안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 전기뱀장어는 어떻게 전기를 발생하는지 궁금해요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전기뱀장어는 자기가 위협을 느끼게 되면 높은 전압과 전류 방전합니다전기뱀장어는 몸 후반부(꼬리부분)의 양 옆구리에 2개씩의 발전기관이 있으며 위협을 느끼면 꼬리 근육이 전기를 만드는 전극판 역할을 하여 전기를 발생시킵니다 전압은 약 850V 정도이며 이 정도 전압이면 사람뿐만 아니라 말과 같은 큰 동물도 감전이 되어 사망에 이를 수 있습니다전기 뱀장어끼리 싸우면 어떻게 될까요. 그럴때도 어느정도 전기 충격은 받습니다 .물론 다른 물고기처럼 기절을 할정도는 아니지만 어느정도는 전기 충격을 받는다고 하네요. 여기서 전기 뱀장어의 전압(보통 700~800V)보다 훨씬 높은 전압을 만나면 어떻게 될까요. 당연히 감전되어 죽습니다 . 전기 뱀장어도 완벽한 절연체가 아니기때문에 아주 높은 전압이 걸리면 주울열에 의해 타죽습니다.
Q. 화씨 온도에서 물이 어는 온도를 32도로, 물이 끓는 온도를 212도로 정한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.화씨 온도(華氏溫度, 영어: Fahrenheit)는 독일의 다니엘 가브리엘 파렌하이트(Daniel Gabriel Fahrenheit)의 이름을 딴 온도 단위이며[1], 기호로는 °F를 쓴다. 물이 어는 온도는 32도(섭씨 0도)이며, 물이 끓는 온도는 212도(섭씨 100도)이므로, 이 사이의 온도는 180등분된다.과거에는 영국과 미국의 영향으로 영어권의 여러 나라에서 널리 쓰였고, 이 때문에 “English Unit”이라고 표현하기도 한다. 그러나 현재 영국, 캐나다 등 대부분의 영어권 국가에서도 미터법을 채택하면서 섭씨로 바꾸었고, 미국을 비롯한 극소수의 국가에서만 여전히 공식적인 단위로 사용하고 있다. 화씨(華氏)란 이름은 독일 인명인 파렌하이트(Fahrenheit)의 중국 음역어 ‘화륜해특’(중국어: 華倫海特, 병음: Huálúnhǎitè 화룬하이터[*])에서 유래한다. 화씨 100 °F는 섭씨 37.8 °C로 인간의 체온과 비슷하다.1708년 파렌하이트는 첫 온도 단위 중 하나를 개발한 덴마크의 과학자 올레 뢰머를 만나게 된다. 당시 뢰머가 사용하던 단위는 물의 끓는점을 60도로 정의한 온도 체계였다. 하지만 이 온도 체계에서 0도에 대한 기준은 임의적이었다. 뢰머는 날씨에 음수가 사용되는 것을 원하지 않아 물의 어는점을 0도로 정의하지는 않았다. 대신 그는 물의 어는점을 7.5도로 정의하고, 사람의 체온을 22.5도로 정의하였다. 파렌하이트가 그의 친구 헤르만 부르하베에게 보낸 편지에 따르면 그는 뢰머의 온도 체계에서 분수를 없애기 위해 각 온도에 4를 곱하여 사용하였다.[2] 즉, 물의 어는점을 30 °F , 체온을 90 °F 이라고 정의하였다. 1724년 영국 왕립 협회에서 파렌하이트는 자신이 새로 정의한 온도 체계를 발표하게 된다. 이때 얼음과 물, 염화 암모늄을 1:1:1의 비로 섞은 후 그 온도를 측정하여 0 °F (−17.78 °C)라고 정의하였다. 독일에서 전해져 내려오는 이야기에 따르면 발트해 연안의 도시 단치히의 1708/09 겨울의 기온을 측정하여 0 °F라고 두었지만 영국 왕립 협회에서 발표할 때 신빙성을 위해 이 내용을 급하게 지어냈다고 한다.[3] 새로운 온도 체계를 사용하여 온도계를 제작하는 데에 고민이 생긴 파렌하이트는 물의 어는점을 32 °F, 체온을 96 °F로 정의하면 그 사이 간격이 2의 6제곱인 64 °F로 이등분만을 이용하여 온도계를 제작할 수 있음을 깨달았다).[4][5] 이 온도 체계를 사용하여 파렌하이트는 물의 끓는점이 212 °F 라고 측정하였다. 후에 다른 과학자들은 정밀한 측정을 통하여 물의 어는점을 32 °F, 물의 끓는점을 212 °F가 되도록 재정의하였다. 이 과정에서 사람의 체온은 약 98 °F로 측정되었다.
Q. 바닷물을 민물로 만들어 사용할수는 없나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.생활용수나 공업용수로 직접 사용하기 힘든 바닷물로부터 염분을 포함한 용해물질을 제거하여 순도 높은 음용수 및 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수처리 과정을 말한다. 해수탈염(海水脫鹽)이라고도 하며, 해수를 담수로 생산하는데 사용되는 설비를 해수담수화 설비 또는 해수담수화 플랜트라고 한다.담수화 설비는 지구 상의 물 중 98%나 되는 해수나 기수를 인류의 생활에 유용하게 쓸 수 있도록 경제적인 방법으로 염분을 제거하여 담수로 만드는 설비이다. 비가 땅 위에 떨어지면 여러 경로를 통해 바다로 흘러 가게 되는데, 물이 땅 위와 땅속으로 흐르는 동안 무기염류(Mineral)와 다른 물질 등이 용해되어 점점 염도가 증가한다. 바다나 저지대에 도착한 물은 태양에너지에 의해 증발하게 되며, 이 증발 과정에서 염을 남기며 순수한 물만이 구름을 형성하고 비가 되는 순환을 한다. 이것은 물리적인 분리가 이루어지는 증발과정 및 수증기가 찬 공기를 만나서 빗물로 변하는 응축과정을 잘 나타내고 있는데, 이러한 과정이 자연현상에서 볼 수 있는 대표적인 담수화(Desalination)라 할 수 있다.해수담수화의 방식은 크게 기본원리에 따라 분류된다. 열원을 이용하여 해수를 가열하고 발생한 증기를 응축시켜 담수를 얻는 증발법과 삼투현상(Osmosis)을 역으로 이용하여 해수를 반투막(Semi-permeable Membrane)을 통과시켜 담수를 생산하는 역삼투법(Reverse Osmosis)이 해수담수화의 대표적인 방식이다.열원을 이용하는 증발법은 유체의 흐름 양상에 따라 다단증발법(Multi-Stage Flash: MSF)과 다중효용법(Multi-Effect Distillation: MED)으로 구분된다. 이외에도 결정화법, 이온교환막법, 용제추출법, 가압흡착법 등이 해수담수화에 적용되고 있으나, 현재 널리 상용화된 해수담수화 방식은 MSF, MED와 RO의 3가지 기술이며, MSF 또는 MED와 RO를 혼용하여 담수를 생산하는 Hybrid 방식이 적용되는 경우도 있다.
Q. 천연두가 박멸된 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.천연두(天然痘) 또는 두창(痘瘡), 마마(媽媽, smallpox), 두환(痘患)은 천연두바이러스(variola major 바리올라 마요르[*]) 또는 작은마마바이러스(variola minor 바리올라 미노르[*]) 중 하나의 감염으로 발생한 전염병이다.[11] 바이러스의 속명(俗名)이기도 한 라틴어 "바리올라(라틴어: variola)"는 "반점"을 의미하는 "바리우스(varius)" 또는 "뾰루지"를 의미하는 "바루스(varus)에서 유래하였다. 영어로는 본래 그냥 pox라고만 불렀는데,[12] smallpox 라는 말은 15세기 영국에서 매독을 great pox라고 부르면서 이와 구분하기 위해 처음 사용되었다.[13] 다른 표현으로는 적사병(赤死病, red plague)이라고도 했다.천연두 백신(영어: smallpox vaccine)은 전염병에 대해 최초로 개발된 백신이다. 천연두 감염병을 예방하는 백신이다. 1796년 영국 의사 에드워드 제너는 비교적 가벼운 감염을 일으키는 우두 바이러스가 치명적인 천연두 바이러스에 대한 면역력이 부여되는 것을 증명했다. 우두는 19세기에 현재의 천연두 백신이 출현할 때가지 천연 백신으로 사용되었다.
Q. 광속 불변의 원리에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.광속 불변 원리의 광속은 진공에서의 빛의 속도를 말한다. 진공이 아닌 다른 물질 속에서 빛은 속도가 달라지는데, 그것은 그 물질의 고유한 성질인 굴절률에 의해 결정된다. 진공에서의 광속은 보통 c로 나타내며 그 값은 약 초속 30만 킬로미터, 정확히 299,792,458 m/s이다. 이 값은 실험으로 측정한 근사값이 아니라, 정의된 정확한 값이며 불변의 물리상수인 광속을 이용해서 길이의 단위인 미터를 정의하는 데 사용되고 있다.광속 불변 원리는 일상생활을 통해 우리가 가지고 있는 직관과 충돌을 일으키기 때문에 처음 들을 때 혼란스러운 것이 정상이라고 할 수 있다. 예를 들어 시속 60 km로 달리는 자동차가 있다고 하자. 이 때 속도는 사실 움직이지 않는 기준으로 치는 지면에 대한 것이며, 만약 관찰하는 사람이 지면에 대해 상대적으로 움직이고 있다면 관측되는 속도는 달리진다. 관찰자가 예를 들어 자전거를 타고 시속 20 km로 자동차와 같은 방향으로 따라가고 있다면 그 사람에게 자동차는 시속 40 km로 움직이는 것으로 보일 것이다. 이것이 상식적인 결론이다. 빛의 속도가 엄청나게 빠르기는 하지만, 마찬가지 원리로 우리가 아주 빠른 우주선을 타고 움직이며 관측한다면 빛의 속도는 우주선의 속도에 따라 다르게 측정될 것이라는 생각이 들 수 있다. 그러나 이 문서의 제목이 의미하듯이 그것은 틀린 예상이고, 모든 정밀한 관측은 오차 한계 내에서 항상 광속이 불변임을 증명하고 있다.