안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 달에서 채취할 수 있는 가장 경제성 있는 자원은 어떤게 잇을까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.달에는 희토류라는 광물이 매장되어있다고 합니다.희토류는 화학적 성질이 유사한 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란터넘족 15개의 원소 등 총 17개의 원소를 모두 포괄하는 광물을 뜻합니다.희토류는 광섬유, 디스플레이, 철강 등에 필요한 재료로 사용할 수 있죠.또한 희토류는 전지, 2차전지, 발전기에 사용되는 영구자석의 원료로 사용할수도 있습니다.
화학
Q. 공기청정기가 동작하는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.공기청정기 내에서 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 필터에 여과시켜 미세먼지와 초미세먼지를 걸러준 뒤 맑아진 공기를 방출하게 됩니다. 공기를 흡입하는 원리는 공기 청정기 내부 선풍기나 환풍기와 같은 날개가 회전하며 바람을 순환시킴으로써 흡입, 방출이 됩니다. 이 때 흡입되어 들어온 공기를 필터에 여과시킨 뒤 방출하게 되죠.
화학
Q. 서양사람들은 시리얼만 먹고 어떻게 큰가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.서양인들은 시리얼만 먹지 않으며 육류나 빵, 파스타 그리고 채소등 우리와 비슷하게 다양하게 영양소를 섭취합니다. 체격의 차이는 유전적으로 차이가 나타날 수 있습니다. 인종은 미묘하게 다르며 유전정보다 다르죠.
전기·전자
Q. 초전도체는 생활에 어떤 이점을 만들어 주길래 이렇게 뜨거운 반응을 모으나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨는 성질을 지니고 있죠.즉, 특정 온도가 극저온의 환경일 수도 있고, 상온일수도 있습니다. 현재 이슈되는 초전도체는 상온에서 초전도현상을 유지했다는 연구결과입니다. 이는 아직 신중히 검토중이며 오류일지, 아니면 정말 구현이 가능한지는 검증 과정을 지켜봐야할듯 하네요.과학계에서는 상온에서 초전도체를 만들어내기를 바라는 마음으로 연구를 하고 있습니다.만약 상온에서 초전도체를 만들어내게 되면 전력손실이 0에 가깝기때문에 굉장한 효율을 낼 수 있습니다. 이는 엄청난 혁명이라고 볼 수 있죠. 전기세가 대폭 감소할 수 있죠. 또한, 전기적 흐름에서 생기는 발열을 없앨 수 있습니다. 그래서 초전도체를 연구하시는 분들은 상온에서 초전도 현상을 볼 수 있는 물질을 찾고자 하는 노력을 하고 있죠.상온 초전도체가 상용화될 경우 자기 부상 열차의 개발이 급속도로 빨라지며, 초전도체로 만든 전선이나 회로의 경우 저항이 없어 전력손실이 없으며, 발열 또한 없습니다. 즉, 우리가 사용하는 전자기기의 효율이 1등급으로 전부 상승하게됩니다.
화학
Q. 우주선은 어떤 연료를 사용하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.로켓의 연료는 액화 수소, 액화 산소와 같은 연료를 사용합니다. 수소와 산소와 같은 기체를 액화시킴으로써 연료의 양을 늘려 저장시켜 두죠. 그래서 로켓의 중심부부터 하부까지는 연료로 채워져있고 저온(영하0도 이하)의 상태를 유지시키고 있습니다. 자세히 보시면 로켓 주변에 하얗게 성애가 낀것을 발견하실 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 중력가속도에 대해 알고싶습니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.중력가속도란 만유인력(중력)에 의해 생기는 가속도입니다. 만유인력이란것은 질량을 가진 두 물체는 서로 끌어당기는 힘입니다. 지구라는 질량체와 사람이라는 질량체 사이에 만유인력(중력)이 작용하며 서로 끌어당기고 있습니다. 이 때 힘이 작용한다는 것은 물체의 운동 방향이나 속도를 변화 시키는데요. 이것이 가속도를 의미하죠. 즉, 우리는 지구 중력에 의해 지구 중심으로 힘을 받고 있으며, 이 힘에 의해 낙하를 하면서 중력 가속도가 나타나는 것이라고 생각하시면 됩니다.비행사의 경우 비행을 하면서 가속운동을 하는 경우가 있습니다. 이러한 가속도의 크기는 중력가속도에 견줄만큼 크게 작용합니다. 예를들어 굉장히 빠른 속력으로 비행을하다 방향을 전환하는 과정에서 큰 가속력이 작용할 수 있습니다. (차량을 탔을 때 커브길에서 몸이 쏠리는 것을 생각하시면됩니다.) 이 때 방향 전환에 있어 몸이 쏠리며 순간적으로 원심력이 작용하게 되죠. 비행기의 속력이 빠를수록 원심력이 커지고, 이로인해 가속도가 커지죠. 이 가속도는 중력가속도의 2배이상이 될수 이습니다. 그래서 2G, 3G, 5G 이런식으로 중력가속도의 몇배 정도다 라고 표현을 하는 것이죠.
토목공학
Q. 왜? 건물의 공간이나 크기가 옛날 느꼈던 것 보다 작게 느껴지는 이유는?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.크기를 느끼는 것은 주변 건물들의 영향도 있으며, 본인의 경험에도 의존됩니다.과거에 보았던 건물이 현재 작게 느껴진다면, 더 큰 건물을 많이 접하고 보았기 때문일 수 있습니다. 또한, 과거에는 그 건물만이 컸는데, 현재 주변에 건물들이 높게 자리잡은 경우 상대적 차이에 의해 과거보다는 작게 느껴질 수 있죠.어릴 때 뛰어놀던 큰 운동장을 어른이 되서 가보면 상당히 작았다는 것을 알게되는데, 이러한 경우도 비슷한 예시가 되겠습니다.
전기·전자
Q. 스피커가 소리를 전달하는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.스피커의 원리는 앰프의 진동수와 진폭을 소리의 높낮이와 세기를 조절하는 원리입니다. 소리의 높낮이는 진동수와 관련이 있으며, 소리의 세기는 소리 진동의 진폭과 관련이 있습니다. 전자기기에서 소리가 나는 것은 전자기 유도 현상으로 인해 앰프를 진동시키는 원리입니다.전자기 유도 현상이란 코일(도선)이 있고, 코일 주변에 자석(또는 전자석)이 움직이거나 자기력이 변화하고 있을 때 코일(도선)에 유도 전류가 흐르는 현상을 뜻합니다.즉, 앰프를 뜯어보시면 더 잘 아시겠지만 앰프에는 자석과 코일이 감겨있음을 확인하실 수 있습니다. 그리고 진동하는 앰프와 떨어진 내부(스피커 내부)에도 코일과 자석이 있음을 확인할 수 있습니다. 스피커 내부의 코일에 전류를 흘려 보내주어 변화하는 자기장을 만듭니다. 이 변화하는 자기장은 앰프에 붙어 있는 코일에 전자기 유도 현상을 발생시켜 진동을 만들어 줍니다. 그리고 스피커 내부 코일에 전류의 세기에 따라 떨림의 진폭의 강도가 결정됩니다. 즉, 전류를 흘려보내 앰프에 진동을 줄 수 있고, 이 진동수를 조절할 수 있으며 전류의 세기가 강하면 진폭이 세져 소리가 크고, 전류가 약하면 진폭이 약해져 소리가 작아지게 되죠.
전기·전자
Q. 초전도체를 상온에서 사용할 수 있다면, 활용할 수 있는 기술과 그로 인해 삶에 개선되는 부분은 뭘까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨는 성질을 가지고 있죠.또한, 자속(특정 면적을 통과하는 자기장)이 양자화되는 성질을 가지고 있으며, 초전도체와 초전도체 사이에서 전자쌍이 터널링하는 양자효과도 볼 수 있으며, 양자 효과인 위상 간섭이 발생하기도 한답니다.이러한 특징 때문에 초전도체의 특징을 살린 예시로는 다음과 같습니다.자기부상열차에 대해 마이스너 효과를 이용해 열차를 띄워 마찰을 없애 아주 빠른 속력으로 운행이 가능하죠. 양자 컴퓨터의 기반이되는 큐빗(양자 중첩, 얽힘)을 구현하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 전력손실이 0에 가깝기 때문에 전자기기의 회로나 우리가 흔히 보는 전깃줄 등 전기가 통하는 모든 곳에 회로로 사용하면 굉장한 효율을 낼 수 있다는 특징을 지니고 있습니다.
생물·생명
Q. 이름 보안 관련해서 왜 이름의 중간을 가릴까요??
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.단순히 마스킹하는 방법의 차이입니다. 질문자님께서 말씀해주신 예시인 이★계 식으로도 마스킹할 수 있으며, 이성★ 식으로도 마스킹이 가능합니다. 이는 마스킹하는 자의 선택 자유입니다. 물론, 중간을 마스킹하는 이유는 통계적으로 보았을 때 이름의 첫자와 둘째자의 중복도가 높기 때문이며, 첫자와 세번째자의 중복도가 상대적으로 적기 때문에 이★계 식으로 마스킹하고있습니다.