다. 현재 우주에는 GPS 인공위성 24개가 지구를 돌고 있어, 지구의 어느 곳에 있건 4개 이상의 GPS 인공위성과 송수신이 가능하죠. 내장형 내비게이션의 경우에는 내비게이션 자체에 들어있는 전용 칩셋이 GPS와 교신하며 위치 정보를 알려줍니다. 스마트폰 내비게이션의 경우 위치정보 사용을 동의하는 이유 역시 GPS와 해당 정보를 교신하기 위해서입니다GPS 인공위성과의 교신을 통해 현재 위치를 확인했다면, 그 위치를 지도상에서 확인하는 작업이 필요합니다. 이 작업을 위해 필요한 것이 바로 전자지도입니다. 내비게이션에 필요한 전자지도는 기본적으로 국토지리정보원이 만든 지형도를 디지털 정보로 변환해서 사용합니다. 이 기본적인 지형도 위에서 GPS와 교신하며 얻은 사용자의 위치정보를 찾아 확인합니다. 전자지도 위에서 사용자의 현재 위치를 확인할 수 있게 되면 필요한 것은 바로 목적지에 대한 정보입니다. 도로에 대한 정보, 교통 정보, 그리고 사용자들이 찾을 장소라 여겨지는 관심 지점(POI, Point of Interest)을 원본 전자지도에 씌워 전자지도에 장소에 대한 정보들도 포함되도록 만듭니다. 내비게이션은 이렇듯 기본적으로 GPS, 전자지도, 그리고 장소에 대한 정보를 활용해 사용자를 안내합니다. 지도의 기본적인 정보는 바뀌지 않더라도 지도상 건물의 위치, 교통 정보 등은 지속적으로 변하기 때문에 새로운 버전으로 꾸준히 업데이트 하는 것이 필수입니다.내비게이션은 기본적으로 길을 찾아주는 알고리즘을 사용해서 운전자에게 최적의 경로를 알려줍니다. 이 알고리즘은 도로의 특성과 운전자의 요구 사항들에 각기 다른 가중치를 준 뒤 최적의 경로를 탐색하죠. 예를 들어 도로의 규모, 신호등이나 회전 규제 같은 도로의 특성, 그리고 사용자가 고속도로를 사용하길 원하는지 혹은 이와 관계없이 최단 경로를 원하는지 등 다양한 요소들에는 각기 다른 가중치가 주어집니다. 이 가중치를 기준으로 내비게이션 내의 알고리즘은 출발 지점에서 목표 지점까지 운전자를 위한 최적의 경로를 탐색해서 알려줍니다.스마트폰 내비게이션에서 많이 사용하는 실시간 경로 안내의 알고리즘에는 빅데이터 분석을 통한 교통 상황 예측 정보도 포함됩니다. 지금까지 축적된 방대한 양의 교통 상황 데이터 중 현재와 비슷한 과거의 패턴을 찾아내, 그 상황 속에서 최적의 경로를 찾아내는 것입니다. 현대엠엔소프트의 맵피는 스마트폰 내비게이션 업계 최초로 ‘교통정보 분석 시스템(Traffic Information Analysis System)’을 구축해, 운전자들에게 더욱 정확한 실시간 길 안내를 제공하고 있습니다.차의 경우에는 실시간 교통정보 받아서 해당 정보를 네비에 적용하는 방식이죠.실시간 정보는 여러가지입니다 제품마다 TPEG으로 받는 경우도 있고 별도로 교통정보 수신가능한 기능을 제공하는 경우도 있구요
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지구과학·천문우주
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