안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
화학
Q. 철이 녹이 스는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.철이 녹이 스는 원리는 산화반응입니다. 산화란 금속이 산소와 결합하는 반응을 말합니다. 철은 공기 중의 산소와 결합하여 산화철을 형성합니다. 산화철은 갈색을 띠는 녹입니다.철이 녹이 슬기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요합니다.산소가 있어야 합니다. 공기에는 산소가 약 21% 포함되어 있습니다.물이 있어야 합니다. 물은 산소를 운반하는 역할을 합니다.전기전도체가 있어야 합니다. 철은 전기전도체입니다.이러한 조건이 모두 갖추어지면, 철은 빠르게 녹이 슬게 됩니다. 특히, 습기가 많은 환경에서는 철이 더 빨리 녹이 슬게 됩니다.
생물·생명
Q. 트리판블루에 의한 죽은 세포의 염색 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.트리판블루는 아조 염색약으로, 면직물용 직접 염료입니다. 생물학에서는 죽은 조직이나 세포를 선택적으로 염색하기 위해 필수 염색제로 사용됩니다. 이때 염색되는 색은 파란색입니다.트리판블루에 의한 죽은 세포의 염색 원리는 다음과 같습니다.살아있는 세포의 세포막은 투과성이 낮아 트리판블루가 침투하지 못합니다.죽은 세포의 세포막은 투과성이 높아 트리판블루가 침투합니다.트리판블루는 세포질에 존재하는 단백질에 결합하여 푸른색으로 염색됩니다.따라서, 살아있는 세포는 트리판블루에 의해 염색되지 않고, 죽은 세포는 푸른색으로 염색됩니다.구체적으로, 트리판블루는 세포막을 확산의 방법으로 통과합니다. 살아있는 세포는 ATP 에너지를 이용한 엑소시토시스로 트리판블루를 다시 세포 외부로 배제합니다. 그러나 죽은 세포는 ATP를 생산할 수 없기 때문에 엑소시토시스를 할 수 없습니다. 따라서 죽은 세포는 트리판블루가 세포 내부에 축적되어 푸른색으로 염색됩니다.트리판블루는 세포의 생사를 판정하는 데 널리 사용됩니다. 또한, 세포의 괴사 정도를 측정하거나, 세포의 침윤 정도를 측정하는 데에도 사용됩니다.
생물·생명
Q. 단자엽식물과 쌍자엽식물의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.단자엽식물과 쌍자엽식물은 모두 겉씨식물로, 겉씨를 통해 번식하는 식물을 말합니다. 겉씨식물은 겉씨를 통해 번식한다는 특징 외에도, 잎이 넓고 잎맥이 나란히 배열되어 있는 점, 줄기에 마디가 있고 마디에서 잎과 곁가지가 나오는 점, 뿌리가 수염뿌리로 이루어져 있는 점 등에서 공통점을 가지고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 바닷물이 짠 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.바닷물이 짠 이유는 바닷물에 염류가 녹아 있기 때문입니다. 염류는 암석이나 토양에 포함되어 있는 무기물로, 강물이 흐르면서 암석이나 토양에서 녹아들게 됩니다. 강물이 바다로 흘러들어가면 염류가 바닷물에 녹아들게 되고, 그 결과 바닷물이 짠맛을 띠게 됩니다.바닷물에 녹아 있는 염류의 종류는 다양하지만, 그중에서도 가장 많이 포함되어 있는 염류는 염화나트륨(NaCl)입니다. 염화나트륨은 소금으로 불리며, 바닷물의 염분의 약 80%를 차지합니다. 그 밖에도 염화마그네슘(MgCI2), 황산마그네슘(MgSO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산칼륨(K2SO4) 등 다양한 염류가 바닷물에 녹아 있습니다.바닷물의 염분 함량은 지역에 따라 다릅니다. 일반적으로 열대 바다의 염분 함량이 높고, 극지방의 바다의 염분 함량이 낮습니다. 이는 열대 지역의 강물이 흐르는 동안 암석이나 토양에서 녹아드는 염류의 양이 많기 때문입니다.바닷물의 염분 함량은 바다의 생태계에 중요한 영향을 미칩니다. 염분 함량이 높은 바다는 염분을 빨리 잃어버리는 생물은 살기 어렵습니다. 반면에 염분 함량이 낮은 바다는 염분을 빨리 잃어버리는 생물이 살기 쉽습니다.
전기·전자
Q. 전자파가 없을 때 생명체의 생리적인 기능은 어떻게 작용하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.생명체의 생리적인 기능은 전자파와 밀접한 관련이 있습니다. 전자파는 생명체 내에서 신호 전달, 에너지 전달, 생체조절 등 다양한 역할을 담당하고 있습니다.전자파가 없을 때 생명체의 생리적인 기능은 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있습니다.첫째, 전자파에 의존하는 기능이 저하되거나 소실됩니다. 예를 들어, 뇌파는 신경세포 사이의 신호 전달을 위해 전자파를 사용합니다. 따라서 전자파가 없을 때는 뇌파가 약해지거나 사라지게 됩니다. 또한, 신체의 다양한 조직은 전자파를 사용하여 에너지를 생산합니다. 따라서 전자파가 없을 때는 조직의 기능이 저하되거나 소실될 수 있습니다.둘째, 전자파에 의존하지 않는 기능은 정상적으로 유지됩니다. 예를 들어, 심장박동이나 호흡은 전자파에 의존하지 않고 자체적으로 조절됩니다. 따라서 전자파가 없을 때도 이러한 기능은 정상적으로 유지됩니다.전자파가 없을 때 생명체의 생리적인 기능이 어떻게 변화하는지는 전자파의 종류, 강도, 지속 시간 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 전자파의 강도가 강할수록, 지속 시간이 길수록 생명체의 생리적인 기능에 미치는 영향이 커집니다.예를 들어, 태양에서 오는 전자파는 생명체의 생리적인 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 태양에서 오는 전자파는 강도가 강하고, 지속 시간이 길기 때문입니다. 특히, 태양 폭풍이 발생할 때는 전자파의 강도가 매우 강해져 생명체에 심각한 피해를 줄 수 있습니다.인공적으로 만들어진 전자파도 생명체의 생리적인 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 인공적으로 만들어진 전자파는 종류와 강도가 다양하기 때문입니다. 예를 들어, 휴대폰에서 나오는 전자파는 강도가 약하지만, 지속 시간이 길기 때문에 생체리듬에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 가전제품에서 나오는 전자파는 강도가 약하지만, 다양한 주파수를 가지고 있기 때문에 생체 조직에 영향을 미칠 수 있습니다.따라서 전자파의 사용에 있어서는 생명체의 생리적인 기능에 미치는 영향을 고려해야 합니다.
화학
Q. 일교가차 큰 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.일교차가 큰 이유는 크게 두 가지로 볼 수 있습니다. 첫째, 지구의 자전축이 23.5도 기울어져 있기 때문입니다. 이로 인해 여름에는 태양이 지평선에 더 가까이 오르고, 겨울에는 더 멀리 떨어지게 됩니다. 태양의 높이가 높을수록 지표면에 도달하는 태양에너지의 양이 많아지므로, 여름에는 기온이 높고, 겨울에는 기온이 낮아지게 됩니다.둘째, 우리나라는 대륙성 기후를 가지고 있기 때문입니다. 대륙성 기후는 육지와 바다의 온도 차이가 크고, 일조량이 많아 일교차가 큰 특징을 가지고 있습니다. 우리나라는 육지와 바다 사이의 거리가 짧고, 산지가 많아 바다의 영향이 약한 편입니다. 따라서 육지의 온도 변화가 바다의 온도 변화보다 크고, 일교차가 커지게 됩니다.구체적으로, 오늘(2023년 11월 9일) 오전 9시 20분 기준으로 울산의 기온은 11.9도입니다. 하지만 오후 2시 기준으로 기온이 23.8도까지 오를 것으로 예상됩니다. 이는 일교차가 약 11.9도에 달하는 것을 의미합니다.일교차가 큰 것은 우리나라의 기후 특성상 피할 수 없는 현상이지만, 건강에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 일교차가 큰 날에는 옷차림을 두껍게 하고, 충분한 수분을 섭취하는 등 건강관리에 유의해야 합니다.
화학
Q. 감자의 솔라닌 성분은 어떠한 이유로 인하여 생기는건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.감자의 솔라닌 성분은 감자에 자연적으로 함유되어 있는 알칼로이드 계통의 물질입니다. 솔라닌은 감자의 녹색 부분, 싹, 껍질에 많이 함유되어 있으며, 감자가 오래되면 솔라닌의 함량이 증가합니다.솔라닌이 생성되는 이유는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.첫 번째는 감자의 자체적인 생리적 반응 때문입니다. 감자는 햇빛에 노출되면 녹색으로 변하면서 솔라닌을 생성하기 시작합니다. 또한, 감자가 오래되면 솔라닌을 생성하는 효소의 활성이 증가하기 때문에 솔라닌의 함량이 증가합니다.두 번째는 외부 요인 때문입니다. 감자가 상처를 입으면 솔라닌을 생성하는 효소가 활성화되어 솔라닌의 함량이 증가합니다. 또한, 벌레나 곰팡이 등에 감염된 감자에서는 솔라닌의 함량이 증가합니다.솔라닌은 소량 섭취 시에는 별다른 증상이 없지만, 다량 섭취 시에는 두통, 구토, 설사, 복통, 어지럼증 등의 증상이 나타날 수 있습니다. 심한 경우 사망에 이를 수도 있습니다.
토목공학
Q. 공사장에 높은 타워크레인에 대해 궁금해요
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다..타워크레인이 쓰러지지 않고 버티는 원리는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.첫 번째는 중력 중심의 원리입니다. 타워크레인의 중력 중심은 타워크레인의 중심에 위치하도록 설계되어 있습니다. 따라서, 타워크레인에 하중이 가해지더라도 중력 중심이 변하지 않기 때문에 쓰러지지 않습니다.두 번째는 지지력의 원리입니다. 타워크레인은 바닥에 지지대(잭)를 세워 지지력을 확보합니다. 지지대의 지지력은 타워크레인의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 충분히 견고하게 설계되어 있습니다.이 외에도, 타워크레인은 강도와 안정성을 고려하여 설계됩니다. 타워크레인의 재료는 강도가 높은 재료로 사용되며, 구조는 안정성을 고려하여 설계됩니다.구체적으로, 타워크레인은 다음과 같은 구조로 이루어져 있습니다.기초 : 타워크레인을 지탱하는 바닥에 설치되는 부분입니다.잭 : 타워크레인을 지탱하는 지지대입니다.주탑 : 타워크레인의 기본 구조를 이루는 부분입니다.붐 : 주탑에서 달린 긴 막대입니다.크레인 : 붐 끝에 달린 장비입니다.기초는 타워크레인의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 견고하게 설계됩니다. 잭은 기초에 설치되어 타워크레인을 지탱하는 역할을 합니다. 주탑은 타워크레인의 기본 구조를 이루는 부분으로, 강도가 높은 재료로 제작됩니다. 붐은 주탑에서 달린 긴 막대로, 크레인을 지지하는 역할을 합니다. 크레인은 붐 끝에 달린 장비로, 화물이나 사람을 운반하는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 포충기가 벌레를 유인하는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.포충기가 벌레를 유인하는 원리는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.첫 번째는 빛을 이용하는 방법입니다. 포충기의 갓 아래에는 근자외선(UV)을 방출하는 LED가 있습니다. 근자외선은 사람의 눈에는 보이지 않지만, 곤충의 눈에는 강한 자극을 주는 빛입니다. 곤충은 근자외선을 암컷 모기의 신호로 착각하여 포충기 근처로 모여들게 됩니다.두 번째는 냄새를 이용하는 방법입니다. 포충기에는 이산화탄소, 에탄올, 젖산 등의 냄새를 유발하는 물질이 들어 있습니다. 이 물질들은 모기, 파리, 나방 등 곤충의 후각을 자극하여 포충기 근처로 모이게 합니다.포충기의 효과는 빛과 냄새의 강도, 포충기의 크기, 사용 환경 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 근자외선의 강도가 강하고, 포충기가 크며, 곤충이 많이 모이는 환경에서 포충기의 효과가 더 좋습니다.또한, 포충기는 모기, 파리, 나방 등 다양한 곤충을 잡을 수 있지만, 바퀴벌레, 개미 등 몸집이 큰 곤충은 잡을 수 없습니다.
물리
Q. 공진 현상은 무엇이고, 일상생활에 어떻게 적용되나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.공진은 특정 주파수의 진동에 대해 민감하게 반응하여 진폭이 크게 증가하는 현상을 말합니다. 공명이라고도 합니다.공진 현상은 일상생활에서 다양한 곳에서 찾아볼 수 있습니다.악기 : 악기의 줄이나 막대는 고유의 진동수를 가지고 있습니다. 이 고유 진동수와 일치하는 음파가 가해지면 공진 현상이 발생하여 소리가 크게 들립니다.새 창에서 열기avmix.co.kr공명 현상으로 인해 소리가 크게 들리는 악기진동기 : 진동기는 특정 주파수의 진동을 만들어내는 장치입니다. 공진 현상을 이용하여 특정 주파수의 진동을 증폭시킬 수 있습니다.새 창에서 열기news.samsungdisplay.com공진 현상을 이용한 진동기