안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 골프공에 구멍이 있는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.골프공에 있는 딤플은 공이 날아가면서난기류를 생성하는 역할을 합니다.난기류가 생성되어 공기저항을 뒤로 부드럽게흘려주는 기능을 합니다.이렇게 공기저항을 덜 받게 된 골프공은더 멀리 날아갈 수 있게 되어비거리가 증가하는 것인데 딤플이 있고 없고의 차이는2배 가까이 날 수 있다고 합니다.
기계공학
Q. 1회용 커피스틱의 커트선은 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.과자 등 음식물이 담긴 봉지를 뜯다가 힘 조절을 잘못해 내용물을 쏟은 경험, 한두 번쯤은 있을 것이다. 그런데 곰곰이 생각해보니 커피믹스 스틱을 뜯다가 커피를 흘린 경험은 없는 것 같다. 왜 그럴까? 바로 '이지컷(Easy-cut)' 기술 덕분이다. 이지컷은 2008년 동서식품이 독자적으로 개발한 기술이다. 기존 커피믹스와 달리 내용물이 튀어나오는 것을 방지하고, 적은 힘으로도 쉽게 개봉할 수 있게 해 소비자들이 느끼던 불편함을 해소했다. 한때 커피믹스 스틱이 잘 찢어지도록 하기 위해 절취선 부분에 소량의 납 성분이 들어간다는 일부 잘못된 보도가 있었지만, 이는 사실이 아니다. 절취선 부분이 잘 찢어지는 이유는 레이저로 커피믹스 스틱의 가장 겉면인 페트(PET)층에 작은 구멍을 냈기 때문으로, 커피믹스 스틱은 절취선 부분은 물론, 포장재 전체에 납 성분이 전혀 들어가지 않는다.
생물·생명
Q. 누군가는 말합니다. 세상 모든 사람들은 특출난 능력을 저마다 하나씩 가지고 있다고요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.암기력이 남들보다 상당히 뛰어난 사람도 있구요. 암산능력이 월등한 사람도 있습니다. 요가다니엘 처럼 몸이 자유자재로 움직이는 사람도 있습니다. 아인슈타인처럼 천재적인 과학자도 있었구요. 그리고 뇌의 기능을 최대한 발휘 한다면 뛰어닌 사람들이 많이 생길거예요. 그리고 다시 상향평준화 되겠죠~
지구과학·천문우주
Q. 도로에 거울 현상? 여름에 아지랑이 피어오르면서 도로가 거울처럼 변하는 이유가뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지면이 뜨겁게 달구어진 날, 먼 풍경이 지면 근처에서 불꽃같이 아른거리며 보이는 현상을 말한다. 봄철에 날씨가 맑은 날이나 여름철 햇빛이 강하게 내리 쬘 때, 도로·모래사장·초원 등에서 쉽게 발견할 수 있다.고온으로 가열된 지면에 닿은 공기는 뜨거워지면서 주위 공기보다 가벼워지고, 부력을 받아 위로 올라간다. 공기의 온도에 따라 빛의 굴절률이 다르기 때문에 지면에서 급격히 대류하는 공기덩어리 사이를 통과하는 빛은 이리저리 굴절한다. 그렇기 때문에 먼 풍경이 불꽃처럼 위로 아른거리는 모습을 보게 된다. 따라서 지면 근처에서 뿐 아니라 가열된 물체 위에서도 관찰할 수 있다.신기루(蜃氣樓) 또는 공중누각(空中樓閣)은 바다 위나 사막에서 빛이 밀도가 다른 공기층을 통과하면서 굴절하여 생기는 현상을 말한다. 엉뚱한 곳에 물이 있는 것처럼 보이거나, 수평선 너머의 불빛이 보이기도 한다.
물리
Q. 베르누이의 원리에 대해서 알려주세요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.유체가 흐르는 속도와 압력, 높이의 관계를 수량적으로 나타낸 법칙이다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 항상 일정하다는 성질을 이용한 것으로, 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 정리하였다.유체역학의 기본법칙 중 하나이며, 1738년 D.베르누이가 발표하였다. 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계를 규정하였다. 유체의 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하다는 법칙에서 유도한다.예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다. 베르누이의 정리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 내부 압력이 높아진다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다.
지구과학·천문우주
Q. 중력은 어떻게 존재할 수 있는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.질량이 있는 모든 물체 사이에는 서로 끌어당기는 만유인력이 작용합니다. 특히 지구가 물체를 잡아당기는 힘을 중력이라 합니다. 정확히는 만유인력과 지구의 자전에 따르는 원심력을 더한 힘으로 중력이 존재하기 때문에 우리는 공중에 떠 다니지 않고 지표면에서 생활할 수 있는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 31일 밤 슈퍼 블루문이 뜬다는데요. 블루문이 뜨는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.올해 중 가장 큰 보름달, '슈퍼 블루문'이 오늘 밤 하늘에 뜬다. 이번 기회를 놓치면 14년 뒤에나 볼 수 있게 된다.31일 한국천문연구원에 따르면, 달이 지구와 가장 가까울 때 뜨는 보름달, '슈퍼문'을 오늘 저녁 볼 수 있다. 지구와 달과의 간격이 가장 가까이 좁혀지는 시간은 이날 오전 12시51분. 이 시간 달과 지구와의 거리는 약 35만7200㎞로, 지구-달 평균 거리인 38만4400㎞보다 약 2만7000㎞ 가깝다. 육안 상 우리나라에서 가장 큰 슈퍼문을 볼 수 있는 시각은 보름달이 막 뜨기 시작하는 오후 7시 29분(서울 기준)이다. 다음 날 오전 7시 1분에 진다. 달이 지구에서 가장 멀리 떨어졌을 때 뜨는 보름달에 비해 14% 크고 30% 가량 더 밝다.이번 보름달을 '슈퍼 블루문'으로 부르는데, 한달에 2번 뜨는 큰 보름달을 의미한다. 슈퍼문과 블루문이 동시에 뜨는 슈퍼 블루문 현상은 드물다. 슈퍼블루문이 가장 최근에 뜬 날은 지난 2018년 1월31일이었다. 다음 슈퍼블루문이 뜨는 날은 2037년 1월31일로, 오늘 밤을 놓치면 14년을 기다려야 한다.
화학공학
Q. 물질의 특성에대해 묻고싶습니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.다른 물질과 구별되는 그 물질만이 가지는 고유한 성질로 물질의 종류마다 서로 달라 그 물질을 다른 물질과 구별할 수 있게 한다. 물질의 특성이 될 수 있는 것은 겉보기 성질(색 · 결정 모양 · 냄새 · 촉감 등), 끓는점, 용해도 등이 있다. 반면 물질의 특성이 될 수 없는 것은 질량, 무게, 부피, 길이, 넓이, 온도 등이다.
지구과학·천문우주
Q. 해가 떠 있음에도 비가오는건 어떻게 된걸까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.해가 떠 있는 날 잠깐 오다가 그치는 비를 일컫는 말. 영어로는 Sun shower라고 부른다. 반대로 비나 눈이 오는 날 잠깐 났다가 숨어 버리는 볕을 '여우볕'이라고 한다.소나기와 비슷하지만 차이점이 있다. 여우비는 구름 한 점 없는 맑은 날씨에 내리고, 소나기는 비구름이 있는 어두운 날씨에 내린다는 것.이런 현상이 생기는 이유는 빗방울이 땅으로 떨어지기 전에 비구름이 소멸하거나 다른 곳으로 이동했기 때문인데, 구름이 소멸하거나 이동하는 이유는 대기가 높은 곳에서 강한 돌풍이 몰아치기 때문이다. 비구름은 멀리 떨어진 곳에 있으나 강한 바람으로 인해 빗방울이 구름이 끼지 않은 맑은 곳까지 배달되기 때문.여우비는 일반적인 비보다 햇빛이 공기 중 빗방울과 마주하기 쉽기 때문에 그만큼 무지개가 보일 가능성이 더 높다.
전기·전자
Q. 아인슈타인은 양자역학을 끝까지 인정하지 않았다고 하는데 어떤 부분이 본인의 신념이나 이론과 달라서 이 양자역학을 인정하지 않았나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.무엇을 창조한 사람이 자신의 창조물을 혐오하게 되는 경우가 종종 있다. 아인슈타인이 바로 그런 예다. 그가 혐오했던 자신의 창조물은 양자역학이다. 양자역학은 빛이 파동이면서 동시에 입자, 즉 광자(光子 photon)라는 사실이 발견되면서 시작됐다. 1905년 아인슈타인은 광전효과를 설명하는 과정에서 광자의 존재를 이론적으로 처음 발견했다. 이는 드브로이의 파동-입자 이중성으로 이어지고, 결국 양자역학이 탄생한다. 하지만 아인슈타인은 양자역학이 마음에 들지 않았다. 양자역학에 따르면, 일어날 수 있는 모든 일은 동시에 중첩돼 존재한다. 그리고 이 모든 일은 측정에 따라 결정되는 확률로 일어난다. 아인슈타인은 세상 모든 일이 확률이 아니라 정확한 인과율에 의해 일어나야 한다고 믿었다. 아인슈타인은 이 믿음을 역사에 길이 남을 유명한 말로 표현했다. “신은 주사위 놀이를 하지 않는다.”“빛은 파동이면서 동시에 입자”이론 발견 해놓곤 스스로 부정아인슈타인, 양자역학을 공격하다1935년 5월 4일 뉴욕타임스에 다음과 같은 기사가 실린다. “아인슈타인, 양자역학을 공격하다.” 양자역학을 혐오했던 아인슈타인이 동료 2명과 함께 양자역학이 불완전하다는 것을 보이기 위한 역설을 제시한 것이다. 이른바 ‘아인슈타인-포돌스키-로젠’, 줄여서 ‘EPR 역설’이라고 불리는 이 역설은 우화적으로 설명하면 다음과 같다.‘전자쌍 발생기’라는 장치가 있다. 이 장치 속에서 모종의 폭발이 일어나는데, 이후 양옆에 뚫린 구멍으로 전자가 각각 하나씩 발사된다. 전자는 마치 지구가 자전하듯 회전한다. 전문적으로 이것을 스핀이라고 부른다. 특히, 전자를 위에서 내려볼 때 반시계방향으로 회전하는 것을 ‘스핀 업’, 시계방향으로 회전하는 것을 ‘스핀 다운’이라고 부른다. 전자쌍 발생기에서 발사되는 두 전자의 스핀은 언제나 서로 정반대다. 다시 말해서, 하나가 스핀 업이면 다른 하나는 스핀 다운이다. 다만, 어떤 것이 스핀 업 혹은 다운인지는 알 수 없다. 양자역학에 따르면, 두 전자가 가질 수 있는 모든 상태, 즉 왼쪽과 오른쪽 전자가 각각 스핀 업과 다운인 상태와 그 정반대의 상태는 서로 동시에 중첩돼 존재한다. 전문적으로 이런 현상을 ‘양자얽힘’(quantum entanglement)이라고 부른다.이제 발사된 두 전자가 계속 날아서 하나는 지구, 다른 하나는 달에 도착한다고 하자. 만약 지구의 관찰자 앨리스가 자신에게 도착한 전자의 스핀을 측정했더니 스핀 업이라면 달의 관찰자 밥은 측정하기도 전에 자신의 전자가 스핀 다운이라는 사실을 알 수 있다. 반대로 앨리스의 전자가 스핀 다운이라면 밥의 전자는 스핀 업이어야 한다. 사실, 이것은 이상하지 않다. 전자쌍 발생기에서 폭발이 일어날 때 이미 왼쪽과 오른쪽으로 발사되는 전자의 스핀이 결정됐고 앨리스와 밥은 그냥 그것을 나중에 측정하는 것에 불과할 수 있기 때문이다.진짜 이상한 일은 지금부터다. 앞서 전자의 스핀을 업과 다운으로 구분했다. 하지만 전자의 스핀 방향은 위·아래뿐만 아니라 앞·뒤로도 구분할 수 있다. 우화적으로, 위아래로 구분되는 스핀을 빨간색과 파란색 공으로 비유하고, 앞뒤로 구분되는 스핀을 매끈하고 꺼끌꺼끌한 공으로 비유해 보자. 양자역학에 따르면, 전자쌍 발생기에서 발사되는 두 전자의 상태는 빨간색과 파란색 공의 중첩 상태이기도 하고, 매끈하고 꺼끌꺼끌한 공의 중첩 상태이기도 하다. 따라서 앨리스의 공이 빨간색이면 밥의 공은 파란색이어야 하고, 앨리스의 공이 매끈하면 밥의 공은 꺼끌꺼끌해야 한다. 좋다. 다만, 앨리스의 공이 빨간색이면 밥의 공은 파란색이지만 매끈하거나 꺼끌꺼끌할 수는 없다. 반대로, 앨리스의 공이 매끈하면 밥의 공은 꺼끌꺼끌하지만 빨간색이거나 파란색일 수는 없다. 그런데 앨리스는 자신의 의지에 따라 공의 색깔을 눈으로 확인할 수도 있고, 공의 거친 정도를 손으로 확인할 수도 있다. 잘 생각해 보면, 밥의 측정 결과(현실)는 결국 지구와 달 사이만큼 멀리 떨어져 있는 앨리스의 의지(생각)에 따라 결정되는 것이다. 아인슈타인이 생각하기에 이것은 말도 안 되는 것이었다.