안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
기계공학
Q. 전투기 뒷자석은 어떤 역할을 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.1명의 파일럿이 탑승하는 단좌식 전투기와 2명의 파일럿이 탑승하는 복좌식 전투기의 차이가 있다.지금과 다르게 과거의 전투기는 1명이 운영하는데 부담이 있었다. 전술 교리가 확대되는 것 때문이겠지만 조종사 1명이 레이더를 보고 탐지하고 목표물을 공격하는데 부담이 생긴 것이 이슈가 되었다.전투기와 파일럿의 생존력을 높이기 위해 복좌형 전투기가 나왔으며 앞좌석은 조종사가 뒷좌석은 항법 및 무기관제를 다뤘다.
전기·전자
Q. 카이캐치라는 딥페이크를 잡는 기술은 딥러닝 기술을 이용한것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.국내 연구진이 인공지능(AI)을 이용해 영상 내 색상 및 주파수 정보를 통해 위변조 여부를 정확히 잡아내는 기술을 세계 최초로 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)은 이흥규 전산학부 교수 연구팀이 새로운 인공지능 구조와 학습 방법론, 실험실 환경에서는 구하기 힘든 고급 변형 이미지 영상들을 사용해 영상 이미지 위변조 탐지 소프트웨어인 '카이캐치(KaiCatch)'의 영상 이미지 정밀도와 정확도를 크게 높일 뿐만 아니라 비디오 편집 변형도 탐지할 수 있는 카이캐치 2.1 버전을 개발했다고 13일 밝혔다.카이캐치 소프트웨어는 `이상(異常) 유형 분석 엔진'과 `이상(異常) 영역 추정 엔진' 두 개의 인공지능 엔진으로 구성된다. `이상 유형 분석 엔진'은 블러링, 노이즈, 크기 변화, 명암 대비 변화, 모핑, 리샘플링 등을 필수 변이로 정의해 이를 탐지하며 `이상 영역 추정 엔진'은 이미지 짜깁기, 잘라 붙이기, 복사 붙이기, 복사 이동 등을 탐지한다. 이번에 새로 개발한 기술은 `이상 영역 추정 엔진'으로 기존 기술에서는 이상 영역 탐지 시 그레이 스케일(회색조)로 이상 유무를 탐지하였으나 분석 신호의 표현력이 낮고 탐지 오류가 많아 위변조 여부 판정에 어려움이 많았다. 이번에 개발된 기술은 색상 정보와 주파수 정보를 함께 활용해 정밀도(precision)와 재현율(recall)이 크게 향상되고 변형 영역을 컬러 스케일로 표현함으로써 해당 영역의 이상 유무뿐만 아니라 위변조 여부도 더욱 명확하게 판별이 가능해졌다.연구팀은 이번 연구에서 영상 생성 시 발생하는 흔적과 압축 시 발생하는 흔적 신호들을 함께 분석하기 위해 색상 정보와 주파수 정보를 모두 활용하는 접근 방법을 학계 처음으로 제시했다. 또 이러한 방법론을 설계 구현하기 위해 주파수 정보를 하나의 분할 네트워크에서 직접 입력으로 받아들이는 방식의 ‘압축 왜곡신호 탐지 네트워크(Compression Artifact Tracing Network, 이하 CAT-Net)’을 학계 최초로 개발하고 기존 기법들과 비교해 탐지 성능이 크게 뛰어남을 입증했다. 개발한 기술은 기존에 제시된 기법들과 비교할 때 특히 원본과 변형본을 판별하는 평가 척도인 F1 점수, 평균 정밀도(average precision)에서 대단히 뛰어나 실환경 위변조 탐지 능력이 크게 강화됐다.
생물·생명
Q. 야구공에 체인지업은 어떻게 과학적으로 설명이 가능할까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.속구를 던지는 것처럼 보이지만 실제로는 이보다 시속 12~20km 정도 공이 느리게 날아가도록 하는 것이다. 즉, 투구 동작과 투구 시 팔의 속도는 속구와 같지만 타자에게 날아오는 공은 훨씬 느리다. 그래서 좋은 속구를 가진 투수들이 체인지업을 잘 던지면 큰 효과를 얻을 수 있다. 타자는 타이밍을 맞추고, 투수는 그 타이밍을 뺏는 현대 야구에서 체인지업은 그것을 충족시켜 주는 구종이다. 만약 빠른 속구로 스트라이크를 던져 유리한 볼카운트를 만들고 체인지업을 사용한다면 대부분의 타자들은 당황하여 헛스윙을 하고 만다. 따라서 체인지업은 빠른 구속을 가지고 있는 투수의 경우 가장 효과적으로 삼진을 빼앗아낼 수 있는 구종이 된다. 하지만, 공이 한가운데로 몰릴 경우 밋밋한 느낌을 주는 배팅볼과 비슷하게 되어 장타를 맞을 위험성이 가장 크기도 한 구질이다.체인지업은 실밥을 잡아채는 속구와는 달리 손바닥으로 회전을 준다. 순간적으로 회전이 많이 걸린 것처럼 보이지만 던지는 순간과 직후에만 속구처럼 보이며 서서히 가라앉는다. 그 결과 타자는 공을 쳐내기 위해 몸이 앞으로 쏠리게 되어 타이밍이 흐트러진다.던질 때 직구와 같은 투구폼으로 던져야 한다. 투수가 체인지업을 던질 때의 버릇을 들키면, 투수가 던진 체인지업은 타자에게 체인지업이 아니라 그냥 느린 패스트볼일 뿐이다.TV로 볼 때 속도 차이를 느끼기는 어렵지만 공이 타자 근처에서 부드럽게 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
생물·생명
Q. 콜라겐이 피부에 좋다는것은 입증된ㅈ것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.노화가 진행되면서 체내 콜라겐 생성량이 감소함에 따라 피부가 건조해지고 주름도 많이 생기되는데, 콜라겐은 피부에 수분과 탄력을 제공하여, 피부가 건조해지는 것을 예방하고, 주름이 생기는 것을 막아 피부의 노화를 늦춰 주는 역할을 할 수 있습니다. 그리고 피부의 셀룰라이트와 튼살 감소에도 도움을 줄 수 있다고 합니다. 2014년 35세에서 55세 여성을 대상으로 한 연구에서 8주간 2.5g~5g의 콜라겐을 섭취하도록 하자 피부 탄력이 크게 개선되었으며, 다른 연구에서는 닭에서 추출한 콜라겐을 하루 1g 복용시키자 피부의 건조함이 개선되었고, 피부 주름이 감소하였습니다. 2019년 연구 조사에서는 상처 치유 및 피부 노화에 경구 콜라겐 보충제가 장·단기 모두 도움이 된다고 결론지었다고 합니다. 최근까지도 피부 건강에 도움이 되는 영양제라고 하면 콜라겐이 우선적으로 거론될 정도로 콜라겐은 피부의 건강에 주요한 역할을 할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 라플라스 변환은 어떤 상황에서 필요한 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.라플라스변환은 적분변환(Integral Transform)의 일종으로, 어떠한 함수 f(t)에서 다른 함수로의 변환을 의미한다. 이 변환은 선형 상미분방정식을 푸는데 특히 유용한 방법이다1). 라플라스변환을 이용하면, 선형 상미분방정식을 대수방정식으로 변환하여 문제들을 쉽게 해결할 수 있는 장점이 있다. 이 성질을 이용하여 비교적 풀기 쉬운 대수방정식의 해를 구한 후, 다시 라플라스 역변환으로 변환시키면 미분방정식의 해를 구할 수 있다. 초기값 문제의 경우, 일차적으로 일반해를 구하는 단계가 필요 없게 되어 편리하다. 이 변환은 수학뿐만 아니라 물리학, 공학 등에서도 중요하게 사용된다. 특히 대기과학의 경우에 초기시간 t0 의 초기값이 주어지는, 시간 t에 대한 미분방정식을 주로 다루므로, 이 방법은 미분방정식의 해를 구하는 데 유용하다.
생물·생명
Q. 양서류는 물속에서 호흡을 어떻게 하는지 궁금해요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.사람은 폐로만 호흡을 하는 것 같지만 알고 보면 피부로도 호흡을 한다. 피부 호흡이란 동물의 호흡에서 피부를 통하여 외부의 산소를 직접 몸속에 넣는 일로, 정도의 차이는 있지만 모든 동물들이 다 피부 호흡을 하고 있다.호흡 기관이 따로 없는 하등 동물들은 피부를 통해서만 호흡을 하고, 아가미를 가진 동물이나 개구리와 같은 양서류들은 호흡 기관을 가지고 있음에도 다른 동물들보다 피부 호흡에 의존하는 비율이 높은 편이다. 비둘기는 1%, 뱀장어는 30%, 개구리는 30~50%를 피부로 호흡한다. 특히 개구리는 겨울잠을 자는 동안 피부로 숨을 쉬는 비율이 75%나 된다. 비가 내릴 때마다 개구리가 우는 것은 피부 호흡이 잘 돼 기분이 좋기 때문이다.폐 호흡을 하는 사람의 경우는 피부 호흡이 전체 호흡의 약 0.61% 정도를 차지한다. 이때 공기는 땀구멍을 통해 출입한다. 사람의 피부 호흡은 폐 호흡에 비해 차지하는 비중이 아주 적은 편이지만 피부 호흡이 차단되면 40분 이내에 사망할 만큼 중요하다. 그것은 피부 호흡을 통해서 수분을 증발시키고, 열을 내보내고, 유해 물질을 배설하는 등의 일을 하기 때문이다.
전기·전자
Q. 전기에서 전하량이란 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.어떤 물체 또는 입자가 띠고 있는 전기의 양이다. 대전량 또는 하전량이라고도 한다.본문단위는 C(쿨롬)을 쓴다. 밀리컨은 기름방울 실험을 통해 전하가 불연속적인 특정값의 배수값을 갖는 것을 밝히고, 그 값은 항상 기본전하량 e=1.60×10-19C의 정수배라는 사실을 밝혀냈다. 이것은 전하량의 기본단위인 전자의 전하량이 1.60×10-19C라는 것을 뜻하며, 전자 약 6.25×1018개가 1C의 전하량을 가진다는 것을 나타낸다. 양성자는 전자와 같은 크기를 가지나 부호가 반대인 전하량을 가진다. 음의 전하량은 앞에 (-)부호를 붙이고, 양의 전하량은 (+)부호를 붙여서 나타낸다. 간단하게 표기하기 위해서 전자가 가지는 음전하량인 -1.60×10-19C을 (-1)가의 전하로, 양전하량 1.60×10-19C을 (+1)가의 전하로 약속하여 나타내기도 한다.전하는 새로이 발생되거나 없어지지 않고 항상 처음의 전하량을 유지한다. 이를 전하량보존법칙이라고 한다.
토목공학
Q. 석유는 무엇때문에 중동에 가장 많이 매장되어 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그렇다면 도대체 왜! 중동에 이렇게 많은 양의 석유 가 있는 걸까요?그 이유는 한마디로만 말하면, 석유시스템이 월등 히 좋기 때문입니다. 여기서 잠깐, '석유시스템'이 뭔지 알고 가야겠죠?석유시스템이란 석유를 생성할 수 있는 성숙된 근원암과 생성된 석유가 근원암으로부터 배출되고 이동되 어 집적되는데 필요한 모든 지질학 적요소(고원암, 저류암, 덮개암, 하 중암)와 과정/탄화수소의 생성-이동-집적, 트랩형성)을 포함하는 자연계 시스템'으로 정의된다.
생물·생명
Q. 유전자변형식품은 인간에게 무해한가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.유전자 변형 작물을 지구촌의 식량 부족을 해결해 줄 희망의 열쇠로 보는 사람들도 있어요.하지만 자연의 순리를 따르지 않고 과학적으로 생명을 조작하는 것에 반대하는 사람들도 있답니다.유전자 재조합 식품은 유전자 조작 또는 재조합 등의 기술을 통해 재배, 생산된 농산물을 원료로 만든 식품을 말해요.가장 흔히 알려진 유전자 변형 농산물로는 콩과 옥수수가 있지요. 이런 콩과 옥수수로 만든 기름이나 빵 등은 모두 유전자 재조합 식품에 속해요.그런데 유전자 변형 농산물이 안전한지 아닌지는 아직 밝혀지지 않았어요.자연이 만든 것이 아닌 실험실의 농산물을 이용할 때는 안전을 위해 더 많은 연구가 필요하지요.실제로 동물 실험을 했더니 유전자 변형 농산물을 먹으면 건강에 문제가 생기는 경우가 있었답니다.과학자들은 유전자 변형 농산물이 인류에 큰 재앙을 가져올 수도 있다고 경고하고 있어요.
지구과학·천문우주
Q. 북경 CCTV빌딩 구조의 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.기자이자 시나리오 작가였던 렘 콜하스는 뒤늦게 건 축을 전공하고 건축가가되었다. 그가 건축한 중국 CCTV 본사 빌딩은 2008년 북경 올림픽을 통해 성 공과 부를 전세계에 알리고 싶어 만든 과시욕의 끝판 왕인 건축물이며 현대판 고인돌이다. 고인돌은 제작 과정이 너무 힘들기 때문에, 만든 이의 권력과 힘을 상징한다. 고인돌 같은 CCTV 본사 빌딩은 두개의 타워가 비스듬하게 올라가 상층부(36층)에서 두개 의돌출된 캔틸레버 구조가 만나는, 거대한 가분수 덩어리가 경이롭게 공중에 떠 있는 디자인을 하고 있다. (책을 봐도 이해하기 힘든) 이 건축물의 건축기 법은 먼저 두개의 타워를 완성하고 36층부터 캔틸레 버를 만들어서 돌출시킨후 뻗어나가는 바닥면을 입 면의 대각선 철골 부재가 붙잡아주면서 쭉쭉올려서 완성시킨것이다. 고대 이집트 피라미드만큼은 아니 지만, CCTV 본사 빌딩은 현시대에 가장 놀라운 구 조적 성취 중 하나로, 렘 콜하스의 대표작으로 남을 것이다.