안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 거북이 등껍질은 어떤 성분으로 되어 있나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.거북이의 등껍질은 하나의 성분으로 이루어진 것이 아니고, 여러 성분이 복합적으로 구성되어 있습니다. 거북이의 등껍질은 케라틴이라는 단백질(원소 : 탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등)과 뼈(골질)로 이루어져 있습니다.흔히 거북이 등딱지라고 하지만 실제로 거북의 껍데기(shell)는 등쪽에만 있는 것이 아니고 배쪽에도 있습니다. 등쪽에 있는 것을 ‘배갑(背甲, dorsal carapace)’이라고 하고 배쪽 것을 ‘복갑(腹甲, ventral plastron)’이라고 부르며 거북의 껍데기는 ‘등뼈(척추)’와 ‘갈비뼈(늑골)’, 즉 ‘뼈’에서 유래되었다고 합니다그 뼈들이 넓적하게 변형되어 서로 단단하게 결합되어 있는 것이 껍데기의 기본 틀이고, 그 뼈들의 바깥쪽에는 ‘케라틴’이라는 단백질, 즉 ‘각질’로 이루어진 판(scutum)들이 덮여 있습니다. 그리고 거북이 성장할수록 이 각질 판들은 커지고 더욱 두꺼워집니다. 즉, 거북의 껍데기는 두 층으로 구성되어 있는데 바깥층은 그 성분이 캐라틴이라는 단백질로 이루어진 ‘각질’이고 안쪽 층은 그 성분은 ‘뼈(골질)’이며, 뼈의 구성성분 약 35%의 유기질과 45%의 무기질, 그리고 20%의 물 등으로 구성되지만 뼈 성분은 동물의 종류와 나이에 따라 조금씩 성분이 변하고 수분도 적어집니다. 유기질은 기질에 그물코와 같이 둘러쳐져 있는 마치 건축물의 철근과 같은 역할을 하는 교원 섬유와, 교원 섬유에 풀처럼 점액 다당질이 붙어 있습니다. 이 단계에서 뼈는 아직 고무처럼 부드럽습니다. 여기에 무기질이 붙으면 뼈가 단단해집니다. 이처럼 무기질은 건축물의 시멘트 역할을 합니다. 이러한 무기질에는 칼슘, 인, 마그네슘, 나트륨, 수산, 탄산, 불소이온 등이 있습니다. 무기물 중에서도 칼슘과 인이 대부분입니다.
Q. 구름은 중력의 영향을 받지 않는 것인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.모든 질량있는 물체는 중력받음근데 구름 안 떨어지는 이유를 묻는 것같은데질량 작고 지구랑 거리 멀고 거기에 부력 항력도 있어서 힘평형때매 안 떨어짐
Q. 우크라이나에 제공된 스타링크는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.스페이스X의 스타링크는 무게 227kg 소형 군집위성 약 1만2000개를 수년에 걸쳐 순차적으로 지구 저궤도에 띄워 전세계를 촘촘히 연결하는 인터넷 서비스다. 총 1만1943개의 위성을 2027년까지 쏘아 올려 지구촌 어디에서나 빠른 인터넷을 공급하는 게 목표다. 현재까지 약 2000여개의 위성을 지구 저궤도에 쏘아올렸다. 위성의 통신 신호를 받는 지상의 소형 안테나와 무선인터넷 액세스포인트(AP) 역할을 하는 셋톱박스가 갖춰지면 기존의 광통신망이나 기지국, 중계기 등 인프라가 없어도 무선통신이 가능하다. 스페이스X에 따르면 2020년 10월 베타 서비스를 시작한 이후 올해 1월 기준 14만5000명이 스타링크를 활용하고 있다. 기존에 위성통신 서비스를 제공하던 정지궤도위성은 고도 3만6000km에 위치한다. 정지궤도 위성은 위성이 궤도를 도는 주기와 지구의 자전주기가 같아 지상에서 봤을 때 항상 같은 자리에 정지하고 있는 것처럼 보인다. 통신과 방송 신호를 안정적으로 주고받는 데 유리하다. 스타링크의 소형 군집위성은 고도 약 550km의 지구 저궤도를 돈다. 정지궤도 위성과 달리 수천개의 위성이 머리 위를 지속적으로 지나간다. 인터넷 연결이 됐던 위성이 통신 가능한 범위를 벗어나게 되면 차례로 다가오는 위성에게 신호를 ‘핸드오버’하는 방식으로 연결이 유지된다. 이동통신 용어인 핸드오버란 서비스 중인 기지국 영역을 벗어나 인접 기지국으로 이동할 때 통화나 인터넷 연결을 계속 유지하기 위해 인접한 기지국으로 신호를 자동 동조하는 것을 말한다.
Q. 핵분열과 핵융합중 더 큰 에너지를 낼수있는게 뭔가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.핵분열은 불안정한 원자인 우라늄235에 중성자를 충돌시키면 두개의 바륨으로 쪼개지고 여기서 다시 중성자가 2~3개 나오는데 이 중성자들이 다른 우라늄에 충돌해 연쇄적으로 분열을 일으키는 현상입니다. 이 과정에서 아주 약간의 질량이 없어지는데 아인슈타인의 E=mc²(E는 에너지, m은 질량, c는 빛의속도)이라는 공식에 의해 에너지가 발생합니다 질량 결손량은 작지만 빛의 속도의 제곱을 곱하면 엄청나게 커지겠죠? 그래서 많은 에너지가 나옵니다. 핵융합은 수소원자 4개를 헬륨 원자 1개로 합성하는 과정입니다. 이 경우엔 매우 높은 온도를 가해 주어 원자핵과 전자가 분리된 "플라스마"상태로 만들어 주어야 합니다. 이때 원자핵들기리 서로 부딧히며 융합되서 헬륨이 만들어집니다. 이때 역시 약간의 질량 결손이 일어나는데, 이것이 핵융합 에너지의 원천입니다. 핵융합은 태양과 같은 항성에서 일어나고 있는데 태양 에너지의 근원이 수소 핵융합 반응입니다. 핵융합에서 나오는 방사능이 핵분열 반응보다 훨씬 적어서 안전한 편이고 또 수소를 바다에서 무한정 얻을수 있기때문에 발전가능성이 더 큽니다.
Q. 희토류 자석이라는 것은 어떤 물질인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.희토류 자석희토류 자석은 네오디움 자석(Nd-Fe-B Magnet)과 사마륨 자석(Sm-Co Magnet)으로 나누어지며, 지금까지 개발된 영구자석 재료에 비해 월등히 높은 보자력과 잔류자석 밀도를 갖는 고자력 영구 자석이다. 네오디움 자석 (Nd-Fe-B Magnet) 희토류 금속중 하나인 Nd(Neodymium, 원자번호 60)와 Fe, B와의 금속간 화합물로서 높은보자력과 자기 에너지적을 나타낸다. (현재 개발된 자석 재료 중에서 자기적 특성이 가장 높다.) 자원적으로 풍부한 Nd와 Fe를 사용하므로 가격면에서 SmCo계 자석보다 저렴하다. 페라이트나 사마륨계 자석보다는 기계적 가공성이 우수하다 .· 내식성 향상을 위하여 다양한 표면 처리가 가능하다 .(Ni, Zn, Epoxy)온도에 민감하여 사전에 작업 온도를 확인하여야 하며 , 고온일 경우 내열성 자석 사용. 사마륨 자석 (Sm-Co Magnet)SmCo의 금속간 화합물로서 높은 자기적 특성과 퀴리 온도(750℃)가 높다.SmCo5 와 Sm2Co17로 구분된다.· 네오디움 자석보다 상대적으로 온도계수가 높아 온도에 대한 안정성이 크다.대기중 내산화성이 강하여 소결자석의 표면처리가 필요 없다.희토류 광물 중 0.5~3% 밖에 함유되어 있지 않으므로 고가이다.다른 소결자석보다 취성이 약하여 취급상 부서지기 쉽다. **희토류 자석은 보통의 자석 보다 성능이 좋지만 고가여서- 자동차 , 컴퓨터 ,휴대폰의 전기기기 및 전자기기의 스피커 ,마이크 등 의 음향기기에 사용이 된다.