화공생명공학을 전공
화학
Q. 이미 파괴된 오존층도 과학적으로 인간들의 지속적인 관리와 노력을 통해 다시 복구가 될 수 있나요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다. 이미 오존층이 회복되는 중이라는 과학적 사실이 있습니다. 과거 미국에서는 프레온 가스에 의해 뉴욕 위 성층권의 오존층에 구멍이 생긴적이 있습니다. 이를 알고 당시 오존층을 파괴하는 특성 프레온 가스 사용을 줄이는 노력을 통해 오존층이 몇년 뒤 어느 정도 회복되었다는 사실이 있습니다.현재는 오존층 문제보다도 점점 더 더워지는 지구온난화 문제가 심각한것 같습니다. 최근 들어 이상기온 및 최고온도를 갱신하는 사례가 근 10년 내에서 전부 발생했다고 하는데 이러한 지구온난화의 결과는 보통 과거 10~20년 전에 행해진 행동에 의한 결과들이라고 합니다. 현재 인류가 향한 것들의 결과는 앞으로 10년 뒤에 나타난다고 하는데 그때는 얼마나 높아져있을지 걱정입니다.
화학
Q. 초전도체의 신기원을 우리 대한민국이 이룰 수 있을까요?? 만약 이룬다면 어떤 변화가 생기죠??
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다. 초전도체가 현실에 적용되는 순간 무엇보다도 전기세가 엄청나게 감소할 것입니다. 발전소에서 만든 전기가 송전선을 통해 공급되는데 여기서 저항에 따른 전기에너지 손실이 어마무시 합니다. 따라서 저항이 0인 초전도체를 사용할 경우 에너지를 손실 없이 온전히 공급할 수 있으므로 전기에 따른 경제적 문제가 거의 사라진다고 볼 수 있습니다. 그리고 무엇보다 배터리 등에 공급할 수 있는 전기에너지도 증가하고, 지속적인 공급에 따른 열 발생이 없으므로 충전을 지속적으로 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 태풍과 집중호우의 구름은 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.태풍은 열대 저기압의 일종으로, 매우 강력하고 대규모의 회오리 바람과 강한 비를 동반합니다. 폭풍눈이라는 평온한 중심부가 있고, 그 주변에는 극심한 기상 조건이 발생합니다. 태풍은 일반적으로 해양 위에서 발생하고, 해수면의 온도와 해양 기류의 영향을 받습니다. 따라서 해양 지역에 발생하는 경우가 많습니다.집중호우는 열대 지역에서 특히 인도와 동남아시아에서 매년 여름에 발생하는 기상 현상입니다. 집중호우는 여름철에 인도 대륙과 주변 해양 지역의 열과 습기 차이로 인해 발생합니다. 일반적으로 남서 몬순(남쪽으로 불어오는 바람)과 북서 몬순(북쪽으로 불어오는 바람)의 교차로 인해 비가 많이 내립니다.요약하자면, 태풍은 열대 지역에서 발생하는 강력한 열대 저기압으로, 대규모의 회오리 바람과 강한 비를 동반합니다. 반면 집중호우는 주로 인도와 동남아시아에서 발생하는 여름철의 기상 현상으로, 비가 집중적으로 내리는 현상으로 알려져 있습니다.
물리
Q. 물질과 에너지의 보존법칙에 대해 알고 싶어요
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.에너지 보존 법칙이 중요한 이유는 결국 우주에서 에너지가 보존된다는 사실을 밝혔기 때문입니다. 이 때문에 변화한 질량이 어떠한 에너지로 바뀌었는지에 대해 고민해보고 이를 직접 실험과 이론을 통해 증명할 수 있게 되었습니다. 일상 생활에서 비유하자면 달리는 차가 브레이크를 밟아 멈추면 달리던 속도에 따른 에너지는 바퀴의 마찰열 + 마찰 소리 + 내부 차체의 마모(부식) 등으로 바뀌므로 결국 에너지는 사라지지 않고 다른 무언가의 형태로 바뀐다는 사실입니다.
생물·생명
Q. 과학적 방법론의 기본 원리와 과학적 발견 과정을 설명해주세요.
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.과학적 방법론은 크게 다음과 같은 기본 원리들로 구성됩니다관찰: 과학적 방법론의 시작은 현상을 관찰하는 것으로부터 출발합니다. 관찰은 객관적이고 정확해야 하며, 자연 현상에 대한 질문을 유발하도록 합니다.가설 설정: 관찰을 바탕으로 현상에 대한 설명을 위해 가설을 설정합니다. 가설은 단순한 설명 또는 예측으로 표현되며, 이후 실험을 통해 검증됩니다.실험: 가설을 검증하기 위해 재현 가능한 실험을 설계하고 실행합니다. 실험은 잘 정의된 조건에서 진행되어야 하며, 결과를 정확하게 측정하고 기록해야 합니다.데이터 수집: 실험 결과를 측정하고 기록하여 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 이후 분석을 통해 가설의 유효성을 판단하는데 사용됩니다.결과 분석: 수집한 데이터를 분석하여 가설이 옳은지 여부를 결정합니다. 이때 통계적 방법이 사용될 수 있습니다.결과 평가 및 검증: 실험 결과가 가설을 지지하는지 아니면 기존 지식과 일치하는지를 평가하고 검증합니다. 다른 연구자들에 의해 반복 가능한지도 확인됩니다.이론 구축: 가설이 반복적으로 검증되고 지속적인 연구와 검토를 거쳐 옳다고 인정되면, 이를 바탕으로 이론을 구축합니다. 이러한 이론은 특정 현상에 대한 일반적인 원리를 설명합니다.이와 같은 과정을 통해 과학적 방법론이 진행됩니다.
화학
Q. 탄산음료에 멘토*를 넣으면 폭발하는 이유?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.멘토스(Mentos)와 탄산음료가 반응하여 터지는 현상은 "멘토스와 탄산음료 반응" 혹은 "멘토스 화이트니ング(Mentos Geyser)"라고 알려져 있습니다. 이러한 현상은 화학적인 반응과 물리적인 프로세스의 조합으로 인해 발생합니다.표면적 반응: 멘토스의 표면은 미세한 구멍과 요철이 많이 존재합니다. 이러한 특성으로 인해 멘토스 표면은 아주 많은 수의 미세한 불순물과 미세 입자들로 가득 차 있습니다. 이는 반응의 초기 단계에 매우 중요합니다.표면장력 감소: 멘토스 표면에는 탄산음료와 매우 호환적인 물질이 많이 노출되어 있습니다. 탄산음료의 표면장력이 멘토스의 표면에서 크게 감소하면서 특정 위치에서 빠르게 기포가 생성됩니다.용매로서의 탄산음료: 탄산음료는 물과 탄산 가스(CO2)로 이루어져 있습니다. 탄산음료에 더 많은 CO2 가스가 녹아 있는 상태로 되어 있습니다. 멘토스 표면이 물로 이루어진 호락에 의해 둘러싸여 있고, 멘토스의 불순물과 요철이 CO2 기포의 씨앗 역할을 하게 됩니다.핵 생성과 고온 고압: 멘토스의 표면이 CO2 가스의 씨앗 역할을 하면서 탄산음료 안에 있는 CO2 가스가 빠르게 멘토스 주변에 모이게 됩니다. 이렇게 CO2 가스가 모여서 빠르게 핵이 형성되고, 지속적으로 증가합니다.터져 나오는 기포: 멘토스 표면에 생성된 CO2 기포들이 탄산음료 안으로 확산될 수 없기 때문에, 고압 상태로 머무르게 됩니다. 이러한 기포들은 특정 시점에 한꺼번에 빠르게 방출되며, 탄산음료와 함께 위로 솟아오르는 현상이 발생하게 됩니다. 이것이 멘토스와 탄산음료 반응으로 인해 터지는 이유입니다.
지구과학·천문우주
Q. 운석에서 지구에 없는 운석이 발견된 적이 있나요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.운석 예시 중 하나는 "유성체인 시초 유성체 (Chondrite)"입니다. 시초 유성체는 지구에서 발견되는 일반적인 운석으로, 태양계가 형성되던 초기의 물질을 포함하고 있습니다. 하지만 이러한 시초 유성체에는 지구에 존재하지 않는 희소한 원소들이 포함되어 있습니다.시초 유성체에는 지구의 지각적 물질과 차이가 있는 성분들이 포함되어 있으며, 이들은 우주에서 형성된 것으로 추정됩니다. 예를 들어, 시초 유성체에는 비교적 높은 농도의 이리듐, 루테늄 등의 원소가 포함되어 있습니다. 이러한 원소들은 지구의 지각적 환경에서는 흔하지 않은 원소이지만, 우주에서 형성된 시초 유성체에는 상대적으로 높은 농도로 발견됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 웜홀의 현실적인 구현이 가능한가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다. 웜홀은 흔히 공간을 일그러트려 특정 위치까지 가게 만들어 주는 직선 통로를 만든다고 보시면 됩니다. 웜홀 이론에서 중요한 것이 블랙홀 생성인데 현재까지 인위적인 블랙홀을 자유자재로 만들어내는 단계까지 가지 못함과 더불어, 이러한 블랙홀 생성 과정을 견뎌낼 만한 기계적 특성을 가진 소재를 개발하지 못했습니다. 현재까지는 힘들어 보입니다.
생물·생명
Q. 도마뱀 꼬리는 어떻게 재생하는건가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.도마뱀 꼬리는 미분화된 조직을 포함하고 있습니다. 꼬리를 떼면 꼬리 부위에는 새로운 조직을 형성하기 위해 세포 분열과 이동이 일어나는데, 이러한 미분화된 조직이 꼬리의 재생을 가능하게 합니다. 도마뱀의 종마다 재생속도에 차이는 있으나 환경적으로 포식자한테 꼬리가 잡혀도 이를 떼어내고 탈출하는 것이 생존확률이 높아 그러한 방향으로 진화해온 것으로 알려져 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 천둥번개는 어떤 원리로 생기는건가요?
안녕하세요. 이정수 과학전문가입니다.대기의 전기적 상태: 지구 대기는 일반적으로 양성 이온과 음성 이온, 그리고 중성 분자로 이루어져 있습니다. 이 이온들은 지구의 자연적인 방사선이나 태양 흡수 등으로 인해 발생합니다.정전기 상태의 형성: 대기 내의 물방울, 얼음 결정 등의 미세 입자들이 자연적으로 충전될 수 있습니다. 이로 인해 대기 상태에 정전기가 형성됩니다. 이 상태는 대기 전체에 걸쳐 양성과 음성 전하가 분포되어 있는 상태를 의미합니다.구름 형성과 전하의 분리: 물방울이나 얼음 결정이 응결하여 구름이 형성됩니다. 구름 내에서 양성과 음성 전하가 서로 분리되는 과정이 발생합니다. 이로 인해 구름 상부와 하부 사이에 양성 전하가 모이고, 구름 하부에는 음성 전하가 모이게 됩니다.전하 분리의 증가: 구름이 성장하고, 대기의 상태가 변화하면서 전하 분리가 증가합니다. 이때 구름 상부에서는 양성 전하가 더 많이 모이게 되고, 구름 하부에서는 음성 전하가 더 많이 모이게 됩니다.전하의 불균형: 구름 상부와 하부 사이의 전하 분리가 계속 증가하다보면, 구름과 대기 사이에 전하 불균형이 발생합니다. 이 불균형이 충분히 커지면 대기 상태에서 전기적인 방전이 일어나게 됩니다.번개와 천둥: 전기적인 불균형이 커지면, 구름과 대지 또는 구름과 다른 구름 사이에 전기적 방전이 발생합니다. 이 방전은 번개라고 알려져 있습니다. 번개가 발생할 때, 방전이 지면에 도달하는 시간에 따라 천둥 소리가 발생합니다. 번개와 천둥은 실제로는 같은 현상의 서로 다른 측면일 뿐입니다.