안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
토목공학
Q. 멀리 보는 것과 시력의 상관관계
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.멀리 보는 것.사람의 시력은 좋아지진 않습니다. 이는 의학적으로 증며된 사실이고요. 안좋아지는 속도를 늦출수 있을 뿐입니다. 말씀하시는 방법은 눈의 피로를 풀어주는 방법중에 한개입니다. 도움이 되는 방법은 맞습니다만 시력이 좋아지진 않습니다.
지구과학·천문우주
Q. 빙하기 간빙기 주기는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.빙하의 거동은 기후뿐만 아니라, 해수면 상승과 직접적으로 연결되는데, 일반적으로 주변 환경변화에 대한 반응에 수천 년의 시간이 필요하다. 따라서, 과거 수천 년 이상의 기간 동안 빙하거동에 대한 자료는 빙하거동과 기후변화 모델을 발전시키는 데 매우 필요하다.과거 약 260만 년 동안 빙하기-간빙기의 기후변화가 4만 년 또는 10만 년 주기로 계속 반복되어왔다. 현재 지구는 비교적 따뜻한 간빙기에 있으나, 약 2만 년 전에는 빙하기가 절정에 이르는 시기(최근최대빙하기, Last Glacial Maximum)였다. 이 시기에는 북아메리카, 유라시아 북부, 남극 빙하의 성장으로 해수면이 약 120미터까지 내려갔다.빙하기-간빙기 간의 지역적 온도변화와 빙하의 거동에 대한 자료는 기후모델의 정확성을 높이게 된다.빙하 (1) 시추공 온도, (2) 빙하의 얼음과 얼음에 포집된 공기의 기체연령 자료를 이용하여 남극의 과거 빙하기 온도를 복원한 결과 기존에 보편적으로 알려진 것과는 다른 결과값을 얻었다. 서남극의 경우 약 10도 정도 온도하강을 하였고, 동남극의 경우에 기존에 알려진 것(섭씨 약 9도)보다 온도하강이 절반 수준(섭씨 4~7도)인 것을 알아내었다.또한, 이렇게 동남극과 서남극의 온도변화가 다른 것은, 빙하 표면의 고도변화가 서로 달랐기 때문인 것으로 해석되는데, 빙하기 동안 (간빙기에 비해서) 서남극의 빙하표면 고도는 상승하였으나, 동남극은 오히려 하강했던 것으로 판단된다.
토목공학
Q. 해저터널이 어떻게 만들어지나요??
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.전 세계에 설치된 해저터널은 크게 네 가지 방법 중 하나로 만들어졌다. 터널을 만드는 장소에 따라 나누면 바닷속에서 터널을 만드는 NATM 공법과 'TBM(Tunnel Boring Machine)' 공법, 그리고 육지에서 터널을 일정 길이로 나눈 유닛을 만들어 바닷속에서 조립하는 침매 터널 공법과 바닷물을 뺀 후 터널을 만드는 개착식 공법으로 나눌 수 있다.현재 가장 많이 사용하는 방식은 NATM 공법으로, 보령 해저터널과 서울 지하철 5호선 여의나루역과 마포역을 잇는 구간에 포함된 한강 하저터널이 이 방법으로 만들어졌다. NATM 공법은 다이너마이트, 정밀폭약(FINEX) 등을 이용해 해저 아래 구멍을 낸 후 콘크리트 등을 벽에 뿜어 굳히면서 파고 들어가는 방식이다.무른 지반에 폭발을 일으키면 지반 자체가 무너질 수 있기 때문에 사전 지질조사를 통해 지반을 구성하는 암석 종류를 파악한다. 지반을 이루는 암석은 굳기에 따라 가장 딱딱한 극경암부터 경암, 보통암, 연암, 풍화암 등 5개로 구분하는데 보령 해저터널의 경우 원산도 쪽 지반은 보통암이 많고 대천항 쪽은 연암과 풍화암이 많다. 무른 지반일수록 조금씩 발파해야 안전하므로 대천항 쪽에서 터널을 팔 때는 하루에 약 2m 정도만 나아갔다.공사 중에는 바닷물 유입을 차단하는 '차수'도 이뤄졌다. 해저지반의 암석 사이로 스며든 바닷물을 24시간 퍼내는 펌프를 작동시키고 터널에 막을 씌우는 '차수 그라우팅'을 한다. 굴착하는 터널의 가장 안쪽 벽에 속이 빈 철근을 여럿 꽂은 뒤 철근을 통해 시멘트를 강하게 뿌리면 시멘트가 암석 사이로 흘러 들어가 굳으면서 막을 형성한다.초기 해저터널 건설에 쓰인 개착식 공법은 최근에는 잘 사용되지 않고 침매터널 공법 역시 NATM 공법과 TBM 공법보다 자주 쓰이지는 않지만 두 공법을 사용하기 어려운 지반에 해저터널을 건설할 때 사용된다.개착식 공법은 경상남도 통영시에 있는 동양 최초의 해저터널인 길이 483m의 '통영 해저터널'을 만든 공법이다. 터널을 만들 공간 양옆에 임시로 댐을 쌓아 고여있는 물을 퍼낸 후 바닥을 굴착해 터널을 만들고 물을 다시 채우는 방식이다. 폭탄이나 굴착 기계 같은 전문 장비가 필요하지 않지만, 댐을 세우고 철거할 때 많은 인력이 필요하다.침매터널 공법은 육지에서 일정 길이로 나눠진 터널 구조물을 만들고 배를 이용해 터널을 만들 장소까지 구조물을 운반해 물속에 가라앉힌다. 각 구조물은 양 끝이 벽으로 막혀있는데, 구조물끼리 접촉시킨 후 구조물 사이의 물과 벽을 제거하며 터널을 완성한다.
기계공학
Q. 누리호는 완전한 국산 발사체인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다. 누리호는 ‘KSLV-Ⅱ’로 순수 우리 기술로 개발했습니다. 나로호 개발 과정에서 러시아 엔지니어가 흘리고 간 종이를 주워 밤새워 번역하고 그들이 버린 기름까지 몰래 분석하는 등 개발진의 눈물겨운 노력의 결과입니다. 누리호에 들어간 부품 37만 개 중 압력 센서, 온도 센서처럼 기성품을 쓸 수 있는 것을 빼고는 94.1%를 국산화했죠.22일 정부와 업계에 따르면 누리호 개발에는 2013년 나로호 개발 기업(150여곳)의 두 배인 300여곳의 기업이 참여했다. 한국항공우주연구원(이하 항우연)이 사업 수행을 맡고 △한국항공우주산업(KAI·047810) △한화에어로스페이스(012450) △현대중공업 등 민간 기업이 분야별 사업에 참여했다.특히 누리호 프로젝트에 중추적 역할을 한 방산기업들이 재조명되고 있다. 누리호의 성공으로 민간 주도의 '뉴 스페이스 시대'가 한국에도 열릴 것으로 기대된다. KAI는 2014년부터 누리호 사업에 참여했다. 누리호 체계 총조립을 맡아 300여개 기업이 만든 제품 조립을 총괄했다. 누리호 1단 연료탱크와 산화제 탱크도 제작했다.KAI는 누리호 1차 발사 실패 원인을 개선하기 위해 조립이 완료된 3단을 일부분 해체했다. 이후 3단 추진제탱크 제작업체에 의한 3단 산화제탱크 구조 보강작업이 진행됐으며, 모든 작업과 시험이 성공적으로 완료된 후 3단의 해체된 부분을 재조립했다. 한화에어로스페이스는 누리호 엔진, 터보펌프, 시험설비 구축 등에 참여했다. 특히 한화에어로스페이스는 '누리호의 심장'으로 불리는 '75t급 액체로켓엔진'을 제작했다. 75t급 엔진 개발 및 생산은 한화에어로스페이스가 세계에서 7번째다.한화에어로스페이스가 누리호 엔진 납품을 시작한 것은 2016년 3월이다. 75t급 엔진 초도 납품을 시작으로 현재까지 누리호에 들어가는 엔진 46기를 제작했다. 누리호 3차 발사에 사용할 엔진까지도 이미 제작을 완료한 상태다.한화에어로스페이스 관계자는 "10년이 넘는 기간 동안 많은 노력과 수고를 한 항우연과 과학기술정보통신부에 축하의 인사를 보낸다"면서 "누리호의 심장이라 불리는 엔진 조립을 담당한 기업으로서 자부심을 느끼고, 앞으로도 국내 우주 사업에서 민간 기업 역할에 최선을 다하겠다"고 소감을 전했다.
화학
Q. 봄철 유독 미세먼지가 심한이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.바로 중국과 몽골에 있는 사막들 때문입니다.지구온난화 및 기후이상으로 특히 몽골의 경우 기온이 80년간 2.25동 상승, 강수량은 8%나 줄어 국토의 절반이 사막이라고 하네요...ㄷㄷ봄철에 강한 모래바람이 사막에서 자주 부는데 그 바람의 방향이 편서풍, 즉 우리나라 서쪽에 있는 중국에서 우리나라로 그 먼지가 향하게 됩니다.흙을 잡아줄 식물이 아직 자라기 전, 겨우내 얼어있던 땅이 녹으면서 흙먼지를 발생시키죠.그런데 문제는 중국에 주요공장들이 중국기준 동쪽, 우리나라 기준으로는 서쪽에 대거 위치해 있습니다.중국에서 미세먼지를 만드는 위치를 표시해보니 거의다 중국 동쪽에 몰려 있네요.미세먼지 지수를 봐도 봄철에 고비사막에서 시작된 황사바람이 베이징을 거쳐 (중금속 섞이기 전)중국 동쪽해안 근처 공장들의 중금속 미세먼지와 합쳐져서우리나라에 도착하게 됩니다.
화학
Q. 미세먼지와 황사는 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.황사는 주로 중국 북부나 몽골의 건조, 황토 지대에서 바람에 날려 올라간 미세한 모래 먼지가 대기 중에 퍼져서 하늘을 덮었다가 서서히 내려오는 현상 또는 높은 곳에서 아래로 내려오는 흙먼지를 말합니다. 보통 저기압의 활동이 왕성한 3~5월에 많이 발생하나 최근에는 가을과 겨울에도 나타나며, 상공의 강한 서풍을 타고 우리나라를 거쳐 일본, 태평양, 북아메리카까지 날아갑니다. 황사 현상이 나타나면 태양 빛이 가려져 시야가 황갈색으로 보이고, 흙먼지가 내려 쌓이는 경우가 있습니다. 황사의 주성분인 황토 혹은 모래의 크기는 0.2~20 마이크로미터(μm)로 우리나라까지 날아오는 것은 1~10 μm 정도의 크기입니다. 황사는 삼국유사의 기록에 보면 신라 시대에서도 '흙비가 내렸다'라고 하는 기록이 있을 정도로 오랫동안 존재해온 현상인데, 요즘 더 논란이 되는 이유는 황사가 올 때 급속하게 산업화하고 있는 지역을 거치면서 황사 속에 포함된 규소, 납, 카드뮴, 니켈, 크롬 등의 중금속 농도가 증가했기 때문입니다. 국내 연간 황사 발생 일수는 1980년대에는 2.9일이었으나 2000년대에는 9.8일로 증가했습니다. 지역별로 차이가 있는데, 주로 서쪽 지역이 동쪽 지역보다 황사 일수가 많습니다.미세먼지는 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로 대기 중에 오랫동안 떠다니거나 흩날려 내려오는 지름 10 μm 이하의 입자 물질입니다. 지름이 10 μm보다 작은 입자를 미세먼지(PM10)라고 하며, 그 중에서도 지름이 2.5 μm 이하의 입자를 초미세먼지(PM2.5)라고 합니다. 국내 PM10 농도는 지속적으로 감소하고 있으나, 위해성이 높은 PM2.5 농도에 대한 주의보･경보 발령 횟수는 증가 추세에 있습니다.황사는 바람에 의해 하늘 높이 올라간 미세한 모래 먼지가 대기 중에 퍼져서 하늘을 덮었다가 서서히 떨어지는 흙모래로, 주로 칼슘, 철분, 알루미늄, 마그네슘 등 토양 성분을 포함하는 반면, 미세먼지는 주로 연소 작용으로 발생하므로 황산염, 질산염, 암모니아 등의 이온 성분과 금속 화합물, 탄소화합물과 같은 유해물질로 이루어져 있습니다.
물리
Q. 지진이 나면 위층으로 올라갈수록 더 흔들리나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.건물 구조와 내구성과 관련있어 어느 쪽이다 단정적으로 말할 수 없습니다.다만 일반적 내구성에 동일조건에서는 윗층이 더 많이 흔들립니다.
전기·전자
Q. 가역반응이라는 것이 과학적으로 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.화학반응 때 정반응이 일어남과 동시에 역반응이 일어나는 반응이다. 가역반응이란 화학평형이 유지되고 있는 반응이라고도 할 수 있으며 모든 반응은 가역반응이라고도 할 수 있다.화학반응식으로 나타낼 때에는 화살표 ⇄를 쓴다. 예를 들면, 아세트산과 알코올에서 아세트산에틸과 물이 생기는 반응 CH3COOH＋C2H5OH ⇄ CH3COOC2H5＋H2O 에서는 왼쪽에서 오른쪽으로 진행하는 정반응과, 오른쪽에서 왼쪽으로 진행하는 역반응도 동시에 일어난다.즉, 아세트산에틸에 물을 가하면 가수분해가 일어나서 아세트산과 알코올이 생기는데, 이 때문에 정반응과 역반응은 항상 각 생성물질의 어떤 양에서 평형을 이루게 된다. 이 경우 정반응과 역반응의 반응속도가 같아진 것이 되어, 양쪽 계의 물질의 양은 변화하지 않고 겉보기에는 반응이 중지되어 어느 쪽으로도 반응이 진행되지 않는 것처럼 보인다. 이와 같은 상태를 화학평형이라고 한다.이러한 점에서 볼 때, 가역반응이란 화학평형이 유지되고 있는 반응이라고도 할 수 있다. 모든 반응은 가역반응이라고도 할 수 있다. 완전히 한 방향으로만 반응이 진행되어 원래의 물질을 남기지 않는 반응은 없다. 반응의 진행이 한 방향으로만 치우쳐 보이는 것은 정반응의 반응속도와 역반응의 반응속도의 차가 큰 경우이다. 따라서 역반응의 반응속도가 극단적으로 작은 경우를 비가역반응이라 하여 가역반응과 구별한다.
지구과학·천문우주
Q. 보름달은 한달에 몇일이나 계속되나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.완전한 보름달을 보는 것은 한달에 하루 밖에는 볼수 없습니다. 달의 모양은 계속해서 변하기 때문이지요.
토목공학
Q. 겨울철이 아닌데 우박은 어떻게 생겨서 떨어지는 건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.적란운 내부에서 얼음 결정이 상승/하강을 반복하다가과냉각 물방울과 합쳐지고 크기가 커져서 만들어집니다.과냉각 물방울이란, 온도가 영하로 떨어져도 얼지 않은 물방울입니다.무슨 물방울이 기계도 아니고, 딱 0도가 되었다고 바로 얼지는 않겠죠.