지구과학·천문우주
Q. 헬리콥터가 공중에 뜨는 과학적 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.헬리콥터는 블레이드가 이 역할까지 한다는 게 차이라면 차이다.블레이드 각을 조정하게 되면 상하 양력의 크기를 조정할 수 있기 때문에 이착륙이 가능해진다.블레이드 각이 크면 상승하는 양력이 발생하고 각이 수평으로 낮아지면 힘이 약해져 하강하는 성질을 이용하는 것이다.그리고 공중에 뜬 헬리콥터는 로터의 각을 조정하여 기체를 앞뒤 좌우로 움직인다.로터를 앞으로 각을 세웠다, 뒤로 각을 세웠다 하면서 전진 후진을 조정하며, 이는 좌우로 움직일 때도 마찬가지다. 한마디로 로터 하나에서 양력, 추진력, 조향방향을 동시에 얻는 것이다.하지만 이 로터가 해결할 수 없는 문제들도 있다.헬리콥터가 비행기의 추진력과 같은 조건으로 양력을 얻기 위해 블레이드를 회전시킬 때 엄청난 반동이 발생하는데, 이로 인해 블레이드가 회전하는 방향으로 기체 몸통도 따라 같이 돌아가게 된다.공중에 떠 있는 헬기가 팽이처럼 계속 돌 수밖에 없는 것이다. 이 때문에 몸통이 돌아가려는 방향과 반대되는 방향으로 힘을 균등하게 나눠 주는 장치가 필요해진다.가장 일반적인 단식 주회전날개 헬리콥터는 꼬리부분의 작은 로터가 균형을 잡아주는 역할을 한다.미국 해군에서 사용되는 수송기 시나이트는 서로 반대방향으로 회전하는 회전날개를 기체의 앞뒤 끝에 각각 배치한 탠덤(Tandem)방식을 이용한다.이 밖에도 서로 반대방향으로 회전하는 회전날개를 기체의 좌우에 배치한 쌍회전날개(Side by Side)방식, 2개의 회전날개를 접근시켜 배치하고 서로 교차시켜서 회전하는 동축반전(Coaxial)방식, 추력을 증가시키기 위한 보조장치를 부착한 복합형(Compound)방식 등으로 헬리콥터의 균형을 잡아준다.
Q. 조류인플루엔자는 매년 생기는건가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.새들이 걸리는데다 걸린 새들도 가금류를 빼면 멀쩡한 거 가지고 뭐 그리 호들갑을 떠느냐고 할 수 있으나 조류독감은 수천만명의 사망자를 낸 스페인 독감의 원인이라고 추정된다. 이는 인플루엔자 바이러스의 유전체 특성을 보면 그 원인을 알 수 있다. 인플루엔자 바이러스의 유전체는 타 RNA 바이러스와 다르게 분절수가 8개인데, 이들은 세포에 감염되어 패키징하는 과정에서 서로 다른 아형의 게놈을 엮어버려 패키징이 가능하기 때문에 2가지 이상의 다른 인플루엔자가 한 개체를 감염시키면 전혀 다른 항원성의 인플루엔자가 나올 수도 있게 된다. 인체에 감염되지 않는 고병원성 인플루엔자와 인체에 감염되는 인플루엔자가 섞여 인체에 감염되는 고병원성 인플루엔자 바이러스가 탄생할 수도 있는 것. [2]또한 조류 인플루엔자의 주요 전파 요인인 철새 등의 야생 조류는 오리와 같이 감염되어도 임상증상이 미약하고 쉽게 죽지 않기 때문에 전염 속도와 범위가 더욱 빠르고 넓다. 때문에 조류 인플루엔자가 유행하기 시작하면 주요 철새 도래지 인근은 방역 작업으로 비상이 걸린다.현재까진 백신은 없다. 타미플루 같은 항바이러스제를 쓰면 낫긴 낫지만 100% 장담할 순 없다.한국에서는 겨울철의 불청객처럼 인식된다. 구제역처럼 주로 습도가 가장 낮은 철에 발생하기 때문이다. 특징.(관련 기사) 실제로 2016년 11~12월 한국 뿐 아니라 일본과 유럽에서도 조류 인플루엔자 사태가 벌어졌지만 해양성 기후 특유의 습도와 강수량 덕인지 한국만큼 심각해지지는 않았다.[3]고병원성의 경우 인수공통전염병(!)으로 분류되며, 사람에게 감염 사례는 적으나 치사율이 30%~60%에 달한다. 대표적으로 H5N6, H5N1, H7N9가 있다. 물론 치사율이 높은 만큼 전염성 자체는 낮았지만, 그렇다고 안심해도 안 된다.
지구과학·천문우주
Q. 프렉탈 이론은 과학적으로 어떻게 해석해야 하는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.부분과 전체가 똑같은 모양을 하고 있다는 자기 유사성 개념을 기하학적으로 푼 구조를 말한다. 프랙탈은 단순한 구조가 끊임없이 반복되면서 복잡하고 묘한 전체 구조를 만드는 것으로, 즉 ‘자기 유사성(self-similarity)’과 ‘순환성(recursiveness)’이라는 특징을 가지고 있다. 자연계의 리아스식 해안선, 동물혈관 분포형태, 나뭇가지 모양, 창문에 성에가 자라는 모습, 산맥의 모습도 모두 프랙탈이며, 우주의 모든 것이 결국은 프랙탈 구조로 되어 있다.이 용어는 IBM의 Thomas J. Watson 연구센터에 근무했던 프랑스 수학자 만델브로트(Benoit B. Mandelbrot) 박사가 1975년 ‘쪼개다’라는 뜻을 가진 라틴어 ‘프랙투스(frāctus)’에서 따와 처음 만들었다. 만델브로트 박사는 저서 에서 “영국의 해안선 길이가 얼마일까?”라는 물음을 던지고 있다. 리아스식 해안선에는 움푹 들어간 해안선 안에 굴곡진 해안선이 계속되었고, 자의 눈금 크기에 따라 전체 해안선의 길이가 달라졌고 결과적으로 아주 작은 자를 이용하면 해안선의 길이는 무한대로 늘어나게 되는 것이다. 그는 이처럼 같은 모양이 반복되는 구조를 ‘프랙탈’이라고 부르기 시작하였다.프랙탈의 형태적 특징을 기하학적 조형성으로 이용하여 만든 디자인이다. 프랙탈의 성질은 형태적으로 '반복', '자기유사성', '회전'이며, 질서, 통일, 반복, 조화같은 기본적인 디자인 원칙하에 프랙탈의 형태적 특성이 나타난다.프랙탈 디자인에서의 자기유사성은 기본적 형태요소의 크기를 늘리거나 줄이면서 배열되는 데에서 드러난다. 이런 기본형태요소는 끝없이 반복되며, 이 가운데서 통일성과 질서 조화를 보는 이로 하여금 느끼게 해준다.프랙탈 디자인은 포토샵이나 일러스트 같은 컴퓨터 그래픽 툴로 만들 수 있다. 그래픽 툴로 프랙탈 디자인을 만드는 방법은 기본형태를 복사해서 크기를 점점 줄이거나, 점점 늘리면서 반복해서 확장시키는 것이다.프랙탈 디자인이 적용된 대표적인 예로 존 마에다가 디자인한 Morisawa poster가 있다.