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답변 내역

미세먼지 발생 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.미세먼지는 대기 중에 떠다니는 아주 작은 입자로, 그 크기가 10마이크로미터(μm) 이하인 것을 말합니다. 미세먼지는 다양한 원인으로 발생하는데, 크게 자연적 원인과 인간의 활동에 의한 원인으로 나눌 수 있습니다.자연적 원인: 화산 폭발, 숲의 화재, 황사 등으로 미세먼지가 발생합니다. 특히 우리나라의 경우, 봄철에 중국에서 황사가 들어오면 미세먼지 농도가 높아집니다.인간의 활동: 공장에서의 화학물질 배출, 자동차의 연소 과정, 난방 등으로 미세먼지가 발생합니다. 이런 미세먼지는 특히 도시 지역에서 많이 발생하며, 이는 도시의 공기 질을 나쁘게 만듭니다.겨울에 미세먼지가 더 심해지는 이유는 여러 가지가 있습니다. 하나는 난방을 위해 화력 발전소의 작동이 늘어나면서 미세먼지의 배출량이 증가하는 것입니다. 또 다른 이유는 대기의 대류 현상이 약해져 미세먼지가 쉽게 대기 중에 머무르게 되는 것입니다. 겨울철에는 대기의 온도 차이가 적어 대기가 잘 섞이지 않아, 미세먼지가 고도를 올라가기 어려워 지상에 머무르게 됩니다.
학문 / 화학
24.01.07
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오존층은 파괴될 수도 있지만 반대로 회복될 수도 있나요??
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.오존층은 자연적으로 회복될 수 있습니다. 오존(O3)은 산소(O2) 분자와 산소(O) 원자가 결합하여 형성되는데, 이 과정은 태양의 자외선에 의해 발생합니다. 따라서, 오존파괴물질의 배출이 줄어들면 오존층은 점차 회복될 수 있습니다.1980년대에는 황화합물(CFCs) 등의 오존파괴물질에 의해 오존층이 심각하게 파괴되었습니다. 이에 대응하여, 1987년에는 몬트리올 의정서가 체결되어 오존파괴물질의 생산과 사용이 국제적으로 금지되었습니다. 이후로는 오존층의 파괴 속도가 점차 줄어들었고, 일부 지역에서는 오존층이 회복되고 있다는 연구 결과도 있습니다.하지만, 오존층의 회복 속도는 매우 느립니다. 몬트리올 의정서 체결 후 30년이 넘은 현재도, 오존층은 완전히 회복되지 않았습니다. 이는 오존파괴물질이 대기 중에 오래 머무르며 계속해서 오존을 파괴하기 때문입니다. 따라서, 오존층을 완전히 회복시키려면 오존파괴물질의 배출을 완전히 중단하고, 그 후에도 수십 년이라는 긴 시간이 필요할 것입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.07
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석유는 어떻게 정제 하여 휘발유, 경유, 등유를 뽑아내는거죠?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.석유를 여러 가지 제품으로 분리하는 과정을 '정제'라고 합니다. 이 과정은 크게 두 단계로 나눌 수 있습니다: '증류(distillation)'와 '변환(conversion)'입니다.증류: 석유를 정제하는 첫 단계는 증류 탑에서 이루어집니다. 석유를 끓이면 여러 가지 성분들이 다른 온도에서 증발하게 됩니다. 가장 먼저 증발하는 것은 가장 가벼운 성분인 LPG와 휘발유입니다. 이들은 증류 탑의 상단에서 수집됩니다. 그 다음으로 증발하는 것은 중질유(경유, 등유), 그리고 마지막으로 가장 무거운 성분인 중유와 잔사유가 증류 탑의 하단에서 수집됩니다.변환: 증류 과정을 거치면 여러 가지 제품을 얻을 수 있지만, 이렇게 얻은 제품들 중 일부는 그대로 사용하기 어렵습니다. 예를 들어, 잔사유는 너무 무거워서 연료로 사용하기 어렵습니다. 이런 제품들을 다시 사용할 수 있는 제품으로 변환하기 위해 '크래킹(cracking)'이나 '재결합(reforming)'과 같은 과정을 거치게 됩니다. 이런 과정을 통해 무거운 성분을 가볍게 만들거나, 가벼운 성분을 더 가치 있는 제품으로 만들 수 있습니다.
학문 / 화학
24.01.07
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지구의 생성시기가 46억 년이라고 하잖아요
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.우리가 말하는 지구의 나이, 약 45억년,은 지구가 형성되기 시작한 시점을 가리킵니다. 이 시점은 바로 '태양계'가 형성되기 시작한 시기와 일치합니다.빅뱅 이후 약 90억년 후, 우주의 일부분에 있는 먼지와 가스가 중력에 의해 모여 '태양성운'이라는 구름을 형성했습니다. 이 태양성운이 계속해서 중력에 의해 수축하며, 중심부는 더욱 뜨겁고 밀도 높은 '원시태양'이 되었고, 그 주변의 물질들은 '원시행성원반'을 형성했습니다.원시행성원반 속에서 먼지와 암석들이 서로 충돌하고 결합하며 점점 커진 덩어리들이 '프로토플라넷'이 되었고, 이들 중 하나가 지금의 지구입니다. 이렇게 지구가 형성되기 시작한 시기가 바로 약 45억년 전입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.07
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밤하늘 태양계 행성을 눈으로 보는 것은 몇 시간 전 별의 모습인가요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.우리가 밤하늘에서 별이나 다른 행성을 보는 것은 사실 그 빛이 우리 눈에 도착하는 데 걸린 시간만큼 과거의 모습을 보는 것입니다. 이는 빛이 일정한 속도(초당 약 300,000km)로 이동하기 때문입니다.예를 들어, 가장 가까운 타양계 별인 프록시마 센타우리는 지구로부터 약 4.24광년 떨어져 있습니다. 이 말은, 우리가 지금 보는 프록시마 센타우리의 모습은 사실상 4.24년 전의 모습이라는 것을 의미합니다.태양계 행성들도 마찬가지입니다. 예를 들어, 화성은 지구와 가장 가까울 때에도 약 3분의 시간이 빛이 도달하는 데 걸립니다. 그래서 우리가 보는 화성의 모습은 실제로는 3분 전의 화성입니다.따라서, 만약 어떤 행성이나 별이 갑자기 사라졌다고 해도, 그 빛이 우리에게 도달하는 데 필요한 시간 동안에는 여전히 그 별이나 행성을 볼 수 있게 됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.07
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핵폭탄은 왜 공중에서 투하를 하는 것인가요.
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.핵폭탄이나 원자폭탄 같은 강력한 폭발물이 공중에서 폭발하는 이유는 크게 두 가지입니다.최대 피해 범위: 폭탄이 지상에서 폭발하면 그 피해 범위는 한정되지만, 공중에서 폭발하면 그 충격파와 열파는 모든 방향으로 퍼져 나가며 훨씬 넓은 범위에 피해를 입힐 수 있습니다. 이를 '공중폭발(air burst)'이라고 합니다.방사능 피해 최소화: 핵폭탄이나 원자폭탄은 폭발 시 방사능을 방출합니다. 이 방사능은 지면에 머무르면 오랫동안 그 지역을 오염시킬 수 있습니다. 그러나 폭탄이 공중에서 폭발하면 이런 방사능 오염을 어느 정도 줄일 수 있습니다. 이는 방사능이 대기 중으로 퍼져 나가게 되어, 그 피해를 줄일 수 있기 때문입니다.
학문 / 기계공학
24.01.07
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초전도체란 어떤 물질이고 어디에 활용되나요
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.초전도체는 저항이 완전히 0이 되는 물질을 말합니다. 이는 특정 온도 이하로 냉각될 때 발생하는 현상으로, 이 온도를 '초전도 전이 온도'라고 합니다. 초전도체는 전류를 손실 없이 영원히 유지할 수 있으며, 강한 자기장을 내부로 들어오지 않게 배제하는 특징을 가지고 있습니다. 이런 특성 때문에 초전도체는 전력 전송, 자기부상열차, MRI와 같은 의료 기기, 초대형 입자 가속기 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.초전도체 연구의 가장 큰 과제 중 하나는 '고온 초전도체'의 발견입니다. 현재까지 알려진 대부분의 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 초전도를 나타내기 때문에, 이를 유지하는 데 많은 에너지가 필요합니다. 이런 문제를 해결하기 위해 고온에서도 초전도 현상을 나타내는 물질을 찾는 연구가 진행되고 있습니다.또한, 초전도 현상이 어떻게 발생하는지에 대한 이론적 이해도 아직 완전히 이루어지지 않았습니다. 특히, 고온 초전도체의 동작 메커니즘에 대한 이해는 초전도체 연구의 중요한 과제입니다.
학문 / 전기·전자
24.01.07
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지구와 공기구성이 거의 비슷한 행성이 있을까요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.우리 지구와 비슷한 행성들을 '지구형 행성' 또는 '테라스 형 행성'이라고 부르며, 이들은 지구와 비슷한 크기를 가지고 있고, 암석으로 이루어져 있으며, 액체 물이 존재할 수 있는 적절한 온도를 가진 행성을 말합니다.지금까지 발견된 지구와 비슷한 행성 중 가장 유명한 것은 '프록시마 b'와 '킬러스-442b'입니다.'프록시마 b': 지구에서 가장 가까운 별인 프록시마 켄타우리 주변에서 발견된 행성으로, 지구의 1.27배 크기를 가지고 있습니다. 이 행성은 별에 가깝게 돌고 있지만, 별이 우리 태양보다 훨씬 약하므로 표면에 액체 물이 존재할 수 있는 적절한 온도일 것으로 추정됩니다.'킬러스-442b': 이 행성은 지구의 2.6배 크기를 가지는 '슈퍼 지구(earth)로, 지구에서 약 1200광년 떨어진 곳에 위치해 있습니다. 이 행성도 액체 물이 존재할 수 있는 적절한 온도라고 생각되며, 그 주변 별 주위를 약 112일에 한 바퀴 돕니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.01.07
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상대성이론이 무엇인지 궁금하고 누가 개발하였나요
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.상대성 이론은 알버트 아인슈타인이 1905년에 제안한 특수 상대성 이론과 1915년에 제안한 일반 상대성 이론으로 구성되어 있습니다.특수 상대성 이론: 이는 공간과 시간의 개념을 혁신적으로 바꾸었습니다. 이 이론은 속도와 시간, 그리고 질량과 에너지 사이의 상대적 관계를 설명합니다. 아인슈타인은 이 이론에서 빛의 속도가 항상 일정하다는 점을 전제로 하였습니다. 이로부터 유명한 E=mc^2 공식이 도출되었는데, 이는 에너지(E)와 질량(m)이 상수(c, 빛의 속도)의 제곱을 곱한 것으로 변환될 수 있다는 것을 의미합니다.일반 상대성 이론: 이는 중력에 대한 아인슈타인의 이론입니다. 이 이론은 중력을 공간과 시간의 곡률로 설명하였습니다. 즉, 무거운 물체는 주변의 공간-시간을 곡률시키고, 이 곡률된 공간-시간 경로를 따라 물체가 움직인다는 것입니다.상대성 이론은 우리 일상 생활에도 꽤 많은 영향을 미쳤습니다. 예를 들어, GPS(Global Positioning System)는 상대성 이론에 기반을 두고 있습니다. 위성이 지구 주변을 도는 속도와 지구의 중력장이 시간에 미치는 영향을 고려해야 정확한 위치 정보를 제공할 수 있습니다.또한, 상대성 이론은 원자력 발전과 원자 폭탄 등에 사용된 원자핵의 에너지를 해석하는 데 필수적입니다. 이외에도 물질의 고속 운동을 다루는 입자 물리학, 블랙홀이나 중성자 별 등의 천체 물리학 등 많은 과학 분야에서 상대성 이론은 중요한 역할을 합니다.
학문 / 전기·전자
24.01.07
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핵폭탄이 폭발하는 원리는 무엇인지 알려주세요
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.핵폭탄의 폭발 원리는 '핵분열' 또는 '핵융합'이라는 현상을 이용하는 것입니다.핵분열: 흔히 원자로에서 사용되는 원리로, 무거운 원자핵(예를 들어 우라늄이나 플루토늄)이 중성자에 의해 분열되면서 엄청난 에너지를 방출합니다. 이 원리를 이용한 핵폭탄을 '원자폭탄'이라고도 부릅니다.핵융합: 태양의 에너지 공급 원리로, 가벼운 원자핵들이 고온과 고압 하에서 합쳐져서 무거운 원자핵을 형성하면서 막대한 에너지를 방출합니다. 이 원리를 이용한 핵폭탄을 '수소폭탄'이라고도 부릅니다.이런 핵폭발이 가능한 원료로는 우라늄-235, 플루토늄-239(핵분열용), 데퓨테륨류와 트리튬(핵융합용) 등이 사용됩니다. 이들 원료는 매우 작은 양으로도 엄청난 폭발력을 가질 수 있습니다. 왜냐하면 핵반응 과정에서 발생하는 에너지는 에인슈타인의 상대성 이론에서 유래한 E=mc^2(에너지 = 질량 x 빛의 속도 제곱) 공식에 의해 계산되는데, 이 공식에 따라 아주 작은 질량의 변화도 굉장히 큰 에너지 변화를 가져옵니다.
학문 / 물리
24.01.07
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