안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
생물·생명
Q. 섬 왜소증이라는 건 왜 발생하는 현상인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 같은 생물 종임에도 대륙에서 사는 개체보다 섬에서 사는 개체의 크기가 작아지는 현상을 말한다. 공간과 먹이가 한정된 탓에 여기에 적응하고자 몸집이 작아지는 것으로 추정한다.출처 : 나무위키 - 섬 왜소화
지구과학·천문우주
Q. 지구 대기권에서 가장 높은 분량의 기체는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구의 대기권은 지표면으로부터 대류원에서부터 약 1000km인 열권의 높이까지 분포하다. 대기권은 질소78.084 %, 산소 20.946 %, 아르곤 0.9340 %, 이산화 탄소 0.039445 %, 네온 0.001818 % 등등 이다. 출처 : 나무위키 - 대기권
지구과학·천문우주
Q. 지구에 운석이 떨어지면 엄청난 피해를 보는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 작은 암석이나 소행성, 혜성과 같은 천체가 지구 대기권에 들어서며 추락할 때 '운석'이라고 합니다.대부분 운석은 크기가 작아서 대기권 높은 곳에서긴 꼬리를 끌며 금세 타버리기 때문에 '유성'이라고도 부릅니다.인터넷을 살펴보면 운석 충돌 시에 크기별 파괴력에 관한 자료가 많습니다. 그런데 대부분 자료는 그리 상세하지 않고, 대충 소개만 하고 있지요. 과연운석의 실제 파괴력이 얼마나 되는지 자세한 내용을 알아볼까요? 임페리얼 칼리지와 퍼듀대학이 개발한'Earth Impact Effects Program'이라는 시뮬레이션 프로그램으로 계산한 결과인데요, 충돌 운석의 밀도와 속도, 진입 각도가 중요한 변수입니다. 같은 크기의 운석이라도 밀도가 클수록, 속도가 빠를수록 더 큰 파괴력을 갖습니다. 여기서는 지구에 주로 떨어지는 암석형 소행성이라고 가정했습니다.자료에 따르면 운석의 지름이 85m 이하인 경우에는 지표면에 충돌하기 전에 공중 폭발합니다. 물론얼음을 많이 포함하여 밀도가 낮은 혜성 같은 경우에는 크기가 더 크더라도 공중에서 폭발할 수 있고,철 운석은 작더라도 지상에 떨어질 수 있습니다. 지상에서 흔히 발견되는 운석은 대기권에 진입한 작은 유성이 분해된 잔해이거나, 타다가 남은 것이지요. 만약 운석의 지름이 100m가 넘으면 공중 폭발하지 않고 지상에 충돌할 수 있는데요, 대기권에 진입할 때의 운동에너지는 지상에 충돌하면서 일부 흡수됩니다. 여기서 한 가지 중요한 점은 지름 85m짜리 운석이지상 충돌 직전에 폭발하면서 TNT 28 메가톤급의파괴력을 내는데, 지름 100m일 때 오히려 더 적은 3.4 메가톤급에 불과하다는 사실입니다. 폭탄이 공중에서 터지면 더 위력적인 것과 마찬가지입니다.출처 : 과학기술정보통신부 - 소행성 충돌을 피할 수 있을까?
전기·전자
Q. 스마트폰 배터리 수명을 길게 하는 방법은?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 핸드폰이 방전될 때까지 사용하시는 분 계신가요??? 이 습관이 매우 안 좋은 습관인 거 알고 계신가요?배터리는 리튬 이온으로 만들어져 있어요. 0%까지 방전할 경우 리튬 이온 구성 회로에 손상이 생겨 배터리 성능이 저하될 수 있어요. 그래서 0%까지 배터리가 될 때까지 사용하는 것보다는 유선 충전은 40% 이상을 유지해주고, 무선충전은 50% 이상일 때 사용하는 것이 좋습니다!! 배터리를 오래 쓰기 위해서는 쓰지 않는 기능들을 끄는 것이 좋아요. GPS, 와이파이, 블루투스, 사용하지 않는 앱들은 배터리를 상당히 소모해서 배터리를 빨리 닳게 해요. 여러분이 핸드폰 화면을 꺼도 스마트폰은 내부에서 계속해서 기능들이 돌아가기 때문에 배터리를 낭비하고 있어요. 그래서 이용하지 않는 앱들을 수동으로 꺼주시면 배터리를 더 오래 쓸 수 있어요!!배터리는 뜨거운 열에 민감해요. 배터리가 뜨거운 곳에 두면 부풀어 오르는 동영상 보신 적 있으신가요? 배터리가 리튬 이온으로 만들어져 있다고 말씀드렸잖아요. 너무 뜨거운 온도는 배터리에 과부하가 생겨 배터리 수명을 단축시킵니다. 그래서 스마트폰을 충전하실 때에는 서늘한 곳에 충전하기!!휴대폰을 사용하면서 다들 충전을 많이 하시지 않나요? 하루 종일 휴대폰을 사용하다 보면 배터리가 부족하잖아요. 다들 충전하면서 휴대폰을 사용하는데 이는 배터리에 좋지 않다고 합니다. 배터리를 충전하면서 사용하면, 배터리에 충전 방전이 계속적으로 반복되는데 이는 배터리에 성능을 저하시킵니다. 배터리를 100%까지 충전하려면 배터리의 화학작용에 손상이 와서 수명이 줄어들어요. 쉽게 예를 들면, 자전거에 바람을 넣을수록 공기를 넣기 힘들어지잖아요. 비슷한 원리이에요. 배터리 손상을 줄이기 위해서 스마트폰 제조사에서 제안하는 소프트웨어가 있는데 바로 "배터리 80%까지만 충전하기"입니다.삼성에 설정에 들어가시면 배터리 충전 한도를 설정해주면 배터리 수명을 더 길게 가져갈 수 있습니다.출처 : 스마트폰 배터리 오래 쓰는 법! 휴대폰 배터리 수명 단축시키는 습관 - Various blog
물리
Q. 기차가 코너를 돌때 몸이 안쏠리는 이유?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 빠른 속도의 철도차량이 커브 구간을 돌 때도 어김없이 원심력이 발생하게 됩니다. 이때 원심력을 잘 다루지 못한다면 차량의 하중이 바깥쪽으로 집중되며 승객들의 승차감이 크게 떨어지는 것은 물론이고, 심하게는 사고의 위험이 생길 수도 있겠죠. 따라서, 이 같은 원심력에 의한 사고를 방지하기 위해 철도차량에는 다양한 과학 기술이 적용됩니다.먼저, 철도차량의 무게중심을 커브 안쪽과 바깥쪽으로 적절히 분배시키기 위해 레일의 높이 설계가 달라지는데요. 안쪽 레일보다 바깥쪽 레일을 더 높게 만들어 차량의 하중을 안쪽으로 더 많이 집중시킵니다. 그로 인해 차량이 원심력으로 인해 바깥쪽으로 기울어지는 것을 막아줍니다. 쇼트트랙 선수들이 몸의 균형을 원 안쪽으로 옮겨 구심력을 증가시키는 것처럼 차량의 무게중심을 회전중심 쪽으로 옮겨 원심력을 상쇄시키는 것이죠. 이때, 바깥쪽 레일과 안쪽 레일의 높이 차이를 캔트(cant)라고 하는데요. 캔트는 해당 구간의 곡선반경이나 주행 차량의 운행 속도 등의 변수들을 모두 고려한 과학적, 수학적 기술을 접목해 설계됩니다.그리고 철도차량의 안정적인 곡선 주행에 또 한 가지 숨은 비결은 바로 바퀴에 있습니다. 일반적인 자동차 바퀴를 보면 대칭 형태로 구성된 반면, 철도차량의 바퀴는 잘린 원뿔형으로 대칭과는 거리가 먼 모습입니다. 바깥쪽에 비해 안쪽 지름이 넓고 테두리에 플렌지(Flange)가 있으며, 자축으로 양 바퀴가 연결되어 있는데요. 플렌지의 간격은 레일 궤간보다 좁아 직선 구간에서는 선로와 닿지 않지만 곡선 구간에서는 접촉이 일어나며 탈선을 막아주는 역할을 합니다.또한, 바퀴의 지름이 다르게 설계된 이유는 곡선 구간의 선로가 내측 궤도가 외측 궤도보다 짧기 때문인데요. 쉬운 예로 종이컵을 떠올려볼 수 있습니다. 바닥과 입구의 지름이 다른 종이컵을 눕혀서 굴려보면, 원호를 그리며 커브로 돌아가는 것을 볼 수 있는데요. 이와 마찬가지로 곡선 구간의 내측 궤도에 바퀴의 지름이 좁은 부분이 접촉하며 안정적인 커브 주행이 가능한 것이죠.출처 : 현대로템 - 철도에 사용되는 과학기술: 고속 주행에도 안전한 커브는 OOO덕분?!
지구과학·천문우주
Q. 천둥이랑 벼락은 뭐가 다른 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 천둥은 전하가 이동하면서 발생한 열로 급격히 공기의 부피가 커지며 생기는 폭발음을 말합니다. (+),(-)전하의 이동이 구름과 구름 사이에서만 일어나지 않고 구름과 땅 사이에서도 일어나게 되는데 이것을 낙뢰 또는 벼락이라고 합니다.출처 : 천둥·번개에 대해 알아보아요. - 어린이강원일보
지구과학·천문우주
Q. 지구의 대기 상에 가장 많이 차지하고 있는 기체는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구 대기상의 공기는 질소 78%, 산소 21% 나머지 1%는 아르곤 이산화탄소 네온 등등입니다.
전기·전자
Q. 벨 이전에 전화기를 발명했다고 거론되는 인물은 누가 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 전화기를 최초로 만든 사람은 알렉산더 그레이엄 벨이라 널리 알려져 있지만, 사실 그는 '전화를 제작한 사람들 중 가장 유명한 사람'일 뿐이다. 재밌게도 전화기는 비슷한 시기에 여러 명의 발명가가 각자 제작에 성공했고 오히려 벨은 한참 늦게 발명한 편이다.전화기를 최초로 개발했다고 말할만한 사람들은 안토니오 무치, 필립 라이스, 엘리샤 그레이 등이었고 그중 안토니오 무치는 돈이 없어서 특허를 신청하지 못하고 임시 특허만 등록했었다. 그 와중 그레이엄 벨이 먼저 선수를 쳐 버린 것이다. 무치는 벨을 상대로 법정 소송을 걸었으나 소송 기간 중에 병으로 급사하고 만다. 설상가상으로 패소한 건 덤. 그래서 법적으로 전화를 최초로 만든 사람은 벨이 된 것이다. 자세한 내용은 알렉산더 그레이엄 벨과 안토니오 무치 문서로. 그리고 당시엔 이들 말고도 전화를 처음으로 만들었다고 주장하는 발명가들이 많았다고 한다.그렇게 2002년까지는 알렉산더 그레이엄 벨이 최초로 전화기를 발명했다고 되어 있었으나, 미국 하원에서 안토니오 무치가 최초로 발명한 것으로 수정하였다. 하지만 상원에서 부결되는 바람에 도로아미타불이 되었지만... 이외에도 벨에게 밀려 빛을 보지 못한 필립 라이스와 엘리샤 그레이도 개발자로 인정되었다.출처 : 나무위키 - 전화
전기·전자
Q. 평소궁금한건데 사이클로이드곡선이 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. ▲ 사이클로이드 곡선 생성 원리 (출처: 위키피디아, Zorgit)정답을 알려주기 전에 궁금한 건, 도대체 사이클로이드 곡선이 뭐길래 게임에서도 이렇게 활용이 되느냐 하는 것이다. 사이클로이드(cycloid)는 바퀴(wheel)라는 의미의 고대 그리스어(kuklos)에서 나온 말로 회전하는 바퀴 상의 한 점의 궤적을 표현한다. 원을 한 직선 위에서 굴렸을 때, 원 위의 한 점이 그리는 곡선의 자취가 바로 이 곡선이다. 자전거 바퀴의 옆면 어딘가에 점을 하나 찍고, 바퀴를 앞으로 굴리면 사이클로이드 곡선이 그려진다.이 곡선은 최단 시간 강하 곡선으로, 말 그대로 가장 짧은 낙하 시간을 갖는 곡선이다. 이는 사이클로이드 곡선 위의 물체가 초반에 받는 중력가속도가 직선보다 크기 때문에 빠르게 낙하하게 되고, 기울기가 완만한 후반부에서는 관성에 따라 속도가 이어지기 때문이다. 따라서 앞에서 제기한 게임의 낙하 속도 문제의 정답도 사이클로이드 곡선을 타고 내려오는 아래의 게이머가 된다.사이클로이드 곡선은 또 다른 특이한 성질도 있다. 바로 어떤 점에서 출발을 해도 가장 낮은 위치까지 도달하는 데 걸리는 시간이 모두 똑같다는 것이다. 이것을 '동시 강하 곡선' 또는 '등시 곡선'이라고 부른다.출처 : 삼성디스플레이뉴스룸 - 아름다운 곡선에 숨겨진 수학적 원리! '사이클로이드 곡선'이란?
생물·생명
Q. 평발은 왜 오래 못걷는 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 발바닥의 오목한 굴곡 구조는 신체의 하중에 의해 발에 가해지는 압력을 발바닥과 지면의 접촉을 최소화하여 지면에 분산하기 위해서 있는 것인데, 평발은 이 압력을 분산하는 기능이 약하므로 발이 쉽게 피로해지는 문제가 있다.출처 : 나무위키 - 평발