전파는 왜 진공인 우주에서도 전달될 수 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.소리는 공기 알갱이가 떨리는 진동으로 전달돼서 매질이 없는 우주에서는 안 들립니다. 하지만 전파는 개념이 좀 달라요. 전파는 전기장과 자기장이 서로 교차하면서 만들어내는 전자기파 구조입니다. 맥스웰 방정식에서도 나오듯이 변화하는 자기장이 자기장을 부르고 그 자기장이 다시 전기장을 유도합니다. 그렇게 앞으로 나가는 원리입니다. 즉 외부 매질을 타는 게 아니라 정기장과 자기장에 상호 작용 역할 자체가 파동을 계속 앞으로 밀어 주죠. 예전에는 과학자들도 에테르라는 물질이 우주에 차 있어서 빛과 전파가 전달된다고 믿었습니다. 하지만 실제로는 매질 없이도 스스로 공간을 헤쳐 나가는 성질을 가지고 있죠. 그래서 진공 상태인 우주 공간에서도 전파는 빛의 속도로 갈 수 있는 겁니다.
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인터넷 속도는 같은데요 공유기에서 2.4g와 5g에따라서 속도가 다른이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.모뎀까지 오는 인터넷 속도가 같아도 주파수 특성 차이 때문에 실제 체감 속도가 다르게 느껴집니다. 2.4GHz는 멀리 가고 벽을 잘 뚫습니다. 하지만 대역폭이 좁고 집안의 가전제품 간섭을 많이 받아서 속도가 제한됩니다. 반면에 5GHz는 대역폭이 넓어서 한 번에 더 많은 데이터를 종송하고 간섭도 적습니다. 그래서 스마트폰에서 훨씬 빠르게 속도가 나오는 겁니다. 다만 5GHz는 벽이나 장애물에 약합니다. 그래서 조금만 멀어져도 신호가 뚝 떨어지는 단점이 있지요. 그래서 공유기 바로 근처에서는 5GHz가 압도적으로 빠르고 방 멀리 가보면 2.4GHz가 더 잘 터지는 거라고 생각하시면 좋겠습니다.
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노이즈 캔슬링 이어폰이 외부 소음을 효과적으로 차단하는 원리를 파동의 상쇄 간섭 현상의 측면에서 구체적이고 설명해 주세요...
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.노이즈 캔슬링 이어폰은 소리도 결국 진동하는 파동이라는 점을 이용한 기술입니다. 외부에서 소음이 발생하며 이어폰 외부에 달린 마이크가 소음 파동의 진폭이랑 주파수를 측정합니다. 그리고 내부 회로에서 이 소음 파동과 진폭은 같지만 위상이 180도 반대인 역상 파동을 만들어내서 귀 안쪽으로 쏘아 보내죠. 이렇게 소음의 높이 솟음 부분과 이어폰이 만들어낸 부분이 정확하게 부딪히게 만들죠. 이때 파동의 상태 간섭 현상이 일어나면서 두 파동의 에너지가 서로 깔끔하게 상쇄시켜서 0으로 만들어버립니다. 결국에는 우리 귀에는 소음이 거의 전달되지 않고 조용하게 들리는 거죠.
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휴대폰 등을 충전할 경우, 전력 누수같은 효율성 측면에서 직류와 교류간에 차이가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.휴대폰이나 태블릿 같은 기기의 배터리는 기본적으로 직류만 저장할 수 있습니다. 그래서 콘센트의 교류를 바로 쓰지 못하고 충전기 어댑터로 직류 변환을 하는 거죠. 이 변환 과정에서 열이 나면서 보통 10%에서 20% 정도의 전력 손실이 발생합니다. 반면에 처음부터 직류 전원을 그대로 써서 충전하면 변환 단계가 생략되니까 효율성이 더 높아지죠. 당연히 쓸데없는 전력 누수나 발열도 훨씬 적게 느껴지고요. 결론적으로 기기 충전 효율만 놓고 보면은 직류를 직접 이용하는 게 훨씬 유리합니다.
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스마트폰 배터리 수명 늘리려면 80%까지만 충전하는 게 맞나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.실제로 과학적으로 근거가 있는 관리법입니다. 요즘 스마트폰에 들어가면 리튬 이후 배터리는 100% 완충이나 20% 미만의 방정 상태에서 높은 전압 스트레스를 많이 받습니다. 그래서 말씀대로 20%에서 80% 구간만 유지해 줘도 내부 화학적 열화를 막습니다. 그래서 배터리 수명을 늘리는데 훨씬 효과적이죠. 실제 제조사들이 설정의 80% 충전 제한 옵션을 따로 만들어 둔 것도 이런 이유 때문입니다. 매번 %를 체크하기 귀찮으면 배터리 보호 기능만 켜 두셔도 충분하고요. 밤새 100%로 꽂아 두는 습관만 피해도 성능이 오래 유지됩니다.
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하늘은 맑은 날 파랗게 보이는데 해가 질 무렵에는 붉은색이나 주황색으로 변하는 이유가 대기 중에서 빛이 산란되는 방식 때문일까요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.정확히 대기 중에서 빛이 산란되는 방식 차이 때문이 맞습니다. 낮에는 태양빛 중에서 파장이 짧은 파란색이 공기 입자에 튕기면서 하늘 전체가 파랗게 보이는 거죠. 그런데 저녁에 되면은 해가 지면서 빛이 지나야 하는 대기층 길이가 낮보다 훨씬 길어집니다. 이때 파란 빛은 우리 눈에 오기도 전에 다 흩어져서 사라지고 파장이 긴 붉은색이랑 주황색 빛만 대기를 뚫고 끝까지 도달합니다. 결국 우리가 보는 노을은 멀리서 무사히 살아남아 도착한 붉은 빛이라고 생각하시면 편하실 것 같네요.
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IC칩 하나에 여러 기능을 통합하면 왜 성능과 효율이 좋아지나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.예전에 개별 부품들을 기판에 따로 늘어 놓았을 때는 부품 간의 거리가 길어서 신호가 이동하는데 시간이 오래 걸렸습니다. 이거를 IC칩 하나로 싹 직접 하면 내부 배송 거리가 미세한 수준으로 줄어듭니다. 거리가 대폭 짧아지니까 신호 지연이 사라져서 전반적인 처리 성능이 확 올라가는 것이죠. 그리고 기다란 회로선을 구동하는데 들던 신호 손실과 저항도 함께 감소합니다. 덕분에 불필요한 전력 소모가 확 줄어들면서 전력 효율도 엄청 향상됩니다. 게다가 외부 신호 노이즈의 영향도 훨씬 적게 받다 보니까 요즘은 거의 모든 시스템을 하나로 합치는 추세입니다.
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비눗방울은 무지개처럼 여러 가지 색으로 보이는데, 비눗물 자체에 색이 들어 있지 않은데도 다양한 색이 나타나는 이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.비누방울이 투명한데도 알록달록한 무지갯빛을 내는 것은 빛의 간섭 현상 때문입니다. 비누방울 막은 아주 얇은 수분과 비누층으로 되어 있습니다. 빛의 막의 겉표면에서 반사되는 빛과 안쪽 표면을 맞고 반사되는 빛 두 갈래로 나뉘게 됩니다. 이 두 개의 빛이 서로 겹쳐서 만나게 되면 어떤 색은 더 밝아지고 어떤 색은 힘을 잃고 사라지게 됩니다. 게다가 공기나 중력 때문에 막의 두께가 계속 달라지니까 눈에 보이는 색도 알록달록 바뀌는 겁니다. 알고 보면 색소가 아니라 단순히 빛이 겹쳐지면서 만들어 내는 자연의 착시 현상입니다.
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온도센서는 온도를 어떻게 전기신호로 바꿔서 측정하나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.온도 센서는 금속이나 반도체가 온도 변화에 따라서 전기적인 성질이 바뀌는 원리를 이용합니다. 온도가 변하면은 센서 내부에 전기 저항이 달라지거나 미세한 전압 차이가 발생하죠. 센서 회로가 이 변화를 감지해서 전기 신호로 바꾼 뒤에 내부 칩이 이걸 계산해서 우리가 보는 숫자로 나타내는 구조입니다. 결국에는 물리적인 열 에너지가 전류나 전압의 크기라는 전기적인 데이터로 번역이 되는 거라고 이해하시면 좋을 것 같습니다.
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형광등과 LED조명은 누가 언제 발명했나요?
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.백열등은 에디슨이 개발했습니다. 하지만 형광등은 에드몬트 게르머가 저압 수은 증기의 형광 물질을 입혀서 발명한 것입니다. 그래서 서로 다른 인물이죠. LED는 1927년에 글로세프가 발광 현상을 발견한 뒤에 1962년 닉 호로냐크가 최초의 가시광선 LED를 만들면서 시작되었습니다. 형광등에서 하얀 빛을 백색 대신 주광색이라고 적는 건 한 자 뜻 그대로 낮에 햇빛 색상과 가깝기 때문에 그렇게 적었죠. 조명 규격상 백색은 따뜻한 느낌의 아이보리 빛을 의미합니다. 그리고 우리가 생각하는 쨍하고 환한 하얀 빛은 한 낮에 태양빛과 비슷하다고 해서 주광색이라고 부릅니다.
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