안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 알코올 희석 계산방법 이게맞나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.2) 16.6%. 3) 11.54%입니다. 알코올 50%는 300ml소주에 알코올 150ml가 들어 있다는 얘기 입니다.
Q. 핵융합에너지라는 것이 무엇인지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.핵융합에너지는 핵분열 원자력과는 완전히 반대되는 발전 프로세스를 가지고 있다. 핵분열에 비해 높은 에너지를 발생시키는 핵융합은 태양이 불타는 원리다. 태양은 수소, 헬륨의 핵융합 반응으로 엄청난 열과 빛의 에너지를 지속적으로 뿜어내고 있는 것이다. 태양에서는 수소 원자 4개가 합쳐져 1개의 헬륨을 만드는데, 매초 7억 톤의 수소가 헬륨으로 변환되고 있다. 이 과정에서 태양은 초당 4조W의 100조 배에 달하는 에너지를 방출한다.핵분열과 핵융합에 대한 기초적인 이해는 모두 아인슈타인의 상대성원리 공식에 도움 받은 바 크다. 원자의 질량이 손실되어 사라지면서, 그에 상응하는 에너지가 발생한다는 원리를 따른다. 즉, 핵분열 과정에서도, 핵융합 과정에서도 일정량의 질량 손실이 발생하며, 그 물질이 사라지면서 에너지가 생긴다는 것이다.예를 들어, 한국의 네 곳의 핵분열 원자력 발전소는 연간 750톤의 농축 우라늄과 천연 우라늄을 사용해 전기를 생산한다. 이 750톤의 우라늄 원료가 에너지로 바뀌는 과정에서 손실되는 질량을 E=mc2공식에 넣어 계산하면 연간 5킬로그램에 불과하다. 즉, 5킬로그램의 우라늄이 사라지면서 1년간 쓰는 전기에너지로 변환된다.하지만 핵융합 발전에는 값비싼 우라늄이 필요 없다. 핵융합은 연료로 중수소와 삼중수소가 이용된다. 중수소와 삼중수소를 특수 전기 장치를 이용해 섭씨 1억 도까지 올리면 전자가 분리되고, 이온화된 다량의 원자핵과 전자가 고밀도로 몰려 있는 플라스마 상태가 된다. 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소가 서로 충돌하면 중성자와 헬륨이 생성된다. 이때 생성된 중성자와 헬륨의 질량의 합은 충돌 전의 중수소, 삼중수소의 질량의 합보다 작은데, 이 질량의 차이가 에너지로 변환된다.지구는 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있는 초고온·고압 상태의 환경이 아니기 때문에, 자기장이나 레이저를 이용해 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성하는 ‘핵융합로’를 만들어야 한다. 이것이 사실 핵융합 기술의 핵심이라고 할 수 있다. 핵융합에너지를 얻기 위해서는 지구상에 존재하지 않는 1억도 이상의 초고온 플라스마를 만들어야 하고, 이 플라스마를 가두는 그릇 역할을 하는 핵융합 장치와 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다. 수억 도의 플라스마 상태에서 수소 원자핵들이 융합해 태양에너지와 같은 핵융합에너지를 만들 수 있는 것이다.핵융합 장치는 이 같은 초고온의 플라스마를 진공 용기 속에 넣고, 자기장을 이용해 플라스마가 벽에 닿지 않게 가두어 핵융합 반응이 일어나도록 하는 원리를 갖고 있다. 이때 플라스마가 핵융합 장치 벽면에 직접 닿지 않기 때문에 벽면 부분의 온도는 수천 도에 불과하다. 핵융합 장치는 이처럼 태양에서와 같은 원리로 에너지를 만들어낸다고 해 ‘인공 태양’이라 불리기도 한다.이 분야에서 우리는 자부심을 가질 만한 성과를 가지고 있다.
Q. 생체 리듬에 대해 질문 드립니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.생체리듬은 하루 24시간을 주기로 일어나는 생체 내 과정을 의미한다. 24시간 주기의 리듬은 생체시계에 의해 조절되며, 단세포 생물부터 동물 및 식물에 이르기까지 모든 생명체에서에서 발견되는 현상이다. 넓게 보면 한달부터 1년, 혹은 일생을 아우르는 생체리듬이 존재하지만, 최근에는 24시간에 맞춰 움직이는 일주기 생체리듬을 생체시계로 범위를 좁혀 정의하고 있다. 생체리듬은 생체에 내재된 현상이지만, 빛, 온도, 산화 환원 사이클 등과 같은 외부환경에 의해 조정되기도 한다. 생체리듬(circadian rhythm)은 라틴어로 ‘circa'(근처 또는 대략적인)와 ‘diēm'(하루)를 합성한 단어이다. 2017년의 노벨 생리의학상은 생체리듬을 조절하는 분자기작을 발견한 제프리 홀(Jeffrey C. Hall), 마이클 로스바시(Michael Rosbash), 마이클 영(Michael W. Young)이 수상하였다.1)역사생체리듬에 대한 가장 오래된 기록은 기원 4세기 전 알렉산더 대왕 시절 원정대를 이끈 선장 안드로스테네스(Androsthenes)가 남긴 것이다.2) 콩과 식물 중 하나인 타마란드 나무 잎을 관찰하면서 낮에는 수평상태를 유지하다가 밤에는 수직에 가깝게 위치가 바뀌는 현상을 관찰하고 기록하였다. 드 마랭(Jean-Jacques d'Ortous de Mairan)은 미모사의 잎이 낮에는 벌어지고, 밤이 되면 건드리지 않아도 접힌채 늘어지는 현상을 관찰하였다. 처음에는 이러한 현상이 빛에 의해 일어나는 것이라 생각했지만, 어두운 암실에서도 24시간 간격으로 잎이 벌어지고 닫히는 현상을 관찰된다. 생체리듬을 조절하는 생체시계의 분자생물학적 기작에 대한 연구는 1970년대 생체리듬이 바뀐 초파리 돌연변이를 연구하면서 시작되었고, 1990년대에는 포유동물에서도 생체시계 유전자를 발견하였다.
Q. 겨울철 타이어 공기압 관리 어떻게 하는지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.차량의 적정 공기압을 알기 위해서는 차량 문 안쪽 스티커를 확인하거나 연료 주입구 뚜껑 안쪽, 혹은 차량 매뉴얼에 기재 되어 있는 수치를 확인해 보면 됩니다. 또는 휴대용 에어컴프레서를 이용하거나 공기압 경보장치(TPMS)를 이용해 확인할 수도 있습니다. 겨울철 타이어 공기압 적정 수치승용차 공기압 : 30~33 psi / RV 공기압 : 35~40 psi 무게가 많이 나가는 차량이나 평소 물건을 많이 싣는 차량의 경우에는 조금 더 넉넉히 넣어주시는 게 좋습니다. 한 연구 결과에 따르면 외부 기온이 10도씩 떨어질 때마다 공기압 역이 2.6psi 정도 떨어진다고 합니다. 공기압이 낮을 때 경고등 표시가 뜨는 경우도 있지만 오래된 차량의 경우에는 안 뜨는 경우도 있기 때문에 잘 살펴보시길 바랍니다.
Q. 이상기체는 왜 현실에서 존재할 수 없나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.이상 기체는 무질서하게 운동하는 원자 혹은 분자로 이루어진 가상의 기체를 말한다. 이상 기체는 (1) 구성 입자의 크기가 용기의 크기에 비교해 무시할 수 있을 정도로 작으며 (혹은 부피가 0), (2) 구성 입자들 사이에 작용하는 힘이 없다고 가정한 기체이다. 이와 같은 조건을 만족하는 기체는 실제로 존재하지 않지만, 온도가 높고 압력이 낮아지면 많은 기체는 이상 기체의 특성을 나타낸다.물질의 상태를 정의하기 위해서는 4개 변수, 온도(T), 압력(P), 부피(V), 양(몰 수, n)가 필요하다. 이들 사이의 관계를 나타내는 식을 상태 방정식(equation of state)이라고 한다. 이상 기체의 상태 방정식(equation of state of ideal gas)은 물질의 상태 방정식의 하나이다.