안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
물리
Q. 우리 몸의 근육 중 면적 대비해서 가장 힘이 쎈 근육이 어딘가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.팻 크로스(Pat Croce)의 저서 에서 인간의 근육 중 가장 강한 것은 ‘혀’라고 표현을 한다.인간의 근육 중 가장 강한 것은 바로 혀이다. 혀는 한 사람을 단번에 무너뜨릴 수 있다. 그 몸집이나 힘이 어느 정도가 되든 상관없다 또한 혀는 별로 힘을 들이지 않고도 누군가를 거뜬히 들어 올릴 수도 있고, 몇 천, 몇 만 명의 사람들을 통째로 무너뜨릴 수도 있다.
전기·전자
Q. 골전도? 이어폰이라는건 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.골전도 이어폰은 진동을 이용하는 것입니다. 뼈를 진동시켜 고막을 진동시킴으로 소리를 들을 수 있는 것입니다.
전기·전자
Q. 시냅스가 구체적으로 무엇인가요??
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.시냅스는 한 뉴런의 축삭돌기 말단과 다음 뉴런의 가지돌기 사이의 연접 부위.신경섬유의 말단은 가지가 나누어지고 그 끝은 주머니 모양으로 부풀어 다른 뉴런의 세포체 또는 가지돌기와 접촉하여 시냅스를 만든다. 신경세포의 원형질은 시냅스 부분에서 연락되지 않고, 막에 의하여 떨어져 있다. 뉴런의 흥분이 시냅스를 거쳐 다른 신경세포에 전해지는 것을 흥분의 전달이라고 하며, 동일 뉴런 안에서 일어나는 흥분의 전도와 구별된다.시냅스는 뉴런이 모여 있는 곳, 즉 뇌·척수의 회백질·신경절 등에 집중되어 있다. 실제로는 1가닥의 신경섬유는 많은 가지로 나뉘어 많은 뉴런과 시냅스를 만들고, 또 하나의 세포체에는 많은 신경섬유로부터의 분지가 시냅스를 만들어 접촉되어 있다.예를 들어 척수의 운동신경세포(운동뉴런)에서는 세포체 및 그 가지돌기 표면의 절반 가량이 신경섬유 말단으로 덮여 있다.
화학공학
Q. 방탄유리에 대해 궁금합니다. 방탄유리 소재에 대해서 알려주세요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.강도를 높인 방탄유리와 같은 특수유리도 있다. 첩보영화에 나오는 차량의 창문은 빗발치는 총알에도 약간의 흔적만 남을 뿐 깨지지 않는다. 이러한 방탄유리는 유리 사이사이에 높은 인장력을* 가진 MD(Multi-durable)필름을 넣어 만든다. 유리에 삽인된 MD필름이 유리를 지탱하고 총알의 회전력을 흡수해 유리가 완전히 깨지지 않는다.또 유리 사이에 아크릴을 채워 넣어 강도와 내구력을 높이는 방식도 있다. 그러나 아크릴 하나만을 재료로 사용해서는 강력한 총탄을 막아내지 못하므로 방탄 효과를 더욱 높이기 위해 유리 사이에 공기층을 주입해 충격을 흡수할 수 있도록 하고 있다.
화학
Q. 휘발유와 경유의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.①휘발유(가솔린)이렇게 추출된 석유 물질 중 휘발유는 이름처럼 쉽게 증발한다는 특징이 있습니다.그래서 석유 산업 초기에는 사용가치가 크게 높지 않아 세탁용으로 쓰이기 시작했는데요,이후 가솔린 엔진의 개발되면서부터 사용이 크게 늘어났습니다. 참고로 세탁소에서 기름 냄새가 나는 이유는 여전히 드라이클리닝의 재료로 석유 정제물을 사용하기 때문에 그렇습니다.②경유(디젤)디젤이라고도 불리는 경유는 중유에 비해 밀도가 낮다는 뜻에서 붙여진 이름이며휘발성이 낮아서 불이 쉽게 붙지 않고 폭발 위험도 적습니다.디젤 엔진은 공기를 압축시켜 고온을 만들고 거기에 경유를 분사해서엔진을 점화하는데요, 이런 방식이 가솔린 엔진(휘발유)에 비해 효율이 좋아 상업용 차량, 철도,선박 등의 연료로 많이 활용되고 있습니다.
전기·전자
Q. 홍채 인식은 어떤 원리로 하는 것인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.스마트폰의 홍채 인식 화면에 사용자의 눈이 맞춰지면 적외선 LED에서 빛이 나와 눈을 비춘다. 홍채 인식 전용 카메라로 눈에 적외선이 반사되는 영상을 촬영한다. 갤럭시노트7의 경우, 705㎚(나노미터)인 적색 근적외선을 쓴다.촬영된 눈 영상에서 동공과 눈꺼풀, 홍채를 구분해 내고 그 중 홍채 영역만을 남기면 도넛 형태의 이미지가 남는다. 도넛 형태의 홍채 이미지를 잘라 일자로 편 이미지로 변환한다.홍채 인식 알고리즘이 홍채의 명암 패턴을 영역별로 분석해 개인 고유의 디지털 홍채 코드를 읽는다. 이 코드가 이미 등록된 홍채 정보와 일치하는지 확인 후 인증 또는 거절한다. 홍채 코드의 형태는 홍채 인식을 개발한 업체마다 다르고, 이 코드는 암호화 과정을 거쳐 전송된다.* 빛은 파장에 따라 적외선, 가시광선, 자외선으로 나눠져. 우리 눈에 보이는 빛인 가시광선 아래에서는 홍채 경계나 홍채의 패턴이 잘 드러나지 않아. 거울로 눈을 들여다보면 눈동자가 모두 검은색으로 보이는 것처럼 말이야. 하지만 적외선 아래에서는 홍채 영역이 잘 드러나기 때문에 홍채 인식에 적외선을 쓰는 거야. 또한 적외선은 깜깜한 어둠 속에서도 사물을 인식할 수 있어. 빛이 없는 상황에서 적외선 카메라로 찍은 영상을 볼 수 있는 것도 이 때문이지. 한편, 자외선은 눈에 쐬면 유해한 데 반해 적외선은 눈 건강에 영향을 주지 않아.
물리
Q. 돌림힘이라는 것이 무슨개념인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.돌림힘은 물체가 회전운동을 할 때 나타나는 회전의 경향의 척도, 물체를 회전시키기 위해 가한 힘의 작용을 나타낸다. 토크(torque) 또는 회전력(回轉力)이라고도 한다.돌림힘은 우리 실생활에서는 엔진, 특히 내연기관과 관련해 자주 접하게 되는 개념이다. 대부분의 엔진은 회전축을 돌림으로써 작동하는 방식이라, 자연히 회전축을 돌리는 돌림힘으로 그 출력을 표현하게 되기 때문이다. 돌림힘 외에도 그 엔진이 할 수 있는 일률인 마력으로도 엔진의 출력을 표현하기도 하는데, 엔진의 돌림힘과 마력을 환산하는 공식은 다음과 같다.돌림힘(N⋅mN⋅m) ×× 분당 회전수(RPMRPM) ÷ 9550=÷9550= 마력위 공식을 보면, 돌림힘이 같다면 RPMRPM이 높을수록 마력이 상승함을 알 수 있다. 때문에 높은 RPMRPM에서 최적의 돌림힘을 발휘하도록 설계된 엔진들은, 낮은 RPMRPM에서 최적의 돌림힘을 발휘하도록 설계된 엔진보다 대개 마력이 높다. 전자의 경우는 고속 스포츠카나 경주용 오토바이에 탑재되기에 적합한 엔진이며, 후자의 경우는 화물차나 버스, 크루저 오토바이(무겁고 느린 장거리 여행용 오토바이)에 탑재되기에 적합한 엔진이다.
기계공학
Q. 피스톨소음기의 과학적원리가 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.소음기는 총구에서 뿜어져 나오는 이 가스의 양을 줄여 총성을 작게 만드는 역활을 하게 됩니다. 소음기 내부으 통속에 몇 개의 칸막이가 있는데, 이 칸막이가 사격을 할 때 고압가스를 이 작은 칸막이에서 분산하여 총신 속에 머므르게 하는 구조로 되어 있습니다
전기·전자
Q. 레코드판의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.LP판이 소리나는 원리는 미세한 홈이 파여있고 축음기의 바늘이 LP 판위에서 돌게 되면 미세한 홈의 강약에 따라 바늘이 이것을 읽어 진동을 통해 나팔 모양의 관을 통해 사람이 들을 수 있는전기 신호로 바뀌면서 음악이 재생됩니다
전기·전자
Q. 초전도체라는 것이 무엇인가요???
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.초전도 전이 온도(superconducting transition temperature, Tc)라고 하는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 물질을 초전도체(superconductor)라고 하며, 이 현상은 1911년에 네덜란드의 물리학자 오너스(H. K. Onnes)에 의해서 처음으로 발견되었다. 일반적으로 구리나 은과 같은 금속성 도체(metallic conductor)의 전기 저항은 온도가 낮아짐에 따라 점차 감소한다. 그러나 초전도체의 경우에는 Tc 이하로 냉각되면 갑자기 저항이 0인 완전 도체(perfect conductor)가 되고, 한 번 발생한 전류는 에너지 손실 없이 무한히 흐르며, 특징적으로 외부의 자기장(magnetic field)을 배척하는 마이스너 효과(Meissner effect)가 나타난다.1986년에 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 몇 가지 구리 산화물 세라믹(ceramic) 물질의 Tc가 90K(-183℃) 이상임이 밝혀졌는데, 이러한 물질을 고온 초전도체(high-temperature superconductor)라고 부른다. 이 물질의 발견은 지난 30년 동안 가장 중요한 과학 발전 중의 하나로서, 초전도체는 화학, 물리, 재료 과학 분야에서 수많은 연구를 촉진해 왔으며, 향후 초고속 컴퓨터, 자기 부상 열차, 에너지 손실 없이 송전하는 전력선 개발을 이끌어 갈 것으로 기대되고 있다.