안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
전기·전자
Q. 태양열과 태양광의차이점이 무엇일까요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.태양열과 태양광은 모두 태양 에너지를 활용하는 기술이지만 에너지 변환 방식과 활용 분야에서 차이가 있습니다.태양열은 태양 에너지의 열 에너지를 직접적으로 이용하는 기술입니다.태양열 집열판을 사용하여 태양 에너지를 흡수하고 흡수된 열 에너지는 온수 생산 난방 냉난방 시스템 등에 활용됩니다.태양광은 태양 에너지의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술입니다. 태양 전지판을 사용하여 태양빛을 받으면 반도체 효과를 통해전기 에너지가 생산됩니다. 생산된 전기 에너지는 가정 산업시설 발전소 등에 공급될 수 있습니다.태양열과 태양광은 각자의 장단점을 가지고 있으며 사용 목적에 따라 선택적으로 활용될 수 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 항상성의 원리 중에서 음성피드백이란?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.항상성은 생물체가 외부 환경 변화에도 불구하고 내부 환경을 일정하게 유지하려는 성질입니다. 이러한 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 하는 것이 바로 음성 피드백입니다.음성 피드백은 시스템의 출력 결과가 원하는 기준값과 비교되어 그 결과에 따라 시스템의 활동을 조절하는 메커니즘입니다. 즉 시스템의 출력 결과가 기준값을 벗어나면 그 écart를 줄이도록 시스템을 조절하는 방식입니다.음성 피드백은 다음과 같은 과정을 통해 이루어집니다.출력 결과를 감지하는 장치가 있습니다.감지된 출력 결과를 원하는 기준값과 비교합니다.비교 결과는 시스템을 조절하는 기관에 전달됩니다.기관은 비교 결과에 따라 시스템의 활동을 조절합니다.음성 피드백은 다양한 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 대표적인 예시로는 체온 조절 혈당 조절 혈압 조절 등이 있습니다.체온이 너무 높아지면 땀을 흘려 체온을 낮추고 체온이 너무 낮아지면 떨면서 열을 생산하여 체온을 높입니다. 이러한 체온 조절 과정은체온 감지 체온 비교 체온 조절 기관으로의 정보 전달 체온 조절 기관의 활동 조절 등의 과정을 통해 이루어집니다.혈당 수치가 너무 높아지면 인슐린을 분비하여 혈당을 낮추고 혈당 수치가 너무 낮아지면 글루카곤을 분비하여 혈당을 높입니다. 이러한혈당 조절 과정은 혈당 감지 혈당 비교 혈당 조절 기관으로의 정보 전달 혈당 조절 기관의 활동 조절 등의 과정을 통해 이루어집니다.혈압이 너무 높아지면 혈관을 확장하여 혈압을 낮추고혈압이 너무 낮아지면 혈관을 수축하여 혈압을 높입니다. 이러한 혈압 조절과정은 혈압 감지 혈압 비교 혈압 조절 기관으로의 정보 전달 혈압 조절 기관의 활동 조절 등의 과정을 통해 이루어집니다.음성 피드백은 생물체의 항상성 유지에 필수적인 메커니즘입니다. 외부 환경 변화에도 불구하고 내부 환경을 일정하게 유지하여 생명활동을 지속할 수 있도록 하는 중요한 역할을 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
물리
Q. 거미줄과 강철의 중량을 동일하게 하였을 때 인장강도가 어느 것이 높나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.텔레비전에서 나온 내용처럼 거미줄을 실타래처럼 뽑아서중량을 동일하게 한다면 거미줄이 강철보다 인장 강도가 훨씬 높습니다.인장 강도는 단위 면적당 최대 인장력을 의미하며 이는재료의 강도를 나타내는 중요한 지표입니다. 일반적으로 강철의 인장 강도는 200000 psi (1379 MPa) 정도이며 거미줄은 1000000 psi (6895 MPa) 이상까지 측정될 수 있습니다. 같은 무게의 강철과 거미줄을 비교했을 때 거미줄이 5배 이상 강하다고 볼 수 있습니다.실제로 거미줄과 강철을 비교할 때는 단순히 인장강도만 고려하는 것은 부족합니다. 다음과 같은 요소들을 함께 고려해야 정확한 비교가 가능합니다.거미줄은 강철보다 훨씬 밀도가 낮습니다. 즉 같은 부피의경우 거미줄이 훨씬 가벼울 것입니다.거미줄은 강철보다 훨씬 탄성이 뛰어납니다. 즉 충격에 대한 저항력이 훨씬 강합니다.강철은 거미줄보다 내구성이 뛰어납니다. 즉 시간이 지나도 강도가 쉽게 변하지 않습니다.어떤 재료가 더 강하다고 단정짓기는 어렵습니다. 사용 목적과 필요한 특성에 따라 적합한 재료가 달라질 수 있습니다.거미줄은 강철보다 훨씬 높은 인장 강도를 가지고 있지만 밀도 탄성 내구성 등 다른 요소들도 고려해야 합니다. 사용 목적과필요한 특성에 따라 적합한 재료를 선택해야 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 앞으로미래는 우주전쟁이라고하는데 우리나라수준이 궁금해요
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.한국은 2022년 6월 누리호 2호 발사를 성공적으로마쳤습니다. 누리호는 1.5톤 인공위성을 지구 저궤도에 올릴 수 있는 한국 최초의 국산 우주발사체입니다.미국의 팰컨 9이나 유럽의 아리안 5와 같은 주요 우주 선진국의 발사체에 비하면 성능이 부족합니다. 누리호는 아직 개발 단계이며 상용화를 위해서는 추가적인 발사 시험이 필요합니다.한국은 1992년 우리별 1호 발사 이후 다양한 위성을 개발하고 발사해 왔습니다. 현재 한국은 천리안 기상위성 아리랑 통신위성 등 30여개의 위성을 운영하고 있습니다. 대부분의 위성은 해외 기술을 도입하여 개발한 것으로 핵심 기술은 아직 부족한 상황입니다.한국은 2022년 달 탐사선 다누리를 발사했습니다.다누리는 한국 최초의 달 탐사선이며 2023년 말 달 주변 궤도에 진입할 예정입니다. 다누리는 달 표면의 지형과 광물 분포를 조사하는 임무를 수행할 예정입니다. 다른 나라에 비하면 우주 탐사 기술은 아직 초기 단계에 있습니다.한국은 우주과학기술 분야의 전문 인력이 부족합니다. 한국과학기술기획평가원에 따르면 2020년 기준 한국의 우주과학기술 분야 종사자는 약 4000명입니다. 이는 미국이나 일본에 비해 10분의 1 수준입니다.한국은 우주과학기술 분야에 대한 투자 규모가 부족합니다. 2020년 기준 한국 정부의 우주개발 예산은 약 6158억원입니다. 이는 미국의 35.6% 러시아의 11.5% 일본의 8.7%에 비해 낮은 수준입니다.한국은 최근 우주과학기술 분야에서 빠르게 성장하고 있지만 아직 선진국 수준에는 미치지 못하고 있습니다. 발사체 위성 탐사 기술전문 인력 투자 규모 등 모든 분야에서 개선이 필요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 퀘이사는 블랙홀에 흡수되지 않나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.퀘이사 중심에 존재하는 블랙홀은 주변 모든 에너지를 흡수하는 강력한 중력을 가지고 있습니다. 퀘이사는 블랙홀 주변에 존재하면서도 흡수되지 않고 존재합니다. 이는 어떻게 가능한 것일까요?심 블랙홀 주변에는 가스와 먼지로 이루어진 거대한 원반이 존재합니다. 이 원반을 강착 원반이라고 합니다. 강착 원반에서 블랙홀로 떨어지는 물질은 엄청난 에너지를 방출하며 이 에너지가 퀘이사의 밝기를 만듭니다.강착 원반의 물질은 블랙홀로 떨어지면서 각운동량을 가지고 있습니다. 각운동량은 물질이 블랙홀에 직접 흡수되는 것을 방지합니다. 물질은 블랙홀 주변을 회전하며 에너지를 방출하고 일부는 블랙홀에 흡수되고 일부는 다시 방출됩니다.블랙홀은 주변 모든 것을 흡수흡수 속도에는 한계가 있습니다. 퀘이사의 경우 강착 원반에서 블랙홀로 떨어지는 물질의 양이 흡수 속도보다 빠르면 퀘이사는 계속 존재할 수 있습니다.블랙홀은 흡수하는 물질의 양만큼 성장합니다. 퀘이사의 경우 블랙홀 흡수 속도가 강착 원반에서 떨어지는 물질의 양보다 느리면 퀘이사는 점점 사라지고 블랙홀만 남게 됩니다.퀘이사는 초기 우주에서 흔히 관찰되었지만 현재는 훨씬 적게 관찰됩니다. 이는 퀘이사가 시간이 지남에 따라 블랙홀에 흡수되어 사라지기 때문입니다.퀘이사는 강착 원반 각운동량 흡수 속도 등의 요인으로 인해 블랙홀에 흡수되지 않고 존재할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 퀘이사는 블랙홀에 흡수되어 사라지게 됩니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다