안녕하세요. 김철승 전문가입니다.
전기·전자
Q. 필름에 사진이 찍히는 원리를 설명해 주세요.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.카메라로 사진을 찍으면 빛이 필름에 반응하여 사진이 찍힙니다. 피사체에서 반사된 빛이 카메라 렌즈를 통해 들어옵니다.렌즈는 빛을 굴절하여 필름 면에이미지를 투사합니다.필름에는 빛에 민감한 할로겐화은 결정이 층으로 쌓여 있습니다.빛이 할로겐화은 결정에 닿으면 화학 반응이 일어나 은(Ag) 입자가 생성됩니다.빛의 강도에 따라 은 입자의 생성량이 달라져 이미지의 명암이 결정됩니다.노출된 필름은 현상 용액에 담가 화학 반응을 진행합니다.현상 용액은 미노출된 할로겐화은을 녹여내고 은 입자만 남겨줍니다.남은 은 입자가 사진의 흑백 이미지를 구성합니다.정착 용액에 담가 화학 반응을 멈추고 이미지를 영구적으로 고정합니다.빛에 민감한 할로겐화은을 제거하여 이미지가 흐릿해지는 것을 방지합니다.이 과정을 통해 빛의 정보가 필름에 기록되어 사진이 완성됩니다.흑백 사진의 경우, 은 입자의 농도에 따라 밝고 어두운 영역이 구분됩니다.컬러 사진의 경우, 빛에 민감한 염료가 사용되어 다양한 색상을 표현합니다.필름의 감도는 ISO 값으로 표시되며, ISO 값이 높을수록 빛에 민감하여 밝은 곳에서 촬영에 유리합니다.셔터 속도는 빛이 필름에 노출되는 시간을 결정하며, 셔터 속도가 빠를수록 움직임을 캡처하는 데 유리합니다.조리개는 렌즈를 통해 들어오는 빛의 양을 조절하며,조리개 값이 낮을수록 더 많은 빛을 받아들여얕은 피사계 심도를 얻을 수 있습니다.카메라 필름은 빛에 민감한 화학 물질을사용하여 이미지를 기록합니다.빛의 반사, 빛 감지, 현상,정착 과정을 통해 빛의 정보를 영구적으로 고정하여 사진을 완성합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 알코올램프 위로 가열된 곳 위로 비눗방울을 불면 왜 위로 뜨나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.알코올램프 위로 불어낸 비눗방울이 올라가는이유는 온도 차이와 대류 때문입니다.알코올램프 불꽃은 주변 공기를 데워 올립니다.데워진 공기는 뜨거워지면서 밀도가 낮아집니다.비눗방울 안의 공기는 주변 공기보다 차갑고밀도가 높습니다.밀도가 낮은 뜨거운 공기는 위로 올라가고 밀도가 높은 차가운 공기는 아래로내려오는 대류 현상이 발생합니다.비눗방울은 차가운 공기 속에 갇혀 있기 때문에 주변의 뜨거운 공기가 위로 올라가면서 함께 위로 떠오릅니다.비눗방울은 얇은 비눗막으로이루어져 있어 가볍습니다.가벼운 비눗방울은 뜨거운공기의 힘에 쉽게 밀려 올라갑니다.불꽃의 강도 주변 온도 비눗물의 종류 등 여러 요인이 비눗방울의 상승 속도에 영향을 미칠 수 있습니다.뜨거운 공기가 올라가는 속도가 비눗방울의 상승 속도보다 빠르면 비눗방울은위로 떠오를 수 있습니다.알코올램프 위로 불어낸 비눗방울은 온도 차이와 대류 현상으로 인해위로 올라갑니다.뜨거운 공기가 올라가는 힘과 비눗방울의가벼움이 합쳐져 상승하는것이죠.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 스테인리스 젓가락도 갈변되나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.주방 벽면 타일과 스테인리스 젓가락에 검은색 긁힌 자국이 생겼는데 젓가락이 깎인 것인지 궁금하시군요젓가락 세로 바닥면에 갈색 얼룩이 보이고 검색 결과 스텐 무지개 얼룩 스텐 갈변이라고 나오면서 스테인리스가 색이 변하는지 염려되시죠?먼저 스테인리스는 철을 기반으로 크롬 니켈 몰리브덴 등의 금속을 포함하는 합금입니다. 이는 내식성이 뛰어나 녹슬지 않고 오랫동안 사용할 수 있다는 장점이 있지만 특정 조건에서는 표면에 변색이 발생할 수 있습니다.스테인리스 젓가락의 변색 원인스테인리스는 물과 산소에 노출되면 표면에 산화막을 형성합니다.이 산화막은 보호 역할을 하지만 특정 조건에서는 얇은 무지개얼룩이나 갈색 얼룩으로 변색될 수 있습니다.소금이나 식초 등 염분이 포함된 음식물에 오랫동안 노출되면 표면의 산화막이 붕괴되어 부식이 발생하고갈색 얼룩이 생길 수 있습니다.고온에 노출되면 표면의 산화막이 변형되어 무지개 얼룩이나 갈색 얼룩이 생길 수 있습니다.강한 알칼리성 세제는 표면의 산화막을손상시켜 변색을 유발할 수 있습니다.기름기가 벽면 타일에 묻어 오랫동안 방치되면 산화되어 검은색 얼룩이 생길 수 있습니다.음식물 찌꺼기가 벽면 타일에 묻어 오랫동안 방치되면 곰팡이가번식하여 검은색 얼룩이 생길 수 있습니다.습도가 높은 환경에서는 벽면 타일에 물기가 스며들어 곰팡이가 번식하고 검은색얼룩이 생길 수 있습니다.주방 벽면 타일과 스테인리스 젓가락 모두 검은색 긁힌 자국과 갈색 얼룩이 존재하는데 정확한 원인을 파악하기 위해서는 다음과 같은사항들을 고려해야 합니다.스크래치가 벽면 타일과 젓가락 모두 같은 위치에 있는지 확인합니다.스크래치가 얇고 길쭉한 형태인지 아니면 둥글고 움푹 들어간 형태인지 확인합니다.스크래치의 색상이 검은색인지 아니면 갈색인지 확인합니다.주방의 습도 온도 사용하는 세제 종류 등을 확인합니다.젓가락을 다른 벽면이나 물체에 문질러스크래치가 발생하는지 확인합니다.벽면 타일에 기름이나 음식물찌꺼기가 묻어있는지 확인합니다.벽면 타일에 곰팡이가 번식한흔적이 있는지 확인합니다.젓가락의 표면이 거칠거나 날카로운 경우 벽면 타일을 긁으면서 검은색 스크래치가 발생할 수 있습니다.벽면 타일에 기름 음식물 찌꺼기 곰팡이 등으로 인해검은색 얼룩이 생긴 후 젓가락으로 문지르면서스크래치가 발생할 수 있습니다.스테인리스 젓가락이 물 염분 열 세제 등의 영향으로 변색되어 갈색 얼룩이 생긴 후 벽면타일을 긁으면서 스크래치가 발생해요.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 핸드폰 배터리 효율이 낮을때 충전하면 더빨리충전되나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.스마트폰 사용 시간이 길어지면 배터리 효율이감소하고 이는 자연스러운 현상입니다. 배터리 효율 감소는 다음과 같은 두 가지 요인으로 발생합니다.충전과 방전 과정을 반복하면서 배터리 내부의화학적 반응이 느려지고 이는 총 용량 감소로 이어집니다.높은 온도에 노출되면 배터리 성능 저하가 촉진되고 총 용량이 감소합니다.배터리 노화는 충전 과정에서 전기 에너지를 저장하는 능력 감소를 초래합니다.시간이 지남에 따라 배터리 잔량 측정 시스템이 부정확해질 수 있습니다.배터리 효율 감소는 충전 속도에직접적인 영향을 미치지 않습니다.충전 속도는 충전기 성능 케이블 품질 스마트폰 설정 등에 따라 달라집니다.고속 충전 기능은 배터리 수명을 단축시킬 수 있습니다.배터리를 극한 온도에 노출시키지않도록 주의해야 합니다.80% 정도 충전하고 20% 남았을 때 충전하는 것이 좋습니다.정품 충전기를 사용하여 안전하게 충전해야 합니다.배터리 효율이 심하게 떨어지면교체를 고려해야 합니다.스마트폰 배터리 효율은 시간이 지남에 따라 감소하며이는 총 용량 감소와 충전률저하로 이어집니다.충전 속도는 배터리 효율과 직접적인 관련이 없지만충전 습관 개선과 정품충전기 사용은 배터리 수명을늘리는 데 도움이 됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
전기·전자
Q. 모터의 회전저항이 생기는 원리가 무엇인가요??
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.전기차 모터는 일반적인 내연기관 엔진과달리 높은 RPM에서 회전저항이 발생하여 토크가 감소하는 특징을 가지고 있습니다. 모터 코일을 구성하는 도체가 회전할 때 주변 자기장과 상호작용하여 도체 내부에 와전류가 발생합니다.와전류는 도체 내부에서 열에너지로 변환되어 손실됩니다.회전 속도가 증가할수록 와전류 손실 또한 증가합니다.모터 코어 내부의 자기장이 빠르게 변화하면서 철 손실이 발생합니다.회전 속도가 증가할수록 자기장 변화 속도 또한증가하여 철 손실이 증가합니다.철 손실 또한 열에너지로 변환되어 손실됩니다.베어링 기어 등 회전 부품 간의 마찰로 인해 손실이 발생합니다.윤활 상태 온도 등에 따라마찰 손실이 달라집니다.회전 속도가 증가할수록 마찰 손실 또한 증가합니다.와전류 손실 철 손실 기계적 손실로 인해모터의 출력이 감소하고 토크가 감소합니다.모터의 효율은 출력 대비 입력 비율이며 회전 속도가 높아질수록 효율이 감소합니다.모터마다 토크가 최대가 되는 최적 RPM이 존재합니다.와전류 손실 철 손실 기계적 손실을 최소화하는 설계가 중요합니다.사용 목적에 맞춰 최적 RPM을 고려하여모터를 설계해야 합니다.고속 회전에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하는 냉각 시스템이 필요합니다.전기차 모터는 회전 속도가 높아질수록 와전류 손실철 손실 기계적 손실이 증가하여 토크가 감소합니다.효율적인 모터 설계 최적 RPM 설정 냉각시스템 구축 등을 통해 이러한 문제를 해결해야 합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학
Q. 다른 영양소와 달리 콜레스테롤은 우리몸에서 태울수 없는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.콜레스테롤은 지방의 한 종류로세포막 구성 호르몬 생성 비타민 D 흡수 등 다양한 역할을 하는 필수적인 영양소입니다. 혈액 내 콜레스테롤 수치가 높아지면 심혈관질환의 위험이 증가합니다.탄수화물 지방 단백질과 달리 콜레스테롤은에너지원으로 사용되지 않습니다.혈액 내 콜레스테롤 수치가 높아지면 간에서 일부를 재흡수하여 담즙으로 분비합니다.콜레스테롤은 물에 녹지 않기 때문에 운동이나활동을 통해 직접적으로 태울 수 없습니다.포화지방 트랜스지방 섭취를 줄이고 불포화지방 식이섬유 섭취를 늘리는 식단을 유지해야 합니다.규칙적인 운동은 혈액 내 HDL 콜레스테롤 수치를 높이고 LDL 콜레스테롤수치를 낮출 수 있습니다.식이요법과 운동으로 콜레스테롤 수치를조절하지 못하는 경우 약물 치료가 필요할 수 있습니다.정기적으로 혈액 검사를 통해 콜레스테롤 수치를 확인해야 합니다.과체중 또는 비만인 경우 체중 감량을 통해 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있습니다.흡연은 혈액 내 HDL 콜레스테롤 수치를 낮추고 LDL 콜레스테롤 수치를 높입니다.스트레스 관리: 스트레스는 콜레스테롤 수치를 높일 수 있습니다.콜레스테롤은 태울 수 없는 영양소이지만 식이요법운동 약물 치료 등을 통해 관리할 수 있습니다. 혈액 검사를 통해 콜레스테롤 수치를 정기적으로 확인하고 건강한 생활 습관을 유지하여 콜레스테롤 수치를적절하게 관리하는 것이 중요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
화학공학
Q. 플라스틱은 어떤 재료로 만들어지나요
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.플라스틱은 가공이 쉽고 내구성이 뛰어나 다양한 분야에서 사용되고 있지만 재활용이 어렵고 분해되지 않아 환경 문제를 야기하는 것으로 알려져 있습니다.플라스틱은 크게 석유나 천연 가스를 기반으로 하는 탄소계 고분자로 만들어지며 그 종류에 따라 다양한 원재료를 사용합니다.폴리에틸렌은 가장 대표적인 플라스틱으로 비닐봉지 우유팩 플라스틱 용기 등에 사용됩니다. 석유나 천연 가스에서 추출한 에틸렌을 기반으로 합니다.폴리프로필렌은 라면 용기 마스크자동차 부품 등에 사용됩니다. 석유나 천연 가스에서 추출한프로필렌을 기반으로 합니다.폴리스티렌은 스티로폼 일회용 식기CD 케이스 등에 사용됩니다. 석유나 천연 가스에서 추출한 스티렌을 기반으로 합니다.폴리비닐클로라이드은 우수관 전선피복 바닥재 등에 사용됩니다. 석유나 천연 가스에서 추출한 비닐클로라이드를 기반으로 합니다.셀룰로오스은 식물의 세포벽을 구성하는 물질로식품 포장 생분해 플라스틱 등에 사용됩니다.단백질은 콩 옥수수 우유 등에서 추출한 단백질로 생분해 플라스틱 바이오 플라스틱 등에 사용됩니다.전분은 옥수수 쌀 감자 등에서 추출한 전분으로 생분해 플라스틱 식품 포장 등에 사용됩니다.플라스틱 재활용은 크게 기계적 재활용과 화학적 재활용으로 나눌 수 있습니다.폐플라스틱을 분쇄 세척 용융 후 새로운제품으로 만드는 방법입니다.재활용 과정에서 품질이 떨어질 수 있으며 모든 플라스틱 종류에 적용 가능하지 않습니다.폐플라스틱을 원료 단계까지 분해하여 새로운 플라스틱 또는 화학 제품을 만드는 방법입니다. 기계적 재활용보다 높은 품질의 제품을 만들 수 있지만기술 개발 및 비용이 높다는 단점이 있습니다.재활용률: 플라스틱 생산량 대비 재활용률이 낮습니다.2022년 기준 전 세계 플라스틱 생산량의 약 18%만 재활용되었습니다.다양한 종류의 플라스틱이 혼합되어재활용하기 어렵습니다.재활용 과정에서 오염이 발생할 수 있습니다.플라스틱 재활용 기술 개발 재활용 시스템 개선 소비자 인식 개선 등을 통해 플라스틱 재활용률을 높여야 환경 문제를 해결할 수 있습니다.플라스틱은 다양한 원재료로 만들어지며 재활용 기술 개발과 시스템 개선이 필요합니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구에서 가장 작은 생물은 무엇인가요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.지구상에서 가장 작은 생명체는 나노브라는 미생물입니다. 나노브는 세포벽이나 핵막 등의 세포 구조를 갖추지 않은 단일세포 생명체로크기가 40~200nm 정도입니다. 이는 대장균보다 약 1000배 바이러스보다 약 10배 작습니다.나노브는 1996년 호주 과학자들이 바다 퇴적물에서 처음 발견했습니다. 당시에는 생명체로 인정받지 못했지만2000년대 들어 유전자 분석 등을 통해 생명체임이 확인되었습니다.나노브는 세포벽이나 핵막 등의 세포 구조를 갖추지 않고 단순한 단백질 막으로 이루어져 있습니다.나노브는 DNA와 RNA를 모두 가지고 있으며유전 물질의 구조와 기능이 다른 생명체와 다릅니다.나노브는 세포 분열 과정 없이 다른 세포에 침투하여 번식하는 것으로 추정됩니다.나노브가 진정한 생명체인지에 대한 논쟁이 여전히 있습니다. 일부 과학자들은 나노브가 단순한 단백질 복합체일 뿐이라고 주장하기도 합니다.나노브는 아직까지 많은 부분이 밝혀지지 않은 미지의 생명체입니다.과학자들은 나노브의 기원 진화 과정 생태적 역할 등을 밝히기 위해 연구를 진행하고 있습니다.나노브는 생명체의 기원과 진화 그리고 생명의정의에 대한 새로운 통찰을 제공할 수 있는중요한 연구 대상입니다. 앞으로 나노브에 대한 연구를 통해 생명에대한 이해를 더욱 확장할 수 있을것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 캠핑도 할겸 바다쪽으로 별보러 가려고 하는데 요즘 잘보이는 별자리 모가있나요?
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.바다 캠핑을 통해 겨울 별자리를 즐기고 싶으시군요.겨울 별자리는 12월부터 2월까지 가장 선명하게관찰할 수 있습니다. 특히 밤 10시~12시 사이가 관측하기 가장 좋은 시간대입니다.망원경 없이도 쉽게 볼 수 있는 겨울 별자리 몇 가지를 소개합니다.겨울 하늘에서 가장 눈에 띄는 별자리입니다. 삼각형 모양의 벨트와 칼날로 쉽게 찾을 수 있으며 오리온 성운이라는 아름다운성운을 포함하고 있습니다.시리우스라는 전밤하늘에서 가장 밝은 별을 포함하고 있습니다. 오리온자리 아래쪽에서 찾을 수 있으며 사냥개를 뜻하는 별자리입니다.프로키온이라는 밝은 별을 포함하고 있습니다. 큰개자리 옆에 위치하며 사냥개를 뜻하는 별자리입니다.카스토르와 폴룩스라는 두 개의 밝은 별을 포함하고 있습니다. 북쪽 하늘에서 쉽게 찾을 수 있으며두 명의 쌍둥이를 뜻하는 별자리입니다.카펠라라는 밝은 별을 포함하고 있습니다. 북쪽 하늘에서 쉽게 찾을 수 있으며마차를 끄는 마부를 뜻하는 별자리입니다.바다 캠핑 장소를 선택할 때는 다음 사항들을 고려해야 합니다.도시의 불빛이 적은 곳을 선택해야 별을 더 선명하게 볼 수 있습니다.해변의 안전 상태를 확인하고 파도나 조력에 주의해야 합니다.캠핑 시설 및 편의시설을 확인해야 합니다.겨울 밤에는 추위를 대비해야 합니다.별자리를 찾는 데 도움이 되는 앱을 준비하는 것이 좋습니다.망원경을 이용하면 더욱 다양한 별자리를 관찰할 수 있습니다.캠핑 안전 수칙을 준수하고 주변 환경에 주의해야 합니다.캠핑 후에는 발생한 쓰레기를 모두 처리해야 합니다.다른 캠핑객들의 방해가 되지 않도록 소음을 줄여야 합니다.멋진 별 사진을 촬영하여 추억을 남길 수 있습니다.함께 캠핑하는 사람들과 별에 대한 이야기를 나누며 즐거운 시간을 보내세요.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.
지구과학·천문우주
Q. 조력발전이 가능한 이유와 원리를 알려주세요.
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.조력발전은 바다의 밀물과 썰물 간의 수위 차이를 이용하여 전기를 생산하는 친환경 발전 방식입니다.한국은 긴 해안선과 높은 조력범위를 가지고 있어 조력발전에유리한 지형적 특징을 가지고 있습니다.한국은 서해안과 남해안의 조력 범위가 5~7m 정도로 세계적으로 높은 편입니다.시화호와 같은 넓고 깊은 만이 조력발전소 건설에 적합합니다.밀물이 들어오는 만 입구에 방조제를 설치하여 만을 외부 바다와 분리합니다.밀물 때 방조제를 통해 만 안으로 물을 채웁니다.만 안의 수위가 높아지면 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.썰물 때 터빈을 통해 물을 방류하면서 다시 전기를 생산합니다.밀물만 이용하는 단류식과 밀물과 썰물 모두 이용하는 복류식이 있습니다.세계 최대 규모의 단류식 조력발전소로 254MW의 발전 용량을 가지고 있습니다.세계 5위 규모의 복류식 조력발전소로108MW의 발전 용량을 가지고 있습니다.다른 지역에서도 조력발전소 건설 계획이 추진되고 있습니다.탄소 배출이 없고 지속가능한 에너지원입니다.날씨나 계절에 영향을 받지 않고 안정적으로 발전할 수 있습니다.유지 관리 비용이 저렴하고 장기적으로 경제적입니다.조력발전소 건설과 운영은 지역 경제 활성화에 기여합니다.방조제 건설을 위해 넓은 공간이 필요합니다.생태계에 영향을 줄 수 있습니다.다른 발전 방식에 비해 발전 용량이 작습니다.초기 투자 비용이 높습니다.조력발전은 친환경적이고 안정적인 발전 방식으로 미래 에너지원으로 주목받고 있습니다. 기술 개발과 환경 영향 최소화 노력을 통해 조력발전의 활용도가 높아질 것으로 기대됩니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.