답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.맞아요, 섬유 방향이 핵심이에요. 종이는 나무에서 뽑은 가는 섬유들이 얽혀 굳은 재료인데, 공장에서 만들 때 펄프 반죽이 빠르게 움직이는 벨트 위에서 물이 빠지며 굳다 보니 섬유들이 벨트 진행 방향으로 눕는 경향이 생겨요. 그래서 종이에는 결이라고 부르는 방향성이 있어요.찢는 방향이 결과 나란하면 섬유 사이의 약한 틈을 따라가니 비교적 곧게 찢어져요. 반대로 결을 가로지르면 균열이 섬유를 하나하나 끊거나 돌아가야 해서, 찢어지는 경로가 힘이 덜 드는 쪽으로 계속 휘어요. 신문지를 세로로 찢으면 쭉 내려가는데 가로로 찢으면 옆으로 삐뚤어지는 게 이 차이예요. 나무 장작이 결대로는 잘 쪼개지고 가로로는 안 쪼개지는 것과 같은 이치죠.여기에 손으로 찢을 때는 힘의 방향이 미세하게 흔들리는 것도 한몫해요. 균열 끝은 항상 가장 약한 지점을 따라가는데, 종이 두께나 섬유 밀도가 자리마다 조금씩 달라서 경로가 흔들리는 거예요. 자를 대고 접었다 찢으면 반듯해지는 건 접힌 자리의 섬유가 미리 꺾여 약해지면서 균열이 갈 길을 만들어주는 방법이라 그래요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.구리가 전기 산업의 기본 재료인 건 전기를 잘 통하게 하는 성질과 가격의 균형이 압도적이라서예요. 전기가 흐른다는 건 금속 속 자유전자가 이동하는 건데, 구리는 은 다음으로 전자가 잘 흐르는 금속이에요. 은은 너무 비싸서 대량으로 못 쓰고, 알루미늄은 싸지만 같은 전류를 흘리려면 더 굵어야 하죠. 잘 늘어나서 가는 전선으로 뽑기 좋은 가공성까지 갖추니 전선, 모터, 변압기가 전부 구리로 만들어지는 거예요.전기화가 수요를 키우는 건 단순한 산수예요. 내연기관차 한 대에 들어가는 구리가 20kg 남짓인데 전기차는 배터리와 모터, 배선 때문에 80kg 안팎으로 네 배쯤 들어가요. 풍력 터빈은 한 기에 수 톤, 해상풍력은 송전 케이블까지 더해 그 이상이 필요하고요. 태양광 발전소, 전기차 충전소, 데이터센터까지 전기가 지나가는 길목마다 구리가 깔려야 해요.공급이 따라가기 어렵다는 점도 주목받는 이유예요. 새 구리 광산은 발견부터 생산까지 십수 년이 걸리는데 기존 광산들은 품질 좋은 광석이 줄어들고 있거든요. 수요는 빠르게 느는데 공급은 더디니 각국이 구리 확보에 나서는 거예요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.금속의 성질은 원자가 어떤 방식으로 쌓여 있느냐에서 시작돼요. 같은 원자라도 정육면체 모서리와 중심에 배치되는 구조, 면마다 원자가 놓이는 구조, 육각형으로 쌓이는 구조처럼 배열이 다르면 원자층이 미끄러질 수 있는 방향의 개수가 달라져요. 금속이 늘어나고 구부러지는 건 원자층이 미끄러지는 현상이라, 미끄럼 방향이 많은 구조는 잘 늘어나고 적은 구조는 단단하지만 잘 깨져요.철이 좋은 예인데, 상온의 철과 고온의 철은 결정 구조 자체가 달라요. 그래서 열처리로 구조가 바뀌는 순간을 조절하면 같은 철로 무른 철사도 만들고 단단한 칼날도 만들 수 있는 거예요. 탄소 원자가 끼어들 수 있는 틈의 크기도 구조마다 달라서 강철의 성질이 열처리에 민감하게 반응하고요.결정 구조를 연구하는 이유가 여기 있어요. 구조를 알면 이 금속이 얼마나 늘어날지, 어떤 온도에서 성질이 바뀔지 예측할 수 있고, 원하는 성질을 얻으려면 어떤 원소를 섞고 어떻게 열처리할지 설계할 수 있거든요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.가볍다는 것만으로는 설명이 안 되고, 실제로 두 가지 힘이 작용하고 있어요. 첫 번째는 정전기예요. 책장을 넘기며 종이끼리, 또 손과 종이가 스치면 마찰로 전자가 이동하면서 서로 반대 전하를 띠게 돼요. 반대 전하끼리는 끌어당기니까 얇고 가벼운 종이가 손을 따라 들려 올라오는 거예요. 겨울철 건조할 때 유독 심한 게 이래서예요.두 번째는 피부 표면의 수분과 유분이에요. 손끝에는 늘 땀과 기름기가 미세하게 있는데, 종이가 닿으면 이 얇은 액체막이 접착제처럼 작용해요. 물 몇 방울로 유리 두 장이 착 붙는 것과 같은 원리죠. 손이 촉촉한 사람일수록 종이가 잘 붙는 이유예요.그래서 은행원들이 돈을 셀 때 손끝에 물을 묻히는 것도 이 부착력을 일부러 키우는 요령이에요. 반대로 종이가 자꾸 달라붙어 불편하면 손을 건조하게 하고 가습으로 정전기를 줄이면 한결 나아져요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.꽃잎 모양 바닥은 탄산음료의 압력을 견디기 위한 구조예요. 탄산음료 병 안에는 대기압의 몇 배나 되는 압력이 걸리는데, 바닥이 평평하면 이 압력이 넓은 면을 그대로 밀어서 바닥이 볼록하게 부풀어요. 바닥이 불룩해진 병은 세워지지도 않고 심하면 터질 수도 있죠.꽃잎처럼 갈라진 돌기 구조는 이 압력을 여러 곡면으로 나눠 받아요. 둥근 곡면은 힘을 면 전체로 분산시키는 데 유리한 형태라, 다섯 갈래 돌기 하나하나가 작은 돔 역할을 하며 압력을 버텨요. 달걀 껍데기가 얇아도 쥐는 힘을 잘 견디는 것과 같은 원리예요. 갈래 사이의 오목한 골은 뼈대처럼 바닥의 강성을 높여주고, 튀어나온 돌기 끝은 병이 바닥에 닿는 다리가 되어 안정적으로 서게 해줘요.생수병 바닥이 탄산병과 다르게 생긴 것도 같은 맥락이에요. 생수는 내부 압력이 없으니 꽃잎 구조가 필요 없고, 대신 가운데를 살짝 오목하게 들어가게 만들어 세울 때의 안정성만 챙겨요. 페트병 바닥만 봐도 안에 뭐가 들었는지 짐작할 수 있는 거죠 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.수건이 물을 빨아들이는 힘은 모세관 현상에서 나와요. 수건의 면섬유는 아주 가는 실이 수없이 얽혀 있어서 실과 실 사이에 미세한 틈이 무수히 많아요. 물은 좁은 틈을 만나면 표면장력과 섬유에 달라붙으려는 성질 때문에 스스로 그 틈을 타고 올라가요. 가는 빨대일수록 물이 더 높이 올라가는 것과 같은 원리로, 수건은 수백만 개의 가는 빨대 다발인 셈이에요. 면섬유 자체도 물과 잘 붙는 성질이라 분자 수준에서도 물을 끌어당기고요.그런데도 손에 물기가 남는 건 몇 가지 이유가 있어요. 손 피부의 주름과 지문 골짜기에 낀 물은 수건 섬유가 닿지 못해 남기 쉽고, 수건이 이미 눅눅하면 틈이 물로 차 있어서 빨아들일 자리가 없어요. 그리고 피부 각질층 자체가 씻는 동안 물을 머금는데, 이건 표면을 닦아도 안에서 배어나와요. 씻고 나서 한참 손이 촉촉한 이유죠.새 수건이 물을 잘 안 먹는 것도 비슷한 맥락인데, 제조 과정의 유연제가 섬유 표면을 코팅해서 물과 붙는 성질을 막고 있어서예요. 몇 번 빨면 벗겨지면서 제 흡수력이 나와요. 수건을 꾹 눌러 대고 잠시 기다리는 게 문지르는 것보다 물기를 잘 잡는 것도 모세관이 물을 끌어올릴 시간을 주는 방법이라 그래요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.질문에서 이미 답의 방향을 정확히 짚으셨어요. 비행기는 지면이 아니라 공기 속을 날아가는데, 그 공기가 지구와 함께 돌고 있어서 자전의 이득을 볼 수 없는 거예요.관성 관점에서 보면 이래요. 활주로에 서 있는 비행기는 이미 지구 자전 속도로 움직이고 있어요. 적도 기준 시속 1600km가 넘는 속도인데, 주변 공기도 지면도 관제탑도 전부 같은 속도로 움직이니 아무도 그걸 느끼지 못해요. 달리는 KTX 안에서 공을 위로 던지면 공이 뒤로 날아가지 않고 그대로 손에 돌아오는 것과 같아요. 공은 이미 열차의 속도를 갖고 있으니까요. 비행기가 이륙해도 자전 속도는 그대로 유지된 채 거기에 비행 속도를 보태는 것뿐이라, 동쪽으로 가든 서쪽으로 가든 공기에 대한 속도는 똑같아요.그래서 자전 자체는 비행시간을 줄여주지 않아요. 실제로 동쪽 비행이 빠른 건 자전 때문이 아니라 제트기류라는 강한 서풍을 타기 때문이에요. 인천에서 미국 갈 때가 올 때보다 두 시간쯤 짧은 게 이 바람 덕분이죠. 다만 이 제트기류가 생기는 근본 원인에는 자전이 관여하니, 자전이 아주 무관하다고는 할 수 없는 셈이에요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.금속마다 전자를 내놓으려는 성질의 세기가 달라서 가능한 방법이에요. 부식은 금속이 전자를 빼앗기면서 이온으로 녹아나가는 반응인데, 아연은 철보다 전자를 훨씬 잘 내놓는 금속이에요. 두 금속을 붙여서 바닷물에 담그면 바닷물이 전기가 통하는 통로가 되면서 작은 전지가 만들어져요.이 전지 안에서 아연은 전자를 내놓는 쪽이 되고, 철은 아연이 보내주는 전자를 받는 쪽이 돼요. 부식은 전자를 잃는 쪽에서만 일어나니까 아연만 녹아나가고 철은 전자를 공급받는 동안 보호되는 거예요. 적이 올 때마다 대신 나서서 맞아주는 경호원을 붙인 것과 비슷해서, 실제로 이 아연판을 희생양극이라고 불러요.그래서 아연판은 소모품이에요. 배를 정기 검사할 때 닳아 없어진 아연판을 새것으로 갈아 끼우고, 아연판이 다 녹기 전에 교체 시기를 놓치면 그때부터 선체가 녹슬기 시작해요. 배뿐 아니라 바닷속 송유관, 보일러 내부, 지하 가스배관까지 같은 원리로 보호하고 있어요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.세라믹이 잘 깨지는 건 균열이 생기면 멈출 방법이 없기 때문이에요. 금속은 균열 끝에서 재료가 조금 늘어나며 힘을 흘려보내는데, 세라믹은 원자 결합이 단단해서 그런 여유가 없어요. 작은 흠집 하나가 생기면 균열이 한 번에 재료를 관통해버리죠.세라믹 복합재료는 내부에 세라믹 섬유를 심어서 이 문제를 풀었어요. 균열이 진행하다 섬유를 만나면 곧장 뚫고 가지 못하고 섬유와 기지 사이 계면을 따라 방향을 꺾어요. 균열이 가야 할 길이 길어지고, 갈라진 틈 사이에서도 섬유가 다리처럼 양쪽을 붙잡아주고, 섬유가 뽑히면서 에너지를 소모해요. 한 방에 쪼개지는 대신 조금씩 버티며 망가지는 재료가 된 거예요.이 덕분에 깨지기 전에 징후가 나타나는 안전한 파괴가 가능해져서, 1500도를 견디면서 금속보다 가벼운 재료로 우주왕복선 앞부분이나 제트엔진 부품에 쓰이는 거예요 :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.15개 라고 생각되는데, 총 4층에서 4층은 총 1개에서 보이는블록 1 3층은 총 5개에서 보이는블록 4개, 숨어있는 블록 1개2층은 총 15개에서 보이는블록 10개, 숨어있는 블록 5개1층은 총 16개에서 외곽 보이는블록 7개, 숨어있는블록이 9개총 1+5+9 = 15