안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 심해어들은 어떻게 수압을 버틸수 있는건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.심해어는 특수한 구조를 하고 있다고 합니다. 세포내에 압력을 높여 바깥쪽과 동일한 압력이 되도록 한다고 합니다. 그래서 그 큰 압력을 견딜수 있다고 합니다.
화학
Q. 산성비를 맞으면 대머리가 된다는 소리는 어째서 나온건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.산성비를 맞으면 대머리가 된다는 것은 속설입니다. 하늘에서 내리는 비는 산성은 맞는데 너무 약하여 우리가 쓰는 세제보다도 약합니다. 그래서산성비로 인하여 대머리가 된다는 것은 근거없는 이야기 입니다.
생물·생명
Q. 최면 치료는 어떤 원리를 기반으로 하는 건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.최면의 원리는 메시지(암시)- 현상- 기대-믿음의 연쇄로 볼 수 있습니다. 최며가가 최면에 걸린 사람을 조용히 앉아 있도록 한 뒤 어느정도 시간이 지난후 지금부터 당신의 눈꺼풀은 천천히 닫힐 것입다 라고 말하는 이유가 바로 그것입니다. 쉬운 암시로 눈이 감기는 것은 생리적으로 자연스러운 것이기 때문에 실제로 일어나기 쉽습니다.
토목공학
Q. 커피로 만든 벽돌의 장점과 단점이 뭔지 궁금 합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.커피를 내릴 때 원두의 99.8%는 찌꺼기로 버려진다는 걸 아시나요? 2019년 기준 한 해 버려지는 커피 찌꺼기의 양이 15만 톤으로 추정되고 있습니다. 이 찌꺼기로 벽돌을 만드는 사람이 나타났습니다. 이 벽돌은 습기조절 능력과 은은한 향, 폐기되면 자연으로 돌아가는 장점 덕분에 일본으로 수출되고 있습니다. 출처 : SBS 뉴스
물리
Q. 질점과 강체의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.질점(質點)이란 기하학(Geometry)에서의 점(Point)의 개념을 역학(Mechanics)에 적용한 것이다. 물체의 크기나 모양은 고려하지 않고 물체의 질량만 갖고 있다고 가정하며, 물체의 운동을 쉽게 기술할 수 있다.질점은 역학적으로 질량을 갖고 있으면서 부피가 없는 물체를 의미한다. 그러나 현실 세계에서의 물체는 크기나 부피가 있으므로 이상적인 개념이라고 할 수 있다. 서로 상호 작용하는 물체 사이의 떨어진 거리에 비해서 물체의 크기가 무시할 수 있을 만큼 작고, 자전을 고려하지 않아도 될 경우에는 두 물질을 질점으로 가정할 수 있다. 예를 들어, 태양 주위를 공전하는 지구는 ‘질점’으로 근사할 수 있으나, 지구의 자전을 고려할 때에는 ‘질점’이 모여 만든 ‘강체’라는 개념의 도입이 필요하다. 모든 질점은 스스로 운동 상태에 들어갈 수 없고 외부에서 힘이 작용하는 상황에서만 운동을 할 수 있다.외부의 힘을 받아도 그 크기와 모양이 변하지 않는 이상적인 고체를 강체라 한다. 실제 자연에 존재하는 물체들은 외부 힘을 받으면 부분들 사이에 진동 운동이 일어나거나 여러가지 종류의 변형이 일어날 수 있다. 그러나 우리 눈으로 직접 관찰할 수 있는 거시적인 물체의 경우, 미시적인 변형이나 부분들 사이의 미세한 진동 운동을 무시할 수 있어서, 그 운동을 강체의 운동으로 기술할수 있는 경우가 많이 있다. 따라서 고체의 운동을 강체로 기술하면, 비교적 간단한 계산으로 그 운동을 쉽게 이해할 수 있다.물체의 운동을 강체 모형으로 기술하는 것이 편리한 이유는 그 부분들 사이의 상대적인 위치가 변하지 않는다는 강체의 성질 때문이다. 이 성질 때문에 강체의 운동은 그 질량중심의 병진운동과 질량중심을 중심으로 한 회전운동의 합으로 기술할 수 있다. 질량중심의 병진운동은 질점의 운동처럼 뉴턴(I. Newton, 1642-1726)의 운동 법칙에 의해 결정된다. 질량중심에 대한 회전운동의 각가속도는 강체에 작용하는 전체 돌림힘에 비례한다는 회전운동 법칙에 의해 결정된다. 이들 운동 법칙들은 비교적 쉽게 풀 수 있기 때문에, 크기가 유한한 물체의 운동을 이해하는 데 유용하게 이용된다.
전기·전자
Q. 날개 없는 선풍기의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.그림에서 보는 것처럼 둥근 고리의 단면은 속이 빈 비행기 날개의 모양이다. 속이 빈 둥근 고리 내부로 밀려 올라간 공기는 고리의 구조적 특징 때문에 약 88km/h정도로 유속이 빨라진다. 이 빠른 속력의 공기가 빈 고리 내부의 작은 틈을 통해 빠져나오면서 둥근 고리 안쪽 면의 기압은 낮아지게 된다. 이 때문에 선풍기 고리 주변의 공기는 고리 안쪽으로 유도되어 고리를 통과하는 강한 공기의 흐름을 생기게 한다.이 때 고리를 통과하는 공기의 양은 모터를 통해 아래쪽으로 빨려 들어간 공기의 양보다 15배 정도로 증가하게 되는데 이러한 원리로 바람이 만들어지기 때문에 이 고리가 날개 없는 선풍기 역할을 톡톡히 하게 된다.속이 빈 고리의 단면 위쪽(고리 바깥 면)은 비행기 날개 윗면과 비슷한 곡면이고, 아래쪽(고리 안쪽 면)은 비행기 날개 아랫면처럼 상대적으로 평평하다. 고리를 이루는 바깥 면과 안쪽 면은 약 1.3mm정도의 작은 틈을 사이에 두고 맞물려 있다. 그런데 고리 단면은 왜 비행기의 날개모양을 닮았을까?비행기가 날기 위해서는 공기가 비행기를 위로 밀어 올리는 힘이 필요하다. 이 힘의 비밀은 비행기 날개 모양에 있다. 비행기 날개는 윗면이 아랫면보다 불룩하다. 공기가 비행기의 평평한 아랫면보다 불룩한 윗면을 지나갈 때 마치 좁은 관 속을 지나는 것처럼 속도가 더 빨라지게 된다. 공기의 속도가 빠른 윗면은 기압이 낮아지고 상대적으로 평평한 아랫면의 기압은 높아지게 되는 것이다. 공기의 힘은 고기압에서 저기압으로 작용하므로 기압이 높은 아래쪽에서 위로 힘이 작용하게 된다. 이로 인해 비행기는 뜨게 된다. 이를 베르누이 원리 2) 라고 하는데 날개 없는 선풍기의 고리 모양도 이 원리를 이용하고 있다. 비행기 날개 모양을 닮은 빈 고리 내부에서 빠른 공기의 흐름이 생기게 되고 이 공기가 맞물린 작은 틈을 통해 강하게 불어나오며 고리 바깥 주변의 공기가 둥근 고리를 통과하게 되는 일정한 방향의 강한 기류가 생기게 된다.
전기·전자
Q. 가스계량기의 계량원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.계량기 속에 풍구와 같은 장치를 하고 사용가스가 흘러 들어올 때 칸막이가 좌우로 이동할 수 있도록 하여가스의 사용량을 잰다. 칸막이가 한번 이동할때마다 톱니바퀴가 돌아가면서 왕복 횟수를 잴 수 있고, 한번 왕복시 유입되는 가스의 양을 알고 있기 때문에 사용한 도시가스의 양을 측정할 수 있다.
화학
Q. 배가 기울어도 어떻게 다시 원상태로 돌아올수있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.그것은 무게 중심이 아래 쪽에 있기 때문입니다. 마치 오뚜기와 같은 원리입니다. 이것을 복원력이라고 합니다. 또 평형수를 통해 기울어짐을 예방할 수 있수 있습니다.
물리
Q. 로켓은 얼마나 빠른 속도로 발사되는건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.우주로 가는 로켓의 속도는 시속 40000km 또는 마하 33입니다. 엄청난 추진력이 필요하죠..
기계공학
Q. 방검복과 방탄복의 원리는 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다. 방탄섬유라 불리는 물건들은 매우 질기고 탄성을 가집니다. 보통 실을 잡아당기면 보통 어느 정도 힘에 끊어져 버리게 되죠. 방탄섬유는 보통 실보다 잡아당겨 끊으려면 더욱 많은 힘이 필요합니다. 즉, 인장강도가 큰 섬유란 이야기죠. 여기에 더해서 잡아 당겼을때, 어느 정도 늘어났다 다시 원상복귀 되려는 성질도 있습니다. 즉, 탄성이 큰 섬유란 이야기죠.아시다시피, 천은 섬유로 된 실을 가로와 세로로 겹쳐가며 이른바 날실과 홀실이라 부르는 것처럼 만듭니다. 크게 확대해서 보자면 마치 그물같이 만들어져 있다고 보시면 됩니다.여기에 총알과 같은 물체가 명중했다고 가정하면 그물을 이룬 실은 총알에 의해 눌려지며 잡아당겨지는 것이 될겁니다. 여기는 총알을 가지고 있는 힘이 혹은 전달되는 힘이 천을 이루는 실이 견딜 수 있는 힘(인장강도)을 넘어서버리면 실은 끊어지는 거죠. 그러나 실이 견디는 힘이 더 크다면 총알은 그물에 걸린 물고기처럼 정지될 겁니다. 여기서 실이 쭈욱 늘어나면 총알은 뚫고 지나가는 것이나 마찬가지가 됩니다. 그러니 탄성을 가져 원상복귀 되려하는 특성이 크다면 더욱 좋은 결과가 얻어질 겁니다.방탄복은 총알의 회전을 묶어내면서 총알의 운동에너지를 망실시킴으로써 총알을 막아내는 겁니다. 반면에 방검복은 질기죠. 그 질김으로 검날에 잘라지지 않도록 만든겁니다.