안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 벌레들은 왜 불빛으로 몰려드는 습성이 있는것인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.주광성 벌레들이라고 하죠. 흔히 나방 같은 종류의 벌레들은 빛을 보면 마구 달려듭니다. 이들은 어두움 밤에 먹이를 찾거나 길을 찾을 때 빛을 이용하는데, 이 빛이 하나의 방향을 잡아주는 역할을 하기 때문입니다.이러한 벌레들은 밝은 곳이면 달려드는데, 불에도 벌레들이 달려들어 불의 열기에 죽기도합니다. 그래서 열을 감지하진 못하죠. 또한 벌레들은 눈이 있기 때문에 빛을 보기도하며 인지하기도 합니다. 그래서 빛으로 달려들죠.
지구과학·천문우주
Q. 더운 여름철에 보면 강에 녹조가 심하던데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.해수의 수온이 높아지고, 햇빛의 양이 많아지게 되면 바다 내의 영양분이 많아지게 됩니다. 그러면, 녹조류와 적조류, 플랑크톤의 증식이 활발해지면서 녹조, 적조 현상이 발생하는 것이죠. 보통 무더운 여름 8~10월 내에 녹조, 적조 현상이 잘 발생되는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전축이 변한다고 하는데 문제가 없는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구의 자전축의 변화는 세차운동에 의해 변화하는 것입니다. 세차운동에 대한 역학을 공부하시면 훨씬 쉽게 이해할 수 있습니다. 세차운동으로 인해 자전축이 공전궤도면에 수직으로 변화한다면 자기장도 공전궤도면에 수직하게 변화합니다. 왜냐하면 자기장은 지구의 자전에 의해 발생하기 때문이죠. 하지만 대기층의 경우는 미묘하게 변화하는데, 이는 자전축이 공전궤도면에 수직해져 계절성을 뚜렷히 띠지 않고, 기온과 기압에 영향을 주기 때문입니다. 이에 따라 기후 환경이 변화하기 때문에 생태계에도 영향을 줄 수 있습니다. 인류의 경우는 기술의 발달로인해 기후 변화에도 살아남을 수 있는 기술력이 있어 살 수 있습니다. 물론 빙하기와 같은 시기가 굉장히 오래 지속되면 자원의 고갈로 위협을 받을 수도 있습니다.세차운동 아래 pdf가 상세하고 칠전하게 설명해두었네요.https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_precessionhttps://ocw.mit.edu/courses/16-07-dynamics-fall-2009/99f271d601bb3d9d04e8b8ce0c73cb7a_MIT16_07F09_Lec30.pdf
지구과학·천문우주
Q. 태양이 언제까지 핵융합 반응을 할지 어떻게 아는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양은 별 중에 하나로, 별은 주로 핵융합 반응에 의해 빛과 에너지를 방출합니다. 태양에서 일어나는 핵융합 반응은 원자(원자핵) 2개가 더 큰 원자(원자핵)이 되는 반응입니다. 이 과정에서 반응전 원자(원자핵) 2개의 질량을 더하면 반응 후 원자(원자핵) 질량보다 큰 것을 알 수 있는데, 반응 과정에서 질량 손실이 에너지(빛, 열)로 변한 것이죠. 이를 핵융합반응이라고합니다. 이 때 손실된 질량이 에너지로 변하는 과정은 E=mc^2을 통해 계산할 수있습니다.그리고, 핵융합 반응은 수소가 결합되어 헬륨으로, 헬륨이 결합되어 더 무거운 원소가 되며, 탄소, 철 까지 융합될 수 있으며, 이후에는 핵융합 반응을 하지 못하고 식으며 일생을 마무리합니다. 현재 주된 원료는 수소이며 수소에서 헬륨이 되는 핵융합 반응이 일어나고 있습니다.태양의 경우 수소와 헬륨으로 이뤄져 있으며 구성 성분비율과 양을 통해 나이를 추정할 수 있습니다.별의 생성 초기에는 수소의 비율이 74%로 월등히 높으며, 헬륨은 24% 정도입니다. 별에서는 핵융합 반응을 통해 가벼운 원소가 결합하여 무거운 원소로 변하며 가벼운 원소의 비율이 점점 줄어들게 됨을 알게 되었죠. 그래서 현재 태양의 원소 비율을 측정해 나이를 추정한 것입니다.또한, 무거운 원소인 탄소, 철 까지 핵융합이 가능하므로 핵융합이 끝나는 시기인 태양의 수명을 계산할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 직류(DC)와 교류(AC)의 차이는 무엇인가요? 전자공학에서 어떻게 사용되는지 알려주세요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.우리가 사용하는 전압은 직류전압이 아닌 교류전압입니다. 직류전압은 일정하게 지속적으로 전압을 공급합니다. 보통 건전지를 예로 생각하시면 됩니다. 하지만 교류전압은 매시간 전압의 세기와 방향이 바뀝니다. 그리고 전압의 세기가 변화하는 양상이 패턴을 가지고 그 패턴은 1초에 60번 반복합니다. 즉, 220V의 60Hz를 사용하고 있죠. Hz는 주파수, 진동수(초당 진동 횟수)입니다.교류전압의 장점은 변압이 용이하다는 점입니다. 직류전압의 경우 변압에 있어 어려움이 있지만 교류전압은 쉽게 변압이 가능합니다. 그리고 변전소에서부터 각 집안으로 전압을 걸어줄때 변압을 사용하면 비용이 절감되며 효율적인 송전이 가능합니다.직류와 교류의 큰 차이는 시간에 따라 변화하냐 안하냐의 차이입니다.직류 전압, 직류 전류의 경우 시간이 지나도 일정한 양을 가지죠. 예를들어 5V건전지를 전구와 연결했을 때 전류가 1A가 흐른다면, 시간이 지나도 전압은 여전히 5V이고 전류는 1A입니다. 이게 직류입니다.교류 전압, 교류 전류의 경우 시간에 따라 계속해서 변하는 양을 가집니다. 예를 들어 220V의 60Hz의 전압을 전구에 연결하였을 때 전구의 전류가 4A의 60Hz라고 칩시다. 이때 전압은 0V에서 220V까지 증가했다가 220V에서 0으로 0에서 -220V로 -220V에서 0이 됨을 반복합니다. 반복하는 정도는 1초에 60번 반복하는것이죠. 그래서 220V의 60Hz입니다. 이때 전류도 마찬가지로 최대 4A에서 최소 -4A로 1초에 60번 반복하여 바뀝니다. 이것이 교류입니다.보통 건전지를 사용하여 현관문 자물쇠나, 손전등을 사용하는것은 직류라고 생각하시면 되고, 콘센트에 연결하는것을 교류라고 생각하시면 됩니다.직류와 교류가 나뉘는 이유는 용도에 따라 효율적이고 유용한 경우가 있기 때문입니다.