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수소 자동차의 수소는 어떤 역할을 하나요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.수소 자동차는 수소 연료 전지를 사용하여 전기를 생성하고, 이 전기를 이용해 자동차를 구동합니다. 수소 자동차에서 수소의 역할은 주요 연료로서, 자동차를 움직이게 하는 에너지원으로 사용됩니다. 수소 연료 전지 기술은 화학 반응을 통해 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생성하며, 이 과정에서 발생하는 유일한 부산물은 물입니다. 이러한 특성으로 인해 수소 자동차는 환경 친화적인 교통 수단으로 간주됩니다.수소 자동차에서 수소의 역할에너지 생성: 수소 연료 전지에서는 수소가 양극(애노드)에서 산소와 반응하여 전기를 생성합니다. 이 전기는 모터를 구동하여 자동차를 움직입니다.물 생성: 수소와 산소의 화학 반응 결과로 전기뿐만 아니라 물(H₂O)도 생성됩니다. 이는 수소 자동차가 운행 중에 배출하는 유일한 부산물이며, 환경 오염 물질을 배출하지 않는다는 점에서 매우 중요합니다.고효율: 수소 연료 전지는 내연 기관에 비해 에너지 변환 효율이 높습니다. 즉, 같은 양의 연료로 더 많은 에너지를 생성할 수 있으며, 이는 장거리 운행에 있어서 연료 효율성을 높입니다.수소 연료 전지의 작동 원리수소 공급: 수소는 연료 탱크에서 연료 전지의 양극으로 공급됩니다.산소 공급: 대기 중의 산소(또는 순수한 산소)는 음극(카소드)으로 공급됩니다.전기화학 반응: 양극에서 수소 분자는 프로톤과 전자로 분리됩니다. 프로톤은 전해질을 통해 음극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 이동하면서 전기를 생성합니다. 음극에서 프로톤, 전자, 그리고 산소가 만나 물을 형성합니다.장점환경 친화적: 수소 자동차는 운행 중 이산화탄소나 유해한 배출가스를 전혀 배출하지 않습니다.에너지 효율성: 수소 연료 전지는 내연 기관보다 높은 에너지 효율을 제공합니다.조용한 운행: 수소 자동차는 전기 모터를 사용하기 때문에 내연 기관 차량에 비해 운행 소음이 적습니다.
학문 / 화학
24.02.29
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지하수와 강물은 왜 안짠건가요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.바닷물이 짜고 호수, 강물, 지하수 등의 물이 상대적으로 짜지 않은 이유는 여러 자연적 과정과 지구상의 물 순환 과정에 기인합니다. 염분의 농도 차이는 주로 이러한 물들이 어떻게 형성되고 순환하는지에 따라 결정됩니다.염분이 만들어지는 원인암석의 침식: 바닷물의 염분은 주로 땅과 바위의 침식 과정에서 비롯됩니다. 비와 강물이 지표를 흐르며 암석과 토양을 침식시킬 때, 여기에 포함된 미네랄이 용해되어 강을 통해 바다로 운반됩니다. 이 미네랄 중에는 나트륨, 염소 등이 포함되어 있으며, 이들이 바닷물에서 염화나트륨(테이블 소금)을 형성합니다.증발: 바다에서 물이 증발할 때, 소금과 다른 미네랄은 물에 남게 됩니다. 이 과정이 수백만 년에 걸쳐 반복되면서 바닷물의 염분 농도가 점차 증가합니다.호수, 강물, 지하수가 덜 짠 이유지속적인 수원 공급: 강물과 대부분의 호수는 지속적으로 비나 녹은 눈으로부터 물을 공급받습니다. 이 물들은 암석과 토양을 침식시키며 일부 미네랄을 용해시키지만, 바다처럼 물이 증발하여 염분이 농축되는 현상은 비교적 덜 합니다.물의 순환: 강물은 바다로 흘러가며, 이 과정에서 강물에 포함된 염분이 바다로 운반됩니다. 따라서 강물 자체는 염분이 지속적으로 제거되는 과정을 겪습니다.지하수: 지하수는 주로 강수가 지표 아래로 침투하여 형성되며, 토양과 암석의 여과 과정을 거치면서 상당량의 미네랄이 제거됩니다. 이 과정은 지하수를 상대적으로 깨끗하고 염분 농도가 낮게 유지합니다.폐쇄된 호수: 일부 폐쇄된 호수(예: 사해)는 바다보다 훨씬 높은 염분 농도를 가집니다. 이는 호수로 유입되는 물이 증발할 때 염분이 남아 농축되기 때문입니다. 이러한 호수는 외부로의 배수구가 없어 염분이 쌓이게 됩니다.결론적으로, 바닷물, 호수, 강물, 지하수 등의 물이 각기 다른 염분 농도를 가지는 것은 그들이 위치한 환경, 물의 순환 과정, 그리고 자연적인 물리화학적 과정의 결과입니다.
학문 / 토목공학
24.02.29
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해수면 온도가 오르면 바다생물의 멸종도 늘어날까요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.바다 생물의 생존은 수온에 크게 영향을 받습니다. 수온은 바다 생물의 대사율, 생식, 행동, 이동 패턴, 그리고 생태계 내에서의 역할을 포함하여 다양한 생물학적 과정에 직접적인 영향을 미칩니다. 수온의 변화는 해양 생태계의 구조와 기능에 중대한 영향을 줄 수 있으며, 특히 기후 변화와 글로벌 온난화가 해양 환경에 미치는 영향으로 인해 이러한 주제는 더욱 중요해지고 있습니다.수온이 바다 생물에 미치는 영향대사율: 수온은 해양 동물의 대사율에 직접적으로 영향을 미칩니다. 일반적으로 수온이 상승하면 대사율도 증가합니다. 그러나 수온이 너무 높아지면 단백질 변성과 같은 부정적인 생물학적 영향을 초래할 수 있으며, 이는 생존에 위협이 될 수 있습니다.생식: 수온은 생식 주기, 성장률 및 생식 성공률에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 산호의 경우, 특정 수온 범위에서만 성공적으로 산란과 수정이 일어날 수 있습니다. 수온이 너무 높거나 낮으면 산란이 억제되거나 수정률이 감소할 수 있습니다.분포: 수온은 해양 생물의 지리적 분포와 이동 패턴에 중요한 영향을 미칩니다. 온난화로 인해 일부 해양 생물은 더 시원한 물을 찾아 극지방이나 더 깊은 바다로 이동하고 있습니다.생태계 구조: 수온의 변화는 해양 생태계의 식량망 구조에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 플랑크톤과 같은 기본 생산자의 생산성과 종 다양성은 수온에 의해 크게 영향을 받으며, 이는 고등 포식자에게 영향을 미칩니다.산호 백화 현상: 산호는 특정 수온 범위 내에서만 생존할 수 있습니다. 지속적인 온난화로 인해 수온이 상승하면 산호와 공생하는 조류가 산호로부터 분리되어 산호 백화 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 산호초 생태계에 심각한 영향을 미칩니다.결론수온의 변화는 해양 생물의 생존과 번식, 해양 생태계의 건강과 안정성에 중대한 영향을 미칩니다. 기후 변화로 인한 글로벌 온난화는 해양 생태계에 심각한 도전을 제시하며, 이에 대응하기 위한 국제적인 노력이 필요합니다.
학문 / 생물·생명
24.02.29
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지금까지 관측된 행성중 최악의 행성은 어떤 조건의 행성인가요
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다."최약의 행성"이라는 표현을 정확히 해석하기 위해서는, 어떤 기준이나 맥락에서 "약함"을 정의하는지 명확히 알아야 합니다. 일반적으로 행성의 "약함"을 논할 때는 그 행성의 중력, 대기 조건, 자기장의 강도, 지질학적 활동 등 다양한 요소를 고려할 수 있습니다. 하지만 통상적으로 사용되는 용어나 개념은 아니므로, 여기서는 행성의 몇 가지 가능한 "약한" 특성에 대해 설명하겠습니다.중력이 약한 행성행성의 중력은 그 질량과 반지름에 의해 결정됩니다. 태양계 내에서는 명왕성(이제는 왜행성으로 분류됨)과 같은 작은 천체들이 상대적으로 중력이 약합니다. 이러한 작은 천체들은 대기를 유지하는 데 필요한 충분한 중력을 갖지 못할 수 있으며, 이는 대기가 우주 공간으로 쉽게 탈출하게 만들 수 있습니다.대기가 거의 없거나 없는 행성대기가 약하거나 전혀 없는 행성 또한 "약한" 조건으로 볼 수 있습니다. 예를 들어, 수성은 태양계에서 대기가 거의 없는 행성으로, 이는 수성의 표면 조건을 극도로 극단적으로 만듭니다(즉, 매우 높은 온도 차이, 별도의 기상 현상 부재 등).자기장이 약한 행성자기장은 행성을 우주 방사선과 태양 풍으로부터 보호하는 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 화성은 약한 자기장을 가지고 있으며, 이는 태양 풍이 화성의 대기를 점차적으로 침식시키는 원인 중 하나로 여겨집니다.지질학적 활동이 적은 행성지질학적으로 활동적이지 않은 행성은 내부 열이 적고, 화산 활동이나 판 구조론적 활동이 거의 또는 전혀 발생하지 않는 행성을 의미합니다. 예를 들어, 수성과 달은 지질학적 활동이 거의 멈춘 상태로, 이는 이들 천체가 "지질학적으로 약한" 상태에 있다고 볼 수 있습니다.이러한 조건들을 종합적으로 고려하면, "최약의 행성"이라는 개념은 주로 해당 행성이 가진 물리적, 화학적, 지질학적 특성의 조합에 의해 결정됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.29
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DC모터 회전자 로터에 Skew를 준다는게 무슨 말인가요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.DC 모터에서 "스큐(Skew)"는 회전자(로터)의 자석이나 코일을 축 방향으로 약간 기울여서 배열하는 기술입니다. 즉, 코일이나 자석을 모터 축에 평행하게 직선으로 배열하는 대신, 약간 비스듬하게 배열하는 것을 말합니다. 이러한 스큐는 모터의 성능을 개선하기 위해 의도적으로 적용되며, 여러 가지 중요한 이점을 제공합니다.스큐를 적용하는 이유토크 리플 감소: 토크 리플이란 모터가 회전할 때 발생하는 토크(회전력)의 불규칙한 변동을 의미합니다. 스큐를 적용함으로써 토크의 변동을 줄이고, 결과적으로 더 부드러운 회전을 실현할 수 있습니다. 이는 소음과 진동을 감소시키는 효과도 가지고 있습니다.자기장 분포 개선: 스큐를 통해 회전자의 자석이나 코일을 기울여 배열하면, 스테이터(고정자)와의 상호작용에서 생성되는 자기장의 분포가 더 균일해집니다. 이는 전기적 소음을 줄이고, 모터의 효율을 향상시킬 수 있습니다.인덕턴스 증가: 스큐를 적용함으로써 회전자의 유효 인덕턴스가 증가합니다. 이는 모터의 전기적 특성을 개선하고, 과도한 전류로부터 보호하는 역할을 합니다.코깅 토크 감소: 코깅 토크(Cogging Torque)는 모터가 시작할 때 또는 매우 낮은 속도에서 발생하는 불규칙한 회전 저항입니다. 스큐를 적용함으로써 이러한 코깅 토크를 감소시킬 수 있으며, 모터의 시작 및 저속 운전 성능을 개선할 수 있습니다.스큐의 적용스큐의 적용은 모터 설계 및 제조 과정에서 이루어집니다. 적절한 스큐 각도와 배열 방식을 결정하는 것은 모터의 용도와 요구 성능에 따라 달라질 수 있으며, 이는 고급 모터 설계 기술의 일부입니다. 스큐는 DC 모터뿐만 아니라 AC 모터, 특히 유도 모터에서도 흔히 사용되는 기술입니다.
학문 / 전기·전자
24.02.29
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빛을 반사하지 않는 행성도 있을수 있나요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.태양계의 행성들은 각기 다른 빛 반사율(알베도)을 가지고 있으며, 이는 행성의 대기 구성, 표면의 물질 및 특성에 따라 달라집니다. 금성처럼 높은 빛 반사율을 가진 행성이 있는 반면, 상대적으로 빛을 적게 반사하고 더 많이 흡수하는 행성들도 있습니다. 빛을 많이 흡수하는 행성은 표면이나 대기가 빛을 효과적으로 흡수하는 물질로 구성되어 있기 때문에 상대적으로 어둡게 보입니다.빛을 반사하지 않고 흡수하는 행성의 예수성(Mercury): 수성은 태양계에서 빛 반사율이 상대적으로 낮은 편에 속합니다. 수성의 알베도는 약 0.1로, 이는 수성의 표면이 태양 빛의 대부분을 흡수한다는 것을 의미합니다. 수성의 표면은 크레이터와 거친 지형으로 이루어져 있으며, 대기가 거의 없어 표면에서 반사되는 빛이 적습니다.목성의 달 이오(Io): 태양계 내에서 이오는 특히 낮은 알베도를 가진 천체 중 하나입니다. 이오의 표면은 황과 황화합물로 덮여 있으며, 이 물질들은 태양 빛을 많이 흡수합니다. 이오 자체는 행성은 아니지만, 태양계 내에서 빛을 상당히 흡수하는 천체의 한 예로 들 수 있습니다.태양계 행성 중에서는 대기 구성이나 표면 물질에 따라 빛 반사율이 다양합니다. 대부분의 행성은 일정량 이상의 빛을 반사하기 때문에 완전히 빛을 반사하지 않고 모두 흡수하는 행성은 없습니다. 그러나 표면이 어둡고 거친 물질로 덮여 있거나, 대기가 빛을 흡수하는 화학 물질을 함유하고 있는 행성은 상대적으로 더 많은 빛을 흡수하여 어둡게 보일 수 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.29
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우리가 밤하늘에 보는 별은 현재의 별인가요?? 아니면 오래전의 별인가요??
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.우리가 밤하늘에 보는 별은 실제로 과거의 별입니다. 이는 빛이 우주 공간을 여행하는 데 시간이 걸리기 때문입니다. 별에서 발생한 빛이 지구에 도달하기까지의 시간은 그 별이 지구로부터 얼마나 떨어져 있는지에 따라 달라집니다.빛의 속도빛의 속도는 초당 약 299,792킬로미터(약 186,282마일)입니다. 이는 매우 빠른 속도이지만, 우주의 규모에서 볼 때는 상당한 시간이 소요될 수 있습니다따라서 우리가 밤하늘에서 별을 바라볼 때, 우리는 그 별이 과거에 어떤 상태였는지를 보고 있는 것입니다. 만약 어떤 별이 1,000광년 떨어져 있다면, 우리가 보는 그 별의 빛은 1,000년 전의 모습입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.29
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썬글라스의 자외선 기능도 시간이 지나면 줄어들까요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.썬글라스의 자외선(UV) 차단 기능이 시간이 지남에 따라 감소할 수 있습니다. 이는 여러 요인에 의해 발생할 수 있으며, 썬글라스의 품질, 사용 방법 및 보관 상태에 따라 달라질 수 있습니다.자외선 차단 기능 감소의 원인물리적 손상: 썬글라스 렌즈의 스크래치나 균열 등 물리적 손상은 UV 차단 코팅의 효과를 줄일 수 있습니다. 렌즈 표면의 손상은 차단 코팅을 약화시켜 UV 보호 기능을 감소시킬 수 있습니다.화학적 분해: 일부 썬글라스의 UV 차단 코팅은 시간이 지나면서 화학적으로 분해될 수 있습니다. 특히, 직사광선 노출, 고온, 화학 물질에의 노출 등은 이러한 분해 과정을 가속화할 수 있습니다.품질: 썬글라스의 품질에 따라 UV 차단 기능의 지속 시간이 다를 수 있습니다. 고품질의 썬글라스는 일반적으로 더 오랜 기간 동안 효과적인 UV 차단 기능을 유지합니다.유지 관리 및 교체정기적인 검사: 썬글라스를 정기적으로 검사하여 렌즈의 손상 여부를 확인해야 합니다. 스크래치나 균열이 있는 경우, UV 차단 기능이 감소했을 수 있으므로 교체를 고려해야 합니다.적절한 보관: 썬글라스는 직사광선이나 고온으로부터 보호되는 장소에 보관해야 합니다. 이는 렌즈의 UV 차단 코팅을 보호하는 데 도움이 됩니다.품질 좋은 제품 선택: 고품질의 썬글라스를 선택하는 것이 중요합니다. 고품질 썬글라스는 더 나은 UV 차단 기능을 제공하며, 더 오랜 기간 동안 그 기능을 유지할 수 있습니다.썬글라스의 UV 차단 기능은 시간이 지나면서 감소할 수 있으므로, 정기적인 검사와 적절한 유지 관리가 중요합니다. 렌즈의 손상이나 착용감의 변화를 느낀다면, 전문가의 조언을 받거나 새 썬글라스로 교체하는 것을 고려해야 합니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.29
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지구상에서 가장 연한(무른) 물체는 무엇인가요.
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.지구상에서 가장 단단한 물체로 알려진 다이아몬드와 반대로 가장 연하고 무른 물질을 찾는 것은 다소 복잡합니다. 무른 물질을 평가하는 기준은 다양할 수 있으며, 특정 상황이나 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 그러나 일반적으로 고려될 수 있는 가장 연한 물질 중 하나는 "에어로겔(Aerogel)"입니다. 에어로겔은 높은 비율의 공기를 포함하고 있는 극도로 가벼운 고체 물질입니다.에어로겔(Aerogel)특징: 에어로겔은 무게 대비 공기의 비율이 매우 높은 물질로, 때로는 "고체 연기"라고도 불립니다. 이 물질은 실리카, 탄소, 금속 산화물 등 다양한 물질로 만들어질 수 있으며, 그 중 실리카 에어로겔은 가장 널리 알려져 있습니다.구조: 에어로겔은 나노미터 크기의 다공성 구조를 가지고 있으며, 그 내부는 주로 공기로 채워져 있습니다. 이로 인해 매우 가볍고, 열전도율이 낮으며, 투명하거나 반투명한 외관을 가질 수 있습니다.용도: 에어로겔의 낮은 열전도율과 가벼운 무게는 이를 우수한 단열재로 만듭니다. 따라서 고성능 단열 재료, 우주 탐사 장비의 단열, 화학 반응 촉매, 환경 정화, 센서, 에너지 저장 장치 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 특히, NASA는 우주선의 단열재로 에어로겔을 사용해 왔습니다.에어로겔 외에도, 가장 연하고 무른 물질로는 특정 유형의 점토나 일부 고분자 물질들이 언급될 수 있습니다. 이러한 물질들은 예술, 공예, 산업용 소재 등 다양한 용도로 활용됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
24.02.29
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수컷 사마귀는 암컷 사마귀에게 먹히는 줄 알면서 왜 교미를 시도하나요?
안녕하세요. 임형준 과학전문가입니다.수컷 사마귀가 암컷에게 먹히는 현상은 자연계에서 흔히 관찰되며, 이는 '성적 대식(sexual cannibalism)'의 한 예로 볼 수 있습니다. 이러한 행동이 왜 일어나는지에 대한 명확한 이유는 여러 가지 가설을 통해 설명됩니다. 주된 이유는 진화적 적응과 생존의 관점에서 이해할 수 있습니다.진화적 적응유전자의 전달: 수컷 사마귀는 자신의 유전자를 가능한 많이 다음 세대로 전달하는 것을 최우선 목표로 합니다. 교미를 통해 자신의 유전자를 남길 기회가 있다면, 이는 진화적 관점에서 볼 때 큰 이득으로 작용할 수 있습니다. 심지어 그 과정에서 사망할 위험이 있더라도 말이죠.암컷의 영양 상태 개선: 수컷이 암컷에게 먹히는 것은 암컷의 영양 상태를 개선시키고, 이로 인해 더 건강한 후손을 낳을 확률이 높아질 수 있습니다. 이는 간접적으로 수컷의 유전자가 더 성공적으로 전달될 가능성을 높이는 전략으로 볼 수 있습니다.교미 시간의 연장: 일부 연구에서는 암컷이 교미 중인 수컷을 먹기 시작하면, 교미 과정이 더 길어질 수 있다는 것을 발견했습니다. 이는 수컷의 정자가 암컷에게 더 효과적으로 전달될 시간을 늘려주며, 결과적으로 수정 성공률을 높일 수 있습니다.생존 전략수컷 사마귀는 암컷에게 먹힐 위험을 감수하면서도 교미를 시도하는 것은, 진화적으로 그만큼의 이득이 있기 때문입니다. 또한, 모든 수컷 사마귀가 교미 과정에서 암컷에게 먹히는 것은 아니며, 이는 주로 암컷의 영양 상태나 환경 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 수컷이 교미를 시도하기 전에 암컷의 행동을 주의 깊게 관찰하고, 가능한 위험을 최소화하기 위한 전략을 사용하는 경우도 있습니다.결론적으로, 수컷 사마귀가 교미를 시도하는 것은 자신의 유전자를 성공적으로 전달하기 위한 진화적 전략의 일환으로 볼 수 있으며, 이는 자연 선택과 생존의 논리에 기반한 행동입니다.
학문 / 생물·생명
24.02.29
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