안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
기계공학
Q. 돌고있는 선풍기에 왜 먼지가 쌓이나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.선풍기 날개는 회전하면서 주변 공기를 움직여 바람을 만들어냅니다. 이 과정에서 먼지 날개에 쌓이게 됩니다. 여름철에 매일같이 사용하는 선풍기 날개에먼지가 쌓이는 이유는 다음과 같은 과학적 원인이 있습니다.선풍기 날개는 대부분 플라스틱 소재로 만들어져 있으며회전하면서 마찰에 의해 정전기를 발생시킵니다. 먼지는 전하를 띠지 않거나 미세한 음전하를 띠고 있기 때문에 양전하를 띠고 있는 선풍기 날개에 흡착됩니다.선풍기 날개가 회전하면서 주변 공기는 날개 위쪽에서 아래쪽으로 빠르게 흐르게 됩니다. 이 과정에서 공기는 날개 표면에 가까이 붙어 흐르는데 이때 먼지 공기와 함께 날개 표면에 밀착되어 쌓이게 됩니다.먼지의 종류와 크기도 쌓이는양에 영향을 미칩니다. 미세먼지와 같이 작고 가벼운 먼지는공기 중에 떠다니기 쉬워 날개에더 쉽게 흡착될 수 있습니다. 끈적끈적하거나 흡습성이 있는 먼지는 날개 표면에 더 잘 달라붙게 됩니다.먼지가 많은 환경에서 선풍기를사용하면 더 많은 먼지가 쌓일 수 있습니다. 습도가 높거나 기온이 높은 환경에서는 먼지가 날개에 더 잘 달라붙게 됩니다.선풍기를 정기적으로 청소하지 않으면 먼지가 계속 쌓여 날개의 회전 효율을 떨어뜨리고 소음을 증가시킬 수 있습니다. 정기적으로 날개를 닦아 먼지를 제거하는 것이 중요합니다.선풍기 날개에 먼지가 쌓이는 것은 정전기 공기 역학 먼지의특성 사용 환경 등 다양한 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다. 먼지를 줄이기 위해서는 습도가 낮은 환경에서 사용하고 정기적으로 청소하는 것이 중요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 물의 온도가 높을수록 항상 용해되는 용질의 양은 늘어나나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.과학에서 물 온도가 높을수록 용해되는 용질의 양이 더많아진다는 것을 배웠습니다. 실제로 대부분의 용질은 온도가 높아질수록용해도가 증가합니다. 예외적으로 온도가 높아도 용해도가 증가하지 않거나 오히려 감소하는 용질도 존재합니다.온도가 높아지면 용매 분자의 운동 에너지가 증가하여 용질 입자와 더 많이 충돌하고 결합할 가능성이 높아집니다.높은 온도는 용매와 용질 사이의 상호 작용을 강화하여 용해도를 증가시킬 수 있습니다.온도가 높아지면 용질의 결정 격자가 무너지고 용매 분자가 더 쉽게 침투하여 용해도를 높일 수 있습니다.기체는 온도가 높아질수록 용해도가 감소하는 경향이 있습니다높은 온도는 기체 분자의 운동 에너지를 증가시켜용매에서 쉽게 탈출하게 만들기 때문입니다.일부 용질은 용해 과정에서 화학 반응을 일으키고 반응 생성물의 용해도가 온도에 따라달라질 수 있습니다.특수한 용매-용질 상호 작용 특정 용매와 용질 조합에서는 온도가 높아짐에 따라 용매-용질 상호 작용이 약해져 용해도가 감소할 수 있습니다.물 온도가 높아질수록 더 많은설탕이 용해됩니다.물온도가 높아질수록 더 많은 소금이 용해됩니다.물 온도가 높아질수록 용해되는산소의 양이 감소합니다.물 온도가 높아질수록 용해도가 증가하다가 특정 온도 이상에서는 감소합니다.물 온도와 용해되는 용질의 양은 일반적으로 비례 관계이지만 특정 용질이나 용매-용질 조합에서는 예외적인 경우도 존재합니다.용해도를 정확하게 예측하기 위해서는 용질의특성 용매의 특성 온도 그리고 화학 반응 등 다양한 요소를 고려해야 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑 에너지와 암흑 물질은 각각 우주에서 어떤 역할을 하나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.암흑 에너지와 암흑 물질은 우주에서 가장 큰 비밀 중하나입니다. 이들은 직접 관측되지 않지만 우주의 팽창과구조 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다.암흑 에너지는 우주의 팽창을 가속화시키는 역할을 합니다.과거에는 우주의 팽창이 점점 느려질 것이라고 생각했습니다. 1998년 천문학자들은 먼 Ia형 초신성을 관측하면서 우주의 팽창이 오히려 가속화되고 있다는 사실을 발견했습니다. 이를 설명하기 위해 암흑 에너지라는 개념이 도입되었습니다. 암흑 에너지는 우주 전체에 균일하게 분포되어 있으며 강력한 음의 압력을 가지고 있어 우주의 팽창을 가속화시키는 것으로 추정됩니다.암흑 물질은 은하와 은하단의 형성에 중요한 역할을 합니다. 암흑 물질은 직접 관측되지 않지만 은하의 회전 속도 은하단의 중력 렌즈 효과 등을 통해 그 존재를 추론할 수 있습니다.암흑 물질은 은하와 은하단을 형성하고 유지하는 데 필요한 중력을 제공하며 우주 초기의 구조 형성에도 중요한 역할을 했다고 생각됩니다.암흑 에너지와 암흑 물질의 정확한 성질은아직 밝혀지지 않았습니다.암흑 에너지는 무엇이며 어떤 방식으로 작용하는지에 대한 다양한 가설이 존재아직까지 확실한 답은 없습니다. 암흑 물질 어떤 입자로 구성되어 있는지에 대한 확실한 정보는 없지만 액시온 WIMP 중성미자 등 다양한 후보들이 제시되고 있습니다.암흑 에너지와 암흑 물질은 우주의 70% 이상을 차지하는 주요 구성 요소이지만 아직까지 우리는 이들에 대해 거의 알지 못합니다.암흑 에너지와 암흑 물질에 대한 연구는 우주의기원 진화 미래를 이해하는 데 매우 중요합니다.암흑 에너지와 암흑 물질에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있으며 다양한 관측 및 실험을 통해 그 성질을밝히기 위한 노력이 이어지고 있습니다.암흑 에너지 연구에서는 우주 마이크로파 배경 복사(CMB) 관측 암흑 에너지 탐사 위성(DES) 등을 통해 암흑 에너지의 성질을 파악하려는 노력이 이루어지고 있습니다. 암흑 물질 연구에서는 암흑 물질 탐색 실험을 통해 암흑 물질 입자를직접 탐지하려는 노력이 이루어지고 있습니다.암흑 에너지와 암흑 물질은 우주에서 가장 중요한 구성 요소이지만 아직까지 우리는 이들에 대해 거의 알지 못합니다. 암흑 에너지와 암흑 물질에 대한 연구는 우주의 기원 진화 미래를 이해하는 데 매우 중요하며 활발하게 진행되고 있습니다. 암흑 에너지와 암흑 물질 연구의 진전은 우주에 대한 우리의 이해를 크게 확장시킬 것으로기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 광디스플레이의 과학적 원리가 뭔가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.최근 국내 연구진이 물속에서도 손으로 썼다 지웠다 할수 있는 광디스플레이 기술을 개발했습니다. 이 기술은 잔광 발광 입자(ALP)라는 특별한 물질을 이용하여 구현되었습니다.잔광 발광 입자는 빛을 흡수하면 빛을 방출하는 특성을 가진 물질입니다. 빛을 흡수한 후 일정 시간 동안 계속해서 빛을 방출하기 때문에 잔광 효과를 볼 수 있습니다.빛을 이용하여 ALP 입자를 선택적으로 활성화합니다. 활성화된 ALP 입자는 빛을방출하여 글자를 표시합니다.자외선을 조사하면 활성화된 ALP 입자가 비활성화됩니다. 비활성화된 ALP 입자는 빛을방출하지 않아 글자가 지워집니다.물속에서도 글을 쓰고 지울 수 있어 다양한 수중 활동에 활용될 수 있습니다.빛과 자외선만 사용하여 작동하기때문에 소비 전력이 낮습니다.비교적 간편한 제작 과정을 통해 저렴하게 생산될 수 있습니다.물속에서 쓸 수 있는 광디스플레이의 활용 분야수중 작업 잠수부 해양 연구원 등 수중 작업을 하는 사람들이 정보 전달 및 의사소통에 활용할 수 있습니다.수중 교육 수중 교육 프로그램에서 학습 자료 및 정보 표시에 활용할 수 있습니다.수중 엔터테인먼트 수중 공연 게임등 수중 엔터테인먼트 콘텐츠 제작에 활용할 수 있습니다.물속에서 쓸 수 있는 광디스플레이 기술은 잔광 발광 입자의 특성을 이용하여 구현된 새로운 기술입니다. 이 기술은 다양한 수중 활동에 활용될 수 있으며앞으로 수중 세계를 더욱 풍요롭고 편리하게 만들 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
토목공학
Q. 영상의 온도에서도 눈이 올 수 있나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.최근 눈이 온 날씨는 영상 2도라는 비교적 높은 온도였지만 눈이 내릴 수 있었습니다. 이는 여러가지 기상 조건이 복합적으로 작용한 결과입니다.일반적으로 눈은 영하의 온도에서 내립니다. 상대 습도가 낮으면 영상에서도 눈이 내릴 수 있습니다.상대 습도가 낮으면 같은 온도에서도 눈이 내릴 가능성이높아집니다.대기 중에 찬 공기가 유입되고 따뜻한 공기가 위로 올라가는경우 눈이 내릴 가능성이 높아집니다.강수량이 많을 경우 비가 올 가능성이 높지만 강수량이 적으면 눈이 내릴 가능성이 높아집니다.최근 눈이 온 날씨는 다음과 같은 기상 조건이 복합적으로 작용했습니다.낮은 상대 습도 상대 습도가 낮았기 때문에 영하의 온도가 아니더라도 눈이 내릴 수 있었습니다.찬 공기 유입 찬 공기가 유입되어기온이 낮아졌습니다.따뜻한 공기 상승 따뜻한 공기가 위로올라가면서 대기 중에 불안정한 상태가 형성되었습니다.적은 강수량 강수량이 적었기 때문에 비가 아닌 눈이 내렸습니다.영상에서 눈이 오는 것은 드문 일이지만 불가능한 것은 아닙니다. 앞서 언급한 기상 조건이 만족되면 영상에서도 눈이 내릴 수 있습니다. 실제로 기상 기록을 보면 과거에도 영상에서 눈이 온 적이 있습니다.영상 2도에서 눈이 온 것은 여러가지 기상 조건이 복합적으로 작용한 결과입니다. 영상에서 눈이 오는 것은 드문 일이지만 불가능한 것은 아닙니다. 앞으로도 기상 상황에 따라 영상에서 눈이 올 가능성이 있으므로 겨울철에는 비록 영상이더라도 눈이 올 수 있다는 점을기억하는 것이 좋습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 석유는 어떻게 만들어진거고, 성분은 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.석유는 수백만 년 전에 살았던 조류 조개류 플랑크톤 등의 유기체가 퇴적되어 지하 깊은 곳에서 만들어졌습니다. 이 유기체들은 고온과 고압의 환경에서 천천히 분해되고 탄화수소로 변형되어 석유를 형성했습니다.석유는 주로 탄소와 수소로 구성된 탄화수소의 혼합물입니다. 탄화수소는 다양한 길이의 탄소 사슬과 수소 원자가 결합하여 만들어지며 이들의 조합에 따라 석유의 점도 끓는점 밀도 등이 달라집니다. 석유에는 탄화수소 외에도 유황 질소 산소등의 불순물이 미량으로 포함되어 있습니다.석유의 끈적함은 주로 긴 탄소 사슬을 가진 탄화수소가 많이 포함되어 있기 때문입니다. 긴 탄소 사슬은 서로 강하게 끌어당기는 반데르발스 힘을 형성하여 끈적임을 유발합니다.석유에 포함된 불순물도 끈적함에영향을 미칩니다.석유는 현대 사회의 필수적인 에너지원이자 원료입니다. 석유가 없다면 다음과 같은 문제에 직면하게 될 것입니다.석유는 전 세계 에너지 소비의 약 30%를 차지합니다. 석유가 없다면 전력 생산 교통 난방 등에 심각한 에너지 부족 문제가 발생할 것입니다.석유는 플라스틱 화학섬유 의약품 등 다양한 산업 분야의원료로 사용됩니다.석유가 없다면 이러한 산업 분야는 큰 타격을 입게 될 것입니다.석유 가격 변동은 세계 경제에 큰 영향을 미칩니다. 석유가 없다면 경제 시스템은 불안정해지고 심각한 경제 혼란이발생할 가능성이 높습니다.석유는 인류에게 매우 중요한 자원이지만 석유는 유한한 자원이며 환경 오염을 유발하는 문제점도 가지고 있습니다. 석유 대체 에너지 개발 에너지 효율 개선 환경 보호 노력 등이 더욱 중요해지고 있습니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 핵폭발로 대기가 연쇄 점화되려면 어떤 조건이 뒷받침해줘야 하나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.오펜하이머가 최초 핵폭탄 실험 당시 지구 대기가 연쇄점화되어 지구가 소멸할 가능성에 대한 염려는 사실입니다. 현재까지 확보된 과학적 지식으로는 지구 대기가 연쇄 점화될 가능성은 극히 낮다고 평가됩니다.지구 대기 연쇄 점화는 핵폭발 에너지가 대기 중 산소분자를 분해하여 연쇄 반응을 일으키고 결국지구 전체를 불태우는 상황을 의미합니다. 이는 핵폭탄의 엄청난 에너지가 대기 중 산소 분자를 이온화하고 이온화된 산소가 다른 산소 분자와 충돌하여 연쇄 반응을일으킬 수 있다는 이론에 기반합니다.실제로 지구 대기가 연쇄 점화되기 위해서는 다음과 같은 까다로운 조건들이 충족되어야 합니다.극도로 높은 에너지 지구 대기를 이온화하기 위해서는 엄청난양의 에너지가 필요합니다. 현재까지 개발된 핵폭탄의 에너지는 이 정도 에너지에 도달하지 못합니다.충분한 산소 연쇄 반응이 지속되기 위해서는 충분한 산소가 존재해야 합니다. 지구 대기는 약 21%만이 산소로 구성되어 있으며 이는 연쇄 반응을 유지하기에는 부족합니다.적절한 온도 연쇄 반응이 일어나기 위해서는 적절한 온도조건이 필요합니다. 지구 대기의 온도는 연쇄 반응을 지속하기에는 너무 낮습니다.현재까지 확보된 과학적 지식으로는 지구 대기가 연쇄 점화될 가능성은 극히 낮다고 판단됩니다.핵폭발은 분명히 파괴적인 힘을 가지고 있지만지구를 소멸시킬 만큼 강력하지는 않습니다.핵폭발은 대량 살상 무기이며 사용 시 심각한 피해를 야기할 수 있습니다.핵무기의 위험성을 인지하고 핵확산 방지를위한 노력에 동참하는 것이 중요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 전기의 도체 부도체의 차이점에 대해서 알고싶습니다.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.도체는 전기가 잘 흐르는 물질입니다. 도체에는 자유 전자가 많이 존재합니다. 자유 전자는 외부 전압이 가해졌을 때쉽게 이동하여 전류를 형성합니다. 금속 탄소 물 등이 도체의 예입니다.부도체는 전기가 잘 흐르지 않는 물질입니다. 부도체에는 자유 전자가 거의 존재하지 않습니다. 외부 전압이 가해져도 전자들이이동하지 못하기 때문에 전류가 거의 흐르지 않습니다. 플라스틱 유리 고무 등이 부도체의 예입니다.자유 전자 도체는 자유 전자가 많아 전류를 쉽게 형성합니다. 부도체는 자유 전자가 거의 없어전류가 거의 흐르지 않습니다.전기 전도도 도체는 전기 전도도가높습니다.부도체는 전기전도도가 낮습니다.활용 도체는 전선 전기 기기 등 전기를전달하는 데 사용됩니다. 부도체는 절연체 반도체 등 전기를차단하거나 조절하는 데 사용됩니다.도체 금 은 구리 알루미늄 철 탄소 물 인체 부도체 플라스틱 유리 고무 세라믹 나무 종이 건조한 공기전기 도체와 부도체는 자유 전자의 존재 여부에 따라 구분됩니다. 도체는 자유 전자가 많아 전기가 잘 흐르고 부도체는 자유 전자가 거의 없어전기가 잘 흐르지 않습니다. 도체는 전선 전기 기기 등 전기를 전달하는 데 사용되고 부도체는 절연체 반도체 등 전기를 차단하거나 조절하는 데 사용됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 햇빛을 쬐면 우울증 완화에 좋다는데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.요즘 햇빛을 보기 힘들어서 따뜻한 봄날에 햇볕을 쬐며운동하고 싶은 마음이 드시겠어요.햇빛을 쬐면 여러가지로 좋다는 것을 알고 계시지만 최근 햇빛을 쬐지 못해서 더 우울한 기분이 드는 것 같다고 말씀하셨죠?햇빛을 쬐면 피부에서 비타민 D가 생성됩니다. 비타민D는 뼈 건강 면역 체계 강화 우울증 예방 등에 중요한 역할을 합니다.햇빛은 기분과 관련된 호르몬인 세로토닌의 분비를 촉진합니다. 세로토닌은 기분을 긍정적으로 만들고 스트레스를 감소시키는 데 도움을 줍니다.햇빛은 혈관을 확장시켜 혈액 순환을개선하고 체온을 유지하는 데 도움을 줍니다.햇빛은 생체 리듬을 조절하여 숙면을 유도하는 데 도움을 줍니다.오전 10시부터 오후 3시 사이에 햇빛을 쬐는 것이 좋습니다. 이 시간대에 햇빛은 가장 강하지 않지만 비타민 D 생성에 충분합니다.처음에는 10분 정도 햇빛을 쬐고 점차 시간을 늘려 30분정도 쬐는 것이 좋습니다.얼굴 손 팔 등 피부를 적절히 노출시켜햇빛을 쬐는 것이 좋습니다.강한 자외선은 피부 화상을 유발할 수있으므로 자외선 차단제를바르거나 모자를 써서 피부를 보호해야 합니다.햇빛 부족은 우울증 발병과 악화에 영향을 미칠 수 있습니다. 햇빛을 쬐면 세로토닌 분비가 증가하고 혈액 순환이개선되어 우울증 증상을 완화하는 데 도움이 됩니다.햇빛을 쬐는 것은 우울증 예방 및 치료에도 도움이 될 수 있습니다. 햇빛만으로 우울증을 완치할 수는 없으므로 전문적인 치료가 필요한 경우에는 정신건강의학과 전문의에게 진료를 받는 것이 중요합니다.따뜻한 봄날에 햇볕을 쬐며 운동을 하는 것은 건강에도 기분에도 좋은 활동입니다. 햇빛을 쬐는 시간과 방법을 적절하게 조절하여 건강을 유지하고 기분을 개선하시길 바랍니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구 자기장이 형성되어 있음으로 인해 좋은 점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.지구 자기장은 지구를 에워싸고 있는 보이지 않는 자기장으로 지구 내부의 용융된 외부 핵에서 발생하는 전류에 의해 만들어집니다. 지구 자기장은 우리 삶에 다양한 영향을 미치며 그 역할과 이점은 다음과 같습니다.태양풍과 같은 고에너지 입자들은 지구 자기장에 의해 막혀 생명체에게 해를 끼치지 못합니다.지구 자기장이 없다면 우주 방사선으로 인해 DNA 손상암 발생 증가 면역 체계 약화 등 심각한 건강 문제가 발생할 수 있습니다.많은 동물들은 지구 자기장을 감지하여 방향 감각을 유지하고 이동합니다.철새 고래 돌고래 박쥐 등은 지구 자기장을 이용하여 장거리이동을 하며 벌은 지구 자기장을 기억하여 벌집으로 돌아오는 길을 찾습니다.나침반의 바늘은 지구 자기장의 북극을 가리키도록 되어 있어 방향을 찾는 데 사용됩니다.지구 자기장은 항공 항해 탐험 등 다양한 분야에서 방향 측정에 중요한 역할을 합니다.지구 자기장의 변화를 연구하여 과거 지구의 기후 변화 지각 활동 태양 활동 등을 추측할 수 있습니다.지구 자기장 연구는 지구과학 우주과학 고고학 등 다양한 분야의과학적 연구에 중요한 자료입니다.지구 자기장은 초기 지구 생명체를 유해한 우주 방사선으로부터 보호하여 생명체 진화에 중요한 역할을 했다고 추정됩니다.지구 자기장의 변화는 과거에 여러 차례 생물 대멸종을 야기했다는 연구 결과도 있습니다.강력한 전기장이나 자기장은 지구 자기장을 교란시킬 수 있으며 이는 통신 시스템 전력 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다.지구 자기장 약화는 인공위성 손상 GPS 오류 등의 문제를 야기할 수 있습니다.지구 자기장은 우리 삶에 없어서는 안 될 중요한 역할을 하는 자연 현상입니다. 지구 자기장은 생명체를 보호하고 방향 감각을 제공하며 과학적 연구에 중요한 자료이며 인간 활동에도 영향을 미칩니다. 지구 자기장을 보호하고 관리하는 것은 지속 가능한 미래를 위해 중요한 과제입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.