안녕하세요 김두환 전문가입니다.
토목공학
Q. 피뢰침은 어떤 원리로 번개를 방어하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.도체, 금속에는 자유롭게 이동할 수 있는 전자가 존재하며, 표면을 자유롭게 움직이고 있습니다. 그런데, 전자의 전하량은 -이며, 서로간의 척력으로 도체 내에서 넓게 퍼져있습니다. 피뢰침의 경우 뾰족한 모양의 도체입니다. 그리고 지면에 접지되어있습니다. 낙뢰는 구름의 전자(음전하)가 쌓이며 지상과 구름 사이에 전압(전위차)을 만들며 공기를 방전시켜 전자를 흘려보내는 현상입니다. 이 때 구름과 지상 사이에 전위차가 형성되면서 구름의 음전하 때문에 피뢰침의 뾰족한 부분은 +극이 됩니다. 피뢰침 내 전자들이 구름의 -극과 멀어지려하기 때문에 접지된 쪽으로 흘러간 것이죠. 그래서 전자가 이동하는 낙뢰가 치면서 피뢰침의 뾰족한 부분으로 이동하여 낙뢰를 흡수해주는 것이죠.
화학
Q. 카눈 태풍경로가 일정하지않고 꺽인것 처럼 되나여??
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍의 경로는 지역의 기압차, 온도차에 의한 바람의 방향 영향을 받습니다. 중위도에서는 편서풍이 불어 태풍이 동쪽으로 휘는데 항상 동쪽으로 휘는것은 아닙니다. 중위도에서는 대부분 편서풍이 불지만, 기압차에 의햐 동에서 서로 바람이 불때도 있고, 북에서 남으로 바람이 불때도 존재합니다. 그래서 태풍은 바람이 부는방향을 따라 이동하기 때문에 중국으로 상륙하는 경우도 있고 일본으로 휘어져 가는 경우도 존재하는 것입니다.
생물·생명
Q. 우리나라에서 볼수있는 다음 개기일식은 언제나 되야 되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.금환일식은 23년 10월 14일에 예정되어있으며, 개기일식은 24년 4월 8일에 예정되어있습니다.일식은 태양 달 지구 순으로 배열된 경우에 발생하고 달의 위상이 삭일 때 관측되는 현상입니다. 대낮에 일어나며 달에 의해 태양이 가려질때를 일식이라고 정의합니다.월식과 일식에 대한 주기 정보는 https://astro.kasi.re.kr/learning/pageView/6239여기에 잘나와있습니다.
전기·전자
Q. 번개가 칠때 차에 있으면 안전한 이유??
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.차량이 벼락을 맞게되면, 내부에 사람들은 무사할 수 있습니다. 왜냐하면 차량의 겉 부분이 도체 역할(차폐 역할)을 해주기 때문에 내부에 전류가 흐르지않고 차량 표면으로만 전하가 분포하기 때문이죠. 그래서 차량 내부는 안전합니다. 하지만 벼락을 맞은 즉시 당황하셨다고 절대 차량 문을 열거나 하시면 안됩니다. 차량 표면에 남아있는 전자(-)가 다수 있기 때문에 문을 열면서 틈이 생기게 되고 문과 차 사이에 전류가 흘러 방전이 일어나 사람을 감전 시킬 수 있기 때문입니다. 또한, 내부에서는 차와 연결된 쇠, 금속 부위를 만져서는 안되며 119 구조대를 불러 도움을 요청해야 안전하게 탈출할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주선이나 스페이스 정거장에서 인공중력을 만들어내는 원리가 궁금합니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.인공중력은 원심력과 같은 만유인력이 아닌 다른 힘을 사용하는 것입니다. 중력은 만유인력으로 행성이나 별과 같이 거대한 질량체에서 유의미하게 작용합니다. 하지만 인위적으로 이러한 거대 질량체는 만들 수 없습니다. 그래서 물체를 회전시켜 원심력이라는 관성력을 작용하게하여 마치 중력과 같은 효과를 낼 수있습니다.
토목공학
Q. 태풍의 진로는 어떤 요소에 의해 결정되는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍의 경로는 지역의 기압차, 온도차에 의한 바람의 방향 영향을 받습니다. 중위도에서는 편서풍이 불어 태풍이 동쪽으로 휘는데 항상 동쪽으로 휘는것은 아닙니다. 중위도에서는 대부분 편서풍이 불지만, 기압차에 의해 동에서 서로 바람이 불때도 있고, 북에서 남으로 바람이 불때도 존재합니다. 그래서 태풍은 바람이 부는방향을 따라 이동하기 때문에 중국으로 상륙하는 경우도 있고 일본으로 휘어져 가는 경우도 존재하죠. 그래서 태풍의 경로를 예측하기는 하지만 정확한 예측은 불가능합니다.
생물·생명
Q. 전생 환생은 현실에 실제로 존재하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.아직, 전생, 환생에 관한 과학적인 근거를 대며 밝혀진 사실은 없습니다. 전생을 경험했다, 환생했다는 사람이 등장하여 주장하지만 과학적인 근거를 기반으로한것은 아닙니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘은 왜 파란색으로 보이는 걸까요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.하늘이 파란 이유는 대기(공기)에 의해 태양 빛이 산란되기 때문입니다. 공기(기체)에 의해 태양 빛이 산란 될 때 짧은 파장 영역대의 빛인 파란, 남색 ,보라 빛이 산란이 잘되는데, 이러한 빛이 우리 눈에 들어오기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 이유입니다. 물론, 보라, 남색의 빛도 산란되는데 우리눈이 감지하는 정도는 파란색에 민감하기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 어떻게 생겨나고 왜 모양이 다 다른건가요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.구름이 형성될 때 지형, 기압, 수증기량, 수증기량의 분포도 등 아주 다양한 변수에 의해 모양이 결정되기 때문에 각기 다른 모양의 구름이 형성됩니다. 하지만 크게 보면 얇은 구름, 두꺼운 구름 등 어느정도 형태가 잡힐 수 있습니다. 이는 지형이나 기류의 조건에 의해 결정되기 때문이죠. 구름은 대류권인 11km까지 구름이 형성될 수 있으며, 적도에서의 대류권은 18km로 더욱 높은 곳까지 구름이 형성될 수 있습니다. 평균적으로 고도 2~7km사이에 구름이 형성돼있습니다. 참고로, 야광운이라는 구름은 중간권인 76km에서 85km에서 형성될 수 있다고 합니다. 중간권에서도 대류작용이 발생하며 메탄, 수증기가 주된 성분이라고 밝혀져있습니다.
화학
Q. 물은 얼면 왜 부피가 늘어나는 건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.물은 특이한 물질입니다. 물은 고체가 되면서 부피가 증가하는 성질을 가지고 있습니다. 보통의 물질은 고체가 되면 부피가 줄어듭니다. 물의 경우 온도가 감소하면 보통의 물질과 같이 분자 운동의 활발함이 줄어들어 부피가 줄어들게됩니다. 하지만, 4도 이하가 되면서 물 분자간 전기력에 의해 6각 구조를 형성하기 시작하게 되면서 다시 부피가 증가하게 되죠. 그래서 4도 정도 일 때가 가장 부피가 작은 상태이며 밀도가 가장 큰 상태이죠. 또한, 이러한 이유로 물이 얼음이 되면서 부피가 증가해 밀도가 작아지게 됩니다.