답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.열화상 카메라는 가시광선이 아닌 물체가 스스로 빛을 방출하는 적외선을 포착하여 시각적 영상으로 변환하기 때문에 빛이 전혀 없는 암흑 속에서도 물체를 선명하게 식별할 수 있습니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.절대온도 0K 이상의 온도를 가진 우주의 모든 물체는 내부 분자 운동에 의해 적외선 파장의 열에너지를 방출하기 때문에 사람을 포함하여 건물, 자동차, 차가운 바위나 얼음까지도 온도를 갖고 있으므로 빛이 없어도 각자의 온도에 해당하는 적외선 신호를 계속해서 방출하고 있습니다. 저마늄 등 특수 소재 렌즈를 사용하는 열화상 카메라는 렌즈를 통해 들어온 적외선 에너지가 센서에 도달하면 센서 표면의 미세한 소자들이 적외선 열을 흡수하여 온도가 올라가게 되고, 이때 발생하는 미세한 전기 저항 변화를 전기적 신호로 바꿉니다. 카메라의 신호 처리 장치에 의해 전기 신호를 분석하여 사람이 볼 수 없는 적외선을 우리가 시각적으로 인식할 수 있도록 영상으로 변환합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.피뢰침은 뾰족한 끝 부분에 전하를 집중시켜 벼락을 안전하게 유도한 뒤, 강력한 낙뢰 전류를 도선과 접지극을 통해 땅속으로 빠르게 방전시켜 건물을 보호하는 역할을 합니다.먹구름 하부에 음전하(-)가 대량으로 쌓이게 되면 지상의 건물과 피뢰침 표면에는 반대 전하인 양전하(+)가 유도되고 작고 뾰족한 부분일수록 전하 밀도와 전기장이 매우 강하게 형성되기 때문에 평평한 지붕보다 뾰족한 피뢰침 끝에 유도 전하가 집중적으로 모입니다. 피뢰침 끝에 모인 전하 밀도는 주변 공기 분자를 이온화시켜 전기가 통하기 쉬운 플라스마 통로를 만들어 내어 벼락이 예측 불가능하게 건물의 다른 곳으로 떨어지는 대신, 전기 저항이 가장 낮은 피뢰침 끝으로 떨어지도록 안전하게 길을 터줍니다.이렇게 피뢰침에서 흡수한 수억 볼트의 전기 에너지는 건물 외벽을 따라 설치된 굵은 구리 피뢰도선을 통해 땅속 깊이 묻힌 금속 접지극으로 흘러가 거대한 전류가 건물의 구조물이나 가전제품에 피해를 주지 않고 땅 속에서 소멸됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.안경 김서림 방지 클리너는 렌즈 표면에 계면활성제 성분의 친수성 피막을 형성하여, 수증기가 빛을 산란시키는 방울 형태가 아닌 얇고 평평한 수막으로 퍼지게 만드는 성질을 이용한 것입니다.안경에 김이 서리는 이유는 찬 공기에 노출된 렌즈에 따뜻한 습기가 닿으면 물 분자끼리 뭉치려는 높은 표면장력 때문에 볼록한 미세 물방울 형태로 응축되고, 이 무수히 많은 물방울들이 통과하는 빛을 산란시키면서 안경이 하얗게 불투명해지는 것입니다.김서림 방지 클리너에는 물과 잘 결합하는 극성기를 가진 계면활성제 성분이 포함되어 있어 렌즈를 닦으면 표면에 투명한 친수성 피막이 형성되어 렌즈에 닿는 물 분자 간의 인력을 깨뜨려 표면장력을 급격히 떨어뜨립니다. 그 결과, 렌즈 표면과 물방울 사이의 접촉각이 0도에 가깝게 줄어듭니다. 접촉각이 꺾인 수증기는 동그란 물방울로 뭉치지 못하고, 렌즈 표면 전체에 넓고 평평한 연속적인 수막 형태로 얇게 펴져 빛을 산란시키지 않고 그대로 투과시키므로, 렌즈 위에 물이 맺혀 있음에도 마치 아무것도 없는 것처럼 시야가 맑고 투명하게 유지됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.원자력 발전소가 열을 내는 원리는 우라늄-235 원자핵이 중성자를 흡수해 쪼개지는 핵분열 과정에서 감소한 질량만큼 막대한 열에너지로 변환되기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.우라늄-235 원자핵에 중성자를 충돌시키면 원자핵이 중성자를 흡수하여 순간적으로 불안정한 우라늄-236 상태가 되었다가 이후 원자핵은 버티지 못하고 순식간에 두 개의 가벼운 원자핵과 2~3개의 중성자로 쪼개집니다. 반응이 끝난 후 생성된 물질의 질량의 합이 반응하기 전 질량의 합보다 약간 줄어듭니다. 이 줄어든 질량 차이를 질량 결손이라고 하며, 이 결손된 질량은 질량-에너지 등가 원리에 따라 막대한 에너지로 전환됩니다. 핵분열 직후 변환된 에너지는 새로 쪼개진 원자핵들과 중성자들에게 엄청난 속도의 운동 에너지 형태로 전달됩니다. 이 파편 분자들이 원자로 내부를 채우고 있는 냉각수 분자들과 끊임없이 거세게 충돌하면서 물의 온도를 급격히 높이는 열에너지로 바뀌고, 이렇게 만들어진 고온·고압의 수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.튀김 반죽에 얼음물을 사용하는 이유는 낮은 온도가 밀가루 단백질의 결합을 방해하여 글루텐 생성을 억제함으로써, 쫄깃하거나 눅눅해지지 않고 가볍고 바삭한 식감을 만들기 위해서 입니다.밀가루 속 글루테닌과 글리아딘 단백질은 물과 만나 치대질 때 서로 결합하여 끈적이고 쫄깃한 글루텐를 만듭니다. 글루텐 결합 반응은 온도가 높을수록 활발해지기 때문에 미지근한 물을 쓰면 반죽하는 동안 글루텐이 순식간에 형성되어 빵이나 수제비처럼 쫄깃한 떡 형태가 됩니다. 반면, 얼음물을 사용하여 반죽의 온도를 낮추면, 단백질의 수화 반응과 분자 운동이 둔화되어 글루텐이 형성되는 막아줍니다. 글루텐 형성이 촘촘해지면 반죽에 수분이 가득하여 튀길 때 내부의 수분이 밖으로 쉽게 빠져나가지 못하고 갇히면서 튀김이 눅눅해지지만, 얼음물로 글루텐 형성을 막은 반죽은 단백질 그물망이 약해 튀김유에 들어가는 순간 내부의 수분이수증기로 빠져나가고, 수분이 빠져나간 자리에 미세한 공기 구멍이 촘촘하게 남아 가볍고 바삭한 구조가 만들어집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.풍선 속 헬륨 가스를 마셨을 때 목소리가 가늘고 높게 변하는 이유는 헬륨 기체가 공기보다 소리의 전달 속도가 빠르기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.소리의 전달 속도는 물질의 분자량이 작을 수록 빠릅니다. 일반 공기이 분자량은 약 29g/mol으로 소리의 속도는 약 343m/s이지만, 헬륨은 분자량이 4g/mol로 소리 속도는 965m/s로 약 2.8배 빠릅니다.헬륨을 마시더라도 목소리의 근본인 성대의 진동수는 전혀 변하지 않고 성대는 평소와 똑같은 속도로 떨립니다. 하지만 목구멍의 울림통의 크기는 그대로인데 소리 속도만 2.8배 빨라지다 보니, 높은 주파수 영역이 유독 크게 증폭됩니다. 따라서 원래의 목소리보다 얇고 가느다란 아기 목소리가 만들어지게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.농사를 짓는데 최대의 적인 잡초인 것 같아요. 밭에 올라온 잡초를 제거하기 위해 제초제를 뿌릴 때, 무조건 뿌리는 것이 아니라 잡초가 잎이 좁고 길쭉한 풀인지 잎이 넓은 풀인지 먼저 구분하셔야 합니다. 들깨는 잎이 넓은 쌍떡잎식물이므로 잡초 종류에 따라 제초 방법이 완전히 달라집니다.잎이 좁고 길쭉한 풀이 많을 경우 뉴원싸이드, 나부, 타가 같은 화본과 선택성 제초제를 뿌리는 것이 효과적입니다. 외떡잎 식물만 골라서 말려 죽이는 전용 약제이기 때문에 들깨에 직접 약이 닿아도 들깨는 죽지 않고 잎이 좁은 잡초만 선택적으로 제거되므로, 들깨 포기 위로 마음 놓고 전면 살포하셔도 됩니다.반면 잎이 넓은 풀이 많은 경우는 잎이 넓은 잡초를 죽이는 광엽 제초제나 일반 제초제를 들깨 잎에 직접 뿌리면 들깨도 함께 죽습니다. 이런 경우 바스타 같은 비선택성 제초제를 분무기 끝에 캡을 씌우고 들깨 잎이나 줄기에 튀지 않도록 바람이 없는 날 헛골 바닥에만 낮게 뿌려야 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.하이브리드 자동차의 회생제동 기술은 감속 시 바퀴의 회전력으로 구동 모터를 발전기로 전환해, 버려지던 운동에너지를 전자기 유도 현상을 통해 전기에너지로 바꾸어 배터리에 재충전하는 기술입니다. 그 원리에 대해 설명해 드릴게요.하이브리드 자동차의 운행 중 속력 가속시 배터리의 전기에너지를 모터에 공급하여 바퀴를 굴리며, 감속 시에는 가속 페달에서 발을 떼거나 브레이크를 밟으면 모터로 들어가는 전원이 차단되고, 차의 관성에 의해 바퀴가 계속 돌아가면서 모터를 역으로 회전시키고, 패러데이의 전자기 유도 법칙에 의해 모터 내부 코일에 전류가 생성되어 배터리로 회수되어 충전되는 시스템입니다.속도가 너무 느릴때나 완충 상태일 때, 또는 급제동이 필요할 때는 회생제동만으로 완벽한 정지가 어렵습니다. 전자제어장치가 페달을 밟는 깊이와 차속을 감지하여 회생제동과 전통적인 유압 마찰 브레이크의 비율을 실시간으로 정밀하게 배분함으로써 에너지 회수율을 극대화합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.항공유는 등유를 기반으로 고고도의 극심한 추위와 고온과 고압 환경을 견디도록 특수 정제한 연료입니다. 대형 민간 항공기에는 등유계 연료인 Jet A-1이 주로 쓰이며, 소형 피스톤 경비행기에는 특수 휘발유인 Avgas가 사용됩니다.​항공유와 자동차 연료의 주요 차이점은 비행 고도 10,000m 이상에서 대기 온도는 -50°C 아래로 떨어지게 되면 일반 경유는 저온에서 파라핀 성분이 굳어 연료관을 막지만, 항공유는 -47°C 이하에서도 얼지 않고 액체 상태를 유지합니다. 또한, 휘발유는 작은 스파크에도 폭발적으로 유증기가 연소하지만, 항공유는 인화점을 38°C 이상으로 설정되어 있어 수송과 급유 및 비상 착륙 시의 유증기 폭발 위험을 최소화합니다. 마지막으로 공중에서 결빙을 막는 빙결 방지제, 마찰 정전기로 인한 스파크를 방지하는 정전기 방지제, 엔진 부식을 막는 산화 방지제 등이 포함되어 있습니다.이런 이유로 항공유는 초고도의 극저온 환경에서도 안전하게 비행을 할 수 있는 최적의 연료가 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.여름철 높은 기온과 습도는 미생물의 증식이 잘 일어날 수 있는 최적의 조건이며, 화학 반응 속도 자체를 가속해 음식을 순식간에 상하게 만듭니다.여름철 부패가 빠른 이유는 한여름에 온도가 올라가면 분자들의 운동 에너지가 증가해 화학 반응 속도가 빨라져 부패 반응을 촉진합니다. 또한, 부패를 일으키는 세균과 곰팡이는 20~40°C의 온도와 높은 습도에서 생장 및 효소 분비가 가장 활발해지기 때문에 음식물의 부패가 빨라집니다.​음식이 상할 때 일어나는 주요 화학 반응으로 첫째는 미생물이 단백질을 아미노산으로 분해한 뒤, 탈아미노 및 탈탄산 반응을 거쳐 암모니아, 황화수소, 카다베린, 푸트레신 등의 화합물을 생성하는 단백질 분해 반응입니다. 이 물질들이 독성과 썩은 악취를 만들어냅니다. 둘째로 지방이 공기 중의 산소, 열과 반응하여 자가 산화 라디칼 반응을 일으키는 산화 반응입니다. 이 과정에서 알데하이드와 케톤류 물질이 생성되어 불쾌한 찌린내와 독성이 발생합니다. 마지막으로 미생물이 당류를 분해하여 젖산, 초산 등 유기산과 가스를 배출하는 탄수화물 발효 반응입니다. 음식이 시큼해지고 거품이 일어나는 원인입니다.이처럼 음식이 상하는 현상은 영양소가 산소, 미생물, 효소와 반응하여 악취 유발 화합물과 유기산으로 변하는 복합적인 화학 분해 과정입니다.