Q. 스피커가 소리를 발생시키는 과학적인 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전기신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법에 따라 동전형 ·전자기형 ·정전형 ·유전체형 ·자기왜형 등이 있다.동전형 : 가장 널리 쓰이는 방식으로, 동전형은 영구자석의 자기장 내에 있는 코일(보이스코일)에 음성신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용한 것이다. 성능이 좋은 것이 특징이다.전자기형 : 영구자석 끝에 설치한 코일에 음성전류를 흘려 보내어 코일 사이에 있는 철편을 진동시키고 이 진동을 레버에 의해 진동판에 전하여 소리를 방사하는 원리를 이용한다. 취급이 간단하나, 고역특성이 나쁘고 일그러짐이 많아 점차 사용이 줄고있다.도선 주위에 나침반을 놓고 도선에 전류를 흘러주면 나침반 바늘이 움직인다. 이는 도선에 전류가 흐를 때 그 주변에 자기장이 생긴다는 사실을 의미한다. 이 성질을 이용하여 전자석을 만들 수 있다. 쇠못에 에나멜(enamel) 선을 감고 에나멜선에 전류를 흘러주면 쇠못은 자석이 된다. 자석이 된 쇠못을 영구자석에 가까이 가져가면 밀어내거나 당기는 힘이 작용한다. 이러한 원리로 스피커를 만들 수 있다.스피커에는 진동을 하는 진동판이 있다. 이 진동판에 에나멜 선을 감은 것과 같은 코일(coil)을 붙인다. 이 코일을 보이스 코일 (voice coil)이라고 한다. 보이스 코일을 영구자석 가까이 놓고, 코일에 소리 정보를 가진 전류를 흘러주면 플레밍의 왼손 법칙 1) 에 따라 코일이 힘을 받아 움직인다.코일과 붙어있는 진동판이 진동을 하면 공기가 진동하여 소리가 나게 된다. 이것이 스피커에서 소리가 나는 기본 원리이다. 진동판을 진동시키는 방식에는 여러 가지가 있다. 구동 방식에 따라 다이내믹 스피커, 정전형 스피커, 압전 스피커, 이온형 스피커, 진동면이 얇은 박막형 스피커 등이 있다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 서해에서만 조수간만의 차가 발생하는것인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달과 태양의 중력으로 발생한 기조력[1]의 영향으로 해수면의 높낮이가 주기적으로 변하는 현상. 지구 표면에 액체 상태로 떠 있는 바다가 지구 중심을 형성하는 고체층과 서로 다른 중력 가속도를 받기 때문에 생긴다.[2] 우리나라 서해는 세계구급으로 조석이 굉장히 뚜렷하게 드러나는 곳이고[3] 그래서 갯벌이 잘 발달했다. 반면 동해는 아예 언제가 밀물이고 언제가 썰물인지 느끼지도 못할 정도다. 남해는 동해보다는 서해의 특징에 좀 더 가까운 편이며, 남해와 동해 바다가 만나는 부산광역시에서는 도시 안에서도 다대포해수욕장이 있는 서부산과 해운대해수욕장, 송정해수욕장 등이 있는 동부산 해안의 조석 변화 차이가 눈에 띌 정도다.
Q. 에스칼레이터는 어떤 과학적 원리가 숨어 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.사람이나 화물이 자동적으로 위아래층으로 오르내릴 수 있도록 만들어진 계단 모양의 기계를 이르는 말이다. 순화어로는 "자동계단"이라고 하며, 북한에서는 "계단승강기"라고 한다.[1] 19세기 말, 현대형 승강기를 최초로 개발한 미국 오티스 엘리베이터에 의해 발명되었다. 엘리베이터, 경사식 무빙워크와 함께 수직이동수단의 삼대장.에스컬레이터는 주로 지하철역의 출입구와 같이 다리로 이동하기에는 불편한 천국의 계단 같은 곳이나 백화점 같은 쇼핑시설에 설치되어 있는 편이며 엘리베이터와는 다르게 아파트와 같은 주거용 건물에 설치되는 경우가 거의 없다. 다만 주상복합의 경우에는 상업시설에 설치되고 있다. 예전에는 에스컬레이터가 한 번 작동되면 수동으로 작동을 중단시키기 전까지 쉬지 않고 계속 작동하는 방식을 사용했기 때문에 전력낭비[2]가 심했고, 고장 및 안전사고가 잦았으나 요즘은 에스컬레이터 끝부분에 센서가 장착되어 승객이 접근하면 작동하고 그렇지 않으면 작동하지 않는 방식으로 전환되고 있는 편이다.[3]에스컬레이터를 만드는 회사는 모두 엘리베이터와 무빙워크도 함께 만든다. 다만 설치나 유지보수는 엘리베이터 담당 기사들과 무빙워크, 에스컬레이터 담당 기사들이 나뉘어져 있다.의아하겠지만 보험법에서는 기타 교통수단으로 분류된다.
Q. 석유의 생성 원리는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.석유(石油 / Petroleum[1])는 자연적으로 만들어져 지층에 매몰되어 있는, 액체 탄화수소 또는 이를 정제한 물질이다.[2] 그 활용도가 매우 광범위하기 때문에 현대 인류가 이용하는 가장 핵심적인 천연자원 중 하나로 꼽힌다. 그나마 매장 분포가 고른 편에 속하는 자원인 석탄과 달리, 석유의 경우 특정 지역에 집중적으로 매장되어 있는 편재성이 강한 자원이다. 주요 산출 지역은 미국, 러시아, 캐나다, 중국, 중동, 베네수엘라, 북유럽 북해 연안, 동남아시아, 아프리카 등이며, 그 중에서도 중동에 전 세계 석유의 약 50% 가량이 집중되어 있다.대부분의 사람들이 석탄과 석유, 천연 가스 등을 '화석 연료'라고 칭하면서 공룡을 필두로 한 유기체들이 죽고 퇴적되어 생성된 것이 석유라고 알고 있다. 하지만 인류가 석유를 사용한 지 꽤 오랜 시간이 흘렀음에도 불구하고 아직까지도 어떻게 생겨난 것인지 확실하게 알지는 못한다. 현재 가장 대중적이고 정설로 인정받는 것은 유기물[4]에서 생성된다는 것이다.그러나 미국의 셰일오일이나 기술의 발전으로 생물이 퇴적되었다고 보기 어려운 층에서조차 석유가 대량으로 발견되고, 심지어 지금까지 인류가 사용한 어마어마한 양 보다도 더 많은 양이 발견되고 있기 때문에 기존 생물들의 퇴적물로 과연 이 정도의 석유량이 가능한가 하는 의문 등으로 지구 내부의 무기물에서 자연발생한다는 가설, 즉 석유 무기 기원설도 점차 힘을 받고 있는 상황이