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종이컵 전화기는 어떤 원리인건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.보통 소리가 전달되는 원리는 공기를 진동하면서 전달이 됩니다. 공기 외에 소리의 진동을 전달할 수 있는 매개체만 있다면 소리가 전달될 수 있다는 것입니다. 종이컵 전화기는 종이컵과 종이컵을 이어주는 실이 그 역할을 해주는 것입니다. 종이컵 내부 공간에서 소리가 모아지고, 그 소리의 진동이 팽팽한 실을 진동시켜서 반대편 종이컵으로 전달되어 종이컵 내부의 공기를 진동시켜 사람의 귀에 들리는 것입니다.종이컵의 공간이 소리를 모아주는 역할을 해주기에 더 효과적으로 진동을 실로 전달할 수 있습니다.
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전기·전자
23.08.11
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지반이 무너지는 싱크홀은 왜 생기는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.싱크홀은 지하수가 빠져나가거나 지하수로 인한 침식장용에 의해서 생기는 공간으로 지반이 무너져 내려서 생깁니다. 자연에서 발생하는 싱크홀은 지하수로 인해 땅 속에 연약지반이 쓸려나가서 빈공간이 생기거나 석회질이 녹아 지하수와 함께 이동해버리면서 빈공간이 생겼을 때 상부 지반이 그 공간으로 무너져 내리면서 생겨납니다. 이는 지하수에 의한 침식작용에 의한 것입니다. 그리고 지하수가 그 곳에서 빠져나가서 생기는 빈공간이라고도 볼 수 있습니다. 도심에서 생겨나는 싱크홀은 자연현상과 다른 경우가 있습니다. 땅 속에 묻혀 있는 물이 이동하는 배관이 노후되어 터졌을 때 그 물로 인해 흙이 쓸려나가서 생긴 공간으로 지반이 무너져 내려서 생깁니다. 그 외에도 지하로 건축구조물을 만듦으로써 지하수의 흐름에 영향을 줄 수 있는데 흐름이 바뀐 지하수가 연약지반으로 흘러 지하 공간을 만들 수도 있고, 원래 있던 곳에서 다른 곳으로 이동하면서 지하수가 있던 공간이 빈공간이 될 수도 있습니다. 이때 생겨난 공간으로 지반이 무너져 내리면서 싱크홀이 생길 수도 있습니다. 지하수를 너무 많이 사용하면서 빈공간이 생겨나서 발생하는 싱크홀도 있을 것입니다. 이러한 경우들은 자연을 생각하지 않는 무분별한 개발 때문이라고도 할 수 있습니다.
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토목공학
23.08.11
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목이 긴 기린이 목뼈는 몇개인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.기린의 목뼈는 7개입니다. 목의 길이와 상관 없이 포유류는 7개의 경추로 이루어져 있습니다. 인간의 목 또한 7개의 경추로 이루어졌습니다. 기린은 목 뼈의 하나의 길이가 25cm 넘습니다. 그리고 뼈가 굵기 때문에 긴 목이 지턍될 수 있는 것입니다.
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생물·생명
23.08.11
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찬물을 밖에 놔두면 왜 컵 표면에 물이 생나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.공기는 온도가 높을수록 수증기를 많이 포함할 수 있고, 낮을수록 그 양이 줄어듭니다. 어떠한 온도에서 공기가 포함할 수 있는 최대 수증기량이 포화수증기량입니다. 공기가 머금고 있는 수증기량이 포화상태라는 것입니다. 공기 중 수증기가 포화상태일 때 기온이 낮아지면 포화수증기량이 줄어들고, 초과된 수증기는 다시 물로 내보내는 것입니다. 차가운 물이 담긴 컵이나 어떠한 차가운 것에 수증기를 포함한 공기가 닿으면 그 표면에서는 공기가 차가워지고 포화수증기량을 넘어선 수증기는 물방울 형태로 맺혀 나오는 것입니다. 이때 공기 중의 수증기가 물방울 형태로 맺혀 나오는 시점의 온도를 이슬점이라 합니다. 새벽에 이슬이 맺히는 것도 같은 원리입니다. 그리고 찬공기와 수증기를 많이 품고 있는 따뜻한 공기가 만나서 물방울로 맺혀 구름이 되고, 비가 내리는 것도 같은 원리입니다.정리하면 차가운 컵 표면에 물이 맺히는 이유는 공기 중에 수증기가 포화상태일 때 온도가 낮아지면서 수증기 일부가 물로 응결되는 것입니다.
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화학
23.08.09
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십장생 동물 중 가장오래가는것은?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.생물을 기준으로 평균수명을 알려드리겠습니다.거북 - 180년사슴 - 20년 이하 (십장생이라고 하기에는 짧습니다.)학 - 평균 40년, 최대 60년 (장수 기원의 상징, 천년의 장수라는 뜻을 가짐)소나무 - 현존 최고 오래된 소나무는 약 4700살 (실제 상당히 오래 사는 식물)대나무 - 약 150년불로초(십장생에서는 영지버섯을 불로초라 부름) - 한해살이 버섯 (항상 따뜻한 곳에서는 여러해살이도 함, 예로부터 신선의 약초라 불려서 십장생에 들어감)나머지는 해, 돌, 산, 물이라 넘어갑니다.위와 같이 정리해보면 소나무가 가장 오래 살 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 오래 산다고 해서 십장생에 들어가는 것만도 아님을 알 수 있습니다. 십장생은 중국의 신선사상에서 유래 되었으며 10가지가 장수물로 자연숭배의 대상이었습니다. 십장생의 각 대상의 의미(비유)도 정리해 드리겠습니다. 아래와 같이 비유되기도 했습니다.해 - 인간의 맑은 눈구름 - 인간의 마음산 - 인간의 의지돌 - 인간의 고집물 - 인간의 본성학 - 인간의 생활력사슴 - 인간의 순수한 마음거북 - 인간의 넉넉한 마음소나무 - 인간의 약속불로초 - 인간의 욕심
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생물·생명
23.08.09
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자동차는 왜 브레이크 밟으면 바로 안멈추나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.브레이크의 작동방식을 먼저 생각해야 됩니다. 브레이크 캘리퍼 쿼트라는 것이 브레이크 시스템의 핵심 부품입니다. 이는 브레이크 디스크의 주변이 위치한 부품으로 브레이크 패드를 디스크에 가압하여 마찰을 일으키는 장치입니다. 이때 마찰저항으로 회전 중인 타이어를 제어하고, 차량을 점지시키는 것입니다. 브레이크 캘리퍼 쿼트의 작동원리는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더에 유압이 생성됩니다. 이 압력은 브레이크액을 통해 브레이크 캘리포 쿼트로 전달됩니다. 피스톤이 이 압력을 받고 움직이게 되고, 캘리퍼 본체의 지지를 통해서 브레이크 패드가 디스크에 가압합니다. 이때 패드와 디스크 사이에 마찰이 커지면서 타이어를 멈추게 제어하고 멈춘 타이어와 노면의 마찰까지 작용하여 차량이 멈출 수 있는 것입니다. 장치를 더 크면서도 민감하고, 정교하게 만들면 제동시간을 줄일 수는 있겠지만 차량 속도가 빠를수록 타이어와 노면의 마찰을 통한 제동에 시간이 오래 걸리기 때문에 바로 멈추는 것은 어렵습니다. 만약 그게 된다고 하더라도 탑승자와 싣고 있는 물건은 관성에 의해서 제동시 앞으로 계속 가려고 하기 때문에 위험할 것입니다. 제동에 걸리는 시간이 짧을수록 관성은 더 크게 나타나기 때문에 안전을 위해서도 적당한 제동 시간이 필요합니다.
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기계공학
23.08.09
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좀생이별이 뭘 말하는건가요? 알려주세요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.좀생이별은 우리나라에서 부르는 명칭입니다. 정확히는 별이 아니고 별들이 모여있는 성단입니다. 별들이 자잘하고 좀스럽게 모여 있다고 하여 좀생이별이라고 불렸다고 합니다. 우리 조상들은 좀생이별과 달 사이에 떨어진 거리를 보고 풍년과 흉년을 점쳤다고 합니다. 한자어로 묘성이라고 합니다. 서양에서는 플레이아데스 성단이라고 하여 황도 12궁 중 황소자리에 속합니다. 음력 2월 6일에는 좀생이별(성단)이 서측 방위에 떠오릅니다. 좀생이별로 풍년과 흉년을 점치는 것은 음력 2월 6일 농사철이 시작될 무렵 종생이별과 달의 위치를 보고 판단했습니다. 그 시기 달은 초승달에서 상현달(반달)이 되어 가는데 밥을 담는 함지박 모양을 닮을 때입니다. 좀생이별이 서쪽 하늘에 나란히 떠오르는데, 달은 밥을 머리에 이고 가는 어머니로 보고 좀생이별은 아이들로 여겼습니다. (좀생이별을 맨눈으로 보면 6~7개 정도의 별이 보여서 서양에서 7자매별이라고 부렀다고 합니다. 캄캄한 밤에 시력이 좋다면 그렇게 보인 것 같으나 요즘은 빛공해로 인해 5개를 보는 것도 힘듭니다) 달과 좀생이별이 너무 가까우면 아이들이 배고퍼 보채는 것으로, 너무 멀면 배가 고파 지쳐 있다고 흉년으로 예상했습니다. 촌척(한 자 한 치라는 뜻) 사이를 두고 적당한 거리에 있어야 풍년이 온다고 예상했다고 합니다. 지방마다 해석의 차이가 있으며 그 적당한 거리의 기준이 불명확하기도 합니다. 농경사회에서 풍년을 기원하며 보던 것이라 생각합니다.좀생이별과 관련하여 한가지 더 말씀드리자면 일본 자동차 브랜드 중 스바루가 좀생이별(묘성)을 뜻하며 로고가 6개의 별이 모여 있는 모양입니다.
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생물·생명
23.08.09
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얼어있는 걸 만졌을 때 순간적으로 손에 붙는건 왜그런가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.손으로 얼음을 맞졌을 때 붙는 것은 피부표면에 있는 수분이 순간적으로 얼어서 붙게 되는 것입니다. 눈에 보이지 않기만 손에 땀과 같은 수분이 묻어 있는데 얼음을 잡을 때 그 냉기로 인해서 그 수분이 얼면서 얼음과 붙어버리는 것입니다. 매우 차가운 상태의 금속이나 얼음, 아이스바에 혀를 댔다가 붙어버리는 것도 같은 이유입니다. 습한 날 아이스바를 봉지에서 꺼냈을 때 표면에 하얀게 미세한 얼음이 덮이는 것도 같은 현상입니다. 공기중에 수증기가 차가운 표면에 닿아 미세한 물방울로 맺히고 바로 얼어버리는 것입니다.
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물리
23.08.07
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에어컨의 제습모드로 온도를 낮추면 냉방모드 대비 전기 에너지가 적게 들어가나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.제습모드에 대해서는 제조사마다 방식차이가 있습니다. 그래서 제조사와 모델마다 차이는 있습니다. 제습모드 설정에 습도기준으로 가동하는 제조사가 있고, 습도 설정없이 제습모드를 가동하는데 온도를 설정할 수 있는 것이 있고, 설정은 없이 제습모드를 가동하는 것도 있습니다. 이런 차이는 있지만 기본 원리는 비슷합니다. 온도 차이를 이용하여 수증기를 포함한 공기를 이슬점에 도달하게 하여 공기 중 습도를 조절하는 것입니다. (제습모드는 냉방모드 보다 냉각기 온도를 더 차갑게 낮추고 바람은 더 약하게 불어서 냉각기에 공기 중에 수증기를 결로로 맺히게 하여 습도를 조절합니다.) 단지 제품마다 작동 방식에 차이가 있어 소비전력 차이는 생길 수 있습니다. 요즘은 인버터 방식 제품이 많으니 인버터를 기준으로 동일 제품의 냉방모드와 제습모드를 기준으로 본다면 습도에 따라 차이가 있습니다. 습도가 높은 장마철에는 제습모드가 전력소비량이 높을 것입니다. 이 차이는 인버터 방식 에어컨을 냉방모드로 가동시 실내온도가 설정온도에 다다르면 실외기 가동을 멈추었다가 다시 실내온도가 높아지면 작동합니다. 그렇게 간헐적으로 작동하여 소비전력을 낮춰주는데 제습모드의 경우 설정온도 보다 조금더 낮은 온도까지 낮춰서 습도를 낮춰주다 보니 소비전력은 더 늘어나게 됩니다. 삼성전자의 논문을 보면 제습모드도 간헐적으로 실외기를 멈춰주기는 하지만 한 번 작동할 때 시간은 냉방모드 보다 더 길게 작동합니다. 소비전력량을 비교할 때 실외기 작동을 멈추는 구간이 어떻게 걸리냐에 차이입니다. 2시간 이상의 장시간을 기준으로 보면 냉방과 제습모드의 소비전력량은 비슷하다고 하지만 실제 실험 그래프를 보면 제습모드가 조금 더 소비전력량이 높을 것으로 보였습니다. 하지만 습도가 높을수록 그 차이는 커질 것입니다. 습도가 높으면 제습모드가 소비전력이 높을 것입니다. 습도를 설정하는 제품이나 설정이 없는 제품 또한 온도차이를 이용해서 제습을 해야 하기 때문에 필요 이상으로 가동될 것입니다. 목적이 냉방이 아니라 제습이기 때문입니다. 냉방모드로 제습이 된다는 얘기도 있는데 냉방모드로 가동하면 제습과 냉방이 동시에 이루어지니까 효율적이라는 내용에서 나온 말 같습니다. 그 부분은 일부만 맞습니다. 에어컨을 냉방모드로 가동하면 초기에는 제습이 같이 이루어집니다. 그러다가 실내온도가 설정온도와 비슷해지면 실내 공기는 이미 그 온도에서 포화수증기량에 도달했지만 더 이상 온도가 낮아지지 않으면 수증기를 내놓기 힘든 상태일 것입니다. 오히려 작동을 멈춘 시간에는 습도가 다시 높아질 수도 있습니다. 이 또한 삼성전자에서 내놓은 논문을 보면 일정량 제습을 한 이후 제습이 거의 이루어지지 않는 것을 알 수 있었습니다. 특히 인버터 방식은 중간중간 실외기 가동을 쉬면서 서서히 온도가 올라갈 때 습도가 올라가서 그 시점에 습도에 의한 불쾌함을 느낄 수도 있습니다. 제습모드는 앞서 언급했듯이 설정온도 보다, 냉방모드 보다 더 낮게 냉각기를 차갑게 만들기 때문에 계속해서 제습을 할 수 있으며, 잠시 멈췄을 때도 냉각기가 매우 차가워진 상태이기 때문에 어느 정도는 제습이 계속 이루어질 수 있을 겁니다. 실외기가 작동되는 냉방모드가 더 짧고 냉각기 온도가 덜 차갑기 때문에 실외기가 멈추면 제습효과가 빨리 없어질 것입니다. 그래서 냉방모드와 제습모드 중에 뭐가 소비전력량이 낮냐 생각될 것입니다. 습도가 너무 높은 날이 아니라면(장마철이나 비가 많이 오는 날이 아니라면) 비슷할 것입니다. 두 모드의 목적에 맞게 사용하면 됩니다. 빨리 시원해지길 원한다면 냉방모드, 빨리 습도를 낮추려면 제습모드를 사용하면 됩니다. 더 효율적으로 쓰겠다면 냉방모드로 온도를 낮추고 제습모드로 바꿔서 습도를 낮추면 될 것 같습니다. 제습모드 작동시 온도설정이가능한 제품이라면 냉방모드 보다 1~2도 높게 설정해서 사용하면 조금이라도 전력소비를 낮출 수 있습니다. 써큘레이터 같은 제품을 함께 사용하시고, 커튼이나 브라인드 같은 것으로 차양을 해서 복사열을 주이면 좋습니다. 그리고 요즘 제품들은 기능이 다양하기 때문에 절전모드, ai모드 등을 잘 사용하는 것도 도움이 될 것입니다. 그냥 목적에 맞게 사용하십시오.
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화학
23.08.07
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에어컨을 계속 켜두는 것과 간헐적으로 켜는 것 중 어느 것이 효율적일까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우선 인버터방식이냐 컨버터방식이냐에 따라 차이가 있습니다. 컨버터방식이 예전에 사용해오던 방식이라 먼저 설명하겠습니다. 컨버터방식은 에어컨을 가동했을때 모터가 일정하게 돌아갑니다. 설정한 온도가 되면 바람을 불어주는 송풍팬의 속도를 늦춰줄 뿐 압축기와 응축기를 작동시키는 모터는 계속 일정하게 돌아갑니다. 그래서 사양을 보면 하나의 소비전력만 적혀있습니다. 그런 제품은 적당한 시간과 온도를 정해서 2,3시간정도 가동후 실내가 더워지지 않는 정도로 꺼두는게 좋습니다. 다음은 인버터방식입니다. 요즘 나오는 에어컨은 대부분 인버터입니다. 위에 얘기한 컨버터와 차이는 모터 출력을 조절하는 것입니다. 설정한 온도가 되면 모터출력을 낮춰서 불필요한 전력소비를 줄여줍니다. 실내기도 기능이 발전하면서 더 효율적으로 실내온도에 대응합니다. 이때 첫 가동시 높은 출력으로 목표온도의 근사치로 온도를 낮추고 점차 모터 출력을 낮춰서 설정온도를 유지할 수 있을 정도만 가동합니다. 상황에 따라 실외기의 가동을 멈추기도 합니다. 에어컨의 전력소비가 가장 큰 부분이 압축기 응축기 가동입니다. 그 부분을 조절하여 전력소비를 줄여주는 것입니다. 인버터방식을 가장 효율적으로 사용하는 것은 송풍구 앞 쪽에 써큘레이터 같은 공기순환장치를 가동하고 23~26도 정도에 적당한 온도를 설정해서 가동하면 됩니다. 멈췄다가 재가동할 때 높은 출력으로 시작하기 때문에 지속적으로 가동하는 것이 더 효율적일 수 있습니다. 그러니 장시간 외출이 아니라면 계속 켜두시면 됩니다. 설정온도에 따라서 전력소비가 높을 수 있지만 같은 온도로 컨버터와 인버터를 비교하면 인버터는 계속 켜두는 것이 좋고, 컨버터는 주기적으로 가동을 멈춰주는 것이 좋습니다. 에어컨은 실내를 춥게 만드는게 아니라 더위를 피할 정도로만 가동해도 된다고 생각합니다. 인버터 방식에 추천드리는 온도는 25~26도 정도로 계속 가동하시면 전력소비도 줄이면서 더위를 피할 수 있습니다. 인버터방식 에어컨을 26도로 24시간 가동할 시 한달에 에어컨에 대한 전기요금이 2만원 중반대에서 3만원 중반대로 나온 사례들이 있습니다.(제조사, 기기, 누진세 구간 등에 따라 차이는 있지만 해당 금액은 301~450kWh 구간 기준입니다.)
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