안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학공학
Q. 생분해플라스틱은 완전히 분해되는데 얼마나 많은 시간이 필요한가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.일반적으로 6개월 안에 생분해되는 것으로 알려져 있지만, 수분이 70% 이상, 기온이 섭씨 58도 이상 조건에서만 100% 분해되는 탓에 매립된 토양 환경에 따라 수십년이 걸려도 썩지 않을 수 있습니다.PBAT와 PBS는 석유 원료 중 자연계에서 발견되는 부탄디올 등의 물질을 합성해 만드는데요. 특별한 조건 없이 토양에서 생분해됩니다. 가격은 PLA보다 비싸지만, 열에 강하고 유연하다는 장점을 지니고 있어 비닐 봉지와 1회용 필름, 농업용 비닐, 어업용 그물 등으로 만들어지고 있습니다.
전기·전자
Q. 전자충격기를 맞으면 왜 근육이 마비가 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.갑자기 인체에 흐르는 전류보다 강한 전류가 몸에 퍼지면서 근육이 긴장되고 멈추거나 경련이 발생하게 됩니다. 전기충격기라고 해서 제세동기와 같은 용도로 사용할 수 있을 거라 생각했다간, 환자에게 지지는 순간 그대로 심폐근 정지로 사망할 가능성이 있다. 사람을 살리는 게 아니라 그대로 살인으로 이어지는 것이다. 잘못된 판단으로 타인의 생명을 위협하기 전에 심폐소생술을 실시하는 것이 모두를 위한 길이다.이는 제세동기가 가하는 전력의 시간에 따른 차이가 크게 작용한다. 일반적인 전기충격기는 내부의 자여자 RLC 공진을 이용해 발진하여 트렌스포머별 약 10kV 정도까지 상승한 다음, 막스 제네레이터나 N차 정류기를 사용하여 전압을 더 올린다. 그래서 가해지는 전류는 생각보다 적은 편이며, 그렇다고 한 번 스치기만 해도 통전시간이 길어저 신체에 손상은 더 커진다. 다만, 제세동기는 집어넣는 에너지 자체는 전기충격기와 비교도 안 되도록 크지만, 전압은 대개 1kV 이내이며, 매우 높은 전류가 0.01초 이내에 흘러 신체에 손상이 거의 발생하지 않는다.사실 드물게 긴급시에 이 전기충격기로 제세동기처럼 심장부위를 지져서 환자가 살아난 경우도 있기는 하지만, 운이 좋았을 뿐이므로 비상시에 이것을 기대할 생각은 하지 말자. 기본적으로는 죽음으로 이어진다.
전기·전자
Q. 전자제품에 들아가는 트랜지스터(TR)은 어떤 역할을 하는지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.트랜지스터는 기본적으로는 전류를 증폭할 수 있는 부품이다. 3개의 반도체를 접합하여 만든 능동 소자로, 2개의 같은 종류의 반도체와 1개의 다른 종류의 반도체로 만들어지며, n-p-n형, p-n-p형이 있고, 3개의 전극 베이스, 에미터, 컬렉터를 가진다. 작은 전기 신호를 받아 증폭하는 작용을 한다. transistor는 transfer(신호를 전달한다는 뜻)와 resistor(저항기)라는 두 낱말의 합성어이다.트랜지스터는 베이스(base), 에미터(emitter), 컬렉터(collector)로 구성되어 있고, 발의 수는 3개이다. 이 3개의 발 때문에 ‘세 발 달린 마술사’라는 별명을 가지고 있다. 트랜지스터는 진공관에 비하여 소형이고, 가벼우며, 튼튼하고, 수명이 반영구적이다. 진공관은 열전자를 이용하므로 히터용 전력이 소모되지만 트랜지스터는 전자와 정공을 이용하므로 내부 저항이 극히 작기 때문에 전력 소모가 적다. 그러나 열에 약하고 출력이 작다는 단점을 지니고 있다.
지구과학·천문우주
Q. 최근 슈퍼블루문에 대한 내용 중에 남중 시각이 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구의 자전에 의해 천체가 일주운동을 하여 천구의 북극 위쪽으로 자오선을 통과할 때의 시각을 말한다. 남중은 정중 또는 자오선통과라고도 한다. 대부분의 천체는 남중할 때 고도가 최고가 된다. 어떤 천체의 남중고도와 남중시각을 측정하면 그 천체의 적경, 관측지의 경도, 위도, 항성시 등을 구할 수 있다. 태양시는 태양의 남중시각을 기준으로 한 것이다.
토목공학
Q. 하품을 하면 귀가 트이는 이유가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.귓속 압력이 외부와 차이가 나면 압력차로 인해 귀가 먹먹해지는데 이때 닫혀있던 귓 속 기관은 유스타키오관이 하품을 하거나 침을 삼킬때 열리면서 외부와 귓 속 압력이 같아지며 귀가 먹먹한 것이 사라집니다.
전기·전자
Q. 주파수가 아주 높으면 못듣는다고 하는데요. 그럼 그런 주파수는 우리 신체에는 이상이 없나요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.사람에 따라 차이는 있지만 통상 인간이 진동현상을 느낄 수 있는 주요 진동주파수 범위는 약 0.1~500Hz 영역이며, 이 중에서 인체에 심한영향을 줄 수 있는 진동주파수 범위는 1~90Hz이다. 진동주파수가 1~90Hz범위에서 진동레벨이 60dB이상일 경우에 인체는 민감하게 진동현상을 감지하게 되며, 60~70dB 범위에서는 수면에 지장을 받을 수 있다. 한편 인간이 견딜 수 있는 최대의 진동레벨은 약 145dB 내외이다. 진동주파수가 높은 경우에는 손이나 다리와 같이 주로 인체의 일부에서 문제가 되며, 진동주파수가 낮은 경우에는 신체의 전부가 진동현상에 영향을 받는다. 예를 들어, 1Hz이하의 진동은 주로 멀미를 유발 시킬 수 있으며, 눈동자의 떨림 현상으로 인해서 시야가 흔들리는 경우에 해당되는 진동주파수는 30~80Hz영역이다. 아래의 표는 인체의 주요기관에 대한 고유 진동주파수를 나타낸다. 진동축에 대해서는 상하방향으로 4~8Hz의 진동이 인체에 가장 민감한 영향을 주며, 전후 및 좌우방향으로는 2Hz내외의 진동이 인체에 가장 큰 형향을 끼친다. 인체가 진동에 노출되면 인체는 스스로 진동현상에 적응하기 위해서 노력하게 된다. 즉, 심장이 빨라지고 산소의 사용량이 증대되며 체온이 올라가는 반응을 나타낸다. 또한 인체는 무의식적으로 진동의 전달을 최소화시키기 위해서 어떠한 물체를 잡거나 기대는 방식으로 순간순간의 휴식을 취하는 행동을 하기 마련이다. 이러한 현상이 누적되면서 인체에는 진동현상에 의한 피로도가 증대되는 것이다. 건강에 심각한 악영향이란 무엇일까? 국소 진동에 장기간 노출된 작업자 손가락에는 레이노드증후군이라는 대표적인 진동 장애가 발생한다. 손가락 끝까지 영양분과 혈액을 공급하는 혈관이 진동에 의해 수축되고, 이러한 현상에 지속적/반복적으로 노출될 때 손가락 끝까지 산소가 공급되지 못해 하얗게 손가락이 변질된다. 처음에는 잠깐 주물러 주면 평소 상태로 회복되지만, 장기간 같은 환경에 노출되면 통증과 함께 조직 괴사를 유발하기도 한다. 특히 추운 환경에서 작업할 때 증세가 더욱 심각한 특성이 있다. 이와 함께 수근관증후군(손목을 지나는 정중신경이 물려 그 아래쪽 손바닥 부위가 저리거나 아프게 되는 병) 등이 진동으로 유발되는 대표적인 질환이다.
생물·생명
Q. 초음파와 소리의 전달과정은 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.사람이 들을 수 있는 진동수의 한계는 사람마다 다르고 나이에 따라 다르나, 대체로 20,000 Hz 이상의 진동수를 가진 소리는 들을 수 없으므로, 그 이상의 진동수를 가진 소리를 초음파라 한다. 일부 동물들은 초음파를 듣거나 발생시킬 수 있다. 초음파는 사람의 귀에 들리지 않는 신호를 전달할 수 있으므로, 리모콘이나 카메라의 초점을 맞추는 용도 등에 이용된다. 또한 초음파는 파장이 짧으므로, 물체에 부딪혀 반사되어 나오는 초음파를 통해 형태를 세밀하게 파악하는 데 많이 이용한다. 특히 물 속에서 음파가 잘 진행한다는 점을 이용하여 물 속의 물체나 지형을 파악하는 데 사용하며, 우리 몸 속을 진단하는 데도 사용한다. 더불어, 작은 영역에 역학적인 에너지를 집중할 수 있어서 분자를 혼합하는 등에 이용한다.돌고래가 초음파를 사용하여 물체를 판별하고 의사 소통한다는 것이 잘 알려져 있다. 깊이가 수십 미터 이상인 바다 속에는 햇빛이 거의 도달하지 못한다. 이는 빛을 포함하여 전자기파가 물 속에서는 수십 미터 이상 진행하기 어렵다는 것을 나타낸다. 따라서 물 속에서 멀리까지 진행하는 파는 음파이다. 돌고래는 2,000 ~ 200,000 Hz의 진동수를 가진 음파를 사용하는데, 강한 직진성이 필요할 때면 파장이 짧아야 하며 따라서 진동수가 높은 음파, 곧 초음파 영역대의 음파를 사용한다. 돌고래는 물속에서 초음파를 정교하게 사용한다. 돌고래가 초음파를 이용하여 어떻게 '반향정위'를 파악할 수 있는지 등은 연구의 대상이다.개와 고양이 등은 인간의 가청진동수 이상의 초음파를 들을 수 있다. 개가 이유 없이 짖을 때면 어떤 초음파 소리를 들은 것으로 의심할 수 있다. 놀이동산의 물개 쇼에서 진행자는 초음파를 이용하여 관객들 모르게 물개에게 신호를 전달하기도 한다.
전기·전자
Q. 자기장과 자기력은 어떻게 형성되고 작용하며, 이 현상으로 자석과 전자 기기 사이에서 일어나는 상호작용을 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지표면의 어떤 지점에서의 자기장의 방향은 나침반으로 측정할 수 있는데, 나침반은 바늘 모양의 자침을 수직축상에서 자유롭게 회전할 수 있도록 한 것이다. 북반구에서는 자침에서 N극이 가리키는 방향에 지구의 자기북극이 있다고 할 수 있는데, 실제로 이 지점은 지구내부에 커다란 막대자석이 있다고 할 때 이 막대자석의 S극이 되는 것이다. 그런데, 지구의 자기북극이나 자기남극은 지구 자전축의 북극이나 남극, 즉 진북이나 진남에서 어느 정도 벗어나 있다. 자기북극과 자기남극을 잇는 축은 지구 자전축과 약 11 도의 각도를 이루고 있다. 자기북극은 그린란드에 위치하며 자기남극은 남극대륙에 위치하고 있다.어떤 지점에서 지구자기장의 방향은 편각과 복각으로 표시하는데, 편각이란 그 지점에서 진북과 자침이 가리키는 방향 즉 자기북극이 동쪽이나 서쪽으로 어느 만큼의 각도 차이가 나는지를 나타내는 것이고, 복각은 어떤 지점에서 수평면과 자침이 놓여 있는 면 사이의 각도이다. 따라서 자기북극이나 자기남극에서는 복각이 90 도가 된다. 지구자기장의 원인은 액체상태의 철 이온 핵심이므로 고정된 막대자석과 달리 자기북극과 자기남극의 방향이 오랜 시간에 걸쳐 바뀌게 된다. 바뀌는 기간은 심해에서 용암분출로 만들어진 해령을 이루는 암석에서 그 무늬의 방향이 바뀌는 상태를 측정하여 알 수 있는데, 지난 4500만 년 사이에 150번 정도 방향이 뒤바뀌어 평균 30만 년에 한 번씩 자기북극과 자기남극이 뒤바뀜을 알 수 있다.
화학
Q. 낮과밤의 시간차이는 얼마나 나나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구의 자전축이 기울어져 있기 때문에 위도에 따른 태양의 넢이 및 각도가 달라집니다. 여름에는 태양의 고도가 높아서 해가 떠 있는 시간이 길어지고(밤이 짧음), 겨울에는 정 반대 입니다.
화학공학
Q. 그래핀의 채굴이 스카치테이프로 되었다는 것이 사실인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그래핀이란?흑연에서 떼어낸 가장 얇은 층인 #그래핀 은 2004년 영국의 안드레 가임과 러시아의 콘스탄틴 노보셀로프의 연구팀이 발견했는데요. 세상에서 가장 얇은물질 만들기 놀이로 스카치테이프와 흑연으로 더 얇게 만들기 놀이를 하던 중 발견하게 된게 그래핀이었다고 하죠.그래핀의 능력그런데 이놈의 능력이 꽤 심상찮았습니다. 철보다 100배 강하고 구리보다 100배 더 전기가 잘통하고 플라스틱에 1%만 넣어도 전기를 통하게 하는 플라스틱을 만들정도이고 투명해서 활용성이 높을 뿐아니라 잘 휘어지기까지 해서 산업전반에 적용될 기대범위가 엄청났습니다.왜 상용화가 아직?띠층이라고도 하고 여러가지 말이 있는데 직관적으로 넓은 판처럼 대면적으로 만들기가 불가능으로 여겨질 정도라고 합니다. 그래서 상용화가 이루어지지 않고 있고 산업에 적용이 안되고 있죠.