안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리나라는 습도가 높은편인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 우리나라는 여름에 습도가 높은 편입니다. 여름에는 평균적으로 78~80%의 습도가 되어 답답함을 느끼죠. 우리는 여름에 남쪽에서 올라오는 기단의 영향을 받습니다. 남쪽에서 올라오는 기단은 바다를 지나며 많은 수증기를 내품고 올라오게 됩니다. 이러한 기단 때문에 덥고 습한 날씨가 되는 것이죠.
전기·전자
Q. 태양력을 이용해서 전기를 얻는 원리가 궁금해요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양열 발전은 태양으로부터 받은 열을 이용해 물을 끓여 증기를 발생시킨 뒤, 이 증기로 터빈을 돌려 전기에너지를 얻어냅니다.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.태양열을 이용해 증기를 만들고, 이 증기로 터빈을 돌려 터빈 끝에 달린 자석이 코일 주변으로 회전하거나, 또는 터빈 끝에 달린 코일이 자석 주변으로 회전하면서 코일에서 유도 전류가 발생하는데 이를 모아 전기로 사용하는 원리입니다. 회전 방향과 상관없이 코일에 전류를 모을 수 있습니다.태양광 발전은 광전효과에 의해 전류를 얻는 발전기입니다. 광전효과란 금속에 빛(광자; 전자기파;)을 쪼으면 금속 표면에 있던 자유전자가 튀어나와 전류를 만드는 현상입니다. 그리고 자유전자가 금속을 탈출하기 위한 에너지가 필요한데, 이 최소 에너지의 크기를 일함수라고합니다. 즉, 자유전자는 일함수의 크기만큼이나 더 큰 운동에너지를 가져야 탈출이 가능합니다. 그리고 자유전자가 운동에너지를 가질 수 있는 방법은 외부 빛(광자)과 충돌하는것이죠. 이 때 충돌하여 에너지를 얻는 정도는 빛의 에너지에 의존됩니다. 빛 에너지가 강할수록 다시말해 빛의 진동수가 높을수록(파장이 짧을 수록) 자유전자가 받는 에너지가 크게됩니다. 그리고 금속의 종류에 따라 일함수가 다른데, 대부분의 경우에는 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나와 전류를 만듭니다. 그래서 태양광 발전에는 태양에너지중 높은 에너지를 가진 빛인 자외선이 중요합니다.
물리
Q. 부메랑이 다시 돌아오는 원리를 알고싶습니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.부메랑이 리턴하는것은 기체에서 베르누이 원리 때문입니다. 여기서 말하는 베르누이 원리는 유속이 다른 두 유체가 있을 경우 빠른 속력을 가진 유체의 압력은 작고, 느린 속력의 유체는 압력이 큽니다. 부메랑을 자세히 보시면 비행기의 날개와 같이 한쪽면은 곡면을 그리고 있고 다른 면은 평평한것을 볼 수 있습니다. 이 상태에서 속력을 받게 되면 곡면 쪽 기체의 속력이 빨라져 압력이 낮아지고 평평한 쪽의 유속이 느려 압력이 높아집니다. 즉, 위로 힘을 받아(양력)을 받게 되어 부메랑이 뜰 수 있는 것입니다. 또한 부메랑의 날개의 모양이 휘어 있거나 날개가 여러개가 존재합니다. 이는 부메랑이 날아 가면서 이동 방향에 수직하게 힘을 받게 하기 위함입니다. 이동 방향에 대해 수직하게 힘을 받게 되면 물체는 구심력을 받게되는것이고 원운동을하게 됩니다. 그래서 부메랑이 항상 제자리로 돌아오게됩니다.
전기·전자
Q. 에어프라이어는 무슨 원리로 작동되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.에어프라이기는 뜨거운 열기를 사용하여 음식을 익힌다고 생각하시면 됩니다. 에어프라이기 내부에서 뜨거운 공기를 순환시키며 음식을 익히는 것이죠.그리고 가열을 하여 공기를 데우는 것이기 때문에 전자레인지보다 더 많은 전력이 듭니다. 전자레인지의 경우 마이크로파라는 빛을 방출시키기 때문에 가열보다는 전력이 덜 들죠.
지구과학·천문우주
Q. 공중에 떠있으면 지구의 자전으로 인해서 앞으로 나가는 효과가 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.이는 기준에 따라 다르게 나타납니다. 우주의 한 지점을 기준으로는 앞으로 나아가는 효과가 있습니다. 반대로 지구를 기준으로는 오히려 아주 조금 뒤로 밀려나는 효과가 납니다. 왜냐하면 지구는 계속해서 일정한 속력으로 회전하고 있습니다. 그리고 우리는 바닥에 붙어서 지구와 같이 움직이고 있습니다. 그런데 이 상태에서 윗방향으로 점프하게 되면 지구와 똑같이 나아가는 방향으로(회전하는 방향으로) 속력은 유지되나, 지구 중심을 기준으로 회전 반경이 늘어나게 됩니다. 그러면 지구가 회전하는 정도보다 늘어난 회전반경으로 회전하는 정도가 작아지게 됩니다. 즉, 점프한 제자리에 착지하는것이 아닌 조금 뒤쪽에 착지하는 것이죠. 물론 이 정도는 굉장히 미미하여 육안으로 식별이 어렵습니다. 굉장히 높이 점프했을 때에만 이 효과를 보실 수 있습니다.