안녕하세요 과학 및 방위산업 전문가입니다.
기계공학
Q. 자동차 미터기(거리측정)에는 어떤 과학적 원리가 있나요?
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.자동차를 포함한 바퀴가 달린 탈 것들의 거리는 바퀴에 연결된 톱니 기어에 붙어있는 감지센서에서 톱니 회전수를 측정하여 이동거리를 계산합니다. 예들 들어 자동차 바퀴에 연결된 톱니 기어의 이빨 갯수가 10개라고 한다면 한바퀴 돌 때는 센서를 지나가는 톱니가 10개가 됩니다. 톱니 10개가 지나갈 때마다 타이어가 한바퀴 회전하고, 타이어의 지름을 이용해 타이어가 1회 회전할 때의 이동거리를 곱하여 계산하게 됩니다. 톱니의 회전수를 감지하는 센서는 금속성분이 가까이 올 때 신호를 생성하는 "마그네틱 픽업 센서"가 많이 활용됩니다. 이 센서를 톱니에 가까이 붙여놓고 회전하면 톱니 1개가 지나갈 때마다 전기신호가 발생을 하며 이 전기신호의 갯수를 카운팅하여 거리를 계산하게 됩니다.
전기·전자
Q. 전자레인지 원리에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.전자레인지는 극초단파(마이크로웨이브)를 이용하여 음식물 내부의 물 분자를 빠른 속도로 흔들어 그 운동 에너지로 음식물을 데우는 원리입니다. 극초단파는 초당 수십만번의 진동수를 가지는데 물분자를 초당 수십만번의 진동수로 흔들어 음식을 데웁니다. 일반 가스렌지는 음식물이 바깥면부터 데워지지만 전자레인지는 음식물 내부부터 익습니다. 오징어나 쥐포등을 전자레인지에 구울때는 특히 조심해야 됩니다. 바깥면이 안익었다고 해서 계속 조리하게 되면 내부는 이미 새까맣게 타버릴 수가 있습니다. 전자레인지는 금속용기를 사용하면 금속에서 불꽃이 튀어 화재의 위험이 있으므로 금속 용기(은박지 포함)는 절대 사용하시면 안됩니다.
전기·전자
Q. 가정용 인덕션의 원리가 궁금 합니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.인덕션은 자기장을 이용한 유도기전력을 이용한 방식입니다. 구리나 철선이 감긴 코일에 교류 전류를 흘리면 코일 주변에 자석처럼 자기장이 발생합니다. 변화되는 자기장속에 도체가 놓이면 그 도체에는 전류가 흐르게 됩니다. 인덕션 바닥 내부에는 코일이 있어 거기에 전류가 흐르고, 그 위에 도체 성분의 냄비가 놓이면 냄비 바닥에 소용돌이 모양으로 전류가 흐르게(이를 와류전류라고 합니다.) 되어 냄비 바닥만 데워지는 원리입니다. 사용하는 냄비는 전류가 잘 흐르는 인덕션 전용 냄비여야 됩니다. 바닥이 얇은 양은 냄비나 유리냄비, 세라믹 냄비 등 전류가 흐르지 못해 인덕션 렌지에 사용하지 못합니다. 인덕션 사용 가능 냄비에는 "INDUCTION" 이라는 표시가 있습니다.
화학
Q. 외국과 우리나라 온도 재는 것이 달라서 신기합니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.화씨는 영어로 페런하이트(ferenheit)이며 이는 이 온도 체계를 발명한 사람의 이름을 딴 것입니다. 물의 어는 점을 32도, 끓는점을 212도로 정하고 그 중간 영역을 180등분 한 온도 체계입니다. 페런하이트를 한자어로 표현하면 "화륜해"라고 읽는데 화씨 성을 가진 사람이 발명하였다고 해서 화씨온도라고 부르게 되었습니다. 중국에서 소리나는대로 음을 빌려 쓰는 방법을 "가차"라고 하는데 거기서 유래된 명칭입니다. 섭씨 온도는 셀시우스(Celcious)라는 사람이 발명한 온도 체계로 물의 어는점을 0도, 끓는점을 100도로 해서 그 중간을 100등분 한 온도 체계입니다. 한자어로 읽으면 "섭이사"로 읽혀 섭씨 성을 가진 사람이 발명하였다고 해서 섭씨온도라고 부르게 되었습니다.
지구과학·천문우주
Q. 정지위성에서 정지의 의미와 정지위성의 종류 궁금합니다.
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.정지위성은 실제 멈춰있는게 아니라 지구의 자전속도와 같은 속도로 지구를 돌고 있기 때문에 한 지역 위에 고정되어 있는 것처럼 움직이는 것을 정지위성이라고 합니다. 정지위성의 목적은 한 지역 위에 고정되어 있어 주로 통신위성으로 사용되거나 일정 지역을 관측하는 관측위성의 목적으로 사용됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 함박눈이 오면 날씨가 포근하다고 하는데..
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.눈이 오면 지표면이 눈으로 뒤덮이게 됩니다. 눈은 물 성분으로 일반 땅 표면보다 비열이 높아 열도 천천히 올라가지만 식는 것도 천천히 식게 됩니다. 또한 눈에 햇빛이 반사되는 양이 많아져 눈 위의 공기가 눈이 오지 않았을 때의 공기보다 더 따뜻해지게 됩니다. 다만 눈이 올 때 기온이 포근해지려면 바람은 많이 불지 않아야 합니다. 바람이 불면 열의 이동이 많아져 체감 온도는 더 떨어지게 됩니다.
기계공학
Q. 금속 탐지기는 어떤 금속을 탐지 하는건가요??
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.금속 탐지기는 탐지부에서 자기장을 발사하는데 자기장의 범위에 금속이 있으면 발사된 자기장의 형태가 달라지게 됩니다. 이 원리를 이용하여 금속을 탐지하는데 자기장의 형태가 달라지기 위해서는 전기가 통하는 금속이어야 합니다. 금속물질은 기본적으로 전기가 통하는 도체에 속하기 때문에 거의 모든 금속은 금속탐지기에 감지된다고 보시면 됩니다.
기계공학
Q. 비행기를 타면 귀가 먹먹한 에유가 무엇인가요?
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.귀가 먹먹해지는 현상은 높은 곳으로 올라갈 때 주위의 기압이 몸속의 기압보다 낮아질 때 발생합니다. 높은 산을 오르거나 차를 타고 높은 산을 지나갈 때, 비행기가 이륙하여 높이 올라갈 때 귀가 먹먹해지는 현상이 발생합니다. 몸속의 기압이 바깥보다 높기 때문에 고막이 바깥쪽으로 부풀어 올라 발생하는 현상입니다. 이때는 먹먹해진 귀의 바깥쪽에서 입김을 불거나 또는 코를 막은 상태에서 침을 꼭깍 삼키면 바깥쪽으로 팽창한 고막을 원위치로 만들어 먹먹함이 사라집니다.
지구과학·천문우주
Q. 레이더는 어떤 원리에 의해 작동되나요?
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.레이더는 전파를 쏘아 전파 범위에 있는 물체에 반사되어 돌아오는 전파를 다시 감지하여 물체를 감지하는 방식입니다. 사용하는 전파의 주파수와 크기에 따라 감지할 수 있는 범위나 영역이 달라집니다. 스텔스 전투기는 빛을 반사하지 않는 스텔스 물질을 입혀 전파를 흡수해버리 때문에 레이더에 감지되지 않습니다.
지구과학·천문우주
Q. 인공위성은 왜 궤도만 도는 건가요?
안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.인공위성은 크게 정지위성과 이동위성으로 나뉩니다. 인공위성은 지구의 중력과 평형을 이루어 일정한 궤도를 돌게 되는데 지구로부터의 거리가 멀면 중력이 약해 이동속도도 느려지고, 지구로부터의 거리가 가까울 수록 중력이 강해져 중력과 평형을 이루기 위해 빠른 속도로 이동하게 됩니다. 인공위성을 궤도에 올리기 위해서는 정해진 각도와 속도로 발사하여 목적 궤도에 다다랐을 때 목표 속도값이 되도록 발사 각도 및 연료량을 정하게 됩니다. 정지위성은 지구의 자전속도와 동일한 속도로 움직여 한 지역 위에 고정되어 있어 주로 통신위성이나 한지역만을 관측하는 관측위성으로 사용됩니다. 반면 이동위성은 지구의 자전속도보다 빠르게 움직여 궤도를 따라 지구 둘레 전체를 관측하거나 특정위치에서만 통신이 가능합니다.