안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성 테라포밍 때 자기장도 없는데 태양풍 문제는 어떻게 해결한다는 아이디어가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.영화 마션에서 보는 것과같이 돔 형태의 건물을 만들어서 그곳애서 생활하며 살아갈 수 있습니다.
화학
Q. 식용유가 왜 물보다 끓는점이 더 높은건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물은 친수성이며, 수산기 결합입니다. 식용유에 비해서 결합력이 약해서 쉽게 끊어집니다.식용유의 종류마다 끓는점은 다릅니다. 옥수수유는 섭씨 270도, 해바라기유 250도, 카놀라유 250도, 면실유 230도, 포도씨유 220도, 콩기름(식용유) 210도, 올리브유 180도입니다.바삭한 튀김을 위한 기름의 적정한 끓는 온도는 200도~250도 사이입니다. 끓는점이 낮다면 열을 가하지 않고 샐러드 등의 풍미를 높이는 역할을 하는 것이 적당합니다. 튀김 등의 요리용으로 쓴다면 조리 시간이 짧아져 음식의 표면은 쉽게 타고 안쪽은 익지 않을 수 있기 때문입니다.
생물·생명
Q. 모기는 얼마나 살 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물 위에서 알을 낳은지 약 3일 만에 부화되어 유충이 된다. 이 유충은 머리·가슴·배로 뚜렷이 구분된다. 머리에는 1쌍의 더듬이, 1쌍의 겹눈, 입부분을 갖추어져 있고 가슴등판이 3부분으로 구획되어 있다. 배는 8마디로 되어 있고, 끝에는 공기호흡 기관인 원통 모양의 기관 1개, 또 한쪽은 물 속 호흡기관인 아가미가 있다. 이 유충은 약 7일간 4회의 탈피를 하여 번데기가 된다.번데기는 유충의 모양과는 달리 머리·가슴부가 합쳐져 있고, 정수리에 뿔 모양으로 된 1쌍의 호흡각(呼吸角)이 있다. 머리·가슴부 속에는 1쌍의 더듬이, 3쌍의 다리, 1쌍의 날개, 머리부에는 1쌍의 겹눈과 입의 부분이 접혀져 있다. 그래서 껍질만 벗기면 성충이 될 수 있는 기관들이 갖추어져 있다. 배는 8마디고 끝 부분에는 1쌍의 납작한 난원형(卵圓形)의 유영편(游泳片)이 있어, 물을 헤쳐 운동할 수 있는 기관이 부속되었다. 번데기는 물 속에서 약 3일이 지나면 성충으로 변태하게 된다. 모기는 알에서 성충이 되기까지 약 13∼20일 걸리고, 성충의 수명은 1∼2개월이다.
화학공학
Q. 요즘 반시가 나오네요 반식 익히는 약은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.대봉감을 빠르게 후숙시키려면 사과가 필요합니다.사과는 다른 채소와 과일을 익히는 에틸렌이라는 가스를 생성합니다.그래서 사과와 함께 보관하면 하루이틀 사이에 채소가 금방 시들어 버리거나 과일이 익어 버리죠.이 사실을 몰랐던 초보 주부 시절에는 냉장고 야채실 한켠에 사과와 각종 채소들을 함께 보관했었다가 다 먹지도 못하고 시들어 버린 채소를 버리기 일쑤였습니다.지금은 사과에서 에틸렌 가스가 나온다는 사실을 알고 절대로 다른 채소나 과일과 같이 두는 일이 없습니다.종종 초록 바나나를 빨리 익혀 먹고 싶거나 아보카도, 키위 등을 빠르게 후숙할 때엔 사과와 함께 보관하기도 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 열기구는 어떤 과학적 원리로 비행하는지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.열기구는 잠수정과 반대로 작동을 하는데기낭 밑에 설치된 버너를 켜서 기낭안의공기를 데워주면 공기가 팽창이 되어 일부가빠져나가게 됩니다. 다시 버너를 끄게 되면공기가 식어 수축되면서 기낭안으로 공기가 들어오는데 공기가 팽창되어 감소될 때는위로 뜨게 되고 공기가 수축되어 공기량이 많아지면 가라앉게 되는 원리입니다.버너를 약하게 또는 세게 분사해 일정한높이를 유지할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 월드컵 공인구에 숨겨진 과학적 기술은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.2022년 카타르 월드컵이 드디어 개막했다. 세계 축구의 발전과 함께 월드컵 공인구의 발전도 함께하고 있다. 이번 카타르 월드컵에선 아디다스가 제작한 알 리흘라(Al Rihla)가 공인구로 활약하고 있다.월드컵 공인구는 단순한 스폰서십을 떠나 월드컵의 역사와 첨단기술이 깃든 과학의 결정체다. 순간 최고속도 120km/h에 이르는 빠른 속도로 공기를 가르는 공인구는 공기역학적인 설계와 반발력, 내구성을 지니도록 설계됐다.축구공은 기본적으로 공기 중을 가를 때 발생하는 공기의 저항력을 극복하고 얼마나 부드럽게 날아가느냐가 중요하다. 같은 힘으로 공을 찼을 때 빠른 속도로 직선에 가깝게 비행해야 한다. 또한 시간이 지날수록 저항에 의해 속도가 줄어드는 현상을 최대한 줄이는 것이 포인트다.월드컵 공인구의 진화우리에게 익숙한 축구공의 디자인은 1970년 멕시코 월드컵부터 시작한다.아디다스가 만들고 멕시코 월드컵에 쓰인 텔스타(TelStar)가 공인구의 시발점이라 할 수 있다. 현재 우리가 축구공 디자인이라고 인식하고 있는 검고 흰 벌집형 오각형 무늬 가죽이 연결된 동그란 공이 바로 텔스타다. TV 중계를 고려해 디자인한 공인구 '텔스타'는 말 그대로 당시 흑백 텔레비전에서 잘 보이도록 만들었다.이후 1980년대와 1990년대까지 텔스타를 기반으로 한 공인구가 월드컵 대회에 쓰였다. 텔스타 영향력에서 벗어나기 시작한 것은 2002년 한일 월드컵 때부터다.2002년 한일 월드컵 공인구는 피버노바(Fevernova)다. 벌집형 오각형 디자인에서 벗어나 흰색 바탕에 황금색 삼각형이 그려진 화려한 모양으로 발전했다. 재질도 가죽과 비닐이 아닌 '하이솔리드 폴리우레탄'이라는 첨단 신소재를 활용한 최초의 공인구다.2006년 독일 월드컵에 쓰인 공인구 팀 가이스트 (Team Geist)는 첨단기술이 본격적으로 적용된 공인구다. 바람개비 모양의 14개 합성 패널 조각을 꿰매는 대신 열압착 방식으로 만들어 붙였다. 독특한 디자인과 함께 공기저항을 최소화하는 설계를 적용했다.반면, 2010년 남아공 월드컵에서 등장한 자블라니 (Jabulani)는 역대 최악의 공인구로 통한다. 공이 지나치게 부드러워 공기저항을 많이 받고 공의 회전율도 낮아 초속과 종속의 속도 차이가 크게 발생했다. 때문에 공이 느리다는 느낌과 함께 궤적이 예상과 달라 선수들에게 박한 평가를 받았다.2018 러시아 월드컵 공인구인 ‘텔스타 18’은 1970년 오리지널 텔스타를 기념한 공인구다. 디지털 디자인과 함께 공의 내구성과 반발력 향상에 초점을 맞췄다. 이 때문에 속도가 빠르고 궤적이 직선에 가까워 역대 가장 공격적인 공인구로 불린다. 텔스타 18부터 IT기술을 접목한 것이 특징이다. 공 내부에 NFC칩을 장착해 공의 속도와 위치 측정이 가능했다. 당시 비디오 판독(VAR)과 함께 오심을 줄여주는 결정적인 역할을 했다.
지구과학·천문우주
Q. 24절기는 어떻게 만든 것인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.절기의 개념은 전 세계 공통이나, 24개라는 개수와 명칭, 그리고 태양의 움직임을 기준으로 하여 태음력의 단점을 보완한다는 발상은 중국의 화북지방에서 처음 고안되었다.태음력이 이미 있었음에도 태양력을 보조적으로 사용했던 이유는, 계절에 따른 날씨의 변화를 쉽게 체감하기 어려운 괴리감이 있었던 문제점 때문이었다. 태음력은 달의 모양을 통하여 날짜를 바로 알기는 쉬우나 계절의 변화를 쉽게 알기는 어려웠다.그러므로, 농경사회였던 동아시아권에서는 이와 같은 괴리감을 보완할 필요성이 있었고, 따라서 계절의 변화를 쉽게 체감하고 느낄 수 있도록 황도에 기준한 절기를 사용하기 시작했다. 보통 동아시아권에서 쓰인 역법은 태음력으로 알고 있는 경우가 많지만, 24절기를 같이 부속 단위로 사용했기 때문에 엄밀히 따지면 태음태양력으로 불러야 한다.대한민국에서 24절기는 아마도 조선시대 무렵부터 도입된 것으로 추정된다. 사실 조선시대 이전에는 음력을 중심으로 사용하였다. 그런데 음력은 기후와 차이가 크기 때문에 음력 달력만으로는 농사를 짓기 힘들다는 단점이 있었는데, 이를 보완하기 위하여 양력의 요소를 도입한 것이 24절기라고 할 수 있다. 그렇기 때문에 24절기는 음력이 아닌 양력과 잘 맞는다.다만 후술하겠지만 24절기의 명칭은 중국, 그것도 베이징과 화북 지방의 기후에 맞춘 것이기 때문에 한반도의 실정과는 약간 차이가 나는 부분도 있었고, 이를 보완하기 위해서 세종조에 농사직설 등의 도서를 편찬하게 된다.
물리
Q. 근육은 수축과 이완을 반복하면서 움직임을 만들어내는데 이때 수축과 이완의 과정이 어떻게 이루어지는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.근육을 수축한 후에 이완을 시키는 것입니다. 수축 후 이완 방법은 근육이 수축을 하면 근육 자체가 팽팽해집니다. 그러면 팽팽한 근육은 연결되어 있는 힘줄을 당기게 되고 그 힘줄은 자극을 받게 될 것입니다. 그러면 근육 안에서는 너무 팽팽해지면 근육에 손상을 입게 되기 때문에 근육을 늘어나게 해야 합니다. 가장 많이 언급되는 예시가 책상이나 테이블에 무거운 물건이 있는데 떨어지는 것을 보고 한 손으로 잡게 되었습니다. 손으로 잡았으니 전완근과 이두근, 상완근 등이 작용하였을 것입니다. 그러면 지금 언급한 근육들이 강하게 수축을 하면서 무거운 물체를 땅에 떨어지지 않게 잡고 있으려고 할 것입니다. 그런데 생각보다 더 무거운 물건이라 들고 있으면 근육이 손상될 정도로 무거운 물건이었습니다. 그러면 근육에서는 손상을 입지 않게 근육을 강제로 늘어나게 해서 근육의 손상을 막는 기전이 발동합니다. 이러한 일이 일어나게 하는 기관이 바로 골지건 기관(Golgi tendon organ)입니다. 힘줄에 존재하고 근육과 연결되어 있는 골지건 기관은 근육의 손상을 보호하는 역할이 가장 큽니다. 이러한 골기건 기관의 보호 작용을 이용해서 근육을 이완시키는 테크닉이 수축 후 이완입니다.
지구과학·천문우주
Q. 목성의 남반구에 있는 대적점은 왜 안없어지는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.목성(木星)의 남위 20° 부근에서 붉은색으로 보이는 타원형의 긴 반점.목성 사진을 보면 밝고 어두운 평행 줄무늬와 대적점을 쉽게 확인할 수 있다. 이중 대적점은 타원 모양의 태풍과 같은 것으로 목성의 고속 자전에 의한 대기의 교란 현상이다.대적점의 크기는 오랜 시간에 걸쳐 서서히 변하는데, 1878~1881년의 최성기에는 길이 5만km, 너비 1만km나 되었다. 그 무렵에는 진한 벽돌색이었는데, 그 후 점차 퇴색하여 붉은기가 없어지고 모양도 둥글게 되었으며 크기도 작아졌다. 1878년 처음으로 관측되어 주의를 끌었는데, 그 이전의 오래 된 스케치에도 그와 비슷한 것이 있다. 대적점의 자전속도는 다소 변화가 있지만 주위의 다른 부분에 비해 조금 느리다. 이렇게 대적점의 경도(經度)가 변한다는 사실에서 그것이 대기 중에 떠 있음을 알 수 있다.하이드는 고체로 된 목성표면의 지형적인 요철 때문에 대기 중에 대적점이 생긴다는 설을 주장하였다. 그러나 목성탐사선 파이어니어 10호의 관측 결과, 대적점은 태풍과 비슷한 거대한 폭풍우로 밝혀졌다. 또한 보이저 1·2호의 관측에 의해 크기가 지구의 5배나 되는 거대한 저기압의 소용돌이 구름임이 확인되었다.
지구과학·천문우주
Q. 보통 자외선이나 적외선이라고 하는 태양으로부터 오는 모든 에너지들은 어떻게 원거리에서 전달이 되는 것인가요.?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자외선, 적외선, 가시광선은 빛의 일종입니다. 그렇다보니 빛의 속도로 이동이 가능합니다. 태양의 복사열과 빛이 도착하는 곳까지 이동 가능합니다. 그리고 태양계 밖으로도 이동 가능합니다.