아무리 구기고 구부려도 따뜻한 물에 넣으면 원래 모양으로 복원되는 형상기억합금의 원리
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.형상기억합금은 단순히 탄성이 좋은 금속이 아니라, 온도에 따라 내부 결정 구조 자체가 바뀌는 금속이에요 대표적으로 니켈-티타늄 합금은 차가울 떄는 쉽게 변형되는 마르텐 사이트 구조이고, 따뜻해지면 원래 형태를 기억하는 오스테나이트 구조로 바뀌어요.그래서 차가운 상태에ㅐ서는 구부려도 원자들이 미끄러지는 것이 아니라 결정 구조만 변형되요. 이후 일정 온도 이상으로 가열하면 결정 구조가 다시 원래 상태로 돌아가면서 처음 만들어 놓은 모양도 함꼐 복원되는 것이죠.일반 금속은 심하게 구부리면 원자 배열이 영구적으로 틀어져 원래 모양으로 돌아오지 않지만, 형상기억합금은 구조가 가역적으로 변하기 떄문에 반복해서 모양을 회복할 수 있습니다. 이런 특성 떡분에 안경테, 의료용스텐트, 인공심장 밸브 등에서 널리 사용되고 있어요 :)
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면이라는 섬유에서 20수, 30수, 40수 이런식으로 종류가 다른 것 같은데 무슨 차이가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.20수, 30수, 40수의 수는 면실의 굵기를 나타내는 단위예요. 숫자가 클수록 실이 가늘고, 숫자가 작을수록 실이 굵어요.그래서 20수는 실이 굵어 수건이 도톰하고 물을 잘 흡수하지만 촉감은 조금 거친 편이에요. 30수는 두께와 부드러움의 균형이 좋아 가장 많이 사용되고, 40수는 실이 매우 가늘어 촉감이 부드럽고 고급스럽지만 상대적으로 얇게 느껴질 수 있어요.수건의 품질은 몇 수 만으로 결정되지는 않아요. 실의 꼬임 정도, 면의 품질, 그리고 GSM(단위면적당 무게)이 함꼐 영향을 줘요. ㅇㅖ를들어 40수라도 촘촘하고 무겁게 만들면 20숩보다 더 폭신하게 느껴질 수도 있어요. 그래서 수건을 고를떄는 20수냐 40수냐보다 수와 GSM을 함꼐 보는것이 더 정확해요. :)
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비누는 오래 사용할수록 작아지는데, 마지막에는 왜 손에서 자꾸 미끄러져 사용하기 어려워지는 것일까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.비누가 끝에 가서 더 잘미끄러지는 이유는 크기가 작아지면 손과 닿는 면적이 줄어들고, 마찰력이 약해지기 때문이에요. 여기에 물과 비누 성분이 섞인 얇은 막이 윤활류처럼 작용해 더욱 쉽게 미끄러집니다.또 작은 비누는 둥글게 닿아 손으로 잡을 떄 쉽게 회전하고 빠져나가요. 그래서 마지막 조각일수록 자꾸 손에서 떨어지는 거죠.비누망에 넣거나 새 비누에 붙여 사용하면 접촉 면적이 늘어나 훨씬 덜 미끄러져요 :)
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겨울에는 같은 향수도 여름보다 향이 약하게 느껴지는 경우가 많은데, 계절에 따라 향이 달라지는 이유는 무엇일까요?? 온도에 따른 향수 분자의 이동이 느려져서??
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요 겨울에는 온도가 낮아 향수 속 향기 분자가 공기중으로 증발하는 속도 가 느려져 향이 약하게 퍼져요. 향수는 액체 상태의 향료가 기체로 변해 코에 들어와야 냄새로 느껴지는데, 피부와 주변공기가 따뜻할 수록 이 과정이 활발해져요. 여름에 향이 더 강하고 멀리 퍼지는 이유죠.겨울에는 피부가 건조한것도 영향을 줘요. 향료가 피부에 고르게 머물지 못하고 향의 변화가 짧거나 둔하게 느껴질 수 있어요. 반대로 여름에는 체온과 땀, 습도가 높아 확산은 빨라지지만 가벼운 향이 너무 빨리 날아가 지속시간은 짧아질 수도 있습니다.향수는 여러 향료가 순서대로 증발하며 향이 바뀌는데, 계절에 따라 증발속도가 달라지면 같은 향수도 향의 균형이 다르게 느껴져요. 겨울에는 손목보다 목이나 가슴처럼 체온이 높은 부위에 뿌리고, 무향 보습제르 먼저 바르면 향이 조금 더 잘 퍼지고 오래 유지 된답니다. :)
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종이 상자를 접을 때는 쉽게 접히는데, 다시 원래 모양으로 완벽하게 펴지지 않는 이유는 종이 구조가 변하기 때문일까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요. 종이를 접으면 단순히 모양만 바뀌는 것이 아니라 접힌 선 주변의 내부 구조가 실제로 변해요.종이는 아주 가는 셀룰로오스 섬유들이 서로 얽히고 붙어 만들어진 재료 입니다. 접을 때 바깥쪽 섬유는 늘어나고 안쪽섬유는 눌리는데, 접힘이 강해지면 일부 섬유가 끊어지거나 미끄러지고 눌린 상태로 고정되요. 처음에는 힘을 빼면 돌아오는 탄성 변형이 일어나지만, 일정 한계를 넘으면 원래대로 돌아오지 않는 소성 변형이 남는거죠.상자용 골판지는 안족에 물결 모양의 골심지가 있어서 더 심해요. 한번 접으면 골이 찌그러지고 접착 부위도 변형되어, 다시 펴도 강성과 평탄함이 완전히 회복되지 않아요. 종이를 반대 방향으로 접어도 주름이 사라지지 않은 이유도 같아요.습기 역시 섬유 결합을 약하게 만들어 변형을 더 쉽게 남깁니다. 즉 종이 상자가 원래 모양으로 돌아오지 않는 이유는 접는 과정에서 섬유와 골 구조에 되돌릴 수 없는 작은 손상이 생기기 떄문이에요 :)
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팽이는 왜 빠르게 돌 때 잘 안넘어 지나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.팽이가 빠르게 돌 떄 잘 넘어지지 않는 이유는 회전하는 물체가 자신의 회전축을 그대로 유지하려는 성질이 있기 떄문이에요. 이 성질을 각운동량 보존이라고 합니다. 빠르게 돌수록 각운동량이 커져 회전축의 방향을 바꾸기가 훨씬 어려워져요.쉽게 말하면 멈춰있는 막대는 손으로 밀면 바로 기울지만, 빠르게 회전하는 막대는 방향을 바꾸려는 힘에 저항합니다. 팽이도 마찬가지예요. 중력이 팽이를 넘어뜨리려고 계속 당기지만, 빠르게 회전하는 동안에는 바로 쓰러지지 않고 회전축이 조금씩 원을 그리며 도는 세차운동을 하게 됩니다. 그래서 버티고 있는 것처럼 보이는 거죠.하지만 회전하면서 바닥과의 마찰, 공기저항 떄문에 점점 속도가 줄어들면 각운동량도 함께 작아집니다.그러면 중력이 회전축을 쉽게 기울일 수 있겓 ㅚ고, 세차운동이 점점 커지다가 결국 중심을 잃고 넘어집니다. 즉 팽이가 서 있는 것은 중력이 없는 것이 아니라, 빠른 회전이 중력의 영향을 오래 버텨내는 상태라고 이해하면 되요 :)
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양자역학에 대해 잘 아시는분 구합니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.양자 얽힘은 두 입자가 멀리 떨어져 잇어도 각각 따로가 아니라 하나의 묶인 상태처럼 행동하는 현상이에요. 예를 들어 두 입자의 성질이 서로 반대가 되도록 얽혀 있다면, 한쪽을 측정해 위쪽으로 나오자 다른 쪽은 아래쪽으로 정해집니다. 다만 미리 답을 숨겨둔 상자처럼 단순한 것은 아니고, 측정하기 전까지는 두 결과의 가능성이 함께 존재한다는 점이 핵심이에요.슈뢰딩거의 고양이는 실제로 고양이를 실험한 것이 아니라, 이런 양자 상태를 큰 물체에 그대로 적용하면 얼마나 이상해지는 지 보여주려고 만든 사고 실험이에요. 상자 속 고양이가 살아 잇음과 죽어있음이 동시에 겹쳐 있다가 상자를 열어 확인할 때 하나로 결정된다는 설정이죠. 양자역학은 입자기 원래 어던 값을 가지고 있는데 우리가 모르는 이론이라기보다, 측정 전에는 여러 가능성으로 존재하고 측정하면 하나의 결과가 나타난다고 보는 이론이에요. 얽힘도 초능력 같은 신호전달이 아니라, 두 입자의 결과가 보통상식으로 설명하기 어려울만큼 강하게 연결되어 있다는 뜻으로 이해하면 됩니다. :)
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난로 앞에 있으면 왜 공기를 거치지 않고도 따뜻함이 느껴지나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.난로나 모닥불에서 느껴지는 따뜻함은 주로 적외선 형태의 복사열이에요. 온도가 높은 물체는 내부 입자들이 활발하게 움직이면서 전자기파를 내보내는데, 그중 상당 부분이 적외선입니다. 적외선은 빛과 같은 전자기파라서 공기같은 물질을 옮겨 다니지 않아도 공간을 통과할 수 잇어요. 이 적외선이 피부에 닿으면 피부 속 분자들의 움직임이 활바해지며서 열로 바뀝니다. 그래서 불과 몸 사이의 공기가 충분히 데워지기 전에도 얼굴이나 손부터 바로 따뜻하게 느껴져요. 햇빛이 우주의 진공을 지나 지구를 데우는 것과 같죠.전도는 물체끼리 직접 닿아야하고, 대류는 따뜻해진 공기나 물이 이동해야 하지만 복사는 전자기파가 에너지를 운반해요. 불 앞에 가림막을 세웠을 떄 갑자기 덜 따뜻해지는 것도 복사열이 차단되기 떄문이에요 :)
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푸른 색 계열이 눈에 편한 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.빛의 파장이 길고 에너지가 낮다고 해서 반드시 눈이 편한 것은 아니에요. 눈의 피로는 광자 하나의 에너지보다 밝기, 대비, 채도, 초점 조절 부담에 더 크게 좌우되요.사람의 눈은 초록색 부근에 가장 민감해서 적은 빛으로도 밝고 선명하게 느껴요. 자연환경에 초록색과 푸른색이 많다는 익숙함도 편안한 인상에 영향을 줍니다. 반면 빨강과 노랑은 주변 색과 대비가 크고 시선을 강하게 끌기 때문에 경고 표지에 자주 쓰이며, 선명하고 밝게 표시되면 오래 볼 때 피로 할 수 있어요.다만 파란색이 항상 편한것도 아닙니다. 짧은 파장의 파란 빛은 눈 안에서 더 많이 흩어지고 정확한 초점을 맺기 어려워, 강한 화면을 오래 보면 눈부심이나 피로를 높일 수 있어요. :)
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첨단소재 산업은 왜 국가 경쟁력이 될까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.첨단소재는 배터리의 수명과 안전성, 항공기의 무게와 내열성, 의료기기의 생체 적합성처럼 완제품의 성능을 직접 결정해요. 핵심소재를 자체 개발하지 못하면 원료 수급이나 수출 규제에 따라 주요 산업 전체가 흔들 릴 수 있어 국가 경쟁력과도 연결되요.육성을 위해서는 연구개발뿐 아니라 시제품 제작, 성능 평가, 양산 실증까지 이어지는 지원이 필요해요. 핵심광물 공급망을 다변화하고 재활용 기술과 전문 인력도 함께 키워야해요. 완제품 뿐 아니라 소재까지 스스로 만들 수 있어야 기술 주도권을 지킬수 있어요 :)
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