안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
생물·생명
Q. 여왕벌이 죽은면 새로운....
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.여왕벌은 2 ~ 3 년의 생산적인 수명을 가지며 하루 동안 최대 2,000 개의 알을 낳을 수 있습니다. 평생 동안 그녀는 1 백만 마리 이상의 자손을 쉽게 생산할 수 있습니다. 나이가 들수록 생산성이 떨어지지 만 여왕벌은 5 년까지 살 수 있습니다 .여왕이 오래되고 생산성이 떨어지면서 작업 벌은 로얄 젤리를 여러 어린 애벌레에게 먹이로 그녀를 대신 할 준비를합니다. 새로운 여왕이 그녀의 자리를 차지할 준비가되면, 노동자들은 보통 그녀를 질식시키고 찌름으로써 옛 여왕을 죽일 것입니다.
기계공학
Q. 식당에서 서빙하는 로봇은 어떻게 테이블까지 찾아가나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.빙로봇은 어떻게 정확하게 식당 테이블을 찾을 수 있을까. 비밀은 식당 천장에 있다. 배달 앱 배달의민족으로 유명한 우아한형제들이 식당에 유료로 대여하는 딜리플레이트는 로봇의 위치 파악에 ‘천장 마커’ 기술을 활용하고 있다. 식당 천장 구석구석에 QR코드처럼 정보를 담은 스티커를 붙여 놓고 카메라로 이를 읽어들이는 방식이다. 카메라로 자신의 위치를 파악한 다음 목표 지점까지의 동선을 계산해 움직인다. 스티커는 2m당 하나 붙이는 게 보통이다. 천장이 높은 식당은 스티커를 좀 더 촘촘하게 붙여야 한다.
화학
Q. 이온교환수지로 증류수를 만드는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.다른 수용액 속의 이온과 자신의 이온을 교환하는 합성수지다. 음이온 교환수지와 양이온 교환수지가 있는데 양이온 교환수지의 작동원리는 일반적으로 R-SO3… Na + Ca2+ → R-SO3… Ca + Na+인 설폰산기 양이온 교환수지를 사용하는데 원래 Na가 붙어 있지만 Ca이온이 녹아 있는 용액을 넣으면 Ca 이온을 흡착하고 원래 가지고 있던 Na 이온을 수용액 속으로 방출한다. 양이온 교환수지는 센물을 단물로 바꾸는 연수화에 사용되거나 물을 정화할 때 사용된다.
전기·전자
Q. 방수 기능은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.헨드폰 전자기기 방수는 생활 방수 정도 입니다. 핸드폰을 조립할 때 내부 회로를 감싸는 방수 코팅막을 입혀 방수가 가능한 것입니다.핸드폰 가장 마지막 부분에 조립시 물이 들어갈 틈을 막고, 틈 사이에 코팅막을 입혀 물이 핸드폰 내부 부품으로 들어오는 것을 방지하는 것이죠.
화학
Q. 디카페인에 커페인은 어떻게 제거하나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.스타벅스 디카페인 커피는 화학제품을 쓰지 않고 오직 카페인만을 제거하는 CO2 방식으로 만들어집니다.일반 커피 대비 맛과 향의 차이가 거의 없는 것이 가장 큰 특징입니다.생두를 깨끗하게 세척한 뒤, 증기와 물을 이용해 생두를 불립니다. 1. 물에 불린 생두를 카페인을 추출할 수 있는 스테인레스 스틸용기에 넣습니다.2. 액체 상태의 CO2가 높은 압력에서 생두와 접촉하여 생두의 카페인만 추출하는 역활을 하고 커피의 3. 맛과 향은 그대로 보존됩니다. 4. 디카페인 공정을 마친 생두는 스팅과 커핑을 거쳐 디카페인 에스프레소 도스트 원두로 탄생합니다.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 어떤 원리로 만들어지나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.공기는 열을 받으면 위로 올라간다. 그런데 지구가 태양으로부터 열을 받으면 지표면에 가까이 있는 공기가 가열된다. 가열된 지표면의 공기는 위로 올라가는데, 높이 올라갈수록 주변의 기압은 낮아진다. 기압이 낮아지면 기체의 부피는 증가하므로, 밑에서 올라온 따뜻한 공기는 점차 부피가 늘어난다.그런데 이때 밑에서 올라온 공기는 스스로 가지고 있는 열을 소모함으로써 팽창하기 위한 에너지를 충당하게 된다. 결국 공기가 팽창하면서 기온이 낮아지는 현상이 발생하고, 이슬점 이하로 온도가 내려가면 공기 속에 있던 수증기들이 응결하여 아주 작고 가벼운 물방울을 만든다. 그리고 이 물방울들이 거대한 무리를 지어 구름을 만든다.
전기·전자
Q. 아날로그와 디지털의 차이는 뭘까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.공교롭게도 디지털을 이해하기 위해서는 먼저 아날로그를 알 필요가 있는데, 사전에 있는 내용을 요약하면 아날로그(analog)란 ‘어떤 수치를 연속적인 방법으로 나타낸 것’이라고 되어 있다. 온도계의 수은주는 각각의 눈금에 해당하는 수치가 있지만 분명히 그 수치의 중간에 해당하는 어중간한 값이 존재한다. 이렇듯이 우리가 보고 듣고 느끼는 모든 감각은 아날로그적인 것들이다. 현대 인류 문명이 디지털로 도배가 되어 가고 있는 상황에서도 인간의 모든 감각 기관은 아날로그적이며 아날로그일 수밖에 없다. 디지털(digital)은 아날로그의 반대 개념이라고 할 수 있는데 0과 1, 흑과 백, On과 Off처럼 중간의 어중간한 정보가 없이 좋고 싫고, 옳고 그름이 확실한 것을 말한다. 단순하기 때문에 혼동될 가능성이 매우 낮고 이것은 높은 신뢰성으로도 연결되지만 반대로 어떤 종류의 신호라 할지라도 부드럽게 표현하기에는 한계가 있을 수밖에 없다.모든 전자 기기는 디지털로 움직이는 물건이다. 당연한 것이 기계는 0과 1 이외는 구별을 못하기 때문이며 컴퓨터를 포함한 전자 기기는 0과 1로만으로 구성된 2진수로 작동된다. 여기서 0과 1의 인식과 저장, 신호 처리를 아날로그 방법으로 수행하는가 또는 디지털 방법으로 수행하는가에 따라 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나누어진다. 과거에는 전자 장비라 할지라도 주로 아날로그적 방법을 사용했다. 0과 1이 아닌 신호의 ‘강’과 ‘약’으로 말이다. 이 과정에서 발생하는 문제는 강과 약의 전환에 소요 시간을 필요로 하고 불필요한 신호 즉, 노이즈가 발생하기 쉬우며 저장 및 전송하는 과정에서 본래의 신호가 변형(열화)될 가능성이 매우 높다는 것이다. 이를 극복하기 위해 기계가 처리하는 신호를 온전히 디지털화한 것이 디지털 방식이다. 물론 디지털 방식이라고 해서 장점만 있는 것이 아니다. 하지만 적어도 현재로선 매우 극단적인 경우를 제외하면 거의 모든 분야에서 디지털 방식이 자신의 장점으로 고유의 단점을 보완해 가면서 기존에 사용해 온 아날로그 방식을 압도하며 각종 전자 장비의 주류가 되어가고 있다.
화학
Q. 석유와 석탄은 왜 다르게 만들어지나요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.석탄과 석유의 유래를 알기 위해선 공룡이 있기 전의 시간까지 거슬러 올라가야 합니다!늪지대에 있던 거대한 양치류 식물들이 죽으면 그 위에 퇴적물과 모래가 쌓여 압력과 고온의 영향을 받게 되는데요. 이렇게 수백만 년의 시간이 흐르면 석탄과 석유가 만들어집니다. 석탄은 식물이 퇴적된 곳에서 만들어지고 석유는 생물이 바다에서 퇴적된 층으로부터 만들어진다고 업계에서는 추측하고 있습니다. 하지만 동식물이 죽는다고 전부 석탄과 석유가 되는 것은 아닙니다. 석탄과 석유가 되는 조건은 매우 엄격한데요. 미생물이나 산소와의 접촉이 없어야 하며, 땅 속의 열이 잘 전달될 만큼 육지의 깊숙한 곳이나 해저여야 합니다. 그리고 그곳에서 특수한 박테리아와의 접촉이 있어야지만 만들어질 수 있습니다. 석탄과 석유의 또 다른 점은 이렇습니다. 석탄은 탄소가 주성분이며, 석유는 탄화수소가 주성분을 이루고 있습니다. 또 석탄은 전 세계에서 광범위하게 발견되고 있지만 석유는 한정적인 장소에서 밀집되어 발견된다는 것이 차이점입니다.
기계공학
Q. 가장 처음 만들어졌었던 전투기는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.1차 대전당시 독일 공군의 포커 아인데커(붉은 남작의 전투기)1차대전 당시 독일에서 최초로 전투기의 목적에 맞게 개발한 단엽기다.(Eindecker가 바로 '단엽기'라는 뜻.) 총알이 프로펠러 날 사이로만 발사되는 싱크로나이즈 기어 즉 프로펠러 동조 장치를 장착한 전투기로 1915년 7월 부터 1916년 초기까지 독일은 이 아인데커 전투기로 제공권을 완전히 장악했었다.- 최고 속도: 140 km/h- 비행 시간: 1.5 시간- 실용 상승 고도: 11,500 m- 상승률: 3.333 m/s (1,000m 까지는 약 5분, 3000m 까지는 약 30분)- 무장: 싱크로나이즈 기어를 사용한 1정의 7.92mm LMG 08/14 기관총
화학
Q. 식초와 탄산수소나트륨이 결합되면 이산화탄소가 되나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.식초의 성분은 주로 아세트산(구연산이라고도 하고, CH3COOH)으로 소다는 탄산수소나트륨(NaHCO3)로 되어있습니다. 아세트산과 탄산수소나트륨이 반응하는 식을 써보면 CH3COOH + NaHCO3 ⇒ CH3COONa + H2O + CO2 가 됩니다.