안녕하세요 김도건 전문가입니다.
물리
Q. 인바디 측정기는 어떤 원리로 작동하나요?
인바디의 원리는 인체에 미세한 전류를 통과시켜 신체 구성 요소들을 수치화 하는 것입니다.우리 몸의 70%정도는 물로 이루어져 있는데, 수분이 많은 근육에는 전류가 잘 흐르고 수분이 적은 지방에는 전류가 잘 흐르지 않는다는 기본 원리를 이용합니다. 인바디 기기의 금속 부분에서 인체에 미세한 전류를 통과시킬 때 발생하는 저항값(임피던스)을 계측하여 인체의 구성 성분인 체수분, 단백질, 무기질, 지방을 측정합니다.
화학
Q. 팩 우유는 어떻게 해서 안상하는 건가요?
팩으로 된 유제품은 멸균된 제품이라고 보시면 됩니다.우리가 일반적으로 사먹는 우유(일반우유)가 바로 살균우유라고 합니다. 살균우유는 원유에 함유되어 있는 영양분의 손실을 최소화하기 위하여 63도~135도 정도의 온도에서 열처리를 한다고 합니다. 즉 일반우유(살균우유)는 좀 낮은 온도에서 짧은 시간동안만 살균을 해서, 인체에 유익한 균들은 우유속에 살려둔다고 합니다. 또한 일반우유는 원유 본래의 신선한 맛을 그대로 느낄 수 있다는 장점이 있습니다만, 유통기한은 7일~14일 정도로 짧은 것이 단점입니다.이에 반해 멸균우유는 135도~150도의 고온에서 2~5초 정도 살균을 하기 때문에, 거의 대부분의 균들이 제거되게 됩니다. 그래서 인체에 해로운 균이나 유익한 균들까지 모두 사멸시키는 방식이라고 보시면 됩니다. 그리고 멸균우유는 알루미늄박이 부착되어 있는 테트라팩에 담아서 빛, 공기를 차단하기 때문에, 무균상태를 오래 유지할 수 있어서, 상온에 두어도 유통기한이 1개월 이상이라는 장점이 있습니다. 단, 멸균우유는 인체에 유익한 유익균까지 모두 제거된다는 단점이 있긴 합니다만, 멸균처리를 하더라도 칼슘, 단백질 등과 같이 우유에 있는 주 영양소는 파괴되지 않기 때문에, 일반우유와 영양의 차이는 크지 않다고 보시면 되겠습니다.
화학
Q. 대기중에 있는 탄소를 포집할수 있는 기술이 있나요?
탄소포집의 가장 흔한 방법은 화석 연료 발전소와 같은 대규모 배출원에서 이산화탄소를 포집하는 것입니다. 그 후 파이프라인이나 배를 통해 포집한 이산화탄소를 저장고로 옮기는 것입니다. 이는 이산화탄소가 대기 중으로 배출되기 전에 포집하는 기술입니다.대기중의 탄소를 제거하는 기술은 클라임웍스라는 회사에서 기술을 선도하고 있습니다. 화석 연료 공급원이 배출하는 이산화탄소를 빨아들이는 것이 아니라 클라임웍스는 공장 주변의 공기를 흡입기로 빨아들인 후 필터를 사용해 이산화탄소만을 포집한다. 대기 중의 탄소를 제거해 땅에 영구히 저장하는 팬을 건설합니다.탄소를 포집해서 땅에 저장하는 기술이 있지만 밭에 주입하는 문제는 또 다른 기술이 필요할 것으로 생각 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 항성의 질량과 중력은 어떻게 측정하는건가요?
천문학자들은 몇 가지 간접적인 방법을 사용하여 항성의 질량을 측정할 수 있습니다. 중력 렌즈라고 하는 한 가지 방법은 주변 물체의 중력에 의해 구부러지는 빛의 경로를 측정합니다. 굽힘의 양은 적지만 조심스럽게 측정하면 잡아당김을 하는 물체의 중력 풀의 질량이 드러날 수 있습니다.다른 측정 방법은 그 별의 질량을 알아내는 데 도움되는 다중 항성 시스템 입니다. 예를 들어 광도 및 온도를 사용할 수 있습니다. 광도 및 온도가 다른 별은 질량이 크게 다릅니다. 이 정보는 그래프에 그려졌을 때 온도와 광도로 별을 배열할 수 있음을 보여줍니다. 정말 거대한 별은 우주에서 가장 뜨거운 별 중 하나입니다. 태양과 같은 적은 질량의 별은 거대한 별보다 시원합니다. 일반적으로 큰 별은 덜 작은 별보다 수명이 짧습니다. 핵연료를 훨씬 빨리 소비하기 때문입니다.천문학자들은 태양처럼 죽거나 초신성으로 죽는 별의 유형을 관찰함으로써 다른 별들 이하는 일을 추론할 수 있습니다. 그들은 질량을 알고 비슷한 질량을 가진 다른 별들이 어떻게 진화하고 죽는지를 알기 때문에 색, 온도 및 질량을 이해하는 데 도움이 되는 다른 측면의 관찰에 기초하여 꽤 좋은 예측을 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 번개가 치고 천둥 소리가 나는 이유가 뭔가요?
천둥번개는 여러 종류의 기상현상 중에서도 전기에 의한 현상인데요. 구름 속에서 음의 전하와 양의 전하로 나뉘어 전기장이 형성되고, 이 전기장 속에서 방전현상이 발생하면서 빛이 발생하는 것입니다. 구름 속에서의 방전현상이 발생하기 위해서는 구름 입자들이 구름 속에서 서로 다른 전기적 성질을 가지고 있어야 하는데요.이렇게 구름 입자 간에 양전하와 음전하로 서로 다른 전기적 성질을 갖다가 이후 양전하와 음전하의 개수를 맞추기 위해 입자간에 전하가 순간적으로 이동을 하게 되는데 이렇게 전하가 순간적으로 이동하는 현상을 방전이라고 하며, 이 방전이 발생하면 동시에 강한 빛과 아주 높은 열이 발생하게 됩니다. 이때 생기는 번쩍거리는 빛이 바로 번개이고, 동시에 약 2만7천도의 아주 높은 열은 구름 속 공기를 순간적으로 팽창시켜 폭발적인 소리인 천둥소리를 만들어 냅니다.같은 위치에서 발생한 뇌전은 우리가 있는 곳까지 도달할 때, 이 두 현상의 속도차로 인해 시간차가 발생합니다. 때문에 빛의 현상, 즉 번개는 거의 발생시각과 동일하게 우리가 볼 수 있지만, 천둥소리는 그보다 늦게 도착하게 되기때문에 시간차가 나는 것입니다. 따라서 천둥소리가 먼저 들리고 번개가 번쩍이는 경우는 있을 수 없는 현상입니다.
생물·생명
Q. 새들은 어떻게 길과 방향을 찾는지 궁금합니다
새들이 길을 찾는 방법은 아직 확실하게 밝혀지지 않았지만 신체 내부에 특수한 생물 시계가 작동해서 많은 조류가 해마다 같은 날짜에 이동을 시작하는 것으로 추측되고 있습니다. 방향을 잡을 때 대부분의 철새들은 낮 동안에는 태양을 기준으로 이동하고 밤에는 별을 기준으로 이동합니다. 어떤 새들은 강의 계곡, 산, 바닷가의 모양과 같이 지형지물을 따라 이동하기도 합니다.또 몇몇 특이한 조류들은 지구의 자장, 편광, 적외선, 심지어는 기압의 미세한 변화에도 반응한다는 증거가 있다고 합니다.어떤 철새는 시력이 매우 좋아 멀리있는 물체나 지상의 건물 등을 구별해서 길을 찾기도 합니다. 하지만 철새가 이동하는 대부분의 공간은 바다, 들판처럼 특별히 기준으로 삼을 만한 지형지물이 없죠. 이렇게 특별한 지형 지물이 없는 곳을 갈 때는 태양을 기준으로 방향을 찾기도 합니다.대부분의 철새가 밤에 장거리를 이동하는데 주로 밤에 이동하는 철새들은 별자리를 보고 방향을 잡는다고 합니다. 또 비둘기는 지구의 자기장을 구별하여 날아가는 것이 실험을 통해 알려져 있다고 합니다. 이렇게 철새들은 그 종류에 따라 방향을 잡는 방법이 다르긴 하지만 한 가지의 방법만으로 방향을 잡는 것은 아닙니다. 그리고 철새들이 이동중에 실수로 다른 곳으로 가게 되어 그곳에서 새로운 보금자리를 찾기도 한다고 합니다.
생물·생명
Q. 우박은 어떻게 만들어지나요?
대기 상층에 찬 공기가 위치한 가운데 지상에서 따뜻한 공기가 상승하면, 상승한 공기가 주변(상층 찬 공기)보다 따뜻하기 때문에 부력을 받아 더 높은 곳으로 강하게 상승하게 됩니다. 구름 내에 이렇게 강한 상승기류가 존재하게 되면, 구름 속에서 얼음입자가 상승과 하강을 반복하게 되고, 주변 물방울들이 달라붙으면서 충분히 무거워질 만큼 커진 다음 지상으로 낙하하게 됩니다.
생물·생명
Q. 동물들은 지진 등 천재지변이 일어나면 먼저 알고 대처하는데..
동물이 인간보다 민감하고 빠르게 지진을 알아채는 것은 몇 개의 사례와 실험들로 확인할 수 있지만 이를 지진 예보로 활용하기에는 과학적 근거가 부족합니다. 연구사례를 조사한다면 다음과 같습니다.지진이 일어나기 6시간 전쯤 지표면에 강한 중력이 작용하면 암석에 전기가 일어납니다. 전기는 갈라진 바위 틈새로 흘러 들어가 지하수를 분해하면서 '에어로졸'이라는 전기를 띤 수증기를 만들어고, 이 에어로졸이 지표면으로 올라와 사람보다 민감한 신경을 가진 동물들을 자극해 세로토닌이라는 호르몬이 분비되도록 합니다. 세로토닌이 많이 분비되면 극도로 흥분하고 헛것을 보거나 잘못된 판단을 내리는 증상이 나타나기 때문에 지진이 일어나기 전 생성된 에어로졸이 동물들에게 세로토닌 증후군을 일으켜 동물들이 이상행동을 하게 된다는 것입니다.
화학
Q. 콜라와 멘토스가 만나면 왜 폭발하나요?
멘토스와 탄산음료가 만나 폭발적인 반응을 일으키는 분수쇼의 원리는 간단합니다.멘토스에 들어있는 아라비아 고무성분과 탄산음료의 탄산염이 반응해 순식간에 엄청난 양의 이산화탄소(CO2)를 만들어내는 것입니다. 멘토스 표면에 있는 수많은 미세한 구멍이 이 반응이 빨리 일어나도록 돕게되고 미세한 구멍은 콜라 속의 이산화탄소가 기체 상태로 석출되는 자리를 제공하는 것입니다. 순식간에 생성된 다량의 이산화탄소는 그 압력을 견디지 못하고 플라스틱 콜라병의 좁은 주둥이로 뿜어져 나와 분수를 만들게 되는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 지구에만 생명체가 있나요?
총 4가지로 정리할 수 있습니다.1. 태양과 적당한 거리2. 물의 존재3. 적당한 대기적당한 양의 이산화탄소가 있기 때문에 적당한 온실효과가 일어날 수 있습니다. 만약 이산화 탄소가 너무 많았다면 금성과 같이 폭발적인 온실효과가 일어나서 표면온도가 섭씨 470~480도나 되는 지옥행성이 되거나, 반대로 이산화 탄소가 너무 적었다면 화성(화성은 대기중 이산화탄소 비율은 금성과 비슷하지만 대기 농도가 매우매우 희박해서 그 양은 매우 적음)처럼 온실효과가 거의 일어나지 않아 얼음행성이 됩니다.4. 지구의 자기장행성의 자기장이 중요한 이유는 우주로부터 날아오는 고에너지 방사선 입자들을 붙잡아 행성표면으로 못들어오게 차단시켜주는 역할을 하기 때문입니다. 지구에는 꽤 강력한 행성자기장이 있어서 이런 해로운 입자들은 사전에 차단해주죠. 이런 고에너지 입자들이 그대로 입사되면 행성에 살고 있는 생명체들의 DNA를 파괴할 수 있습니다. 그렇기 때문에 행성이 적당한 자기장을 갖고 있어 해로운 입자들을 차단시켜 줘야 생명체가 안정하게 형성되고 진화해 나갈 수 있습니다.