답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.맨틀은 액체 상태가 아닌 고체 상태임에도 불구하고, 아주 긴 시간 동안 천천히 흐르는 유동성을 가지기 때문에 대류현상이 일어날 수 있습니다.맨틀은 대부분 단단한 암석이지만 지하 깊은 곳의 극심한 고온과 고압 환경에서는 암석의 결정 구조가 파괴되지 않은 채 유리처럼 매우 천천히 변형되고 움직일 수 있게 되는데, 이를 고체 대류라 부르며, 매우 느린 속도로 이동합니다. 맨틀 대류의 근본적인 에너지는 지구 내부 에너지로 미행성체의 충돌열과 방사성 원소의 붕괴열에 의해 생성됩니다.맨틀 대류는 하부 맨틀의 암석은 아래에서 전달되는 열을 받아 가열되고, 암석이 뜨거워지면 부피가 팽창하고 밀도가 낮아져 위로 천천히 올라갑니다. 판의 경계나 상부 맨틀로 올라온 암석은 지각 부근에서 열을 빼앗겨 식어갑니다. 식은 암석은 밀도가 높아지고 무거워져 다시 맨틀 깊은 곳으로 가라앉으면서 대류 현상이 일어납니다.​이처럼 뜨거워진 암석은 올라오고 차가워진 암석은 가라앉는 과정이 수억 년에 걸쳐 순환하면서, 지표면의 판을 이동시키는 거대한 동력이 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 주우신 돌이 색깔도 이쁘고 좋아 보일 수 있지만, 돌은 돌이니 길가에서 주운 돌을 절대 드시면 안 됩니다. 야생 상태의 돌에는 흙, 세균, 중금속 등의 불순물이 섞여 있어 위험합니다. 다만, 화학적으로 불순물을 제거하고 정제한 방해석은 놀랍게도 음식과 약에 매우 많이 사용되기도 합니다.방해석의 주요 용도를 살펴보면 먼저, 방해석의 성분인 탄산칼슘은 위산을 중화시켜 속쓰림을 가라앉히는 제산제의 핵심 성분이며, 뼈 건강을 위한 칼슘 영양제로 쓰입니다. 두부를 만들 때 콩물을 굳히는 응고제, 껌 베이스, 빵 반죽의 칼슘 강화제로 들어가기도 합니다.그리고 방해석이 주성분인 석회암은 건물 지을 때 쓰는 시멘트의 원료가 되며, 결정이 밀집된 대리석은 바닥재나 벽재로 쓰입니다. 용광로에서 쇠를 녹일 때 불순물을 흡착해 제거하는 용융제로도 사용됩니다.이외에도 치아 표면의 오염물과 플라크를 매끄럽게 긁어내는 미세 연마제로 들어가며, 종이를 하얗고 팽팽하게 만드는 채움재나 페인트의 하얀색 바탕재로 널리 쓰입니다.주황색 방해석이 존재하는 이유는 순수한 방해석은 흰색이나 투명하지만, 돌이 만들어지는 과정에서 철분이나 다른 미량의 금속 불순물이 섞이면 주황색, 노란색, 분홍색 등 다양한 색깔을 띠게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.빛을 받았을 때 대리석처럼 빤짝거리는 흰색 돌은 화학적으로 방해석이나 석영, 또는 장석일 가능성이 가장 높습니다. 돌 표면이 유독 반짝이는 이유는 광물 내부의 결정이 평평하게 쪼개진 면이 빛을 거울처럼 반사하기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.방해석은 탄산칼슘이 주성분으로 대리석의 핵심 구성 성분입니다. 충격을 받으면 마름모꼴 모양으로 매끄럽게 쪼개지는 성질이 있어, 빛을 받으면 평평한 면 전체가 대리석처럼 반짝입니다. 쇠못으로 긁으면 긁힐 정도로 비교적 부드럽습니다.석영은 이산화규소가 주성분으로 강가나 산에서 흔하게 볼 수 있는 매끄러운 흰 돌로 유리와 화학 성분이 같아 단면이 강한 유리 광택을 띱니다. 매우 단단하여 쇠못으로 긁어도 흠집이 나지 않고, 오히려 쇠가 긁혀 나갑니다.장석은 지각에 가장 흔한 규산염 광물로, 거의 직각으로 형성된 평평한 단면을 가지고 있습니다. 빛에 비추면 진주나 유리와 유사한 매끄러운 광택을 냅니다.제가 설명 드린 돌들이 맞을지는 모르겠지만 그래도 질문자님께서 질문해 주신 내용에 최대한 부합하여 설명해 드렸습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.동물이 유독 흰색을 띤 채 태어나는 이유는 체내 색소를 만들어내는 유전자 변이 때문입니다. 피부, 털, 눈 등의 색을 결정하는 멜라닌 색소가 생성되지 않거나 극히 적게 만들어지는 것이 직접적인 원인입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.알비노가 태어나는 주요 요인은 멜라닌 색소를 만들려면 체내 티로신이라는 아미노산에 티로시나아제라는 효소가 작용해야 하는데, 알비노 동물은 유전자 돌연변이로 인해 이 효소가 제대로 작동하지 않거나 아예 만들어지지 않아 색소 자체가 합성되지 못합니다.알비노는 대부분 상염색체 열성 유전입니다. 부모 동물이 외견상 정상 색상이라도 둘 다 알비노 인자(열성)를 가지고 있다면, 자손에게 양쪽의 열성 유전자가 조합되면서 흰색 개체가 태어납니다. 또한 홍채에도 멜라닌 색소가 없기 때문에 눈 내부의 혈관이 그대로 반사되어 눈이 붉은색이나 핑크색으로 보입니다. 색소가 빛을 막아주지 못해 눈 부심을 심하게 느끼며 시력도 일반 동물보다 낮습니다. 흔히 흰 동물을 모두 알비노라 부르지만, 언급하신 백호의 경우는 엄밀히 말해 알비노가 아닌 루시즘에 해당합니다. 루시즘은 모든 색소 세포가 피부나 털로 이동하는 과정에 장애가 생긴 상태입니다. 백호는 눈이 파란색이고 몸에 검은색과 갈색 줄무늬 흔적이 남아 있어, 멜라닌이 일부 생성되는 루시즘 동물로 분류됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.교실에서 바퀴벌레가 나와서 굉장히 놀라셨을 텐데, 빠르게 방역이 이루어져 정말 다행입니다. 학교나 공공기관에서 사용하는 바퀴벌레 기피 및 잔류 살충 소독제에는 주로 합성 피레스로이드계 성분이 핵심적으로 들어갑니다.합성 피레스로이드계의 주요 성분으로는 델타메트린, 사이퍼메트린, 퍼메트린, 비펜트린 등이 들어 있습니다. 주요 작용으로는 제충국이라는 꽃에서 추출한 천연 살충 성분을 모방해 만든 화학물질로 바퀴벌레의 신경계를 마비시켜 살충 효과를 내며, 특유의 자극으로 바퀴벌레가 해당 구역에 접근하지 못하도록 막아줍니다. 곤충의 신경계에는 치명적이지만, 사람이나 포유류는 체내에서 빠르게 분해, 배출되므로 정해진 용량을 지키면 인체에 독성이 매우 낮습니다.이외에도 곤충성장조절제가 포함되며 알에서 깨어난 바퀴벌레 유충이 성충으로 자라거나 번식하지 못하도록 호르몬 작용을 방해합니다. 잔류 소독 시 함께 섞어 사용하면 개체 수 증가를 근본적으로 막을 수 있습니다.소독 약품은 바퀴벌레가 다니는 길목에 살포되어 건조된 후에도 일정 기간 효력이 유지됩니다. 소독 후 충분히 환기가 되었다면 안심하셔도 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.달리는 자동차가 충돌하여 급정지하더라도, 차 안에 탄 운전자는 기존에 이동하던 속도와 방향을 그대로 유지하려는 관성을 가지고 있습니다. 이때 차체 내부 센서가 급격한 감속을 감지하는 순간, 반응을 일으켜 수 밀리초라는 극히 짧은 시간 안에 질소 기체를 대량 발생시켜 쿠션을 부풀립니다. 충격량을 완화하는 원리는 운동하는 물체를 정지시킬 때 전달되는 충격량은 특정 속도로 달리는 탑승자가 멈출 때 줄어들어야 하는 운동량의 크기와 동일합니다. 따라서 대시보드나 핸들 같은 단단한 내장재에 부딪히면 몸이 멈추는 시간이 아주 짧아져 인체에 가해지는 순간적인 힘의 크기가 엄청나 큰 부상을 입히지만, 폭신한 에어백이 찌그러지며 몸을 받아내면 멈출 때까지의 시간을 길게 하여 상대적으로 받는 평균 충격힘을 작게 하여 부상을 크게 줄일 수 있습니다.또한, 동일한 힘이 전달되더라도 접촉 면적이 넓어질수록 단위 면적당 받는 압력이 급격히 낮아지므로, 특정 부위에 힘이 집중되어 뼈가 부러지거나 장기가 손상되는 국소 부상을 막아줍니다. 부풀어 오른 에어백은 탑승자가 부딪힌 직후 구멍을 통해 가스를 빠르게 배출하여 충격을 완충하고 2차 반발력을 줄여 줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.발광 다이오드라고 하는 LED 조명은 p-n 접합 반도체에 순방향 전압을 걸어줄 때, 전자와 양공이 결합하면서 발생하는 에너지 차이를 열이 아닌 빛의 형태로 방출하는 조명입니다.LED 조명이 빛을 내는 과정은 먼저, 양공(+)을 가지고 있는 p형 반도체와 자유 전자(-)를 가지고 있는 n형 반도체가 접합된 구조에 순방향 전압을 걸어주면, n형 반도체의 전자와 p형 반도체의 양공이 접합면으로 끌려 들어갑니다. 전자와 양공은 높은 에너지 상태에 있던 전자가 낮은 에너지 상태에 있는 양공의 빈자리에 들어가며 결합합니다. 이때 전자가 아래 에너지 준위로 떨어질 때, 두 상태의 에너지 차이인 띠 간격에 해당하는 에너지가 열이 아닌 빛으로 직접 방출하게 되는 것입니다. 반도체 재질의 띠 간격 크기에 따라 방출되는 빛의 파장이 결정되므로, 단일 반도체는 한 가지 색의 빛만 내지만, 가정용 백색 조명은 주로 청색 LED 표면에 황색 형광체를 도포하는 방식을 사용하여, 청색 빛 일부가 형광체를 통과하며 노란색으로 변하고, 남은 청색 빛과 혼합되어 시각적으로 깨끗한 백색광을 만들어냅니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.요즘 각광받고 있는 신재생 에너지인 태양광 발전은 불순물 반도체의 광발전 효과를 이용해 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.태양전지 셀은 전자가 풍부한 n형 반도체와 전자가 부족하고 양공이 풍부한 p형 반도체를 붙여 만든 p-n 접합의 다이오드 소자입니다. 태양빛의 광자가 반도체 표면에 충돌할 때, 광자의 에너지가 반도체의 밴드갭 에너지보다 크면 원자핵에 묶여 있던 전자가 튕겨 나오게 되고, 이때 자유 전자(-)와 전자가 비어 있는 양공(+)이 생성됩니다. 접합면에 존재하던 내부 전기장의 끌어당기는 힘에 의해 자유 전자는 n형 반도체 쪽으로, 양공은 p형 반도체 쪽으로 이동하게 되어, 전자가 n형층에, 양공이 p형층에 차곡차곡 쌓이면서 두 층 사이에 전압(기전력)이 발생합니다. 패널 상하단 전극에 외부 도선을 연결하면 n형에 갇혀 있던 전자들이 도선을 타고 p형 쪽으로 이동하며 흐르기 시작하는데, 이것이 바로 우리가 사용하는 전기입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.스마트폰 터치스크린은 화면 전체에 흐르는 미세한 전류가 손가락의 전도성에 의해 변하는 정전용량에 따라 작동합니다.스마트폰 유리 아래에는 눈에 보이지 않는 투명 전극이 X축과 Y축의 격자 형태로 촘촘히 배열되어 있으며, 이 전극층에 일정한 전압을 가하면 스크린 표면에 균일한 미세 전기장과 정전용량이 형성됩니다. 이때 수분과 염분을 함유한 사람의 손가락은 전기가 통하게 하는역할을 합니다. 손가락이 화면에 닿으면, 화면에 고여 있던 전하 중 일부가 손가락 쪽으로 이동하게 되고, 손가락이 닿은 지점 표면의 정전용량이 즉시 감소하게 되어 터치 제어 칩이 X축과 Y축 전극 격자 중 전하량이 유출된 교차 지점을 실시간으로 계산하여 신호를 처리하여 작동하게 됩니다. 하지만 면장갑, 가죽, 손톱 등은 전기가 통하지 않는 절연체이므로 화면의 전하를 흡수하지 못해 정전용량 변화를 일으키지 못하여 터치스크린이 작동하지 않습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.피아노와 기타의 소리는 현에서 발생한 정상파 진동이 향판이나 울림통을 통해 공명되어 증폭된 후, 공기 중에 파동 형태로 전달되는 현상입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.소리의 높낮이는 현이 1초 동안 진동하는 횟수인 진동수에 의해 결정되는데, 양 끝이 고정된 현에서 만들어지는 기본 진동수는 현의 길이, 장력, 두께에 따라 달라집니다. 현의 길이가 짧아질수록 파장이 짧아져 진동수가 높아지고 높은 음이 나며, 줄을 팽팽하게 당길수록 파동의 전달 속도가 빨라져 진동수가 증가하고 높은 음이 납니다. 또한, 줄이 두껍고 무거울수록 파동의 전달 속도가 느려져 진동수가 낮아지고 낮은 음이 납니다.소리의 파동은 양쪽 끝 고정점으로 나아가는 파동과 반사되어 돌아오는 파동이 중첩되면서 제자리에서 진동하는 형태의 정상파가 형성되며, 현 자체는 위아래나 좌우로 진동하는 횡파를 만들지만, 이 진동이 공기를 밀고 당기며 공기 밀도와 나란한 종파 형태로 바뀌어 퍼져나갑니다. 공명 현상은 현에서 전달된 진동수가 나무판 및 울림통 내부 공기 기둥의 고유 진동수와 일치하면 판 전체가 함께 강하게 진동하는 현상으로 넓은 면적의 나무판이 대량의 공기 분자를 한꺼번에 흔들어줌으로써 작은 현의 진동 에너지가 커다란 소리로 증폭되어 사방으로 퍼져나갑니다.