안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 비눗방을은 어떻게 동그랗게 오래 유지하고있을수있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.속재료에 따라 터지느냐 안 터지는냐의 차이. 보통 비눗방울의 주재료는 세제로 만드는데 이 세제는 극성이 강하기에 작고 쉽게 터진다. 그러니 터지지 않으려면 세제를 넣되 물을 3:2 비율로 섞고 설탕이나 물엿을 넣으면 된다. 설탕과 물엿을 넣으면 더 크게 만들어지고 쉽게 터지지 않기 때문. 다만 가게에서 파는 비눗방울에선 어쩔 때는 글리세린을 넣기도 하는데, 이 글리세린은 빗줄기를 뚫고 가도 안 터지는 성질을 지니고 있다.
전기·전자
Q. 엑스레이라는 것은 어떻게 발명이된건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.바이에른 뷔르츠부르크 대학의 물리학 교수인 빌헬름 콘라트 뢴트겐(1845~1923년)은 최초로 개복 수술에 의지하지 않고도 신체 내부 구조의 탐색을 가능하게 하여 의료 역사의 새로운 지평을 열었다. 세계를 떠들썩하게 한 다른 많은 발견처럼, 이것도 우연에 의한 일이었다.뢴트겐이 이 새로운 형태의 방사능을 발견한 것은 어느 날 저녁 자기 실험실에서 음극선으로 실험을 하던 중이었다. 두꺼운 검은 종이로 덮은 진공 유리관에 전류를 통하게 하자, 의자 위에 둔 작은 스크린에 예상치 못한 녹색 빛이 맺힌 것을 볼 수 있었다. 그는 곧 튜브에서 일종의 보이지 않는 광선이 나와, 종이를 뚫고 스크린을 빛나게 한다는 점을 알아차렸다. 그는 광선에 'X-Ray'라는 이름을 붙였는데, 수학에서 X란 미지의 속성을 가리키기 때문이었다. 곧 그는 이 광선이 나무, 천, 종이 등은 수월하게 통과하지만, 밀도가 높은 물질은 통과하지 못한다는 것을 밝혀냈다. 1895년 뢴트겐이 처음으로 실시한 실험 중 하나는 아내인 베르타의 손을 촬영한 실험으로, 그는 X-Ray가 피부를 뚫고 그 밑의 뼈를 드러내 보인다는 것을 증명했다.뢴트겐의 발견에 대한 소식은 전 세계로 급속히 퍼졌다. 당시 음극관은 널리 알려져 있었으므로 곳곳의 과학자들이 그의 실험을 따라할 수 있었다. 그 해가 가기 전에 스코틀랜드의 왕립 병원에는 X-Ray 담당 부서가 생겼으며 최초로 X-Ray를 통해 신장 결석을 발견하고 어린이의 목에 걸린 동전을 촬영했다. 같은 해에 월터 캐넌이라는 미국인은 X-Ray와 함께 바륨 용액을 이용해 소화 기관을 통과하는 음식의 경로를 추적했다. 5년 안에 보어 전쟁에서 부상당한 병사들에게 X-Ray를 사용해 총알이 박힌 위치를 밝혀내게 되었고, 심지어 극장 공연에서 흥밋거리로 X-Ray 기계를 들여놓기까지 했다.
화학
Q. 증발과 끓음의 차이가 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.증발이란 액체의 표면에서 분자간 인력을 끊을 수 있는 입자가 분자간 인력을 끊고 기화하는 현상이다. 정상 상태의 액체 내부에서는 일어나지 않는다. 분자간 인력을 끊을 수 있는 입자가 끓는점에 도달하기 전에는 외부 압력을 이기지 못하기 때문이다.물의 증발은 0°이다.끓음이란 포화 증기압이 외부 압력을 넘어섰을 때 나타나는 현상으로 액체 표면에서만 기화가 일어나는 증발과는 다르게 액체 전체에서 일어난다.
물리
Q. 총알이 앞으로 나갈수있는 원리가 궁급합니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.화약의 폭발력으로 인하여 앞으로 나아가게 되는 것입니다. 총알내부에 화약이 들어있습니다. 총의 방아쇠를 당이면 총 내부의 공이(송곳 모양)가 총알 뒷면에 충격을 가해 총알 내부의 화약을 터뜨리고 총알의 앞부분이 떨어져 나가 총알이 발사되는 원리에요.총알의 앞부분이 발사되고 몸체부분은(탄피) 남아서 총 옆으로 빠져나오게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 밀물과썰물이 달이랑 관계가 있다는게 맞는 말인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.밀물과 썰물은 달과 관련이 있습니다. 우리나라에도 밀물과 썰물이 서해안에서 발생하고 있죠. 이는 달의 인력으로 인하여 생기는 현상입니다. 달이 가까우면 물을 끌여들여 밀물이되고 멀어지면 그 반대가 되는 거죠
화학
Q. 냉동실은 어떻게 이렇게 차갑게 만들어낼수있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.냉동 사이클은 열을 냉장고 내부에서 외부로 전달하여 내부 환경을 냉각시키는 과정을 포함한다. 냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기의 네 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.컴프레서는 시스템을 통해 냉매 가스를 펌핑하는 역할을 하기 때문에 냉동 시스템의 핵심입니다. 냉매 가스는 컴프레서에 의해 압축되고 시스템을 통해 이동하여 콘덴서로 들어갑니다.콘덴서는 냉매 가스에서 열을 제거하는 역할을 하는 장치입니다. 가스는 냉각되고 액체 상태로 변하며 팽창 밸브를 통과한다.팽창 밸브는 증발기로 들어가는 냉매의 흐름을 제어하는 작은 장치입니다. 액체 냉매는 팽창 밸브에서 다시 기체로 전환되고, 그렇게 함에 따라 냉각된다.마지막으로, 증발기는 냉장고 내부의 열을 흡수하는 역할을 한다. 냉매 가스는 냉장고 내부에 위치한 증발기 코일을 통과합니다. 열은 내부에서 냉매 가스로 전달되어 냉장고 내부의 온도를 냉각시킵니다. 상기 과정은 냉장고 내부에서 원하는 온도에 도달할 때까지 계속된다.
지구과학·천문우주
Q. 블랙홀이 생기는 조건은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.블랙홀은 우주의 거대한 별이 수명을 다하고 폭발할 때 생겨요. 보통 태양 질량의 3배 이상 되는 별이 블랙홀이 되는데, 원래 질량은 그대로 둔 채 크기가 엄청나게 줄어들기 때문에 밀도가 아주 높아져요. 이런 천체는 중력이 너무나 강력해서 근처에 있는 모든 물질과 빛을 빨아들이는 '검은 구멍'이 되지요. 천문학자들은 이 같은 현상을 '사건의 지평선(Event Horizon)'이란 개념으로 설명하고 있어요.
전기·전자
Q. 전류가 있는 곳에 생기는 자기장의 양극 음극 그 방향의 전환은 어떻게 하는건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.전류가 흐르는 곳에 자기장이 생기고 N, S극이 생깁니다. 이 자기강 N, S극이 바뀌려면 건전지를 반대방향으로 넣으면 됩니다.
생물·생명
Q. 식물들은 어떻게 광합성을 하나요??
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.1.광합성 과정과 산물 확인 실험 이해: 광합성은 태양에서 나온 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물을 화학 에너지로 전환하는 과정입니다. 이를 확인하기 위해 적층 종이에 식물 샘플을 두고 조명하면, 산소와 포도당이 생성되는 것을 확인할 수 있습니다.2.광합성에 영향을 미치는 요인 그래프와 실험 이해: 광합성에 영향을 미치는 요인으로는 빛의 세기, 온도, 이산화탄소 농도 등이 있습니다. 이를 실험하기 위해, 광합성 작용을 하는 식물을 다양한 환경 조건에서 실험하고, 광합성 산물인 산소와 포도당의 생성 양을 측정하여 그래프로 표현합니다.3.증산 작용의 의미 설명: 증산 작용은 광합성에서 생성된 ATP와 NADPH를 이용하여 이산화탄소를 포도당으로 전환하는 과정입니다. 이를 통해 식물은 광합성 과정에서 생성된 에너지를 저장할 수 있습니다.4.공변 세포와 기공 특징, 관찰: 공변 세포는 식물의 잎에서 기공 주위에 분포되어 있는 세포로, 기공과 함께 물과 기체를 이동시키는 역할을 합니다. 공변 세포는 크기와 모양이 다양하며, 수축하거나 팽창하여 물과 기체를 이동시킵니다.5.식물에서 낮과 밤의 호흡과 광합성량의 기체 교환 비교 이해: 식물은 광합성을 통해 낮에는 산소를 생산하고, 밤에는 호흡을 통해 산소를 소비합니다. 이때, 낮과 밤에 식물이 생산하는 산소와 이산화탄소의 양이 다르기 때문에, 이를 기체 교환을 통해 조절합니다.6.호흡과 광합성 실험에서 BTB 색변화와 이유 설명하기: 호흡과 광합성 실험에서 BTB (브로모티몰 블루)는 pH 지시약으로 사용됩니다. 호흡이 일어나면 이산화탄소가 생산되어 pH가 낮아지고, 이로 인해 BTB 색깔이 노란색에서 초록색으로 변합니다. 반면, 광합성 실험에서는 빛에 의해 이산화탄소가 소비되어 pH가 상승하고, 이로 인해 BTB 색깔이 초록색에서 노란색으로 변합니다. 이러한 색깔 변화를 통해 호흡과 광합성이 일어나고 있는지 확인할 수 있습니다.7.광합성 산물의 임시 저장 및 이동 형태, 이동 통로 저장 과정 이해: 광합성에서 생성된 포도당은 식물 내에서 다양한 형태로 저장됩니다. 주로 뿌리와 줄기에 저장되며, 전환되는 과정에서 물과 함께 이동 통로를 통해 전달됩니다. 이동 통로에는 식물의 세포벽과 광합성 산물의 이동을 돕는 활성화 물질인 살리실산이 함유되어 있습니다.
토목공학
Q. 자동차 바퀴 홈은 왜 있는 건가요?? 지면과의 마찰을 위함인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.자동차에는 가로무늬 또는 세로무늬로 홈이 파여 있습니다. 이러한 홈의 방향에 따라 이름이 제각기 다르고 하는 역할도 조금씩 다릅니다. 자 그럼 자동차 타이어에 파인 홈을 함께 파봅시다.- 트레드(Tread)자동차 타이어의 가장 바깥 부분으로 외부로 보이는 부분입니다. 여기에 보통 홈들이 파이게 됩니다. 우리말로 하면 흘레라는 뜻도 있지만, 밟다, 걷다 라는 의미도 있습니다. 트레드는 타이어에서 외피 부분을 의미하는 구조 분류의 개념입니다.- 트레드 패턴(Tread Pattern)타이어의 트레드 부위에 타이어의 진행 방향과 같은 세로 줄무늬, 직각 방향의 가로 줄무늬, 교차하는 듯한 벌집 모양의 줄무늬 등 여러 방식으로 홈이 파여 있는 데, 이러한 모양들을 통칭하여 트레드 패턴이라고 부릅니다.트레드 패턴에는 크게 리브, 러그, 블록의 세 가지 형태가 있습니다.- 리브(Rib)Rib는 갈비뼈라는 뜻도 있는 데 갈비뼈 모양으로 둥글게 타이어를 감싸듯이 있다 하여 리브 패턴이라고 불립니다.타이어가 앞과 뒤로 진행하는 방향과 동일하게 세로무늬로 평행으로 파인 홈을 말합니다. 바퀴의 회전을 부드럽게 하고 방향유지에 도움을 줍니다. 옆으로 밀려나는 힘에 대한 반작용 힘으로 작용해 흔들림을 잡아주어 조향성을 높여 주며, 소음도 가장 적은 편입니다. 보통 자동차들의 트레드 패턴으로 가장 많이 채용되는 무늬입니다.- 러그(Lug)타이어의 진행 방향과 수직이 되게 가로로 새겨진 홈을 말합니다. 타이어의 회전 방향과 수직으로 홈이 형성되어 있어 브레이크를 잡았을 때의 구동력과 출발 시 또는 속도 변화 시의 견인력이 우수합니다. 노면이 고르지 못한 지형을 주행할 경우에 안정감을 상승시켜주는 역할을 합니다. 소음이 크고, 연료비가 상대적으로 많이 들어가는 단점이 있으나 구동력과 제동력이 우수해 트럭이나 버스, 군용 차량 등에 자주 쓰이는 형태입니다. OFF 로드용으로 많이 사용됩니다.- 블록(Block)위에서 언급한 리브 패턴과 러그 패턴이 서로 교차하면서 혼합한 패턴으로 가로와 세로가 교차하며 자연스럽게 블록 모양이 형성됩니다. 이 패턴은 비포장 도로뿐만 아니라 상시적으로 포장도로도 함께 운행할 가능성이 높은 차량에 주로 채용됩니다. 따라서 버스나, 트럭 등의 ON/OFF 겸용이 필요한 경우에 주로 사용됩니다. 윈터 타이어, 샌드 타이어라고 불릴 만큼 겨울철 미끄럼 방지에 탁월하며, 진흙 같은 지형에도 안정성을 높여 줍니다.- 리브-러그(Rib-Lug)리브 패턴과 러그 패턴을 함께 사용한다는 점에서는 블록 패턴과 유사하지만 리브와 러그가 서로 교차하는 것은 아니고 리브형은 중앙부위에서 러그형은 타이어 어깨 부위에서 서로 교차하지 않고 존재합니다. 가운데의 리브 패턴은 주행 안정성을 높여주고 미끄러짐을 방지하는 역할을 하며, 타이어 어깨 쪽의 러그 패턴은 견인력과 제동력을 높여 줍니다.