안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
전기·전자
Q. 원자핵 주위의 전자는 원자핵 속으로 빨려들어가지 않나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.전자가 원자핵 속으로 빨려들어가면 위치를 정확하게 알수 있다는 생각은 직관적으로 이해하기 쉽지만 실제로는 불확정성 원리에 따라 전자의 위치를 정확하게 알 수 없습니다.하이젠베르크의 불확정성 원리는 입자의 위치와 운동량을동시에 정확하게 측정할 수 없다는 것을 의미합니다. 위치를 정확하게 측정할수록 운동량은 더욱 불확실해지고 반대로 운동량을 정확하게 측정할수록 위치는 더욱 불확실해집니다.전자의 위치를 측정하려면 에너지를 가진 빛을 이용합니다빛은 입자의 성질도 가지고 있어 전자와 충돌할 때 전자의 운동량을 변화시킵니다. 빛을 이용하여 전자의 위치를 측정할수록전자의 운동량은 더욱 불확실해집니다.원자핵 속 전자는 매우 작은 공간에 갇혀 있기 때문에 위치를 비교적 정확하게 알 수 있습니다. 불확정성 원리에 따르면 위치를 정확하게 알았다면운동량은 더욱 불확실하게 됩니다. 원자핵 속 전자의 위치를 정확하게 알았다고 해서 전자의 움직임을 완전히 예측할 수는 없습니다.전자가 원자핵 속으로 빨려들어가면 위치를 어느 정도 정확하게 알 수 있지만 불확정성 원리에 따라 완전히 정확한 위치를 알 수는 없습니다. 전자의 위치와 운동량은 서로 상호 보완적인 관계이며 하나를 정확하게 측정하면 다른 하나는 더욱 불확실해집니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
기계공학
Q. 공기의 온도, 습도, 실내 압력, 기류 등을 일정하게 유지 하도록 제어된 공간 ?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.공기 정화 시스템과 환경 조절 시스템은 공기 중 오염물질을 제거하고 온도 습도 실내 압력 기류 등을 일정하게 유지하여 쾌적한 환경을 조성하는 시스템입니다.미세먼지 가스 미생물 등 오염 물질을 제거합니다. 필터 종류에 따라 제거 가능한 오염 물질 종류와 효율이 다릅니다.팬을 이용하여 공기를 흡입하고 필터를 통해 정화된 공기를 배출합니다.외부 공기를 흡입하여 실내 공기를 교체하거나 실내 공기를 배출하여 쾌적한 환경을 유지합니다.냉난방 시스템을 이용하여 실내 온도를 조절합니다.가습기 또는 제습기를 이용하여 실내 습도를 조절합니다.센서를 이용하여 온도 습도 실내 압력 기류 등을 감지하고 설정된 값에 맞춰 시스템을 제어합니다.팬을 이용하여 공기를 흡입합니다.필터를 통해 미세먼지 가스 미생물 등 오염 물질을 제거합니다.정화된 공기를 배출합니다.시스템을 이용하여 실내 온도를 설정된 값으로 조절합니다.가습기 또는 제습기를 이용하여 실내 습도를 설정된 값으로 조절합니다.센서를 이용하여 온도 습도 실내 압력 기류 등을 감지하고 설정된 값에 맞춰 시스템을 제어합니다.온도 습도 실내 압력 기류 등을 조절하여 쾌적한 환경을 조성합니다.오염 물질 노출 감소로 호흡기 질환 알레르기 등 건강 문제 개선에 도움이 됩니다.쾌적한 환경은 작업 효율 향상과 생산성 증대에 기여합니다.오염 물질로 인한 설비 손상 방지에 도움이 됩니다.템 종류 규모 성능에 따라 설치 및 유지 관리 비용이 발생합니다.시스템 작동에 에너지가 소비됩니다.일부 시스템은 작동 시 소음이 발생할 수 있습니다.오염 물질 제거 온도 조절 습도 조절 등 필요한 기능을 고려해야 합니다.시스템 용량은 공간 크기에 맞게 선택해야 합니다.에너지 효율이 높은 시스템을 선택하여 운영 비용을 절감할 수 있습니다.소음에 민감한 경우 저소음 시스템을 선택해야 합니다.설치 및 유지 관리 비용을 고려하여 경제적인 시스템을 선택해야 합니다.인공지능 기술을 활용하여 실내 환경을 실시간으로 분석하고 최적의 환경을 유지해요.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 가솔린 엔진은 실린더 크기를 키우는데 한계가 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.가솔린 엔진은 점화 플러그로 혼합기를 점화시키는데 실린더 크기가 커지면 점화 타이밍이 균일하게 이루어지지 않아 역노킹이 발생합니다.크기가 커지면 열 방출이 어려워엔진 과열 문제가 발생합니다.실린더 크기가 커지면 엔진 구조가 복잡해지고 제작 및 유지 관리 비용이 증가합니다.디젤 엔진은 압축에 의해 연료를자연 발화시키므로 점화 플러그가 필요 없고 실린더 크기가 커도 역노킹이 발생하지 않습니다.디젤 엔진은 높은 압축 비율로인해 열 효율이 높고 냉각 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 구조가 견고하고 높은 토크를 견딜 수 있습니다.가솔린 엔진은 점화 문제 냉각 문제 구조적 복잡성 등으로 인해 실린더 크기가 제한됩니다. 디젤 엔진은 압축 점화 방식 높은 열 효율 견고한 구조 등으로 인해 실린더크기를 크게 늘릴 수 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 해수면 온도가 오르면 바다생물의 멸종도 늘어날까요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.연어 대구 참치 등은 수온 변화에 민감하여 서식지 감소 먹이 부족 번식 문제 등으로 멸종 위기에 처할 수 있습니다.수온 범위에서만 생존하며 해수면 온도 상승은 산호 백화 현상을유발하여 해양 생태계를 파괴합니다.해조류는 해양 생태계의 중요한 생산자이지만 해수면 온도상승으로 인해 성장 및 번식에 어려움을 겪고 있습니다.온 변화는 바다 생물의 성장 번식 먹이 섭취 등 생리적 기능에 악영향을 미칩니다.수온 변화에 적응하지 못하는 바다 생물은 서식지를 잃고 멸종 위험에 처합니다.수온 변화는 먹이 사슬 전체에 영향을미치고 특정 종의 감소는 다른 종에게도 영향을 미칩니다.해수면 온도 상승은 해양 질병 발생 및 확산을 증가시킬 수 있습니다.해수면 온도 상승은 단순히 바다 생물의 멸종 위협을 넘어 해양 생태계파괴 어업 피해 식량 문제 등 인간 사회에도 영향을 미칠 수 있습니다.지속 가능한 미래를 위해서는 해수면 온도 상승을 막기 위한 노력과더불어 바다 생물의 생존 환경 보호 및 적응 전략 개발이 필요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 행성의 온도를 결정하는 것은 태양과의 거리, 대기의 유무, 대기의 성분 중 어떤 것이 더 큰 영향을 주는 요소인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.태양과의 거리는 행성에 도달하는 태양 에너지의 양을 결정합니다. 태양과 가까울수록 더 많은 태양 에너지를 받아 온도가 높아집니다.태양 에너지를 흡수하고 방출하여 행성 온도를 조절합니다. 대기가 없거나 얇은 행성은 태양 에너지를 직접 받아 온도가 높아지거나 밤에는 급격히 낮아집니다.대기 성분은 태양 에너지의 흡수 및 방출 방식에 영향을미칩니다. 이산화탄소와 같은 온실 가스는 태양 에너지를 흡수하여 온도를 높이는 역할을 합니다.태양과의 거리는 행성 온도에 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다. 수성은 태양과 가까워 427°C까지 온도가 올라가는 해왕성은 태양과 멀리 떨어져 -214°C까지 온도가 떨어집니다.대기는 태양 에너지를 흡수하고 방출하여 온도를 조절합니다금성은 짙은 이산화탄소 대기를 가지고 있어462°C라는 높은 온도를 유지합니다. 화성은 대기가 얇아 -63°C라는 낮은 온도를 가지고 있습니다.대기 성분은 온도에 영향을 미치지만 태양과의 거리나 대기 밀도에 비해 영향력이 작습니다. 지구는 이산화탄소와 같은 온실 가스가존재태양과의 거리와 대기 밀도 때문에금성만큼 뜨겁지는 않습니다.행성 온도는 태양과의 거리 대기 대기 성분 등 여러 요소에의해 결정됩니다. 그 중 태양과의 거리가 가장 큰 영향을 미치며대기와 대기 성분은 보조적인 역할을 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
토목공학
Q. 지하수와 강물은 왜 안짠건가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.바닷물은 오랜 시간 동안 지속된 지질학적 과정과 강수의 침식으로 인해 염분이 축적되었습니다.빗물은 암석과 토양을 녹여미네랄 성분을 포함하고 있으며 이러한 미네랄 성분이 바다로흘러들어 염분을 높입니다.강물은 바다로 흘러들면서 염분을 더욱 증가시킵니다.수증기가 증발하면서 염분은 바닷물에 남아 농도가 높아집니다.강 호수 지하수 등의 민물은바닷물에 비해 염분 농도가 훨씬 낮습니다.빗물은 순수암석과 토양을 녹여 미네랄 성분을 약간 포함하고 있습니다.강물은 암석과 토양을 녹여 미네랄 성분을 포함바닷물에 비해 농도가 낮습니다.호수는 강물이나 빗물이 흘러들어형성되며 침전 과정을 통해염분 농도가 감소합니다.지하수는 토양층을 통과하면서 염분 대부분이 걸러져 나옵니다.강물은 끊임없이 바다로 흘러들어 염분을바닷물로 보내고 있습니다.강물이 흘러가는 과정에서 퇴적물과토양에 의해 염분이 걸러집니다.강물의 유량이 많으면 염분 농도가 낮아집니다.강 어귀 부근에서는 바닷물의 영향으로 염분 농도가 높아질 수 있습니다.바닷물은 오랜 시간 동안 염분이 축적되어 짜게 되었고 강 호수 지하수 등의민물은 빗물 암석 토양 등의 영향으로염분 농도가 낮습니다. 바다와 이어진 강물은 끊임없이 바다로흘러들고 퇴적물에 의해 염분이걸러져 짜지 않습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 온실 기체 총량 용어인 탄소 발자국의 개념?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.탄소 발자국은 개인 또는 단체가 직접 또는 간접적으로발생시키는 온실 기체의 총량을 이산화탄소배출량으로 환산한 지표입니다. 우리가 일상생활에서 사용하는 에너지 제품 서비스 등에 포함된 모든 온실 가스 배출량을 의미합니다.탄소 발자국은 지구 온난화와 기후 변화의 주요 원인인온실 가스 배출량을 측정하는 중요한 지표입니다.탄소 발자국을 계산함으로써 개인이 기후 변화에 미치는 영향을 인지하고 이를 줄이기위한 노력을 할 수 있습니다.탄소 발자국 데이터는 정부나기업이 온실 가스 감축 정책을수립하고 평가하는 데 중요한 정보를 제공합니다.다양한 온라인 탄소 발자국 계산기가 제공됩니다. 이를 통해 개인의 생활 방식 소비 패턴 등을 입력하여 탄소 발자국을 계산할 수 있습니다.전문 기관에 의뢰하여 탄소 발자국을 계산할 수도 있습니다.전기 가스 휘발유 등 에너지 사용량을줄이면 탄소 발자국을감소시킬 수 있습니다.대중교통 자전거 도보 등친환경 교통수단을 이용하면 탄소 발자국을 감소시킬 수 있습니다.친환경 제품 로컬푸드 리사이클 제품 등 지속 가능한 소비를 하면 탄소 발자국을 감소시킬 수 있습니다.육류 생산은 많은 온실 가스를 배출합니다.육류 소비를 줄이고 채식 식단을 늘리는 것은탄소 발자국 감소에 도움이 됩니다.산림은 이산화탄소를 흡수하는중요한 역할을 합니다. 산림 보호 및 나무 심기 활동에 참여하면 탄소 발자국 감소에 기여할 수 있습니다.탄소 발자국은 개인의 환경 영향을 측정하고 기후 변화에 대응하기위한 중요한 지표입니다. 탄소 발자를 계산하고 감소시키기 위한 노력은지구 온난화를 막고 지속 가능한 미래를 만드는 데 중요한 역할을 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 귀로 소리가 들어가지 않아도 소리를 들을 수 있는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.베토벤은 후기 청력을 잃었음에도 불구하고 나무 막대기를 이용하여 작곡을 계속했습니다. 이는 촉각과 진동 감각을 이용한 독특한 방법이었으며 그의 음악적 재능과 끈기를 보여주는 대표적인 사례입니다.피아노 건반 위에 나무 막대기를 대고 놓았습니다.피아노를 연주하면 막대기가 진동을 감지합니다.베토벤은 막대기의 진동을 통해 음의 높낮이와 강약을감지했습니다.베토벤은 자신의 머릿속에서 음악을 상상하고 구성했습니다.베토벤은 촉각과 내적 청각을 통해 상상한 음악을 악보로 적었습니다.청력 상실로 인해 직접 음악을 들을 수 없었기 때문에 작곡 과정이 매우 어려웠습니다.촉각과 내적 청각에 대한 높은 능력과 집중력이 요구되었습니다.악보 작업에 어려움을 겪었고 다른 사람의 도움을 받아야했습니다.베토벤의 음악적 재능과 끈기를 보여주는 대표적인 사례입니다.청력 장애를 극복하고 작곡을계속하려는 그의 의지를 보여줍니다.음악에 대한 열정과 헌신을보여주는 감동적인 사건입니다.베토벤은 후기 작품에서 새로운 음악적 표현 방식을 개발했습니다.그의 음악은 후대 작곡가들에게 큰 영향을 미쳤습니다.그의 작품은 오늘날에도 전 세계 사람들에게 사랑받고 있습니다.베토벤의 나무 막대기 작곡 방법은 그의 음악적 재능과 끈기 그리고 음악에 대한열정을 보여주는 놀라운 사례입니다. 그의 작품은 오늘날에도 전 세계 사람들에게감동과 영감을 주고 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 레이저 빛이 물줄기를 따라 휘는 이 상황의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.물이 담긴 투명 수조에서 레이저 빛이 휘어지는 현상은빛의 굴절과 반사라는 두 가지 원리로 설명할 수 있습니다.빛은 물과 공기의 경계면에서 굴절됩니다. 빛이 물에서공기로 이동할 때 굴절률이 변하여 빛의 진행 방향이 바뀌는 현상입니다.수조에 비스듬히 입사하는 레이저 빛은 물과 공기의 경계면에서 굴절되어 빛의 진행 방향이 바뀝니다.굴절된 빛은 수조 벽면에 반사되어 다시 물과 공기의 경계면을 만나 굴절됩니다. 이 과정을 반복하며 빛의 진행 방향이계속 바뀌어 휘어진 빛줄기가 관찰됩니다.굴절의 정도는 빛의 입사각과 물과 공기의 굴절률 차이에 따라 결정됩니다.빛이 경계면에 더 비스듬히 입사할수록 굴절의 정도가 커집니다. 레이저 빛을 더 비스듬히 비출수록 빛이 더 많이 휘어지는 것을 관찰할 수 있습니다.물의 굴절률은 공기보다 높습니다.빛이 물에서 공기로 이동할 때 굴절률이 감소하여 빛의 진행 방향이 아래쪽으로 휘어집니다.수조 벽면에 반사된 빛은 다시 굴절되어 빛줄기가 더욱 뚜렷하게 관찰됩니다.레이저 빛이 굴절되는 경로는물줄기와 일치하지 않습니다굴절된 빛은 물줄기를 따라 이동하는 것처럼보이기 때문에 빛이 물줄기를 따라휘어지는 것처럼 관찰됩니다.투명 수조에 물을 채웁니다.레이저 포인터를 준비합니다.레이저 포인터를 물이 담긴 수조에 비스듬히 비춥니다.굴절된 레이저 빛을 관찰합니다.레이저 빛은 눈에 해로울 수 있으므로직접 눈을 비추지 않도록 주의해야 합니다.어린아이가 실험을 할 때는 반드시 어른의 감독하에 진행해야 합니다.물이 담긴 컵에 빨대를 꽂으면 빨대가 부러진 것처럼 보이는 현상도 빛의 굴절 때문입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
기계공학
Q. 자동차의 엔진 소음을 줄이는 부품의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.자동차 엔진은 연료를 태워 동력을 발생시키는 과정에서많은 소음을 발생시킵니다. 이 소음은 엔진 내부의 폭발 배기가스의 빠른 배출 부품들의 진동 등 여러 요인이 복합적으로 작용하여 만들어집니다.소음을 줄이기 위해 자동차 배기관 뒤에 장착되는 머플러는 속이 뻥 뚫린 구조를 가지고 있지만 단순히 구멍이 뚫려 있는 것이 아니라 소음 감소를 위한 여러 가지 구조적 요소들이 결합되어 작동합니다.머플러는 크게 다음과 같은 3가지 원리를 통해 소음을 감소시킵니다.엔진에서 나오는 소음은 이러한 챔버와 파이프를 통과하면서 서로 다른 길이를 이동하게 됩니다. 서로 다른 길이를 이동한 소음파는 서로 간섭 현상을일으키고 서로 상쇄되어 소음이 감소됩니다.머플러 내부에는 소음을 흡수하는 소재가 사용됩니다. 일반적으로 흡음 울이나 유리 섬유와 같은 재료가 사용되며 이러한 재료는 소음파의 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환하여 소음을 줄입니다.머플러 내부에는 소음파를 반사하는 구조가 설치되어 있습니다소음파는 반사되면서 방향이 바뀌고 서로 간섭하여 소음이 감소됩니다.머플러는 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.엔진 배기관에서 나온 배기가스가 머플러내부로 들어오는 통로입니다.감소를 위한 다양한 구조가 설치된 공간입니다. 일반적으로 여러 개의 챔버가 연결되어 있습니다.챔버 사이를 연결하는 통로입니다.소음 감소를 위한 간섭 현상을 발생시키는 역할을 합니다.소음을 흡수하는 재료입니다.챔버 내부에 설치되어 소음 감소 효과를 높입니다.머플러에서 나온 배기가스가 외부로 배출되는 통로입니다.엔진에서 나온 배기가스는 헤드 파이프를 통해 머플러 내부로 들어옵니다.챔버 내부에서는 여러 개의 구조를 통해 소음 감소를 위한 다양한 원리가 작동합니다.내부의 다양한 길이의 파이프를 통과하면서 소음파는 서로 다른 위상를 가지게 됩니다. 서로 다른 위상의 소음파가 만나면 서로 상쇄되어 소음이 감소됩니다.챔버 내부에 설치된 흡음재는 소음파의 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환합니다. 흡음재의 종류와 면적에 따라 흡수되는 소음의 양이 달라집니다.챔버 내부의 반사판은 소음파를 반사하여 방향을 바꾸고 서로 간섭하여 소음 감소 효과를 높입니다.소음이 감소된 배기가스는 테일 파이프를 통해 외부로 배출됩니다.머플러는 소음 감소 방식 크기 형태 등에 따라 다양한 종류가 있습니다.