안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
기계공학
Q. 압력을 통한 발전 시스템 실 사용례
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다.압전 효과는 어떤 물질에 압력을 가했을 때 전기적인 변화가 생기는 현상을 말한다. 압전 효과가 나타나는 원리는 의외로 간단하다. 고체물질은 기본적으로 같은 모양을 한 분자 가 반복되는 구조로 이뤄져 있는데, 양전하(+)와 음전하(-)의 분포가 균형을 이뤄 전기적으로 중성을 띤다. 규칙적으로 양전하와 음전하가 배열돼 있어 +와 –가 상쇄되는 구조를 가졌다. 그런데 여기에 힘을 줘서 고체의 결정 구조에 미세한 변화가 생기면 전하의 분포가 변하고, 순간적으로 전기가 흐르게 된다. 물질에서 한쪽은 상대적으로 +가 강하고, 다른 쪽은 –가 강해져 물질의 전하 분포가 음과 양으로 나뉘면서 전자가 흘러갈 수 있게 되는 것이다. 이를 ‘정압전 효과’라고 부른다.반대의 현상도 가능하다. 전기를 흘려보내서 물리적인 힘을 가해 변형된 물질의 구조를 원상태로 되돌릴 수 있다. 그렇게 되면 처음 상태처럼 물질 내부의 전하 분포가 균형을 이루게 되며, 더 이상 자체적으로는 전기를 생성하지 않게 된다. 이를 ‘역압전 효과’라고 한다.이처럼 원리 자체는 간단하지만 압전 효과를 잘 나타내는 물질이 많지 않고, 너무 큰 힘을 가하면 물질이 부서져버릴 수 있기 때문에 정압전 효과와 역압전 효과를 실험적으로 구현하기가 매우 어려웠던 것이다.압전 효과를 활용한 초창기 기술은 음파탐지기와 무선통신이다. 제1차 세계대전 당시 프랑스군은 잠수함 탐지를 위한 수중 음향 탐지 기술에 압전 효과를 적용했다. 금속판 사이에 얇은 수정을 끼워 넣어 고주파를 발생시키거나 되돌아온 음파를 측정하는 데 압전 효과를 활용했다.음향 기술보다는 단순하지만, 실생활에 없어서는 안 되는 압전 효과의 응용 기술도 있다. 대표적인 것이 가스레인지다. 가스레인지는 점화할 때 스위치를 누르거나 돌려야 하는데, 이때 ‘딱’ 하는 소리가 나면서 불이 켜진다. 이 타다닥 하는 소리가 전기로 스파크를 일으켜서 가스에 불을 붙이는 과정에서 나는 소리다.조금 더 자세히 설명하면, 스위치를 누르거나 돌릴 때 연결된 격발기가 압전 소자를 때려 압력을 준다. 이때 순간적으로 강한 전기가 발생하고, 가스가 나오는 노즐 부분에서 그 전기가 방전되면서 불꽃을 생성해 불을 붙이는 것이다. 이런 과정이 없으면 우리는 성냥을 켜서 가스레인지를 켜야만 한다. 매일 집에서 식사를 준비하기 위해 사용하는 가스레인지도 압전 효과 덕분에 편리하게 사용할 수 있는 것이다.출처 : 삼성디스플레이뉴스룸 - 꾸-욱 누르기만 해도 전기가 생긴다? 우리 생활 속 ‘압전 효과’ 이야기
물리
Q. 열 손가락을 깨물었을 때 가장 아픈 손가락이 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 열손가락 깨물어 안 아픈 손가락 없다. 하지만 그 중 가장 아픈 손가락은 따로 있다. 다섯손가락 중 가장 예민한 손가락은 집게손가락이라 한다. 흔히 검지라고 하는 이 집게손가락은 불과 0.5mm의 두께까지도 가려 낼 수 있다고 한다. 그래서 앞을 볼 수 없는 사람들도 글자를 읽을 때 이 예민한 집게손가락을 사용해 오돌토돌하게 종이에 찍힌 점자를 쉽게 읽을 수 있다.출처 : KISTI의 과학향기 - 가장 예민한 손가락은 무엇일까?
지구과학·천문우주
Q. 지구는 대기를 가지고 있는데, 달은 왜 대기를 가지고 있지 않나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 대기가 있는 행송들은 대부분 중력이 강한 행성입니다. 중력이 강해서 공기를 중력이 잡아 놓으면서 대기가 있는 것입니다. 중력이 강하려면 행성의 질량이 커야합니다. 하지만 달은 질량이 작아서 중력이 지구에 1/80밖에 되지 않습니다. 그래서 공기를 잡아 놓을수가 없는 것 입니다.
물리
Q. 손으로 감싼 계란을 힘으로 못깨는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 껍데기의 강도가 그렇게 강하지 않아 생각보다 쉽게 깨진다. 쉽게 깨지는 특성 탓에 기계팔의 정밀함을 표현할 때 계란을 깨지 않고 옮길 수 있다는 표현을 쓰기도 한다. 이 때문에 거대로봇물 등지에서는 거의 클리셰적으로 나오는 표현 중 하나. 다만 충격을 받았을 때 터무니없이 쉽게 깨지는 것과는 대비되게도 계란을 손바닥 위에 올려놓고 손가락 힘, 즉 악력만으로 터트리는 것은 웬만큼 힘쓰는 사람도 하기 힘들 정도로 상당한 악력을 요구한다. 마찬가지로 엄지와 검지로 계란을 수직으로 잡고 눌러 깨는 것 역시 웬만한 힘센 사람도 못 깰 정도로 강하다. 그 이유는 기본적으로 계란이 구형이기 때문에 역학적인 원리로 손가락 전체로 움켜쥘 때 힘이 껍질 전체로 고르게 분산되는 데다 계란 내부는 유체로 가득 차있기 때문에 한쪽을 미는 만큼 반대쪽에서도 밀리는 힘이 발생하기에 깨질 만큼의 힘이 한번에 가해지지 않기 때문이다.출처 : 나무위키 - 계란
지구과학·천문우주
Q. 입술의 색깔이 붉은색인 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 일반적인 피부보다 살갗이 얇기 때문에 혈관의 색이 비쳐 보여 붉은 색을 띠나, 약간 검붉은 색을 띄는 등 어두운 경우도 있고, 연분홍 색을 띄는 등 밝은 경우도 있다. 이는 사람마다 조금씩 차이가 있는 부분이다. 원인은 선천적인 것일 수도 있고, 아니면 질병으로 인한 것일 수도 있다. 매운 음식을 먹으면 눈에 띄게 빨갛게 된다. 큰 질병을 앓는 사람의 경우 입술에 핏기가 거의 없고 따라서 많이 갈라진다.출처 : 나무위키 - 입술
생물·생명
Q. 개기월식은 1년에 몇 번 일어나는 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 월식은 월면 전부 또는 일부가 지구의 그림자에 가리게 되어 지구의 달의 밝은 부분의 일부에서 전부까지 어둡게 보이는 현상입니다. 지구가 달과 태양 사이에 위치할때만 일어나는 현상으로 만월일 때에만 일어나게 됩니다. 그러나 달의 궤도면이 지구의 궤도면과 약 5도정도 기울어져 있으므로 태양과 지구 달이 일직선에 놓일 기회가 적기 때문에 만월 때에도 월식이 잘 일어나지 않는 경우도 있게 됩니다. 오늘 또한 우리나라에서 볼 수 있는 3년만의 개기월식이라고 하니 많이 기대가 되지요?출처 : 광주시 공식 블로그 - 붉은달 3년 만의 개기월식,개기월식 시간과 보는 장소 알려드려요!
지구과학·천문우주
Q. 지구상의 바다의 물보다 지하 암석 속에 포함된 물이 더 많다고 하는데 정말인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 발을 딛고 있는 땅 아래, 거대한 바다가 있다. 보이지 않는 곳에서 꾸준히 그리고 천천히 순환하는 물의 양은 자그마치 지구촌 담수*(민물)의 30%. 지표수가 담수의 0.3~0.4%에 불과한 것을 볼 때, 실로 어마어마한 양이다. 이들은 대부분 비나 눈, 우박 등의 강수가 땅으로 스며들어 만들어지는데, 우리는 이를 지하수라고 부른다.출처 : 국가물관리위원회 - 지하수의 교요한 경고
지구과학·천문우주
Q. 이스라엘 무인우주선 베레시트에 탑승해있던 곰벌레는 모두 죽었을까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 2007년 유럽우주기구에서 곰벌레를 무인 우주선에 태워, 우주에 보내는 실험을 진행했고, 우주복도 입지 않은 맨몸으로 방사성 물질이 넘쳐나는 우주 환경에 노출시켜 10일 동안 관찰한 결과 거뜬히 생존했고, 지구로 귀환한 뒤에는 번식에도 성공했다고 한다.출처 : 국립낙동강생물자원 - 우주에서도 살 수 있는 막강한 생물이 있다? 곰벌레의 모든것
화학
Q. 모든 플라스틱 컵에 뜨거운 물을 넣으면 미세플라스틱이 발생하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 유아용 젓병에 사용되는 플라스틱은 뜨거운물을 사용할경우 미세플라스틱이 발생된다고 합니다. 어쩔수 없이 사용하면 나오기때문에 뜨거운것을 넣고 너무 많이 흔들면 더 많은 미세플라스틱이 나오니깐 많이 흔들어 사용하지 말기 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 자전을 멈춘다면 어떻게 되는 건가요
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구의 자전 속도는 시속 1670km입니다. 고속도로를 대략 200km로 달려도 갑자기 멈추면 급정거해서 사람이 튀어 나가게 되는데요. 자전 속도로 갑자기 멈추면 관성에 법칙에 의해서 모든 건물이나 사람이 다급정거하듯이 날라가게 될것입니다. 또힌 자전을 하지 않아서 밤낮의 주기가 없어지게 됩니다.