안녕하세요 설효훈 전문가입니다.
토목공학
Q. 어떤 사물의 높이를 측정하는 기준점은 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리가 흔히 국토의 높이를 얘기할 때 자주 사용하는 ‘해발’, 해발이란 기준이 되는 해수면으로부터 어느 특정한 지점까지의 수직 거리를 말합니다. 그래서 영어로 Vertical Datum이라고 부릅니다. 이름에서도 알 수 있듯이 ‘해수면’이 기준점이 되는데요, 문제는 이 높이가 모두 다르다는 겁니다. 바다 표면의 높이는 중력, 바람과 파도 등에 의해 매 순간순간 변화하니까요. 기준점은 중심이 되는 지점이므로 위치가 고정되어 있어야 합니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 해수면의 기준점을 내륙으로 끌어와 ‘고정된 장소’를 정할 필요가 있습니다. 우리는 이를 ‘수준원점’이라고 부르는데요, 물 수[水], 준할 준[準], 근원 원[原], 점 점[點]으로 그야말로 해수면의 기준이 되는 지점입니다.인하공업전문대학과 인하대학교 사이에 있는 이 조그맣고 빨간 벽돌집 안에 있는 것은 바로 ‘수준원점’입니다. 정확히 해수면으로부터 26.6871m에 위치한 조그만 수준원점은 우리나라 국토의 모든 높이를 정하는 기준점 역할을 합니다.출처 : 해양수산부 - 해발고도, 그 기준을 찾아서!
지구과학·천문우주
Q. 엘리뇨현상은 정확하게 어떤것인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 적도부근 열대 태평양은 지구상에서 가장 많은 태양에너지가 유입되는 곳으로 해수면온도가 다른 지역에 비해 항상 높은 편이다. 평소 서태평양의 해수면 온도는 높고 동태평양은 상대적으로 낮아 서고-동저의 해수면온도 분포를 보인다. 대기에서는 적도를 따라 무역풍이 동쪽에서 서쪽으로 불고 있으며, 서태평양에서 대류활동이 활발하게 나타난다.2-5년마다 상대적으로 낮았던 열대 동태평양과 중태평양의 해수면온도가 평상시보다 높은 상태로 수개월이상 지속되는 현상이 나타는데 이를 엘니뇨라 한다. 엘니뇨는 대체로 봄~여름철에 발생해 겨울까지 발달하다가 이후 점차 약해지며, 이듬해 봄∼여름철에 소멸하는 경향을 보인다. 이 시기에 적도 태평양의 무역풍은 약해지고 강한 대류활동 영역이 서태평양에서 중태평양으로 확장·이동하게 된다. 대기의 변화로 인해 해양에서는 동태평양에서 수온약층이 깊어지고 해수면온도가 상승해 다시 대기의 변화를 유도한다. 라니냐는 엘니뇨의 반대 현상으로 중동태평양의 해수면온도가 평상시보다 낮아지고 무역풍이 평소보다 강해진다.출처 : 기상청 기후정보포털 - 엘니뇨·라니냐의 정의
화학
Q. 곰팡이가 발생할 수 있는 조건은 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 영양분을 공급하기 위해 탄소를 함유한 산소 및 유기 물질 외에, 성장해야 하는 다른 주요 요구 사항은 수분(moisture)입니다. 충분한 수분 공급원이 있으면 거의 모든 곳에서 곰팡이 가 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 곰팡 이는 24-48시간 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. 실내에서 곰팡이가 자라는 것을 막는 가장 좋은 방법은 수분을 제한하는 것입니다.습기 외에도 곰팡이는 자라기 직전에는 적당한 온도가 필요합니다. 곰팡이는 우리가 따뜻하다고 생각하는 온도에서 가장 잘 자라지만 섭씨 2도의 낮은 온도에서도 자랄 수 있는 곰 팡이도 있습니다. 곰팡이 서식지의 환경 조건이 좋지 않으면 죽지 않고 계속 자랄 수 있는 조건이 될 때까지 휴면 상태가 될 수 있습니다.출처 : 대한곰팡이협회 - 곰팡이에 대한 기본 상식
생물·생명
Q. 에어포켓 원리에 대해서 궁금합니다
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 배가 침수, 침몰, 좌초되거나 전복당했을 시 선체 내부구조에 갇힌 공기방울을 일컫는 말이기도 하다. 정방향으로 침수됐다면 아래쪽으로만 뚫리고 나머지 방향이 모두 막힌 천장 구조물이, 전복당했다면 바닥에 뚫린 구멍 등이 에어 포켓으로 작동한다. 적당히 큰 에어 포켓이 형성되면 배 안에 갇힌 생존자가 구조대가 올 때까지 버틸 수 있으며 실제 생존 사례도 있다. 다만, 물 속에서 산소가 추가로 공급되지는 않으므로, 생존자가 호흡을 할 수록 산소는 부족해지고 이산화탄소로 가득 차게 된다. 따라서 생존자의 수 및 심리상태, 구조까지 걸린 시간에 따라 생존 여부는 크게 달라질 수 있다.출처 : 나무위키 - 에어포켓
지구과학·천문우주
Q. 코페르니쿠스가 지동설을 주장했을 때 문제가 생기지는 않았나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지동설을 당대에 발굴한 니콜라우스 코페르니쿠스부터가 본직은 성직자이다. 천문학은 학위가 있거나 정식교육을 받은 것이 아니었다. 또 코페르니쿠스의 지동설이 주변에 알려졌을 때 그의 주변인들은 출판을 권유했다. 지동설이 책으로 저술되는 데에는 꽤나 지체가 있긴 했지만 교회에게 탄압받을까 두려워해서 늦추었다는 증거는 전혀 없다. 를 발간했을 때에는 교황의 비서가 그 책을 교황에게 소개하기도 했으며 쇤베르크 추기경이 지동설을 자세히 가르쳐달라고 편지를 보내기도 했다. 그레고리력을 만들 때 코페르니쿠스의 모델을 이용해 역법을 계산하는 등, 그의 이론은 유용한 것으로 취급되었다. 즉 가톨릭 교회는 그의 우주관이 기독교 교리에 치명적인 손상을 입히거나 위협적인 것이 아니며, 오히려 실무적으로 유용한 것이라고 보았다.출처 : 나무위키 - 천동설
지구과학·천문우주
Q. 이산화탄소는 공기중 몇%차지하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 공기의 화학적 조성은 고도에 따라 현저하게 변화한다. 지표면 부근에서는 부피분율을 기준으로 볼 때, 질소 (78 %), 산소 (21 %), 아르곤 (0.9 %), 이산화탄소 (0.03 %) 등으로 구성된다출처 : 한국대기환경학회 - 대기환경용어사전
물리
Q. 얼음은 왜 미끄러운 것인지 알려주세요.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 그렇다면 왜 얼음 위를 지나가면 미끄러지는 걸까요? 얼음이 미끄럽다는 것은 상식이지만, 의외로 그 이유 에 대한 의문을 풀기 위한 노력은 오래되지 않았습니다. 본격적인 연구가 시작되기 전, 사람들은 마찰력 때문 에 얼음이 미끄럽다고 생각했습니다. 마찰력이란 접촉하고 있는 두 물체 사이의 움직임을 방해하는 힘을 말 하는데, 바닥이 매끄러울수록 마찰력이 낮아집니다. 하지만 얼음만큼 매끄러운 대리석 위에서는 스케이트 를 타고 달릴 수가 없어서 설명이 부족합니다. 1894년, 영국의 과학자 윌리엄 켈빈은 '압력 녹음 현상'을 주장합니다. 압력으로 얼음이 녹는다는 것입니 다. 대부분의 물질은 압력이 높아질수록 녹는점이 높아집니다. 고체에서 액체로 변할 때 부피가 늘어나 분자 간의 거리가 멀어지기 때문입니다. 압력이 높아지면 분자들의 거리가 늘어나는 것을 억누르게 되어 녹는점 이 높아집니다. 하지만 물은 반대로 고체가 될 때 부피가 늘어납니다. 고체로 변하면서 분자들이 속이 빈 육 각형 구조를 이뤄 부피가 증가하기 때문입니다. 윌리엄은 이를 설명하기 위한 실험을 진행했습니다. 실험의 내용은 간단합니다. 얼음 위에 실을 올려놓고 실에 무거운 추 2개를 매다는 것입니다. 추가 얼음에 압력을 가해 얼음의 녹는점이 낮아지고, 녹은 틈으로 실 이 통과하는 것입니다. 실이 통과한 얼음 윗부분은 압력을 받지 않아 다시 얼게 됩니다. 신기하지 않나요? 이 논리대로라면 스케이트 날이 빙판에 압력을 가해 얼음이 물로 변해 미끄러워야 합니다. 하지만 이 주장은 2005년 미국 로렌스 대학의 교수 로버트 로젠버그에 의해 반박되었습니다. 그는 얼음에 1 기압의 압력을 가해봤자 녹는점이 고작 0.01°C만 낮아진다고 주장했습니다. 영하 10°C 이하의 환경에서 얼음이 녹으려면, 2000기압 이상의 압력이 필요한 것입니다. 로버트는 몸무게가 68kg인 사람이 스케이트 를 신고 빙판에 선 경우를 예로 들었습니다. 일반적인 스케이트 날은 길이 30m에 두께 3mm 정도인데, 이것 을 기준으로 계산하면 두 스케이트 날이 얼음판과 닿는 면적은 18km2입니다. 이것을 무게 68kg의 사람이 누 르면 얼음의 녹는점은 대략 -0.017도가 되는데, 이 정도의 녹는점으로는 얼음이 미끄러워질 수 없습니다. 압력이 아닌 마찰열 때문에 표면이 녹는다는 대안이 나왔습니다. 1939년 영국의 과학자 보든과 휴스가 주장 한 '마찰 녹음 현상'으로, 마찰에 의한 열로 물층이 생겨 미끄럽다는 것입니다. 하지만 이 이론으로는 빙판 위 에 가만히 서있어도 미끄러운 이유를 설명하지 못했습니다. 얼음이 녹지 않은 빙판 위에 사람이 가만히 서있 어도 미끄럽기 때문입니다. 압력 녹음 현상과 마찰 녹음 현상은 결국 모두 얼음이 녹아 물층이 생긴다는 동일한 주장을 하고 있습니다. 사실 얼음 위의 물층 때문에 미끄럽다는 생각은 두 주장이 나오기 전인 1850년, 영국 과학자 마이클 패러데 이가 제시했습니다. 바로 얼음 벽돌 실험을 통해서였는데, 흙으로 구운 벽돌 두 장은 서로 달라붙지 않지만, 얼음 벽돌은 쉽게 달라붙는다는 예를 든 것입니다. 이것은 실생활에서도 쉽게 경험할 수 있습니다. 꽁꽁 언 얼음에 혀를 대본 적이 있나요? 순식간에 붙어버려 난감했을 것입니다. 패러데이는 그 이유를 얼음 표면의 물이 얼어붙기 때문이라고 설명했습니다. 그는 이 현상을 ‘사전용해(premelting)'라 불렀습니다. 하지만 그 당시에는 원자나 분자에 대한 이해가 완벽하지 않았고 영하의 온도에서 물과 얼음이 공존하는 이유에 대한 명확한 설명을 내놓지 못해 쉽게 받아들여지지 않았습니다. 그의 주장은 1세기가 지난 1987년 사실로 밝혀집니다. 후루카와 요시노리를 포함한 일본의 과학자들이 타 원측정법을 사용했고, 이 과정에서 엑스레이로 얼음 표면의 물층을 촬영한 것입니다. 과학자들은 영하 1°C 에서 1~94nm(나노미터, 10억분의 1m) 두께의 매우 얇은 물층이 있다는 것을 확인했습니다. 또한 1996년 미국 로렌스 버클리 연구소의 과학자 가보 소모자이는 얼음 표면에 전자를 쏜 후 튕겨져 나오 는 모습을 관찰해, 영하 148°C까지 전자는 액체인 물과 충돌했다는 결과를 얻었습니다. 이를 통해 ‘표면 녹 음 현상'을 주장합니다. 얼음 표면에 물층이 항상 존재한다는 것입니다. 이후 미국 과학자 츄 등이 헬륨원자 와 이온빔을 통해 실험을 했는데, 결과는 동일했습니다.출처 : 기상청 블로그 - 얼음이 왜 미끄러운지 아직도 모른다고?
토목공학
Q. 63빌딩 꼭대기는 흔들리게 설계했는데 왜 그런거죠?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 초고층빌딩이 무너지지 않는 이유: 뉴턴의 운동 법칙한데, 아무리 잘 설계한다 해도 바람의 영향을 전혀 안 받을 수는 없습니다. 그럼에도 마천 루는 좀처럼 흔들리지도 무너지지도 않습니다. 이 현상을 설명하기 위해서는 뉴턴의 운동 법칙이 적용됩니다. 힘(F)과 질량(m), 흔들림 의 속도(a)의 관계를 나타낸 운동 법칙(F=ma)은 세가지가 있습니다. 첫째, 관성의 법칙. 바람이 불어도 건물은 그 자리에 있어야 합니다. 둘째, 가속도의 법칙. 바람의 속도가 빨라지면 그 힘이 세집니다. 셋째, 작용과 반작용의 법칙. 바람의 힘이 벽 전체에 작용하면 그 힘이 저항하는 반작용이 생깁니다.건물 외벽 디자인으로 바람의 영향을 줄이고, 고층으로 올라갈수록 속도가 빨라지는 바람 의 힘을 상쇄하기 위해 댐퍼(damper)를 도입했습니다. 댐퍼는 충격 완화 장치로, 일종 의 추라고 생각하면 됩니다. 바람으로 건물이 흔들릴 때 추가 반대 방향으로 움직여서 진 동을 최소화시키는 작용을 합니다. 타이베이101에는 88층과 92층 사이에 커다란 공이 놓여 있습니다. 직경 6미터, 660톤 에 달하는 강철 공이 92층에서 늘어진 4개의 로프에 매달려 87층과 88층에 자리 잡고 있 습니다. 거대한 이 공이 건물의 최대 진동치를 1/3 정도 줄여줍니다. 101층의 중심을 잡 는 댐퍼는 안전장치이자 관광객들의 포토존이기도 합니다.건물에 따라서는 꼭대기에 물을 반쯤 채운 액체 댐퍼나 물탱크를 활용하기도 합니다. 추 역할을 하는 공이나 물은 빌딩이 바람에 부딪히거나 소용돌이에 휘말려 흔들릴 때 원 위치 로 돌아가도록 돕습니다. 바람이 크게 불면 꼿꼿한 나무는 부러지지만 갈대는 바람 따라 흔들리다 다시 제자리로 돌아오는 탄성을 가진 원리와 같습니다.출처 : 서울도시건축전시관 - 100층 건물 꼭대기에서도 안 무서운 이유
지구과학·천문우주
Q. 비행기가 지난간 자리에 하얀 구름이 생기는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 비행운은 비행기가 지나간 자리를 따라 생기는 인공적인 구름을 말해요! 비행운은 총 2가지 이유로 발생하게 되는데요!첫 번째 이유, 비행기 엔진의 배기가스!항공기 엔진의 연료 연소 과정에서 배출되는 뜨거운 배기가스의 수증기가 높은 고도에서 찬 공기와 만나면서 얼어붙어 생성됩니다. 온도가 낮고 습도가 높을 때, 작은 물방울이 증발하지 않고 얼 만큼 높은 고도에서 쉽게 나타나는데요! 보통 영하 38℃ 이하의 대기 온도, 8km 이상의 고도, 시속 300km 이상의 비행 시에 발생합니다.두 번째 이유, 비행기 날개의 굴곡!비행기 날개의 굴곡으로 위아래 공기의 속도가 달라지는데요. 갈라졌던 두 공기가 날개의 끝부분에서 다시 만나면서 부분적으로 기압과 기온이 모두 내려갑니다. 이때, 수증기가 얼어 비행운이 만들어진다고 해요![출처] 국토교통부 - 비행기가 지나갈 때 생기는 하얀 구름! 비행운은 어떻게 생기나요?
전기·전자
Q. 정확하게 코딩은 무엇을 말하는건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 하나 이상의 관련된 추상 알고리즘을 특정한 프로그래밍 언어를 이용해 구체적인 컴퓨터 프로그램으로 구현하는 기술을 말한다. 코딩이란 프로그래밍 코드를 어딘가에 적는 것을 말한다. 예를 들면 메모장을 켜고 평범한 글을 쓸 수도 있고, 프로그램 코드를 쓸 수도 있는데 후자를 하면 코딩이다.출처 : 나무위키 - 코딩