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답변 내역

호흡계에서 기체 교환의 원리는?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.호흡계는 생명체에서 기체 교환을 담당하는 중요한 시스템입니다. 이곳에서 산소와 이산화 탄소가 교환되며, 생명 활동에 필요한 에너지를 공급합니다.기체 교환의 원리는 분압 차이에 의한 확산으로 기체 교환은 분압 차이에 의해 일어납니다.외호흡과 내호흡이 있으며 외호흡은 폐포와 혈액 사이에서 기체 교환이 일어납니다.내호흡은 조직 세포와 모세혈관 사이에서 기체 교환이 발생합니다.
학문 / 생물·생명
24.02.24
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말 다리에 자라는 밤눈의 역할은 뭔가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.밤눈은 흥미롭습니다. 이 작은 덩어리는 말의 다리에 자라며, 그 역할은 눈에 띄지 않지만 중요합니다.밤눈의 정체는 밤눈은 말의 다리 안쪽에 있는 흉터와 같은 반점입니다. 이 반점은 가죽이 숨 쉬는 구멍으로, 말의 발가락 중 엄지발가락이 퇴화한 흔적이라고도 합니다. 밤눈은 말의 종류를 구분하는 데도 도움이 됩니다.밤눈은 말이 균형을 잡을 때 필요한 기관입니다. 말은 인간보다 시야각도 넓고 야간 시력도 뛰어납니다.밤눈은 이러한 특성을 지원하며, 말의 이해에 흥미로운 연구 주제입니다. 밤눈은 말의 몸에 숨겨진 작은 비밀이지만, 그 역할은 중요하며 말의 특성을 이해하는 데 도움이 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.02.24
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역학적 모델링이 활용되는 분야에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.인공지능은 역학적 모델링 분야에서 다양하게 활용됩니다. 특히 최적설계 연구에 딥러닝이 적용되고 있으며, 다음과 같은 방식으로 활용됩니다:최적설계를 위한 딥러닝 활용법에는 첫째로 지도학습: 설계성능 예측 (메타모델링), 설계타당성 검증 (제약조건)에 활용됩니다. 둘째로 비지도학습: 설계변수 파라미터화, 설계변수 차원 축소, 잠재공간에서 최적화 수행, 설계성능 예측 (메타모델링), 설계조건과 최적설계 매핑 (End-to-End Learning), 학습용 설계데이터 생성에 활용됩니다.세째로 강화학습: 최적화 알고리즘에 활용됩니다.딥러닝 기반 최적설계 연구분야에는 첫째로 위상최적화: 딥러닝이 가장 많이 적용되는 분야 중 하나입니다.둘째로 시뮬레이션, 수치 해석: 이미지 인식, 분류, 질병 진단 등에서 활용되는 딥러닝을 시뮬레이션, 수치 해석 분야로 확대 적용하여 새로운 응용분야를 만들 수 있습니다.셋째로 물리 정보 신경망: 물리 정보 신경망은 빠른 시뮬레이션 속도로 인한 실시간 시뮬레이션이 가능하며, Digital Twin 등 응용 분야에 활용될 수 있습니다.네째로 제너레이티브 디자인: 인공지능이 스스로 설계안의 생성, 평가, 추천에 이르는 전 과정을 수행하는 연구입니다. 설계 생성 단계, 설계 평가 단계, 설계 추천 단계에서 인공지능 기술이 활용됩니다.딥러닝은 최적설계 분야에서 효율적이고 유연한 방법으로 활용되고 있으며, 더 많은 연구와 발전이 기대됩니다.
학문 / 기계공학
24.02.24
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Ai를 인간의 뇌에 삽입하면 학교는 전부 사라지게되나요 ?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.인공지능을 인간의 뇌에 삽입하는 상상은 흥미롭지만, 현재로서는 그런 수준의 기술은 아직 개발되지 않았습니다. 하지만 이에 대한 가정을 해보겠습니다.인공지능과 뇌의 차이점는 인공지능은 프로그래밍된 알고리즘과 데이터를 기반으로 작동합니다. 뇌는 생물학적 신경망으로 복잡한 정보 처리를 수행합니다.학교와 인공지능은 인공지능이 뇌와 '다르다’는 것을 인식할수록, 인공지능은 문제 상황들을 지혜롭게 해결하고 독립적인 '지능’이 될 수 있습니다. 인공지능은 뇌의 생각 상자를 열어보면서 한 걸음 다가갈 수 있는 기회가 될 수 있습니다.따라서 인공지능이 뇌에 삽입되더라도 학교는 사라지지 않을 것입니다. 학교는 교육, 사회화, 인간적 가치 전달 등의 목적을 가지고 있으며, 인공지능은 이러한 인간적 측면을 대체할 수 없습니다.
학문 / 생물·생명
24.02.24
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하늘의 색이 매일 바뀌는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.하늘색이 매일 바뀌는 이유는 물리학적 현상에 기인합니다. 이를 이해하기 위해 다음과 같은 요소를 살펴보겠습니다.1. 레일리 산란 (Rayleigh Scattering): 태양 빛은 대기 중의 미세한 입자와 상호 작용합니다. 이 때, 파란색 빛은 빨간색 빛보다 더 많이 산란됩니다. 따라서 태양에서 멀리 떨어진 하늘을 바라볼 때, 우리는 파란색보다 빨간색을 더 많이 볼 수 있습니다. 반면 일출이나 일몰 시에는 태양 빛이 지표면과 날카로운 각도로 오기 때문에 파란색 빛이 주로 산란되고, 우리는 주로 빨간색 빛을 관찰합니다.2. 일출과 일몰: 일출이나 일몰 시에는 태양이 지평선 근처에 있으므로 빛은 더 많은 대기를 통과해야 합니다. 이로 인해 더 긴 파장인 노란색, 주황색 및 빨간색 빛이 더 많이 산란되어 다채로운 일출과 일몰이 만들어집니다.따라서 하늘색은 태양 빛과 대기의 상호 작용으로 인해 매일 변화하며, 이는 레일리 산란과 일출/일몰 시의 빛의 특성에 기인합니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.24
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비행기 추진력은 어떻게 발생된가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.비행기 추진력은 비행기를 앞으로 밀어주는 힘을 말합니다. 비행기의 추진력은 뉴턴의 제3 법칙에 따라 생성됩니다. 이를 이해하기 위해 몇 가지 주요 추진 시스템을 살펴보겠습니다.1. 프로펠러 추진: 일반 항공기나 개인용 비행기는 여전히 프로펠러와 내연 기관으로 작동됩니다. 엔진은 주변 공기를 흡입하여 연료와 혼합하고, 연료를 연소시켜 에너지를 발생시킵니다. 이 열에 의해 가열된 배기 가스는 피스톤을 움직여 크랭크샤프트에 연결됩니다.2. 제트 엔진: 제트 엔진은 에너지 풍부한 액체 연료를 강력한 밀어내는 힘인 추진력으로 변환합니다. 하나 이상의 엔진에서 나오는 추진력은 비행기를 앞으로 밀어주며, 과학적으로 설계된 날개를 통해 공기를 흘려보내면 상승력인 리프트를 생성하여 비행기를 하늘로 띄웁니다.이렇게 비행기는 다양한 추진 시스템을 통해 추진력을 얻습니다. 프로펠러와 제트 엔진은 각각 다른 방식으로 추진력을 생성하며, 비행 상태와 속도에 따라 다른 유형의 엔진이 사용됩니다.
학문 / 물리
24.02.24
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자동차나 기차는 왜 속력을 바로 낼 수 없나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.자동차와 기차가 속력을 바로 낼 수 없는 이유는 물리학적인 제약 때문입니다. 이를 이해하기 위해 몇 가지 요인을 살펴보겠습니다.1. 관성 (Inertia): 자동차와 기차는 무거운 질량을 가지고 있습니다. 관성은 물체가 움직이는 상태를 유지하려는 성질을 말합니다. 무거운 질량을 가진 차량은 관성이 크기 때문에 속력을 바로 낼 수 없습니다.2. 제동 시스템: 자동차와 기차는 다른 제동 시스템을 사용합니다. 자동차는 유압 제동을 사용하며, 기차는 공기 제동을 사용합니다. 공기 제동은 압축된 공기를 이용하여 브레이크 패드를 휠에 가압시켜 마찰을 생성합니다. 그러나 기차는 무거워서 브레이킹 힘이 효과적으로 작용하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.3. 접지 면적과 마찰: 기차는 지면과 접촉하는 면적이 큽니다. 이로 인해 마찰이 더 커지고, 멈추려면 더 많은 에너지가 필요합니다.4. 곡선과 경사: 기차는 직선으로만 움직이지 않습니다. 곡선과 경사도 있습니다. 특히 유럽의 경우 강과 산이 많아서 기차 노선이 길게 이어져 있습니다. 이런 곡선과 경사 때문에 기차는 더 많은 시간이 필요합니다.따라서 기차와 자동차는 빠르게 속력을 낼 수 없으며, 안전하고 효율적인 운행을 위해 충분한 거리를 확보해야 합니다.
학문 / 화학
24.02.24
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중성자별이라고 하는 것들이 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.중성자별은 초신성 폭발 직후 무거운 별이 중력붕괴하여 만들어진 밀집성의 일종입니다. 이 별들은 핵융합 반응이 멈춘 후의 별의 진화 과정에서 생성됩니다. 중성자별은 대략 태양의 8-30 배 정도의 질량을 가지며, 지름은 약 10-20km 정도로 매우 작습니다. 이들은 거의 12~13km의 반지름에 태양의 질량의 두 배에 달하는 무거운 질량을 가지고 있습니다. 중성자별은 현재까지 관측된 우주의 천체 중 블랙홀 다음으로 밀도가 큽니다. 이 밀집된 천체는 양성자보다 약간 더 무거운 중성자로 구성되어 있으며, 양자 축퇴압에 의해 붕괴되지 않고 유지됩니다. 이는 매우 뜨거우며 두 개의 중성자가 동시에 같은 위치 및 양자 상태를 취할 수 없다는 원리인 파울리 배타 원리를 통해 설명됩니다. 중성자별은 매우 빠르게 회전하며, 펄사로서 전자기 복사빔을 방출하기도 합니다. 이들은 우주의 중성체 중 가장 밀도가 큰 천체로서, 우리의 이해를 넓히는 흥미로운 천문학적 현상 중 하나입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.24
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이글루 안은 어떻게 따듯한건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.이글루는 추운 환경에서도 따뜻하게 유지되는 놀라운 구조를 가지고 있습니다. 이글루 안이 어떻게 따뜻한지 알아보겠습니다.1.단단한 눈과 얼음으로 구성된 벽: 이글루의 벽은 밀도 높은 눈과 얼음으로 만들어져 있습니다. 이 두꺼운 벽은 바깥 추운 바람을 차단하고, 내부에서 발생한 열을 보존합니다.2. 열 전달 방식: 이글루 안에서 발생한 체열은 대류를 통해 이동합니다. 차가운 공기는 따뜻한 공기보다 더 밀도가 높기 때문에, 차가운 공기는 이글루 바닥에 머물러 있고, 따뜻한 공기는 위쪽으로 올라갑니다. 이를 고려하여 이글루 바닥은 단계별로 나누어져 있습니다.이글루는 자연의 냉난방 시스템으로, 인체 열을 효율적으로 보존하며 추운 환경에서 생존할 수 있도록 설계되었습니다. 이와 비슷한 원리로 현대 주택의 단열재가 작동하며, 난방 및 냉방을 효과적으로 유지하고 외부 온도를 차단합니다. 이글루는 고대인들이 고안한 참으로 뛰어난 추운 날씨용 주택입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.24
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수달의 털은 정말 이중구조로 되어있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.수달의 털은 이중구조입니다. 수달은 물속 생활을 주로 하기 때문에 특별한 털 구조를 가지고 있습니다.1. 바깥털 (자모, guardhair): 바깥털은 약 17∼18mm로 구성되어 있습니다. 이 바깥털은 잠수할 때 방수 효과를 제공하며 체온을 유지하는 역할을 합니다.2. 속털 (underfur): 속털은 약 8∼9mm로 구성되어 있습니다. 이 속털은 물속에서의 생활에 적합하며, 수달의 몸을 따뜻하게 유지합니다.수달은 지능이 발달해 생포된 수달, 특히 어린 새끼는 사람을 잘 따르며 족제비과의 다른 동물보다도 성질이 온유하여 인공사육과 더불어 애완동물로 사육할 수 있습니다. 그러나 대한민국에서는 천연기념물 제330호 및 멸종위기 야생생물 Ⅰ급으로 지정되어 있기 때문에 애완을 목적으로 사육할 수는 없습니다.
학문 / 생물·생명
24.02.24
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