안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 종이컵은 어째서 물에 젖지 않나요??
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 일회용 종이컵은 내부에 폴리에틸렌(PE)이라 불리는 플라스틱으로 코팅 처리를 합니다. 이 탓에 종이임에도 물이나 음료에 쉽게 젖지 않고 형태를 오래 유지할 수 있는 거죠. 나노 플라스틱은 종이컵에 코팅 처리된 폴리에틸렌이 녹으면서 발생합니다. 통상 폴리에틸렌의 녹는 온도는 105~110℃. 끓는 점이 100℃보다 높기 때문에 이론상으로는 뜨거운 물을 부어도 폴리에틸렌이 녹을 일은 없습니다. 하지만 튀김, 순대 등 기름기가 많은 음식을 종이컵에 담아 전자레인지에 데우는 경우는 달라요. 기름의 온도가 폴리에틸렌의 녹는 온도 이상으로 올라가면 폴리에틸렌이 녹거나 벗겨지면서 나노 플라스틱이 발생할 수 있습니다. 게다가 자판기용 종이컵은 제조원가를 낮추기 위해 얇은 종이원지를 사용해서 물리적으로 쉽게 망가져요. 형태가 무너진 종이컵은 폴리에틸렌 코팅이 벗겨지기 쉬운 상태가 되죠.출처 : 한국수자원공사 - 종이컵에 뜨거운 물, 괜찮을까?
토목공학
Q. 고층을 지을때 필수인 타워크레인에 작동원리는 무엇인지 궁금해요
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 타워크레인은 크게 T(T-Tower Crane)형과 L(Luffing Crane)형으로 구분할 수 있어요. T형은 수직기둥인 타워마스트(Tower Mast)와 크레인의 수평팔인 지브(Jib)가 직각을 이루기 때문에 T자처럼 생겼으며, L형은 작업반경 내 장애물 간섭을 피하기 위해 지브를 수직으로 들어 올려 L자 모양으로 꺾을 수 있다고 합니다. 타워크레인은 정약용 거중기의 도르래 원리와 아르키메데스 지렛대의 원리를 동시에 따르고 있어요. 총 4개의 움직도르래가 장착돼 있는 트롤리 활대(Trolley Pulley)에 짐을 매달 수 있는 갈고리(Hook)를 메달아 크레인이 가지고 있는 원래 동력원의 힘보다 8배를 더 들어 올릴 수 있고, 받침점 역할을 하는 운전석을 기준으로 뒷부분의 수평팔인 카운터지브에 콘크리트로 만든 평형추를 매달아 앞의 지브와 무게 균형을 잡고 있습니다.트롤리 할대를 받침점에 가까운 지점으로 이동시키면 더 많은 중량물을 들어 올릴 수 있다는 것을 지렛대의 원리로 알 수 있는데, 실제로 현장에서도 무거운 중량물은 받침점에 최대한 가깝게 이동시켜서 들어올립니다. 타워크레인이 분주하게 움직이는 건설현장을 본 적이 있을 것에요. 그러다 어느날 갑자기 타워 크레인의 키가 더 커져있는 것을 보고 불현듯 든 생각… 도대체 타워 크레인은 누가 올렸던 것일까요? 타워크레인 운전석 바로 아래는 타워크레인을 인상(Telescoping*)하기 위한 작업 공간을 제공하고, 크레인 상부를 지탱하며 유압실린더 및 가이드 레일 등이 부속되어 있는 ‘텔레스코픽 케이지(Telescopic cage)’가 있습니다. 타워크레인 인상은 텔레스코픽 케이지의 유압실린더를 이용해 가이드 레일을 따라 운전석을 3m가량 상승시켜 빈 공간을 만들고, 기둥 역할을 하는 마스트를 추가로 삽입한 후 볼트로 고정시켜요. 새 마스트 높이만큼 타워크레인의 키가 커지는 것이죠.*텔레스코핑(Telescoping) : ‘끼워 넣다’의 뜻으로 타워크레인의 기초부가 일정한 상태에서 새로운 마스트를 추가하여 상승하는 방법.기초가 철근콘크리트로 고정된 타워크레인은 건축물 층마다 일정간격으로 스틸 지지대 (Bracing)를 설치하면 150m 이상까지도 올릴 수도 있습니다.출처 : 포스코 뉴스룸 - 타워크레인(Tower Crane)은 어떻게 키가 커지는 거예요?
지구과학·천문우주
Q. 지진 발생 후 여진이 또 생기는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 여진(餘震, Aftershock)은 지진학에서 큰 지진이 발생한 이후에 발생하는 작은 지진을 의미한다. 큰 지진의 영향으로 이동한 지구의 지각이 다시 재조정되며 이동하면서 남은 탄성에너지를 마저 해소하기 위해 발생한다. 큰 지진이 발생한 이후에는 지진계로 감지할 수 있는 수백에서 수천 회의 여진이 발생하며 일정한 패턴에 따라 이러한 여진의 크기와 빈도는 시간이 갈수록 감소하며 본진 발생으로부터 수 개월이나 수 년 후에도 발생할 수 있다. 이렇게 여진이 발생하는 지역을 여진역(餘震域)이라고 한다. 일부 지진의 경우에는 주 단층파열이 여러 차례 발생하여 여러 차례의 본진이 일어난다. 이런 지진은 이중지진으로 알려져 있으며 일반적으로 거의 비슷한 규모이며 거의 동일한 지진파형을 가진다는 점에서 여진과 구별할 수 있다.출처 : 위키백과 - 여진(지진)
기계공학
Q. 비행기를 타고 이륙하게 되면 귀에 통증이 생기는 이유는 먼가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 항공성 중이염은 갑작스러운 기압의 변화로 발생합니다. 이관은 귀 안쪽과 바깥 쪽을 연결해 중이의 환기를 담당하고 압력을 조정하는 역할을 합니다. 비행으로 인해 갑작스럽게 큰 폭의 기압 변화 시, 이관이 오작동하며 귀가 막히고 귓속 고막 안쪽 공간이 중이에 통증과 먹먹함이 발생하게 되며 불쾌감, 통증 및 난청을 유발하고 간혹 현기증이 발생하기도 합니다.항공성 중이염 발생은1. 비행기가 고도를 갑자기 높이거나 낮출 때2. 비행기가 이, 착률할 때3. 빠른 기차를 타고 터널 속으로 들어갈 때4. 엘리베이터가 내려갈 때5. 물속에 잠수할 때기압이 변하는 순간 발생하는 항공성 중이염은 꼭 비행기 안에서만 느껴지는 것은 아닙니다. 높은 산에 오르거나, 잠수를 하는 등 급격한 기압의 변화가 발생하는 환경에 있는 경우 외이와 중이의 압력차로 비슷한 증상을 겪을 수 있습니다. 감기나 비염, 축농증이 있는 경우나 이관이 덜 발달된 어린아이에게 항공성 중이염이 나타날 가능성이 높아 잘 살펴보는 것이 중요합니다.출처 : 소리의원 - 항공성 중이염의 증상과 예방법
화학
Q. 바이오 디젤의 경우 어떤 프로세스로 생산되는건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 동물성 유지(소기름, 돼지기름 등) 및 식물성 유지(폐식용유, 유채유 등)를 메탄올과 반응시켜 생산한 친환경 수송연료(지방산 메틸에스테르)입니다.기존의 경유 차량 엔진의 설비 변경 없이 사용가능하고, 폐식용유 재활용을 통한 수질 개선 및 대기오염물질 배출이 없는 친환경 신재생에너지입니다. 바이오딜젤 생산은 원료(폐식용유) + 첨가제(메탄올) + 촉매(SM) → 바이오 디젤(86~88%), 부산물로 글리세린(10~15%) 및 피치 생산입니다.출처 : (사)한국바이에너지협회 - 바이오디젤
화학
Q. 플라스틱의 경우 어떤 차이로 인해서 성질이 결정되는 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. ‘플라스틱’은 우리에게 아주 익숙한 단어죠. 하지만 본래의 의미는 무엇일까요? 플라스틱이라는 말은 “원하는 모양으로 가공할 수 있는”의 뜻을 가진 그리스어, ‘plastikos’로 부터 유래되었어요. 본뜨거나 누르기, 밀어내기 등의 방식으로 다양한 형태를 만들 수 있는 플라스틱의 특성을 그대로 보여주는 말이죠. 실제로 플라스틱은 필름, 섬유, 접시, 튜브 등으로 변신할 수 있답니다. 플라스틱은 주로 석유에서 추출한 합성 화학물질로, 탄화수소(수소 및 탄소 원자 고리)로 구성되어있어요. 대부분의 플라스틱은 폴리머, 즉기본 분자인 단위체가 중합되어 만들어진 긴 모양의 분자들로 이루어져 있습니다. 이러한 분자 구조는 플라스틱의 내구성을 높이죠. 게다가 다른 재료에 비해 상대적으로 저렴하고, 제조가 쉬우며, 다양한 형태로 활용이 가능해요. 때문에 플라스틱은 샴푸 통에서 우주 로켓까지 아주 광대한 범위에서 사용되고 있고 어디서나 볼 수 있는 것이 되었어요. 대부분의 플라스틱에는 재료 자체 성능을 향상시키거나, 생산 비용을 줄이기 위해 유&무기 화합물 복합체와 같은 첨가제가 포함되어있어요. 첨가제의 양은 용도와 플라스틱의 종류에 따라 다양하죠.플라스틱은 크게 두 종류로 나누어 볼 수 있어요 : 열경화성 플라스틱과 열가소성 플라스틱열경화성 플라스틱은 상호 교차 및 불가역적 결합이 된 폴리머입니다. 쉽게 말해, 열을 가하면 딱딱해져서 성형이 어려운 플라스틱을 말합니다. 열경화성 플라스틱을 빵이라고 생각해볼까요. 한 번 구워진 빵을 다시 오븐에 구우면 다 타버리고 마는 것처럼 열경화성 플라스틱은 한 번 결합하면 다시 녹일 수 없으며, 처음 만들어진 형태를 그대로 유지합니다. 그래서 열경화성 수지 플라스틱은 재활용 할 수 없어요열가소성 플라스틱은 열을 가하면 쉽게 녹아 성형이 수월하기 때문에 재활용이 가능해요. 버터를 떠올려보세요. 몇 번이고 열을 가하고 녹이고 식히고 굳힐 수있죠. 출처 : 프레셔스 플라스틱 - 플라스틱의 기초즉 기본 단위에 플라스틱은 탄소 화합물인데 거기에다가 여러가지 유무기 화합물을 섞어서 특성에 맞는 플라스틱을 만들어서 사용하는 것입니다.
생물·생명
Q. 수온 상승으로 인해 해양 생물의 개체수와 이동이 어떻게 바뀌나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 프린스턴 대학의 해양학자인 Andrew Barton은 향후 100년 동안 온실가스 증가에 따라 온난해진 기후 때문에 바다의 수온이 올라가고, 이에 따라 물속 산소량이 감소하면서 식물성플랑크톤이 감소하게 된다는 점을 지적했다. 그러나 단순한 플랑크톤의 감소만이 문제가 아니다. 찬물에서 활발하게 증식하는 식물성플라크톤의 이동이 문제다. 과학자들에 따르면, 북대서양 연안의 식물성플랑크톤이 앞으로는 그린란드 해안으로 이동할 것으로 예측했으며, 이에 따라 연안의 수산업 등 경제활동에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.출처 : 해양수산해외산업정보포털 - 지구온난화가 바닷속 식물성플랑크톤의 위기를 가져오고 있다.
화학공학
Q. 양자역학은 물리학인가요 화학인가요
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 양자역학(量子力學, 영어: quantum mechanics, quantum physics, quantum theory)은 분자, 원자, 기본 입자(전자, 소립자 원자핵 등) 미시적인 계의 현상을 다루는 즉, 물리계의 아주 작은 입자들을 연구하는 물리학의 분야이다.출처 : 위키백과 - 양자 역학
화학
Q. 곰팡이가 생성되는 조건이 궁금합니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 실내 및 실외 곰팡이 성장(Mold Growth indoors and outdoors)야외에서는 토양, 목재, 부패하는 식물 및 죽은 동물과 같은 곳에서 곰팡이가 자랍니다. 곰팡이가 집안에서 좋아하는 장소로는 카펫, 종이, 옷, 가죽, 건식 벽체, 목재, 단열재 및 음식이 있습니다. 곰팡이가 일반적으로 실외 보다 집안에서 번식할 곳이 더 많은 것을 알 수 있습니다 ..주택의 곰팡이 성장 조건(Conditions Indoors and out doors)영양분을 공급하기 위해 탄소를 함유 한 산소 및 유기 물질 외에, 성장해야 하는 다른 주요 요구 사항은 수분(moisture)입니다. 충분한 수분 공급원이 있으면 거의 모든 곳에서 곰팡이가 자라는 것을 알 수 있습니다.습기 문제가 없으면 집에서 곰팡이 문제가 발생하기가 어렵습니다. 수분의 축적은 습기, 응축 또는 누수, 유출, 홍수 등으로 인한 물 침입으로 인해 발생할 수 있습니다. 대부분의 곰팡이는 24-48 시간 동안 수분이 공급되면 자랄 수가 있습니다.수분 공급원으로서 습도만으로도 살아남을 수 있는 곰팡이는 호기성 (Xerophilic)이라고 불리는 반면, 다른 곰팡이는 자라기 위해서는 일정량의 수분 축적이 필요합니다. 실내에서곰팡이가 자라는 것을 막는 가장 좋은 방법은 수분을 제한하는 것입니다.습기 외에도 곰팡이는 자라기 직전에는 적당한 온도가 필요합니다. 곰팡이는 우리가 따뜻하다고 생각하는 온도에서 가장 잘 자라지 만 섭씨 2 도의 낮은 온도에서도 자랄 수 있는 곰팡이도 있습니다. 곰팡이 서식지의 환경 조건이 좋지 않으면 죽지 않고 계속 자랄 수 있는 조건이 될 때까지 휴면 상태가 될 수 있습니다. 한마디로 곰팡이의 성장 조건은 수분, 영양분, 산소 그중에서 가장 중요 한 요건을 뽑는다면? 네 ... 수분입니다.출처 : 대한곰팡이협회 - 곰팡이에 대한 기본 상식
지구과학·천문우주
Q. 화성에서는 인간이 살 수가 있는 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 화성에서 인간의 거주를 위한 조건은 의식주가 보장되어야 한다. 현재 인류는 대부분의 화성에 필요한 기능을 대체적으로 지니고 있다.그러나 화성의 테라포밍을 위해선 일단 화성 대기에 이산화탄소를 만들어 그것을 산소로 바꾸겠다는 것이 주된 목표였는데, 헌데 탐사결과 애초에 화성표면에 존재하는 드라이아이스가 화성대기를 이산화탄소로 가득채우기에는 턱없이 부족하다는 의문이 끝없이 제기되고있다. 참고로 화성의 대기의 밀도는 지구의 0.1%에도 한참 미치지 못한다.출처 : 위키백과 - 화성식민지아직까지는 다들 계획으로만 가능할것으로 추정하는 것이지 아직 정확히 가능여부를 논의하기 어렵습니다. 하지만 과학이 계속 발전되고 계획상으로 나사에서 100년 계획으로 진행중이라서 추후에 우리말고 다음세대는 가능할것으로 추정됩니다.