안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
전기·전자
Q. 무선 이어폰의 작동원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 무선이어폰과 같은 단거리에 있는 장치들 사이에 데이터를 보내기 위해서 전파를 보내는 '블루투스'를 이용합니다. 1초에 1600번 왔다갔다하는 전파의 흐름을 통해 통신이 원활한 채널을 찾게 되는 것입니다. 네트워크 속에서 두 기기의 암호를 확인하고 연결 되면 페어링이 시작되는 일련의 과정을 거칩니다.출처 : LG디스플레이 - 목 빠지게 기다렸던 LG의 무선 이어폰! 원리를 파헤쳐보자!
생물·생명
Q. 유전자 변형은 어떤 과정을 통해서 이루어 지는 건가요??
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 유전자 변형 생물을 만드는 데 이용되는 기술들은 다음과 같이 아그로박테리움법, 프로토플라스트법, 유전자총법 등이 있다. 이중 가장 널리 쓰이고 있는 방법은 아그로박테리움법으로서, 아그로 박테리아를 이용하여 원하는 유전물질을 투입하는 방법이다. 식물을 예로 들었을 때, 식물을 유전적으로 변형시키기 위하여 T-Plasmid라는 핵산 단백질 형태로 자신의 DNA를 식물체의 염색체에 끼워 넣을 수 있다. 이는 식물체의 세포 안으로 유전물질을 전달하는 역할을 하며, 전달된 유전물질은 세포 안에서 융합된다. 이와 같은 방법으로 어그로박테리움 유전자 변형 작물을 만드는 데에 널리 이용되고, 그 외에도 유전형질전환을 위해 세포의 반응을 연구하기 위한 시스템으로도 사용되고 있다. 이외에도 프로토플라스트법의 경우, 식물세포의 두꺼운 세포벽을 제거하여 세포벽이 없는 상태(프로토플라스트)를 만들고 이 상태에서 원하는 DNA를 주입하여 만들어내는 기법이다. 또한 유전자총법의 경우에는 금 또는 텅스텐의 미세한 금속표면에 DNA물질을 묻혀서 총으로 쏘면, 세포내부로 DNA물질이 들어가는 방법이다. 이는 비교적 성공확률이 낮고, 타 방법으로 유전물질을 넣기 힘든 경우에 주로 사용된 방법이다출처 : 나무위키 - 유전자 변형 생물
화학공학
Q. 석유를 분리 할때 사용되는 NCC?는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. NCC는 원유를 정제해 얻어지는 납사(Naphtha)를 고온에서 분해하여 석유화학의 기초 원료인 에틸렌, 프로필렌 등의 기초유분을 생산하는 시설입니다.열분해 공정 : 납사(Naphtha C3&C4 LPG)를 고온에서 분해, 탄소수가 적은 탄화수소로 분해하는 과정급냉 공정 : 고온의 분해가스를 2차에 걸쳐 냉각, 분리시키는 과정압축 공정 : 냉각된 분해가스를 경쟁적으로 분리, 정제하기 위해 압축기를 이용해 승압시키는 과정정제 공정 : 압축 건조된 분해가스를 단계별로 각 성분을 분리하는 과정출처 : LG화학 - 석유화학 - NCC
화학
Q. 물이 열에 의해 수증기가 될 때 생성된 수증기 질량과 기화된 물의 질량은 동일한가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 질량(質量, mass)은 물리학에서 물질이 가지고 있는 고유한 양을 일컫는 말이다. 질량의 SI 단위는 킬로그램(kg)이다. 질량의 개념은 고대 그리스의 여러 철학자들의 물질이나 물질관에 대한 토론으로부터 비롯되었다. 질량은 일반적으로 다음 세 가지 방법으로 정의된다.(위키백과 : 질량)즉 질량은 물질의 고유의 양이기때문에 수증기, 물, 얼음 모두 동일합니다.
지구과학·천문우주
Q. 달은 스스로 빛을 내나요? 아니면 반사를 하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리가 보는 것들은 자체적으러 빛을 내는 것 아니면 태양 빛에 의해서 빛이 그 물체에 반사되어서 보이는 것입니다. 달은 자체적으로 빛을 내지 못해서 태양빛을 반사하여서 그것을 우리가 보는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구는 어떻게 생겨났는지 어원들이 궁금합니다!
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구는 약 45억 년 전에 형성되었으며, 태양계가 형성되던 시점과 때를 같이한다. 원시 태양계 원반의 태양 가까운 부분에서는 갓 방출되기 시작한 태양의 복사에너지에 의해 휘발성 성분이 제거되면서 규소를 주성분으로 하는 암석 종류와 철, 니켈 등의 금속성분이 남게 된다. 이들은 원시 태양 주위를 공전하면서 합쳐서 그 크기를 불리게 되는데, 어느 정도 몸집과 중력을 가진 것들을 미행성이라고 부른다. 미행성들은 보다 작은 소행성이나 성간 물질을 유인하여 성장하였다. 미행성의 크기가 커지면 성장속도는 가속된다. 크기가 작은 소행성들이 충돌하게 되면 충돌의 충격으로 조각들이 흩어지게 되나, 크기가 큰 것들이 충돌하게 되면 중력이 강하기 때문에 탈출하는 조각들을 회수할 수 있기 때문이다. 이때 생긴 미행성들 중에서 현재까지 남아 있는 것은 5개이다.원시 지구는 바깥부분이 거의 완전히 녹은 상태를 경험하게 되면서 성장한다. 원시 지구의 열원은 크게 3가지로 설명할 수 있으며, 첫 번째는 소행성의 충돌이다. 소행성의 충돌은 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 원시 지구를 뜨겁게 가열했다. 다른 하나는 중력 에너지이다. 원시지구가 충돌로 인한 가열 때문에 조금씩 녹기 시작하자 그 때까지 뒤섞여 있던 철과 규소가 중력에 의해서 서로 분리되기 시작한 것이다. 무거운 철이 중력에너지가 낮은 지구 중심으로 쏠려 내려가면서 굉장한 중력에너지를 열에너지의 형태로 방출한다. 세 번째 열원은 원시 태양계에 충만하던 방사성 동위원소의 붕괴열이다. 지구의 바깥부분이 완전히 녹은 상태를 마그마 바다라고 한다. 마그마 바다의 깊이는 수백 km에 달했다고 여겨진다. 중력 분화가 끝나고,낙하할 소행성들도 거의 정리가 되자 지구는 식기 시작한다. 마그마 바다가 식기 시작하면서 최초의 지각이 형성된다.출처 : 위키백과 - 지구
화학
Q. 성층권 냉각현상은 왜 발생하는 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 왜 성층권이 냉각되고 있나요? 성층권의 온도 변화에 영향을 주는 요인은 크게 다음 세 가지로 요약할 수 있습니다.V 온실가스 농도V 오존층 파괴 물질 농도V 화산 폭발과 태양 주기이 중에 무엇이 성층권을 차갑게 만들고 있을까요? 오존층 파괴 물질(ODS, Ozone DepletionSubstances)은 인간 활동으로 배출된 프레온 가스(염화불화탄소(CFCs), 할론(halons) 등)로, 오존을 분해하는 촉매로 작용하여 성층권을 따뜻하게만드는 오존층을 파괴합니다. 하지만 프레온이 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀진 후 1985년의 빈조약과 1987년의 몬트리올 의정서에 의해 프레온은 제조와 수입이 모두 금지되었고, 현재는 오존층이 회복되고 있다는 소식이 속속 들려오고 있습니다. 성층권 냉각 요인의 강제력 연구 결과에 따르면, 오존층 파괴 물질은 1997년까지 냉각에 크게 기여했지만, 2000년 이후 몬트리올 의정서의 영향으로 오존층 파괴 물질의 농도가 감소하였고 다시 오존은 성층권을 가열하고 있습니다. 즉, 현재 진행되고있는 오존층 냉각 현상에는 크게 기여하지 않고 있습니다. 태양 주기와 화산 폭발에 의한 자연적 강제력도 성층권 온도 변화의 요인이 되기도 합니다. 태양 주기는 지구로 들어오는 태양 복사 에너지를 변화시킴으로써 성층권에 닿는 에너지양을 직접적으로 변화시키고, 오존 농도를 조절하는 간접적인 영향으로성층권 온도에 영향을 줍니다. 또한 화산 폭발로 성층권에 유입된 황산 에어로졸은 지구 복사 에너지를 흡수하여 성층권 온난화를 유발하고, 한편으로는 오존 파괴를 증가시켜 성층권을 냉각시킵니다.하지만 지속적인 성층권 냉각 현상에는 큰 영향을주지 않습니다.즉, 성층권 냉각 현상의 원인은 "온실가스의 증가로인한 복사 평형의 변화입니다.출처 : 기상청 블로그 - 지구온난화로 추워지는 곳이 있다? 성층권 냉각현상
생물·생명
Q. 식물 세포에 있는 세포벽과 세포막의 차이가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 세포는 생물체를 구성하는 기본 단위입니다. 창문 밖으로 보이는 나무도 세포로 이루어져 있고, 우리 몸도 세포로 이루어져 있습니다. 여러분의 손등을 한번 들여다보세요. 무수히 많은 가로줄, 세로줄, 대각선줄이 보입니다. 세포가 보이는 것 같으시나요? 세포는 매우 작기 때문에 맨눈으로는 볼 수가 없습니다. 약 10~100㎛의 크기를 가지는 세포는 현미경을 통해 확인할 수 있는데, 이 작은 세포 속에는 더 작은 여러 가지 기관들이 들어 있습니다. 이렇게 세포 안에 들어 있는 작은 기관들을 ‘세포 소기관’이라고 합니다. 세포막세포막은 모든 세포가 가지고 있는 구성 요소로, 인지질과 단백질로 이루어진 얇은 인지질 2중층 구조를 하고 있습니다. 세포막은 세포의 형태를 유지하고, 내부를 보호하며, 선택적으로 물질을 통과시켜 물질의 이동을 조절하는 역할을 합니다. 또한 세포막의 단백질은 특정한 세포 외부의 물질과 결합하는 수용체 역할을 합니다.식물 세포는 동물 세포와 달리 ‘세포벽’이라는 세포 소기관이 있습니다. 세포벽은 세포의 가장 바깥에 있는 부분으로, 일정한 모양을 가지고 규칙적으로 분포해 있으며, 식물의 몸체를 단단하게 지탱하는 역할을 합니다. 이렇게 세포의 형태를 유지시키고, 외부로부터 세포를 보호하는 역할을 하는 세포벽을 이루는 주요 성분은 셀룰로오스, 펙틴, 리그닌 등입니다. 세포벽에는 1차 세포벽과 2차 세포벽이 있는데, 세포 분열이 끝난 후 어린 세포에 처음으로 만들어지는 것이 1차 세포벽입니다. 1차 세포벽의 주성분은 셀룰로오스입니다. 세포가 성장하고 나면 1차 세포벽의 안쪽에 2차 세포벽이 생기는데, 2차 세포벽의 주성분은 리그닌입니다. 2차 세포벽은 1차 세포벽보다 튼튼한 구조를 가지고 있습니다. 식물 세포에는 ‘액포’라는 세포 소기관이 있는데, 주로 식물 세포에서 발달하기 때문에 식물 세포의 특징이라고 할 수 있습니다. 막에 싸인 주머니 모양이며 당, 색소, 산, 염류 등의 여러 가지 물질들이 물과 함께 용액의 형태로 존재하고 있습니다. 영양 물질도 들어 있지만 주로 노폐물을 담고 있습니다. 그래서 주로 성숙한 세포일수록 그 크기가 큽니다. 액포는 또한 세포벽이 잘 유지되도록 세포 안에서 압력을 주는 역할도 합니다.출처 : 교육부 블로그 - 세포 소기관
생물·생명
Q. 모발이 자연적으로 빠지는 이유가 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 여름에는 자외선이 강하고 피지와 땀이 많이 분비되기 때문에 두피가 약해져있는 상태인데요. 이 상태에서 건조한 날씨인 가을이 오면 피부가 건조해지는 것처럼 두피가 함께 건조해져요. 그 결과 두피에 각질이 생기게 되고 모공이 막히게 돼 머리카락이 빠지고 가늘어지는 현상이 나타납니다. 때문에 가을에 유독 머리카락이 많이 빠진다는 생각을 하게 됩니다. 가을철 큰 일교차 또한 탈모에 영향을 주는데요. 일교차가 크면 두피의 유분과 수분의 균형이 무너지게 되며, 이는 각질을 만들고 탈모를 유발해요. 또한 가을은 탈모에 영향을 주는 테스토스테론이 일시적으로 증가하는 계절이기도 합니다.머리카락은 하루에 평균적으로 0.3mm~0.4mm씩 자라는데요. 한 사람 당 가지고 있는 머리카락은 평균 10만 올이며 하루에도 수십 개씩 빠집니다. 자연스럽게 머리카락이 빠지는 이유는 머리카락에 성장기와 휴지기가 존재하기 때문인데요. 말 그대로 성장기는 머리카락이 자라는 시기이며, 휴지기는 성장을 멈추는 시기입니다. 보통 3개월을 휴지기로 보는데요. 이 기간에는 머리카락들이 자연스럽게 빠지고 다시 자라는 것을 반복하는 모발주기가 진행됩니다. 가을철에는 휴지기가 되면서 자연스럽게 머리카락이 빠지게 되며, 이는 아주 자연스러운 현상이에요. 하지만 평소보다 빠지는 양이 많거나 하루에 100개 이상 정도 빠진다면 탈모를 의심해보는 것이 좋습니다.출처 : 국제두피모발협회 - 가을만 되면 빠지는 머리카락, 가을철 탈모 원인과 예방법
기계공학
Q. 티타늄의 특징에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 티타늄은 기본적으론 중량은 강철의 절반 이하 정도로 상당히 가볍고, 녹도 슬지 않으며 은빛에다 광택까지 나고, 철과는 달리 자석에 붙지 않으며, 열·전기 전도도가 낮은 편이다. 그리고 탄성과 생체 친화도가 높아 임플란트 등에서도 쓰이며, 합금했을 경우 동일 중량의 강철보다 강도가 강해지고(=높은 비강도), 스테인리스 계열 합금 중에서도 뛰어난 내마모성과 최고급의 내식성을 지니는데다, 형상기억합금이 되는 합금도 있기 때문에 경량합금의 필수요소로 등극할 만큼 수많은 장점을 갖고 있다.단 티타늄은 강철보다 단단하고 튼튼하다는 대중적 인식은 반은 틀리다. 순수 티타늄(즉 합금이 아닌)은 의외로 강철에 비해 무르며, 티타늄 합금도 동일 체적의 강철에 비하면 인장강도가 낮다. 실제로 공학에서 순수 티타늄으로 인정되는 티타늄의 인장강도는 25(Grade 1)~56(Grade 4) kgf/㎟인데, 순수 티타늄으로는 사실상 이 기준을 충족할 수 없어, 기본적으로 철을 혼합한 티타늄-철 합금을 순수 티타늄으로 쳐줄 정도다. 게다가 이런 "순수" 티타늄은 구조재로 사용하기에 강도가 너무 약하며, 부식에 저항하는 자재(내부식재)로 이용하려는 것이 아니라면 그대로는 쓸 수 없다.경도 또한 마찬가지로, 티타늄을 메인으로 한 합금들은 HRC 기준 20~40대, 정말 높아야 간신히 50대에 턱걸이하는 수준인데#, 이 정도로는 사실 부엌칼로 쓰기도 힘들다. 반면 강철은 평범한 탄소강(1050~1095)만 해도 기본적으로 HRC 50대 중후반이며, BÖHLER나 Crucible 등 전문업체에서 생산하는 최신 하이엔드 합금강들 중에는 HRC 60 이상의 경도를 자랑하면서 강도와 내부식성도 뛰어난 제품들도 많다. 그리고 이런 하이엔드 강재들은 웬만한 티타늄 합금보다도 비싸다. 현대의 도검용 강재 문서 참조.그러나 티타늄이 강철보다 약하다는 건 어디까지나 상온 1기압 환경을 기준으로 한 것이고, 티타늄의 진가는 고온고압 환경에서 드러난다. 강철은 고온 환경에서는 크게 물러지는데다(그러니 단조 가공이 가능한거지만) 무엇보다도 열처리가 풀어지기 때문에 내구성이 급감하여 제대로 쓸 수 없다. 또한 아무리 스테인리스강이라 할지라도 바닷물에는 장사없기도 하다. 물론 내열내압성으로는 초경합금으로 불리는 소결탄화물이 지존이지만, 소결탄화물은 중금속 기반인지라 지나치게 무겁고 연성이 없다. 하지만 티타늄은 대표적인 난삭재로서 열전도도가 낮아 가공이 힘든 성질이 있으나, 가벼우면서도 고온에서도 강성을 유지하고 바닷물에 부식되지도 않으므로 제트엔진 내부와 극초음속 항공기 외장의 재료로서는 필수적이며 잠수함 함체의 재료로서도 강철보다 우월하다.이렇게 매우 용도가 다양한 금속이지만, 상기한 낮은 열전도율과 고온에서 물러지지 않는 특성 때문에 제련이 매우 어렵고 그 때문에 무지하게 비싼 것이 단점이다.출처 : 나무위키 - 티타늄