해류가 뜨거워지는 이유가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.질문에서처럼 지구온난화가 원인이 맞습니다. 바닷물은 빨리 데워지지는 않지만 서서히 데워지고 서서히 식습니다. 온난화로 인해서 해수온도가 높아지는데 오랜 기간이 걸렸을건데도 올라간 것은 온난화가 심각함을 보여주는 부분입니다.
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제습기의 원리는 무엇이고 왜 뜨거운 바람이 나오난요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.제습기는 에어컨과 작동방식은 거의 같습니다. 본체 내에 에어컨의 실내기와 실외기에 있는 장치들이 있습니다. 먼저 냉각기(증발기)가 가동하면 본체로 유입된 공기가 빠르게 이슬점에 도달해 수증기의 일부를 냉각코일에 결로 형태로 내보냅니다. 이것이 제습기의 물탱크나 호스를 통해 외부로 흘러가는 것입니다. 그리고 냉매는 압축기와 응축기를 거치면서 기체에서 액체로 바뀌고, 열을 방출합니다. 에어컨의 경우는 이때 생긴 뜨거운 바람을 실외기를 통해서 외부로 날려 보내지만 제습기는 본체가 있는 실내로 날려보냅니다. 그렇게 되면 건조하고 뜨거운 공기가 수증기를 잘 머금게 되고, 다시 제습기로 들어가면 수증기를 내보내고 건조해진 상태로 흘러나오는 것입니다. 그렇게 제습 효율을 높일 수 있습니다. 위 과정을 계속 반복하여 실내 습도를 낮춰줍니다. 제품에 따라 차이는 있겠지만 따뜻한 바람이 나오는 이유는 냉매가 기체에서 액체로 바뀌는 과정에서 방출한 열이 주변 공기를 데워서 나오는 것입니다.
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미국이 정말 달에 갔냐는 의혹은 왜 나온 것인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.미국이 달 착륙에 힘쓴 이유 중 한가지가 구 소련과의 경쟁이었습니다. 우주개발의 성과로 우위에 서려 했던 것이 컸던 것입니다. 물론 그 외에 여러 이유가 있었을 것입니다. 그러다가 갑자기 달 착륙을 위한 개발이 멈췄습니다. 막대한 비용이 들어가는 사업이지만 경제적으로 여유가 있을 때 시작해서 점차 경제가 어려워지고, 국민들이 그 사업을 통해서 자신들의 생활에 도움이 되는 것은 없었기에 거센 반발까지 늘어나면서 더 이상 달에 우주선을 보내지 않게 된 것입니다. 이후로도 사업성이 없다고 판단했기 때문에 달을 목표로 하는 우주개발은 하지 않았습니다. 그러면서 일부 우주과학 비전문가들이 인류의 달착륙은 조작된 것이라 비방하려는 목소리를 내고, 반세기 전에도 해낸 것을 지금은 못한다는 것이 이해되지 않는다는 목소리도 나오는 것입니다. 하지만 현재 달에 있는 희토류를 차지하기 위한 경쟁이 시작되었습니다. 예전에는 사용되지 않았지만 현대에는 다양한 고부가가치 사업분야에서 중요한 재료이기 때문에 미국과 중국을 비롯한 여러 국가에서 달을 목표로한 우주개발에 박차를 가하고 있습니다. 만약 그것이 성공한다면 예전 달착륙을 성공했을 때 남겨둔 흔적들을 찾아서 과거 달착륙이 사실이라는 것을 증명하는 것이 가능합니다. 현재로도 일부 사실을 증명할 것들이 있긴 합니다만 실제 달에 가서 흔적을 찾는 것이 가장 큰 증거가 될 것입니다. 달착륙에는 미국만 성공한 것이 아닙니다. 구 소련도 미국 보다는 늦었지만 달착륙에 성공하였고, 미국처럼 레이저 반사판도 설치했습니다. 미국이 최초로 인류가 달착륙을 하는데 성공해서인지 미국을 많이 거론하는데 미국과 소련의 달착륙 성공 둘 다 사기극이라고 음모론을 제기하고 있습니다. 앞서 말했듯이 우주과학의 비전문가들이 음모론을 제기하고 있습니다. 그런 것은 그저 맹비난일 뿐입니다.
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새우는 찌거나 구우면 왜 빨갛게 되나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.갑각류를 찌면 붉은색으로 변하는 이유는 껍질에 축척되어 있던 아스타잔틴이라는 성분에 의한 것입니다. 이것은 해조류나 플랑크톤을 섭취함으로써 축척된 것입니다. 갑각류가 처음부터 붉은색을 띠는 것도 있지만 보통 검푸른색을 가진 것이 많은데 이는 갑각류가 살아있을 때 갖고 만들어지는 푸른 색소인 클러스터세올빈이 강하게 나타나면서 붉은 색소를 숨기고 검푸르게 보이는 것입니다. 이 푸른 색소는 단백질이어서 열을 가하면 형태가 변해 색소가 분해됩니다. 이때 숨어 있던 붉은색이 드러나는 것입니다. 간혹 흰새우를 익혀도 붉은색이 나타나지 않는 것도 있는데 이것은 수명과도 관계가 있어 어린 새우의 경우 아스타잔틴 성분이 많이 축척되지 않아서 그럴 수 있습니다.
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불꽃놀이할때 불꽃에는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.학창시절에 금속 원소마다 불에 반응할 때 다른 색상을 내는 경우를 이론이나 간단한 실험을 통해 배운 적이 있을 겁니다. 그 이유는 금속 원소에 전자들이 특정 에너지 준위 사이에서만 이동하다 보니 방출하는 에너지에 따라 달라서 그런 것입니다. 여기서 방출하는 에너지에 따라 색이 달라지는 것은 물체 마다 일정 온도 이상에서 가시광선을 방출하는데 온도에 따라서 빛의 색이 달라질 수 있습니다. 그리고, 온도는 에너지를 얼마나 방출하냐에 따라 차이가 생길 수 있습니다. 이와 비슷한 것이 별이 방출하는 에너지 혹은 온도에 따라서 별빛의 색이 다르다는 것입니다. 다시 금속원소 마다 불꽃 반응때 색이 다르다는 것을 보자면 리튬은 빨간색, 나트륨은 노란색, 칼슘은 주황색, 칼륨은 보라색, 구리는 청록색 등 특정색을 내는 금속원소가 있습니다. 불꽃에 들어가는 화약에 그런 금속의 원소가 들어간 화합물과 밝은 빛을 낼 수 있는 물질을 섞어서 폭발시켜서 하늘에 아름다운 불꽃을 표현하는 것입니다. 불꽃의 폭발형태는 화약을 여러개로 뭉쳐서 원하는 형태로 배열해서 중심부에 메인이 되는 화약의 폭발에 의해서 주변으로 퍼지며 연쇄 폭발하며 다양한 형태로 표현됩니다. 추가로 불꽃이 폭발할 때 멀리서도 잘 보이게 밝은 빛을 낼 수 있는 것은 마그네슘을 사용해서 입니다. 마그네슘은 연소할 때 매우 밝은 빛을 내는 물질로 카메라 플래시 빛을 내는데도 사용했었습니다. 그리고, 과염소산칼륨을 사용함으로써 많은 산소를 발생시켜 물질들의 연소를 도와줍니다. 위 금속원소마다 불꽃반응시 다른 색을 내는것과 마그네슘이 연소시 밝은 빛을 내는것, 과염소산칼륨이 연소를 도와주는 등의 원리가 합쳐져서 불꽃놀이를 즐길 수 있게 해주는 것입니다.
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볼펜심에서 잉크가 나오는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.볼펜의 구성에 따라 간단히 설명해 보겠습니다.볼펜의 핵심인 팁부분부터 설명드리겠습니다. 볼펜의 팁에는 아시다시피 볼이 들어있습니다. 팁의 작은 구멍에 그 볼이 꽂혀 있는데 펜을 사용할 때 회전을 하게 되어 있습니다. 볼 안 쪽에는 스프링이 있어서 평소에는 바깥쪽으로 밀고 있다가 펜을 사용할 때 팁 끝부분을 종이 같은 것에 누르며 사용하게 되는데 이때 볼에 압력을 가해 안 쪽으로 밀면서 볼과 팁 사이에 틈을 벌려줍니다. 볼이 회전하면서 안 쪽에서 묻어나오는 잉크가 그 틈을 통해 바깥으로 흘러 나와서 종이에 묻어 글을 쓰거나 그림을 그릴 수 있는 것입니다. 그 다음은 잉크가 담겨 있는 튜브입니다. 볼펜 팁과 결합되어서 잉크가 팁으로 나오게 해주는 저장공간과 통로의 역할을 해줍니다. 이때 들어가는 잉크는 튜브 안 쪽에 압력이 작용하지 않아도 잉크가 되돌아가지 않도록 점성을 가진 것으로 충전되어 있습니다. 특별히 불량이 있거나 볼팁이 손상되지 않으면 잉크가 다 소진될 때까지 사용이 가능하도록 만들어졌습니다.
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여름에는 비가 오지 않는 날에도 습도가 높은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.공기 중에는 수증기를 포함하고 있습니다. 단위 부피당 포함한 수증기 비율이 높으면 습도가 높고 비율이 낮으면 습도가 낮은 것입니다. 공기가 포함할 수 있는 수증기량은 항상 일정한 것이 아니고 기온에 따라 달라집니다. 기온이 높을수록 최대로 포함할 수 있는 수증기량이 많아지는 것입니다. 수증기를 최대로 포함할 수 있는 양을 포화수증기량이라고 합니다. 위 그래프가 포화수증기량 그래프인데 온도가 높아질 때 정비례로 늘어나는게 아니라 온도가 높아지면서 급격히 증가함을 알 수 있습니다. 간단히 그 이유를 말씀드리자면 기온이 높아지면 공기 내 분자들의 열적 운동이 증가하면서 수증기의 열적 운동도 함께 증가합니다. 분자의 운동이 증가하면 분자 간의 간격이 넓어지게 되는데 그 사이에 수증기가 들어갈 공간도 늘어난다고도 볼 수 있습니다. 그렇게 되면서 포화수증기량이 높아지게 되는 것입니다.여름철 기온이 높은 계절에는 비가 오지 않더라도 주변에서 수증기가 생겨날 때 공기 중에 포함해둘 수 있기 때문에 평소에도 습도가 높을 수 있습니다. 땅이 말라 있더라도 수증기를 얻을 수 있는 곳은 많기 때문에 충분히 습도가 높아질 수 있습니다.
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강화 유리는 일반 유리와 성분이 어떻게 다르길래 강도가 더 강한가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.일반적으로 강화유리는 일반유리를 고열(600도 이상)로 뜨겁게 달군 후 급격하게 냉각시켜주며 내부와 외부의 온도차를 만들어가며 압축되는 힘으로 만들어냅니다. 냉각 처리 후 강화유리 패널의 표면은 압축 응력을 갖고, 내부는 인장 응력을 갖게 됩니다. 이 응력 분포는 유리를 강화하고 파손시 작은 조각으로 분해되도록 만듭니다. 일반유리를 가공해서 만든다고 생각하시면 됩니다.
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이스라엘에 있는 아이언돔(미사일 요격기)원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.아이언돔은 다연발 요격미사일이 적절히 배치되어 있고, 적의 비행기나 미사일, 박격포탄, 로켓포탄 등을 레이더로 감지하면 요격미사일을 발사합니다. 요격미사일은 적의 미사일(여러 형태의 포탄들 포함)이 지나가는 방향에서 폭발하여 소형 다탄두를 뿌리며 공중에서 적의 미사일을 폭발시킵니다. 아이언돔은 탐지레이더와 추적시스템 등으로 구성되어 있습니다. 이스라엘이 2011년 실전에 재치한 방어용 시스템으로 적의 미사일이 목표지점에 와서 터지는 것 보다 공중에서 격추 시키는 것이 더욱 안전하기 때문에 개발되었습니다.하루 빨리 전쟁이 끝나길 바랍니다.
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이스라엘의 아이언돔은 어떻게 뚫렸죠?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우선 아이언돔에 대해서 간단히 설명드리자면 미사일, 박격포, 로켓포탄 등이 발사되면 레이더로 포착하여 공중에서 격추하는 미사일을 발사해서 막는 시스템입니다. 이때 격추에 걸리는 시간이 대략 15~25초 정도 걸립니다. 격추시킬 수 있는 확률도 95%가 넘어가는 것으로 알려져 있습니다. 지난 5월 아이언돔의 실제 격추 성공률이 95.6%였습니다.아이언돔이 뚫리게 된 이유는 간단히 세가지로 추릴 수 있을 것 같습니다.첫째는 하마스가 아이언돔의 격추 미사일의 발포 수를 압도하는 양의 로켓발사입니다. 하마스가 로켓을 5000발 정도 발포하였다고 하는데 이스라엘에서 레이더로 포착한 로켓수는 2200발 정도였다고 합니다. 이 발표는 이스라엘의 발표가 더 신뢰도가 높습니다. 그렇다면 2200발 중 하마스 로켓의 정확도가 대략 50% 정도라고 하는데 그러면 유효 로켓은 1100발 정도였을 것으로 예상됩니다. 이스라엘의 아이언돔은 한발의 비용이 5000만~6000천만원 가량으로 고가이기 때문에 이 유효 로켓에만 반응하도록 설정되었다고 합니다. 그리고 재장전 없이 800발 가량 발사됩니다. 그래서 단시간에 많은 수의 로켓을 발포한 것으로 보입니다. 이스라엘에 떨어진 로켓은 200발 내외 정도로 추정되며, 그것으로아이언돔이 뚫린것은 사실입니다.둘째는 하마스의 로켓포탄의 정확도가 높아졌다는 것입니다. 이번 공격 전까지는 사거리도 현재 보다 짧고 정확도가 매우 낮았다고 합니다. 이전에는 명중률이 20% 내외였지만 이번 공격은 2021년부터 50% 정도로 높아졌다고 합니다. 그리고 이 과정에 이란의 기술이 들어갔습니다. 정확도가 높아진 로켓이 2200발 정도 발포되었기에 아이언돔을 압도할 수 있었을 것으로 보입니다.셋째는 우리나라 언론의 검증이 부족한 보도입니다. 외신을 본 후 정확한 번역이나 검증을 거치지 않고 보도된 것으로 보입니다. 로켓은 주요거점을 목표로 발사되었지만 실제 그 거점들은 피해를 입지 않았으며, 이번 공격으로 생겨난 사망자나 부상자는 대부분 로켓 보다 이스라엘로 침투한 하마스 병사들에 의해서 발생한 것입니다. (민간인을 감안하지 않은 무차별 로켓 발포도 잔인하지만 병사들이 직접 침투해서 민간인을 살상한 것이 더욱 잔인한 행위로 느껴집니다.)아이언돔이 뚫리고 안 뚫리고 문제 보다 이 전쟁이 빨리 끝이 나길 바랍니다.
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