안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
전기·전자
Q. 5g의 원리는 어떻게 되나요.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 5G 네트워크는 광대역을 구현하기 위해서 주로 밀리미터 파를 사용한다. 밀리미터 파의 직진성으로 인해 장애가있을 때 충돌 및 분산이 발생할 수 있다. 그러나 10G 이상의 광대역 서비스를 제공하려면 밀리미터 파를 사용해야하므로. 밀리미터 파가 중간에 손상되지 않도록 하기 위한 방법이 필요하다. 즉 5G 네트워크에 대한 연결이 끊어지지 않도록 근거리로 셀을 구성한 소규모 네트워크를 구축 할 수 있다. 다시 말해, 셀 크기를 더 작게 만들기 위해, 셀은 약 25000-30000m의 거리에서 작은 규모로 구성한다. 이 지역에는 여러 개의 수많은 [MIMO] 안테나가 있으며, 이것을 5G 고정 무선 서비스(5G fixed wireless service. ) 로도 부른다.출처 : 위키백과 - 5G
전기·전자
Q. 하이패스가 작동하는 원리는 어떤 건가요.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 하이패스(Hi-pass)는 무선통신을 이용해 자동으로 통행료를 결제하는 전자요금징수시스템입니다. 우리나라에서는 2000년 처음 설치돼 2007년 전국적으로 개통됐습니다. 현재는 하루 평균 419만 대의 차량이 이용하고 있습니다. 하이패스에는 3가지가 필요한데요. 전자카드, 차량 단말기, 톨게이트 안테나입니다. 톨게이트 안테나는 요금소를 지나는 차량을 인지하고 차량 내 장착된 단말기에 결제 요청 정보 전송 신호를 받은 단말기는 카드의 결제 정보를 읽어 톨게이트 안테나로 전송 결제가 완료되면 결제 완료 정보를 역순(안테나→단말기→카드)으로 전송그렇다면 이들은 어떻게 정보를 주고받는 것일까요?① 카드와 단말기, 접촉형 통신방식으로! 자동차가 하이패스 차로를 통과할 때 단말기와 전자카드가 정보를 주고받는 방식을 ‘접촉형 통신 방식’이라고 합니다. 카드 앞면에 부착된 금색 접촉판을 통해 전원을 공급하고 외부와 통신하는 것이죠. 접촉판이 카드와 단말기의 연결고리라 생각하면 이해가 쉽겠네요!② 단말기와 안테나, 근거리 전용 통신망으로!하이패스 단말기와 톨게이트 안테나는 근거리전용통신(Dedicated Short Range Communication, DSRC)을 기반으로 정보를 교환하는데요. DSRC는 톨게이트나 도로변에 설치해 자동차에 탑재한 장치와 무선 통신으로 정보를 주고받는 시스템입니다. 우리나라는 물론 유럽, 일본에서 전자요금 징수에 사용 중이죠.출처 : 산업통산지원부 - [생활 속 기술이야기] “딩동~ 통행료가 결제됐습니다” 하이패스 원리 파헤치기
지구과학·천문우주
Q. 우주비행사들은 자신의 소변을 물로 이용해 마시나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 소변을 보는 건 상대적으로 쉬운 편입니다. 호스에 붙 은 소변용 갈때기를 이용해 소변을 빨아들입니다. 폐수 탱크에 모인 소변은 정화를 거쳐 식수로 사용할 수도 있습니다. 우주정거장 ISS에서 사용하는 물의 93%는 정수과정을 거쳐 다시 사용하는데요. 우주정거장 ISS에서 체류하는 NASA 소 속 우주인들은 호흡이나 땀으로 배출된 수분은 물론 샤 워하고 남은 물, 소변, 실험용 동물의 소변까지 정수해 식수로 사용합니다. 지난 2009년 우주정거장 ISS 우주비행사 3명 은 새로 설치된 정수 장치를 통해 걸러낸 물을 컵에 담 아 건배를 하고 마시는 이벤트를 벌였는데요. 물을 마 신 직후 이렇게 말했다고 합니다.츌초 : 한국항공우주연구원 - 우주에서의 배설물은 어떻게 처리할까?
지구과학·천문우주
Q. 달은 태양계에서 발견된 천체 중에서 몇 번째로 큰 천체인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 달의 특징으로는 위성 이면서도 크기가 매우 큰 편이라는 것을 들 수 있다. 태양계 전체에는 소행성과 카이퍼 벨트 천체의 위성들까지 포함하여 약 400개의 위성이 확인되었는데, 달은 태양계 위성 중 다섯 번째로 큰 위성이다. 크기로 따지자면 목성형 행성들의 위성들에 조금 밀리는 감은 있지만 여전히 순위권 안에 들며, 거기에 다른 거대 위성들이 대부분 얼음과 돌이 반반 섞여 있어 가벼운 편인 데 비해 달은 속이 돌덩어리로만 채워져 있어 그 밀도는 더 높다. 또한 왜행성들을 제외한 행성의 위성들 중에서 모행성과의 크기 비율을 따져보았을 때에는 태양계 최고 수준인데, 왜행성으로 분류된 명왕성의 위성인 카론 같은 것을 제외하면 모행성과의 질량 차이가 이 정도로 작은 것은 달뿐이다. 명왕성의 경우 카론과 질량 차이가 별로 없는 데다 공전 궤도의 중심이 명왕성 바깥에 있기 때문에 모행성과 위성 관계라기보다는 이중 행성계에 더 가까울 정도.출처 : 나무위키 - 달
지구과학·천문우주
Q. 화성에 있는 화산도 지구의 화산처럼 분화를 하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 전통적으로 화성은 약 30억 년 전에 거대한 화산 폭발을 겪었다고 생각되어 왔다. 주요 화산 폭발은 불과 몇 억 년 전에도 발생한 것으로 여겨졌지만, 그것은 용암 플룸이 위치한 적도 인근의 엘리시움 평원(Elysium Planitia)에서만 발생했던 것으로 생각했었다.[1] 지난 20여 년 동안, 화성이 화산활동을 계속하고 있을 가능성에 대한 증거들이 축적되어왔고, 그래서 많은 행성과학자들은 화성이 여전히 제한적으로 지질활동을 하고 있을지도 모른다는 생각에 열려 있었다. 그럼에도 불구하고, 수십억 년 후에 화성에서의 화산활동은 완전히 중단됐을 것이라고 예상하는 것은 일반적인 생각이었다.(출처 : 한국창조과학 - 화성 착륙선은 화성의 '놀라운' 화산활동을 발견했다.)실제로 화성에서 화산활동이 일어나는지 않일어나는지는 정확히 확인된 바는 없고 화산활동이 일어났을떄 나오는 현상들이 화성에서 보여서 화산활동이 있었다고 추정하고 있습니다. 실제로는 정확히 확인된 바는 없습니다.
기계공학
Q. 비행기가 운행중에 화장실을 이용하면 어떻게 처리 되나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리 모두가 가장 궁금해하는 비행기 화장실 오물 처리 방법은 사실 과학적이며 매우 간단 합니다! 비행기는 '수거식 화장실'이라고 생각하면 되는 것이죠. 먼저 비행기 내에는 배설물을 저장하는 별도의 저장소 '석션 탱크'가 자리 하고 있습니다. 'waste tank'라고도 불리는 이 거대한 저장소는 비행기 내부와 외부의 압력 차이를 이용해 엄청난 흡입력으로 배설물을 빨아들여 바로 저장하게 되는데요. 이 저장소는 하나 당 약 78L의 배설물을 보관할 수 있다고 합니다. 평균 사용 개수를 다 따져보면 400L가 넘는 양의 배설물을 담을 수 있죠. 이곳에 모아진 배설물은 비행기가 착륙하면 항공사에서는 항공기 아래쪽에 위치한 정화 구멍을 통해서 정화조 트럭으로 배설물을 옮기고, 일정한 곳에 모아두었다가 위탁 처리한다고 합니다.출처 : 한국공항공사 공식 블로그 - 비행기 화장실 X의 행방은? 비행기 기내 화장실에 숨겨진 비밀
화학
Q. 나이 먹으면 얼굴이 커지나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 나이가 들면 노화와 함께 피부 탄력이 줄어들고, 중력의 영향으로 피부가 늘어져 처지게 된다. 얼굴의 처진 피부는 목까지 내려오기도 하는데 이런 경우 턱선이 뭉툭해지고 턱과 목의 경계가 불분명해지면서 얼굴이 넓적하게 보이기도 한다.한편, 생활습관으로 인한 근육의 발달로 얼굴이 커 보이기도 한다. 오랜 시간 활발한 음식 섭취로 씹는 근육인 저작근이 두껍게 발달함에 따라 사각 턱으로 변모되는 것처럼 말이다. 저작근 역시 하관을 넓게 발달시켜 얼굴이 커 보이도록 하는데 일조한다. 세월의 순리인 노화 현상을 막을 순 없지만, 생활습관의 개선을 통해 어느 정도 얼굴이 커지는 것은 예방할 수 있다. 식습관도 얼굴형에 영향을 미친다. 특히 오징어, 쥐포, 육포, 껌 등 질기거나 단단한 음식을 즐겨 먹으면 저작근을 발달하게 해 사각 턱으로 변할 우려가 있어 유의해야 한다.또한 얼굴에 부종을 일으키는 식습관들도 삼가는 것이 좋다. 라면이나 찌개류 등과 같이 짠 음식을 먹은 다음 날은 일시적으로 얼굴이 부을 수 있으니, 균형 잡힌 식단으로 음식을 섭취하며 물을 충분히 마셔주는 것이 좋다.출처 : 더퀴즈라이브 - 나이 들면 얼굴만 계속 커지는 과학적인 이유 진짜 있었습니다
지구과학·천문우주
Q. 화산은 어떻게 식지 않고 해수면위로 분출물이 쌓일수 있는거죠?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 바다에서 용암이 분출하면 바로바로 식게 됩니다. 하지만 이런 용암이 지속적으로 분출되면 결국 이런 굳은 용암이 쌓이게 되면서 위로 솟구처 오르게 됩니다. 그런 상태에서 또 시간이 지나면서 용암이 분출되면 그때 화산 섬이 되는 것입니다. 제주도의 경우 이런 화산 분출이 4단계에 걸쳐 발생되어서 만들어진 섬이라고 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 벼락에 사람이 죽는 경우 어떤 원리로 가능한건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리가 눈으로 번개를 볼 때 나타나는 선은 전하가 이동하는 가장 짧은 경로를 나타낸다. 번개는 지그재그 모양으로 내려오면서 빠르게 이동할 수 있는 길을 찾다가 땅 위에 뾰족한 물건이 있으면 재빨리 그곳으로 이동한다. 벼락이 칠 때 우산을 쓰면 위험한 이유가 여기에 있다. 사람들은 번개나 벼락이 다른 곳에 치기만을 바랐다. 하지만 이제는 번개를 건물로 유도한다. 바로 피뢰침을 이용한 것이다. 피뢰침은 전하의 흐름인 번개를 뾰족한 금속 끝으로 오게 만들어 지면으로 접지시키는 역할을 해낸다. 피뢰침은 프랭클린이 발명한 것으로 발명 초기에는 번개를 끌어들인다고 인식돼 사람들로부터 외면을 당했다. 하지만 피뢰침으로 떨어진 번개가 안전하게 지면으로 유도되는 것을 보고 피뢰침은 건물의 안전장치로 인정받게 됐다. 출처 : 번개와 피뢰침의 원리 - 안전보건공단 블로그즉 번개는 음전하 덩어리로 음전하의 덩어리가 지상으로 내리칠 때는 가장 짧은 경로를 찾는데 평지에서 아무것도 없고 사람이 있으면 결국 사람에게 번개가 치게 되어서 사망까지 발생되는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 대기는 항상 고정적인 비율로 존재하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 처음의 원시대기는 태양 성운에 존재하는 수소에 의해서 주로 구성되었다고 합니다. 과학자들은 토성이나 목성과 같은 거대한 가스에서 발견되는 수증기(H20)나 메탄(C H4)와 같은 간단한 형태의 수소화물이 존재했을 것이라 고 예상하는데요. 그러나 태양 성운이 사라지고 나서부터 이러한 가스들은 태양풍에 의해 부분적으로 날아가 버렸 다고 합니다.두 번째 대기는 화산 폭발이나 소행성에 의한 거대한 충 돌로 인해 많은 양의 질소와 이산화탄소 등이 공급되었다 고 하는데요. 만약 당시에 현재의 생물들이 이 자리에 있 었다면 바싹 말라 모두 전멸했을 것이라고 합니다.그 다음으로는 지구가 서서히 냉각되면서 수증기가 응결 되고 강수로 내려 최초의 원시 해양이 만들어지게 되는데 요. 이때 원시 해양은 산성을 띠고 있었으므로 같은 산성 인 이산화탄소는 바로 녹지 못했기 때문에, 시간이 지나 면서 조금씩 녹아들었고, 원시 해양이 서서히 중성으로 변화되어 갔다고 합니다. 이때 이산화탄소가 탄산염 퇴적 물 형태로 바다에 퇴적되면서 대기에서 이산화탄소의 비 율이 줄어들었고, 현재와 비슷해졌다고 합니다. 또한 질 소도 오랫동안 대기 가운데 머무르면서 현재 비율을 차지 하게 되지요.이러한 상태의 대기가 약 20억 년까지 지속되었는데요.시생대 시대의 말의 27억 년 전 스트로마톨라이트 화석 에서 발견된 남조류에 의한 광합성을 통해서 이때 비로소 산소를 대기 중에 포함하게 됩니다. 그 이후 생성된 철광 의 붉은색은 산소가 형성됐다는 결정적인 증거라고 할 수 있지요.세 번째 대기는 판 구조론과 관련되어 있는데요. 판의 이 동으로 인한 끊임없는 성분의 재배열과 지각의 탄산염 광 맥으로부터의 이산화탄소 이동에 의해 오랜 기간 동안 변 화해 왔습니다.대기 중의 산소의 양은 6억 년 전부터 변동을 거듭하여2.8억 년 전에는 현재의 수치인 21%보다 상당히 높은 약 30%로 최고치에 도달하였는데요. 크게 두 가지의 주 요 과정들이 대기의 변화를 지배하였다고 합니다.하나는 식물들이 광합성을 하기 위해 대기 중의 이산화탄 소를 사용하여 산소를 배출해낸 것이고, 또 다른 하나는 황철석의 붕괴와 화산 폭발로 인해서 대기로 유입된 산화 된 황으로부터 막대한 양의 산소가 환원된 것입니다. 또 한 화산 분출은 식물이 산소로 바꿀 수 있는 이산화탄소 를 방출시켰습니다.현재의 대기는 동물의 진화 과정을 촉진시키기에 충분한 약 21%의 산소를 함유하고 있고, 최근에 지구 온난화를 유발하는 주범인 온실가스가 대기에 축적되면서 앞으로 한차례 더 대기의 변화가 일어날 것으로 보고 있습니다.# 산소 형성의 비밀?그럼 대기에서 질소 다음으로 대기에서 가장 많은 비율을 차지하고 있는 산소는, 어떻게 형성된 것일까요?산소는 생물의 화학 작용에 의해 형성된 것으로 추정되는 데요. 생물들이 진화하면서 부산물로 배출한 것으로 보고 있습니다. 이 과정은 대략 35억 년 전에 시작되었는데 처 음엔 원시 해양 생물들이 광합성을 하여 산소를 부산물로 배출하다 후에 호기성 생물들과 광합성 하는 생물들이 어 울려서 비로소 오늘까지 생물을 통한 끊임없는 산소의 순 환을 이룬 것이지요.그 후, 약 4억 년 전에 대기 중의 산소의 양이 충분히 증 가하면서 태양광선에 의하여 성층권의 산소 중 일부가 2 개의 산소원자로 나뉘고 이 산소원자가 다른 산소 분자와 결합하여 오존이 생성되었다고 합니다.이 엷은 오존층은 오늘날까지 지속되는 중요한 역할을 하 기 시작하는데요. 즉, 자외선을 흡수하여 지표에 내려오 는 자외선의 양을 줄임으로서 더 복잡한 다세포 생물들이 진화할 수 있도록 도왔습니다. 만약 오존층이 없었다면 상당한 피해를 입었겠지요? 오존층이 생긴 이후, 다양한 복잡한 생물들이 형성되어 진화했고 번성하게 되었습니다.출처 : 기상청 블로그 - 대기는 어떻게 만들어 진걸까? - 대기의 형성과 진화과정즉 현재의 오존층이 지속적으로 파괴되면 지구에 들어오는 태양에너지에 의해서 어떤 기체가 더 많이 분포되고 더 적게 분포될수 있습니다.