안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 세종대왕이 만드신 측우기는 어떠한 원리로 강수량을 측정하였는지 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.측우기의 원리는 간단합니다. 그냥 측우기의 통 안에 들어간 물의 높이를 측정하여 강수량을 재는 것입니다.가. 측우기는 강수량을 측정하기 위해 문종 임금이 세자 시절 때 구안하고, 장영실이 개발한 세계 최초의 우량계이다. 나. 지름은 약 15cm, 높이 약 43cm 정도의 철로 만든 원통형 본체와 이것을 보관하기 위한 돌로 만든 측우대, 원통 안에 고인 빗물의 깊이를 재기 위한 자 등 세 부분으로 이루어져 있다. 다. 측우기를 개발한 이유는 비의 양을 정확하게 측정하여 농사짓는 데 필요한 정보를 얻어서 가뭄이나 홍수 등의 천재지변에 대비하기 위해서이다. 라. 현재 사용되는 우량계는 밑바닥이 있는 금속제 원통을 수직으로 설치하여 원통 속에 고인 강수의 깊이를 자로 측정하거나 수량 또는 무게를 측정한다. 우량계의 원통 지름은 보통 20cm이고 물이 들어오는 수수구는 땅에서 높은 곳에서 위치하여 우량을 정확하게 측정한다. 현재 사용되는 우량계는 측우기의 원리를 이용한 것이라고 할 수 있다.
Q. 아날로그 시계는 어떤 원리를 통해 지속적으로 움직이는 건가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.건전지가 단자에 닿으면 모터에 전달되고 모터와 연결된 초침톱니,분침톱니,시침 톱니가 움직이게됩니다.
Q. 구름이 생성되는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.①구름의 생성과정 :공기중의 수증기가 기온이 높아지면서 상승하면서 공기중의 소금기나 미세한 먼지를 응결핵(중심물질)으로 응결하여 물방울이나 얼음 알갱이들이 모여서 구름형성.*응결고도라는 것은 공기가 상승함에 따라 기온과 이슬점이 같아져서 응결 (물방울 맺힘)이 시작되는 높이를 말한다.②구름의 생성이유 :기온이 내려가는 현상이 생길 때 (공기의 상승, 밤낮의 변화등) 기온이 낮아진 공기가 포함할 수 있는 수증기량은 감소하게 되며 이때 생기는 여분의 수증기는 이슬로 응결되며 이것은 구름이 될 수 있다.수증기가 응결할 때 열이 발생하며 이 방출열 때문에 공기의 냉각속도가 느려지며 이때 생성된 구름은 부력 때문에 더 오래 더 크게 성장하여 큰 구름대를 형성한다.
Q. 샤워를 하고 나면 물방울이 맺혀있는 모습을 보게됩니다. 이때 물방울은 둥근 모습을 하고있는데 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.1.물방울이 떨어지면서 퍼지는것을 최대한 막기위해 그런모습이 형성됩니다.2.엑체니까요.3.중화니까요.
Q. 친환경 에너지로 각광받고 있는 수소에너지의 변환과정은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.)수소에너지의 발생원리 수소에너지기술은 물,유기물,화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리,생산해서 이용하는기술 수소는 물의 전기분해로 가장 쉽게 제조할 수 있으나 입력에너지(전기에너지)에 비해 수소에너지의 경제성이 너무 낮으므로 대체전원 또는 촉매를 이용한 제조기술 연구 ※ 에너지보존법칙상 입력에너지(수소생산)가 출력에너지(수소이용)보다 큰 근본적인 문제가 있음수소는 가스,액체로서 수송할수 있으며 고압가스,액체수소,금속수소화물 등의 다양한 형태로 저장 가능 현재 수소는 기체상태로 저장하고 있으나 단위 부피당 수소저장밀도가 너무 낮아 경제성과 안정성이 부족하여 액체 및 고체저장법을 연구 중 2)수소에너지의 장점과 단전 분류장 점단 점수소에너지 수소는 연료로 사용할 경우에 연소시 극소량의 NOx 발생을 제외하고는 공해물질이 생성되지 않으며, 직접 연소에 의한 연료로서 또는 연료전 지 등의 연료로서 사용이 간편하다. 수소는 가스나 액체로서 쉽게 수송할 수 있으며, 고압가스, 액체수소, Metal hydride (금속수소화 물 또는 수소흡장합금) 등의 다양한 형태로 저장 이 용이하다. 수소는 궁극적으로는 무한정인 물을 원료로 하 여 제조할 수 있으며, 사용후에는 다시 물로 재 순환이 이루어진다. 수소는 산업용의 기초 소재로부터 일반 연료, 수 소자동차, 수소비행기, 연료전지 등 현재의 에너 지 시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 이용 될 수 있다. 단점은 없으며 기술력 확보가 관건 3)수소에너지의 이용분야 기술개발 현황1980년대 후반까지 신재생에너지로서의 수소에너지 기술개발에 대한 인식 부족으로 인하여 전반적인 연구 수준은 기초 단계수소 제조천연가스로부터 수소제조 기술을 일부 확보하였으며 저가의 대용량 수소 제조에 대한 기술개발이 진행 중천연가스로부터 대량 수소 제조 및 저장(한국가스공사)탄화수소 촉매반응에 의한 연속적 수소제조(성균관대)수소 저장실험실 규모의 액체저장법(-253℃) 및 고체저장법인 MH(수소저장합금)의 소재 개발을 수행하였으며 탄소나노튜브를 이용 수소 저장 기술을 개발 중핵심소재 기술개발을 위한 탄소나노튜브 이용 수소저장(전북대) 연료전지 차량용 고압수소 저장 기술개발 추진(현대차)수소 스테이션 기술 개발 및 실증연구(30N㎥/hr급)천연가스 이용한 수소스테이션 건설 및 실증연구(한국가스공사)액체연료(LPG)를 이용한 수소스테이션 건설 및 실증연구 (GS칼텍스)LPG를 이용한 수소 스테이션 국산화 기술개발(SK에너지)제주도(수전해) 및 울산ㆍ여천(이동식 충전소)에 수소 스테이션 건설 예정 4)수소에너지 연료전지의 원리와 특징 연료전지기술연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술H₂+ 1/2O₂→ H₂O + 전기 생성물이 전기와 순수(純水)인 발전효율 30~40%, 열효율 40% 이상으로 총 70~80%의 효율을 갖는 신기술임 연료전지 발전원리(단위전지)연료중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전① 연료극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리 →② 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는외부회로를 통해 공기극으로 이동 →③ 공기극 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)을 생성 ⇒최종적인 반응은 수소와 산소가 결합하여 전기, 물 및 열생성