안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
화학
Q. 철기 시대 사람들은 철을 어떻게 제련했을까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.철에 탄소를 약간 포함시키면 구성 조직의 변화에 따라 강도가 높은 강철이 되는데, 처음에는 무쇠로부터 탄소를 제거할 방법이 없었으므로 강철은 직접 환원법으로 얻은 Wrought Iron으로 된 철괴를 침탄시켜서 얻었다. 침탄 과정은 철괴를 탄소가 풍부한 환경에서 수백도의 고온으로 가열하여 몇주간이고 기다려야 하는 엄청나게 연료 낭비적인 값비싼 과정이었다.무쇠로부터 탄소를 제거하기 위해 공기중의 산소를 불어넣으면 된다는 것은, 서구에서는 중세에 발견되었고 동양에서는 한대에 발견되었다. 여기서 문제는 무쇠는 비교적 낮은 온도인 1200도에서 녹지만, 무쇠로부터 탄소를 제거한 강철은 1500도 수준에서 녹는다는 점이다. 따라서 무쇠를 공기와 접촉시켜 어느 정도 탄소를 산화시키면 곧 굳어져서 탈탄 작용이 멈췄다. 이렇게 해서 얻은, 탈탄 과정에서 생긴 기포와 슬래그가 다량 함유된 고체 상태의 강철괴에 다시 미칠듯이 망치질을 해서 내부 조직을 다듬은 뒤에야 쓸 만한 강철괴를 얻을 수 있었다. 이러한 강철은 직접 환원법과 침탄으로 얻은 강철에 비해 성분을 조절할 여지가 적어 품질은 낮았다. 동양에서는 한대에 개발된 초강법이 여기에 해당된다.
지구과학·천문우주
Q. 구름은 어떻게 공중에 떠서 이동을 할수 있는 건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.구름이 생성되는 원리는 지상에서 데워진 따뜻한 온도의 수증기가 상승기류를 타고 높은 곳으로 올라가면 대류권에 있는 낮은온도의 대기와 만나 물방울로 변합니다. 이것이 구름 입니다. 대류권 내에서는 고도가 높을수록 압력이 낮아져 대기가 팽창하고 온도가 내려 갑니다. 이 무거운 물방울 구름들은 지표면에서 올라가는 상승기류 때문에 내려오지 못하고 공중에 버티게 되는 것입니다.공기의 흐름 바람에 의해서 이동을 하게 되는 것입니다.
화학
Q. 공기는 이동을 하는지 아니면 제자리에만 있는 건지 궁굼 합니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.공기도 항상 이동을 합니다. 그 증거가 바람이죠. 바람은 공기가 이동하는 현상입니다.
생물·생명
Q. 뱀 같은 동물도 몸에 뼈가 있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.뱀에도 갈비뼈가 있습니다. 이 뼈로 인하여 움질일 수 있는 것입니다.지렁이에는 뼈가 없습니다.
화학공학
Q. Borax가 세척효과를 증진시키는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.Borax의 세척 효과는 특정한 이온인 이산화비소(Boron)의 수가 높기 때문에 일어납니다. 이산화비소는 침전물을 세척하기 위해 필요한 염기이며, 독성이 있기 때문에 가급적 사용을 자제해야합니다. Borax는 물에 녹아 이산화비소 이온을 방출합니다. 이산화비소 이온이 침전물에 추가되면 그 침전물의 분위기를 이온화하고 세척 효과를 강화합니다. 또한 Borax는 바이오스파이나 불순물과 같은 세제 첨가물을 제거하는 데 도움이됩니다.
토목공학
Q. 문득생각난건데 지하철과 기차레인에
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.자갈은 기차가 철로를 지나갈때의 무게로인한 철로의 휘어짐 및 주위 토지의 진동을 줄이기 위해 완충효과를 주는 역할을 합니다.무게를 분산해주는 역활을 해주고 진동을 견딜수 있게 해주는 것입니
화학공학
Q. 계면활성제는 왜 세제가 되는거죠?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.때는 대부분 유기 성분입니다. 유기성분(무극성)은 물(극성)과 섞이지 않습니다. 그래서 세제에 계면활성제가 들어가는 것입니다. 이 계면활성제는 한쪽은 무극성 다른 한쪽은 극성으로 되어 있습니다. 그래서 극서, 무극성 물질을 동시에 결합할 수 있습니다. 그래서 계면활성제가 유기성분과 붙고 물도 붙어서 때를 씻는 것입니다.
화학
Q. 불꽃놀이 불빛이 다양한 이유가 궁금해요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.색색의 불꽃을 '스타'라고 합니다. 소형 스타는 빨리 타면서 작은 불꽃을 만들고, 대형 스타는 천천히 타면서 폭포수처럼 떨어집니다. 무지개 색을 내는 스타도 있습니다. 바륨은 녹색을 만들고 스트론튬은 빨강, 칼슘은 주황, 나트륨은 노랑, 구리는 파랑, 보라는 구리와 스트론튬을 혼합해서 만듭니다. 문제는 스타가 탈 때 연기가 많이 발생하고 설계상 가연성이 높다는 점입니다. 혹시라도 스타를 가득 채운 불꽃탄을 떨어뜨리면 마찰의 충격 때문에 폭발할 위험이 있습니다. 이러한 이유로 뉴멕시코 DMD 시스템의 폭약 화학자 마이클 히스키는 탄피 속 색상 물질의 연기를 줄이고 안전성을 높일 방법을 연구했습니다. 군에서 무연 추진제를 만들 때 주로 사용하는 산업용 추진제 등급의 아질산 셀룰로오스를 이용하는 것입니다. 덕분에 눈에 거슬리는 연기를 없애고 깔끔하게 타는 불꽃을 제조할 수 있게 되었습니다. 또한 마술에 사용되는 수분을 함유한 섬유 가공품을 이용하여 취급에 안전성을 높였습니다.
생물·생명
Q. 세상에서 가장 느린 물고기는 어떤 물고기인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.세계에서 가장 느린 물고기는 뭘까요? 과학자들은 이에 '크기에 비례한 속도를 계산할 때' 그린란드 상어가 세상에서 가장 느린 물고리라고 꼽습니다. 그린란드 상어의 평균 유영속도는 시속 1km 정도입니다. 그린란드 상어의 최고 속도는 빨라야 시속 3km 안팎이라고 해요. 그린란드 상어가 가장 느린 물고기라고 할 때 하나 유념해야 할 것은 속도의 절대치로 보면 그린란드 상어보다 더 느린 물고기들도 존재한다는 것인데요. 가령 5cm에 불과한 송사리 등이 속도의 절대치로 보면 그린란드 상어보다 더 느립니다. 하지만 몸무게와 크기에 비례해보면 그린란드 상어는 현재까지 발견된 물고기 가운데 가장 느린데요. 이는 흰긴수염고래와 인간의 뇌의 크기를 비교하는 것과 비슷합니다. 뇌의 절대적인 크기는 흰긴수염고래가 당연히 더 크겠지만 몸 크기에 비례한 뇌의 크기를 비교해보면 인간이 더 큰 것과 같다는 설명입니다.
생물·생명
Q. 개미는 뼈가 있나요 곤충들은 뼈가 있을까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.곤충은 몸속에 뼈는 없습니다. 대신 곤충 몸을 둘러싸고 있는 피부가 뼈의 역활을 합니다.개미는 높은 곳에서 떨어져도 죽지 않습니다. 그것은 몸이 가볍기 때문입니다. 마치 기털이 떨어질 때 날리듯 천천히 떨어지는 것과 같은 효과를 보는 것입니다. 공기의 저항으로 가속도가 붙지 않습니다. 그래서 높은 곳에서 떨어진다 하드라도 죽지 않는 것입니다.