안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 행성의 무게는 어떻게 재는 건가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리는 언젠가 지금처럼 태양계를 여행할 수 있을 것입니다. 변하지 않는 유일한 것은 여행 비용과 시간입니다. 특정 행성에 대한 우리의 무게는 바뀔 것입니다. 우리는 착륙 지점에 따라 지구 무게의 극히 일부만 잴 수 있습니다. 목성으로 날아가면 우울해지며 갑자기 과체중이 될 수 있습니다. 흥미진진한 시간이 될 것입니다.이 계산기를 사용하면 태양계의 특정 행성에서 무게가 얼마나 나가는지 빠르게 결정할 수 있습니다. 명왕성은 더 이상 행성으로 간주되지 않지만 우리는 그곳에서 매우 가볍기 때문에 명왕성을 포함했습니다. 어떤 단위로든 체중을 입력하기만 하면 도구가 다른 모든 행성으로 체중을 반환합니다.행성 사이의 중력의 차이는 차이를 유발합니다. 공식은 엄격하게 뉴턴의 중력 법칙과 방정식을 기반으로 합니다.F = GMm/r^2어디:F = 중력G = 중력 상수M = 행성 질량m = 당신의 질량r = 행성 반경.
지구과학·천문우주
Q. 외계인이 실제로 존재하나요? 발견된 사례가 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아직까지는 음모론이나 상상에 의해서만 존재 합니다. 인간과 다른 외형의 사물이 미국에 있다고 하는데, 솔직히 외계인이라고 하기 보다는 돌연변이나 인간이 진화하면서 다른 모습으로 변화된 것이 발견되어 외계인이라고 추측하는 것이라 판단됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 달까지 갈때 우주비행선이 어떻게 연소를 하나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.NASA는 1단계 로켓에 액체수소와 산소 탱크를 장착하고 각종 컴퓨터와 전자장비까지 연결한 이른바 '코어 스테이지'(core stage)를 실제 우주 발사 때와 똑같이 지상에서 시험해 성능을 확인한 뒤 오늘 11월에 달 복귀를 위한 첫 비행에 나선다는 계획이었다. 하지만 4개의 엔진으로 된 1단계 로켓은 점화 67초 만에 이상이 감지되면서 컴퓨터에 의해 자동 종료됐다. 이는 당초 목표했던 8분 10초에 턱없이 못 미치고, 관련 자료 수집을 위한 최소연소 시간 250초에도 도달하지 못한 것이다. AP통신과 뉴욕타임스 등 외신에 따르면 다행히 1단 로켓은 손상되지 않고 양호한 상태인 것으로 19일 발표됐다. 로켓 연소 시험이 자동 중단된 것은 두 번째 엔진의 추력방향제어를 맡은 유압시스템 압력이 안전기준에서 벗어난 것으로 감지됐기 때문으로 분석됐다. 하지만 이는 11월 비행을 염두에 두고 로켓을 보호하기 위해 센서의 안전 기준을 보수적으로 설정해 비롯된 것으로, 실제 발사에서는 아무런 문제가 되지 않는 것으로 지적됐다. NASA는 관련 블로그를 통해 "이런 시나리오가 비행 중에 발생한다면 로켓은 계속 비행할 것"이라고 했다. 이 밖에 엔진 가동 1.5초 만에 '주요 부품 오작동'(MCF) 신호가 뜨게 한 것도 연소시험 중단을 초래한 것과는 관련이 없는 센서의 문제로 밝혀졌다. NASA는 2차 연소 시험을 진행할 경우 이번과 같은 상황을 예방하기 위해 센서의 안전기준을 조정할 수도 있다고 밝혔다. NASA는 부족한 자료를 확보하기 위해 2차 연소시험을 진행할 것인지 아니면 당초 계획한 대로 SLS 코어 스테이지를 플로리다주 케네디우주센터로 보내 달까지 무인 시험비행을 하는 아르테미스(Artemis)-1 미션을 준비할 것인지를 놓고 저울질을 하고 있다. SLS 로켓으로 발사될 오리온 캡슐(우주선) [UPI=연합뉴스]SLS 로켓에 대한 2차 연소시험을 진행하려면 준비 과정이 오래 걸려 올해 안에 아르테미스-1 미션을 진행하기가 어려울 수도 있는 것으로 우려되고 있다. SLS는 1960~1970년대에 미국 우주비행사를 달로 실어나른 '새턴 5호'와 같은 역할을 할 21세기판 초강력 로켓으로 2011년부터 개발돼 왔다. 지난 2017년 첫 무인 시험비행에 나선다는 목표를 세웠지만 몇 년째 지연되다 지난 주말에야 처음으로 엔진 4개를 동시에 연소하는 시험이 이뤄졌다. NASA는 아르테미스 프로그램에 따라 올해 안에 무인 시험비행을 마치고 유인 달 궤도 비행을 거쳐 2024년까지 달에 남녀 우주비행사를 착륙시킨다는 계획을 추진 중이다. 그러나 행정부 교체와 빠듯한 일정으로 인해 계획대로 추진될지는 미지수다. NASA 항공우주 안전 자문위원회(ASAP)는 이와 관련해 이날 아르테미스 프로그램의 일정을 현실적으로 조정할 것을 권고하면서 2024년 달 착륙 일정에 의문을 나타냈다.
전기·전자
Q. 초고층 건물에서 사용되는 초고속 엘리베이터가 가지는 장점과 동작 원리에 대해서 알려주세요~
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공기 저항을 최대한 줄이기 위해 초고속 엘리베이 터 카(car)의 상-하부는 유선형으로 설계되어 있습 니다. 벽과 바닥은 이중으로 만들어져 진동을 줄입 니다. 공기의 흐름과 압력 변화를 시뮬레이션하며 더욱 섬세하게 설계할 수 있도록 노력을 기울이지 요초고속 엘리베이터의 속도는 우리가 흔히 타는 롤러코스터의 최대 속도 수준이라고 생각할 수 있 겠습니다. 승차감을 위해서는 승객들이 속도 변화 를 최대한 느끼지 못하도록 할 필요가 있지요. 하지 만 우리의 몸은 이런 변화를 민감하게 잡아냅니다.귀가 멍멍해지는 현상 등이 바로 그것이에요!
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 용어 중에 해성층이 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.해저에 퇴적되어 생긴 지층을 말한다. 일반적으로는 해생(海生) 생물의 유해를 함유하는 경우에 해성층이라 하는데, 생물의 유해를 함유하지 않는 경우라도 암상이나 지층에 함유되어 있는 광물로부터 해성층이라고 판명되는 일이 있다.지층을 퇴적환경에 의하여 크게 나누면 육성층(陸成層)과 해성층으로 구별할 수 있다. 상식적으로는 그 지층이 해생(海生) 생물의 유해를 함유하는 경우에 그 지층을 해성층이라 하는데, 생물의 유해를 전혀 함유하지 않는 경우라도 암상(岩相)이나 지층에 함유되어 있는 광물로부터 해성층이라고 판명되는 일이 있다. 일반적으로 천해(淺海)에 퇴적한 천해성층은 육지로부터 운반된 자갈이나 모래·진흙으로 이루어지며, 파도나 해류의 영향을 강하게 받는다. 또 심해에 퇴적한 심해성층은 점토와 같은 세립물질이나 플랑크톤의 유해 등이 오랜 시간에 걸쳐 퇴적된 것이다.
지구과학·천문우주
Q. 태양에서 방출되는 복사에너지는?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.파동이나 입자의 형태로 에너지를 방출하는 것을 복사(radiation)라고 하는데, 복사에너지(radiant energy)라 함은 이렇게 방출을 통해 퍼져 나가는 에너지를 의미한다고 할 수 있다. 전자기파, 중력파, 소리 등과 같이 전달되는 파동 형태의 에너지, 알파입자, 베타입자 등과 같은 입자 형태의 에너지가 모두 복사에너지에 해당된다.복사와 방사앞에서 정의된 복사라는 용어가 매우 광범위하게 쓰이는 것처럼 복사의 에너지인 복사에너지도 똑같이 광범위하게 사용될 수 있다.그런데, 복사에너지가 전자기파의 에너지 또는 전자기파 그 자체로 언급되는 경우가 많기 때문에, 문헌들에서 복사에너지를 전자기파에 국한해서 정의하는 경우도 종종 발견되기도 한다.한편, 방사성 물질이나 핵반응 과정에서 방출되는 알파입자(α particle), 베타입자(β particle) 등과 같은 입자들이나, 태양이나 먼 우주로부터 오는 에너지가 큰 입자들인 우주선(cosmic ray)도 복사라고 할 수 있다. 이와 같이 에너지가 큰 경우들은 주로 방사선으로 불리기도 한다. 엑스선이나 감마선(γ ray)처럼 에너지가 큰 전자기파는 복사이기도 하지만 방사선으로 많이 불린다.여기서 에너지가 크다는 것은 복사에너지가 물질을 구성하는 분자의 이온화 에너지(ionization energy)보다 커서 복사에 의해 분자의 핵들을 묶어주는 전자가 쉽게 이온화되어 분자의 결합을 끊게 하면서결국엔 다른 분자로 변형이 됨을 의미한다. 이를 생체 분자에 적용할 경우, 복사에너지와 상호작용하는 분자가 변형이 되고, 이는 곧 암유발 또는 DNA의 변형을 가져와서 심각한 건강문제를 야기시킬 수 있다. 이와는 반대로 엑스선, 감마선, 양전자 등에 의한 에너지가 큰 복사에너지가 환자의 치료에 이용되기도 한다.전자기파 복사복사를 전자기파에 국한해서 볼 경우, 빛을 광자라고 부르는 입자의 흐름으로 본다면복사에너지를 광자의 에너지라고 생각할 수 있다. 물론 빛을 입자가 아닌 파동으로 보아도 에너지 값을 구할 수 있다. 전자기파는 에너지가 가장 작은 라디오파로부터 에너지가 가장 큰 감마선까지 매우 넓은 에너지 영역에 분포하는 파동이다.에너지가 작은 것부터(또는 파장이 긴 것부터) 늘어놓으면 아래와 같다.라디오파-마이크로파-적외선-가시광선-자외선-엑스선-감마선흑체복사(Blackbody radiation)는 전자기파 복사에서 매우 자주 언급되는 현상이다.주변과 열적 평형상태에 있어서 일정한 온도를 유지하는 물질에서 나오는 복사는 다양한 파장의 전자기파를 방출하는데, 그림 1은 파장에 따른 복사의 정도를 나타낸 흑체복사 곡선을 나타낸다.그림 1. 흑체복사 곡선. 가로축은 파장이며, 세로축은 흑체로부터 방출되는 파장당 에너지이다.(출처)양자역학의 시발점이 되는 계기를 마련한 이 그래프는, 다양한 흑체의 온도에 대해서, 파장에 따른 복사에너지의 밀도를나타낸 것으로, 파장이 짧은 복사에너지의 성분이 급격하게 감소하는 결과를 보여주는데, 이는 짧은 파장 영역에서 복사에너지 밀도가 발산하는 고전적인 레일리·진스의 공식(Rayleigh-Jeans' formula)의 결과와는 달리 실험 결과와 잘 일치하는 것이었다. 플랑크(M. Planck,1858 - 1947)가 복사, 즉 빛을 양자적으로 해석함으로써 이론과 실험의 결과를 일치시킴으로써, 빛을 에너지의 덩어리, 즉 광자로 볼 수 있다는 양자역학적인 해석을 가능하게 했다고 할 수 있다. 그림 1에서 파란색으로 표시된 곡선은 태양의 온도에 가까운 5000 K의 물체에서 나오는 복사에너지를 나타낸다. 이 곡선의 최대값 근처에 가시광선 영역이 있는데, 이는 복사에너지가 가시광선 근처에서 가장 많이 나오게 됨을 의미한다.
지구과학·천문우주
Q. 태양의 복사에너지 중 자외선은?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자외선(紫外線, ultraviolet, UV) 혹은 넘보라살[1]은 스펙트럼에서 보라색 띠에 인접한, 사람의 육안에는 보이지 않는 10에서 400나노미터 파장 영역(750THz)의 전자기파다. 자외선의 파장은 가시광선보다 짧고, X선보다는 길다. 자외선은 햇빛에서 나온다. 아크방전할 때 만들어지기도 하고 수은등, 태닝등, 블랙라이트와 같은 장치로 만들어 낼 수 있다. 긴 파장의 자외선은 원자를 이온화시키기에는 에너지가 부족하지만, 물질들이 화학반응을 일으키게 해서 빛을내거나 형광효과가 나도록 할 수 있다. 따라서 자외선은 생물체를 단순히 가열시킬 뿐만 아니라 체내 분자의 상호작용을 일으키기도 한다.1801년 독일의 화학자 J.W.리터가 자외선이 가지는 사진작용[感光作用]에서 처음 발견하였다. 자외선은 파장이 약 397∼10nm인 전자기파의 총칭으로서, 극단적으로 파장이 짧은 자외선은 X선과 거의 구별되지 않는다. 적외선을 열선이라고 하는데 대응하여 자외선은 화학작용이 강하므로 화학선이라 하기도 한다. 또 파장의 길이에 따라 근자외선(파장 290nm 이상), 수정범위(水晶範圍)의 자외선(수정을 투과하는 290∼190nm), 슈만선(190∼120nm), 라이만선(120∼60nm), 밀리컨선(60nm 이하) 등으로 세분하거나, 122~200nm의 파장을 가지는 자외선을 원자외선(遠紫外線), 10~121nm의 파장을 가지는 자외선을 극자외선 이라고도 한다.자외선의 종류태양은 광범위한 파장을 가진 빛 에너지를 방출한다. 가시광선의 파란색이나 보라색 광선보다 더 짧은 파장을 가진 자외선 복사는 살갗을 태우고 건강에 해로운 영향을 준다. 성층권에 존재하는 오존층은 대부분의 해로운 자외선이 지구상의 생명체에 도달하는 것을 막아준다. 그러나 성층권의 오존층이 얇아지면 지표에 도달하는 자외선 복사량이 증가한다.과학자들은 UV-C, UV-B, UV-A 세 가지 종류로 UV 복사를 분류한다. 성층권 오존층은 이러한 종류의 UV를 모두 흡수하는 것이 아니라 일부분을 흡수한다.
지구과학·천문우주
Q. 에레베스트산 정도 높이에선 산소가 어느정도인가요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인체에 영향을 주는 것은 좀 더 낮은 16~21%입니다. 이 정도가 되면 맥박, 호흡이 증가하게 되고 심장이 가지고 있는 능력이 떨어지면서 두통과 같은 증상이 생깁니다. 여기서 산소 농도가 더욱더 낮아지게 되면 판단력이 저하가 되고 의식이 희미해지는 등의 문제가 생기며 농도 6%이하가 되면 순간적으로 호흡의 정지가 일어납니다.산소 농도가 16% 정도가 되는 것은 고도 2,300m쯤이 되는데 평지에 살고 있는 사람이 이러한 곳에 가게 되면 두통, 현기증과 구토 등의 증상을 보이게 되는 '고산병'이 생기게 됩니다.그러나 세계적으로 볼때 1,000만명이 넘어가는 수많은 사람들이 고도가 3,600m 이상의 지역에서 살고 있다는 사실을 보면 시간이 지나고서 세대가 거듭되어 갈수록 이런 환경에 적응을 하고 있는 것 같기도 합니다.높은 산을 오르는 경우에는 고도 4,000m 정도의 지점 쯤에서 캠프를 만들어넣고 생활하면서 몸이 높이에 익숙해지고 나서 높은 산을 오르게 됩니다.아무리 그렇다고 하더라도 8,848m는 몸이 매우 견디기 힘든 높이입니다. 이러한 높이에서는 갑자기 산소마스크를 벗게 되면 3~4분 정도 만에 의식을 잃어버리게 됩니다. 그런데 이런 곳을 산소통이 없이 오른 사람도 있습니다. (정말 대단한 사람들입니다.)
물리
Q. 다리에 무리가 간다 충격이 온다는 것은 작용반작요에 의한 것 인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.다리에 가해지는 힘이 작용이면 다리와 무릎의 관절과 물렁뼈가 다리를 보호하기 위해서 충격을 흡수 하는 것이 반작용입니다. 하지만 무리한 힘이 가해지면 관절 및 뼈에 손상이 옵니다.
화학
Q. 경유 자동차의 요소수에 대한 궁금증이에요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.요소수는 요소(NH3CONH2)와 물을 혼합한 액체로, 배기가스가 통과하는 곳에 요소수를 분사하면 질소(N2)와 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O)로 환원되어 인체에 무해하게 정화됩니다. 조금 생소하게 들릴수도 있는 화학 물질인 요소수, 물과 혼합된 요소는 사람의 체내에서 생성되기도 하며 비료나 약품에 쓰이기도 하는데요. 지금은 디젤 차량에서 나오는 오염 물질을 줄이기 위해 주로 사용되고 있습니다.자동차 중에서 특히 디젤(경유)차량이 내뱉는 오염물질들이 상당히 많기 때문에, 배출되는 대기오염물질을 줄이기 위해 설치하는 배기가스 저감장치가 적용된 디젤 차량에는 반드시 요소수를 주입해줘야 합니다. 이러한 SCR기술은 최근 출시되는 디젤차에 많이 적용되고 있는데요. 요소수는 배기가스의 배출량을 효율적으로 관리하기 위해 유럽연합에서 시행하고있는 규제로 '유로(Euro)6'에 해당하는 경우 요소수를 주입하여 미세먼지나 질소산화물 등 환경에 매우 안 좋은 영향을 끼치는 성분들을 줄일 수 있는 방법을 지속적으로 찾다가 DPF , ERG , SCR 등으로 불리는 질소산화물을 효과적으로 저감시키는 배기가스 저감장치를 만들었고, 이때 필요한 것이 바로 '요소수'입니다.