안녕하세요 김도건 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 화산이 폭발하는 이유가 궁금해요
화산이 일어나는 과정을 알기 위해선 마그마를 먼저 살펴보아야 합니다. 맨틀을 이루는 암석의 일부가 외부의 영향에 의해 녹아, 액체와 같이 유동성이 큰 상태가 된 것을 마그마라고 합니다. 대부분의 물질의 경우 고체가 액체로 되면 부피가 증가합니다. 맨틀의 암석이 녹아 마그마가 될 때도 부피가 커집니다.이때 부피가 커지지 못하도록 꽉 막은 용기에 넣어두면 압력이 커지게 됩니다. 이 압력이 아주 커지면 용기 벽을 뚫고 내용물이 튀어나옵니다. 마그마의 경우는 마그마 위의 지각과 마그마 옆과 아래의 녹지 않은 맨틀이 꽉 막은 용기 역할을 하는데, 마그마가 일정 이상 모여 압력이 너무 커지면 제일 약하고 얇은 벽인 지각을 뚫고 마그마가 튀어나옵니다.이렇게 지각을 뚫고 마그마가 밖으로 나오는 것이 바로 화산입니다. 이때 암석조각, 수증기, 이산화탄소, 이산화황, 등도 같이 분출됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 구름의 모양은 어떻게 만들어 지는걸 가요?
구름의 모양이 제각각인 것은 구름이 발생하는 장소의 기압, 온도, 수분량 등이 모두 다르기 때문입니다.구름의 형성과 소멸은 기본적으로 공기의 수직운동과 밀접한 관련이 있습니다. 저기압, 높은 산, 강한 햇볕 등 다양한 원인에 의해 대기 중의 공기가 상승하게 되는데 높이 상승할수록 주변 기압이 낮아져 열교환 작용 없이 부피가 팽창하는 단열팽창이 일어나게 됩니다. 이 단열팽창에 의해 공기의 고도가 높아질수록 온도는 점점 낮아지게 되고 일정 고도에 이르면 이슬점에 도달, 수증기가 응결하고 작은 물방울들이 모여 구름이 되는 것입니다.또한 수증기를 다량 함유한 고온의 공기가 차가운 공기의 위로 올라가거나 차가운 공기가 더운 공기 아래로 들어가도 구름이 생긴다. 즉 어떤 조건하에서 형성된 구름인가에 따라 모양도 달라진다고 보면 됩니다.
토목공학
Q. 가을이되면 단풍이들고 잎이떨어지는 이유
나뭇잎에 단풍이 드는 이유는 겨울을 대비하기 위한 준비를 하기 위해서 입니다. 원래 봄, 여름에는 나뭇잎에 엽록소가 많아 녹색을 띠지만 가을이 되면 나뭇잎에서 엽록소가 분해되면서 남아 있는 붉은 색, 노란색 색소가 도드라지게 되는 것입니다.가을이 되면 기온이 떨어지고 공기가 건조해고, 이때 나뭇잎은 일차적으로 수분 부족을 겪게 됩니다. 나뭇잎은 태양 에너지를 이용해 공기 중에 있는 이산화탄소와 뿌리에서 빨아올린 물로 생물의 주 에너지원이 되는 탄수화물을 만들어야 하는데, 이것이 광합성 작용입니다. 그리고 식물은 광합성 작용을 할 때 사람들이 상상할 수 없을 만큼 많은 양의 물을 대기 속으로 뿜어내야 하고, 실제 과학자들의 실험에 따르면 옥수수는 낱알 1kg을 만들어내기 위해서 잎에서 600kg의 물을 증발시키는 것으로 알려졌습니다.하지만 가을이 돼서 기온이 내려가고 건조해지면 뿌리를 통해 더 이상 물을 빨아올릴 수 없게 되므로 옥수수와 마찬가지로 잎을 가진 나무들도 수분이 부족한 상황에서 살아남기 위해 하는 수 없이 광합성 활동을 멈추게 됩니다. 그런데 나뭇잎에는 녹색의 엽록소 외에도 빛을 흡수하는 색소로 70여 종의 카로티노이드가 있어, 이들 색소 가운데 흔히 볼 수 있는 게 붉은색 단풍을 만드는 카로틴이고 노란색을 띠는 크산토필 입니다.여름철에는 왕성하게 일을 하는 엽록소로 인해 이러한 색소는 사람들의 눈에 보이지 않지만 가을철 차고 건조한 날씨가 되면 잎에서 엽록소가 분해돼 사라지게 됩니다. 그러면 양이 작은 다른 색소들이 비로소 나타나게 되고 이들 색소의 많고 적음에 따라 나뭇잎은 노란색이나 붉은색으로 보이게 되는 것입니다.
화학
Q. vr 기술의 상용화 및 향후 발전 방향
가상현실이 발전하게 된다면 영화에서 나오는 것과 같이 홀로그램의 세상이 도래할 것입니다. 하지만 아직 상용화 되기에는 기술이 더 발전해야 합니다.1990년 스티븐 벤톤 미국 매사추세츠공대(MIT) 미디어랩 교수팀이 3차원 입체영상인 홀로그램 기술을 처음 개발한 지 30년이 지났지만, 홀로그램을 구현할 수 있는 디스플레이는 여전히 상용화되지 않았습니다. 화면이 커지면 시야각이 좁아지고, 시야각을 넓히면 화면이 작아지는 기술적인 문제가 해결되지 않았기 때문입니다.홀로그래픽 디스플레이는 3D를 구현하는 디스플레이 중에서도 가장 이상적인 형태로 꼽히는데 홀로그램은 빛을 완벽하게 복제해 물체의 모든 심도를 정확하게 제공하는 원리여서 실제 물체가 있는 것처럼 구현할 수 있습니다.디스플레이 업계에서는 2030년경에 이동통신 6세대(6G) 시대가 되면 사물과 사람, 건물이나 공장 등 물리적인 실체를 가상공간에 그대로 복제하는 일이 가능해질 것으로 전망하고 있습니다. 고정밀 모바일 홀로그램 서비스도 대폭 늘어날 수밖에 없을 것입니다. 통신업계는 6G가 도입되면 모바일 디스플레이로 3차원 공간에서 홀로그램 서비스를 제공하는 데이터 전송 속도가 가능할 것으로 예상하고 있습니다.
토목공학
Q. 씽크홀은 대비할수있는 방법이 없나요. 왜 생기는걸까요.
싱크홀의 원인은 지하수 때문입니다. 땅속에는 지층 등이 어긋나며 길게 균열이 나 있는 지역(균열대)이 있는데, 이곳을 지하수가 채우다가 사라지면 빈 공간이 생기면서 땅이 주저앉게 됩니다. 여러가지 원인에 대해 알아보겠습니다.1. 지하수를 너무 뽑아 쓰면 멀리 떨어진 곳의 지반도 내려앉게 됩니다. 지하수도 지표수처럼 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐르는데, 지하수위가 낮은 지점에서 물을 많이 끌어 쓰면 높은 곳에 있는 지하수가 이동해 공동이 생기면서 땅이 내려앉게 됩니다.2. 지표수 물길을 다른 곳으로 돌릴 경우 그동안 물이 많지 않았던 흙에 물이 가득해지고, 이 때문에 응집력이 떨어지면서 지반이 약해져 땅이 내려앉을 수 있습니다. 또 공장에 쓸 저수지를 모래가 많은 지표층 위에 만들거나 도시 상하수관이 새면서 주변 흙에 물이 많이 스며들어도 싱크홀이 생길 수 있습니다.3. 지하수가 잘 흘러도 싱크홀이 생길 수 있습니다. 지하수가 흐를 때 점토, 실트, 모래 등 크고 작은 알갱이들도 함께 흐르며 지하수가 흐르는 구멍을 점점 깎아내는데 지하수길이 침식돼 점점 커지면서 싱크홀의 위험도 높아집니다. 2007년 2월과 2010년 5월 과테말라 도심지를 습격한 싱크홀은 허리케인이 쏟아 부은 빗물이 화산재층을 함몰시켜 만든 사례이기도 하죠.싱크홀 발생을 막기 위해서는 도시 주요 지역에서 지하수의 흐름을 늘 모니터링 하고, 특히 도심지 공사장의 무분별한 공사는 싱크홀의 가능성을 높이고 있는 만큼 예의주시해야 합니다.
화학
Q. 발톱보다 손톱이 빨리기는 원인이 무엇인가요?
보통 손톱은 발톱보다 2배 이상 빨리 자랍니다. 정확하게 밝혀진 내용은 아니지만 전문가들에 의하면 손톱이 자라나는 속도에 영향을 주는 요인들은 다양합니다.먼저 내부적인 요인으로는 세포분열의 속도입니다. 손톱이 발톱보다 심장에 가까워 혈액을 통한 산소 공급이 활발하여 세포분열이 더욱 왕성하게 이루어진다는 것입니다.또한 세포분열이 왕성한 시기인 어린 나이일수록 손톱의 자라는 속도 또한 빨라지게 됩니다.그리고 손발톱은 자극을 많이 받을수록 혈류량이 늘어 더욱 빨리 자라게 되는데요. 발톱보다 손톱이 더욱 자주 쓰고 컴퓨터 타자를 치거나 스마트폰을 사용하는 등 외부 자극을 많이 받기 때문에 빨리 자라게 되는 것입니다. 특히 손을 많이 쓰는 직업을 가진 사람들, 즉 피아니스트들은다른 사람보다 더 손톱이 빨리 자라게 되는 것입니다.
전기·전자
Q. 예전에 철주조를 어떻게했나요?
고대 한반도의 제철기술은 괴련철과 함께 선철도 생산하는 중국의 기술을 수용하여 철문화를 급속히 발전시킨 것으로 추정하고 있습니다. 선철은 철광석이 용광로에서 환원되어 만들어진 철을 가리킵니다. 우리나라 유적지를 통해 제철기술을 알 수 있는데 충주의 칠금동 제철 유적지에서 확인된 백제의 제련로(製鍊爐)가 있습니다. 제련로는 광석을 녹여 금속을 만들기 위한 시설인 노(爐)를 의미한합니다. 이러한 제련로를 똑같이 복원하여 실험로에서 오전 9시부터 오후 8시까지 철광석과 숯을 넣고 불을 피워 괴련철(塊鍊鐵)을 생산해 과거에 제철 기술을 확인할 수 있었습니다. 괴련철은 철광석을 직접 제련하여 얻는 철 덩어리를 말하는데 철광석과 숯을 넣고 불을 피워 생산했습니다.
화학
Q. 아이스팩안에 내용물은 어떻게 만들어지나요?
젤 형태의 아이스팩 성분은 고흡수성 수지(SAP·Super Absorbent Polymer)입니다. 이러한 고흡수성 수지는 열을 흡수하는 흡열반응이 뛰어난 미세 플라스틱의 일종입니다. 이러한 수지를 사용하는 이유는 일반 물로된 얼음보다 냉기 지속효과가 2~3배 높기 때문입니다. 하지만 미세 플라스틱의 일종이므로 환경오염이 될 수 있는 단점이 있습니다.
생물·생명
Q. 육포는 왜 오래 저장 및 보관이 괜찮은가요?
개봉하지 않은 육포는 식품 저장실에서 1-2년 동안 보관할 수 있으며, 제대로 밀봉된 경우 패키지에 찍힌 날짜가 지나도 마찬가지입니다. 육포의 유통 기한은 유통 기한과 육포 보관 방법에 따라 다릅니다.육포는 건조되어 박테리아가 자라기를 좋아하는 대부분의 수분을 제거합니다. 육포는 또한 일반적으로 이 건조 과정에서 소금에 절여서 보존의 또 다른 층을 추가합니다.
전기·전자
Q. 전기장판의 전자파가 인체이 미치는 영향이 어느정도일까요
전기장판의 전자파는 이론상으론 건강에 악영향을 미칠 수 있습니다. 하지만 전기장판의 전자파 유해성에 대해 확실히 결론이 날만한 연구 결과는 아직까지 상당히 부족한 상태라 확답을 내놓긴 힘든 상황입니다.전기장판의 경우, 우리나라와 일본, 중국 정도의 한정된 국가에서 사용되는 제품인데다, 1년에 한 계절만 사용하기 때문에 장기간 이용시 얼마나 신체에 악영향을 주는지 측정이 힘들다고 합니다. 따라서 전기장판 전자파와 관련한 해외 연구결과는 상당히 부족한 상태로 아직까지 전기장판 전자파의 유해성은 의혹제기 수준이라고 볼 수 있습니다.또한 이불을 더 깐다고 해서 전자파를 줄여주기는 힘들 것 같습니다.