안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 토성의 고리는 어떻게 만들어진건가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1.토성의 고리는 얼음덩어리나 작은 암석들로 이뤄져 있음2.토성고리의 기원은 토성의 위성중 하나가 토성중력으로 붕괴하여 그 부스러기로 만들어진 것이라는 설이 유력.3.특별한 역할은 없고 토성을 좀 더 아름답개 보이게 한다랄까..사실 모든 원소는 어는점을 가지고 있어서 우주공간 안에서 얼음이 된다는 말은맞는말이에요 어는점만 받쳐준다면 모든기체가 얼음이 될 수 있는것이죠우주의 온도는 약 -270도 2.7k정도에요 모든 기체의 어는점은 -270를 넘어가지 않아요우주에는 당연히 수소가 없습니다 수소뿐만 아니죠 거의 모든 원소가 없는 진공상태에요 토성의 고리에 대해 알려드릴게요원래는 하나의 위성이 토성의 아주 가까운 곳을 돌고 있었는데, 토성에 가까운 위성의 부분은 먼 부 분보다 빨리 회전할 수밖에 없으니까, 위성을 양쪽으로 잡아당기는 힘이 생기고, 이 힘에 의해서 위성은 산산 조각으로 깨어져서, 작고 많은 파편이 되어서 돌게 되었다고 생각한다. 어떤 위성이 토성의 중심으로부터 토성의 반지름의 2.44배의 거리 보다 가까운 곳을 돌게 된다면위성은 깨어질 수밖에 없다는 것을 계산한 학자가 있다.-->이것을 로슈한계라 하는데, 로슈한계란 위성이 모행성(母行星)의 기조력(起潮力)에 의해 부서지지 않고 접근할 수 있는 한계거리로 1850년 프랑스의 천문학자 E.로슈가 처음 계산하였습니다. 이것은 로슈한계 내에서 위성에 미치는 모행성의 기조력이 위성 자체의 중력보다 크다는 것을 의미합니다.로슈한계 d는 d＝2.46(ρM/ρm)1/3/R로 나타내는데,ρM과 ρm은 각각 모행성과 위성의 평균밀도, R는 모행성의 반지름이므로, 여기서 거리를 알아 낼수 있겠져.태양계 내의 모든 위성들은 모행성의 로슈한계 휠씬 밖에서 돌고 있으나, 토성의 고리는 토성의 로슈한계 안에 위치하고 있습니다. 따라서 토성의 고리는 원래 토성의 위성이었던 것이 로슈한계 내로 들어와 부서져 생긴 것이거나, 처음부터 로슈한계 내에 있던 물질이 토성의 조력에 의해 위성이 되지 못하여 생긴 것으로 추측됩니다. 인공위성들이 지구의 로슈한계 내에 들어 있지만 깨지지 않는 이유는 인공위성을 이루는 물질의 인장응력(引張應力)이 매우 크기 때문입니다. 이 고리가 하나의 원반 같은 것이 아님은 고리의 각 부분의 공전속도가 동일하지 않다는 사실이 스펙트럼 분석으로 밝혀지며, 고리의 가장 바깥쪽은 토성의 적도반지름의 2배를 넘고, 안쪽은 약 1.5배까지 들어와 있습니다.그 사이에는 여러 개의 빈 간극이 있는데, 이들은 발견한 사람의 이름에 따라, 엥케간극, 카시니 간극 등으로 불립니다. 고리의 두께는 매우 얇아 15km 이하로 추정됩니다.그리고 고리를 이루는 물질은 보이저가 밝혀낸 바에 의하면 주로 얼음덩어리라고 합니다얼음덩어리는 예전 토성의 위성을 이루던 물질이라고 보면 되요즉 고리는 우주공간에서 자연히 생긴천체는 아니라는 것이죠얼음덩어리는 이산화탄소, 질소, 수소, 메탄, 헬륨 등이 얼어서 생성된거에요답변 충분했나요?즐거운 하루 되세요
Q. 전기뱀장어의 위력 및 원리가 궁금해요.
안녕하세요. 원형석 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 있습니다전기뱀장어는 신경의 안쪽과 바깥쪽으로 순간적으로나트륨과 칼륨 이온을 퍼날라서 전기를 생산합니다.세포의 내부와 외부에서는 이온의 조성에 큰 차이가 없어일반적으로 세포내에는 칼륨이온이 많은데 대해세포외에는 나트륨 이온이 많이 존재하고 있습니다.그러나 보통 대는 세포막이 나트륨 이온보다도 칼륨 이온쪽을잘 통과시키는 성질이 있기 때문에 칼륨 이온은 막을 통해세포막 바깥쪽으로 확산하려고 합니다. 그결과 세포내의 양전하가감소하여 세포막을 경계로 안쪽이 바깥쪽에 대해서 음이 되는 것과 같은전위차가 생깁니다. 이것을 막전위라고 합니다.이 전위차는 대개 수십 밀리볼트입니다.그러나 신경이나 근육이 흥분하면 세포막의 성질이 변화해서칼륨이온에 대한 것보다도 나트륨 이온에 대해서 높은 투과성을 나타내게 됩니다.그때문에 나트륨 이온이 세포내로 한꺼번에 유입하게 됩니다.그 결과 세포내부가 외부에 대해서 양의 전위차를 갖는다는 역전현상이일어납니다. 이 막전위를 활동전위하고 하고.. 흐르는 전류를 활동전류하고 합니다.전기뱀장어는 이 활동전류의 전압을 크게 하기 위해 특별히 진화시킨 세포가 있습니다.
Q. 전기충격을 의료용으로 사용하는 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.전지 충격기를 의료장비로 디피블레이터라고들합니다. 영화나 드라마를 자세히 보시면 전극판에 젤같은것을 바릅니다... 헤어젤처럼 끈적끈적한건데 전극과 피부와의 접촉 저항을 최소화 하기위해서 사용합니다. 초음파 역시 피부접촉 저항에 의한 노이즈를 최소화하기위해서 젤을 바르는 원리와 같습니다. 가끔 드라마를 보면 그냥 전극을 피부에 대는데 이건다 거짓말이죠.... 그리고, 대사를 보시면 "챠지~~~" 하면서 찡~~~~~하는 소리가 나고 끝나면 환자의 심부에 갔다대고 "디스챠지"라고합니다. 찡~~~ 소리는 충전소리이며, 순간적인 단펄스 방전에 의해서 고압을 때리기 때문에 실질적인 에너지량은 작습니다. 디피블레이터의 사용 용도는 심장은 뇌의 신경조직으로부터 명령을 받아서 움직이는게 아니고 심장 자체 전기 신호로 근육을 이완수축하는데(이게 ECG신호입니다.)심장이 정지되었을때 강제로 전기신호를 주어서 심장이 다시 뛸수있게 시동을 걸어주는것이라고 보시면됩니다...
Q. 지열발전의 원리는 무엇일까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.◈ 지열발전의 원리 ◆ 발전방식 일반적으로 지열유체 중 증기만을 이용하여 발전하는 천연증기 발전방식이 채택된다. 이탈리아의 랄데라로, 미국의 가이저와 같이 건조한 증기가 분출하는 곳은 드물고, 대개의 경우 물이 섞인 증기가 분출하므로, 기수분리기(氣水分離器 : 세퍼레이터)로 증기를 분리하여 사용한다. 터빈의 형식으로는 증기 속에 비응축성의 가스가 많을 때라든가, 소규모로 일시적인 발전을 위해서는 배기를 대기중에 방출하는 배압식 터빈이 사용되는데, 보통은 배기를 복수기로 응축시키는 복수터빈이 사용된다. 기수분리기로 분리된 열수가 고온ㆍ다량일 때에는 이것을 저압증발(플러쉬)시켜서 발생한 증기를 혼압터빈의 저압단에 넣어서 출력증가를 꾀한다. 이것을 플러쉬발전이라 하는데, 새로운 지열발전소에는 이형식이 채택되고 있는 곳이 많다. 복수기에는 직접 접촉식의 제트콘덴서가 채택되며 거기에 사용하는 대량의 물을 냉각해서 재사용하기 위한 냉각탑이 설치된다. 증기발전과는 달리 열수의 열에너지를 이용하여 발전하는 열수발전방식이 있는데, 이 방식의 발전소는 아직 예가 드물다. 지열발전용의 터빈 입구압력이 고작 7kg정도의 저압터빈이기 때문에 화력발전용의 터빈에 비하여 대형이 된다. 또 증기 속에 함유되어 있는 비응축성 가스를 제거하는 가스추출기도 독특한 설비이다. ▲ 발전의 현황 지열증기의 분출은 비교적 안정되어 있어서, 발전소의 유지ㆍ운전도 비교적 쉽고, 가동률은 90%내외로 매우 높다. 또 새로운 발전소에서는 무인화도 진전되고 있다. 지열발전은 1904년 이탈리아의 랄데렐로에서 시작되어 제2차 세계대전 후 세계 각지로 보급되었다. 특히 최근에는 석유대체 에너지의 하나로서 그 개발이 촉진되어 1985년 세계의 지열발전소의 총설비용량은 약 475만 4,000kW에 달한다. 외국의 지열발전소로는 가이저(미국)ㆍ이라케이(뉴질랜드)ㆍ랄데렐로(이탈리아)등이 유명하다. 지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료연소에 따르는 환경오염이 없는 클린에너지의 하나이다. 그러나 열정에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있는데, 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만, 장차 대량으로 분출하게 된다면 탈황장치가 필요해질 것이다. 또 열수 중에는 미량의 비소가 함유되어 있기 때문에 열수는 전량 지하환원되고 있는데, 경제적인 탈비소기술이 확립된다면 열수는 귀중한 저온열에너지 자원으로서 다목적으로 이용할 수 있다. 지열발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하는데 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라지지만 계산된 값은 수력ㆍ화력ㆍ원자력 등 다른 발전방법과 충분히 대항할 수 있는 경제성을 갖는다. 또 화력이나 원자력에 비하면 발전소의 규모는 작지만 그 나름의 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 소규모 분산형의 로컬에너지 자원으로서의 특색도 갖추고 있다. 지열은 지구중심부에 있는 섭씨 1,000도에 가까운 열을 이용하는 것이다. 땅속으로 1km씩 들어 갈 때마다 온도는 섭씨 30도씩 높아진다. 따라서 지하 3km에 이르면 이곳의 온도는 섭씨 90도가 되고 9km에 이르 면 섭씨 270도에 도달하게 된다. 지열에너지는 지구의 용융 중심부가 지표면 가까이 나와 있는 곳(특히 태평양 연안의 화산대)에서 끊임 없이 밖으로 방출되는 열을 에너지원으로 이용하는 것이다. 지열은 일부 다른 재생 에너지원들과는 달리 그 크기가 일정하며 바위가 식어질 최악의 경우에도 그 변화가 아주 느리기 때문에 기저 부하용으로 적합 하다. 1900년대 이탈리아에서 처음으로 지열발전이 성공을 거둔 이래 일본, 미국 등에서 시도하여 여러 곳에서 지열발전을 하고 있다. 우리나라는 지열발전을 이용할 만한 자원이 없는 것으로 알려지고 있다. 1989년 현재 세계 총 지열발전용량은 5.1GW이고 2GW가 건설 중에 있다. 세계적으로 지열발전의 선두주자는 2.2GW를 가진 미국이며 샌프란시스코의 공급전력의 많은 부분은 지역발전에 의한 것이다. 그 다음이 0.9GW의 필리핀과 0.7GW를 가진 멕시코이다. 지열 이용을 위한 고전적 필수 요건은 고온을 발생하기에 충분한 깊이(보통 5~6km)에 있는 삼투성 암반 또는 대수층(Aquifer)과 고온수가 지표위로 누출되는 것을 방지해 주는 불침투성 암반층이 존재해야 한다. 그리고 넓은 구역에 열을 집적시켜 열저장 매체인 뜨거운 지하수(어떤 경우에는 증기)를 이용하여 이를 추출 할 수 있어야 한다. 지열발전소에는 전형적으로 5~6개의 열생산 우물과 한 개의 재주입 우물 (Reinjection Well)이 있다. 재주입 우물은 대수층을 유지시켜 줄 뿐만 아니라 지열이 다른 곳으로 빠져나가지 않도록 가능한 한 많은 지열을 재주입 한다. 이것은 발전소 수명기간 동안 (보통 20~30년) 암반이 발전에 부적합할 정도로 식는 것을 방지하여 준다. 지열의 온도가 발전에 사용되기에 너무 낮을 경우 (섭씨 170도 이하)에는 농업용 또는 지역난방과 같은 다른 에너지원을 보완하는데 사용될 수 있다. 아이슬랜드의 경우 80%의 가정이 이러한 방식으로 난방하고 있으며, 프랑스 파리에도 소규모 지열 난방시설이 있다. 일본은 지열을 직접 이용하는 주된 나라이며, 열출력으로 4GW 이상의 지열을 목욕물이나 온천수를 데우는데 이용하고 있다. 1989년 현재 이러한 용도로 사용되는 전세계의 지열 총량은 15GW(열출력기준)이다. 현재 미국, 프랑스, 영국, 독일, 일본 등에서는 인공 대수층에 필요한 조건을 만드는 방법을 연구하고 있으며 이러한 방법이 가능하게 되면 지표면에서 섭씨 200도의 뜨거운 암반에 일정기간 물을 주입시켰다가 다시 회수할 수 있다. 21세기 초에 가면 지열발전은 약 15GW가 될 것으로 예측되며 이는 연간 2천 5백만 톤의 석유에 해당하는 에너지로 연간 총 에너지 소비량의 0.3%에 해당한다. 비록 지열발전이 여전히 큰 비중을 차지하지 못하고 있으나 20년만에 3배 증가하였으며 21세기에는 상당한 규모로 확대될 전망이다. ◆ 일본 지열발전 구조 (1)지열발전 (地熱發電 , geothermal power generation)지각 내에 축적된 열량을 이용해 발전 등의 에너지원으로 이용하는 것. (2)다른 나라의 지열 이용 현황1998년 설치된 세계의 지열 전기 발전 용량은 8240MW로 지열 전기발전의 최대 생산국은 미국이며 그 다음이 필리핀이다. 필리핀, 인도네시아, 태국은 지열에너지를 주로 전기생산에 사용하며, 중국과 대만은 직접 지열적용을 주로하며, 나머지는 전기생산에 사용한다. 설치된 발전소의 용량이 1848MW 인 필리핀은 태평양판과 유라시아판의 경계에 위치하기 때문에 풍부한 지열자원을 갖고 있다. 필리핀 최초의 지열발전소는 1979년에 가동을 시작하였고, 426MW 용량의 Mak Ban 과 330 MW 용량의 Tiwi 에 가장 큰 발전소들이 존재한다. 이렇게 지열로 발전된 전기는 필리핀의 대부분 인구가 살고 있는 Luzon 섬의 16 % 에 해당하는 전기수요를 담당한다. 필리핀에서는 새로운 지역에 대한 지열을 적극적으로 개발하기 때문에 곧 세계에서 가장 큰 지열전기 생산국이 될 것이다.(3)지열 이용 방법지열발전은 원리적으로 연료를 필요로 하지 않으므로 연료연소에 따르는 환경오명이 없는 클린에너지의 하나이다. 그러나 지열정에서 분출하는 비응축성 가스 중에는 소량의 황화수소가 함유되어 있는데, 현재로서는 농도가 낮아 환경기준 이하이므로 문제가 없지만 장차 대량으로 분출하게 된다면 탈황장치가 필요해질 것이다. 또 열수 중에는 미량의 비소가 함유되어 있기 때문에 열수는 전량 지하환원되고 있는데, 경제적인 탈비소기술이 확립된다면 열수는 귀중한 저온열에너지 자원으로서 다목적으로 이용할 수 있다. 지역발전의 비용은 대부분을 지열발전소의 건설비와 지열정의 굴착비가 차지하는데 지열자원의 질과 발전형식에 따라서도 달라지지만 계산된 값은 수력ㆍ화력ㆍ원자력등 다른 발전방법과 충분히 대항할 수 있는 경제성을 갖는다. 또 화력이나 원자력에 비하면 발전소의 규모는 작지만 그 나름의 경제성을 지니고 있는 점이 강점이며, 소규모 분산형의 로컬에너지 자원으로서의 특색도 갖추고 있다.
Q. 광합성에 사용되는 빛에너지는 정확히 어떤 에너지를 말하는 건가요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.왜냐하면 빛에너지를 받아서 화학에너지로 만드는 것을 우리가 광합성이라고 부르기 때문입니다.광=빛빛으로 화학물질을 합성한다는 뜻입니다.화학에너지는 물질에 저장된 에너지로, 화학결합에 저장되는 에너지를 말합니다.예를 들어 석유를 태우는 과정은 석유라는 화학물질에 저장된 화학에너지를 연소를 통해 방출시키는 과정이죠.