안녕하세요 김도건 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 밤하늘에 보이는 별도 계절마다 바뀌나요?
계절에 따라 보이는 별자리가 달라지게 됩니다. 이는 별이 이동하기 때문이 아니라 바로 우리가 살고 있는 지구가 움직이기 때문입니다. 즉, 지구의 공전으로 인해 지구의 위치가 달라지면 우리가 볼 수 있는 별자리의 종류와 위치가 달라지는 것입니다. 이로 인해 별자리가 1년에 걸쳐 천천히 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이는 것입니다. 별이 지구를 중심으로 회전하는 것이 아니라, 지구가 자전과 공전을 함으로써 별이 일주운동을 하고 또 계절별로 다르게 보이는 것입니다.
전기·전자
Q. 레몬전지로 전구 키는 것은 어떤 원리인가요?
레몬전지의 원리는 금속 원자가 산화되어 양이온이 되려는 경향인 금속의 반응성 때문입니다.레몬전지 실험에서 아연이 구리보다 반응성이 크다는 것을 알 수 있습니다. 즉, 아연은 전자를 내놓기 쉽고 구리는 전자를 받기 쉽습니다. 아연판에서는 전자를 잃고 아연 이온이 되어 전해질인 레몬으로 녹아 나오고, 이 때 아연이 내놓은 전자는 도선을 타고 LED 전구를 지나 구리판으로 향합니다. 구리판으로 향한 전자들은 양이온을 찾아 헤매다가 레몬 속에 있는 수소 이온을 만나게 됩니다. 수소 이온은 전자를 만나고 전자가 이동하면서 전류가 흐르면서 전구에 불이 들어오게 됩니다.
전기·전자
Q. 땅에서 올라오는 열을 어떻게 전기 에너지로 바꾸나요?
지열에너지 발전은 지구내부의 열을 이용하여 전력을 생산하는 방법 입니다. 지열 에너지의 근원은 방사성 물질의 방사성 감쇠와 화산활동, 지표면에 흡수된 태양에너지 등 입니다. 태양열의 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되며, 이렇게 태양열을 흡수한 땅속의 온도는 지형에 따라 다르지만, 지표면 가까운 땅속의 온도는 대략 10 ~ 20℃ 정도 유지해 열펌프를 이용하는 냉난방 시스템에 이용됩니다. 우리나라 일부지역의 심부(지중 1~2km) 지중돈도는 80℃ 정도로서 직접 냉난방에 이용 가능합니다.구석기 시대에는 지열 에너지로 데워진 물에서 목욕을 했으며, 고대 로마 시대에는 지열 에너지를 이용해 난방을 하기도 했으며, 오늘날에는 지열을 이용해 전력을 생산하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 아침 안개는 어떻게 생기는 걸가요?
안개는 수증기들이 가득차 작은 물방울들로 변해 떠있는 현상입니다. 구름도 동일한데 떠 있는 위치에 따라 구름과 안개로 나뉘게 됩니다. 일반적으로 안개가 생기는 이유는 공기의 온도가 갑자기 낮아지는 경우입니다. 똑같은 부피라도 더운 공기가 차가운 공기보다 더 많은 수증기를 담을 수 있는데, 공기가 갑자기 차가워 지면 그 공기가 수증기를 담을 수 있는 양이 줄기 때문에 어쩔 수 없이 수증기가 응결하게 되면서 안개가 생성됩니다. 가을철에는 아침, 저녁으로는 기온이 뚝 떨어졌다가 낮동안 기온이 크게 오르는데 딱 안개가 만들어 지기 좋은 상황이 되는 겁니다.
지구과학·천문우주
Q. 사람들의혈액형은 어떻게 만들어졋는지궁금합니다
먼 옛날부터 인간은 나쁜 병을 고치기 위해 피를 먹기도 하고, 거머리를 몸에 붙여 피를 빨게 하거나 칼로 혈관을 찢어 피를 흘리게 했습니다. 심지어 피를 흘린 사람에게 동물 피를 수혈하다가 많은 사람들이 부작용으로 죽기도 했습니다. 당시에 사람들은 왜 수혈을 하면 부작용이 일어나는지 알지 못했습니다. 20세기가 되어서야 인류는 동물은 각기 다른 혈액형이 있다는 것을 알게 되었고 ABO식 혈액형을 맞춰 수혈 해 줄 수 있게 되었습니다.20세기 ABO식 혈액형계를 발견한 사람은 오스트리아 빈에서 태어난 카알 란트슈나이더(Karl Landsteiner, 1868~1943)라는 분입니다. 란트슈나이더는 미국 뉴욕의 록페럴 의학연구소에서 연구하다가 ABO 혈액형의 발견으로 노벨 생리의학상을 받기도 했습니다.
생물·생명
Q. 사람이 번개를 맞고도 무사 할 수 있는 이유가 궁금 합니다.
람이 벼락을 맞는 경우에 사망률은 20 ~ 30%로서 일반적인 상식에 비하여 사망률은 낮습니다. 또한, 벼락을 맞은 후에 심(心)정지 혹은 호흡정지가 발생하더라도 심정지는 응급처치를 시행하지 않고 자연적으로 정상심장박동이 회복되는 경우가 많으므로 인공호흡만 시행하여도 생명을 구할 수 있습니다.결론적으로, 벼락을 맞아서 심폐정지가 발생하였어도 심폐소생술을 신속히 시행한다면 환자의 생존율은 다른 질환에 의한 심폐정지 환자보다 매우 높습니다.벼락을 맞은 환자는 임상적으로 전신화상, 의식장애, 사지마비, 심폐정지가 관찰되므로 거의 사망한 것으로 보이지만, 외형에 비하여 손상정도는 경미한 경우가 많습니다. 특히 의식장애, 사지마비, 심정지 등은 자연 회복되는 경우가 빈발하므로 심폐정지가 발생한 환자에게 심폐소생술만 정확히 시행한다면 생존할 확률은 매우 높습니다.
지구과학·천문우주
Q. 시간은 존재하지 않는건가요??
현재 시간에 대해 이론물리학자들의 생각은 극단적으로 둘로 나뉜다고 합니다. 시간이란 건 허상이나 다름없으니 아예 시간을 생각하지도 말자는 주장이 있고, 반대로 시간은 존재하며 우주의 기본적인 특성이라는 주장이 있습니다.먼저 시간이란 게 우리 마음 속에서 만들어낸 허상일 뿐이라고 주장하는 쪽의 이야기를 들어보면 이쪽의 대표주자는 프랑스 마르세유에 위치한 지중해 대학(Universite de la Mediterrannee)의 이론물리학자 카를로 로벨리 교수입니다. 그는 “시간에 대한 현재의 난관을 푸는 방법은 시간 그 자체를 잊는 것이다”고 말하는 사람입니다.로벨리 교수는 우리가 시간이라고 인지하는 것은 단지 우주를 간단하게 바라보기 위한 우리의 방법일 뿐이라면서 시간이란 존재하지 않는다고 주장합니다. 양자역학의 세계에서 시간의 개념이 사라지는데, 이런 양자적 사고를 우리의 일상적인 경험까지도 확장해야 한다고 주장합니다.
전기·전자
Q. 태양광과 태양열 발전의 차이점이 뭔가요?
먼저 태양열 방식은 태양에서부터 지구상에 도달하는 열을 가정과 산업의 에너지로 이용하는 것을 말합니다. 여기서 포인트가 되는 부분은 바로 ‘열’입니다. 태양의 열을 에너지로 활용하는 것이 바로 태양열에너지인 것입니다. 사실 태양열에너지는 우리 일상과 이미 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 겨울에 쓰는 난방이 태양열을 이용했다고 할 수 있습니다. 이는 열을 한 곳에 모아 얻은 고열을 직접 난방에 사용하는 방식입니다. 이 외에도 열교환기를 이용해 물을 끓여 발생한 고압 수증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 태양열발전에도 사용할 수 있습니다. 태양열발전은 태양열을 흡수하거나 저장, 열변환 등을 통해 가정의 난방은 물론 냉방 및 급탕 등에 이용할 수 있으며 또는 공장이나 발전소에서는 산업에너지로 활용할 수 있습니다.태양광에너지는 태양으로부터 오는 ‘빛’을 에너지로 활용하는 것입니다. 빛을 태양광 발전 시스템으로 모아 전기로 바꾸는 것입니다. 즉 태양광발전은 빛 에너지를 태양전지를 이용하여 전기로 변환시키는 발전 기술을 의미합니다. 태양광이 태양전지에 흡수되면 전자와 정공 쌍이 생성되고, 전자와 정공은 태양전지의 P-N 접합부에 존재하는 전기장의 영향으로 서로 반대 방향으로 흘러가게 됩니다. 이를 통해 도선으로 연결된 외부 회로에 전기가 발생하게 되는 것입니다. 태양광 방식은 열을 직접 난방에 이용하는 태양열 발전에서 조금 더 발전된 방식이라고 볼 수 있습니다.
물리
Q. 엑스레이나 ct같은 방사선을 이용한 몸에 투영은 어떤 원리인가요?
원자는 원자핵 속의 양성자와 중성자의 비율에 따라 안정적인 원자핵이 되기도 하고 불안정한 원자핵이 되기도 합니다.불안정한 상태의 원자핵은 특정한 입자나 빛을 방출하면서 안정적인 상태로 바뀌려는 성질이 있는데, 이때 나오는 입자나 빛이 바로 방사선입니다.방사선은 눈에 보이지도 않고 냄새를 맡을 수도, 맛을 볼 수도 없지만 그 종류가 매우 다양합니다. 하지만 크게는 입자 형태와 빛이나 전파 형태로 구분할 수 있습니다. 입자 형태의 방사선으로는 알파선, 베타선, 중성자선 등이 있고, 빛이나 전파로 존재하는 방사선으로는 감마선, X선이 있습니다.감마선과 X선은 전파처럼 공간을 타고 퍼지면서 물질을 통과하는 특징이 있습니다. 일반적으로 이들은 두꺼운 납이나 콘크리트와 같이 높은 원자번호와 밀도를 가진 물질로 차단할 수 있습니다.X-ray는 신체를 통과하는 소량의 방사선을 사용하여 광선이 몸을 통과 할 때 뼈와 같은 빽빽하고 밀도가 높은 물체는 필름에 흰색으로 나타납니다. 반대로 빽빽하지 않고, 밀도가 낮은 물체는 흰색으로 보이기 어렵습니다.CT Scan은 컴퓨터 자원과 함께 여러 각도로 투영 된 여러 개의 X 선 광선을 사용하여 3차원 단면 이미지를 만듭니다. X-ray의 기능을 컴퓨터와 결합하여 정교하고 강력한 X 선으로 내부의 360의 신체 단면을 생성하게 됩니다.
화학
Q. 눈물의 짠맛은 상황별로 틀린가요?
눈물은 어떤 감정 상태인지에 따라서 그 맛도 달라지게 됩니다. 먼저, 슬플 때 흘리는 눈물은 산성 성분이 많아집니다. 그래서 맛을 보면 살짝 신맛이 느껴질 것입니다. 화가 극도에 달한 분노 상태에서 흐르는 눈물은 다른 눈물에 비해 그 맛이 더 짜게 느껴집니다. 화가 나면 교감 신경이 흥분하게 되고, 그로 인해 눈을 평소보다 크게 뜨고 깜박임도 줄어들면서 수분이 많이 증발하게 됩니다. 그러면서 눈물의 농도가 진해지게 됩니다. 결국, 수분은 적고 염류가 많은 눈물이 발생하게 됩니다.