안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
생물·생명
Q. 빈대는 사라졌다 나타난 동물이 아닌가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.내성이 생긴 빈대가 있다는 것은 우리나라에서는 사라졌던 빈대가 유럽에서는 계속 있었고, 이 빈대가 살충제에 내성을 갖게 된 것입니다.빈대는 1950년대 이후 DDT를 비롯한 살충제의 사용으로 인해 전 세계적으로 거의 박멸된 것으로 알려졌습니다. 그러나 1990년대 이후 유럽과 북미를 중심으로 빈대가 다시 기승을 부리기 시작했습니다. 이 빈대는 살충제에 내성을 갖고 있어 기존의 살충제로는 효과적으로 방제하기 어려웠습니다.빈대의 살충제 내성은 다음과 같은 과정을 통해 발생합니다. 살충제에 노출된 빈대 중 일부는 살충제에 저항력을 갖는 돌연변이를 일으킵니다. 이 돌연변이 빈대는 살충제에 저항력이 있기 때문에 살아남을 수 있고, 이들은 다시 번식하면서 살충제 내성 빈대의 개체 수를 증가시킵니다.우리나라에서는 1980년대 이후 빈대가 거의 사라진 것으로 알려져 있습니다. 그러나 최근 들어 유럽과 북미에서 유행하는 살충제 내성 빈대가 우리나라로 유입되면서 빈대가 다시 기승을 부리고 있습니다.빈대는 피를 빨아 먹는 흡혈 곤충으로, 물린 자리가 가렵고 붉은 반점이 생기는 등의 증상을 유발합니다. 또한, 빈대는 전염병을 옮기는 것으로 알려져 있지는 않지만, 정신적 고통을 줄 수 있습니다.
기계공학
Q. 온디바이스 생성형 AI라는 말이 정확히 어떤형태의 AI인건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.챗GPT는 대규모 언어 모델(LLM)을 기반으로 하는 생성형 AI입니다. LLM은 방대한 양의 텍스트 데이터를 학습하여 텍스트를 생성하고, 언어를 번역하고, 다양한 종류의 창의적인 콘텐츠를 작성하는 등의 기능을 수행할 수 있습니다.온디바이스 생성형 AI는 외부 서버나 클라우드를 거치지 않고, 개인 기기 내에서만 작동하는 생성형 AI를 말합니다. 기존의 생성형 AI는 외부 서버나 클라우드에서 LLM을 실행하기 때문에, 데이터 전송과 처리에 많은 시간이 소요되고, 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.온디바이스 생성형 AI는 이러한 단점을 해결하기 위해 개발되었습니다. 온디바이스 생성형 AI는 개인 기기의 CPU나 GPU를 사용하여 LLM을 실행하기 때문에, 데이터 전송과 처리에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있고, 비용을 절감할 수 있습니다.온디바이스 생성형 AI는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.개인 기기 내에서만 작동하기 때문에, 데이터 전송과 처리에 소요되는 시간이 적습니다.비용이 적게 들기 때문에, 대중적인 시장에서 활용될 가능성이 높습니다.개인 기기의 특성을 고려하여 개발될 수 있기 때문에, 사용자에게 더 나은 경험을 제공할 수 있습니다.온디바이스 생성형 AI는 아직까지 초기 단계에 있지만, 향후 스마트폰, 스마트워치, 스마트 스피커 등 다양한 개인 기기에 적용될 것으로 기대됩니다.구체적인 형태로는 다음과 같은 것들이 있습니다.개인 기기에 LLM을 미리 탑재하여 제공하는 방식개인 기기에서 LLM을 실행할 수 있는 소프트웨어를 제공하는 방식온디바이스 생성형 AI를 구현하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 개발하는 방식현재, 퀄컴, 애플, 구글 등 글로벌 IT 기업들은 온디바이스 생성형 AI 기술 개발에 투자를 확대하고 있습니다
기계공학
Q. 전륜자동차와 후륜자동차의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.장점가속 성능이 우수합니다.제작 비용이 저렴합니다.실내 공간이 넓습니다.단점코너링 성능이 떨어집니다.뒷바퀴가 미끄러질 가능성이 높습니다.후륜자동차는 뒷바퀴에 동력을 전달하는 방식입니다.장점코너링 성능이 우수합니다.뒷바퀴가 미끄러지는 가능성이 낮습니다.단점가속 성능이 떨어집니다.제작 비용이 비쌉니다.실내 공간이 좁습니다.우리나라에서 제조되는 자동차는 대부분 전륜자동차입니다. 이는 가속 성능과 제작 비용의 적정성을 고려한 결과로 볼 수 있습니다.전기차는 4륜이 아닌 2륜 또는 4륜 중 선택할 수 있습니다. 전륜 또는 후륜 전기차는 가솔린 자동차와 동일한 구동 방식을 가지고 있습니다. 4륜 전기차는 전륜과 후륜에 모두 동력을 전달하여 코너링 성능과 주행 안정성을 향상시킵니다.전기차의 구동 방식은 차량의 용도와 운전자의 취향에 따라 선택할 수 있습니다. 일반적으로 도심 주행 위주로 사용되는 차량의 경우 전륜 또는 후륜 전기차를 선택하는 것이 좋습니다. 오프로드 주행이나 험로 주행을 자주 하는 경우 4륜 전기차를 선택하는 것이 좋습니다.
화학
Q. 친환경 항공유는 일반 연료와 어떤차이가 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.친환경 항공유는 기존의 화석연료 기반 항공유와 달리, 재생 가능 자원을 원료로 하여 생산한 항공유를 말합니다. 친환경 항공유는 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소 배출량을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.친환경 항공유의 종류는 크게 바이오항공유와 합성항공유로 나눌 수 있습니다.바이오항공유는 식물성 기름, 동물성 기름, 폐식용유, 폐기물 등에서 추출한 바이오매스를 원료로 하여 생산합니다. 바이오항공유는 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄일 수 있습니다.합성항공유는 수소와 이산화탄소를 합성하여 생산합니다. 합성항공유는 화석연료 기반 항공유와 성분이 동일하기 때문에, 기존 항공기의 개조 없이 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 바이오항공유에 비해 탄소 배출량을 100%까지 줄일 수 있습니다.친환경 항공유의 효율성은 아직까지 검증이 완전히 이루어지지 않은 상태입니다. 그러나, 일부 연구 결과에 따르면 친환경 항공유는 화석연료 기반 항공유와 유사한 효율성을 가진 것으로 나타났습니다.친환경 항공유의 성분은 원료에 따라 다릅니다. 바이오항공유의 경우, 원료에 따라 탄소 함량, 황 함량, 밀도 등이 달라질 수 있습니다. 합성항공유의 경우, 수소와 이산화탄소의 비율에 따라 성분이 달라질 수 있습니다.친환경 항공유는 아직까지 상용화 단계에 있지는 않지만, 전 세계적으로 친환경 항공유 개발과 생산에 대한 투자가 확대되고 있습니다. 향후 친환경 항공유의 상용화가 이루어질 경우, 항공 운송으로 인한 탄소 배출량을 줄이는 데 기여할 것으로 기대됩니다.
화학
Q. 전기차 화재사고 급속충전 완속충전 사고확률은 어디가 높나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.전기차 화재사고는 급속충전과 완속충전 모두에서 발생할 수 있지만, 급속충전 시 사고 발생률이 더 높습니다.급속충전은 완속충전에 비해 배터리에 더 많은 전류를 짧은 시간 동안 충전하기 때문에, 배터리 내부의 열이 급격하게 상승할 수 있습니다. 이러한 열이 배터리의 안전장치를 뚫고 나와 화재로 이어질 수 있습니다.실제로 한국소방산업기술원의 조사에 따르면, 2022년 기준 전기차 화재사고 10건 중 7건이 급속충전 중 발생했습니다.급속충전 시 화재를 예방하기 위해서는 다음과 같은 주의사항을 준수해야 합니다.배터리가 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전하기충전 중에는 차량에서 멀리 떨어져 있기충전 후에는 배터리의 온도를 식히기충전기와 전기차의 연결 상태를 수시로 확인하기완속충전 시에도 화재를 예방하기 위해서는 다음과 같은 주의사항을 준수해야 합니다.충전기의 전원 코드가 손상되지 않았는지 확인하기충전 중에는 차량에서 멀리 떨어져 있기충전 후에는 배터리의 온도를 식히기전기차 화재사고는 인명과 재산에 큰 피해를 줄 수 있기 때문에, 운전자들은 안전한 충전 방법을 숙지하고 준수해야 합니다.
생물·생명
Q. 무화과나무는 어떻게 번식을 하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.안녕하세요. 무화과는 꽃이 있는 것처럼 보이지만, 실제 꽃은 암꽃만 있습니다. 수꽃은 암꽃 안에 들어있는 작은 구멍에 들어와서 수분을 주고, 그 수분이 암술에 닿아서 수정이 이루어집니다.무화과의 수꽃은 암꽃보다 훨씬 작고, 암꽃 안에 들어있는 작은 구멍을 통해서만 들어갈 수 있습니다. 따라서 수꽃을 운반하는 곤충은 무화과벌이라는 특수한 종류의 곤충입니다. 무화과벌은 무화과의 꽃가루를 먹고 삽니다.무화과벌은 암꽃 안에 들어와서 꽃가루를 먹다가, 그 꽃가루를 다른 암꽃의 꽃가루받침에 묻힙니다. 이렇게 해서 암꽃끼리 수정이 이루어지게 됩니다.무화과는 무화과벌이 없으면 번식을 할 수 없기 때문에, 무화과나무는 무화과벌을 보호하기 위한 다양한 방법을 가지고 있습니다. 예를 들어, 무화과나무는 암꽃이 꽃가루받침을 열고 수분을 받아들일 수 있는 기간을 짧게 유지합니다. 이렇게 하면 다른 곤충이 꽃가루를 옮길 기회를 줄이고, 무화과벌만이 꽃가루를 옮길 수 있도록 합니다.또한, 무화과나무는 암꽃이 꽃가루받침을 열 때, 무화과벌에게 먹이를 제공합니다. 이렇게 하면 무화과벌이 꽃가루받침을 열고 꽃가루를 옮길 확률을 높일 수 있습니다.이러한 방법을 통해 무화과는 무화과벌을 통해 번식을 하고, 무화과나무와 무화과벌은 서로 공생 관계를 유지하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 아폴로 탐사시 닐 암스트롱과 동료2명은 어떤 방법으로 지구로 돌아온것인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.아폴로 11호의 지구 귀환 과정은 다음과 같습니다.달 착륙 후 21시간 동안 달에서 활동아폴로 11호는 1969년 7월 20일 달에 착륙했습니다. 닐 암스트롱과 버즈 올드린은 달 표면에서 2시간 30분 동안 활동했습니다. 이들은 달 표면의 사진을 찍고, 월석을 채취하고, 과학 실험을 수행했습니다.달에서 이륙달에서의 활동을 마친 암스트롱과 올드린은 달착륙선인 이글호에 탑승하여 다시 달궤도에 진입했습니다. 이글호는 달궤도에 진입한 후, 사령선인 컬럼비아호와 도킹했습니다.달 주회 궤도에서 지구로 귀환암스트롱과 올드린은 컬럼비아호에 탑승하여 달 주회 궤도를 벗어났습니다. 컬럼비아호는 지구로 귀환하기 위한 비행을 시작했습니다.대기권 돌파컬럼비아호는 지구 대기권에 진입했습니다. 대기권 돌파 시에는 공기와의 마찰로 인해 컬럼비아호는 고열에 노출되었습니다. 컬럼비아호는 이때 열 보호 장치로 인해 손상을 입지 않았습니다.지구 착륙컬럼비아호는 지구 표면에 착륙했습니다. 컬럼비아호는 태평양 상공에서 낙하산을 펴고 착륙했습니다. 컬럼비아호의 승무원들은 무사히 지구로 귀환했습니다.아폴로 11호의 지구 귀환 과정은 다음과 같은 기술적 난관을 극복해야 했습니다.달 착륙선에서 사령선으로의 도킹: 달 착륙선은 사령선보다 작고 가벼워서, 두 우주선의 도킹이 쉽지 않았습니다. 아폴로 11호의 승무원들은 정교한 조작을 통해 두 우주선을 성공적으로 도킹했습니다.대기권 돌파: 대기권 돌파 시 우주선은 고열에 노출됩니다. 아폴로 11호는 열 보호 장치를 사용하여 대기권 돌파 시 우주선을 보호했습니다.지구 착륙: 지구 착륙 시 우주선은 강한 충격을 받습니다. 아폴로 11호는 착륙 충격을 완화하기 위해 낙하산을 사용했습니다.아폴로 11호의 지구 귀환은 인류의 달 탐사에서 중요한 이정표였습니다. 아폴로 11호의 성공은 인류가 달에 도달할 수 있다는 가능성을 보여 주었습니다.
토목공학
Q. 바닷물이 어는 온도는 몇 도인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.순수한 물의 어는점은 0도입니다. 그러나 바닷물에는 염분이 포함되어 있기 때문에 순수한 물보다 어는점이 낮아집니다. 일반적으로 바닷물의 어는점은 -1.91도입니다.바닷물의 어는점이 순수한 물보다 낮은 이유는 염분이 물 분자 사이의 결합을 방해하기 때문입니다. 염분은 물 분자 사이의 결합을 약하게 만들고, 이를 통해 물 분자가 더 쉽게 얼 수 있게 됩니다.바닷물의 어는점은 염분 농도에 따라 달라집니다. 염분 농도가 높을수록 어는점이 더 낮아집니다. 따라서 북극이나 남극의 염분이 많은 바닷물은 영하 20도 이하의 온도에서도 얼지 않을 수 있습니다.또한, 바닷물의 어는점은 온도와 압력에도 영향을 받습니다. 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 어는점이 낮아집니다. 따라서 바다 깊은 곳은 표면보다 어는점이 낮습니다.따라서, 일반적으로 바닷물은 영하 1.91도 이하의 온도에서 얼 수 있습니다. 그러나 염분 농도, 온도, 압력 등의 요인에 따라 어는점이 달라질 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 왜 땅에 떨어지지 않는 건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.구름이 땅에 떨어지지 않고 하늘에 둥둥 떠 있는 이유는 크게 두 가지입니다. 첫 번째는 상승 기류입니다. 지구의 표면은 태양열을 받아 가열되고, 공기는 가열되면 부피가 커지고 밀도가 낮아집니다. 이렇게 밀도가 낮아진 공기는 위로 올라가게 됩니다. 이처럼 공기가 위로 올라가는 흐름을 상승 기류라고 합니다.구름은 상승 기류에 의해 지면에서 위로 들어 올려집니다. 구름의 물방울은 밀도가 공기보다 높기 때문에, 상승 기류가 약해지거나 멈추면 구름은 중력에 의해 땅으로 떨어지게 됩니다.두 번째는 부력입니다. 부력은 물체가 유체에 잠길 때, 유체가 물체를 위로 밀어 올리는 힘입니다. 구름의 물방울은 밀도가 공기보다 높기 때문에, 구름은 공기로부터 부력을 받습니다. 이 부력은 구름의 무게를 지탱하여 땅에 떨어지지 않게 하는 역할을 합니다.구름의 물방울은 크기가 작기 때문에, 부피당 무게가 작습니다. 또한, 구름의 물방울은 공기와 잘 섞이기 때문에, 공기의 저항을 크게 받지 않습니다. 이러한 이유로 구름의 물방울은 부력이 작아도 땅에 떨어지지 않고 떠 있을 수 있습니다.구름의 높이는 상승 기류의 세기와 구름의 물방울의 크기에 따라 결정됩니다. 상승 기류가 강할수록, 구름은 더 높이 올라갈 수 있습니다. 또한, 구름의 물방울이 작을수록, 부력이 작아져서 구름은 더 높이 올라갈 수 있습니다.구름은 지구의 기후 조절에 중요한 역할을 합니다. 구름은 태양의 복사 에너지를 반사하여 지구의 온도를 낮추는 역할을 합니다. 또한, 구름은 비와 눈을 내리게 하여 지구의 물 순환에 중요한 역할을 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주선에 사용되는 소재들에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.우주선에 사용되는 소재는 크게 다음과 같이 분류할 수 있습니다.구조재: 우주선의 골격을 이루는 재료로, 강도와 내구성이 중요합니다. 알루미늄 합금, 스테인리스 스틸, 탄소섬유 등이 주로 사용됩니다.복합재료: 두 가지 이상의 재료를 결합하여 만든 재료로, 강도와 내구성, 경량화 등을 위해 사용됩니다. 탄소-탄소 복합재료, 알루미늄-리튬 합금 등이 주로 사용됩니다.단열재: 우주선의 내부와 외부의 온도 차이를 차단하기 위해 사용됩니다. 실리콘, 폴리우레탄 등이 주로 사용됩니다.내열재: 우주선의 표면이 고온에 노출되는 것을 방지하기 위해 사용됩니다. 세라믹, 탄소, 텅스텐 등이 주로 사용됩니다.대기권 돌파 시에는 특히 고내열재가 중요합니다. 대기권 돌파 시 우주선은 공기와의 마찰로 인해 고온에 노출됩니다. 이때, 고내열재가 우주선을 보호하여 손상을 방지합니다.고내열재로 사용되는 대표적인 재료로는 다음과 같은 것들이 있습니다.세라믹: 고온에서도 강도가 유지되는 특성이 있습니다.탄소: 고온에서 열팽창이 적고, 열전도율이 낮은 특성이 있습니다.텅스텐: 고온에서 강도가 유지되고, 밀도가 높은 특성이 있습니다.이러한 고내열재를 사용하여 우주선의 표면을 보호함으로써, 대기권 돌파 시 우주선의 손상을 방지할 수 있습니다.최근에는 이러한 고내열재의 성능을 더욱 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 예를 들어, 탄소섬유와 세라믹을 결합한 복합재료는 기존의 고내열재보다 강도와 내열성이 향상된 것으로 알려져 있습니다.