안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 아이스크림을 어떻게 튀길 수 있는지요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.아이스크림 튀김은 녹지 안는게 아니구요신속히 빠른시간내에 튀겨내기 때문에 겉만 살짝녹는거죠...집에서 하기는 힘들다고 봅니다 무지무지 연습하지 않는이상은요. 그리고 크림함량이 많은 아이스크림은 상온에서도 빨리녹기때문에 튀김으로서 적합하지도 안고요 .... 튀기는 방법는 아이스크림 블럭으로 썰으셔서튀김옷을 입히는데 무지 빨리 튀겨내요 몇초안에... 기술인거죠,,,
Q. 아날로그 화재감지기의 감지원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.아날로그 감지기는 마이크로프로세서(마이크로컴퓨터의 중앙 처리 장치의 기능을 1개의 칩에 집적한 것. 연산과 제어를 실행할 수 있음)가 장착되어 일정한 시간(예, 2초)마다 감지한 신호를 처리하고 그 결과로 온도나 연기농도뿐만 아니라 경보상태를 주기적 통신을 통해 수신기로 보낸다. 감지기마다 주소를 가지고 있어 경보가 발생하면 수신기에서 그 위치를 파악할 수 있다.연기감지기는 먼지누적이나 노화로 인하여 감도가 변하는 문제를 완화하기 위해 감도보상(Drift Compensation)을 수행한다. 재래식 감지기는 고정된 연기농도(예, 10% 또는 15%)나 온도(예, 65 ℃) 또는 온도변화(예, 10 ℃/분)에서 동작하도록 설계되었지만 아날로그감지기는 감지하는 범위(예, 연기농도 4～25%, 온도 30～90 ℃)가 주어지고 화재경보나 예비경보의 레벨을 감지기마다 감지범위 안에서 주변 환경에 맞추어 설정한다. 그러므로 아날로그감지기는 통신을 통해 감지기의 상태를 항상 감시하므로 살아있는 감지기를 구현할 수 있다.아날로그감지기는 화재검출부, A/D변환부, 전송제어부, Address 설정부, 제어출력부, 전송선I/F로 구성되며, 개발된 아날로그 감지기는 열식스포트형 아날로그, 광전식아날로그 연기감지기, 이온화식아날로그 연기감지기가 개발 이용되고 있다.■ 화재감지 감지신호 변환광전식 아날로그연기감지기의 경우 그림과 같이 연기가 통과하도록 고안된 챔버 내에서 2초 간격으로 발광부의 적외선LED가 강하고 짧은 펄스(예, 0.8A의 35μSec) 신호를 내보내고 연기입자에서 반사되는 에너지를 수광부의 포토다이오드가 수신한다. Light Scattering 방식의 연기감지기는 발광부와 수광부의 방향을 구조적으로 약 120도 어긋나게 설계한다. 그러므로 연기가 없으면 입자의 충돌로 인해 수광부로 들어오는 에너지가 없지만 연기가 있으면 연기입자에서 반사되는 에너지의 일부가 수광부로 들어오게 된다. 보통 사용하는 발광 LED는 발산하는 빔(Beam)이 부채꼴 모양으로 퍼지게 되고 연기가 없는 경우에도 챔버의 벽에 반사되어 일부 에너지가 약한 신호로 들어온다. 즉, 간접반사인 난반사에 의한 미세한 신호가 발생한다. 연기가 챔버에 들어오면 연기입자에서 직접 반사되는 에너지와 난반사에 의한 에너지가 합하여 증폭되고 그 신호는 포물선 모양을 이룬다.이 감지신호는 ADC기능 OPTICAL ASIC (Application Specific Integrated Circuit: 주문형 집적회로)을 통해 디지털 데이터로 변환되어 감지 알고리즘이 적용된다.
Q. 자동차의 원격시동 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.원격시동은 사람이 키로 시동을 거는 것과 동일한 과정을 거칩니다.원격시동 리모콘으로 시동명령을 내리면 시동에 관련된 전원을 on합니다.그리고 차가 시동을 걸어도 되는지의 여부를 점검합니다. 점검은 도어가 닫혀있는가 ? 키는 혹시 on의 위치에 있지 않은가 수동차량의 경우예약은 되어있는지의 여부를 확인한 다음 아무 이상이 없다고 판단이 되면 비로소 스타트 모터를 돌립니다 그리고 시동이 걸리면 바로 시동모터를 멈추는 것입니다.이것은 사람이 시동을 거는 것과 동일합니다. 어떤 경보기는 시동이 걸려도 장착자가 지정해놓은 시간만큼 모터를 돌려서 크리릭하는 경우가 많은데 이것은 잘못설계된 시동기라고 보시면 됩니다.티렉스의 경우 사람이 거는 것보다도 더 정확하게 시동이 걸리는 것을 느끼실 것입니다
Q. 화재 시, 불의 온도는 최대 몇 도까지 올라가는가요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.불은 에너지를 소비하는 과정에서 생겨나는 것이고 어떤 에너지를사용하느냐에 따라서 불의 온도가 달라지는 것으로 알고 있습니다.불의 온도는 크기에도 영향을 받겠지만 소비하는 에너지가 무엇인가에 따라 더 많이 달라질 수 있다고 생각합니다. 예를들어 전기용접하는 부분의 온도는 대략 3000도 정도라고 합니다.태양의 표면 온도는 몇만도에서 몇십만도라는 설도 있구요.태양을 이루는 주성분은 수소라는 말도 있습니다.자동차를 예로들면 가솔린을 주로 사용하는 엔진 내부의 온도와 경유를 주로 사용하는 엔진내부의 온도가 다릅니다.연료를 연소시키는 연소방식의 차이 때문에 경유를 사용하는 엔진내부의온도가 가솔린을 사용하는 엔진내부의 온도보다 더 높지요.철광석을 녹이는 용광로의 온도는 3000도가 넘는다고 합니다.구리는 철광석보다 훨씬 낮은 온도에서 녹지요.
Q. 밀물과 썰물 현상은 왜 일어나는지 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.인력과 원심력만으로 밀물과 썰물이 생기는 것은 아니구요.인력과 원심력의 합력인 기조력에 의해서 밀물과 썰물이 생기는 것입니다.기조력은 또한 달이 지구에 한면만을 보이게 하는 원인도 되는데,기조력이 뭔지를 설명 드려야 겠군요. 아래는 기조력에 대한 설명입니다. 일반인들이 많이 알고 있는"자전과 공전속도가 똑같기 때문이다??" 뭐 틀린말은 아닙니다.고등학교까지 대부분 이런 이유때문에 달이 한면만 보인다고 배우게 됩니다.하지만, 단 1초도 틀리지 않는 것일까? 하루에 단 1초만 자전과 공전주기가 달라도,10년 후에는 15도 틀어진 달의 옆면을 볼 수 있고, 60년 후에는 완전히 달의 뒷면을 볼 수 있습니다.그러나, 우리 아버지, 선생님때부터, 혹은 미국에서 고전 드라마나 영화같은데서 나오는달 장면을 보면, 지금과 그리 많이 다르지 않습니다.어떻게 1초도 틀리지 않을까. 이런 의문 드신적 없으신지요. 보통 사람들은 달이 지구를 공전한다라고만 생각하기 때문에 이와 같은자전과 공전속도가 똑같기 때문이다라는 주입식 문구에 익숙해 있는 것입니다. 물리에 대해서 공부한 사람들은 어떤 힘이란 것은 혼자 발생하는 것이 아니라두 물체간 상호작용에 의해서 힘이란 것이 발생한다고 말하기 때문에자전과 공전속도가 똑같아서.. 라는 대답은 생각하기에 따라서는 완전히 틀린답이될 수도 있습니다.그래서 물리를 공부한 사람들은 "힘이 곧 상호작용이다"라고도 말합니다.그러므로, 달과 지구의 인력은 둘 간의 상호작용에 의해 생겨나기 때문에달은 지구를 돌고, 지구는 달을 돌지 않는다란 생각은 틀립니다.달과 지구는 엄연히 서로가 서로를 공전하고 있는 것이죠. 그림처럼 달과 지구는 서로가 서로를 공전합니다.이것은 두 천체가 모두 인력이 있기 때문이고,지구도 미세하게나마 달을 공전합니다.지구는 달보다 81배가 더 무겁기 때문에 달이 지구를 도는 공전궤도 거리보다81배나 짧은 공전궤도로 지구가 달을 공전하는데요.달과 지구가 공전하는 그 중심점을 "지구와 달의 공통질량 중심"이라고 부릅니다. 지구 중심에서 이 공통질량 중심까지 거리는 대략 469 km정도로지구 반지름 내에 공통질량 중심이 있는데,이 공통질량 중심을 기준으로 지구도 공전하고, 달도 공전을 하는 것입니다. 이때, 달과 지구의 거리가 가까우면 가까울수록 기조력이라는 것이 발생합니다.달이 이 공통질량 중심을 공전하면서 생긴 원심력과지구 인력과의 합력(엄밀히 따지면 서로 당기는 것이니까 지구와 달의 인력이겠지요)을기조력이라 부르는데요. 그러면, 기조력이란 왜 생길까..솔직히 행성이나 달등, 이런 천체들이 너무 커서 생깁니다.당구공, 농구공 이런 녀석들은 인력을 계산하기도 힘들만큼 작을 뿐더러기조력을 테스트하기엔 너무나도 작습니다.하지만, 지구나 달 크기 정도가 되면, 아래 그림과 같은 힘이 발생하게 됩니다.윗 그림은 달을 위에서 보건 옆에서 보건 마찬가지입니다.원심력이란 지구의인력에 대해서 원운동하면서 생겨난 반발력이죠.원심력은 항상 그 방향이 한군데로 진행하는데 반해서지구의 인력은 지구 중심방향으로 발생하기 때문에 달 표면의 각 위도마다 지구쪽으로당겨지는 힘의 방향이 다릅니다.윗 그림과 같이 지구의 인력과 달의 원심력사이의 힘을 벡터로 그리게 되면,두 힘의 방향에 각이 생기게 되는데, 이 때문에,이 두 힘의 합력인 빨간색 부분으로 칠한 "기조력"이 생기게 됩니다. 기조력은 달 표면 전체에 걸쳐 발생하게 되고,이런 힘이 수억년을 계속해서 받게 되다 보니까, 스스로 공전속도와 다른 속도로 자전을 하던달이라 할지라도 이젠 지구의 인력에 의해 한쪽면만이 붙잡힌 꼴이 된것입니다. 사실, 자전이란 어떤 천체가 다른 천체의 영향을 받지 않고 스스로 주기를 갖는다는 의미에서생겨난 말이기 때문에, 이 같은 이유로 달은 자전하는 것이 아니다. 라고 말하는 사람도 있었죠.그 사람은 이 내용을 모르는 다른 사람들에게 웃음거리가 되었지만,달은 자전하는 것이 아니다라고 말할만 한 것입니다.그래도, 정지해 있는 기준계에 대해서 달이 완전히 한바퀴 돈다면 자전이라 해야겠지요.^^; 기조력에 의한 현상은 또 무엇이 있을까?지구의 자전주기는 하루인데 반해서달의 자전주기는 27일, 금성의 자전주기는 243일, 수성의 자전주기는 59일.여기서 느껴지는 것 없습니까?큰 천체에 가까이 있는 작은 행성이나 위성들의 자전일수가 지구에 비해 엄청나게 긴 편에 속하는데요.이 행성들의 자전주기가 느린 이유도 기조력에 의해서 느려졌기 때문입니다.수성이 태양쪽으로 조금만 더 가까이 있었다면, 달처럼 수성의 한면만이 태양을 향하게 되는 것이죠.또, 94년에 목성에 충돌한 슈메이커-레비 9 혜성이 부서진 이유,(기조력에 의해 천체가 부서지지 않을 조건, 부서지지 않는 한계를 로쉬한계라고 부르는데,슈메이커-레비 9 혜성은 로쉬한계를 넘어서 여러조각으로 부서졌지요.)목성 위성인 이오에서의 화산분출 이유,지구의 조석 간만의 차등은 모두이런 기조력때문입니다.또, 지구의 경우 이 기조력과 자전의 영향으로 인해서 지구중심으로부터 적도지방의 지름이극지방의 지름보다 더 크죠.물이 빠져서 채워지는 것도 완전 틀린말은 아니지만,보통은 달과 태양에 의해서 밀물시간대가 결정되므로,달과 태양의 인력이 작용하는 곳에 지구의 특정 부분이자전으로 다가가면서 밀물이 생기고, 그 지역에서멀어지면서 썰물이 되는 것입니다.