안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 소라껍데기에 귀를대면 바람소리는 왜 나죠?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.귓가에 댄 소라껍질에서 소리가 나는 것은 소라껍질에서 일어난 공명1) 때문입니다.소라껍질이 아닌 빈 음료수병의 주둥이 부분을 귀에 가까이 가져가도 심지어는 두 손을 곱게 귀에 모아도 소리가 갑자기 크게 들리는 것을 느낄 수 있습니다.크기나 모양, 재질에 따라 물체는 서로 다른 진동수를 갖기 때문에 서로 다른 소리를 냅니다.이렇게 각 물체마다 갖고 있는 진동수를 고유 진동수라고 합니다. 물체에 주기적으로 힘을 가하면 물체는 매초마다 이 고유 진동수만큼 진동합니다.만일 힘을 가한 주기가 물체가 갖고 있는 고유 진동수와 같으면 물체의 진폭2)은 더욱 커지게 되는데 이를 공명이라 합니다.만일 소리의 경우라면 더욱 큰 소리가 나게 되는 것이지요.소라껍질에서 나는 소리는 주위의 여러 가지 소리 중에서 소라껍질의 고유 진동수와 같은 소리가 공명 현상에 의해서 더 크게 들린 것입니다.이러한 공명 현상은 우리 주위에서도 쉽게 발견할 수 있습니다.그네를 밀어줄 때 그네가 가진 고유 진동수와 같은 진동수로 밀어 주면 큰 힘을 들이지 않고도 높이 올라가는 것, 세탁기가 탈수할 때 세탁조의 회전 속도가 느려지면서 세탁기의 고유 진동수와 같아지면 어느 순간 세탁기가 크게 흔들리는 것, 건물 내에서 이야기하며 걸어가다 보면 내가 말한 소리가 갑자기 크게 울리는 것을 경험할 수 있는데 이것들 모두 공명 현상의 일종입니다.그럼 같은 바다에서 온 소라껍질이라 하더라도 크기나 모양에 따라 바다 소리는 다르겠지요. 빈 병이나 사람의 손도 마찬가지입니다.
토목공학
Q. 우리몸은 왜 밤에 잠을 자게 되어있을까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.잠은 왜 잘까? 낮 동안 깨어 활동할 힘을 얻는 쉬는 시간일까? 최근 연구 결과를 보면 잠은 단순히 몸을 쉬게 하는 소극적인 휴식이 아니다.뇌를 일깨우고 다음 날 다시 새로운 기억을 저장할 수 있도록 준비시키는 적극적인 정신 활동이기 때문이다.잠은 뇌가 낮 동안 수집한 기억을 정리하는 시간이다. 잠은 크게 렘(REM) 수면과 비(非) 렘(non-REM) 수면으로 나눌 수 있다.이 가운데 깊은 수면을 의미하는 비렘 수면 중에는 느린 뇌파 수면 일명 ‘서파 수면(slow-wave sleep)’이라는 단계가 있다.대뇌피질에서 약 1Hz 정도의 느린 뇌파가 뇌 전반에 흐르기 때문에 붙은 이름이다.흥미롭게도 잠을 자지 않고 깨어 있을 때 뇌가 어떤 활동을 하고 나면, 바로 그 부위에서 이 뇌파가 특히 늘어나는 모습을 확인할 수 있다.연구자들은 이 뇌파가, 낮 동안 활동하면서 얻은 기억을 뇌가 ‘처리’하는 과정에서 발생한다고 본다.즉 뇌는 낮에 여러 가지 활동을 통해 새로운 기억을 얻고, 밤에는 이 기억을 편집하거나 기억 중추(해마)에 전달해 저장한다는 것이다.낮 동안 어떤 사건의 동영상을 촬영했다고 생각해 보자.촬영이 끝나면 용량이 큰 파일을 하나 얻겠지만, 그 안에는 온갖 불필요한 부분이 섞여 있고 내용도 뒤죽박죽이라 결코 제대로 된 영상이라고 할 수 없다.따라서 촬영 뒤에는 항상 불필요한 부분을 지우고 중요한 부분은 강조하는 편집 작업이 필요하다. 나중에 찾기 좋게 내용을 분류하고 저장하는 과정도 필요하다.
지구과학·천문우주
Q. 달이 없어지면 어떤일이 일어나나요:?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달이 지구 주위를 돌때 지구를 끌어당기는 힘(인력)을 작용하는데,(작용은 2개의 물체 사이에 어떤 힘이 존재할때 한쪽의 힘)달이 사라지면 지구의 기운 정도가 갑자기 변해서 남극,북극도 사막처럼 더워질거에요.그러면은 사막도 추워지니까 낙타,북극곰 등은 멸종하고 말게 될거에요.갯벌은 앞서 말한 인력으로 만들어 지는데,달과 지구끼리 서로 일직선인 곳엔 밀물,반대쪽엔 썰물이 일어나요.그런데 썰물이 없으면 갯벌에 사는 모든 생명체들은 멸종하고 말게 될거에요.야행성 동물들은 달빛을 반사해 모은 뒤 사물을 명확하게 볼 수 있게 되므로 달이 없으면 야행성 동물들은 보기 힘들어 멸종하고 말게 될거에요마지막으로 가장 중요한 부분인데요,달의 충돌 구덩이는 운석에 충돌해 파여져 만들어저지죠?지구로 오는 수많은 운석들을 소행성과 달끼리의 인력으로 끌어당거요.달이 없으면 지구에 사는 생명체는 모두 멸종 할 것 같어요.(극한의 방어력을 가진 생물도 있으니까)
지구과학·천문우주
Q. 중력을 최초로 주장한 사람은 누구인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.17세기에 행성 운동에 대한 케플러 법칙이 발표되었는데, 케플러 법칙이 왜 성립하는지에 대한 문제가 당시 학자들에게 가장 중요한 풀어야 할 과제이었습니다. 이것을 해결한 것이 뉴턴의 만유인력 법칙과 운동 법칙이어요. 중력을 우연히 발견한 것이 아니라 케플러 법칙의 성립을 설명할 수 있는 방법을 찾은 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 인도가 달의 남극에 세계 최초로 착륙한 비결은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인도는 달 남극 탐사 분야의 선구자다. 2008년 인도의 첫 달 탐사선인 찬드라얀 1호는 달 궤도 진입에 성공해 달 표면에 광범위하게 물 분자가 존재한다는 점을 밝혀냈다. 달 남극의 얼음층 존재 가능성을 밝혀낸 것도 찬드라얀 1호다. 이후 이 가설은 나사에 의해 가능성이 충분한 것으로 확정됐다. 2019년 발사한 찬드라얀 2호는 과학 데이터를 지구로 보내는 달 궤도선을 성공적으로 배치했지만, 착륙선과의 교신이 끊기면서 달 표면에 로버를 배치하는 데 실패했다.세계 각국이 달 남극에 주목하는 이유는 이곳에 얼어붙은 물이 있기 때문이다. 얼음의 존재 가능성은 달에 대한 인간의 관심을 다시 자극한 현실적인 이유로 꼽힌다. 태양 빛이 닿지 않는 달의 극지방인 영구음영(永久陰影) 지역에서 얼음의 존재 가능성이 확인됐다. 미국과 중국도 조만간 이 지역에 탐사선을 보낼 계획이다. 미국 항공우주국(NASA·나사)은 유인 달 탐사 프로그램 ‘아르테미스’ 프로젝트를 2025년까지 추진한다. 중국도 2024년 달 남극을 탐사하기 위해 ‘창어’ 6호와 7호를 발사한다. 아르테미스와 창어의 최종 목적지도 달 남극이다. 이들이 목적지인 남극의 영구 음영지역인 이유가 있다. 얼음은 녹여 식수로 활용할 수 있고, 물을 분해해 얻을 수 있는 수소와 산소는 우주선 연료로 쓸 수 있다. 이를 바탕으로 달에 우주기지를 지을 수 있다면 인간이 생존할 수 있고, 이는 또 달을 넘어 화성 등 더 먼 곳으로 유인 탐사를 보낼 수 있는 것이다.
전기·전자
Q. 전자를 설명하는 학문이 양자역학이라는데 무슨 말인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.양자역학(量子力學, 영어: quantum mechanics, quantum physics, quantum theory)은 분자, 원자, 전자, 소립자 등 미시적인 계의 현상을 다루는 즉, 작은 크기를 갖는 계의 현상을 연구하는 물리학의 분야이다. 또는 아원자 입자 및 입자 집단을 다루는 현대 물리학의 기초 이론이다. '아무리 기이하고 터무니없는 사건이라 해도, 발생 확률이 0이 아닌 이상 반드시 일어난다'는 물리학적 아이디어에 기초한다.양자역학의 양자는 물리량에 기본 단위가 있으며, 그 기본 단위에 정수배만 존재한다는 뜻을 담고 있다. 현대 물리학의 기초인 양자역학은 컴퓨터의 주요 부품인 반도체의 원리를 설명해 주고, "물질의 운동이 본질적으로 비결정론적인가?" 라는 의문을 제기하며 과학기술, 철학, 문학, 예술 등 다방면에 중요한 영향을 미쳐 20세기 과학사에서 빼놓을 수 없는 중요한 이론으로 평가된다.
화학
Q. 기름에서 무지개빛이 보이는건 왜그런건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.무지개빛을 띄는 오일은오일막의 두께가 매우 얇은 상태란 이야기입니다. 400~700 나노미터 두께로 정말 얇게퍼져 있는 것이죠.그래야 빛 반사로 인해 이러한무지개빛을 띄게 됩니다. 차가 오래되었거나 정기적인 점검을받지 않은 오래된 차에서이러한 무지개 빛 기름얼룩을발견한다면 간과할 수 없는 징후입니다.
생물·생명
Q. 철새가 텃새로 정착을 한다고 하는데 어떤 이유로 텃새화 되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.철새의 이주는 자연계에서 흔히 볼 수 있는 현상 중 하나입니다. 매년 가을이면 수많은 철새들이 한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 모습을 볼 수 있습니다. 그렇다면 철새가 텃새가 되는 이유는 무엇일까요? 이에 대해 알아보고자 합니다.철새가 텃새가 되는 이유는 주로 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 기후 변화로 인한 이동이 필요한 경우입니다. 철새들은 주로 온난한 지역에서 번식하고, 겨울철에는 추운 지역으로 이동합니다. 이는 철새들이 생존과 번식을 위해 최적의 환경을 찾기 위한 전략입니다. 기후 변화로 인해 번식지의 환경이 변하거나 겨울철의 온도가 너무 추워지는 경우, 철새들은 더 적합한 지역으로 이동하여 생존을 위해 텃새가 됩니다.
화학
Q. 도자기를 구울때 고온인데도 왜 깨지지 않는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.처음 토기를 만들었을 때는 질을 수비(水飛)하지 않고 그릇을 만들어 600℃ 정도의 낮은 화도에서 구워냈으며 가마도 없었다. 사람의 지혜가 점차 발달함에 따라 질을 수비하고 토기를 구워내는 화도를 높이고 높은 화도에 견디어내는 질을 찾아내고 가마를 만들고 가마도 높은 화도를 견디어내는 가마로 점차 바꾸어나가면서 저화도(低火度) 연질토기(軟質土器)에서 더욱 발전하여 1,100℃ 이상 1,200℃의 고화도(高火度) 경질토기(硬質土器 : 土器)를 만들게 되었고 토기에서 자기로 이행되는 기반이 마련되었다. 따라서 도자기는 넓은 의미의 토기, 도기(陶器), 석기(石器), 자기(磁器 : 瓷器)를 모두 일컫는 말이다.도기는 900∼1,000℃ 내외의 화도에서 산화번조(酸化燔造 : 가마에 불을 땔 때 산소를 많이 들여보내는 방법, 결과 토기는 황색, 갈색, 적색을 띠며 청자와 백자는 황색이나 갈색을 머금게 됨.) 위주로 구워내며 표면에 유약(釉藥)을 입히는 경우가 많다. 이것은 간단한 도기의 개념이지만 도기라는 것은 그 범위가 넓어 그밖에도 일부 반환원상태(半還元狀態)의 토기를 도기라고도하며 1,000℃ 이상의 높은 화도에서 여러 가지 회유(灰釉)가 시유(施釉)되어 산화번조한 토기를 지칭하기도 하며 연유(鉛釉)를 입힌 모든 토기를 지칭하기도 한다.석기는 1,100℃ 이상의 높은 화도에서 주로 환원번조(還元燔造 : 산화번조와 반대 방법으로 가마의 온도가 1,100℃ 이상일 때, 땔감을 많이 넣어 산소를 막아 불완전연소가 되게 하는 방법, 결과, 토기는 회색이나 회청흑색이 되고 백자는 담청색을 머금고 청자는 아름다운 비색이 됨.)한 것을 말하며 자연유(自然釉)나 인공회유가 입혀진 것이 있으며 토기 중에서 가장 경질의 것이다.자기(瓷器는 중국식 표기)는 점력을 갖춘 순도 높은 백토(白土 : 高嶺土), 즉 질흙(粘土 : 陶土 : 陶石)으로 모양을 만들고 그 위에 장석질(長石質)의 유약을 입혀 1,300∼1,350℃에서 번조(燔造)하여 그 조직이 치밀한 것을 말하며 이를 백자라고도 한다. 치밀하다는 것은 번조 시에 가마 안에서 완전히 자화(磁化)되어 유약은 무색투명하며 순백의 태토 자체도 반투명질이 되고 태토와 유약이 일체가 되듯 밀착된 상태로 서로 분리되지 않으며 유약에 균열(빙열 : 식은 테)도 없어야 한다.
화학
Q. 물을 안마시면 얼마동안 버틸수있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인간은 먹지않으면 오래살수없습니다. 보통사람들 기준으로 물이 없다면 7일물만 공급이 된다면 남자는 30일 여자는 40일을 버틸 수 있다고 합니다.여자가 더 오래 버틸수 있는 이유는 남자보다 체지방이 많아서 이기 때문이라합니다.지방은 에너지를 보관하기에 가장 용이하니까요