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.