안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
생물·생명
Q. 게들은 물속에서도 살고 물밖에서도 살수있는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.게들은 물속과 지상에서 모두 생존할 수 있는 양서류입니다. 게들은 아가미와 폐를 모두 가지고 있기 때문에, 물속에서는 아가미를 통해 산소를 흡수하고, 지상에서는 폐를 통해 산소를 흡수합니다.물속에서 호흡게의 아가미는 배 아래쪽에 위치하고 있습니다. 아가미는 얇은 막으로 이루어져 있으며, 혈액이 흐르는 혈관이 많이 분포되어 있습니다. 물속의 산소가 아가미의 혈관으로 흡수되어 혈액을 통해 몸 전체로 전달됩니다.지상에서 호흡게의 폐는 배 쪽에 위치하고 있습니다. 폐는 공기를 저장하는 주머니와 혈관이 많이 분포되어 있는 벽으로 이루어져 있습니다. 지상의 공기가 폐의 주머니로 들어오면, 혈액이 폐의 벽을 통해 산소를 흡수합니다.게의 아가미와 폐는 모두 게의 생존에 중요한 역할을 합니다. 아가미는 물속에서 호흡을 가능하게 해주며, 폐는 지상에서 호흡을 가능하게 해줍니다. 따라서, 게는 물속과 지상에서 모두 생존할 수 있는 양서류라고 할 수 있습니다.게의 종류에 따라 아가미와 폐의 발달 정도가 다릅니다. 일반적으로, 물속에서 생활하는 게는 아가미가 더 발달하고, 지상에서 생활하는 게는 폐가 더 발달합니다.
기계공학
Q. 현재 인공장기의 발전 수준은 어디까지 도달했나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.현재 인공장기의 발전 수준은 크게 다음과 같이 나눌 수 있습니다.1. 기계식 인공장기기계식 인공장기는 금속, 플라스틱, 인공 재료 등을 사용하여 만든 인공장기를 말합니다. 대표적인 기계식 인공장기로는 인공심장, 인공폐, 인공신장 등이 있습니다.인공심장은 1969년 최초로 환자에게 이식된 이후, 지속적으로 발전해 왔습니다. 현재는 인공심장이 장기간 작동할 수 있도록 기술이 개선되었으며, 심장병 환자의 생명을 연장하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.인공폐는 1988년 최초로 환자에게 이식된 이후, 아직까지 상용화되지는 못했습니다. 하지만, 최근에는 인공폐의 성능이 크게 향상되었으며, 임상시험을 통해 안전성과 효과가 입증되고 있습니다.인공신장은 1960년대부터 개발이 시작되었으며, 현재는 장기적으로 사용할 수 있는 수준으로 발전했습니다. 인공신장은 신장 기능이 손상된 환자에게 투석을 대신하는 치료법으로 사용되고 있습니다.2. 생체 인공장기생체 인공장기는 동물의 조직이나 세포를 이용하여 만든 인공장기를 말합니다. 대표적인 생체 인공장기로는 인공 각막, 인공 피부, 인공 뼈 등이 있습니다.인공 각막은 1960년대부터 개발이 시작되었으며, 현재는 실명 환자의 시력을 회복하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 인공 피부는 화상 환자의 피부 재생에 사용되며, 인공 뼈는 골절 환자의 골격을 복원하는 데 사용됩니다.3. 세포 기반 인공장기세포 기반 인공장기는 환자의 세포를 이용하여 만든 인공장기를 말합니다. 대표적인 세포 기반 인공장기로는 인공췌장, 인공 간 등이 있습니다.인공췌장은 당뇨병 환자의 혈당을 조절하는 데 사용되며, 인공 간은 간경변 환자의 간 기능을 대신하는 데 사용됩니다.인공장기의 발전은 아직 초기 단계에 있지만, 지속적인 연구개발을 통해 빠르게 발전하고 있습니다. 향후 인공장기의 발전이 이루어진다면, 장기 이식 대기자의 고통을 줄이고, 환자의 삶의 질을 향상시키는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.구체적으로, 인공장기의 발전 수준은 다음과 같은 측면에서 평가할 수 있습니다.성능: 인공장기가 인간의 자연스러운 장기와 동일한 기능을 수행할 수 있는지 여부안전성: 인공장기를 이식한 환자에게 부작용이 발생하지 않는지 여부내구성: 인공장기가 장기간 작동할 수 있는지 여부현재 인공장기의 성능은 인간의 자연스러운 장기와 비교하여 아직까지는 미흡한 수준입니다. 하지만, 지속적인 연구개발을 통해 인공장기의 성능이 크게 향상되고 있습니다.안전성 측면에서는, 인공장기 이식 후 부작용이 발생할 수 있는 가능성이 여전히 존재합니다. 하지만, 부작용을 최소화하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 인공장기 이식 후 부작용이 크게 줄어들고 있습니다.내구성 측면에서는, 인공장기가 장기간 작동할 수 있도록 기술이 개선되고 있습니다. 하지만, 아직까지는 인공장기가 장기간 작동할 수 있는지에 대한 확실한 근거가 마련되지 않았습니다.향후 인공장기의 발전은 다음과 같은 방향으로 이루어질 것으로 예상됩니다.인공장기의 성능 향상: 인공장기가 인간의 자연스러운 장기와 동일한 기능을 수행할 수 있도록 연구가 진행될 것으로 예상됩니다.인공장기의 안전성 확보: 인공장기 이식 후 부작용이 발생하지 않도록 연구가 진행될 것으로 예상됩니다.인공장기의 내구성 향상: 인공장기가 장기간 작동할 수 있도록 연구가 진행될 것으로 예상됩니다.인공장기의 발전이 이루어진다면, 장기 이식 대기자의 고통을 줄이고, 환자의 삶의 질을 향상시키는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
화학
Q. 꿀이 어떤 금속물질을 사용하면 금속물질이 영향을 받을 수 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.꿀은 수분, 당분, 유기산, 효소, 색소 등 다양한 성분으로 이루어져 있습니다. 이 중에서 꿀의 부식성을 유발하는 성분은 주로 유기산입니다. 꿀에 함유된 유기산은 다음과 같습니다.구연산사과산포도당산젖산초산이러한 유기산은 금속과 반응하여 금속의 표면을 부식시키는 역할을 합니다. 특히, 구연산은 꿀에 가장 많이 함유된 유기산으로, 강한 부식성을 가지고 있습니다.꿀의 부식은 다음과 같은 과정을 거쳐 발생합니다.꿀에 함유된 유기산이 금속의 표면과 반응하여 금속 이온과 유기산 음이온을 생성합니다.금속 이온은 꿀의 수분과 반응하여 금속 산화물을 생성합니다.금속 산화물은 금속 표면에서 세포를 형성합니다.세포는 점차 성장하여 금속 표면을 침식합니다.꿀의 부식은 금속의 종류, 꿀의 농도, 온도 등에 따라 영향을 받습니다. 일반적으로, 동일한 금속이라도 꿀의 농도가 높을수록, 온도가 높을수록 부식은 더 심하게 발생합니다.꿀의 부식은 다음과 같은 금속에서 발생할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 상어는 평생 수천개의 이빨을 갈아치울수 있다는데, 사실인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.상어의 이빨은 소모품입니다. 상어의 이빨은 뼈로 만들어져 있지만, 얇고 단단한 세라믹질로 덮여 있습니다. 이 세라믹질은 매우 단단하지만, 물고기나 다른 동물을 물 때에 끊임없이 마모됩니다. 또한, 상어는 먹이를 먹을 때에 이빨을 사용하여 먹이를 잡고 갈아 먹습니다. 이로 인해 상어의 이빨은 빠르게 마모되고 닳게 됩니다.상어의 이빨은 입천장에 일렬로 붙어 있습니다. 이빨은 앞쪽에서 뒤쪽으로 계속해서 자라나고, 앞쪽의 이빨이 마모되어 빠지면 뒤쪽의 이빨이 앞으로 이동하여 자리를 차지합니다. 이 과정은 평생 동안 계속되며, 상어는 평생에 수천 개의 이빨을 갈아치울 수 있습니다.상어의 이빨은 종류에 따라 모양과 크기가 다릅니다. 대부분의 상어는 삼각형 모양의 이빨을 가지고 있지만, 뱀상어는 가는 줄 모양의 이빨을 가지고 있습니다. 상어의 이빨은 먹이의 종류에 따라 적응되어 있습니다. 예를 들어, 육식성 상어는 먹이를 잡고 찢기기 좋은 이빨을 가지고 있으며, 초식성 상어는 먹이를 갈기 좋은 이빨을 가지고 있습니다.상어의 이빨은 상어의 생존에 중요한 역할을 합니다. 상어는 이빨을 사용하여 먹이를 잡고, 먹이를 먹고, 적과 싸우는 데 사용합니다. 상어의 이빨은 상어의 생존에 없어서는 안 될 중요한 기관입니다.
화학공학
Q. 화학 용어 중에 어닐링이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.어닐링은 고체 상태의 물질을 고온에서 일정 시간 동안 유지하여 물성이나 구조를 변화시키는 처리를 말합니다. 반도체 공정에서 어닐링은 다음과 같은 목적으로 사용됩니다.이온 주입 공정으로 인해 발생한 격자 손상 회복 : 이온 주입 공정은 반도체 기판에 불순물을 주입하여 도핑하는 공정입니다. 이온 주입 공정은 고에너지의 이온을 이용하기 때문에 기판의 격자에 손상을 일으킬 수 있습니다. 어닐링은 고온에서 일정 시간 동안 유지하여 격자 손상을 회복시킵니다.도핑 불순물의 활성화 : 도핑 불순물은 전기적 특성을 변화시키기 위해 반도체에 주입되는 불순물입니다. 어닐링은 고온에서 일정 시간 동안 유지하여 도핑 불순물이 전자를 내주거나 받을 수 있도록 활성화시킵니다.물성 개선 : 어닐링은 반도체의 물성을 개선하는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 어닐링을 통해 반도체의 전기 전도도를 향상시키거나, 열전도도를 향상시킬 수 있습니다.금일 주가 분석 뉴스에 언급된 고압 수소 어닐링은 반도체 공정에서 가장 많이 사용되는 어닐링 방법 중 하나입니다. 고압 수소 어닐링은 고압의 수소 분위기에서 일정 시간 동안 유지하여 어닐링을 수행하는 방법입니다. 고압 수소 어닐링은 다음과 같은 장점이 있습니다.고속 열처리 : 고압 수소는 열전도도가 우수하기 때문에 고속으로 열을 전달할 수 있습니다. 따라서 고압 수소 어닐링은 단시간에 어닐링을 수행할 수 있습니다.균일한 열처리 : 고압 수소는 웨이퍼 표면과 내부에 균일하게 분포하기 때문에 균일한 열처리를 수행할 수 있습니다.이러한 장점들로 인해 고압 수소 어닐링은 전 세계 반도체 시장에서 가장 많이 사용되는 어닐링 방법 중 하나입니다.
지구과학·천문우주
Q. 요즘 인공위성을각국에서 많이들 발사하던데 인공위성 시초가무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.인류 최초의 인공위성은 1957년 10월 4일 소련이 발사한 스푸트니크 1호입니다. 스푸트니크 1호는 지구 저궤도에 진입하여 96.2분마다 한 바퀴씩 돌면서 '삑~삑~'하는 전파음을 지구로 송신했습니다. 스푸트니크 1호의 발사는 인류가 우주로 진출하는 첫걸음이자, 냉전 시대의 미국과 소련의 우주 경쟁을 불러일으키는 계기가 되었습니다.미국은 스푸트니크 1호의 발사에 뒤이어 1958년 2월 1일 익스플로러 1호를 발사하여 우주 경쟁에 뛰어들었습니다. 익스플로러 1호는 지구 자기장을 측정하는 임무를 수행했습니다.이후 프랑스, 일본, 중국, 영국 등 세계 각국이 인공위성을 발사하기 시작했습니다. 현재 지구 저궤도에는 약 2,000여 개의 인공위성이 운용되고 있습니다.인공위성은 통신, 방송, 기상 관측, 탐사 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 인공위성의 발달로 우리는 지구의 모습을 한눈에 볼 수 있게 되었고, 다양한 정보를 실시간으로 전달받을 수 있게 되었습니다. 또한, 인공위성은 우주 탐사의 발판이 되어 태양계의 행성들을 연구하는 데에도 중요한 역할을 하고 있습니다.
기계공학
Q. AI 로봇의 대중화 언제쯤 이뤄질 거라고 보세요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.테슬라의 옵티머스 로봇은 기술적으로 매우 뛰어난 수준에 도달했다고 평가받고 있습니다. 아직은 개발 초기 단계이지만, 앞으로 몇 년 안에 상용화될 가능성도 있습니다.AI 로봇이 실생활에서 사용되기 위해서는 다음과 같은 기술적 요소들이 해결되어야 합니다.자율성: 로봇이 스스로 주변 환경을 인식하고 판단하여 주어진 작업을 수행할 수 있어야 합니다.안전성: 로봇이 인간에게 피해를 입히지 않도록 안전성을 확보해야 합니다.경제성: 로봇의 가격이 충분히 저렴해야 실생활에서 사용될 수 있습니다.이러한 기술적 요소들이 해결된다면, AI 로봇은 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 제조업에서는 생산 공정을 자동화하고, 서비스업에서는 고객 응대를 담당하는 등 인간의 노동력을 대체하거나 보조하는 역할을 할 수 있습니다. 또한, 인간이 접근하기 어려운 곳에서 작업을 수행하거나, 위험한 작업을 대신 수행하는 역할도 가능합니다.물론, AI 로봇이 실생활에서 대중화되기 위해서는 아직 해결해야 할 과제도 있습니다. 대표적인 과제로는 다음과 같은 것들이 있습니다.윤리적 문제: AI 로봇의 사용이 인간의 일자리 감소, 차별, 안전 사고 등과 같은 윤리적 문제를 야기할 수 있습니다.사회적 수용성: AI 로봇이 인간 사회에 자연스럽게 받아들여지기 위해서는 사회적 수용성 확보가 필요합니다.이러한 과제들이 해결된다면, AI 로봇은 우리 삶의 많은 부분을 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 20-30년 안에 AI 로봇이 실생활에서 사용될 수 있는 가능성은 충분하다고 생각합니다.
물리
Q. 운동할때 부스터나 커피를 마시고 운동을 하던데 부스터랑 커피랑 비슷한 역할을 하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.운동할 때 부스터나 커피를 마시면 각성 효과를 얻을 수 있습니다. 카페인은 중추신경계를 자극하여 흥분과 집중력을 높이는 효과가 있습니다. 따라서 운동할 때 부스터나 커피를 마시면 운동에 대한 집중력을 높이고, 피로감을 덜 느끼게 하여 운동 효율을 높일 수 있습니다.부스터와 커피의 각성 효과는 크게 다르지 않습니다. 부스터에는 카페인 외에도 다른 성분이 함유되어 있어, 부스터가 더 강한 각성 효과를 낼 수도 있습니다. 하지만, 부스터의 성분은 사람마다 다르게 작용할 수 있으므로, 부스터를 처음 복용하는 경우 적은 양부터 시작하여 자신에게 맞는 양을 찾아가는 것이 좋습니다.운동할 때 부스터나 커피가 더 효과적인지는 개인의 취향과 상황에 따라 다릅니다. 부스터는 운동에 필요한 다양한 영양소를 함께 섭취할 수 있다는 장점이 있지만, 가격이 비싼 편입니다. 커피는 가격이 저렴하고, 운동 후에도 마실 수 있다는 장점이 있습니다.따라서, 운동할 때 부스터나 커피를 마실지 여부는 다음과 같은 사항을 고려하여 결정하는 것이 좋습니다.
화학
Q. 평소에궁금했던건데 과학기술이발전하면 자동화되면 일자리가 줄어드는 상황이 오는건아닌지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.과학기술의 발전으로 자동화가 이루어지면 일자리가 줄어들 가능성이 있습니다. 자동화는 인간이 수행하던 작업을 기계가 대신 수행하는 것을 의미합니다. 자동화는 생산성 향상과 비용 절감 등의 효과를 가져오지만, 동시에 일자리 감소를 초래할 수 있습니다.실제로, 과학기술의 발전으로 이미 많은 일자리가 자동화로 대체되었습니다. 예를 들어, 공장 자동화로 인해 생산직 일자리가 줄어들었고, 컴퓨터와 인터넷의 발전으로 사무직 일자리도 줄어들고 있습니다.
생물·생명
Q. 개미가 무거운걸 들 수 있는 과학적 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.개미가 자기 몸보다 수천 배나 무거운 먹이를 옮길 수 있는 이유는 다음과 같은 몇 가지 과학적 이유 때문입니다.외골격의 특성개미는 곤충의 일종으로, 딱딱한 외골격을 가지고 있습니다. 외골격은 개미의 몸을 보호하는 역할을 하며, 또한 개미의 근육이 힘을 발휘할 수 있는 지점 역할을 합니다. 따라서 외골격이 강할수록 개미는 더 많은 힘을 발휘할 수 있습니다.턱의 구조개미는 강력한 턱을 가지고 있습니다. 개미의 턱은 톱니 모양으로 되어 있어, 먹이를 단단히 물고 움직일 수 있습니다. 또한, 개미의 턱은 넓은 면적을 가지고 있어, 많은 힘을 분산시킬 수 있습니다.다리의 구조개미의 다리는 6개로, 3쌍으로 이루어져 있습니다. 개미는 다리를 사용하여 먹이를 들어 올리고 옮깁니다. 개미의 다리는 좁고 길며, 발톱이 달려 있어 먹이를 단단히 잡을 수 있습니다. 또한, 개미의 다리는 움직임이 매우 유연하여, 먹이를 옮기는 데 유리합니다.협동심개미는 사회적 동물로, 함께 일하는 것을 좋아합니다. 개미는 먹이를 옮길 때 협력하여 일을 합니다. 개미는 먹이를 떼 지어 들어 올리고 옮기며, 서로의 힘을 보완하여 무거운 먹이도 옮길 수 있습니다.미국 오하이오대 연구팀이 실험한 결과, 개미는 목 관절을 사용하여 먹이의 무게를 6개의 다리와 발목으로 분산시켜 옮기는 것으로 밝혀졌습니다. 연구팀은 컴퓨터 모델링으로 분석한 결과, 개미는 자기 몸무게의 5천 배 무거운 것까지 들 수 있는 것으로 추정했습니다.개미의 이러한 능력은 곤충의 진화에 대한 흥미로운 연구 대상이 되고 있습니다. 개미는 작은 몸집에도 불구하고 강력한 힘을 가지고 있어, 생존 경쟁에서 유리한 위치를 차지할 수 있었던 것으로 추측됩니다.