안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 용어 중에 주계열성이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.주계열성은 항성의 진화 단계 중 하나로, 수소를 주 연료로 핵융합 반응을 일으키는 단계입니다. 주계열성은 항성의 일생 중 가장 긴 기간을 차지하는 단계로, 태양을 포함한 대부분의 별이 이 단계에 속합니다.주계열성은 항성의 질량에 따라 크기와 밝기가 달라집니다. 질량이 큰 별은 주계열성 단계에서 더 밝고, 더 큰 크기를 갖습니다. 태양의 질량은 약 2배 태양 질량에 해당하며, 주계열성 단계에서 약 100억 년 동안 수명을 유지할 것으로 예상됩니다.주계열성이 수소를 모두 소진하면, 핵융합 반응이 일어나지 않기 때문에 별의 크기가 급격히 커지고, 밝기도 증가합니다. 이 단계의 별을 거성이라고 부릅니다. 태양도 수십억 년 후에는 거성으로 진화할 것으로 예상됩니다.따라서, 뉴스에서 언급한 주계열성은 수소를 주 연료로 핵융합 반응을 일으키는 단계의 별을 의미합니다.
지구과학·천문우주
Q. 해수욕장에 이안류가 발생했다는 뉴스를..
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.이안류는 해안에서 바다 쪽으로 빠르게 흐르는 해류를 말합니다. 폭이 좁고, 물살이 매우 빠르며, 수심이 깊어서 물놀이하는 사람을 멀리 바다 쪽으로 끌고 갈 수 있습니다.이안류는 다음과 같은 요인에 의해 발생합니다.파도 : 파도가 해안으로 부딪히면서 해안의 물은 바다 쪽으로 밀려납니다.바람 : 바람이 해안을 향해 불면 해안의 물은 바다 쪽으로 밀려납니다.해저 지형 : 해저에 모래톱이나 암초가 있으면 바닷물이 모여들면서 이안류가 발생할 수 있습니다.이안류는 해안의 모든 곳에서 발생할 수 있지만, 다음과 같은 곳에서 발생할 가능성이 높습니다.완만한 경사와 넓은 면적을 가진 해변모래톱이나 암초가 있는 해변파도가 높은 날바람이 강하게 부는 날이안류는 매우 위험합니다. 물놀이하는 사람을 멀리 바다 쪽으로 끌고 가서 생명을 위협할 수 있습니다. 따라서 이안류가 발생할 가능성이 있는 곳에서는 물놀이를 할 때 주의해야 합니다.이안류를 예방하기 위한 다음과 같은 방법을 알아두는 것이 좋습니다.이안류 발생 가능성을 미리 알고 있어야 합니다.이안류가 발생할 가능성이 있는 곳에서는 물놀이를 하지 마십시오.이안류를 발견하면 즉시 물에서 나와야 합니다.이안류에 휩쓸린 경우, 물살에 역행하지 말고, 파도와 함께 흘러가면서 탈출할 수 있는 곳을 찾아야 합니다.이안류는 매우 위험하지만, 미리 예방하고 대처하면 안전하게 물놀이를 즐길 수 있습니다.
전기·전자
Q. 평소궁금했던건데 소리는 어떻게 발생되고 전파되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.소리는 물체의 진동에 의해 발생합니다. 예를 들어, 종을 치면 종이 진동하면서 공기를 진동시키고, 이 진동이 공기를 통해 사방으로 전파됩니다. 이렇게 전파되는 소리를 우리는 들을 수 있습니다.소리의 전파는 종파(longitudinal wave)의 형태로 이루어집니다. 종파는 매질의 진동 방향과 파동의 진행 방향이 일치하는 파동입니다. 소리가 전파되면 공기 입자가 진동하면서 공기의 압력이 높아졌다 낮아졌다를 반복합니다. 이 압력의 변화가 소리를 듣는 사람의 귀에 전달되어 소리를 들을 수 있게 됩니다.소리의 전파 속도는 매질의 종류에 따라 다릅니다. 공기 중에서는 약 340m/s, 물 속에서는 약 1,500m/s, 금속에서는 약 5,000m/s 정도입니다.소리의 크기는 소리의 진폭에 따라 결정됩니다. 진폭이 크면 큰 소리이고, 진폭이 작으면 작은 소리입니다. 소리의 높이는 소리의 주파수에 따라 결정됩니다. 주파수가 높으면 높은 소리이고, 주파수가 낮으면 낮은 소리입니다.소리의 전파는 다음과 같은 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.매질의 특성 : 공기, 물, 금속 등 매질의 종류에 따라 소리의 전파 속도와 감쇠 정도가 달라집니다.온도 : 온도가 높아지면 소리의 전파 속도가 빨라집니다.습도 : 습도가 높아지면 소리의 전파 속도가 느려지고 감쇠 정도가 커집니다.장애물 : 장애물이 있으면 소리의 전파가 방해를 받습니다.소리는 우리의 일상 생활에서 매우 중요한 역할을 합니다. 우리는 소리를 통해 정보를 전달하고, 감정을 표현하고, 즐거움을 얻습니다. 소리의 원리를 이해하면 소리를 더 효과적으로 활용할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 평소궁금했던건데 일식과 월식의 차이가 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.일식과 월식은 모두 태양, 지구, 달의 위치가 일직선으로 놓여서 일어나는 천문 현상입니다. 그러나 일식은 태양이 달에 가려지는 현상이고, 월식은 달이 지구의 그림자에 가려지는 현상입니다.일식은 태양이 달의 그림자에 가려지는 현상입니다. 태양, 지구, 달의 위치가 일직선으로 놓여 있을 때, 달이 태양을 완전히 가리면 개기일식이 일어납니다. 달이 태양의 일부만 가리면 부분일식이 일어납니다.월식은 달이 지구의 그림자에 가려지는 현상입니다. 태양, 지구, 달의 위치가 일직선으로 놓여 있을 때, 지구가 달을 완전히 가리면 개기월식이 일어납니다. 지구가 달의 일부만 가리면 부분월식이 일어납니다.
지구과학·천문우주
Q. 빛기둥이라는 것이 생성되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.빛기둥은 태양빛이 대기 중의 얼음 결정에 의해 반사되어 생기는 자연현상입니다. 태양빛은 굴절률이 다른 매질을 통과할 때 굴절되는데, 얼음 결정은 굴절률이 다른 여러 면으로 이루어져 있습니다. 따라서 태양빛이 얼음 결정에 부딪히면 여러 방향으로 굴절되어 빛기둥이 생깁니다.빛기둥의 모양은 얼음 결정의 모양과 입자 크기에 따라 달라집니다. 일반적으로 얼음 결정은 납작한 육각형의 모양을 가지고 있습니다. 이러한 얼음 결정에 태양빛이 부딪히면, 빛기둥은 십자가 모양으로 나타납니다. 이는 빛의 굴절률이 얼음 결정의 각도에 따라 달라지기 때문입니다.빛기둥은 주로 추운 날씨에 볼 수 있습니다. 이는 대기 중의 얼음 결정의 양이 많기 때문입니다. 또한, 빛기둥은 일출이나 일몰 시, 태양이 지평선 근처에 있을 때 더 잘 관측할 수 있습니다. 이는 태양빛이 지평선 근처에서 대기 중을 더 많이 통과하기 때문입니다.빛기둥은 세계 각지에서 관측되는 자연현상입니다. 우리나라에서는 주로 겨울철에 볼 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 평소궁금했던건데 인공위성이 지구주위를도는데 그높이는 얼마나될까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.인공위성의 궤도 고도는 그 용도에 따라 크게 다음과 같이 세 가지로 분류할 수 있습니다.저궤도(Low Earth Orbit, LEO): 지구 표면으로부터 약 200~2,000km의 고도에서 도는 궤도입니다. 저궤도는 위성이 지구의 중력에 의해 쉽게 영향을 받기 때문에, 정지 궤도나 중궤도에 비해 궤도 유지를 위한 연료 소모가 많습니다. 그러나 지구와의 거리가 가까워, 지상에서 위성을 관측하기 쉽고, 통신, 관측, 과학 연구 등 다양한 목적으로 사용됩니다.중궤도(Medium Earth Orbit, MEO): 지구 표면으로부터 약 2,000~35,786km의 고도에서 도는 궤도입니다. 중궤도는 저궤도에 비해 궤도 유지가 용이하고, 지구 표면의 넓은 범위를 커버할 수 있습니다. 따라서 항법, 통신, 과학 연구 등에 사용됩니다.정지 궤도(Geostationary Orbit, GEO): 지구 자전주기와 동일한 주기로 지구 주위를 도는 궤도입니다. 정지 궤도는 지구 표면으로부터 약 35,786km의 고도에서 돕니다. 정지 궤도는 위성이 지구와 같은 속도로 움직이기 때문에, 지상에서 보면 항상 고정된 위치에 있는 것처럼 보입니다. 따라서 통신, 방송, 기상 관측 등에 사용됩니다.이외에도, 지구 표면으로부터 약 35,786km 이상의 고도에서 도는 궤도를 고궤도(High Earth Orbit, HEO)라고 합니다. 고궤도는 정지 궤도보다 더 멀리 떨어져 있기 때문에, 지구 표면의 넓은 범위를 커버할 수 있습니다. 따라서 과학 연구, 우주 탐사 등에 사용됩니다.따라서, 인공위성이 지구 주위에서 도는 높이는 그 용도에 따라 크게 저궤도, 중궤도, 정지 궤도, 고궤도로 구분할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 우리가 일상생활에서 말하는 초음파는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.초음파는 사람이 들을 수 없는 주파수를 가진 소리입니다. 가청 주파수는 20Hz~20kHz로, 이 범위를 벗어나는 주파수를 초음파라고 합니다. 초음파의 주파수는 20kHz~100MHz까지 다양합니다.초음파는 다양한 분야에서 사용됩니다. 의료 분야에서는 초음파 검사를 통해 신체 내부의 구조를 확인하는 데 사용됩니다. 또한, 산업 분야에서는 결함 검사, 청소, 세척, 용접 등에 사용됩니다. 또한, 군사 분야에서는 음파 탐지, 음파 유도, 음파 교란 등에 사용됩니다.초음파는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.반사성이 높다: 초음파는 물체에 부딪히면 반사되는 특성이 있습니다. 따라서 초음파를 사용하여 물체의 내부 구조를 확인할 수 있습니다.흡수성이 낮다: 초음파는 공기나 물과 같은 매질에서 잘 전달되는 특성이 있습니다. 따라서 초음파를 사용하여 물체의 내부를 관찰하거나, 물체 사이의 거리를 측정할 수 있습니다.진동성이 높다: 초음파는 높은 주파수를 가지고 있기 때문에, 물체에 강한 진동을 가할 수 있습니다. 따라서 초음파를 사용하여 물체를 부수거나, 물체에 구멍을 뚫을 수 있습니다.초음파는 인체에 무해한 물리적 현상입니다. 따라서 의료 분야에서 진단이나 치료에 사용되는 경우가 많습니다. 또한, 산업 분야에서는 다양한 작업을 보다 효율적이고 안전하게 수행하는 데 사용되고 있습니다.초음파의 대표적인 응용 분야는 다음과 같습니다.의료 분야: 초음파 검사, 초음파 수술, 초음파 치료산업 분야: 결함 검사, 청소, 세척, 용접, 음파 탐지, 음파 유도, 음파 교란군사 분야: 음파 탐지, 음파 유도, 음파 교란초음파는 인류의 삶을 보다 편리하고 안전하게 만들어주는 중요한 기술입니다.
지구과학·천문우주
Q. 평소궁금했던건데 달은 스스로빛이나는건지가 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.달은 스스로 빛을 내지 않습니다. 달은 태양빛을 반사하여 빛을 내는 물체입니다. 달의 표면은 거칠고 울퉁불퉁하여, 태양빛이 다양한 각도로 반사됩니다. 따라서 달은 밤하늘에서 다양한 모양으로 빛나 보입니다.달의 위상은 달의 위치와 태양의 위치에 따라 달라집니다. 달이 지구와 태양 사이에 있을 때는 달의 밝은 면이 지구를 향하고 있기 때문에 보름달처럼 둥글게 보입니다. 달이 지구와 태양의 반대편에 있을 때는 달의 어두운 면이 지구를 향하고 있기 때문에 초승달처럼 보입니다.달의 빛은 태양빛의 약 12% 정도만 반사됩니다. 따라서 달이 빛나는 것처럼 보이지만, 실제로는 태양빛의 약 88%는 달에 흡수되거나 산란되어 지구에 도달하지 않습니다.달은 지구와 가까운 거리에 있기 때문에, 지구에서 맨눈으로 볼 수 있는 유일한 천체입니다. 달은 인류에게 오랫동안 신비롭고 중요한 존재로 여겨져 왔습니다.
지구과학·천문우주
Q. 얼음이 완전히 얼은 상태에서도 계속 저온에 있으면?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.얼음의 강도는 온도에 따라 달라집니다. 일반적으로 온도가 낮을수록 얼음의 강도는 높아집니다. 이는 얼음의 분자 구조가 온도가 낮을수록 더 안정적으로 유지되기 때문입니다.물 분자는 산소 원자 한 개와 수소 원자 두 개가 결합하여 이루어진 분자입니다. 물 분자는 수소 결합을 통해 서로 연결되어 있습니다. 수소 결합은 약한 결합이지만, 많은 수의 물 분자가 서로 연결되어 있기 때문에 얼음은 강한 물질이 됩니다.온도가 낮아지면 물 분자의 운동이 느려지면서 수소 결합이 더 안정적으로 유지됩니다. 따라서 얼음의 강도는 온도가 낮을수록 높아집니다.그러나 얼음의 강도는 일정 수준 이상 도달하면 더 이상 증가하지 않습니다. 이는 물 분자의 구조가 온도에 따라 더 이상 크게 변화하지 않기 때문입니다.따라서 얼음이 완전히 얼은 상태에서 지속적으로 저온 상태에서 노출이 된다면, 얼음의 강도는 일정 수준 이상 도달하면 더 이상 증가하지 않습니다. 또한, 얼음의 분자 구조와 결합력도 동일한 상태로 유지됩니다.다만, 얼음의 강도는 시간에 따라 서서히 감소할 수 있습니다. 이는 얼음의 표면이 미세하게 부서지거나, 얼음 내부에 미세한 균열이 생기기 때문입니다. 이러한 현상은 얼음의 온도가 상승할수록 더 빠르게 일어납니다.
화학공학
Q. 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)는 고투명성을 가지고 있는 고분자인데요 어떤 구조로 되어 있길래 이렇게 고투명성을 가질 수 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)는 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 중합체로, 다음과 같은 구조를 가지고 있습니다.[CH2=C(CH3)-COOCH3]nPMMA는 고투명성을 가지고 있는 이유는 다음과 같은 두 가지 요인 때문입니다.첫째, PMMA는 분자량이 크고, 분자 구조가 규칙적입니다. 따라서 분자 사이의 간격이 균일하여, 빛의 산란이 적습니다.둘째, PMMA는 굴절률이 1.48~1.50으로, 유리와 비슷한 값을 가지고 있습니다. 따라서 빛의 굴절이 적어, 투명성이 우수합니다.PMMA는 이러한 고투명성으로 인해, 창문, 안경, 표면재, 광학 부품 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.보다 구체적으로 설명하자면, PMMA는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.고투명성: PMMA의 굴절률은 1.48~1.50으로, 유리와 비슷한 값을 가지고 있습니다. 따라서 빛의 굴절이 적어, 투명성이 우수합니다.내충격성: PMMA는 높은 충격 강도를 가지고 있습니다. 따라서 긁힘이나 충격에 강하여, 자동차나 항공기의 창문 등에 사용됩니다.내후성: PMMA는 자외선에 의한 변색이나 퇴색에 강합니다. 따라서 야외용 광고판이나 표지판 등에 사용됩니다.난연성: PMMA는 난연성이 우수합니다. 따라서 화재 시에도 쉽게 타지 않아, 건물의 내장재나 인테리어 소재 등에 사용됩니다.PMMA는 이러한 특성으로 인해, 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있습니다.