안녕하세요 김두환 전문가입니다.
화학
Q. 에어컨 입구에 먼지가 쌓이는 이유는?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.에어컨이 꺼져있거나, 에어컨이 가동될 때에 먼지가 쌓일 수 있습니다.먼지란 굉장히 미세할 수 있으며, 에어컨 입구의 아주 미세한 홈에 흡착될 수 있습니다. 조금씩 흡착되다보면 먼지들이 쌓이고, 마찰이 커져 먼지들이 뒤엉킬 수 있게됩니다. 그래서 바람이 불어도 먼지가 다 날아가지 않고 쌓여있는 것이죠. 그래서 주기적으로 이 먼지를 제거해주셔야 좋습니다.
화학
Q. 초전도체로 이슈가 많은 지난주였습니다. 초전도체에 관한 질문요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.상온이 아닌, 저온이나 고온에서는 초전도체 현상을 구현할 수 있습니다. 하지만 저온 환경이나 고온 환경을 만드는데 비용이 들기 때문에 상온상태에서 초전도체를 구현하려는 노력을 하고 있죠. 전기 에너지를 전달하는데 손실률을 거의 0으로 만들 순 있지만, 이러한 효율을 만들기 위해서 부가적인 비용이 더 많이 들어 기존 전력 손실보다 더 큰 비용이 들기 때문이죠. 이는 배보다 배꼽이 클 수있으므로 현재까지 초전도체에 대한 연구가 이뤄지고 있는 것이죠.
전기·전자
Q. 요즘 일상생활에서 쓰이고 있는 대부분이 자석이라고 하는데 도대체 자석은 무엇으로 만드는 것인가요~ ?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.자석의 자기력(자기장)을 만드는 것은 크게 2개가 있습니다.첫번째로 전자, 원자핵의 스핀에 의해 자기력이 발생될 수 있으며, 두번째로 전류의 흐름에 의해 자기력이 만들어질 수 있습니다. 보통 자석의 경우는 스핀에 의해 발생된 자기력입니다. 물질 중에는 자화(스핀이 정렬하여 N극 S극을 띠는 것)가 영구적으로 돼있는 물질이 존재합니다. 이를 자석이라고 하죠. 그리고 자석이 될 수 있는 물질에 따라 자기력의 강도가 다릅니다.노이즈 캔슬링은 외부 소음에 대해 반대되는 음파를 발생시켜 상쇄시킴으로써 소음을 차단해주는 원리입니다. 소리는 공기를 진동시키는 파동이고 외부의 소음은 전부 파동이라고 생각할 수 있습니다. 외부의 소음, 즉 진동을 감지하여 전자기 유도 현상을 이용하여 전기적인 신호로 변환해 줍니다. 그리고 전기적 신호로 변환된 외부 소음인 진동을 이어폰이 감지하여 반대로 진동을 시켜 상쇄시켜주는것입니다. 이러한 원리가 적용된 이어폰이 노이즈 캔슬링입니다.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 말합니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주는 어떤 요소로 이루어져있는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.우리 우주의 기본적인 구성요소를 찾기위해 현재도 끈임없이 연구하고있습니다.우리가 흔히 알고 있는 수소, 헬륨, 리튬, 산소 등등의 원자는 우리 우주를 구성하고 있습니다.그리고 이 원자도 어떤 물질로 이루어져있습니다. 원자를 쪼개보면 전자(-), 원자핵으로 이루어져있으며, 이 원자핵은 양성자(+), 중성자로 이루어져있습니다.전자(-)의 경우 더 이상 쪼갤 수 없으며 기본입자로 정의합니다.반면에, 양성자나 중성자는 쿼크라는 기본입자로 구성되어있습니다.즉, 이렇게 쪼개고 쪼개서 기본입자를 실험적으로 찾은 결과렙톤(Lepton)이라 불리는 전자, 뮤온, 타우, 뉴트리노(전자), 뉴트리노(뮤온), 뉴트리노(타우)쿼크(quark)라 불리는 위(up) 쿼크, 아래(down) 쿼크, 맵시(charm) 쿼크, 야릇한(strange) 쿼크, 꼭대기(top) 쿼크, 바닥(bottom) 쿼크 (한국어 명칭은 낯설수 있습니다.)힘을 매개하는 입자인 게이지 보존(gauge boson)으로 ±W 보존, Z보존, 광자(photon), 글루온(gluon)그리고 힉스(higgs) 보존이 있습니다. 또한, 중력자(중력파)가 있으며, 눈에 보이지 않는 암흑물질과 암흑에너지가 우주를 구성하고 있습니다. 암흑물질과 암흑에너지에 대해서는 실험적으로 현상은 관측되었지만 근본적인 물질이 어떠한 것인지는 아직 밝혀진것이 없으며, 현재도 연구중에 있습니다.이러한 입자들이 우주를 구성하는 기본입자이며, 서로간에 상호작용을 통해 우리 우주를 구성하고 있습니다. 물론 우주 초기부터 현재 행성, 별 등 물질이 만들어지기 까지 복잡한 과정이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 블랙홀은 어떻게 생기고 존재하는지 궁금해요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.블랙홀이 어떻게 생기는 지는 아직 정확하게 관측된 사실이 없습니다. 그래서 가설을 세우고 계산을 통해 이론적으로 생기는 과정을 유추할 수 있습니다. 블랙홀은 태양 질량의 수백배가 되는 별의 죽음으로 생성될 수 있으며, 애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하여 만들어질 수 있습니다. 태양 질량의 수백배가 되는 천체가 굉장히 작은 크기로 응축했기 때문에 중력이 굉장히 크죠. 이는 빛조차 빠져나오지 못합니다.별의 죽음으로 생기는 원리는, 거대한 별은 중력이 강합니다. 그래서 별이 살아 있을 때에는 핵융합 반응을 통해 열이 발생돼 별의 자체적인 중력과 평형을 이루며 별의 형태를 유지할 수 있습니다. 하지만 별이 죽게되면서 더 이상 핵융합 반응을 못하고 결국 자체 중력을 이기지 못하고 별이 붕괴하여 블랙홀이 됩니다.애초에 우주에 있는 성간물질이나 가스가 응축하면서 만들어진 블랙홀은 물질이 뭉쳐 자체적으로 강한 중력을 이길만한 열, 에너지를 만들지 못하고 붕괴되어 블랙홀이 됩니다.