안녕하세요 김도건 전문가입니다.
화학
Q. 면을 공기중에 두면 옷의 함수율은?
함수율(함유 수분율)은 수분을 흡수하고 있는 시료의 무게에 대한 흡수된 물의 양의 백분율을 말합니다. KS K 0301 기준에 따르면 면 8, 폴리에스테르계 섬유 0.4, 나일론(폴리아미드계 섬유) 4 입니다.
지구과학·천문우주
Q. 선글라스를 쓰면 덜 탄다는데 사실인가요
자외선 차단이 되는 선글라스인 경우에 해당 됩니다. 렌즈 색의 짙고 옅음을 떠나 'UV400 인증마크'나 '자외선 차단율'을 확인하셔야 합니다. 'UV400'은 400㎚ 이하 파장을 가진 자외선(UV-A, UV-B)을 99% 이상 차단해준다는 뜻입니다.물론 선글라스도 소모품이기 때문에 2~3년이 지나면 차단 효과도 감소하고 렌즈의 뒤틀림과 왜곡이 발생합니다. 자외선 투과율이 20% 이상으로 나타나면 수명이 다 됐다고 볼 수 있으니 안경원을 찾아 투과율을 측정해보고 렌즈를 교체해서 사용하는 것이 좋습니다.
토목공학
Q. 도플러 효과로 소리를 어떻게 설명 가능한가요?
소리를 내는 장치와 소리를 듣는 대상은 각각 서 있을 때와 가까워질 때, 그리고 멀어질 때의 음높이가 전부 다릅니다. 이를 도플러 효과라고 합니다. 1842년 오스트리아 과학자 도플러(Doppler, Christian Johann; 1803~1853)가 발견해 도플러 효과(Doppler effect)라고 부릅니다.소리는 공기를 주기적으로 흔드는 파동입니다. 파장이 일정 간격을 두고 진동하는 정도가 '파장'입니다. 파장이 길수록 낮은 소리가 납니다. 소방차가 듣는 사람을 지나치는 순간 음높이가 낮아졌다는 건, 소리의 파장이 길어졌다는 뜻입니다.도플러 효과는 파동을 내는 장치와 듣는이가 가까워지거나 멀어지는 경우 듣는이가 느끼는 파장이 바뀌는 현상을 말합니다.영상의 왼편에 사람이 서 있다고 가정해볼까요? 자동차가 서 있을 때는 자동차가 일으킨 파동이 일정 간격으로 전해집니다. 그러다가 차가 사람쪽으로 가까이 다가옵니다. 그러면 차로부터 전해지는 파장이 감소하는 걸 발견할 수 있죠. 이렇게 되면 차가 서 있을 때보다 더 높은 음의 소리를 듣게 됩니다.그런데 파장이 점차 길어지는 지점이 있죠? 바로 차의 뒤편입니다. 영상의 오른편에 사람이 있다면 차가 멀어질수록 파장이 길어져 차가 서 있을 때 들리던 음보다 낮은 음을 듣게 됩니다.구급차가 싸이렌 소리를 내며 지나가는 경우에도 마찬가지입니다. 차가 가까이 다가오면 싸이렌 소리가 높아집니다. 나를 지나쳐 멀리 떠나가면 싸이렌 소리는 음이 낮아집니다.소리뿐 아니라 빛 등 다른 파장도 같은 효과를 가지고 있어요. 빛의 경우 '적색편이' 혹은 '청색편이'가 일어나는데요. 태양계 밖 행성, 즉 외계행성을 찾는데 이 기술을 이용하고 있습니다.만약 진동을 처음 만든 '파원'이 파동의 이동 속도보다 빠르다면 어떻게 될까요? 즉, 물체가 '초음속'으로 날아갈 때 소리는 어떻게 될까요?물체가 우측으로 초음속 이동합니다. 이동 경로를 따라 파동이 발생합니다. 그런데 물체가 마하1로 음속을 돌파할 정도로 빠르다보니 매순간 재빨리 생긴 파동이 한 데 모이는 지점이 생깁니다. 이 과정에서 공기 압축이 일어나고 커다란 충격파가 물체 주변에 생성되는데요. 이때 나는 소리가 마치 폭발음처럼 들리는 게 소닉붐입니다. '총소리'도 같은 원리입니다. 처음 발사 시 총알의 속도는 900~1,000m/s이고 공기 저항으로 느려져도 400m/s인데 반해, 소리의 속력은 340m/s로 더 느립니다. 따라서 폭발하는 소리가 나는 거죠. 파원의 속도가 파동의 속도보다 빨라서 파동이 강하게 더해지는 현상은 바다나 강가에서도 볼 수 있습니다. 보트가 물살을 가르며 지나갈 때인데요. 지나간 보트 뒤로 높은 물결파가 생겨 밀려오는 장면을 보셨다면 파원인 배가 물결파보다 빠르게 가기 때문이라는 걸 알 수 있습니다.
기계공학
Q. 자동차는 안전밸트가 있는데 자동차 보다 더 빠른 기차에는 안전밸트가 없어요?
1. 제동거리 때문일반적으로 자가용이나 버스 같은 경우 급정거하게 되면 관성의 법칙으로 인해 몸이 앞으로 급격하게 쏠릴 수밖에 없는데요. 기차의 경우는 조금 다르다고 합니다. 시속 300km 정도로 달리는 기차가 급제동을 하게 되면 완전히 정차하는 데 70초가 걸리며 약 3km를 지나고서야 멈추게 된다고 하는데요. 이러한 제동거리로 인해 급정거하더라도 자가용보다 앞으로 쏠리는 힘이 약하기 때문에 굳이 이를 잡아줄 안전벨트가 필요 없다고 합니다.2. 기차의 무게 때문기차의 무게는 KTX로 이야기하자면 362톤에 달한다고 합니다. 이러한 기차의 무게는 다른 물체와 부딪히더라도 그 충격을 흡수할 수 있으며, 그 충격이 승객에게 전달되는 경우는 드물다고 하는데요. 이러한 상황에서도 안전벨트의 필요성이 부족하다는 것입니다.3. 기차 사고 발생시 대피를 위한 문제 때문기차 사고가 발생하면 안전벨트 유무와 상관없이 사람의 사망률이나 다치는 정도가 비슷하다고 합니다. 차이가 있다면 기차 사고 발생 때 빠른 대피가 가능한가입니다. 안전벨트가 있으면 없을 경우보다 대피 시간이 길어진다고 하는데요. 당황해서 안전벨트를 풀지 못하거나 물리적으로는 푸는 것이 불가능한 경우 등이 있습니다. 2차 사고를 방지하기 위해서는 안전벨트가 없는 것이 더욱 안전하다고 하는 것이지요.
전기·전자
Q. 전기자동차 충전기 형태를 모두 통일하면 좋을텐데?
삼성과 애플의 휴대폰 충전방식이 다른 것처럼 전기차 충전기도 각기 다른 표준이 공존하고 있습니다.현재 전기차 충전기 국제 표준은 유럽, 미국, 일본, 중국이 주도하고 있습니다. 그중에서도 미국과 유럽이 DC콤보, 일본이 차데모, 유럽의 르노가 AC3상을 주력으로 하고 있습니다. 현대기아차는 일본의 차데모 방식을 쓰고있죠. 전기차 제조회사들은 자신들의 커플러가 시장에서 통용될 수 있도록 경쟁하고 있습니다. 지금은 서로 경쟁관계지만 시장에서 결정된 기술이 전 세계의 공통 표준이 될 가능성이 높기 때문입니다.결국엔 국제 표준이 정해지겠지만 각 기업의 이해관계에 따른 기술 경쟁때문에 아직 통일하지 못하고 있습니다. 표준 경쟁에서 뒤처지는 건 자사의 기술이 시장에서 사라지는 걸 의미하는 만큼 주도권 싸움이 치열하게 진행되고 있습니다.
생물·생명
Q. 닭은 자신의 알을 어떻게 만드나요?
달걀의 발육은 난소와 수란관에서 이루어진다. 암탉은 왼쪽에 단 하나의 난소를 가지고 있다. 한 암탉이 달걀을 생산하는 과정에는 약 24시간이 걸린다. 암탉이 알을 낳은 후 한 시간 이내에 다음 노른자가 다 크게 되며 그 때가 되면, 노른자는 여섯개의 층이 있게 된다.일단 노른자가 완전히 성숙하게 되면, 난소 줄기에서 떨어져서 여러 부분으로 구성된 난관으로 들어 간다. 그 첫 부분을 누두관(漏斗管)이라고 하며 만일 교미하게 되면 그 달걀은 수정된다. 이 부분에 머무는 기간은 수분간에 불과하다. 그 다음에는 다음 부분인, 유두골(有頭骨)이라고 하는 곳을 통과한다. 달걀이 이 부분을 통과할 때, ‘알부민’ 단백질이 층마다 첨가되는데 전부 네 층으로 되었고 이 과정은 약 네 시간이 걸린다. 그 때가 되면 이것은 또한 다음 부분인 협착부에 도달하며 그곳에서 두개의 막이 안팎으로 덮여서 ‘알부민’ 단백질 층을 덮도록 첨가된다.이 두개의 막을 완성하는 데는 약 한시간 십분 정도가 걸린다. 그러면 달걀은 자궁 혹은 껍질선(腺)에 이르게 되고 이곳에서 약 십구시간 가량의 장기 체류를 한다. 달걀의 내, 외막이 처음으로 첨가되었을 때는, 그 막들은 달걀 위를 꼭 알맞게 감싸지만, 그러나 곧 느슨해 진다. 그래서 자궁에서 처음 다섯 시간 동안은 그 막 안에 물과 무기물질들을 채우는 데 시간을 보내게 된다. 그래서 이 과정을 달걀을 “포동 포동하게” 하는 과정이라고 말한다. 그리고는 다음 열 네 시간 동안 여러 층의 달걀 껍질이 부가된다. 그 후에, 특수한 달걀 빛깔을 나타내 주는 표피 혹은 껍질을 공급한다. 그 다음에는 달걀이 질속으도 운반되어서 암탉에 의하여 나오게 된다.
지구과학·천문우주
Q. 눈물이 나기전에 코끝? 코안쪽이 찡한 이유??
안녕하세요. 김도건 과학전문가입니다.눈은 ‘누비관’이라는 통로로 코와 함께 이어져 있는데, 이 때문에 눈물이 날 때 콧물도 같이 나게 됩니다. 이때 눈물의 염분이 눈과 코의 통로인 누비관을 흐르면서 자극하면서 따가운 통증이 느껴지면서 코 끝이 찡해지는 것입니다.결국 눈물이 나기 전의 증상으로 코끝이 찡해지는 것이 아니라 눈에서 눈물이 흘러나오기 전에 누비관으로 새면서 찡해지는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 세계 인구수가 계속 늘고 있다는데 이렇게 가도 문제는 없는 걸까요?
인구 증가자체는 문제가 된다고 생각하지 않습니다."전 세계 인구가 더 이상 환경이 지탱할 수 없는 임계점에 도달했으며 인구 과잉은 자원 고갈과 기후위기의 주된 원인이다. 그렇기에 인구를 조절해서 문제를 해결해야 한다. 인구 감소를 통해 기후변화를 막을 수 있다”라는 주장이 꾸준히 제기돼 왔습니다.하지만 지구상에 존재하는 단 100개의 기업이 전 세계 온실가스 배출량의 70%에 책임이 있음에도 불구하고 전반적인 시스템 변화가 아닌 개개인의 역할에만 초점을 맞추는 것은 문제의 소지가 많다고 생각합니다. 따라서 기후변화의 주범인 기업과 이를 용인한 정부에 책임을 묻지 않고, 개개인의 역할에만 초점을 맞추는 것은 위험한 발상인 것입니다.또한 남반구 국가의 1인당 온실가수 배출량은 북반구 국가에 비해 훨씬 적기 때문에 이들 국가를 대상으로 한 인구 조절은 기후위기의 해답이 될 수 없다는 것입니다. 따라서 기후위기를 막을 있는 가장 좋은 방법은 지구촌 인구 조절에 있지 않고 기후변화에 막대한 영향을 미치는 기업을 압박하는 것이며, 이를 통해 지속가능하며 재생 가능하고 정의롭고 평등한 방법으로 책임을 분배해야 한다고 생각합니다.
전기·전자
Q. 청진기 동작원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김도건 과학전문가입니다.청진기의 원리는 '진동'과 연결관을 통한 '전달' 입니다. 실전화기(종이컵전화기)를 생각하면 됩니다. 한쪽에서 말하면 실이 타고 전달되어 반대편에서도 들리는 것을 생각하면 됩니다.청진기에는 다이아프램과 벨(움푹 패인 종 모양, 등에 대는 부분)이 있습니다. 다이아프램에는 평평한 플라스틱 떨림판이 있어 100Hz~1KHz 주파수 범위(폐나 장 등)을 들을 수 있고, 벨의 경우 20Hz~200Hz 주파수(작은 소리, 심장음 등을 들을 때 사용)를 들을 때 사용합니다.
지구과학·천문우주
Q. 모기에게 물리면 왜 간지러울까요?
안녕하세요. 김도건 과학전문가입니다.모기에 물렸을 때 피부가 붓고 가려운 것은 일종의 알레르기 반응입니다. 모기의 침(타액)이 몸에 들어오면서 체내 면역세포들이 위험한 외부 물질로 인식하면서 변화가 나타나는 것입니다.체내 들어온 이물질에 대한 염증 반응물질이 분비되면서 혈관이 부풀어 오르고 가려워지는데, 이때 계속 긁으면 내부 조직 손상이 심해지면서 염증 반응물질이 더 분비되고 혈관이 부풀어 오르는 정도가 심해져 더 가려워지는 것입니다.모기에 물려 가려울 때는 최대한 만지지 않는 게 좋고, 그래도 가려움을 줄이고 싶다면 '냉찜질'이 효과가 있습니다. 팽창했던 혈관을 수축시키는 등의 효과를 내 증상 완화에 도움이 됩니다.