안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘의 색이 매일 바뀌는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.하늘의 색은 햇빛이 대기와 상호 작용하는 방식에 의해결정됩니다. 햇빛은 여러 가지 파장의 빛으로 구성되어 있으며 각 파장은 서로 다른 색을 나타냅니다.대기는 햇빛에 포함된 파장을 산란시키는데파장이 짧은 푸른색 빛은다른 색에 비해 더 많이 산란됩니다. 이 때문에 맑은 날에는 하늘이 파랗게 보이는 것입니다.하늘의 색이 매일 바뀌는 이유는 다음과 같습니다.태양이 지평선 가까이에 있을 때는햇빛이 대기를 더 길게 통과해야 합니다.이 과정에서 푸른색 빛은 더 많이 산란되어 하늘은 붉거나 주황색으로 보입니다.대기 중에 먼지 수증기 얼음 입자 등이 많으면 푸른색빛이 더 많이 산란되어 하늘은흐릿하거나 흰색으로 보입니다.구름은 햇빛을 흡수하거나 산란시켜 하늘의 색을 다양하게 변화시킵니다.다음은 하늘의 색과 관련된 몇 가지 흥미로운 사실입니다.해질녘과 해돋이 때 하늘이 붉게 보이는 이유 태양이 지평선 가까이에 있을 때는 햇빛이 대기를 더 길게 통과해야 합니다. 이 과정에서 푸른색 빛은 더 많이산란되어 붉은색 빛만 우리 눈에들어오기 때문입니다.블루 아워 태양이 지평선 아래로 잠긴 후에도 짧은 시간 동안 하늘이 파랗게 보이는 현상입니다. 이는 대기 중의 고도에 따라 빛의 산란 방식이 다르기 때문입니다.무지개 햇빛이 비방울에 의해 굴절되면서 여러 가지 색으로 분해되는 현상입니다.하늘의 색은 자연이 우리에게 선사하는 아름다운 경이로움중 하나입니다. 과학적인 원리를 이해하면 하늘의 색을 더욱 흥미롭게 감상할 수 있을 것입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
물리
Q. 비행기 추진력은 어떻게 발생된가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.비행기가 하늘을 날아다니는 모습은 정말 신기하죠? 그 비행기가 빠르게 날아다니는 데에는추진력이라는 힘이 중요한 역할을 합니다. 비행기 추진력은 크게 엔진과 날개의작용에 의해 발생합니다.비행기 엔진은 연료를 태워 뜨거운 가스를 만들어냅니다. 이 가스가 빠르게 뒤로 분출되면서 반작용으로비행기는 앞으로 밀려 나가게 됩니다. 이것이 뉴턴의 제3법칙에 기반한 작용 반작용의 원리입니다.비행기 엔진에는 크게 프롭 엔진과 제트 엔진 두 종류가 있습니다.프로펠러를 돌려 추력을 발생시키는 엔진입니다.프로펠러는 날개처럼 생겼으며 회전하면서 공기를 뒤로 밀어냅니다.뜨거운 가스를 직접 뒤로 분출하여 추력을 발생시키는 엔진입니다. 제트 엔진은 프로펠러 엔진보다 더 빠른 속도를 낼 수 있습니다.비행기 날개는 특별한 모양을 가지고 있습니다. 날개 위쪽의 공기 흐름 속도는 아래쪽보다 빠르게 됩니다. 베르누이 원리에 따르면 공기 속도가 빠르면압력이 낮아지고 속도가 느리면압력이 높아집니다. 날개 위쪽은 아래쪽보다 압력이 낮아져서 이 압력 차이가 양력이라는 위로 향하는 힘을 발생시킵니다. 양력은 비행기가 무게를 이겨내고하늘에 떠 있을 수 있도록 도와줍니다.비행기 추진력은 엔진의작용으로 발생하는 반작용과 날개의 양력에 의해 발생합니다. 엔진은 비행기를 앞으로 밀어주고날개는 비행기를 위로 들어 올려줍니다. 이 두 힘이 합쳐져서 비행기가 하늘을 날아다닐 수 있게 하는 것입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 공간에서는 지상에서처럼 불이 나는 대폭발이 가능한가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.SF 영화에서 보여주는 우주 공간에서의 대폭발은 실제로 불가능합니다. 불꽃은 연소 과정에서 산소를 필요로 합니다. 우주 공간은 진공 상태에 가까워 산소가 거의 없기 때문에 불꽃이 발생할 수 없습니다.공기가 없으면 열이 전달되지 않습니다.우주 공간에서 발생한 불꽃은 주변으로열을 전달하지 못하고 빠르게 꺼질 것입니다.폭발은 주변 공기를 밀어내면서 에너지를 방출합니다. 공기가 없는 우주 공간에서는 폭발 에너지가 효과적으로 전달되지 않아 폭발 규모가 작아질 것입니다.우주 공간에서 완전히 폭발이 불가능한 것은 아닙니다. 우주선에는 연료 추진제 산화제 등 폭발성 물질이 포함되어 있습니다. 만약 이러한 물질이 누출되어 외부 에너지(충돌 레이저 공격 등)에 의해점화되면 폭발이 발생할 수 있습니다.SF 영화에서 보여주는 우주 공간의 대폭발은 과학적으로 정확하지는 않지만 실제로 일어날 수 있을 폭발을 과장하여 표현한 것으로 볼 수 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 씨 없는 수박은 어떻게 심나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.씨 없는 수박은 정말 신기하죠? 일반적인 식물은 씨를 통해 번식씨 없는 수박은 특별한 방법으로 재배됩니다.씨 없는 수박은 3배체 교잡이라는 기술을 사용하여 만들어집니다.먼저 콜히친이라는 약품을 사용하여2배체 수박(일반 수박)의 염색체 수를 두 배로 늘려4배체 수박을 만듭니다. 4배체 수박은 씨방에 정상적인 난자(n)와 2배체 배아낭(2n)을 가지고 있습니다.4배체 수박의 암술에 2배체 수박의 꽃가루를 수분시키면 3배체(3n) 씨앗이 만들어집니다. 3배체 씨앗은 정상적인배아 발달을 위해 2n의 염색체가필요한데 2배체 수박의 꽃가루는이를 제공합니다.3배체 씨앗을 심으면 씨앗 자체는 발아하지 않지만 씨앗 주변의 씨방 조직이 자라서씨 없는 수박이 됩니다. 3배체 수박은 난자와 배아낭 모두 염색체수가 불균형하여 정상적인 씨앗을 만들 수 없습니다.씨 없는 수박은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.씨앗이 없어 먹기 편리합니다.일반 수박보다 과육이 단단하고 아삭합니다.일반 수박보다 숙성 기간이 길고 보관 기간도 길습니다.일반 수박보다 재배가 까다롭고 가격이 비쌉니다.씨 없는 수박은 인공적인 방법으로 만들어지기 때문에 자연적인 번식이 불가능합니다. 씨 없는 수박을 재배하기 위해서는 매년 3배체 씨앗을 만들어야 합니다.씨 없는 수박의 재배는 식물 생물학과농업 기술의 발전을 보여주는 좋은 예입니다. 앞으로 더욱 다양한 씨 없는 과일과 채소가 개발될 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 우리나라에 사는 도롱뇽에는 어떤 종류가 있나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.한국에는 크게 4종류의 도롱뇽이 서식합니다.한국도롱뇽은 한국 전역에 가장 흔하게 서식하는 도롱뇽입니다. 몸길이는 9~14cm이며 등쪽은 짙은 갈색또는 흑갈색이며 배쪽은 밝은 회색입니다.제주도롱뇽은 제주도에만 서식하는도롱뇽입니다. 한국도롱뇽과 비슷몸길이가 8~12cm로 다소 작고등쪽에 불규칙한 황색 또는 주황색 반점이 있습니다.고리도롱뇽은 경남 고령군과 함양군에만 서식하는 한국 고유종입니다. 몸길이는 7~10cm이며 등쪽은 짙은 갈색 또는 흑갈색이며 배쪽은 밝은 회색입니다. 한국도롱뇽과 제주도롱뇽보다 꼬리가 짧고 굵습니다.꼬리치레도롱뇽은 한국 전역에 서식개체수가 적고 국지적으로 분포합니다. 몸길이는 5~8cm이며 등쪽은 짙은 갈색 또는 흑갈색이며 배쪽은 밝은 회색입니다. 꼬리 끝에 꼬리치레가 있는 것이 특징입니다.이 외에 멸종된 것으로 추정되는 2종의 도롱뇽이 있습니다.북한도롱뇽은 1928년 함경북도에서 처음 발견되었지만 그 이후로 관찰되지 않아 멸종된 것으로 추정됩니다.선운사도롱뇽은 일본 울릉도에 서식하는 도롱뇽으로 과거에는 한국의 독도에서도 서식했다는 기록이 있지만현재는 멸종된 것으로 추정됩니다.우리는 도롱뇽을 보호하기 위한 노력을 기울여야 합니다. 도롱뇽 서식지 보호 환경 오염 방지 기후변화 대응 등의 노력을 통해 도롱뇽을 비롯한 다양한 생물들이 건강하게 살 수 있는 환경을 만들어야 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 냉장고 문을 열어 놓으면 왜 전기사용량 늘어날까요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.냉장고 문을 열면 외부의 따뜻한 공기가 냉장고 내부로들어와 내부 온도가 상승합니다. 냉장고는 내부 온도를 설정 온도로 유지하기 위해컴프레서를 작동시켜 냉각합니다. 냉장고 내부 온도가 높을수록 컴프레서가 더 오랫동안작동해야 하기 때문에 전기 사용량이 증가합니다.냉장고 문을 열면 냉각된 공기가 밖으로 빠져나가고따뜻한 공기가 들어오면서 냉각 효율이 감소합니다. 냉각 효율이 감소하면 냉장고가 설정 온도를유지하기 위해 더 많은 에너지를 사용해야하기 때문에 전기 사용량이 증가합니다.냉장고 문을 장시간 열어 놓으면 냉장고내부 벽면에 이슬이 응결될 수 있습니다. 이슬이 응결되면 냉각 효율이 감소하고 냉장고 내부 벽면에 얼음이 쌓일 수 있습니다. 얼음이 쌓이면 냉장고 성능이 저하되고 전기 사용량이 증가합니다.냉장고 문을 장시간 열어 놓는 것은 전기 사용량 증가 냉각 효율 감소이슬 응결 등의 문제를 야기할 수 있으므로최대한 피하는 것이 좋습니다.냉장고 전기 사용량을 줄이기 위한 몇 가지 팁이 있어요.냉장고 문을 자주 열고 닫지 않도록 합니다.냉장고 문을 열 때는 최대한 짧게 열고 닫습니다.냉장고 내부 온도를 너무 낮게 설정하지 않습니다.냉장고 내부에 음식물을 너무 많이 채우지 않습니다.냉장고 주변의 환기가 잘 되도록 합니다.냉장고 정기적으로 청소합니다.냉장고를 효율적으로 사용하여 전기 사용량을 줄이고냉장고 성능을 유지하시기 바랍니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 웜홀은 이론상 존재하고 실제로 관찰한 사례는 왜 없나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.아인슈타인의 상대성 이론은 시공간의 휘어짐을 허용하며이를 통해 웜홀이라는 이론적인 통로가존재할 수 있다는 가능성을 제시합니다. 웜홀은 서로 다른 두 지점을 연결하는 일종의 지름길로 시간 여행을 가능하게 하는 등 다양한가능성을 제시아직까지 실제로 발견된 적은 없습니다.웜홀이 발견되지 않는 이유는 다음과 같습니다.웜홀은 매우 작고 불안정한 존재로 플랑크 길이(약 10^-35m) 수준의크기만 가질 것으로 예상됩니다. 이는 현대 기술로는 관측하기 어려운 크기입니다.웜홀은 엄청난 양의 음의 에너지가 필요하며 이는 웜홀을불안정하게 만들어 곧바로붕괴될 가능성이 높습니다.웜홀은 특별한 물질이나 에너지로 구성되어 있을 가능성이 높으며 이는 기존의 관측 방법으로는 감지하기 어려울 수 있습니다.웜홀의 존재 가능성을 뒷받침하는 이론들은 아직 완벽하지 않으며 웜홀의 특성과 형성 과정에 대한 많은 부분이아직 밝혀지지 않았습니다.웜홀의 가능성을 완전히 배제할 수는 없습니다. 과학자들은 다음과 같은 방법들을 통해 웜홀을 찾고 있습니다.간접적인 증거 웜홀 주변의 시공간 왜곡이나 Hawking 복사와 같은웜홀의 존재를 암시하는 간접적인 증거를 찾는연구가 진행되고 있습니다.새로운 이론 웜홀의 형성과 유지에필요한 음의 에너지를설명하는 새로운 이론들이 개발되고 있습니다.첨단 기술 미래 첨단 기술을 통해 웜홀을 관측하거나 인공적으로만들 수 있을 가능성도 연구되고 있습니다.웜홀은 아직까지 미스터리이지만과학자들의 지속적인 연구를 통해 언젠가는 밝혀질 수 있을 것입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 스카이훅 원리에 대해 알려주세요~
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.스카이훅은 지구와 우주 공간 사이를 연결하는 거대한 엘리베이터 시스템입니다. 궤도 상에 있는 거대한 역과 지구에 고정된 터미널 사이에 케이블을 연결하여 화물과 사람을 운송하는 것을 목표로 합니다.스카이훅 기술은 다음과 같은 장점으로 인해 우주 여행의 미래에 중요한역할을 할 것으로 기대됩니다.로켓 발사에 비해 훨씬 저렴한 비용으로 화물과 사람을우주로 운송할 수 있습니다.로켓 연료 대신 태양 에너지와같은 재생 에너지를 사용할 수 있어 운영 비용이 감소합니다.로켓 발사와 달리 날씨나 시간에 제약 없이 운행할 수 있습니다.짧은 시간 간격으로 화물과 사람을운송할 수 있어 우주 여행 빈도를높일 수 있습니다.로켓 발사와 달리 갑작스러운 가속이나 감속 없이 안전하게 운송할 수 있습니다.사고 위험이 낮아 승객의 안전성을 높일 수 있습니다.스카이훅 기술은 아직 개발 초기 단계이지만 다음과 같은 기술들을 활용하여 실현 가능성을 높여가고 있습니다.강도가 높고 가벼운 탄소 나노튜브는스카이훅 케이블 제작에 사용될 수 있습니다.로봇 기술을 활용하여 케이블 건설 유지 보수 운영 자동화를 할 수 있습니다.인공지능 기술을 활용하여 스카이훅 시스템의 안전성과 효율성을 극화할 수 있습니다.스카이훅 기술이 실현된다면 우주 여행의비용을 획기적으로 절감하고 빈도를 높여인류의 우주 진출에 새로운 가능성을 열어줄 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
생물·생명
Q. 남자는 왜 보통 여자보다 보통 체격이 더 크게 되는 것인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.대부분의 동물 인간을 포함하여 수컷은 암컷보다 체격이더 큰 경향이 있습니다.이는 다음과 같은 생물학적 유전학적 원인 때문입니다.인간의 경우 남성은 XY 염색체 여성은 XX 염색체를가지고 있습니다. X 염색체에는 체중 조절과 관련된 유전자가 포함되어 있습니다.Y 염색체는 SRY 유전자를 포함하는데이 유전자는 남성의 성 결정을 촉진하고 남성 호르몬인 테스토스테론의 생산을 조절합니다. 테스토스테론은 근육 성장을촉진하고 뼈를 강화하여남성이 여성보다 더 크고튼튼한 체격을 갖도록 합니다.남성은 여성보다 더 많은 테스토스테론을 분비합니다. 테스토스테론은 근육 성장을 촉진하고 뼈를 강화하며 지방 축적을 감소시켜 남성이 여성보다 더 크고 튼튼한 체격을 갖도록 합니다. 여성은 에스트로겐과 프로게스테론을 분비하는데 이 호르몬은여성의 생식 기능을 유지하고 곡선적인 몸매를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.성장 호르몬은 신체 성장을 촉진하는 호르몬입니다. 남성은 여성보다 더 많은 성장 호르몬을 분비하는경향이 있으며 이는 남성이 더 키가 크고 체격이더 큰 이유 중 하나입니다.과거에는 남성이 더 큰 체격과 근력을 통해 사냥 경쟁 보호등에서 유리했을 가능성이 높습니다. 더 큰 체격과 근력을 가진 남성이 더 많이 번식하여 그 유전자가 전해 내려왔을 가능성이 있습니다.영양 상태 사회 문화적 요인 환경적 요인 등도 성별 간체격 차이에 영향을 미칠 수 있습니다.모든 경우에 남성이 여성보다체격이 더 큰 것은 아닙니다.예를 들어 곤충의 경우 암컷이 수컷보다 더 큰 경우가 많습니다. 현대 사회에서는 여성의 사회적역할 변화와 영양 상태 개선으로 인해 성별 간 체격 차이가 점차 줄어드는 추세입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 전기뱀장어는 어떻게 전기를 가지고 있나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.생물이 전기를 발생시키는 원리는세포막의 이온 이동입니다. 세포막은 세포 내외부를 분리하는 막으로 이온 통로 단백질이라는 특수한 단백질이 존재합니다.이 이온 통로 단백질은 특정 이온만선택적으로 통과시키는 역할을 합니다.나트륨-칼륨 펌프 세포 내부에는칼륨 이온(K+)이 외부에는 나트륨 이온(Na+)이 더 많습니다. 나트륨-칼륨 펌프는 ATP 에너지를 사용하여 3개의 Na+를 세포 밖으로2개의 K+를 세포 안으로 운반합니다. 이 과정은 세포 내부에 음전하 외부에 양전하를 만들어 전기차를 형성합니다.전압 개폐형 이온 채널 세포막에는전압 변화에 따라 열리고 닫히는 전압 개폐형 이온 채널이 존재합니다. 세포 내부의 전압이 변하면 이 채널이 열리고이온들이 이동하여 전류를 발생시킵니다.특수한 세포 전기뱀장어와 같은 특정 생물은 전기를 발생시키는 특수한 세포를 가지고 있습니다.이 세포들은 많은 수의 이온 통로 단백질을 가지고 있어 강력한 전류를 발생시킬 수 있습니다.전기뱀장어는 전기세포라는 특수한 세포를 가지고 전기를 발생시킵니다. 전기세포는 다음과 같은 과정을 통해전기를 발생시킵니다.나트륨-칼륨 펌프 나트륨-칼륨 펌프는세포 내부에 음전하 외부에 양전하를 만들어전기차를 형성합니다.전압 개폐형 나트륨 채널 세포 내부의 전압이 변하면 전압 개폐형 나트륨 채널이 열리고나트륨 이온들이 세포 내부로 빠르게 유입합니다.전기 발생 나트륨 이온의 유입은세포 내부를 더욱 음전하로 만들고 이는 강력한 전류를 발생시킵니다.전기뱀장어는 몸 전체에 수십만 개의 전기세포를 가지고 있으며 이 세포들을 직렬로 연결하여 최대 860V의 강력한 전류를발생시킬 수 있습니다.물은 전기를 잘 전도하기 때문에 물 속에서 전기가 발생하면 더욱치명적일 수 있습니다. 전기뱀장어는 다음과 같은 특징을 통해 물 속에서도 안전하게 생존할 수 있습니다.전기뱀장어의 피부는 전기가 잘 통하지 않는 특수한 물질로 구성되어 있습니다.이는 전기가 몸 전체에 퍼지는 것을 막아줍니다.전기세포는 몸의 꼬리 부분에집중적으로 배열되어 있습니다. 이는 전기가 머리 부분으로 흐르는 것을 최소화하여 뇌와 같은 중요한 기관을 보호합니다.전기뱀장어는 넓은 몸 표면을 통해 전기를 방출하기 때문에 전류 밀도가 낮아집니다.이는 주변 생물에게 치명적인 영향을 미치지 않으면서도 먹이를 사냥하거나 포식자를 물리칠 수 있도록 합니다.전기뱀장어는 전기를 사용하여 먹이를 사냥하고 포식자를 물리치고 서로 의사소통하는 데 사용합니다.전기뱀장어는 남아메리존의 아마존 강 유역에 서식합니다.전기뱀장어는 멸종위기종으로 지정되어 보호되고 있습니다.답변이 마음에 드셨다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.