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녹이 슨다는 것은 어떤 화학작용인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.한마디로 정의하면 산화되는 것입니다. 녹이 슨다는 말은 대개 철에 변화를 보고 많이 얘기하는데, 그 경우 철이 산소화 결합하여 산화철이라는 화합물이 되는 것을 말합니다. 더 나아가 산화라고 얘기하면 철 뿐만 아니라 다른 여러가지 분자, 원자 등이 산소와 결합하는 것을 말합니다. 철의 경우 붉은색으로 변화된 모습을 육안으로 관찰할 수 있기 때문에 대표적으로 거론됩니다.
학문 / 화학
24.02.06
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자동차 앞 유리에 퐁퐁을 발라 닦아 놓으면 습기가 안찬다고 하던데 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.김서림 현상은 실내외 온도차이에 의한 것입니다. 수증기를 많이 머금은 실내에 따뜻한 공기가 차가운 외기로 인해 차가워진 유리창에 닿아 이슬점에 도달하고, 미세한 물방울 형태로 맺히게 되는 것입니다. 실내 습도가 매우 높았다면 여름철 얼음물이 든 유리잔에 물방울이 크게 맺히듯 순식간에 물방울이 커질 수도 있겠지만 대체적으로 겨울철 차량 실내에 발생하기 때문에 그렇게 습도가 높지 않을 것 같습니다. 그래서 미세한 물방울로 맺혀서 육안으로는 유리가 뿌옇게 된 것으로만 보입니다. 이때 중성세제를 바를 경우 세제 속에 포함된 계면활성제가 물방울의 표면장력을 약하게 만들어 주변으로 퍼지게 만듭니다. 미세한 물방울 형태로 있을 때는 빛을 난반사시켜 뿌옇게 보이지만 표면장력을 잃고 아주 얇은 막으로 변해버린 수분은 유리 넘어 모습을 보는데 방해가 되지 않습니다.김서림 방지를 위해서 세제나 시중에 판매되는 제품을 사용할 경우 자동차 유리에 부착된 썬팅(틴팅)필름에 손상을 줄 수도 있습니다. 그리고 유리면에 유분이나 수분이 있어 먼지가 많이 붙는데 그 먼지에 수증기가 잘 맺힐 수 있습니다. 평소 유리 내측을 약국에서 판매하는 정제수를 사용해서 깨끗하게 닦아주면 필름의 손상을 줄이면서 김서림을 많이 줄여줄 수 있습니다. 앞유리의 경우 경사가 있기 때문에 수분이 없다면 부유먼지가 잘 붙지 않습니다. 김서림을 완전히 예방할 수는 없지만 수증기가 맺히는 것을 많이 줄일 수 있습니다.추가로 여름철에 매우 습한 날 에어컨을 오래 가동하거나 온도를 많이 낮춰서 가동하면 유리가 차가워지면서 유리 외부에 김서림이 발생하기도 합니다.
학문 / 기계공학
24.02.05
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화물차 뒷바퀴는 왜 두개씩 장착되어 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.무게분산과 안전을 위한 것입니다. 화물차에 화물이 많이 실렸을 때 하중이 높습니다. 그 하중은 여러 부품을 거쳐서 최종적으로 바퀴를 통해서 지반으로 전달됩니다. 무게는 여러 바퀴에 분산되어 지반으로 전달되는데 한 곳에 두개의 바퀴를 설치하면 그만큼 분산이 더 많이 된다는 것입니다. 화물차에 실리는 화물의 중량이 약 1톤 이상이기 때문에 많이 분산시키는 것이 유리합니다. 그 다음 이유는 안전을 위한 것입니다. 화물의 무게나 도로 환경에 의해서 타이어가 손상될 경우를 대비하는 것입니다. 소형 트럭을 예로 들어 보겠습니다. 화물이 많이 실렸을 때 화물칸 부분 타이어 하나가 손상될 경우 해당 부위로 기울며 무게가 쏠리게 될 것입니다. 이때 구동제어가 어려워져서 사고로 이어질 수 있는 것입니다. 한 곳에 바퀴를 두개씩 둘 경우 하나의 타이어가 손상되더라도 남은 하나가 버텨줌으로써 사고로 이어지기 전에 조치를 취할 수 있는 것입니다. 그 외에도 대형 트럭 중에 화물이 너무 많아지면 위 쪽에 올려져 있던 바퀴가 내려와서 추가되는 것도 있습니다. 그런 화물차는 바퀴 한 조가 바닥에 닿지 않고 위로 들린 상태로 다니는 것을 볼 수 있습니다. 그 바퀴는 화물 무게가 일정 이상 늘었을 경우 내려서 구동됩니다.
학문 / 기계공학
24.02.02
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아프리카 흑인에게는 네안데르탈인의 유전자가 없나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.네안데스탈인은 주로 유럽이나 서아시아지역에 살았을 것으로 추정하고 있고, 데니소바인은 아시아지역에 살았다고 추정합니다. 둘 다 게놈 분석이 되었는데 데니소바인은 호모 사피엔스 보다 네안데스탈인에 가까운 종이라 추정합니다. 호모 사피엔스는 아프리카에서 시작하여 유럽 아시아로 이동했을 것으로 추정합니다. 호모 사피엔스의 이동으로 네안데스탈인, 데니소바인과 접촉이 있었습니다. 물론 일부 이종교배가 이루어졌을 것으로 보고 있는데 현재 인류인 호모 사피엔스 중 유럽인과 아시아인에게 네안데스탈인 유전자가 2% 있는 것으로 나타났고, 아시아인이 더 많이 보유하고 있습니다. 호모 사피엔스에 의해서 네안데스탈인이 멸종한 것으로 추정하는데 아프리카에서 호모사피엔스들이 흘러나와 지리적으로 가까운 유럽부터 유입되었기에 유럽에 살던 네안데스탈인부터 점차 줄고 이후 아시아로도 유입되었을 것으로 보입니다. 아프리카를 중심으로 이동하였기 때문에 아프리카인에게서는 네안데스탈인의 유전자가 없고, 이동이 많이 된 지역에서 더 많은 네안데스탈인의 유전자가 나타났을 것으로 생각됩니다. 점차 이동하며 이종교배가 더 이루어진 것이 아닐까 추측합니다. 네안데스탈인의 멸종이 호모 사피엔스에 의한 것으로 많이 알려졌는데 초기 보다는 점차 익숙해지며 이종교배가 이루어지지 않았나 생각됩니다.
학문 / 생물·생명
24.02.01
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지네와 지렁이는 왜 다르게 진화했을까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.다른 방식으로 진화했다기 보다 각 종의 기원까지만 본다면 다른 조상이었을 것입니다.진화론을 주장하는 많은 학자들은 현재 생물이 나무 가지가 여러 갈래로 나뉘어 자라듯이 선조로부터 여러 가지로 형태나 유전정보가 차이나는 새로운 종으로 나뉘었다고 추론하고 있습니다. 같은 종이라도 형태가 달라지는 것은 각자 사는 환경에 맞춰서 진화하였다고 보고 있습니다. 찰스 다윈의 경우 자연선택설이라 하여 어떤 생물이 살고 있는 형태의 객체가 더 잘 적응하면서 비교적 적응이 어려웠던 형태의 객체가 점점 줄어들게 되는 것이 마치 자연이 생물을 선택한 듯한 느낌이라는 의미를 가지고 있습니다. 이것이 진화의 원동력이라 생각했습니다. 지네와 지렁이는 이미 종의 차이가 있기 때문에 해당 종의 선조 때부터 다른 형태였을 것으로 추정되며, 각각의 사는 환경에 따라 살아가기 유리한 형태로 진화했을 것입니다. 비슷한 형태로 움직이는 듯하나 두 종의 사는 환경이 너무나 다릅니다. 땅 위에서는 지네처럼 발이 많은 것이 유리하겠지만 땅 속이라면 지렁이처럼 다리가 없고 몸의 수축과 이완으로 움직이는 것이 유리할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.02.01
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우주에서도 소리가 지구처럼 잘들리나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.음파가 고막을 진동시켜 소리를 듣는 것은 맞습니다. 하지만 음파가 전달되는 과정이 있어야지 고막을 진동시킬 수 있는 것입니다. 소리의 전달은 보통 공기를 진동시킴으로써 전달되어 옵니다. 대기가 없는 우주라면 소리의 전달이 이루어지지 않습니다.소리의 전달은 대기와 같이 음파를 연속적으로 전달해줄 환경이 갖춰졌느냐라는 대전제가 따릅니다. 우주에서 대기가 없다면 전달되기 어렵습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.31
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캐논 50D가 전원이 껴지지가 않아요 왜그런가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.배터리의 수명이 다 된 것이 아닐까요? 정확한 이유는 모르겠지만 장시간 사용하지 않았다면 배터리가 완전 방전된 상태로 오래 두면서 문제가 되었을 수도 있습니다. 리튬이온배터리는 완전방전시 성능과 수명에 부정적인 영향을 줄 수 있는데 그게 몇 년씩 방치되었다면 더욱 문제가 생기기 쉬울 것 같습니다.
학문 / 전기·전자
24.01.30
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나사에 헬리콥터 조종사가 있는 이유가 궁금해요~
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우선 아셔야 할 것이 있습니다. NASA를 우리말로 표현하자면 미국 항공 우주국이라고 합니다. 전신은 NACA로 미국 항공 자문위원회였던 것이 러시아가 최초 인공위성을 궤도에 쏘아올리는 것을 성공시키자 우주를 넣어서 지금의 NASA로 바뀐 것입니다. 미국은 당시 우주개발을 하는 연구소가 여러 곳으로 분산되에 각각 연구해왔는데 미국 항공 우주국으로 바꿔서 연구팀을 모을 수 있었습니다. (물론 연구진들 간에 경쟁심이나 적대감으로 모이기 힘들었습니다.) 지금도 항공사업에도 관여하지만 관심을 받지 못해 우주개발을 내세우고 있습니다. 그렇기에 헬리콥터 조종사가 있다는 것은 자연스러운 것입니다. 그 외에도 화성 탐사를 위해서 헬리콥터가 동원되었습니다. 사람이 탑승하여 조종하는 것은 아니며, 흔히 아는 드론과 같이 무인으로 조종하는 것입니다. 그 헬리콥터는 NASA에 소속된 엔지니어가 조종사를 맡고 있습니다. 그래서 한 때 NASA에 헬리콥터 조종사가 있다는 얘기가 나왔습니다. 질문자님께서도 그것과 관련해서 헬리콥터 조종사가 연구에 참여한다고 생각하신게 아닐까 생각됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.30
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칫솔질 하다 보니 치약에는 어떤 화학적 성분이 있는지 궁금해요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.보통 치약에는 불소, 연마제, 보존제, 감미료, 계면활성제, 각종 향료 등이 들어갑니다. 불소, 연마제, 계면활성제가 주요성분일 것 같습니다. 불소는 무기질을 재흡수시켜 치아표면을 강화하여 플라그 박테리아의 산으로부터 저항력을 높여줄 수 있습니다. 치약에 따라 불소의 함량에 차이가 있고, 불소에 대한 불안감 때문에 무불소 치약도 출시되고 있습니다. 양치를 할 때 불소와 접촉시간이 길면 효과가 좋다고 알려져 있습니다.연마제는 치아 표면에 치태나 얼룩을 제거하는데 도움을 줍니다. 연마제라고 하여 치아 표면에 손상을 줄 정도로 거친 것이 아닌 미세한 것으로 탄산칼슘, 수화 실리카, 알루미나 등을 사용합니다. 칫솔에 힘을 많이 주지 않고 부드럽게 문지르면 문제가 없겠지만 너무 강하게 눌러서 문지르면 치아표면에 손상을 줄 수도 있습니다.계면활성제(또는 발포제)는 치약이 입안 전체에 고르게 퍼지도록 돕고, 이물질과 음식물 찌꺼기를 제거하는데 도움을 줍니다. 외국에서는 양치를 하고 뱉기만 해도 된다고 하는데 우리나라의 경우 계면활성제로 인해서 입안이 건조해져서 입을 충분히 헹궈주라고 합니다.(그 외에도 치약성분을 삼켜서 해가 될지도 모른다고 하여 헹궈야 된다고도 합니다.)그외에 구취제거를 위한 향료, 치약을 사용할 때 거부감을 줄여줄 감미료, 치약의 변질을 막고 오래 사용할 수 있게 해줄 보존제 등이 있습니다. 예전에는 인공적인 성분을 많이 사용했었는데 점차 자연유래성분을 사용한 제품이 늘어나고 있습니다.
학문 / 화학공학
24.01.30
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주택의 결로는 과학의 어떤 원리로 설명이 가능한가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.결로의 원인은 포화수증기량, 이슬점과 관련된 현상입니다. 먼저 포화수증기량을 설명드리자면 공기는 따뜻할수록 내포할 수 있는 수증기량이 많아집니다. 어떤 온도에서 포함할 수 있는 수증기량이 최대치일 때, 포화상태일 때 그 수증기량이 포화수증기량입니다. 반대로 온도가 낮아지면 내포할 수 있는 수증기량이 줄어들게 됩니다. 어떤 온도에서 포화수증기량에 도달했었는데 온도가 낮아져서 포화수증기량이 줄어들면 일부의 수증기를 물방울형태로 공기 밖으로 내보냅니다. 그렇게 공기 중 수증기가 물로 응결될 때의 온도가 이슬점입니다.결로는 실내외 기온차이가 심할 때 따뜻하고 습도가 높은 실내 공기가 차가운 실외 기온의 영향으로 차가워진 벽, 지붕, 기초(바닥) 등의 구조체와 만나면서 이슬점에 도달하여 수증기의 일부가 물방울 형태로 맺히게 되는 것입니다. 이는 여름철 얼음물이나 차가운 음료가 담긴 유리잔의 외부에 물방울이 많이 맺히는 것과 같은 현상입니다. 실내 환경을 유지하기 위해서 냉난방을 하게 되면 실외와 환경 차이가 발생할 수 있고, 그로 인해서 구조체에서 열전도 현상이 발생할 수 있습니다. 그렇게 되면 인공적으로 실내환경을 유지하는데 많은 에너지를 소모하고, 결로와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 그것을 방지하고자 건축을 할 때 단열시공을 합니다. 단열시공을 하면 실내외 기온차에 의한 열전도를 줄일 수 있어서 에너지 사용을 줄이면서 실내 환경을 유지시킬 수 있습니다. 문제는 단열시공에도 헛점은 있습니다. 가장 효과적인 단열방식은 단열재가 끊기는 부분이 없이 외부 전체를 감싸고, 내부도 감싸는 것입니다. 하지만 비용적인 측면과 구조적인 측면에서 어렵습니다. 그렇다면 외부를 전체 감싸는 방법이 있는데 이 또한 건축물의 형태에 따라서 단열이 끊기는 부분이 생길 수 있습니다. 어떤 건물은 일부 외단열 시공하고, 그 외 부분을 내단열 시공합니다. 그 외에도 여러가지 이유에서 단열이 끊어지는 부분이 생기면 해당 부위를 통해서 열전도가 빠르게진행됩니다. 겨울철이라면 해당 부위 주변으로 차가워진 구조체에 따뜻하고 습도가 높은 실내공기가 닿아서 결로가 발생되는 것입니다. 혹은 법적 단열기준을 충족시켰음에도 평년과 달리 기온이 급격히 낮아지는 때라면 구조체가 차가워져서 결로로 이어질 수도 있습니다. 그 외에 단열조치가 올바르게 되지 않거나 실내 온도와 습도가 과도하게 높으면 결로가 발생할 수도 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.30
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