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드라이아이스가 만들어지는 과정
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.소화기를 예로 들어 드라이 아이스 생성 과정을 설명드리겠습니다.이산화탄소 소화기 속에는 고압의 이산화탄소 액체가 들어 있습니다. 이산화탄소를 압축하여 동결시키면 이런 액체가 됩니다.손잡이를 눌러주면, 액체가 밖으로 분사되면서 순간적으로 기화되고, 기화열을 흡수합니다.이로 인해 주변 온도가 급격히 떨어지게 되고, 주변 이산화탄소가 급격히 얼어 붙어 고체 드라이아이스가 됩니다. 즉, 액체 이산화탄소가 방출되면, 빠르게 팽창하고 증발하여 일부 이산화탄소를 빙점 (섭씨 -109.3도 또는 섭씨 -78.5도)까지 냉각시켜 단단한 고체를 만들어 냅니다. 이런 고체가 우리가 생각하는 드라이아이스이며, 소화기나 냉동 식품의 보관에 사용됩니다.
학문 / 화학
22.08.14
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조그마한 건전지에 전기가들어있는건지 궁금합니다
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.건전지는 전기를 발생시킵니다.전기는 전류의 흐름을 의미합니다. 전류가 흐를 수 있는 것은 전자가 이동하기 때문입니다.결국, 건전지가 전기를 발생시킬 수 있는 이유는 전자를 어떤 특정한 방향으로 흘려주기 때문이라는 겁니다.질문의 결론부터 말씀드리면, 건전지를 장착하면 건전지 안에서 전자가 이동해 전기를 만들어 내는 겁니다. 전자가 이동하는 원리는 간단합니다.음극에서 양이온이 빠지면, 음극의 전자가 양극으로 이동합니다.이것을 전류가 흐른다라고 합니다.우리가 보통 다루는 AA건전지는 망간 - 아연 건전지입니다.음극은 아연으로 이루어져 있고, 양극은 이산화망간과 탄소 막대로 이루어져 있습니다. 아연은 전자를 분리하여 내어놓기 쉬운 성질을 갖고, 망간은 전자를 받아들여 환원하려는 성질이 강합니다.즉, 아연 쪽은 전자를 내놓고, 망간 쪽은 전자를 끌어당기는 것입니다.음극의 아연에서 떨어져나온 전자는 양극의 망간으로 이동하여 붙으려 하고, 이렇게 해서 음극에서 양극으로 전자의 이동이 계속 일어나게 됩니다.이게 우리가 이야기하는 전기 라는 것이구요.
학문 / 전기·전자
22.08.14
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선풍기 날개에 있는 먼지는 왜 안떨어질까요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.선풍기 날개는 정전기를 발생시키는 플라스틱 소재이기 때문에 선풍기 날개도 전하를 띄게 됩니다. 따라서 전하를 띄고 있는 선풍기 날개에 먼지가 가까워 지게 되면 전기력에 의한 인력으로 인해 서로 달라 붙게 되는 것입니다. 이렇게 먼지가 붙어도 선풍기가 작동해 바람이 불면 날아가야 할 것 같지만, 경계층 원리에 의해 들러붙은 먼지가 계속 들러붙게 됩니다.공기를 포함한 모든 유체는 다른 물체와 마찰할 때 그 물체에 붙을려고 하는 점성을 가집니다. 자유롭게 흐르는 공기는 고체 표면을 흐를 때 점성을 보이는데 이렇게 점성을 보이면 유체의 속도가 감소하게 됩니다. 이 속도가 감소하는 층을 경계층이라고 부릅니다.경계층 원리는 선풍기 날개에서도 작용하며, 선풍기 근처의 먼지는 경계층안에 갇혀서, 선풍기 날개가 강하게 움직이더라도 계속 제자리를 지키게 되는 것입니다. 경계층에서 벗어난 먼지들은 다 날아가게 됩니다.결론 1. 처음에는 선풍기 날개(플라스틱)와 먼지의 정전기적 인력으로 들러붙는다2.경계층 원리로 먼지가 날개의 경계층에 갇혀 계속 들러붙어 있는다.
학문 / 기계공학
22.08.14
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물은 끓는점에서 온도가 더 올라가나요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.물의 끊는점은 100도 이고, 여기서 더 끊이면 온도가 유지되다가 기체로 상태변화가 일어납니다.그래서 물의 온도를 묻는다면, 100도이고, 수증기로 변하면 그 이상의 온도를 가질 수 있습니다.1기압이고 불순물이 섞이지 않았다는 가정하에 액체 상태의 물이 100도를 넘는 상황은 이론상으로 없습니다.물은 100도에서 열을 쌓아 기체로 변하기 때문입니다. 다만, 현실에서는 100도가 넘는 경우를 많이 볼 수 있습니다.예를 들어, 기압이 더 높은 상황이라던가, 물에 소금과 같은 불순물이 섞이거나 하면 100도를 넘는 물도 존재할 수 있습니다.
학문 / 화학
22.08.14
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오존은 어떻게 만들어지는건가요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.우리가 이야기하는 오존층은 성층권에 있습니다.고도 10-50km의 성층권 중에서도 특히 고도 20km에서 30km사이에 집중적으로 분포되어 있습니다.성층권에 존재하는 산소분자(O₂)에 태양의 자외선이 닿으면 산소 원자(O)로 분해되고 이렇게 분해된 산소원자는 다시 산소 분자와 결합해 오존이 생성됩니다.반대로 오존(O₃)은 자외선을 만나면 산소원자로 분해되면서 파괴되기도 하는데, 이렇게 분해되면서 자외선을 흡수하기 때문에 인간에게 유해한 자외선을 줄여주는 역할을 합니다.이런 원리로 지금도 계속해서 오존층에 오존이 생성되고 있으며, 최근 연구 결과 CFC와 같은 냉매를 줄인 영향으로 확실히 오존층 상태가 개선되고 있는 것이 관측되고 있습니다.
학문 / 화학
22.08.14
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초음속 전투기라는 것이 있는데 음속은 어느정도 빠르나요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.소리의 속도는 음속이라고 합니다.음속은 초당 340m 입니다. 1시간에 1224km를 이동하는 수준입니다.음속의 단위는 마하를 쓰는데, 마하 1은 음속과 같은 속도이고, 마하 2는 음속의 2배 속도를 의미합니다.마하 1을 넘어서면 소리보다 빨라지는 것입니다.이렇게 소리를 넘어서는 속도를 초음속이라고 합니다. 마하 1.0을 넘으면 초음속으로 분류됩니다.
학문 / 전기·전자
22.08.14
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요즘 스마트폰 카메라 갯수가 느는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.말씀하신 대로 요즈음은 카메라가 2개, 3개를 넘어 4개까지도 들어갑니다.카메라 개수가 늘면, 화각이 늘어납니다. 화각이 늘어나면 다양한 각도에서 사진을 촬영할 수 있습니다.스마트폰을 들고 있는 상태에서 내가 움직이지 않아도 말입니다.그리고 카메라 개수가 늘면 화소(화질)도 늘릴 수 있습니다. 일부 카메라는 흑백 센서를 활용해 노이즈를 최소화하고, 일부 카메라는 컬러 센서로 촬영해 양 이미지를 합성하면, 컬러 이미지를 얻으면서도 노이즈를 최소화 할 수 있어 선명한 사진을 얻을 수 있습니다.연속 촬영을 해서, 프로그램 상으로 흑백 이미지와 컬러 이미지를 얻고, 이를 합성하여 선명한 이미지를 얻는 기법들이 연구 중이지만, 현재로서 가장 빠르고 쉽고 값싼 해결책은 이렇게 카메라를 늘리는 것입니다.
학문 / 전기·전자
22.08.14
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홀로그램이 어떤 원리인지궁금합니다
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.홀로그램은 완전함을 의미하는 ‘holo’와 메시지, 정보를 뜻하는 ‘gram’의 합성어입니다.실물처럼 입체로 보이는 3차원 영상이나 이미지를 의미합니다.홀로그램은 빛의 간섭현상에 의해 입체 영상이 구현되는 것입니다.2개의 레이저 광선을 하나는 반사경에, 다른 하나는 피사체에 쏘아서 피사체에 난반사된 빛과 반사경에서 반사된 빛이 겹쳐지면 빛의 간섭 현상이 일어납니다.이런 간섭무늬를 직접 기록하여 정지된 입체 이미지를 만드는 아날로그 방식이 있고,수학적 계산과 처리를 통해 간섭 무늬를 만들고 데이터로 기록하여 3D 영상을 재생하는 디지털 방식이 있습니다.홀로그램은 광선들이 서로 만나 간섭하는 원리를 통해 이미지를 형성합니다. 광선들이 보강 간섭을 하는 위치에서는 밝은 빛으로 된 ‘점’이 생깁니다. 이러한 ‘점’을 수천 수만 개씩 원하는 이미지 패턴으로 만들어 주면 공간에 떠있는 3차원 입체 이미지가 만들어 집니다. 이런 ‘간섭’으로 이루어지는 빛의 점들이 픽셀의 역할을 해서 이미지를 구현합니다.현재 상용화를 위해 오큘러스와 같은 기기들이 나오고 있으며, VR이나 AR기기를 착용하더라도 시야각을 개선하여 더 편하게 이미지를 볼 수 있는 기술들을 연구중인 것으로 알려져 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.08.14
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하늘을 날아다니는 자동차의 시대가 올수있을까요??
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.1. 하늘을 나는 자동차의 상용화가 어려운 이유는 사고가 발생하거나 차체 결함시 하늘에서 지상으로 떨어지며 운전자를 보호할 만한 수단이 마련되지 않았기 때문입니다.2. 또한, 하늘을 나는 운송 수단 증가 시, 기존에는 비행기만 있어서 관제탑을 통해 교통 정리가 가능했지만,차량이 증가하면 교통 정리가 문제가 될 수 있습니다.다만, 교통 정리 문제는 규범을 만들어 해결할 수 있을 것으로 보이지만, 1번 문제가 여전히 남아 있습니다.참고로, 지상 교통 혼잡을 막기 위한 아이디어로는 지하에 터널을 뚫고 여기에 레일을 설치해, 차를 싣고 이동하며,목적지에 도달하면 지상으로 보내주는 일론 머스크의 터널 루프가 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.08.14
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아니 대체 올 여름처럼 이런 시기에 비가 많이 오는 게 왜 그런거죠?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.일단 지구 온난화의 영향으로 지구 온도가 올라가면서 한반도 근처 바다들의 온도도 올라갔습니다.우리나라도 이번 물난리가 있기 전 37도를 넘나드는 무더위가 2주 정도 있었습니다.이런 온도 상승으로 수증기 자체가 증가했습니다. 이런 이유로 기본적인 강수량이 증가한 것입니다.우리나라에 갑작스런 폭우가 증가한 것은 대기가 불안정하기 때문입니다.기상청 관측에 의하면 우리나라 상층부에 찬 공기가 머무르고, 바람이 불지 않아 떠나지 않고 있다고 합니다.여기에 낮 동안 저층부 기온이 오르면서 아래는 뜨겁고, 위는 차가운 불안정한 대기 상태가 계속되는 겁니다.그래서 수시로 소나기가 내리고, 천둥 번개가 치는 것입니다.이는 동남아의 스콜과는 다릅니다.스콜은 상층부의 대기가 찬 공기가 있는 상태가 아닙니다.반면 우리나라는 대기중의 상층부에 찬 공기가 있는 상태로 소나기에 가깝습니다.스콜은 내린 후에도 습하고 무더운 상태가 계속되지만, 소나기는 내리고 나면 찬 공기가 내려오면서 선선해지는 경향이 있습니다.우리나라는 폭우가 오고 나면 그래도 어느 정도는 시원해지기에 소나기에 가깝습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.08.14
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