안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 로켓에 사용되는 고체연료와 액체연료의 차이점이 무엇인지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.액체 연료 로켓과 고체 연료 로켓인공위성을 발사하는 로켓, 이른바 우주 로켓과 탄도 미사일은 거의 같은 기술이 사용되고 있습니다.사람에 따라서는 우주로켓과 탄도미사일의 차이는 탄두 유무뿐이라는 것도.그런 이유로 탄도 미사일의 연료 이야기는 우주 로켓에도 통하는 것이기도 합니다.그런데 로켓에 실리는 연료에는 액체인 것과 고체인 것이 있는데, 액체인 경우 액체 연료 로켓, 고체인 경우 고체 연료 로켓이라고 부릅니다.대기 중에서 산소를 흡수해 사용하는 제트 엔진과 달리 로켓은 산소도 직접 가져가지 않으면 안 됩니다.연료와 함께 산화제가 필요합니다.액체 연료 로켓의 경우 연료와 산화제 각각을 탱크에 충전하게 됩니다.반면 고체 연료 로켓은 미리 연료와 산화제를 혼합한 것을 싣고 있습니다.참고로 연료와 산화제를 합쳐서 추진제라고 합니다.액체 연료 로켓, 고체 연료 로켓액체 연료 로켓액체 연료 로켓은 액체 수소와 탄화 수소 등의 액체 연료와 액체 산소와 사산화2 질소 등의 산화제를 추진제로 사용합니다.연료·산화제는 별도의 탱크에 넣어 두고, 이것들을 연소실로 보내 혼합·연소시킵니다.이 연소에 의해 발생한 고온·고압가스는 노즐에서 외부로 분출되며, 이로 인해 발생한 반작용으로 로켓은 추진력을 얻게 됩니다.액체 연료 로켓은 탱크에서 내보내는 추진제를 조절함으로써 미세한 추력 제어가 가능합니다.또 한번 불이 붙으면 다 타버릴 때까지 멈추지 않는 고체연료와 달리 불을 끄고 불을 끄고 반복할 수도 있습니다.또한 로켓을 대형화해도 강력한 추력을 얻기 쉽다고 하는 장점이 있습니다.반면 추진제 공급이나 혼합, 연소에 이용하는 기기 등 구조가 복잡해지는 단점이 있으며 개발 기간/개발 비용, 품질관리나 보수에서는 불리합니다.우주로켓은 물론 군용으로도 문제가 됩니다.특히 군용이 되면 신뢰성이 중시되기 때문에 품질관리와 보수정비가 힘들다는 것은 매우 좋지 않은 특징이라고 할 수 있습니다.액체 연료 로켓의 경우 연료 및 산화제의 특징도 골치 아픈 사항입니다.초기 군용 로켓에서는 연료에 등유가 주성분인 케로신, 산화제로 액체 산소가 사용되었습니다.액체산소는 영하 183도라는 낮은 끓는점을 가지기 때문에 로켓탱크에 충전하는 것은 발사직전이 아니면 안됩니다(그렇지 않으면 점점 증발해 없어져 버립니다.하지만 충전에는 30분 이상 소요되므로 즉각적인 발사에는 적합하지 않습니다.)또한 유기물과 혼합되면 폭발적으로 연소하는 좋치 않은 성질도 있습니다.나중에는 저장이 가능한 추진제로서 연료에 비대칭 디메틸 하이드라진과 히드라진의 혼합물, 산화제로는 사산화질소를 사용하여 미리 충전해 둘 수 있게 되었습니다.이 추진제는 양자를 접촉시키는 것만으로 자연적으로 연소를 개시한다는 특징(하이퍼고리크성)이 있으며, 이는 로켓기구의 간소화에서 보면 바람직한 성질이나 사산화질소는 매우 부식성이 강하고 장시간 탱크 내에 충진한 상태로 있으면 탱크 부식에 의한 폭발사고를 일으킬 위험이 있었습니다.
Q. 인공눈은 자연눈처럼 잘 뭉쳐지지 않는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자연눈의 결정에 비해서 인공눈의 결정은 얼음과 비슷합니다. 그러다보니 자연는은 부드럽게 잘 뭉쳐지지만, 인공눈은 잘 뭉쳐지지 않습니다.
Q. 인공눈이 자연눈보다 왜 마찰력이 높나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자연눈의 결정은 부드러운 반면, 인공눈의 결정은 얼음에 가깝습니다. 그러다보니 마찰 면적이 큽니다.
Q. 치약의 어떤 성분이 청소를 잘 되게 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.치약에는 연마제와 계면활성제가 들어있습니다. 치석을 닦아내고, 치아 표면에 이물질을 쉽게 제거할 수 있습니다.
Q. 비를 저장해서 재활용하는 기술은 얼마나 발전되어있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 ①빗물저금통우리나라는 빗물 재활용을 위해 LID(Low Impact Development)저영향개발 기법을 이용한 빗물관리시스템에 주목하고 있습니다. 이 기법은 빗물의 순환을 도시개발 전인 자연의 상태와 유사하게 땅으로 침투/여과/저류하도록 하는 친환경 분산식 빗물관리 기법을 의미합니다. LID기법은 도시화로 인해 빗물이 침투할 수 없는 아스팔트 땅 같은 불투수 지역이 늘어나면서 생기는 도시형 홍수, 가뭄과 같은 재해를 막기 위해 자연의 자정력을 이용한 기법이죠. 도로, 주차장, 공원, 건물 등에서 활용하고 있으며 이미 미국이나 독일 등은 상용화되어 있어요.이 기법을 활용하여 상용화가 진행 되고 있는 빗물시설로는 대표적으로 ‘빗물 저금통’이 있습니다. 서울을 비롯하여 일부 지자체에서 설치비를 지원해주면서 독려하고 있는 ‘빗물저금통’은 지붕 등에 내린 빗물을 모아 필요한 곳에 활용할 수 있는 시설입니다. 하수도에 버려지는 깨끗한 빗물을 모아 청소나 조경 용수로 활용이 가능하고 강우 시 하수도의 과부하를 덜어주는 등 여러 이점이 있습니다. 해당 이미지는 이해를 돕기 위한 예시입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 ②오목형 옥상 빗물 텃밭여름철 건물이 뜨거워지는 것을 막고 심미적인 효과도 주는 옥상녹화! 그 중에서도 서울대학교 건설환경공학부 한무영 교수 연구팀이 개발한 옥상 정원에는 빗물로만 자라는 텃밭이 있습니다. 이들이 개발한 오목형 저류판은 빗물을 모아 땅의 습도를 유지하고 식물에 영향을 주지 않습니다. 또한 빗물을 저장하는 수로 및 저장 탱크, 정수 설비만 이용하여 많은 기술이 필요하지 않기 때문에 다른 일반 시설에도 적용이 가능하죠. 오목형 옥상 빗물텃밭은 건물 최상층의 전기료를 절감하고 열섬현상을 완화 시키며 빗물을 일시 저류하며 홍수를 예방하는 효과가 있습니다. 또한 수돗물에 의존하는 기존 텃밭과 다르게 빗물로 농작물을 키우니 유지가 용이하며 더 튼튼하게 자란다는 장점이 있습니다.해당 이미지는 이해를 돕기 위한 예시입니다.우리나라의 빗물 재활용 사례 - ③친환경 빗물마을정부와 각 지자체에서는 버려지는 빗물을 효율적으로 관리하기 위해 여러 노력을 기울이고 있는데요, 이 같은 빗물관리시설을 이용하여 서울시는 도시의 물순환 회복을 위해 빗물마을 조성사업을 진행 중에 있습니다. 거주민들의 의견을 바탕으로 지역 여건에 맞는 빗물 관리 시설 설치비를 지원하여 빗물정원, 빗물 유입 띠녹지, 빗물 저금통 등의 설치를 돕습니다. 세종특별자치시, 전북 전주시, 전남 김해시, 경기도 수원시 등 여러 지역에서는 콘크리트 포장을 벗겨내고 물이 땅속으로 잘 스며드는 투수성 포장과 빗물 저금통, 생태정원 등을 설치하는 사업을 진행 중에 있습니다. 이 사업을 통해 빗물 자원을 활용하고, 비점오염 증가에 따른 수질오염을 방지하는 등 친환경 생태도시로 거듭나겠다는 목표를 갖고 있어요.