안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 운동할때 캔버스화나 반스 같은 신발을 신으면 좋다고 하는 과학적인 원리가 있을까요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.낮은 단화를 신으면 높은 하이힐을 신을 때와 마찬가지로 발바닥에 무리가 가서 심하면 족저근막염 등이 생길 수 있다고 합니다.제 주위의 어떤 사람은 발뒷꿈치가 아파서 병원에 갔더니 발바닥 속에 염증이 생겼다고 바닥이 딱딱한 단화 등을 신지 말고 푹신한 신발을 신으라고 했다네요. 어느 정도 굽이 있는 신발을 신는게 좋을 것 같습니다.
Q. 태풍이 발생하여 이동하는 경로는 무엇에 의해 결정이 되는건가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1. 바람 분포 태풍의 진로는 기압배치, 에너지 조건, 연직온도차 등과 같이 다양한 변수의 영향을 받습니다. 그 중 하나로는 ‘바람 분포’도 있습니다. 아주 특별한 경우를 제외한 일반적인 태풍은 반시계방향으로 회전을 합니다. 그래서 태풍의 북쪽 반원에선 바람이 동쪽에서 서쪽으로 불고, 남쪽 반원에선 서쪽에서 동쪽으로 부는 것이지요. 만약 태풍 북쪽 반원의 동풍이 주변 바람에 의해 강화되면, 앞서 언급한 전향력 효과에 의해 태풍이 더 빠르게 북상할 수 있습니다. 시시각각 변하는 바람은 예측이 가장 어려운 기상요소 중 하나로, 태풍 경로예측의 불확실성을 높이는 골칫거리이기도 합니다. 2. 북태평양 고기압 태풍의 평균적인 월별 진로 ⓒ태풍백서(기상청 국가태풍센터)태풍경로는 북태평양 고기압의 세력 확장과도 큰 연관이 있습니다. 북태평양 고기압이 높은 위도까지 깊게 확장되는 7월과 8월 초순은 태풍이 중국 연안을 거쳐 우리나라 위쪽으로 진행하는 경향을 보이는 반면, 8월 중순 이후부터는 북태평양 고기압의 세력이 약화돼 태풍이 우리나라에 북상해 오는 일이 많습니다.하지만 북태평양 고기압이 매년 일정한 패턴과 형태를 유지하는 것은 아니므로 태풍이 예상치 못한 경로를 밟는 당황스러운 경우도 적지 않습니다. 예컨대, 지난 7월 1일에 발생해 북상하기 시작한 제 3호 태풍 난마돌이, 4일 예상보다 일찍 일본쪽으로 선회한 일이 있었습니다. 장마전선을 중부지방까지 들어올리던 난마돌이 급격히 꺾이자 남부지방은 예상치 못한 물폭탄을 맞기도 했는데요. 이는 태풍경로의 불확실성을 잘 보여주는 예입니다.
Q. 일반 상대성이론이 과학적으로 무슨 내용인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.상대성이론은 물리 법칙이 서로 다른 관찰자에게 다르게 보일 수 있다는 것을 보여주며, 시간과 공간의 관점을 바꿀 수 있다는 것을 보여줍니다. 이론은 매우 복잡하지만, 이러한 개념은 초등학생도 이해할 수 있을 것입니다.특수 상대성이론의 시간 지연으로 설명하면 지구에서 볼때는 우주선 시간이 느리게 가고 우주선에서 보면 지구 시간이 느리게 하는데 만일 둘이 만나면 누가 젊을까라는 문제를 옛날에 쌍둥이 역설이라고 부르고 그 역설은 일반 상대성이론으로 해결된다고 설명하는 경우가 많았답니다.그런데 일반 상대성이론은 큰 중력장 아래 있거나 또는 큰 가속도 운동을 겪으면 일어나는 현상입니다. 그래서 우주선으로 질량이 큰 별에 여행갔지만 바로 돌아왔다고 하면 일반 상대성이론 효과는 별로 크게 나오지 않게 됩니다. 그렇지만 우주선이 매우 빨리 움직이면 우주선 여행을 하고 돌아온 사람이 훨씬 젊어 있지요. 이것은 특수 상대성이론 효과입니다. 특수 상대성이론으로 이것을 설명하는데 쌍둥이 역설이 필요가 없답니다. 처음 특수 상대성이론을 잘 모를 때 상대방 시계가 느리게 간다는 식으로 설명을 해서 지구에서 우주선을 보거나 우주선에서 지구를 보거나 상대방 시계가 느리게 가서 쌍둥이 역설이라고 했지만 나이가 얼마일지는 지구나 우주선이나 자기 시계로 측정한 시간으로 결정됩니다. 우주선을 타고 빠른 속도로 여행하면 지구와 별사이 거리가 작아서 우주선 시계로는 시간이 얼마 걸리지 않지만 지구를 떠나 우주선이 돌아올 때까지 지구 시계는 시간이 많이 흐릅니다. 그래서 특수 상대성 이론에서도 이게 제대로 설명하면 원래가 역설이 아니었답니다.상대성이론의 시간 팽창에는 특수 상대성이론 원리로 설명되는 시간 팽창과 일반 상대성이론 원리로 설명되는 시간 팽창 두 가지 종류의 시간팽창이 있어요. 이 두 가지는 조건이 맞으면 함께 일어나기도 합니다우주여행을 한 사람이 늙어버리는 것은 쌍둥이 역설과 관련 있습니다.이는 특수상대성 이론으로 설명하려고 하면 모순이 발생해서, 일반상대성이론을 사용해야 완벽하게 설명 가능합니다.양자역학과 상대성이론은 서로 다른 두 분야이며, 각각의 이론이 다른 물리적 현상을 설명합니다. 그러나 양자역학과 상대성 이론은 둘 다 고전물리학의 한계를 극복하고, 현대 물리학의 발전에 큰 역할을 했습니다. 또한 양자역학을 포함한 현대 물리학은 상대성이론과 양자역학을 모두 필요로 하므로, 두 이론은 현대 물리학에서 상호보완적으로 사용됩니다.
Q. 천연광물과 생체광물의 과학적 차이점은 무엇인지 궁금해요
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1) 천연자원은 천연에 존재하는 물리적 물자로 채취하여 가공함으로써 생활물자나 공업생산의 원료가 되는 것으로, 토지, 광물, 물, 수상생물, 나무 등이 해당합니다.2) 지하자원은 땅 속에 묻혀 있는 채취 가능하고 쓸모 있는 자원으로서 금속광물, 비금속광물, 석유, 석탄 등이 해당합니다.
Q. 태양광발전 원리와 발전구성도 알려주세요
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.태양 전지는 반도체 물질로 만든 소자로 태양광을 직접 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 태양 전지는 일반적으로 p형 반도체와 n형 반도체의 두 층으로 구성됩니다. p형 반도체는 전자가 많고 n형 반도체는 전자가 적습니다. 이 두 층을 접합하면 전기장이 생성되어 전자가 p형 반도체에서 n형 반도체로 이동하게 됩니다. 이 이동하는 전자가 바로 태양 전지가 생산하는 전기입니다.태양광은 광전효과를 이용한 발전- 광전효과란 : 빛을 비추었을 때 광자가 흡수되어 금속의 원자 또는 분자에 속박되어 있는 전자를 전리시키는 현상태양 전지는 태양광의 밝기에 따라 전기 생산량이 달라집니다. 태양광이 강할수록 더 많은 전기를 생산합니다. 태양 전지는 또한 온도에 영향을 받습니다. 온도가 높을수록 전기 생산량이 감소합니다.태양 전지는 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 친환경적이고 지속 가능한 에너지원입니다. 태양 전지는 가정, 기업 및 전력망에 전기를 공급하는 데 사용할 수 있습니다.- 태양 전지에 의한 발전 원리태양전지는 반도체 기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며 대표적으로 실리콘 태양전지가 있음태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative) 형의 반도체와 P(positive) 형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 이들 반도체의 경계 부분을 PN 접합(PN-junction)이라 일컬음이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 (+)와 (-)의 전기를 갖는 입자(정공(正孔:hole), 전자(電子:electron))가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 된다. 이 때문에 앞면과 뒷면을 붙여 만든 전극에 전구, 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN 접합에 의한 태양광발전의 원리이다.