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꿈을 꾸는 현상은 뇌에서 어떤 원리로 일어나죠?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.대부분 가설이지만 그나마 설득력 있는 가설은 사람이 잠을 자면 처음엔 NON-REM(논렘, 비수면) 상태가 되어 총 4가지의 단계를 순서대로 거쳤다가 다시 역순으로 돌아오는 과정을 거칩니다. 1~4단계로 갔다가 다시 4단계에서 1단계로 돌아오게 되는 것이죠. 그 이후 렘 상태로 들어오게 되고 이때부터 꿈을 꾸기 시작합니다. 보통 1~2시간에 한 가지씩 꿈을 꾸는 셈입니다. 철학자 프로이트는 과거의 기억 같은 잠재적인 요소가 꿈에서 발현되는 것이라고 했지만 현대의 꿈에 대한 연구에 따르면 꿈의 내용에 가장 많은 영향을 끼치는 것은 주로 일상생활이라고 합니다. 즉, 깨어있을 때 집중했거나 신경 썼던 일들이 다른 기억보다 꿈에 나올 확률이 더 높다는 것입니다.
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생물·생명
22.09.12
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선풍기를 최초로 개발한 사람이 궁금합니다
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.선풍기를 최초로 발명한 사람은 누군지 알 수 없습니다.발명가를 찾기 어려운 이유는 특허 이전부터 전기적 선뭉기가 이니더라도 인력이나 운동에너지를 이용한 선풍기가 사용되고 있었고 차츰차츰 변화했기 때문입니다.
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전기·전자
22.09.12
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핸드폰 무선충전 원리가 궁금합니다..
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.자기유도방식은 세계무선충전협회(WPC)에서 정한 국제표준(Qi)이 존재한다. 여기서 Qi란 기(氣)의 중국식 발음에서 유래한 것으로, 영미권에서도 중국식 발음에 따라 "치"라고 읽기도 한다. 그 국제표준에 인정만 받으면 전 세계 109개 업체에서 호환 사용을 할 수 있고, 거기다 충전의 효율성이 높은 것이 장점.하지만 단점으로는 기기간 거리가 4mm 이내로 근접해야 충전이 진행되기 때문에, 포트를 매번 결합, 분리하지 않아도 되는 것을 제외하면 유선충전이나 마찬가지라는 점이 있다. 2016년 1월 기준 유효충전거리가 4.1mm까지 늘어났지만 여전히 길다고 볼 수는 없다.그래도 포트를 결합, 분리하지 않아도 된다는 점의 편의성과 충전하다 떨궈서 충전단자가 뒤틀리는 건 막을 수 있다는 점에 있어 유선 충전 대비 장점이 있다.Qi의 무선 충전 규격으로는 5W까지 지원하는 Low Power(rel 1.2 Basic/Baseline Power Profile)와 15W까지 지원하는 Medium Power(rel 1.2 Extended Power Profile)가 있다. 자기 유도방식공진 유도방식은 공명현상을 이용하여 전력을 전송하는 방식이다.공진 유도방식의 무선충전은 자기 유도방식의 눈물나게 짧은 거리보다 좀 더 먼 거리에서도 사용 가능해, 실질적인 무선 충전의 의미에 들어맞는 방식으로 쓸 수 있다는 장점이 있다. 물론 자기유도방식에 비해 상대적으로 먼 거리라는 것일 뿐, 그래봤자 10cm 를 넘기기 힘들다.공진 유도방식의 또다른 장점이라면 이론상 에너지 전달 효율이 98% 정도나 된다는 것이다. 이상적인 조건이 만들어졌을 때에 그렇다는 얘기지만, 어쨌든 에너지의 손실을 줄일 수 있다. 대신 에너지 전송의 효율을 높이기 위해서는 전송 장치와 수신 장치가 정확한 위치에 자리잡고 있어야 한다는 것이 단점이다. 이론상 최대 효과를 보는 자리에서 조금만 벗어나도 효율이 급감하여 에너지 전송량이 50% 이하로 떨어진다. 공진 유도방식은 전송 장치와 수신 장치의 임피던스(교류 저항값) 일치가 아주 중요한데, 두 장치의 거리는 여기에 커다란 영향을 준다. 완벽한 위치에 있지 않으면 전달받는 에너지는 줄어들고 반사되는 에너지가 많아지기 때문에, 이 문제를 해결하기 위해서 관련 연구가 더 필요한 상황이다.공진유도방식 무선충전을 개발하는 단체로는 WiTricity, 퀄컴, SK텔레콤 및 삼성전자가 협력하여 만든 A4WP가 있다.Qi 방식 이외에도 PMA(Power Matters Alliance)라는 단체의 자기 유도방식 표준이 또 존재하는데, 위에서 말한 Qi 충전규격을 주관하는 WPC가 영리 단체이기 때문에 PMA는 영리화를 반대하는 기업과 오픈소스 단체가 주로 참여하는 비영리단체이다. 비교적 늦게 출범했지만 북미 시장에서 듀라셀, 스타벅스 등의 기업의 지원으로 점유율을 높이고 있다. 듀라셀과 스타벅스는 아이폰 X의 발표 이후 소프트웨어 업데이트 방식으로 기존에 설치된 패드에서 Qi 방식도 지원할 예정이라고 한다. PMA는 5V 1A 5W 출력의 무선충전과 9V 1A 9W 출력의 급속무선충전을 지원한다. 단체가 다른 만큼 무선충전을 지원하는 단말기 중 일부는 Qi 규격만 지원하거나 PMA 규격만 지원하는 경우가 있어 주의해야 한다. 특히 삼성 갤럭시 시리즈 같이 PMA 규격의 무선충전기에서만 9W 급속무선충전을 지원하는 경우도 있다.삼성 갤럭시 S6와 갤럭시 노트5부터 갤럭시 S/노트 시리즈 스마트폰은 Qi 방식과 PMA 방식을 모두 지원한다. Apple은 iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone X, Apple Watch Series 3부터, LG는 G6+[1]와 V30 부터 Qi 방식의 무선 충전을 지원한다. 샤오미는 미믹스2s가 Qi 방식의 무선충전을 지원한다.
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전기·전자
22.09.12
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달의 성분이 무엇으로 이루어져 있나요
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.연합뉴스 기사를 발췌했습니다.중국과학원(CAS)은 이날 국제학술지 ‘네이처'(Nature)에 창어 4호의 탐사로버 위투(玉兎·옥토끼) 2호가 확보한 데이터를 분석, 달 맨틀의 구성 성분이 지구의 맨틀과 유사하다는 결론을 얻었다고 발표했다.중국 연구진은 달 맨틀의 구성 성분을 알아보고자 달의 ‘충돌구'(크레이터)에 주목했다. 충돌구는 달이 어떤 천체와 부딪히며 생긴 흔적인데, 충돌 당시 엄청난 충격으로 달 맨틀 상부의 물질이 표면으로 튀어 오를 수 있다는 추정에서다.달 뒷면에서는 남극 에이트켄(Aitken) 분지가 가장 큰 충돌구다. 지름은 2500㎞, 깊이는 13㎞에 달하는데 41억년 전의 충돌로 생긴 것으로 추정된다.창어 4호는 에이트켄 분지 중심의 본 카르만 충돌구에 착륙했고 위투 2호는 에이트켄 분지를 다니며 관측 데이터를 얻었다.데이터 분석 결과 에이트켄 분지에는 칼슘이 적고 철과 마그네슘 성분이 풍부한 휘석과 감람석이 존재하는 것으로 나타났다. 휘석과 감람석은 지구 맨틀 마그마에서도 나오는 광물이다. 지구 맨틀에서도 칼슘 성분은 적고 철과 마그네슘 성분이 많은 게 특징이다.지금껏 원격탐사를 통해 달 맨틀 성분과 지구 맨틀 성분이 유사하다고 추정해왔는데, 이를 달 표면에서 확인한 셈이다.연구진은 “연구결과가 달 맨틀뿐 아니라 달의 형성과 기원에 대한 지식을 넓히는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
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지구과학·천문우주
22.09.12
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평소에 액체이고 큰 충격을 가하면 딱딱해지는 물체는 어떤 원리인가요
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.우블렉이라 명명 된 전분을 물에 물은 물질을 말씀하시는 거 같습니다.미세 입자가 섞여 있는 액체를 ‘현탁액’이라고 하는데, ‘우블렉’이라는 것은 전분 가루와 물을 섞어 만든 현탁액입니다. 이 물질에 천천히 손을 넣어 손으로 쥐었다가 펴 보면 흘러내리면서, 자유롭게 모양이 바뀌는 액체의 성질을 볼 수 있습니다. 그러나 손이나 다른 물체로 충격을 주면 고체처럼 딱딱하게 굳어 손에 묻어나지 않습니다. 이렇게, 우블렉은 어떠한 때에는 액체 상태이고 어떠한 때에는 고체 상태로 변하는 신기한 물질입니다. 힘을 가하면 그 힘에 비례해 모양이 변하는 물.공기.알코올 등과 달리 가해지는 힘과 변형이 비례하지 않는 액체가 있는데, 우블렉은 힘과 변형이 비례하지 않는 액체로, 과학자들은 우블렉에 힘을 가하면 닿는 부분이 순간적으로 고체로 변한다는 사실을 고속 카메라를 통해 발견하였습니다.이것은 충격이 가해지는 순간 물이 전분보다 충격 지점에서 빨리 사라지기 때문에 그 자리에 남은 녹말 입자들이 뭉쳐 높은 강도를 지닌 모양을 만드는 원리입니다. 이런 효과는 입자의 크기가 1㎛(100만 분의 1m) 이상인 현탁액이어야 나타납니다. 같은 현탁액인 우유는 입자 크기가 작아서 우블렉 현상이 일어나지 않습니다.
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물리
22.09.12
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연필인가볼펜은 왜 우주에서사용못하나요
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.이게 잘 못 된 상식입니다.볼펜도 무중력 상태에서 사용가능하고 러시아 우주인들이 볼펜으로 기록을 하고 있는 영상도 있습니다.그리고 연필의 흑연은 전도물질이라 흑연가루에 의해 우주선 화재 화재로 연개될 것을 우려하여 우주선 사용을 금지하고 있지요.
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지구과학·천문우주
22.09.12
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골전도 이어폰의 원리와 혹시 부작용은 없을까요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.우리의 귀 내부는 귀 -> 고막 -> 달팽이관으로 연결되어 있습니다. 귀를 통해 소리를 듣는 원리는 귀에 소리가 모아지고 고막이 떨려 이를 달팽이관으로 보내면 달팽이관이 청각 신경을 통해 뇌로 전달하는 방식입니다. 이것은 일반 이어폰의 소리를 뇌에 전달하는 과정과 같습니다. 하지만 골전도 이어폰은 뼈를 통한 진동으로 고막을 통하지 않고 바로 달팽이관으로 떨림을 전달하여 청각신경을 통해 뇌로 전달하게 됩니다.단점이자 부작용은골전도 이어폰도 결과적으로는 달팽이관을 거저 소리를 인식하는 방식이기 때문에 장시간 사용 시 일반 이어폰과 마찬가지로 달팽이관에 무리를 줄 수 있습니다. 관자놀이를 압박하는 형태이기 때문에 사용하는 사람마다 다르며 제품마다 다를 수 있지만 관자놀이에 통증을 유발하는 경우도 있습니다.골전도 이어폰은 진동을 이용하기 때문에 몇몇 사람들에게는 두통을 유발하기도 합니다. 하지만 두통 없이 잘 사용하는 사람들도 있기 때문에 사용해 보지 않으면 알 수 없습니다.기존 이어폰에 비해 음질이 좋지 않습니다.외부로 소리가 새어 나가기 때문에 공공장소에서 사용이 제한됩니다.
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전기·전자
22.09.12
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기초과학이란 건 정확히 어떤 분야인가요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.말 그대로 모든 과학의 기초가 되는 원료물이나 공식등을 발명하거나 찾아내는 학문입니다. 공학이나 응용과학 따위의 밑바탕이 되는 순수 과학인 자연 과학을 이르는 말로 이에는 수학, 물리학, 화학, 생물학이 있다.
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지구과학·천문우주
22.09.12
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공룡은 멸종한 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.여러 가설이 있습니다. 아직 100% 확실한 정설은 없고요.첫번째, '운석충돌설'이 있습니다. 6500만년전, 거대 운석이 멕시코의 유카탄 반도에 떨어지면서 그 충격으로 인한 영향들로 인해 공룡들이 멸종했다는 이론인데요.크레이터(crater), 즉 운석 충돌로 인해 생긴 커다란 구멍의 지름이 180킬로미터나 될 정도로 거대한 운석이었습니다. 과학자들은 운석의 지름이 10킬로미터는 되었을거라고 추정하고 있죠.운석 충돌로 인한 영향은 엄청났습니다. 거대 먼지가 일어나 기후에 엄청난 변화가 있을 정도였으니까요.이로 인해 백악기 식물들이 멸종하고, 식물들을 먹고 살던 초식공룡들이 굶어죽고, 초식공룡들이 사라지자 먹을 것이 없어진 육식공룡들도 굶어죽고,이렇게 연쇄적인 방식으로 멸종이 진행되었다는 것이죠.두번째, 빙하기 멸종설이 있습니다.공룡들은 도마뱀같은 냉혈동물로 추정되는데, 냉혈동물은 외부의 온도에 따라 체온이 변합니다.즉 빙하기에는 얼어죽을수밖에 없는 종류의 동물인 것이죠.빙하기가 찾아와 지구의 상당 부분이 얼음으로 뒤덮이고, 식물들이 얼어죽으니 먹을 것이 없어 공룡들이 잇달아 멸종했다는 이론인데요.현재 빙하기 가설을 뒷받침할만한 물리적 증거는 없습니다. 세번째, '화산폭발 멸종설'입니다.6천3백~6천7백만년 전쯤에 화산 대폭발이 있었고, 이로 인한 급격한 기후변화에 공룡들이 적응할 수 없어 멸종했다는 가설인데요.화산대폭발은 특히 인도 서부에서 활발히 일어났을 것으로 추정하고 있습니다.네번째, '질병 멸종설'이 있습니다.공룡들 사이에 질병이 퍼져 집단 폐사했을 거라는 이론이죠. 이것도 무시할 수 없는 가능성을 가진 가설로 보이네요.다섯번째, '동물간 생존경쟁설'이 있습니다.6천5백만년전 백악기에도 작은 크기의 포유류 동물들이 존재했었어요. 이러한 사실은 화석 증거를 통해 뒷받침되는데요.예컨대 이런 작은 포유류 동물들이 대거 공룡들의 알을 훔쳐가 먹어버리는 바람에 공룡들이 멸종하지 않았을까 하는 가설을 제시하는 이론입니다.가능성이 높아보이지는 않지만, 만약 이런 일이 소규모로라도 있었다면 그야말로 다윗과 골리앗의 싸움처럼 약자가 강자를 패배시킨 경우라고 졸 수 있겠네요.
학문 /
생물·생명
22.09.12
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뜨거운 기름에 물을 넣으면 파파팍 튀는데 과학적인 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.뜨거운 기름의 온도는 섭씨 100도를 훨씬 넘어 200도 가까이 됩니다. 따라서 여기에 물방울을 떨어뜨리면 물이 끓는 점(섭씨 100도)을 넘는 뜨거운 곳으로 들어가는 셈이니 당연히 끓게 됩니다. 물을 많이 넣는 게 아니라 조금씩 방울방울 넣을 때는 넣는 즉시 끓어 수증기로 변하게 됩니다.그런데 아시다시피 물은 끓어서 기체로 변할 때 부피가 크게 늘어납니다. 일반적으로 우리가 살고 있는 기압 아래서는 부피가 무려 1,700배로 늘어난다고 하지요. 이렇게 부피가 늘어나면서 수증기는 그에 걸맞은 공간을 차지하려고 주위를 향해 밀어내는 힘을 가하게 됩니다. 말하자면 주변공간 전체를 밀쳐내는 것입니다. 물을 끓일 때 주전자 뚜껑이 들썩거리는 것도 같은 이유 때문입니다. 결국 이 밀어내는 힘에 의해 기름이 밀려나는 것이지요.특히 물방울이 수증기로 갑작스럽게 변하면 그 밀어내는 힘도 매우 갑작스럽게 발생하면서 기름도 급하게 밀려나 방울이 퉁기면서 사방으로 튀어오르는 것입니다. 마치 목욕탕 욕조 안의 물에 손을 천천히 넣으면 물이 튀지 않지만 손을 갑자기 확 담그면 물방울이 튀는 것과 마찬가지입니다.
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화학
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