안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 원자력 발전원료중 우라늄과 플루토늄의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우라늄과 플루토늄. 플루토늄은 초우라늄 원소인데요.만약의 그 둘을 가지고 핵무기를 제조한다고 하면, 우라늄은 핵실험이 거의 필요 없고, 플루토늄은 다수의 핵실험이 필요합니다. 참고로 히로시마/나가사키 원자폭탄 투하 때, 히로시마에는 우라늄을, 나가사키에는 플루토늄을 이용한 원폭을 투하했다고 하네요.첫째, 핵폭탄의 재료가 우라늄이나 플루토늄이라고 들었는데, 우라늄이나 플루토늄이 어떤 물질이기에 핵폭탄의 재료가 되나요? 그러니까 다른 물질들과 어떤 다른 특징을 가졌길래, 그런 굉장한 폭발의 원동력이 될 수가 있는거죠?→우라늄은 지구상에서 가장 무거운 원자로서 자연상태에는 우라늄 235,237,238 세 종류가 있습니다. 이 중 핵분열 반응을 일으키는 것은 우라늄 235로서 지구상에 0.7% 존재합니다. 우라늄 원자핵에 중성자를 충돌시키면 불안정한 우라늄은 붕괴하면서 상대적으로 안정적인 두 가지 물질로 분해되고 이 때 막대한 에너지가 나옵니다. 왜냐하면 원자가 쪼개지는 것이기 때문이지요. 우라늄 238에 중성자를 충돌시키면 플루토늄 239로 변화합니다. 이 플루토늄 239도 우라늄 235와 같이 중성자를 충돌시키면 상대적으로 안정적인 두 가지 물질로 변화하면서 막대한 에너지가 나옵니다. 플루토늄239는 원자로에서 핵분열을 마친 연료봉을 재처리하면 나오기도 합니다. 그렇기 때문에 연료봉 재처리는 국제 사회에서 규제하고 있는 것이지요. 플루토늄이 원자폭탄의 원료로 쓰이기 때문입니다. 우라늄과 플루토늄이 붕괴할 때 에너지가 나온다는 것은 아인슈타인의 으로 증명할 수 있는데요 충돌하기 전 우라늄(또는 플루토늄)과 중성자의 질량과 충돌 후 생성된 물질의 질량을 비교하면 차이가 있습니다. 차이가 나는 만큼 에너지와 빛이 발생하는 것이지요. 또한 우라늄과 플루토늄이 붕괴할 때는 중성자가 2개~3개 정도 더 나옵니다. 따라서 이것들이 다른 원자들에 부딪히면서 부딪힐 때마다 중성자가 많이 생기기 때문에 속도가 더 빨라지는 것이지요. 원자폭탄은 이것을 그냥 놔둔 것이고 원자로에서는 중성자의 개수를 조절합니다.
생물·생명
Q. 스트레스 용어가 의료쪽에 쓰이기 시작한 이유와 시기는
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.스트레스가 만병의 근원이라고 판단되면서 사용하게 됨많은 사람들이 일상생활에서 스트레스라는 단어를 많이 사용하지만 스트레스가 무엇인지를 물으면 잘 설명하지 못한다. 우리가 다양한 상황에 스트레스라는 용어를 사용하면서 그 정의가 모호해진 것을 반영한다. 어떤 이는 스트레스를 이야기할 때 ‘공부가 나한테는 스트레스야’라고 말하고, 어떤 이는 ‘선생님 때문에 스트레스가 쌓인다’라고 말한다. 여기서 전자는 스트레스 자극(스트레스원)을 말하고, 후자는 스트레스에 대한 반응을 의미한다. 스트레스 반응이란 불안, 우울, 초조와 같은 심리적 반응이나 식욕 저하와 같은 신체적 반응을 가리킨다.
생물·생명
Q. 식물들은 가을이 지나면 겨울이 오는 것을 되는 어떻게 아는 갈까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.식물들은 온도와 습도를 느껴서 계절의 변화를 직감합니다. 그렇다보니 가을에 여름날씨가 지속되면 여름 꽃이 피기도 합니다.
전기·전자
Q. 조명의 밝기는 왜 다르고 밝기는 나타내는 방법이 어떤 것이 있는지
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공부방은 차가운 푸른빛으로,600~1000lux!업무공간은 조금은 더 밝은 조도인700~1500lux!화장실은 건강관리와 휴식을 위해100~200lux!마지막으로 상점/백화점은 트인 느낌이 들 수 있도록 1500~300luX로해주면 좋습니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성에서 인간이 살 수 있다고 기대하는 근거가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.화성의 자기장은 지구오 비교하면 얼마나 다를까? 화성의 자전주기는 약 24시간 37분으로 지구와 거의 비슷합니다. 자전축 또한 약25º 기울어진 것으로 지구와 기울어진 것 또한 비슷합니다. 그래서 계절도 변한다는 소리죠. 화성의 운동이 장기간 안정한 지를 조사하기 위해 수행된 시뮬레이션의 결과로 화성의 자전축이 크게 변하는 현상이 일어나고 있다는 것이 발견됩니다. 화성의 자전축은 수백만 년에 걸쳐 불규칙하게 변동합니다. 변동은 태양과 다른 행성들과의 중력 상호작용에 의한 것으로 추측하고 있습니다. 화성의 자기장 세기는 지구의 대략 1/800이라 알려져 있고 매우 작은 값입니다. 화성의 자전 속도는 지구와 비슷하고, 과거 화산활동을 근거로 액체의 내부가 있을 것이라고 여겨지고 있습니다. 어느 정도 강한 자기장을 가지고 있어야 하고 측정 결과 자기장이 매우 약했으며 보편적인 자기장 설명 이론인 다이너모이론으로 설명하기 힘듭니다. 흥미로운 사실은 변동 현상의 시뮬레이션이 일반 상대성이론의 효과를 무시한다면 일어나지 않을 것이라는 사실입니다. 태양의 중력으로 인해서 새기는 시공간의 힘이 화성 궤도에서도 영향을 주고 있는 것으로 보입니다. 지구의 기울기는 우연적으로 생기지 않았음을 의미하고 지구의 안정된 자전축은 거대한 위성인 달과의 상호작용으로 형성되었음을 알려줍니다. 이러한 사실과 근거 그리고 시뮬레이션을 통해 많이 자료를 수집하고 있으며 아직도 화성에 대해서 정보를 수집하고 있는 중입니다. 미래 제2의 지구로 다시 태어날지 그날은 아무도 모를 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 목성의 위성인 유로파의 바다가 있을 확률이 높다고 보는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.유로파의 크기는 달보다 약간 작다. 유로파는 주로 규산염으로 구성되어 있고, 중심부는 철로 이루어졌다고 추측되며, 산소로 이루어져 있는 옅은 대기권도 가지고 있다. 표면에는 충돌구가 드문 반면, 선 모양의 표면 균열이 많이 보인다. 유로파의 표면은 얼음으로 구성되어 있으며, 이 때문에 유로파는 태양계의 지구형 천체 중 가장 매끄러운 표면을 가지고 있다.[8] 표면이 매우 젋고 매끄럽다는 점에서 볼 때, 유로파에 지하 바다가 존재하는 것으로 추측되고 있고, 바다가 존재한다면 이 바다에 외계 생물이 서식할 수도 있다.[9] 조석 가속으로 인해 열이 발생하여 이 열로 인해 내부의 얼음이 녹으며 지하 바다를 만들고, 얼음이 판과 유사한 활동을 한다고도 예측되고 있다.[10] 2014년 9월 8일, NASA는 지구가 아닌 다른 세계(유로파)에서 판 활동이 일어난다는 이전의 이론을 증명하는 첫 번째 증거를 찾아서 발표했다.[11] 2015년 5월 12일, 과학자들은 지하 바다에서 올라오는 염류가 표면과 상호작용을 일으켜, 유로파의 표면에 영향을 줄 수도 있다고 발표했다. 이는 유로파에 생명체가 살고 있는지를 결정하는 데 중요한 요소로 작용할 수 있다.[12]
생물·생명
Q. 동물중에서 단성생식을 하는 동물은 어떻게 있으며 왜 단성생식을 하는것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.처녀생식, 무정생식이라고도 한다. 난자는 정자와 합체(슴體)하지 않으면 즉 수정이 행하여지지 않으면, 분할을 일으키지 않는다. 그러나, 때로는 정자가 침입하지 않았는데도 난자가 활성화되어서 발생을 시작하는 일이 있다. 수정없이 난자의 분할이 일어나는 경우, 이것을 단위생식이라고 한다. 사람의 난자도 단위생식분할을 일으킬 수 있으나, 곧 발생은 정지하고 만다.자연계에서 몇몇 종에서 일어나는데 일어나는 종에는 몇몇 식물, 무척추동물(물벼룩, 새우 등 갑각류, 진딧물, 벌, 개미 등 곤충, 전갈 및 절지류), 척추동물(몇몇 파충류, 물고기, 아주 드물게는 조류, 상어 및 어류) 등이 있다. 단성생식은 무성생식처럼 종을 빨리 번식할수 있지만 모체의 유전자가 그대로 전해지면서 유전병 및 환경변화에 매우 취약하므로, 유성생식을 하여 암수의 유전자를 서로 섞을 수 있다면 굳이 자기 혼자서 자손을 만들려고 하지는 않는다.일부 종은 단성생식으로 성장속도가 매우 빠른 아들을 낳아 근친상간한 뒤에야 제대로 된 아들 또는 딸을 낳는다. 그 아들은 교미가 끝난 뒤 엄마의 밥이 되어 생을 마감한다.그렇기 때문에 유성생식의 단점을 보완하면서도 유전적 다양성을 유지하기 위해서 환경이 종의 생존에 유리할 때에는 단성생식을 통해 마치 무성생식을 하는 생명체들처럼 급격하게 수를 불리고, 반대로 환경이 종의 생존에 불리한 때에는 유성생식을 통해 유전적 다양성을 유지하는 생명체들도 존재한다.
전기·전자
Q. 전자레인지로 물을 데울 때 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전자파가 나와서 물과 충돌하게 되면 물 분자들이 움직이면서 열을 발생 시키는 원리 입니다. 와트가 높을 수록 물 분자가 빠르게 움직여서 빠르게 데워 집니다.
화학
Q. 바이오 디젤은 무엇이며, 일반 디젤하구 무슨 차이가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바이오 디젤(Biodiesel Fuel)은 식물성 기름이나 동물성 기름을 화학 처리를 통해 경유와 유사한 연료를 제조하여 석유 기반인 경유를 대체하거나 혼합해서 사용하는 연료.바이오 디젤은, 바이오 에탄올이 휘발유보다 늦게 쓰인 것과는 반대로, 석유 디젤보다 더 일찍 쓰였다. 이는 루돌프 디젤이 자신이 직접 제작한 디젤연료로 땅콩기름을 사용했는데, 후에 석유에서 정제된 디젤이 발견됨에 따라 기존의 디젤은 바이오 디젤이란 명칭이 붙게 되었다고 한다. 디젤 엔진이 경유 기반으로 바뀐 이유가 바이오 디젤의 연료 특성에서 디젤엔진의 핵심 요소인 압축착화와 잘 안맞기 때문.
화학
Q. 물이 끓게 되면 연기가 나는 건 왜 그런가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물이 100도가 넘어서 끓게 되면 성질이 액체에서 기체로 변하게 됩니다. 이를 수증기라고 합니다. 화력발전 이나 증기기관(터빈)이 수증기를 이용해서 작동시키는 원리 입니다.