안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
생물·생명
Q. 나무 나이는 나이테를 보면 알 수 있다고 하잖아요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.가슴 높이에서 나무의 둘레를 재보자. 평균 가슴 높이는 삼림 측정법으로도 활용되는데 땅으로부터 1.4m가 되는 높이이다. 이 높이에서 직물 줄자로 나무 줄기를 두르고 나무의 둘레를 적는다.[1]만약 땅이 경사졌다면, 땅으로부터 1.4m 떨어진 높은 곳에서 높이를 재고, 그 곳에 표시를 해둔 뒤, 낮은 곳에서 같은 과정을 반복한다. 높은 곳과 낮은 곳에서 측정한, 그 둘 사이에 있는 중간 시점이 평균 가슴 높이이다.1.4m 보다 더 아래에서 갈라진 나무 줄기는 갈라진 곳의 바로 아래의 둘레를 측정한다.Determine the Age of a Tree Step 2 이미지2나무 줄기의 지름과 반지름을 알아낸다. 지름을 알아낼 때는 나무의 둘레를 파이 또는 어림잡아 3.14로 나누면 된다. 그렇게 해서 나온 지름을 2로 나누면 반지름을 알아낼 수 있다.[2]예를 들어, 만약 나무의 둘레가 390cm라면, 지름은 약 120cm이고, 반지름은 약 60cm이다.Determine the Age of a Tree Step 3 이미지3나무 껍질을 감안해서 약 0.6cm에서 2.5cm를 뺀다. 블랙오크처럼 두꺼운 나무껍질을 보유한 나무 종을 측정할 때는 반지름 값에서 2.5cm를 뺀다. 자작나무같이 얇은 나무껍질을 가진 나무 종을 측정할 때는 0.6cm를 뺀다. 확신이 없고 어림잡아 측정을 하고 싶다면, 반지름 값에서 1.3cm를 뺀다.[3]나무껍질까지 포함해서 측정을 하면 둘레 값이 늘어나며 당신이 구한 둘레 값을 벗어나게 된다.Determine the Age of a Tree Step 4 이미지4근처의 쓰러진 나무를 이용해 나이테 폭의 평균 값을 계산해본다. 연구 중인 나무와 같은 종의 죽은 나무나 쓰러진 나무가 있는지 주위를 확인해본다. 나이테가 보이는 나무를 발견하면 반지름을 측정하고 나이테 수를 세어본다. 그 다음 반지름을 나이테의 수로 나눠서 나이테 폭의 평균 값을 알아낸다.[4]근처에 반지름이 64cm이고 나이테는 125개인 나무 그루터기가 있다고 가정해보자. 나이테 폭의 평균 값은 0.51cm가 나온다.성장률은 나무의 종과 환경 조건에 따라 달라진다. 당신이 측정하고 있는 살아있는 나무는 근처에 자라고 있는 같은 종의 나무와 성장률이 비슷할 수도 있다.나이테 폭의 평균 값을 사용하거나, 근처에 나무 그루터기가 없다면, 나무의 나이를 예측하기 위해 평균 성장률을 공식에 적용해도 된다.나이테 폭의 평균 값을 알고 있다해도 평균 성장률을 이용해 나무의 나이를 예측한 뒤 두 방법의 결과를 비교해보는 것도 한 방법이다.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학에 나오는 도노라 사건이 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.도노라는 철강산업도시 피츠버그의 남쪽 약 30km 지점, 오하이오 강의 지류 몬가헤라(Monongahela) 강이 굽어져 돌아나가는 만곡부에 위치하고 있다. 도노라의 배후와 강 건너의 웹스터(Webster) 바로 뒤에는 얕은 구릉이 연결되어 있고, 강이 구부러져 있어 구릉으로 둘러싸여 있는 지형이었다.사고 당시 이 도노라 계곡에는 1만 4천 명이 거주하였는데, 취업인구 대부분은 강에 연해서 늘어선 대규모의 철강공장, 철사공장, 황산제조공장, 아연공장 등에서 일하였다. 이렇게 많은 공장은 피츠버그를 본거지로 하는 유에스스틸(US Steel)사의 자본에 의해 운영되었고, 도노라는 이들 공장에 고용된 노동자들의 마을이었다.1948년 10월 26일에 계곡을 덮기 시작한 스모그는 시간이 흐를수록 증가해 갔다. 스모그는 계곡에서 항상 발생해 왔던 것이었기 때문에, 이때에도 주민들은 늘 끼는 안개 정도로밖에는 생각지 않았다. 그러나 이 스모그는 27, 28일에도 계속되었고, 계곡의 공기는 점점 더 오염되어 갔다. 29일이 되면서 각지에서 발생한 환자들이 병원으로 전화를 걸어 대 병원의 전화벨이 쉬지 않고 울려 댔다. 이 스모그는 30일에도 하루 종일 계속되었고, 31일 오후 계곡에 내린 비로 겨우 자태를 감추게 되었다.사망자 20명, 피해를 받은 주민이 인구의 43%에 달하는 약 6천 명에 이르렀다고 보고되고 있다. 공장들이 배출하는 매연이 계곡을 덮었던 역전층에 의해 좁은 계곡을 가득 메웠기 때문이다.도노라도 사건이 일어나던 당시에는 아직 대기오염을 측정하고 있지는 않았었다. 그러나 이산화가스 농도는 1.4-5.5mg/m3(0.5-2.0ppm) 이었다고 추정되고 있다. 입자상 물질(분진)도 틀림없이 공존하고 있었다고 추정된다. 또한 이 도노라 사건에 대해서는 미국 공중위생국이 1949년에 상세한 보고서2)를 발표한 바 있다.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 용어 중에 심층순환이 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.표층순환 아래쪽의 깊은 바다에서 나타나는 해수의 순환이다. 밀도가 큰 물이 표면에서 가라앉아 심층을 흐르므로 밀도류라고도 한다. 심층수가 되는 물의 밀도가 커지는 방법이 온도가 낮아지거나 염분이 높아지는 것이므로 이 순환을 열염순환이라고도 한다.심층순환류의 속도는 약 1cm/s로 매우 느리고 표층순환류는 이보다 10~100배 가량 빠르다. 심층순환에 의해 대서양의 물이 모두 교체되는 데에는 약 500~1000년이 걸린다고도 한다.
화학
Q. 철이 왜 부식되는 것일까요? 부식되는 과정에 대해 알려주세요~
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.철의 부식 과정은 여러 단계에 걸쳐 이루어지는데 먼저 철원자(Fe)가 물(H20)과 만나면서 2개의 전자 가 빠져나오게 되며 해당 화학식은 아래와 같다.Fe(s) - Fe2t(aq) + ze여기서 Fe(s)는 많은 철분자들을 나타내고 (aq)라 는 것은 물 내부에 있는 입자를 뜻한다.철은 2개의 전자가 떨어져 나간채 금속의 표면에 서 물의 내부로 이동하게 되고 철로부터 나온 전자 2개는 바깥의 산소(0,)와 물(H20)의 반응쪽으로 공 급되게 된다. 이에 해당하는 화학식은 아래와 같다.1/202(g) + H20(L) + 2e ~- 20H (ag)(g)는 그람수를 뜻하고 (L)은 리터를 뜻하며 앞서전달된 2개의 전자가 이번 화학반응에 사용되어서 2개의 아H 분자를 생성하게 된다.산화와 환원에 대해서 나타내어 보면 철(Fe)의 경 우 전자를 빼앗겼기 때문에 산화가 된 것이고 산소 (0,)의 경우에는 전자를 얻었기 때문에 환원이 되었 다고 볼 수 있다.
전기·전자
Q. 차에서 흔히 볼수 있는 배터리 방전은 어떤 과학적 원리인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.배터리 충전 시에는 양극에 있던 리튬 이온이 전해질을 통해 분리박을 지나 음극으로 이동합니다.반대로, 배터리 방전 시 (전기 사용 시) 음극으로 이동했던 리튬 이온이 다시 양극으로 이동하는 원리입니다.
전기·전자
Q. 진공상태에서는 소리 전달이 안되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소리는 음파가 매질(공기나 기타 물질)의 공명을 통해서 이동해서 들리게 됩니다. 하지만 진공상태에서는 공기도 기타 다른 물질이 없기에 소리가 전달되지 않습니다.
생물·생명
Q. 대나무가 땅속 줄기라고들 얘기하는데 왜 그런가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.대나무의 싹을 죽순(竹筍)이라고 하며 죽순을 감싼 잎을 죽피라고 한다.대나무의 줄기는 속이 비어있는 것이 특징이다. 그리고 마디라고 하는 것으로 나뉘어 있어서 마디와 마디사이의 경계에 판이 있다.대나무의 꽃은 잘 피지 않는 편이다. 줄이 피는 시기도 불균형해서 최대 100년이나 기다려야 꽃이 피는 경우도 있다. 식물에게 개화란 사실 쇠퇴가 시작되었음을 의미하므로 대나무는 줄기가 거의 시들어갈 무렵에야 꽃을 피운다.[5] 또 같은 뿌리에서 나온 줄기는 나이에 상관없이 모두 같은 해에 꽃을 피운다.[5] 그렇기 때문에 어느 날 갑자기 대나무 숲 전체가 사라져버리기도 하며, 같은 뿌리에서 나온 줄기의 일부를 떼어서 멀리 떨어진 곳에 심으면 아무리 먼 곳이라도 원래 줄기와 같은 날 꽃을 피운다.
기계공학
Q. 자동차나 배를 타면 왜 멀미를 하는 걸까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.몸이 흔들릴 때 어지럼, 메스꺼움, 구토, 두통 등의 증상이 나타나는 것을 멀미라고 한다. 몸은 가만히 있어도 시야가 움직일 때 멀미가 나타나기도 한다. 흔히 경험하는 멀미는 차를 탔을 때와 같이 몸이 수동적으로 움직일 때 나타난다. 이는 차를 탈 때 평소 생활에서 경험해 보지 못하던 신체의 가속을 느끼기 때문이고, 전정감각과 시각 자극의 불일치 등에 의하여 증세가 나타난다. 종류는 차멀미, 뱃멀미, 비행기멀미 등이 있다. 반대로 오랫동안 배를 타고 다니다가 육지에 내렸을 때에는 계속 배에 타고 있는 것처럼 흔들리는 느낌을 경험하기도 한다.멀미가 발생하기 위해서는 시각 정보와 평형감각 사이의 괴리가 커야 하며 그 괴리를 견디는 정도는 사람마다 편차가 있다. 예를 들어, 배나 차를 타더라도 일직선으로 뻗은 도로를 타고 시내를 천천히 달리거나, 해안가를 지나면 시각 정보도 자주 바뀌기 때문에 멀미가 발생할 확률이 줄어든다. 반면 경사가 심하거나 180도에 가까운 굽이가 많은 산길 등의 굽이가 많은 길을 달리거나, 파도가 거센 바다에서 배를 몰면 평형감각이 심하게 어긋나기 때문에 멀미가 쉽게 발생한다.
화학
Q. 수소전기차와 수소차는 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.수소연료와 산소의 전기화학반응을 이용해 화학적 에너지를 전기와 열에너지로 변환시켜 주는 연료전지(Fuel Cell Battery)로 구동되는 전기구동차입니다. 고전압배터리의 전원을 이용해 전기모터를 구동시키는 전기차와 달리 연료전지 스택에서 공기와 수소의 화학작용으로 인해 발생되는 전원을 이용해 전기모터를 구동하기 때문에 전기차와는 비슷하면서도 조금 개념이 다른 전기구동차라 할 수 있지요. 수소전기차의 작동원리는 우선 수소저장탱크의 수소가스가 연료공급시스템을 통해 연료전지스택으로 공급되고 공기공급시스템을 통해 연료전지스택으로 들어온 산소와 화학반응 통해 전기에너지를 발생시킵니다. 이렇게 연료전지스택에서 발생된 전기에너지는 인버터를 통해 구동모터에 전원을 공급하고, 전기모터가 구동 휠을 돌려 차량을 움직여 줍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구에서 달까지 거리 측정이 가능한가요 거리는 얼마나 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달은 지구의 유일한 자연위성이고, 태양계의 위성 중에서는 5번째로 크다. 행성의 크기와 비교하여, 자연위성 중 가장 크다. 지구 중심으로부터 달 중심까지의 거리는 평균 38만 4400 km로, 지구가 30개가 들어가는 거리이며 다양한 게 모든 행성이 들어가는 거리이며 거리가 조금 남는다,[3] 지구에서 태양까지 거리(1AU)의 1/389 보다 작다. 달의 지름은 지구의 약 4분의 1, 태양의 약 400분의 1인 3,476 km이다. 달의 부피는 지구의 약 1/50 정도이며, 표면에서의 중력은 지구의 약 17%이다. 달은 지구를 약 27.3일에 일주하며(공전 주기), 지구-달-태양의 위치 변화는 29.5일을 주기로 달라지는 달의 상을 만든다.(삭망 주기)사람들은 달을 쳐다보며 달이 지구에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 궁금해 했다. 달은 지구 주위를 타원 궤도로 돌기 때문에 달은 지구를 공전하면서 한 달을 주기로 지구와의 거리가 멀어지기도 하고 가까워지기도 한다.