안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
화학
Q. 나이들면 곱슬머리가 된다는 말이 있는데요...
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.어릴 때 곱슬머리였는데 주기적으로 매직을 해주는 경우 80~90% 곱슬이 펴지거나 없어지기도 합니다.곱슬머리는 모낭주머니에 의해 그 모양이 만들어 집니다.생머리는 모낭주머니가 일자로 곧게 뻗어 있어 곧게 자라는 것이고, 곱슬머리는 모낭주머니가 옆으로눕고 약간씩 틀어져 그 모양에 따라 자라나오기 때문에 구불거리는 것입니다.
화학
Q. 음식물이 보통 배출되는 시간은 어느 정도인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.일단 입에 음식이 들어가면 침에 함유된 소화액과 섞여서 저작 작용을 한 후 식도로 이동하게 됩니다.식도에서는 근육 운동을 통하여 음식물을 위까지 보냅니다.위에 도달하는 데까지 걸리는 시간은 약 30초 정도로 짧은 시간입니다.위로 간 음식물은 위액과 섞이게 됩니다.섞이면서 걸쭉한 액체 상태가 될 때까지 계속 운동하게 됩니다.이렇게 운동하면서 모두 소화가 되는 것은 약 4~6시간이므로 음식물소화시간은 최소 4시간, 최대 6시간으로 볼 수 있습니다.이후에 길이가 5~6m인 소장으로 가서 약 5~7시간 동안 소장 내 용모에 의하여 영양분이 흡수됩니다.이렇게 영양분이 흡수되고 난 후 남아있는 찌꺼기는 길이가 약 1.5~1.6m인 대장으로 가서 수분을 흡수하게 됩니다.이 과정은 약 10시간이 소요됩니다.이렇게 수분이 다 빠진 상태의 찌꺼기가 어느 정도 양이 차게 되면 대변으로 배출되는 것입니다.즉, 결론은 위에서 알려드린 소화의 총 과정 시간을 다 생각해 보면 음식물 소화 시간이 16~30까지 걸립니다.
화학
Q. 프라이팬에 기름을 두르고 요리를 하면 음식이 타지않게되는 과학적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.후라이펜에 기름을 두르면 음식물은 기름의 온도에 영향을 받습니다. 기름이 없을 경우 후라리팬 온도에 영향을 받는 데, 기름을 두르면 음식물과 후라이팬 사이에 기름이 있게 되어 완충역활을 해주는 것입니다. 그래서 타지 않는 것이고 또 기름은 일정 이상의 온도를 올라가지 않습니다. 그 이상이 되면 기화해 버리죠.
화학
Q. 껌이 물에 닿으면 딱딱해지는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.껌은 카라멜, 글리세린, 설탕, 수지 등의 재료로 이루어져 있으며, 씹을 때 분자간의 결합이 약해져 부드러워 집니다. 물을 마시면, 물 분자들이 껌 분자들과 상호작용하여 껌의 분자들 사이의 결합력이 강화되어 딱딱해집니다. 껌을 씹을 때 입 안의 압력과 온도도 영향을 미칩니다
지구과학·천문우주
Q. 물은 0도에서 어는데 왜 바닷물은 얼지 않나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.수수한 물은 어는 온도가 0도 입니다. 그런데 이 물에 불순물(소금) 등이 들어가면 어는 점이 낮아 집니다. 이것은 물분자가 붙어서 어는 것은 이 불순물이 방해하기 때문에 생기는 현상입니다.
토목공학
Q. 비오는 날 마찰력이 높은 슬리퍼의 모양의 특징?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.플리스틱은 매우 미끄럽습니다. 그래서 되도록 침과 같은 모양으로 하부를 만드는 것이 좋을 듯합니다. 스리퍼 밑창이 바닥의 물을 밀어내고 바닥과 마찰을 일으킬 수 있도록 하는 것이 중요하죠. 그러나 슬리퍼 자체가 좀 미끄러운 재질이라서 한계가 있을 듯합니다.
토목공학
Q. 기차선로 이음새부분에 간격을 벌린 과학적 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.여름에 강렬한 햇빛에 의하야 철길이 뜨거워집니다. 그러면 철로는 늘어나게 됩니다. 이 늘어나는 부분을 위해 그렇게 간격을 두고 서ㄹ치한 것입니다. 그래야 철길이 휘지 않죠.
화학
Q. 친환경 에너지중에 '풍력' 에너지에 대해 궁금한점들
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.일반적으로 풍력 발전이 자연으로부터 얻어지는 바람을 이용하다 보니, 친환경이라고 생각하기 쉽지만 꼭 그런 것만은 아니다. 물론 다른 자연 에너지 발전보다 상대적으로 친환경적일 수는 있다. 그렇지만 그에 반해 발전 설비로서 안정된 발전량이나 대용량을 공급하는 용도로는 여전히 어렵다. 장점 : 면적당 출력이 높다태양광 발전과 비교해서, 풍력 발전은 접지 면적에 대한 발전량을 크게 확보할 수 있다.메가와트 규모의 태양광 발전설비를 설치할 경우, 엄청나게 넓은 설치면적을 필요로 하지만 풍력발전은 기둥 하나에 구축한 풍차로 발전하기 때문에 단위면적당 발전량은 커진다. 물론 수백 kW급 대용량 풍차는 블레이드의 크기가 수십 m나 되기 때문에, 공중에 큰 공간을 필요로 하지만, 그것이 곧 면적을 의미하는 것은 아니다. 3kW 정도의 소형 풍차라면 조명 기둥과 비슷한 사이즈로 설치 가능하다.장점 : 유해 물질의 배출이 없다풍력 발전은 자연의 바람을 에너지로 하고 있어, 가장 많이 사용하고 있는 화석연료의 연소에 수반되는 CO2 같은 유해 물질의 방출이 없다.이 점이 풍력 발전의 가장 큰 이점이 아닐까 싶다. 공기 환경을 오염시키지 않는 깨끗한 발전설비로, 환경오염 저감에 유리하다. 장점 : 높은 설비 이용률태양광 발전은 일조량이 필요하기 때문에 야간이나 우천, 흐린 날씨 등 일조량이 제한된 상황에는 발전이 불가능하다. 그리고 정격 출력에 대하여 10~15% 정도의 설비 이용률을 가진다. 그에 반해 풍력 발전은, 바람만 불면 발전이 가능하며, 24시간 내내 발전할 수 있다. 일반적으로 육상의 풍력 발전은, 설비 이용률이 20~30% 정도에 머무르지만, 해상 풍력 발전의 경우 10% 정도 더 향상된 설비 이용률을 기대할 수 있다. 물론 화력발전이나 원자력발전은 훨씬 높은 설비 가동률을 가지고 있기 때문에, 이들과 비교하면 매우 낮은 수치이나 환경부하가 월등히 적다는 점에서 단순 출력의 비교는 어렵다.단점 : 설치 지역의 제한일정 이상의 풍속이 안정적으로 얻을 수 있는 환경이 아니면 안정적 발전을 하지 않는다. 풍력발전의 정격출력은 10m/s정도를 기준으로 하는 것이 일반적이며, 국내에서 이 정도의 풍속을 안정적으로 얻을 수 있는 장소는 산간지역과 해상지역의 일부를 제외하고는 거의 없다. 도심부에서는 바람이 약해 평균 3m/s 정도의 풍속밖에 얻을 수 없다.한편 빌딩의 영향으로 풍향도 안정되지 않기 때문에, 정격출력에 대해 10~20% 정도를 발전량으로 예상하는 것이 한계이다. 단점 : 안정된 출력 불가자연의 바람을 인간이 임의로 제어하는 것은 불가능하기 때문에 풍차만으로 안정된 전력을 얻기는 어렵다.그래서 안정된 전력이용을 도모하려면 , 화력발전 같은 발전설비를 병행해서 가동하거나, 축전지에 축전해 방전하는 등의 다른 방법이 필요하다. 풍력발전만으로는 자립 전원으로서 가치가 낮다는 이야기다. 풍력발전에 의한 발전량의 발전량은 아래와 같은 계산식으로 나타낼 수 있는데, 여기서 왜 자연의 풍량이 중요한지 알 수 있다.단점 : 주변 환경 파괴풍차의 회전에 의한 진동이나 소음이 발생하므로, 주변 거주 환경에 매우 큰 악영향을 미친다.종종 이 문제로 인해 소송이 발생하곤 한다. 이 때문에 덴마크처럼 다수의 풍력 발전 설비를 가지는 나라에서도, 소음과 진동의 문제로 육상에서 해상으로 풍차를 옮기고 있다.
전기·전자
Q. 음식물 처리기의 원리가 어떤건지 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.음식물쓰레기처리기 개발의 원조는 일본. 일본에서는 건조, 바이오, 건조발효, 소멸 등의 방식을 채택한 제품이 일찍부터 생산되고 있다. 먼저 건조방식은 열풍건조에 의해 수분만을 없애 음식물쓰레기 자체의 무게와 체적을 줄이는 방식이다. 이는 미생물발효를 거치지 않기 때문에 음식물쓰레기가 바로 유기비료로 쓰이지는 않지만 발효 중에 나는 특유의 불쾌한 냄새가 없어 부엌에 두고 사용할 수 있다.바이오 방식은 특정 미생물을 첨가, 30~40도 온도에서 약 24시간 동안 음식물쓰레기를 발효시켜 컴포스트(Compost)라로 불리는 혼합 유기비료로 만드는 방식이다. 이 방식은 음식물쓰레기를 전량 컴포스트로 만들 수는 있지만 발효과정 중에 불쾌한 냄새가 처리기 밖으로 새어 나오기 때문에 집안에 두고 사용하기 어려워 베란다 등에 두고 사용해야 하는 불편함이 있다.발효건조방식은 발효조에 열풍 혹은 히터를 장착하여 발효온도 보다 높은 온도를 설정해 발효와 건조를 동시에 일어나게 하는 것으로 대부분의 공정이 건조과정에 일부 미생물 등을 넣어 발효에 대한 개념을 접목시킨 처리방식이다. 발효건조방식에서 생산된 부산물은 유기물의 대부분이 분해 되어 있지 않은 상태이므로 비료로 직접 사용하지 못하며, 발효단계를 한 번 더 거쳐서 숙성 후 사용해야 할 필요가 있다.마지막으로 소멸방식은 기본적으로 발효방식의 원리와 같이 미생물 발효제에 의해 호기성(산소를 좋아하며 공기 중에서 잘 자라는 성질)상태에서 유기물질이 분해되는 원리이다. 장기간 발효시켜 감량율을 90%이상 높이는 소멸화 개념을 도입한 것이 특징이다.
기계공학
Q. 플라즈마 커팅이란 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.플라즈마 절단은 중앙에 비소모성의 전극을 놓고 주위에 동합금의 노즐(칩)로 에워 싼 다음, 전극과 노즐 사이에 아크를 발생시키고, 그 가운데에 적당한 가스를 보내면 그 가스는 고온으로 되어, 가스 원자는 원자핵과 전자로 유리되어 플라즈마가 됩니다.노즐을 통해 고속으로 분출된 플라즈마 제트는 금속과 비금속을 가리지 않고 고속으로 절단합니다. 알루미늄이나 스테인리스 등 비철금속에 대해 보통강의 가스 절단과 비슷한절단면을 얻을 수 있습니다. 판의 절단에서는 가스절단에 비해 고속이고 열에 의한 변형이 적은 이점도 있어, 최근 급속히 보급되고 있습니다. 작동 가스에는 공기, 산소, 아르곤/수소 혼합가스, 수소 등을 사용하는데, 사용하는 가스에 따라 부르는 이름이 다르며, 공기를 사용하면 에어 플라즈마, 산소를 사용하면 산소 플라즈마로 부르고 있습니다.