안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 위성인 달이 없다면 조수간만의 차도 없어지는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달의 인력의 영향으로 조수간만의 차이가 생깁니다. 달이 없어지면, 인력이 작용하지 않아서 조수간만의 차이가 없어집니다. 그러면 뻘도 없어지구요.
지구과학·천문우주
Q. 지구에 중력이 없어지면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구는 시속 1600km의 속도로 자전하고 있습니다. 1600km/h 가 얼마나 빠른 속력이냐면 1시간에 서울과 부산을 2번 왕복하는 속도 입니다. 이때 우리가 지구에 붙어있을 수 있는 이유는 중력의 힘이 원심력보다 훨씬 쎄기 때문입니다. 그런 중력이 없어지게 된다면 우리는 일단 원심력에 의해서 바깥으로 튕겨나가게 됩니다. 우주 속으로 빨려 들어가는 거죠. 이는 사람에게만 영향을 미치는 것이 아니라 질량이 있는 모든 물체에게 영향을 줍니다. 즉 이로 인해 허리케인의 6배에 해당되는 엄청 강력한 바람을 발생 시킵니다. 참고로 이 바람은 5초에 2.3km 를 이동 할수 있습니다. 원심력에 의해서 지구에 있는 모든 물체( 사람,자동차,기차 등등 ) 이 모두 우주로 날아가게 됩니다.
화학공학
Q. 휴지는 어떤 화학적 결합에 의해 만즐어 지는 건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.제지용 목제 펄프인 셀루코튼(cellucotton)을 이용해서 만들었다.상자 티슈(Tissues)를 처음으로 생산한 것은 1921년 킴벌리-클락(Kimberly-Clark)이다.브랜드 이름인 크리넥스(Kleenex)는 현재 티슈와 같은 말로 사용되고 있다.제1차 세계대전을 치르는 동안 천연 면화가 부족해지자, 셀루코튼(cellucotton)이라는 인조 면직물이 개발되었다.목제 펄프로 만든 이 인조 섬유는 천연 면직물보다 흡수력이 5배나 뛰어났으며, 가격도 훨씬 저렴했다.처음에는 이것을 외과 수술용 붕대와 가스 마스크를 만드는 데 사용했다.전쟁이 끝나고 수요가 줄어들자 제조사인 킴벌리-클락(Kimberly-Clark)에서는 셀루코튼의 재고를 처리할 방법을 강구하게 되었다.그 노력에서 나온 첫 번째 시도가 크리넥스 커치프(Kleenex Kerchiefs)를 향상시킨 ‘세너테리 콜드크림 리무버(Sanitary Cold Cream Remover)’라는 제품이었다.회사에서는 그것을 유명인들이 화장을 지울 때 사용하는 획기적인 제품이라고 광고했다.여성들은 얼굴을 닦는 수건을 반복해서 사용하는 대신 커치프(kerchiefs)를 이용하기를 원했으며, 이를 위해 100장 들이 커치프 한 상자의 가격인 65센트 정도는 기꺼이 지불했다.그리하여 이 제품은 날개 돋친 듯이 팔려 나갔다.그런데 그 과정에서 소비자들은 크리넥스(Kleenex)가 한 번 쓰고 버리는 손수건으로도 아주 유용하다는 사실을 알게 되었고, 그런 의견을 직접 써서 회사에 보냈다.1921년 킴벌리-클락사에서는 상자 속에서 한 장의 티슈를 뽑으면 다음 한 장이 저절로 튀어 나오도록 만든 크리넥스와 서바티슈(Serv-a-Tissue)를 판매하기 시작했다.이후 킴벌리-클락사에서는 1930년 실시한 시장 조사를 통하여 사람들이 코를 풀 때도 이 화장지를 쓰고 싶어 한다는 것을 확인했다.곧이어 새로운 광고를 전개했고, 판매량은 2배로 늘어났다.
지구과학·천문우주
Q. 입자물리학에서 '하이그스 보존(Higgs Boson)'은 무엇이며, 왜 신의 입자라고 불리는가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.1964년에 피터 힉스는 입자에 질량이 부여되는 과정에 대한 가설인 힉스 메커니즘을 발표하면서 힉스 보손의 존재를 가정하였다. 힉스는 1964년 피지컬 리뷰 레터에 실린 대칭 깨짐 논문들에 힉스 장과 힉스 보손으로 일어나는 힉스 메커니즘 가설을 다루는 논문을 실었다. 힉스의 가설은 바닥 상태일 때 0 이 아닌 값을 갖는 아직 발견되지 않은 양자가 힉스 장 안에서 자극을 받아, 쿼크나 전자와 같은 다른 기본 입자에 질량을 부여한다는 이론이다.힉스 보손은 표준 모형을 수립하면서 널리 인정되었고, 실험을 통해 발견되지 않은 상태에서도 입자물리학 핵심 이론의 기반이 되었다.[5] 그러나, 힉스 보손이 존재하지 않는다고 가정하여도 표준 모형이 완전히 붕괴되는 것은 아니다. "힉스를 제외한 모형"도 제안된 적이 있다.발견힉스 보손은 다른 입자에 비해 질량이 매우 크고 붕괴되는 시간이 짧기 때문에 대형 입자가속기에서만 관찰이 가능하다. 2012년 7월 4일, 유럽 입자 물리 연구소(CERN)의 대형 강입자 충돌기의 ATLAS와 CMS로 실시된 연구에서, 2012년 7월 4일 오전 3시(현지 시간)에 4.9σ의 신뢰도로 힉스 보손과 유사한 입자를 발견하였다고 발표하였다.[6] 그리고 2013년 3월 14일, CERN에서 힉스 보손의 발견을 공식으로 밝히면서 힉스 보손은 실재하다는 것이 증명되었다.[7]
지구과학·천문우주
Q. 우주물리학에서 암흑물질과 암흑에너지는 무엇이며, 왜 존재한다고 생각하는가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.암흑 물질(暗黑物質, dark matter)은 우주 물질의 약 85%를 차지하는 것으로 생각되는 물질의 가설상의 형태이다.[1] 암흑 물질은 전자기장과 상호 작용하지 않는 것처럼 보이기 때문에 "암흑"이라고 불리는데 , 이는 전자기파를 흡수, 반사 또는 방출하지 않아서, 그러므로, 탐지하기 어렵다는 것을 의미한다. 다양한 천체물리학적 관측들―만일 볼 수 있는 것보다 더 많은 물질이 존재하지 않는다면 현재 받아들여지고 있는 중력 이론으로는 설명할 수 없는 중력적 효과를 포함한―은 암흑 물질의 존재를 암시한다. 이러한 이유로, 대부분의 전문가들은 암흑 물질이 우주에 풍부하고 그것의 구조와 진화에 강한 영향을 미쳤다고 생각한다.[2]암흑 물질에 대한 주요 증거는 만일 많은 은하들이 보이지 않는 물질을 많이 포함하지 않는다면 상당히 다르게 행동할 것이라는 것을 보여주는 계산으로부터 나온다. 어떤 은하들은 전혀 형성되지 않았을 것이고 다른 것들은 현재처럼 움직이지 않을 것이다.[3] 다른 계열들의 증거로는 관측 가능한 우주의 현재 구조의 천문학적 관측에 따른, 중력렌즈[4]와 우주 마이크로파 배경에서의 관측, 은하들의 형성과 진화, 은하 충돌들 동안 질량 위치 및 은하단들 내의 은하들의 운동이 있다.[5] 우주론의 표준 ΛCDM 모형에서는, 우주의 총 질량-에너지 함량은 5%의 일반 물질과 에너지, 26.8%의 암흑 물질, 그리고 암흑 에너지로 알려진 에너지 형태의 68.2%를 포함한다.[6][7][8][9] 따라서, 암흑 에너지와 암흑 물질은 총 질량-에너지 내용물의 95%를 구성하는 반면에, 암흑 물질은 총 질량의 85%[노트 1]를 구성한다.[10][11][12][13]아직 암흑 물질을 직접 관찰한 사람이 없기 때문에 ― 존재한다고 가정하면 ― 중력을 통하지 않고는 일반 중입자 물질 및 복사와 거의 상호 작용하지 않아야만 한다. 대부분의 암흑 물질은 비중입자로 생각된다; 그것은 미발견의 어떤 아원자 입자들로 구성되어 있을 수 있다.[노트 2] 암흑 물질의 주요 후보는 아직 발견되지 않은 새로운 종류의 기본 입자, 특히 약하게 상호작용하는 무거운 입자(WIMP)이다.[14] 다른 가능성은 원시 블랙홀과 같은 블랙홀을 포함한다. 암흑 물질 입자를 직접 탐지하고 연구하기 위한 많은 실험이 활발히 진행되고 있지만 성공하지 못했다.[15] 암흑 물질은 속도(더 정확하게는 자유 스트리밍(free streaming) 길이)에 따라 "차가운", "따뜻한" 또는 "뜨거운" 것으로 분류된다. 현재 모형은, 입자들의 점진적으로 축적에 의해서 구조들이 창발하는(structures emerge) 차가운 암흑 물질 시나리오를 선호한다.과학 커뮤니티는 일반적으로 암흑 물질의 존재를 인정하지만,[16] 일반적인 암흑 물질로는 잘 설명되지 않는 특정 관측에 흥미를 느낀, 일부 천체물리학자들은, 일반 상대성 이론의 표준 법칙의 다양한 수정들을 주장한다. 여기에는 수정 뉴턴 역학, 텐서-벡터-스칼라 중력(tensor–vector–scalar gravity) 또는 엔트로피적 중력이 포함된다. 그렇지만, 지금까지 제안된 모형들 중 어느 것도 관측된 모든 현상을 한 번에 정확하게 설명할 수 없으며(관측적 증거에 대한 섹션을 참조), 만일 중력을 수정해야 하는 경우라도, 암흑 물질의 일부 형태가 여전히 필요할 것임을 시사한다.
전기·전자
Q. 우리가 사용하는 공기 청정기는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공기청정기 안에 필터가 들어가 있습니다. 헤파필터를 포함해서 여러 필터가 있습니다. 이 것이 공기중의 미세먼나 오염물질을 걸러 주는 것 입니다.
화학
Q. 간헐적단식하면 오토파지라고 젊은세포가 나온다고하는데 사실인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.간헐적 단식과 오토파지의 관계에 대해서 알아봅시다. 간헐적 단식이 오토파지에 효과가 있다고 하는데요. 그 이유는 장기공복이나 단식 등으로 세포가 영양분을 공급받지 못하면 오토파지 활동이 활발해지기 때문입니다. 에너지를 얻지 못하게 되면 오토파지를 통해 세포 내 물질을 분해하여 에너지도 얻고 생존에 필요한 세포를 재활용하게 되는 원리를 알게 되면 서로의 상관관계를 이해하기 쉽겠죠? 이와 관련한 재미난 사례를 소개하자면 난자와 정자가 결합한 수정란은 착상 전까지 영양분을 공급받지 않고 내부 세포의 재활용을 하게 되는데요. 이때 수정란의 오토파지 활동이 제대로 이루어지지 않으면 수정란의 발달이 저해된다고 합니다. 공복의 상태가 오토파지의 활성화에 기여한다는 사실을 보여주는 과학적 사례라고 볼 수 있겠습니다.앞서 말씀드린 내용을 요약하면 간헐적 단식을 잘 이용하면 오토파지가 활성화되고 그로 인해 다양한 질병에 노출되는 확률도 현저히 떨어진다는 사실을 알 수 있습니다. 현재 대부분의 사람들이 가장 흔하게 하고 있는 식습관 하루 3끼를 지속적으로 먹게 된다면 손상되거나 변형되거나 쓰레기가 되어 버린 세포를 청소하고 분해하고 재활용할 수 있는 기회가 없어지겠죠? 하루 3끼 대신 공복을 유지할 수 있는 간헐적 단식의 식사를 지속적으로 잘 활용한다면 체지방 감소 등과 더불어 오토파지의 활성화라는 큰 효과를 누릴 수 있겠습니다.
전기·전자
Q. 인덕션에서 열을 발생시키는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인덕션과 핫플레이트는 비슷합니다. 내부에 열선이 들어가 있으며 이 열선이 가열되면서 조리가 가능해 집니다. 인덕션과 햇플레이트가 다른 점은 상판의 차이 입니다. 기존 핫플레이트 상판이 금속재질이라면 인덕션은 강회유리 재질 입니다.
생물·생명
Q. 포유류 최초의 공통 조상은 어떤 생물인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.최초의 포유류는 약 2억 년 전에 지구상에 최초로 등장했다. 포유류가 등장하기 9000만 년 전쯤에 등장했던 단궁류에서 진화한 동물이다. 오늘날의 포유류는 중생대 초기 트라이아스기 때 등장했다. 이들은 공룡들처럼 거대하고 빠르게 진화하지 못했으며 작은 몸집으로 공룡들을 피해 다녔다. 이들 대부분은 공룡들이 잠을 자는 밤에 활동했으며 밤에도 활발하게 돌아다닐 수 있도록 체온을 유지 시켰지만 대신 먹이를 많이 먹어야 했다.6600만 년 전 비조류 공룡들이 모두 지구상에서 멸종한 이후 신생대가 시작되었고, 지구는 포유류가 살기에는 조금 더 안전한 곳이 되었다.[3] 다만 신생대 초기에는 아직 티타노보아, 카르보네미스, 그리고 남아메리카에서는 수각류의 일부이자 몸집이 거대한 공포새들이 포유류들을 잡아먹고 사는 등 석형류들이 아직 생태계의 정점이었다. 물론 현재의 신생대도 악어, 비단뱀, 맹금류 등의 대형 석형류들은 포유류와 함께 최상위 포식자 지위를 차지하고 있다.이후 팔레오세-에오세 극열기를 거쳐 폭발적인 종 분화를 겪었으며, 5000만 년 전 쯤 공포새들이 점점 사라지자 수많은 포유류들은 더욱 번성하여 지구 곳곳으로 퍼져나갔다. 에오세 후기부터는 거대 포유류가 나타나기 시작했으며, 플라이스토세의 여러 빙하기를 거치면서 거대 포유류는 대부분 멸종하였지만, 아프리카대륙에는 아직도 일부 육상 거대 포유류가 남아있으며 해양에도 지구 역사상 가장 큰 동물종인 고래 상당수가 남아있다.
화학
Q. 사람이 영양소로 삼을수 있는 종류는 어떻게 구분되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그럼 우리 몸의 시스템은 어떻게 구성되어 있을까?사람의 몸은 물과 지방, 단백질, 탄수화물, 무기 염류 등이 각각 일정한 비율을 차지하는 시스템으로 구성되어 있다. 그런데 우리 몸은 항상 이 시스템을 유지하는 게 아니다. 끊임없이 음식물을 통해 이 물질들을 섭취해야만 시스템이 유지된다.탄수화물, 지방, 단백질, 무기 염류, 비타민, 물 등을 영양소라고 하며, 이들은 음식물을 통해서 섭취할 수 있다. 이 영양소들은 에너지를 발생시키고 우리 몸을 구성하고, 몸의 기능을 조절하는 역할을 한다.