안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 재생 가능 에너지원이 구체적으로 어떻게 온실 가스 배출 감소에 도움이 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.재생에너지는 화석연료에 비해 친환경적이며, 온실가스 배출량을 감소시키는 등의 긍정적인 효과를 가지고 있습니다. 그러나 재생에너지 발전시 설치되는 태양광패널, 풍력발전기 등의 제조에 사용되는 재료들은 화학물질이 많이 사용되기 때문에 이러한 화학물질이 환경문제를 일으킬 수 있습니다.예를 들어, 태양광패널 제조 과정에서는 산화 아연, 산화 인듐, 산화 질소 등의 화학물질이 사용되고, 이러한 화학물질은 대기오염과 수질오염 등을 일으킬 수 있습니다. 또한, 태양광패널의 폐기물 처리 문제도 제기되고 있습니다.또한, 풍력발전기 제조에는 희토류 원소인 네오디뮴이 사용됩니다. 네오디뮴은 고가의 원소이며, 채굴과 추출 과정에서 대량의 화학물질이 사용되고 대량의 폐기물이 발생합니다. 이러한 문제로 인해 국제적으로 네오디뮴 대체 기술 개발이 강조되고 있습니다.또한, 바이오매스 발전에는 폐기물, 농축산물 등이 활용됩니다. 이러한 물질들은 처리가 어려울 수 있으며, 발효과정에서 발생하는 메탄가스는 온실가스 중 하나입니다.따라서, 환경문제는 재생에너지 발전에도 불구하고 존재하며, 화학과는 이러한 문제를 해결하기 위한 연구와 기술개발에 기여할 수 있습니다. 화학과는 재생에너지 발전과 관련하여 친환경적인 재료 및 제조공정 연구, 희토류 원소 대체 기술 연구 등을 진행하고 있습니다.
Q. 화성에 인간이 살 수 있는 조건은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인류가 화성에 안전하게 도착할 수 있다면 이제 더욱 새롭고 근본적인 도전이 기다린다. 인간은 화성에 성공적으로 정착할 수 있을까? 언젠가는 정착에 성공할 것이다. 하지만 그 전에 넘어야 할 산이 많다. 화성은 지구보다 평균 온도가 현저히 낮다. 최저 온도는 영하 176℃, 최고 온도는 영상 35℃로, 평균 온도가 영하 63℃ 정도다. 게다가 화성은 지구보다 기압이 낮다. 지구 100분의 1에 불과한 기압 때문에 몸을 눌러줄 여압복이 필요하다. 화성 대기의 95% 이상은 이산화탄소다. 더욱이 얇은 대기층을 뚫고 들어오는 치명적인 우주방사선으로부터 몸을 보호해야 한다.한 마디로 현 상태로는 사람이 살 수 있는 환경이 아니다. 화성에서 인간이 오랫동안 생존하기 위해서는 생존조건을 충족하는 환경을 만들어야 한다. 물론, 이런저런 조건들을 충족시키다 보면 비용이 천문학적으로 불어나게 될 것이다. 화성에서 인간의 거주를 위한 최우선 조건은 무엇일까? 스티븐 페트라넥(Stephen Petranek)은 그의 TED 강연 저서 『화성 이주 프로젝트(How We’ll Live on Mars)』에서 인간이 화성에서 살기 위해 극복해야 할 것들을 명시했다.첫 번째는 물이다. 1976년 NASA가 최초로 화성에 안착시킨 탐사선 바이킹 1호를 통해 화성 대기에 미량이나마 수분이 있다는 것을 발견했다. 2008년 화성 탐사선 피닉스는 화성에 물이 존재한다는 것을 공식 확인했다. 다만, 식수로 사용하기 위해서는 추가적인 기술 개발이 필요하다.두 번째는 산소다. 물을 구할 수 있으면 물을 전기 분해해 수소와 산소로 분리하면 인간이 호흡하는 데 필요한 산소를 충분히 얻을 수 있다. 또, 수소는 연료로 활용할 수 있다. 물 대신 대기 중 이산화탄소에서 탄소를 제거해 산소를 만드는 방법도 있다. NASA가 2020년 발사할 화성 탐사선의 로버는 화성 대기 중 이산화탄소를 산소와 일산화탄소로 바꾸는 연료전지 장비를 운반할 예정이다. 장비 이름은 ‘막시(MOXIE)’로 대기 중에서 고열 세라믹을 이용해 산소를 만든다. 세라믹을 통과하는 전압이 촉매로 인해 표면에 형성된 산소 이온을 분리하는 방식이다.세 번째는 음식이다. NASA는 화성 토양과 유사한 하와이와 애리조나의 토양을 네덜란드 재배업자들에게 제공해 4200종의 식물 씨앗을 재배했는데, 화성 토양조건을 모방한 흙에 심은 씨앗은 대부분 싹이 텄다고 한다. NASA 지원을 받은 미국 애리조나대학 연구팀은 화성에서 사용할 온실에서 고구마와 토마토 재배에 성공했다. NASA는 2030년 화성 탐사대를 통해 화성 온실재배 시스템을 구축하는 게 목표다. 다만, 이런 직접 재배방식으로 식량을 공급하는 데는 한계가 있다. 스티븐 페트라덱은 직접재배 비중이 10%만 되더라도 성공적인 출발이라고 봤고, 나머지는 지구에서 공수해야 하는데, 이는 또 다른 비용문제를 발생시킬 것이다.네 번째는 먹고 자고 휴식할 공간이 필요하다. 지구와 유사한 환경을 만들기 위해 공기를 순환시켜야 하고, 적절한 온도와 습도도 유지해야 한다. 인간의 거주환경을 구축하고 관리하는 데는 큰 비용이 투자돼야 할 것이다.화성 이주 프로젝트는 불가능한 계획은 아니지만 기술적 난관을 극복하기 위한 많은 시간과 비용이 투자되고, 현재로서는 투자대비수익(ROI)이 분명치 않기에 리스크가 큰 도전이다. 물론, 화성 이주 프로젝트가 향후 어떻게 전개될지는 아무도 모른다.
Q. 노면이 젖은 상태에서 차량의 제동 거리는 얼마나 증가하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.한국교통안전공단이 실시한 실험에 따르면 승용차가 시속 50㎞로 달리다 브레이크를 밟아 정지하기까지 걸리는 제동거리가 마른 노면에서는 9.9m였지만, 젖은 노면에서는 18.1m였다.제동거리가 무려 1.8배가 길어진 것이다.화물차의 경우 젖은 노면에서의 제동거리는 마른 노면에서 15.4m 보다 1.6배 긴 24.3m, 버스는 17.3m 보다 1.7배 먼 거리인 28.9m 길어졌다. 제동거리의 차이는 교통사고와 직결되는 문제다.빗길에서 또 다른 문제는 수막현상이다. 달리는 자동차의 타이어와 노면 사이에 얇은 ‘물의 막’ 즉 수막이 생기면서 타이어와 노면 사이에 접지력이 없어지는 현상이다.
Q. 과학적인 관점에서, 아몬드와 땅콩은 견과류가 아니죠?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아몬드(영어: Almond)는 견과류의 한 종류다. 사실 식물학적으로는 견과류가 아닌 핵과류이나 일상적으로는 견과류로 여긴다. 보통은 굽거나 볶은 것을 먹는데 특유의 고소한 향과 맛이 일품이다. 장미과(Rosaceae)에 속하고 복숭아나 살구, 매실, 자두, 앵두 등과 가깝다. 많은 사람들이 땅콩은 이름에 '콩'이 들어가지만 콩 종류가 아니라고 생각하는데, 엄연한 콩류이며 콩과 식물로 분류된다. 일종의 과도교정.이를 뒤집어서, 땅콩은 콩류니까 견과류가 아니라며 다른 사람을 가르치는 사람도 있는데 일상적인 용법에서의 견과류는 식물학적 분류가 아니라 시장적 분류에 가깝다. 견과류 문서 참조. 하지만 브라질 땅콩 효과의 '브라질 땅콩'은 진짜로 땅콩이 아니다.
Q. 실생활에서 보일-샤를의 법칙이 이용되는 예가 어떤게 있는지요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.[보일의 법칙]의 경우에는 조건이 하나 필요한데요. 바로 '기체의 온도가 일정할 때'입니다.즉, 온도가 달라지게 되면 보일의 법칙은 성립할 수 없기 때문에 유지된다는 가정을 우선적으로 진행해야 돼요.이는 압력과 부피가 반비례하다고 생각할 수 있는데 피스톤을 떠올려보시면 쉽게 이해가 되실 겁니다.피스톤의 입구를 손으로 막고 주사기를 밀면 처음에는 잘 밀리지만 입구쪽에 가까워지게 되면 그만큼 힘이 더 들어가게 됩니다.이는 부피가 작아지면서 상대적으로 기체 압력이 높아졌기 때문이라고 볼 수 있어요~![샤를의 법칙]에서 말하는 온도는 일반적인 온도가 아니라 '절대온도'라는 점을 꼭 기억하셔야 됩니다절대온도란, 물질의 특이성에 의존하지 않는 온도라고 생각하시면 되겠습니다 :) 이 법칙은 보일의 법칙과는 반대로 비례관계에 있다고 볼 수 있어요.부피/온도 모두 함께 높아지거나 작아지거나 하기 때문입니다. 이는 풍선을 예시로 떠올려보시면 쉽게 이해가 되실 껍니다.풍선을 차가운 곳에 놓으면 줄어드는 것이 바로 이 샤를의 법칙이 적용된 것이기 때문입니다~