안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
토목공학
Q. 사람은 피로함을 왜 느끼며 왜 잠을 자야 하는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.첫째, 수면이 우리를 보호한다.어둠이 우리 선조들의 사냥과 음식채집을 가로막고 어둠으로 인해 이동이 위험천만하게 되었을 때, 사람들은 위험한 상태에서 벗어나 동굴 안에서 잠을 자는 것이 더 나았다. 밤에 바위들과 절벽들 주변을 걸어 다니려고 하지 않는 사람은 자손을 남길 가능성이 더욱 높았다. 이는 보다 넓은 의미의 원칙과도 일치한다. 종(種)의 수면 양상은 그 종의 생태학적 지위(ecological niche)에 적합한 경향이 있다. 풀을 뜯어먹는 것이 가장 필요하지만 숨을 능력이 전혀 없는 동물들은 잠을 적게 자는 경향이 있다. 코끼리와 말은 하루에 3시간에서 4시간 정도 잠을 자며, 고릴라들은 12시간, 그리고 고양이들은 14시간을 잔다. 박쥐와 동부 다람쥐는 모두 다 약 20시간을 자며, 살기 위해서 먹고 자는 것 이외의 것들은 거의 하지 않는다(Moorcroft, 2003). 둘째, 수면은 원기를 회복할 수 있도록 도와준다.수면은 뇌 세포를 복구하고 회복하는 것을 도와준다. 박쥐와 같이 높은 수준의 각성된 신진대사를 가진 동물들은 많은 열량을 소비할 뿐 아니라 이때 생산되는 많은 양의 활성 산소(free radical)와 미립자들은 뉴런에 치명적이다. 수면은 휴식 중인 뉴런들에게 스스로 회복할 시간을 주며 그동안에 잘 사용되지 않는 연결 관계를 약하게 만들어 준다(Siegel, 2003; Vyazovskiy et al., 2008). 셋째, 수면은 기억을 만들고 회복하기 위한 것이다.위의 이유들처럼 수면은 단지 우리를 안전하게 유지할 수 있도록 하고 우리의 뇌를 회복하기 위한 것만은 아니다. 연구 결과에 따르면, 수면은 기억을 만들기 위한 것(희미해지는 하루 동안 경험한 기억들을 회복하고 되찾는)이라고 밝혀졌다. 과제를 수행하는 것은 훈련받은 사람들은 몇 시간 동안 깨어 있었던 후에 기억해 내는 것보다 밤에 잠을 자거나 심지어 짧은 낮잠을 잔 후에 그것들을 더 잘 생각해 냈다
토목공학
Q. 사람이 낮에 활동을 하다보면 피곤해 지기도 하고 졸립기도 합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.눈이 피곤한 주요 원인눈이 피곤한 주요 원인으로 꼽을 수 있는 것은 다음과 같습니다.• PC나 스마트폰 사용• 근시·원시·난시·노안• 도가 맞지 않는 안경이나 콘택트렌즈 사용• 백내장이나 녹내장 같은 병• 눈에 부담이 가는 환경에서의 작업IT 화가 진행되는 현대에는 일이나 개인에 관계없이 PC나 스마트폰을 사용하는 시간이 늘고 있습니다. 그렇기 때문에 눈이 쉽게 피로해 지는 분들이 적지 않을 것입니다.또한 근시·원시·난시·노안 등이 있으면 빛의 굴절에 이상이 생깁니다.그 때, 무리하게 수정체의 두께를 바꾸어 핀트 조정을 실시하기 때문에, 눈 주위의 근육이 피로해지기 쉬워지는 것입니다.백내장이나 녹내장 등의 질병도 눈의 피로를 일으키는 원인이라고 할 수 있을 것입니다. 수정체가 탁해지는 질병인 백내장의 경우 그 탁함에 의해 눈의 침침함이나 눈부심 등을 느끼게 되고, 병이 진행되면 시력이 저하되기 때문에 눈이 쉽게 피로해집니다. 그리고 시신경에 이상이 생기는 녹내장에서는 시야가 좁아지거나 눈이 피로하거나 하는 증상이 나타납니다.
전기·전자
Q. 수륙양용 자동차는 어떤 원리로 움직이나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.수륙양용차는 차체 하부에 장착된 특수한 부품을 이용하여 차체를 수중에서 떠오르게 하고, 바퀴를 이용하여 육지에서는 일반적인 차량처럼 주행할 수 있습니다. 이러한 원리를 이용하여 물과 육지를 자유롭게 이동할 수 있는 차량이 수륙양용 자동차 입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 은하계는 무엇인지 알려주세요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.은하는 우주를 구성하고 있는 단위의 하나로, 수천억 개 이상의 별·가스성운·암흑성운 등으로 이루어진 대집단을 가리킨다. 은하계(The Galaxy)는 이러한 우주의 수많은 은하 중에 태양계가 포함되어 있는 은하로, '은하수'라고도 한다. 은하계는 태양계를 비롯하여 약 1,000억 개의 항성, 성단 및 성간 물질로 이루어져 있다. 은하계는 평탄한 원반 모양의 나선 은하로, 중심부가 약간 부풀어 있다. 원반의 지름은 약 10만 광년(헤일로)이고, 은하의 핵은 지름이 1.2만 광년이며, 두께는 약 5천 광년이다. 은하 전체의 질량은 태양 질량의 200억 배 정도이다. 또한, 은하 중심으로부터 동쪽(시계 방향)으로 회전하고 있는데, 중심부로 갈수록 회전속도가 빠르다. 한편, 태양계는 이러한 은하계의 중심으로부터 3만 광년 정도 떨어진 가장자리에 위치하고 있다. 이에 따라 태양은 은하계의 중심을 초속 약 220km 정도로 회전하여, 2억 5000만 년 후에 제자리로 되돌아 올 수 있다.
화학
Q. 황산을 바닷물 담수화에 쓰인다는데 그 메커니즘이 어떻게 되나요???
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.해수담수화 기술 중 막증류 공정은 바닷물을 가열해 발생한 수증기를 소수성 분리막의 공극으로 이동시킨 후, 응축 과정을 거쳐 염분이 배제된 순수한 물을 얻는 기술이다. 최근 막증류 공정에서 태양열을 이용하여 해수를 가열하는 탄소중립적 방법이 시도되고 있다. 그러나 태양열은 낮 4-5시간 정도만 활용이 가능해 장치가 구동하지 못하는 시간에는 해수가 분리막에 접촉한 채로 물이 증발하게 된다. 그 결과 탄산칼슘(CaCO3) 또는 황산칼슘(CaSO4)이 분리막 표면에 쌓이는 막오염이 일어나 담수 생산량이 감소하거나 오염되는 문제가 발생한다.
생물·생명
Q. 트리아스기와 중생기 백악기는 어떻게 구분하는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.트라이아스기(Triassic Period)는 중생대의 세 기 중 첫번째 시기로, 고생대 페름기와 중생대 쥐라기의 사이의 시기이다. 약 2억 4500만 년 전부터 1억 8000만 년 전까지(또는, 2억 5100만 년 전부터 2억 100만 년 전까지) 지속되었다. 삼첩기(三疊紀)라고도 한다.트라이아스기라는 이름의 유래는 이 시대의 최고 지층인 독일의 지층이 3개로 뚜렷이 구분되기 때문에 붙여진 이름이지만 실제 표준 지층은 스위스의 석회암 해성층을 이용한다.이 시대의 지구는 페름기 말에 형성된 초대륙 판게아가 유지되었으며 해안선은 단조로웠다. 후기에 들어서 판게아는 서서히 분열되기 시작하였지만, 이 대륙의 분열이 트라이아스기의 지구에 영향을 미치지는 못했다.중생대의 세 번째이자 마지막에 해당하는 시기(기원전 1억 4500만 년부터 ~ 기원전 6600만 년[2] 7,900만 년 동안). 중생대의 쥐라기와 신생대의 팔레오세 사이에 끼어 있다. 백악기는 현재처럼 해수면이 높고 기온도 높았다. 그래서 당시에는 조개류, 산호류들이 번성했는데, 백악기 지층은 이들이 분비한 탄산칼슘, 석회질로 이루어진 석회암이 대부분이고, 이 거대한 석회암층은 백악[3]기라는 명칭의 유래가 되었다.[4] 이는 백악기의 영어 명칭 Cretaceous Period의 직역으로, 라틴어 creta(분필)에서 유래한다일본에서는 백아기(白亜紀, はくあき)라고 표기하는데, 堊자가 일본의 상용한자가 아니기 때문에 발음이 같은 亜(亞)로 대체한 것이다.
물리
Q. 로버트 보일이란 물리학자가 있는데, 보일의 생애와 업적이 무엇인지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아일랜드의 맨스터주(州) 리즈모어 출생. 귀족 집안에서 태어나 이튼 스쿨에 다녔다. 1641년 프랑스 ·이탈리아 등지를 여행하던 중 G.갈릴레이의 저서를 읽고 근대과학에 눈을 떴다. 1644년 귀국하자 런던에 4개월여 체류하면서 크롬웰 혁명파 인사들, 그리고 근대과학에 뜻을 둔 인사들과 사귀었다. 1646년 런던에 새로 생긴 과학자의 그룹 ‘인비저블 칼리지’에 가담하여 ‘자연과학은 인간생활에 유용하여야만 한다’는 F.베이컨 정신에 영향을 받았다. 이 모임에 가담한 것이 실험과학을 선택하는 데 결정적 계기가 되었다. 1647년 자비로 만든 실험실에서 의학과 화학의 실험을 시작하여 갈레노스식(式)의 낡은 의학에 반대하여 연금술이 금을 만들기 위해서가 아니라, 의료수단으로 쓰여져야 한다는 의료화학파의 사고방식에 따라 최초의 화학서적인 《독약을 의약품으로 바꾸는 일에 관해서》(1650)를 썼다.1654년 인비저블 칼리지 회원들의 이동에 따라 옥스퍼드로 이사한 후 런던에 새로 생긴 또 하나의 신과학자 그룹, 즉 지금의 왕립협회의 전신인 옥스퍼드 그룹에 참가함으로써 그의 가장 활동적인 시대가 시작되었다. 1655년에 쓴 에서는, 이미 아리스토텔레스와 파라셀수스의 설에 대한 비판이 엿보이는가 하면, 《서설(序說)》(1661)에서는 스콜라학파(學派)의 자연철학을 비판하여 실험이 지니는 중요성을 지적하였다. 요컨대 이제까지 소홀히 보아 넘겼던 침전물이나 증기(蒸氣) 등도 사실에 입각하여 포착, 그 화학반응을 전면적으로 다시 살필 필요가 있다고 역설하였다.그러자면 입자론(粒子論:원자론)이 필요하리라고 생각하여 《입자철학을 설명하는 데 유용한 화학실험의 예》(1661)를 저술하였다. 이러한 실험주의와 입자철학은 주저 《회의적 화학자》(1661)에 잘 간추려져 있으며, 나아가 《질료(質料)와 형상(形相)에 관한 기원》(1666)에서는 입자철학을 다시 전면적으로 전개하였다. 이러한 연구와 저술을 하는 한편, 조수인 R.훅과 더불어, 공기 펌프를 만들어 대기(大氣) 입자의 존재로 말미암은 공기의 탄력을 설명하고 《공기의 탄력과 무게에 관한 학설의 옹호》(1662)를 저술함으로써 유명한 ‘보일의 법칙’을 발표하였다. 1661년 자기의 여러 가지 실험적 연구에서 추려 모은 《생리학 에세이》를 발표하여 과학으로서의 화학을 개척할 필요성을 역설하였다.
지구과학·천문우주
Q. 인류가 처음 나타난 시기는 언제쯤 인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인류 진화에서 인간이라는 용어는 현생인류와 그 직계 조상을 포함하는 분류인 사람속을 의미하나, 인류의 진화에 대한 연구는 일반적으로 진화 단계상 존재하였던 오스트랄로피테쿠스 등의 다른 사람과도 포함한다. 사람속은 오스트랄로피테쿠스로부터 230만년전에서 240만년전 사이에 아프리카에서 분리되었다. 그러나 주된 관심사는 대개 호모 에렉투스, 호모 에르가스터와 같은 사람속의 생물들의 진화에 대한 것이다.그 후로 몇몇의 사람속이 진화했고, 지금은 멸종했다. 그들은 아시아에서 살았던 호모 에렉투스 그리고 유럽에서 살았던 호모 네안데르탈렌시스들을 포함한다. 옛인류는 50만년전에서 43만년전에 진화했다.해부학상 현생인류의 기원에 대한 과학자들의 가장 지배적인 견해는 ‘아프리카 기원설’이다. 이 가설은 인간이 아프리카에서 진화하여 5만년에서 1만년사이에, 아시아에서의 호모 에렉투스와 유럽에서의 호모 네안데르탈렌시스의 인구를 대체하면서, 이주했다고 주장한다. 대안적인 가설인 ‘다지역 발생설’을 지지하는 과학자들은 인간은 지역적으로 나뉘면서 250만 년 전에 이루어진 아프리카에서 전 세계로의 호모 에렉투스의 이주로부터 분리되고 진화했다고 생각하고 있다.
물리
Q. 달리는 버스안에서 점프를 하는게 어떤 과학적 원리가 있는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달리는 차에서 뛰어내리면 우선 위치에너지가 생기구요. 작용 빛 반작용의 법칙이 적용됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 태양 주위를 공전하는 궤도는 일정한가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.해를 향해서 15 도 기울기로 반복된 돌기(공전)를 하면서 중요한것은 속도라고 하는것입니다해와 멀어지면 속도가 느려지고 해와 가까이 가면 해의 만유인력에 의해서 속도가 빨라진다고하는것을 알아냈고 이속도에 따라서 봄여름가을겨울이 발생한다고 하는것입니다물론 양과 시간에 온도차의 발생은 기존의 이론과 다름니다 해와 가까이 다가가서 뜨거운것이 아니라해와 가까이 있으나 멀리 떨어져 있으나 온도는 똑같습니다 직접적인 온도차의 발생은 햇빛을 받고흡수하는 표면이 넓어지고 양과 시간이 늘어나서 더운것이라고 하는것입니다이와 거꾸(반대)로겨울또한 해와 직접적으로 멀어져서 해의 열에서 멀어져서 추운것이 아니고 멀거나 가깝거나해의 온도는 똑같은데 지구에 빛을받는 표면에 양과 시간이 줄어들어서 추워지는것입니다