안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 액체인데 물과 기름이 안섞이는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물은 친수성이며, 기름은 물과 섞이지 않는 소수성 물질 입니다. 이 두가지를 섞이게 하기 위해서 필요한 것은 계면 활성제 입니다. 가정에서는 비눗물이나 세제를 넣으면 둘의 경계면이 무너지면서 섞이게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 용오름은 어떤 과학적 원리로 발생하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.회오리가 이무기가 용이 되려고 승천하는 모양 같다고 해서 용오름이라는 이름이 붙여진 이 현상은 토네이도와 같은 기상학적 현상으로 대기 불안정이 강할 때 발생한다．지표면과 높은 상공에서 부는 바람이 서로 방향이 다를 경우 아래위 부는 바람이 사이에는 회전하는 소용돌이 바람이 형성된다. 이때 지표면의 따뜻하고 습한 공기가 상승하여 적란운이 형성되면 지표면 부근에 발생한 소용돌이 바람이 적란운 속으로 상승하여 거대한 회오리바람인 용오름(메조사이클론 Mesocyclone)이 형성된다. 이때 용오름은 상승기류의 통로가 되고 기압이 내려가게 된다. 이때 상승기류를 타고 상승하는 수증기들이 물방울이 되면서 구름으로 만들어져 깔때기 모양을 형성하게 된다. 이때의 구름을 벽운(碧雲)이라고 하는데 벽운은 점점 고도가 떨어지게 되고 최종적으로는 지표면까지 내려와 소용돌이 구름을 만들게 된다.
지구과학·천문우주
Q. 지구에서 가장가까운 행성은 어디고 거리는 얼마나 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구에서 가장 가까운 행성은 뭘까? 누구라도 금성이라고 답할 것이다. 태양계 8개 행성의 공전 궤도를 놓고 보면 이를 부정할 사람은 없다.하지만 태양계 행성들이 언제나 일렬로 줄을 지어 태양을 도는 건 아니다. 행성들이 태양을 도는 속도는 저마다 다르기 때문이다. 태양을 사이에 두고 지구 반대편에 있는 경우도 많다. 이럴 땐 궤도가 더 가까운 행성이라도 실제 지구와의 거리는 더 멀 수 있다. 시시때때로 변하는 각 행성과 지구의 거리를 평균해 계산하면 `지구와 가장 가까운 행성'이 달라질까?한 소장학자 그룹이 이에 기반해 새로 계산을 해 비교한 결과, 지구와의 평균 거리가 가장 가까운 행성은 금성이 아닌 수성으로 밝혀졌다. 궤도 자체는 금성이 가깝지만, 실제 공전 궤도상에서 지구와 가장 가까운 거리에서 태양을 도는 건 수성이라는 얘기다.
화학
Q. 소화가잘안될때먹는 소화제는어떤 원리로소화가되게하는지 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.음식이 위에 들어갔을 때 위액이 음식물들을 녹이고 그 영양분들이 몸에 흡수된다는건 아시죠?소화가 안된다는 것은 이 위액이 녹이는게 어렵다는 의미이고 소화제는 이 분해작용을 촉진시키거나 도움을 줘 좀 더 분해를 잘 할 수 있도록 도와주는 것입니다
전기·전자
Q. 급궁금한건데 음주운전측정기원리가 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.요즘 널리 쓰이는 전자식 음주측정기는 알코올이 산화하면서 발생한 전류 크기를 측정한다. 음주측정기 속 백금 양극판에 닿은 알코올은 전극에 전자를 내주면서 아세트산으로 산화한다. 이렇게 만들어진 전자가 음극으로 이동하면서 전류가 발생한다. 이 전류의 세기를 측정하면 혈중알코올농도가 얼마 되는지 알 수 있다. 내쉬는 숨 속에 알코올이 많을수록 흐르는 전류의 세기도 커진다. 다만 이덕환 서강대 화학과 교수는 “술을 많이 마실수록 호흡으로 나오는 알코올 농도와 혈중알코올농도 모두 높아지는 건 맞지만 개인마다 편차가 크다”며 “날숨에 섞인 알코올을 측정해 혈중알코올농도를 추산하는 현재 방식은 정확한 혈중알코올농도를 재는데 한계가 있을 수밖에 없다”고 말했다.
전기·전자
Q. 평소궁금했던건데 에어컨은어떤원리로 공기가시원하게되는지 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.에어컨의 기본적인 원리는 한마디로 기화열에 의한 냉각 1) 이다. 액체가 기체로 기화할 때는 열을 흡수하고 기체가 액체로 응축할 때는 열을 방출한다. 기화할 때 흡수하는 열이 기화열이다. 에어컨은 압축기로 압력을 크게 변화시켜 기체 상태였던 냉각제를 액체로 응축한 후 압력을 낮춰서 증발기 안에서 액체 상태의 냉각제가 다시 증기로 기화할 때 열을 빼앗아 주위의 온도를 낮춘다. 에어컨과 냉장고에 의한 냉각은 많은 기화열을 효율적으로 얻을 수 있는 간단한 냉각 사이클을 통해 이루어진다. 열은 원래 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하지만 에어컨의 냉각 사이클을 통해서 반대 방향인 낮은 온도의 실내에서 높은 온도의 실외로 옮겨간다. 실내기에서는 찬 바람이 나오고 실외기에서는 더운 바람이 나온다. 냉장고도 마찬가지로 열이 낮은 온도의 기기 안에서 높은 온도의 기기 밖으로 옮겨간다.냉각과정: 냉각제가 압축기, 응축기, 팽창벨브, 증발기을 거치며 냉각이 이루어짐구체적인 냉각 과정은 냉각제가 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 거치며 이루어진다.이렇듯 에어컨은 저온에서 고온으로 열에너지를 전달한다. 여기에 이상한 점이 있다. 뜨거운 국에 담긴 숟가락이 뜨거워지듯이 열에너지는 고온에서 저온으로 이동하는 것이 아닌가? 증기 엔진을 살펴보자.이 열기관은 뜨거운 열원에서 열에너지를 얻어 바퀴를 돌리는 등의 일을 하는데 이 때 일부의 열은 저절로 낮은 온도로 흘러가 손실된다. 엔진을 아무리 잘 설계해도 주어진 열을 100% 일로 바꾸는 열기관을 만드는 것은 불가능하다. 이것이 열역학 제2법칙 2) 이다. 이것은 자연계에 비가역적인 과정이 있음을 의미한다. 저온에서 고온으로 열에너지를 전달하는 대표적인 열 펌프인 에어컨은 열역학 제2법칙에 어긋나는 것처럼 보인다. 그러나 에어컨은 전기 에너지를 소비해야만 작동한다.
화학
Q. 갑자기 안개가 생기는 이유가 궁금해요~
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.안개란 아주 작은 다수의 물방울들이 대기 중에 떠있는 현상으로, 수평시정이 1km 이하일 때를 말한다. 구름과 안개의 차이는 그 밑 부분이 지면과 접하고 있는가 또는 떨어져 있는가에 따라 결정한다. 밑부분이 지면과 접하여 있으면 안개(fog), 떨어져 있으면 구름(cloud)이라고 한다. 안개 속에서의 대기는 습하고 차갑게 느껴지며, 상대습도는 100%에 가깝다. 대체로 백색이지만, 공업지대에서는 연기와 먼지로 인해 회색이나 황색을 띠게 된다. 공업지대 등에서 안개와 연기가 섞인 것을 스모그(smog)라고 한다. 안개가 낮고 연직방향으로 엷어서, 하늘이 들여다보이는 것을 낮은안개(shallow fog)라고 하고, 눈높이의 수평시정은 1km 이상이 되지만, 지면부근에 낮게 깔린 안개를 땅안개(ground fog)라고 부른다.
지구과학·천문우주
Q. 오로라가 나타나는 것은 어떤 과학적인 원리가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.오로라가 생기는 원리를 이해하려면 먼저 태양과 지구의 상호 작용을 알아야 합니다. 태양은 지속적으로 태양풍을 방출하며, 이 태양풍은 지구의 자기장과 상호 작용합니다. 태양풍에는 전하를 띤 입자들이 포함되어 있으며, 이 입자들이 지구의 자기장을 따라 극지방으로 이동합니다.지구의 자기장은 입자들을 극지방으로 유도하는 역할을 합니다. 이때, 전하를 띤 입자들이 지구의 대기와 충돌하면 에너지가 방출되어 오로라 현상이 발생합니다. 이러한 과정을 통해 빛나는 오로라가 형성됩니다.에너지의 방출은 대기 중의 다양한 기체와의 상호 작용으로 이루어집니다. 대기 중에는 질소와 산소가 주로 있으며, 이 기체들과 전하를 띤 입자가 충돌할 때 오로라의 빛이 발생합니다.
물리
Q. 우주에서 정지해있는 사람이 손전등을 키면 가속도가 붙나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우주는 무중력 진공상태라고 보시면 돱니다. 조그마한 힘이 가해져도 엄청나게 멀리 날아가 바립니다. 우선 우주는 영하의 온도입니다. 그렇다보니 손전등이 켜질 수 없습니다. 손전등을 켤 수 있는 온도의 공간이 필요하고 그 공간에서 빛의 운동애머지가 존재한다면 공간안에서의 움직임은 가능하리라 판단됩니다.
생물·생명
Q. 동물 안락사에 사용되는 이산화탄소는 왜 고통스럽나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.6:45 4이산화탄소 (CO2) 흡입은 작은 동물 (예: 주, 쥐, 기니피그 및 햄스터)의 안락사에 NIH에서 가 장 일반적으로 사용되는 방법입니다. CO2는 일 반적으로 적절하게 투여될 때 작은 동물의 안락사 제로 고려되지만, 이는 AVMA 동물 안락사 가이 드라인 1,5에 설명된 여러 중요한 요인에 근거합 니다. 안락사 방법은 연구 목표, 종 및 동물의 연 령에 적합해야 하며 동물 연구 제안서에서 승인받 아야 하며, 최신 AVMA 안락사 가이드라인을 준 수해야 합니다. 1 과학적인 정당화가 IACUC에 승인되지 않은 한, 이 방법을 사용하여야 합니다.CO2를 사용할 때, 죽음은 고통 없이 빠르게 유발 되어야 합니다. 이러한 프로세스의 몇 가지 중요 한 측면은 다음과 같습니다:1. 동물은 적절한 기술, 장비 및 약물을 사용하여 훈련된 인원에 의해 안락사 되어야 합니다.2. 안락사 중에 종을 혼합해서는 안됩니다.3. 동물은 가능한 경우 자신의 홈 케이지에서 안 락사 되어야 합니다. 또한 허용되는 일반적인 관 행은 동물을 그룹화하여 안락사 하는 것입니다.