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어떻게 세탁기에서 옷이 깨끗해지는 걸까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.세탁기는 전기 모터의 힘으로 세탁조가 회전하면서 발생하는 원심력에 의해 세탁조 내벽으로 쏠린 옷감이 물과 세제 등과 마찰하면서 불순물을 떨어뜨리는 원리로 작동합니다. 원심력은 원운동을 하는 회전의 중심에서 바깥쪽으로 작용 힘을 말합니다.
학문 / 전기·전자
23.10.27
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극지방에서 일어나는 기후 변화에 대해서 알고 싶습니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.극지방의 기후 변화가 심각해 지고 있습니다. 그것에 대한 관련 보고서입니다.1. 극지 기온 변화가 현저하다.최근 40년 동안 북극 기온 상승 속도가 빨라지고 있다. 1979~2022년 기간 북극 전체 기온은 10년마다 0.63°C 상승한 것으로 나타났습니다. 2022년 북극 전체 평균 기온은 평년보다 1.1°C 높았다. 남극 기온은 기후변화 평균에 비해 크게 변하지 않았지만 남극 지역의 기후변화를 간과할 수 있다는 의미가 아니며, 실제로 남극반도(Antarctic Peninsula)는 여전히 세계 평균을 훨씬 웃도는 속도로 따뜻해지고 있습니다.2. 해빙 총량이 전반적으로 감소했다.남극 해빙은 1970년대 말부터 장기간 완만한 증가를 겪은 후 2014년부터 급속 줄어들기 시작했습니다. 기상 위성 자료에 따르면, 2022년 2월과 9월 남극 해빙 범위의 월평균치는 평년보다 23.84%와 2.96%작으며, 그 중 여름 해빙 범위는 사상 최저치를 기록했습니다. 북극 여름 해빙 총량도 지속적으로 감소하고 있다. 2022년 북극 해빙은 전반적으로 작았지만 역사상 가장 작았던 2007년에 비해 범위가 약간 큰 편입니다.3. 온실가스 농도 지속적 상승1984~2021년 기간 남북극 지역 대기 중 온실가스 농도는 안정적인 증가세를 보이며 세계 변화 추세와 거의 일치했습니다. 이 중 2021년 남극 대기의 주요 온실가스 연평균농도는 이산화탄소 412.01ppm, 메탄 1,839.78ppb, 아산화질소 333.27ppb, 육불화황 10.40ppt입니다. 북극 대기의 이산화탄소는 417.78ppm, 메탄은 1,988.36ppb이며, 아산화질소는 334.75ppb, 육불화황은 10.86ppt로 2020년 평균 농도에 비해 현저히 상승했습니다.4. 남북극간 오존 총량 차이 발생2022년 남극 오존홀 면적이 1979년 이래 12위를 차지했으며, 전년에 비해 조금 작아졌고 전반적으로 축소되는 추세를 보였습니다. 북극 지역 경우는 2022년 12월 말~2023년 3월 오존 총량이 역사적 평균 수준에 비해 비정상적으로 높은 것으로 나타났습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.27
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단단한 금속을 자르거나 모양을 변형시킬 때 어떤 기술이 사용되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.금속 가공은 기계적인 가공 공정을 통해 금속 원자재를 형태, 크기, 위치 등의 속성을 바꿔서 제품을 만드는 것을 말합니다. 금속 가공은 다양한 산업 분야에서 활용되며, 제조 공정의 필수 요소 중 하나입니다. 금속 가공의 종류는 다양하며, 주요한 종류로는 절삭 가공, 성형 가공, 열처리 등이 있습니다. 각각의 종류는 다양한 공정 방식으로 이루어집니다.절삭 가공은 칼날, 절삭 칼, 절곡기 등의 칼날로 금속을 자르는 공정입니다. 절삭 가공의 대표적인 방법으로는 드릴링, 밀링, 터닝, 그라인딩 등이 있습니다. 절삭 가공은 정밀하고 복잡한 형태의 부품 제작에 적합합니다.성형 가공은 금속을 다양한 형태로 성형하는 공정입니다. 성형 가공의 대표적인 방법으로는 압출, 주조, 성형 가공, 절단, 열간 성형 등이 있습니다. 성형 가공은 대량 생산에 적합하며, 다양한 형태의 제품을 만들 수 있습니다.열처리는 금속을 가열하거나 냉각하여 물성을 변경하는 공정입니다. 열처리의 대표적인 방법으로는 단열처리, 가열처리, 가열후 냉각처리 등이 있습니다.금속 가공에 필요한 장비들입니다.드릴링 머신은 금속에 구멍을 내기 위한 장비로, 회전하는 드릴 비트를 사용합니다. 소형 드릴링 머신은 수동으로 작동되며, 대형 드릴링 머신은 전기, 공기압 또는 유압을 이용하여 작동됩니다.프레스는 금속 시트를 구부리거나 찍기 위한 기계입니다. 프레스는 유압 또는 기계적인 힘을 사용하여 금속을 압축합니다.레이저 절단기는 레이저를 사용하여 금속을 자르는 장비입니다. 레이저 절단기는 고정밀도와 고속 절단을 제공합니다.터닝 센터는 회전하는 작업물을 가공하는 데 사용되는 장비입니다. 회전하는 작업물을 안정적으로 고정하고 회전시켜 가공합니다.밀링 머신은 금속 블록을 가공하기 위해 사용되는 장비입니다. 밀링 머신은 회전하는 칼날로 금속 블록의 표면을 절단합니다.
학문 / 기계공학
23.10.27
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다이어트 할 때 어떤 운동이 칼로리 소모가 가장 큰가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.몸의 칼로리를 많이 소모하는 10가지 운동은 다음과 같습니다.1. 달리기달리기는 최고의 칼로리 연소운동 중 하나입니다. 평균적으로 1시간에 500~1000 칼로리를 태울 수 있습니다. 달리기는 신체의 모든 근육 그룹을 사용해 더 많은 칼로리를 소모하게 합니다.2. 수영수영은 다양한 근육 그룹을 사용하는 저충격 운동입니다. 30분간 수영으로 200~300칼로리를 소모할 수 있습니다. 수영은 또한 심혈관 건강을 향상시키고, 지구력과 힘을 기를 수 있습니다.3. 사이클링1시간에 500~700칼로리를 소모할 수 있습니다. 고정식 자전거로 20초 동안 질주하고 10초 동안 쉬거나 속도를 늦추는 식으로 강도를 높이면, 그 시간의 약 절반에 비슷한 칼로리를 태울 수 있습니다.4. 고강도 인터벌 트레이닝(High-Intensity interval training, HIIT)전통적 버전은 20초 동안 최대치로 운동한 뒤 10초 휴식하는 것을 8회 반복, 혹은 4분 동안 계속하는 것입니다. 심박수가 계속 증가하기 때문에, 평균적으로 30분 동안 400~600칼로리를 더 많이 소모할 수 있습니다.5. 줄넘기줄넘기는 지구력과 심혈관 건강을 개선하면서 상체 하체를 모두 강화할 수 있습니다. 1시간에 600~1000칼로리를 소모할 수 있습니다.6. 근력운동이는 더 많은 칼로리를 소모하는 효율적 방법입니다. 1시간 동안 근력 운동은 평균적으로 300~400칼로리를 태울 수 있습니다. 여기에 ‘운동회복기 초과산소소모(EPOC)’ 효과덕분에 하루 종일 더 많은 칼로리를 소모할 수 있습니다. EPOC 효과는 운동 후 근육 회복에 필요한 산소 소비와 관련해 신진대사의 증가에 도움을 줍니다.7. 복싱복싱은 억제된 에너지를 방출하는 좋은 방법일 뿐만 아니라 균형력을 개선하고 지구력을 높이며 상체와 코어 강화에 도움이 됩니다. 보통 1시간 동안 500~800 칼로리를 소모합니다.
학문 / 물리
23.10.27
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달에는 우리가 쓸 수 있는 자원이 무엇이 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.달에는 인류의 생명 자원인 산소가 충분히 매장돼 있습니다. 달 표토의 45%가 산소로 구성돼 있을 정도입니다. 이론적으로 이를 100% 전환할 수 있다고 치면 달 표토 1㎥당 약 630kg의 산소를 얻을 수 있으며, 이는 성인 1명이 2.16년간 사용할 수 있는 양입니다.특히 달 표토층에 약 110만t(추정 채굴 가능량)이 매장돼 있을 것으로 추정되는 헬륨-3가 관심을 끌고 있습니다. 헬륨-3는 방사선 오염 물질이 발생하지 않는 핵융합 청정에너지원입니다. 인류의 안전한 미래를 위해 가치가 매우 높은 에너지 자원으로 꼽힙니다. 달의 헬륨-3 매장량은 110만t입니다. 70억 지구인들이 약 1만년 동안 쓸 수 있는 에너지를 제공해 줄 수 있을 것으로 분석되고 있습니다. 1t의 헬륨-3의 경제적 가치는 약 30억달러로 예측됩니다.또한, 달의 표토층에 포함된 희토류들은 지구보다 상대적으로 농도가 높아 특정 희토류의 경우 지구에 가져와 사용할 수도 있습니다. 달의 바다에 집중적으로 분포돼 있는 것으로 알려진 티타늄이나 지구만큼이나 흔한 철광석 등은 달 현지에서 기지 구축 등을 위한 구조물 제작에 사용할 수 있을 전망입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.27
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하늘에 무지개가 만들어지는 원리는 뭔가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.비가 내리면 공기 중에는 물방울이 많아집니다. 무지개는 이 물방울들에 햇빛이 통과해 굴절이 일어나 여러 색깔로 나뉘어 보이는 현상입니다. 빛줄기가 프리즘(빛의 분산이나 굴절을 일으키는 투명한 장치)을 통해 서로 다른 굴절률로 꺾이면 무지개 빛깔로 퍼져 보이는 것과 같은 이치이지요. 이때 빨간색은 보라색보다 더 빠르게 통과하는데, 이런 속도 차이로 일곱 색깔이 분광돼 나타납니다. 무지개가 생기려면 등 뒤 하늘에는 해가, 앞 하늘에는 빗방울이 있어야 한다. 한편, 무지개(Rainbow)는 ‘비(Rain)가 내린 뒤 볼 수 있는 활(bow)’이란 뜻입니다. 따라서 대부분의 무지개는 활처럼 반원을 그리고 있습니다. 하지만 무지개는 원래 원 모양입니다. 지표면에 가려 반원으로 보일 뿐이지요. 따라서 하늘에서 내려다보면 원 모양 무지개를 볼 수 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.27
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우박이 생기는 원리랑 이유??
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.우박이 만들어지는 원리는 날씨가 더워지면 지표면 온도가 높아집니다. 지표면에서 달궈진 뜨거운 공기는 가볍기 때문에 위로 올라가게 되고, 대기 중에 있던 찬공기와 뒤섞이면서 대기가 요동치게 됩니다. 이때 길쭉한 소나기 구름이 만들어지는데요. 소나기 구름 윗부분은 기온이 영하권이라 얼음 알갱이를 안고 있습니다.이 얼음 알갱이가 떨어지다 상승 기류를 만나 다시 떠오르고, 떨어졌다 올랐다를 반복하게 됩니다. 이 과정에서 다른 물방울이나 얼음 알갱이들이 계속 뒤엉켜 크기가 커지는데요. 크기를 키운 얼음알갱이는 무거워져 땅으로 떨어지게 되는데 이게 바로 우박이 되는 겁니다.여기에 지형도 우박을 만드는데 역할을 하는데요. 땅에 떨어지는 거리가 길면 중간중간에 따뜻한 공기를 만나 녹아서 비가 되지만, 강원 산지같이 지대가 높은 경우에는 떨어지는 시간이 상대적으로 짧아서 얼음알갱이가 녹지 않고 우박으로 쏟아지게 됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.27
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딥러닝과 기계학습의 주된 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.딥 러닝은 알고리즘을 계층으로 구성하여 자체적으로 배우고 똑똑한 결정을 내릴 수 있는 '인공 신경망'을 만드는 딥 러닝의 하위 분야입니다. 딥 러닝 모델은 인간이 결론을 내리는 방식과 유사한 논리 구조를 사용하여 데이터를 지속적으로 분석하도록 설계되었습니다. 이를 달성하기 위해 딥 러닝 애플리케이션은 인공 신경망이라는 계층화된 알고리즘 구조를 사용합니다. 인공 신경망의 설계는 인간 두뇌의 생물학적 신경망에서 영감을 얻어, 표준 머신 러닝 모델보다 훨씬 더 뛰어난 학습 시스템을 제공합니다.딥 러닝 모델이 잘못된 결론을 도출하지 않도록 보장하는 것은 까다롭습니다. AI의 다른 예시처럼, 학습 프로세스를 정확하게 만들려면 많은 교육이 필요합니다. 하지만 의도대로 작동한다면, 기능적인 딥 러닝은 많은 사람들이 진정한 인공 지능의 중추라고 생각하는 것이자 과학의 경이로움으로 여겨집니다.머신 러닝은 데이터를 분석하고, 데이터로부터 학습한 다음, 학습한 것을 적용해 정보에 입각한 결정을 내리는 알고리즘을 포함하는 인공 지능의 애플리케이션입니다. 머신 러닝은 수많은 복잡한 수학/코딩으로, 결국 손전등, 자동차 또는 컴퓨터 화면이 작동하는 것과 같은 방식으로 기계적 기능을 수행합니다. '머신 러닝'이 가능하다는 것은 주어진 데이터를 사용하여 기능을 수행하고, 그리고 시간이 지남에 따라 그 기능이 점차적으로 향상되는 것을 의미합니다. 예를 들어 '어두워'라고 말할 때마다 불이 켜지는 손전등이 '어둠'이라는 단어가 포함된 다른 구절을 인식하는 것입니다.
학문 / 기계공학
23.10.27
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대한민국에서 다이아몬드 광산을 개발한 사례가 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.천연 다이아몬드는 지각이 서로 충돌하는 엄청난 압력과 열에 의해서 지하 깊은 곳에서 생성된 것인데, 그 후 장구한 세월 동안 지각 변동에 의해서 어쩌다가 희귀하게 지표 가까이에 노출되어 인간에게 발견되는 곳이 남아공이나 러시아 같은 곳에서 산출되는 것입니다.그런데 지질학자들이 연구한 바에 의하면 우리 한반도는 본래 지금의 휴전선 부근으로 하여 이북은 아시아 대륙에 붙어 있었고, 휴전선 이남은 훨씬 남쪽에 있던 지각이 북으로 이동을 하여 휴전선 부근에서 서로 부딪혀 한반도가 형성된 것이라 합니다. 이때 서로 부딪히는 엄청난 압력과 열에 의하여 부딛힌 지대인 휴전선 일대에 금강석이 생성되어야 한다고 믿고 있었는데 그동안 발견이 되지 않고 있다가, 이번에 그 마주 부딪힌 지역 중 하나인 영종도에서 다이아몬드를 발견한 것입니다. 그러니 영종도뿐만 아니라 휴전선 일대 전 지역이 해당된다고 합니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.27
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수소버스는 어떤 원리로 가는 버스인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.수소버스는 엄밀히 따져 전기버스의 한 종류이며, 충전식 전기배터리를 동력으로 삼는 전기버스와 달리 운행 중에도 연료전지를 작동시켜 전기를 생산합니다. 이러한 특성으로 인해 가벼운 배터리를 사용하고, 연료 충전시간이 거의 들지 않는다는 장점을 가져 효율성이 높고 친환경적인 미래 대중교통수단으로 각광받고 있습니다.초기에는 배터리 전기자동차와 비교하여 전기자동차에 대한 악평을 쏟아 내었는데, 이는 가격적인 측면과 수소를 생산하는 과정에서 드는 비용, 오염이 발생하기에 배터리 전기자동차와 비교하여 수소전기차가 가지는 메리트를 느끼지 못하였기 때문입니다. 2021년 기준으로 수소자동차가 상용화 됨에 따라 회의적인 의견이 많이 줄어들었습니다. 수소버스는 2000년대 초부터 등장하여 유럽, 중국, 일본에서 운행되고 있으나 도시형 단거리 노선에 제한적으로 운행되고 있는 상황이며 아직 초기 시장 형성 단계입니다.
학문 / 화학
23.10.27
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