안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
전기·전자
Q. 카메라의 손떨방 기능은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 카메라를 손으로 잡고 촬영할 때 발생하는 흔들림을 보정해주는 기능입니다. 손떨림은 카메라가 미세하게 흔들리면서 발생하는 흔들림으로, 사진이나 영상에 흐릿함이나 흔들림이 생기는 원인이 됩니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 크게 두 가지 방식으로 구현됩니다.1. 광학식 손떨림 방지광학식 손떨림 방지 기능은 렌즈를 움직여 카메라의 흔들림을 상쇄하는 방식입니다. 렌즈 내부에 각속도 센서가 장착되어 카메라의 흔들림을 감지하면, 이를 반대 방향으로 렌즈를 움직여 흔들림을 상쇄합니다.2. 전자식 손떨림 방지전자식 손떨림 방지 기능은 이미지 센서를 움직여 카메라의 흔들림을 상쇄하는 방식입니다. 이미지 센서 내부에 움직이는 센서가 장착되어 카메라의 흔들림을 감지하면, 이를 반대 방향으로 이미지 센서를 움직여 흔들림을 상쇄합니다.광학식 손떨림 방지 기능은 전자식 손떨림 방지 기능에 비해 효과가 뛰어나지만, 렌즈의 구조가 복잡해지고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 전자식 손떨림 방지 기능은 광학식 손떨림 방지 기능에 비해 효과는 다소 떨어지지만, 렌즈의 구조가 단순하고 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 야간 촬영이나 저조도 촬영, 망원 촬영 등에서 특히 효과적입니다. 이러한 환경에서는 카메라의 흔들림으로 인해 사진이나 영상이 흐릿해지기 쉽기 때문입니다.카메라의 손떨림 방지 기능을 사용하면 다음과 같은 장점을 얻을 수 있습니다.야간 촬영이나 저조도 촬영에서 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.망원 촬영에서 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.손으로 잡고 촬영하는 상황에서도 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.카메라를 구입할 때는 손떨림 방지 기능이 있는 모델을 선택하는 것이 좋습니다. 손떨림 방지 기능이 있는 모델은 손떨림 없이 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있기 때문입니다.
화학
Q. 물과 기름이 섞일 수 있는 방법이 개발되었다는데 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.첫 번째 방법은 계면활성제를 사용하는 것입니다. 계면활성제는 물과 기름의 경계면에서 두 물질을 연결해 주는 역할을 합니다. 계면활성제는 물에는 친수성(친물성) 머리가 있고, 기름에는 소수성(소물성) 꼬리가 있습니다. 계면활성제가 물과 기름의 경계면에 있을 때, 친수성 머리는 물쪽으로, 소수성 꼬리는 기름쪽으로 향하게 됩니다. 이러한 구조로 인해 물과 기름이 혼합될 수 있게 됩니다.두 번째 방법은 초음파를 사용하는 것입니다. 초음파는 물과 기름의 경계면에서 캐비테이션 현상을 일으킵니다. 캐비테이션 현상은 초음파의 진동에 의해 물이나 기름에 생성되는 작은 기포가 폭발하는 현상입니다. 기포가 폭발할 때, 기포 내부의 압력이 급격히 높아지면서 기름이 미세한 입자로 분해됩니다. 이렇게 분해된 기름 입자는 물과 잘 섞일 수 있습니다.한국표준과학연구원 연구진은 초음파를 이용해 물과 기름을 섞는 기술을 개발했습니다. 연구진은 초음파를 물과 기름의 혼합 용액에 집중시켜 기름 입자를 나노미터 크기로 분해하는 데 성공했습니다. 이렇게 분해된 기름 입자는 물과 잘 섞여 균일한 혼합물을 만들 수 있습니다.이 기술은 기존의 계면활성제를 사용하지 않기 때문에, 환경 친화적이라는 장점이 있습니다. 또한, 계면활성제의 경우 사용량이 많을수록 거품이 생기거나 침전물이 생길 수 있는데, 이 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.이 기술은 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 화장품이나 식품의 제조, 의약품의 개발 등에 활용될 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양계의 범위는 어디까지인가요? 명왕성을 벗어나면 태양계를 벗어나는 것인가여?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태양계의 범위는 명왕성을 넘어서도 훨씬 넓습니다. 태양계의 외곽에는 카이퍼 대와 오르트 구름이 존재하는데, 이들은 태양의 중력권에 속해 있는 천체들이 모여 있는 영역입니다.카이퍼 대는 태양으로부터 30~50AU의 거리에 위치한 얼음 천체들의 집합입니다. 명왕성은 카이퍼 대의 가장 큰 천체이지만, 그 외에도 수많은 작은 천체들이 존재합니다. 카이퍼 대의 천체들은 대부분 혜성처럼 얼음과 먼지로 이루어져 있습니다.오르트 구름은 태양으로부터 50,000AU 이상의 거리에 위치한 얼음 천체들의 집합입니다. 오르트 구름의 천체들은 태양의 중력에 의해 잡혀 있지만, 은하의 중력과 충돌할 가능성도 있습니다. 오르트 구름의 천체들은 지구와 같은 행성계에 충돌하여 생명체의 탄생에 기여했을 수도 있다는 주장도 있습니다.따라서 명왕성을 벗어나면 태양계를 벗어나는 것은 아닙니다. 카이퍼 대와 오르트 구름의 천체들은 태양의 중력권에 속해 있기 때문에 태양계의 일부로 간주됩니다.태양계의 범위에 대한 정확한 정의는 아직까지 없다. 국제천문연맹(IAU)은 2006년 명왕성을 행성에서 제외하면서 태양계의 범위를 명왕성까지로 정의했습니다. 그러나 일부 천문학자들은 카이퍼 대와 오르트 구름까지를 태양계의 범위로 포함해야 한다고 주장하고 있습니다.태양계의 범위에 대한 논쟁은 앞으로도 계속될 것으로 예상됩니다.
전기·전자
Q. 핸드폰이나 스마트워치의 경우 이런 걸음의 수를 체크 할 때 어떤 원리에 의해서 하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.핸드폰이나 스마트워치의 걸음 수 체크는 크게 가속도 센서와 자이로 센서를 이용합니다.가속도 센서는 기기의 가속도를 측정하는 센서입니다. 우리가 걸을 때는 몸이 수직 방향으로 움직이므로, 가속도 센서는 이 움직임을 감지하여 걸음 수를 측정합니다.자이로 센서는 기기의 회전 속도를 측정하는 센서입니다. 우리가 걸을 때는 몸이 앞뒤로 회전하는 움직임을 보이므로, 자이로 센서는 이 움직임을 감지하여 걸음 수를 측정합니다.이 두 가지 센서의 데이터를 결합하여 걸음 수를 측정하는 방식을 이중 가속도 측정이라고 합니다. 이중 가속도 측정은 걸음 수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 방법입니다.이외에도 심박수를 이용하여 걸음 수를 측정하는 방법도 있습니다. 우리가 걸을 때 심박수가 증가하므로, 심박수의 변화를 감지하여 걸음 수를 측정하는 방식입니다.심박수 측정 방식은 가속도 센서나 자이로 센서를 사용하지 않기 때문에 배터리 소모가 적다는 장점이 있습니다. 하지만, 걸음 수가 심박수의 변화와 일치하지 않을 수 있다는 단점이 있습니다.핸드폰이나 스마트워치의 걸음 수 체크는 이러한 다양한 방식을 사용하여 걸음 수를 측정합니다.
화학공학
Q. 액체질소를 만드는 주요 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.액체질소를 만드는 주요 원리는 압축과 냉각입니다. 공기의 약 78%는 질소로 이루어져 있기 때문에, 공기를 압축하면 질소의 비율이 높아집니다. 압축된 공기는 냉각기에서 냉각되어 액체질소가 됩니다.액체질소를 만드는 공정은 크게 다음과 같은 단계로 이루어집니다.공기 압축공기를 압축하여 질소의 비율을 높이는 단계입니다. 압축기는 공기를 압축하여 온도를 높이는 역할을 합니다.냉각압축된 공기를 냉각하여 액체질소로 만드는 단계입니다. 냉각기는 공기의 온도를 낮추는 역할을 합니다.액체질소 분리액체질소와 기체질소를 분리하는 단계입니다. 분리기는 액체질소와 기체질소의 밀도 차이를 이용하여 액체질소를 분리하는 역할을 합니다.액체질소를 만드는 공정은 일반적으로 압축기, 냉각기, 분리기로 구성된 액화 시설에서 이루어집니다.액화 시설은 크게 공정용과 소형용으로 나눌 수 있습니다. 공정용 액화 시설은 대량의 액체질소를 생산하는 데 사용되며, 소형용 액화 시설은 소량의 액체질소를 생산하는 데 사용됩니다.