안녕하세요 정철 전문가입니다.
토목공학
Q. 해수를 담수화 하는 과정이 궁금하네요
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.해수를 담수화하는 가장 기본적인 방법은 증발입니다. 이 방법은 바다 또는 해변 등에서 해수를 뜨거운 기온의 공기로 노출시켜 수증기로 바꾸는 것입니다. 이때 수증기는 냉각되어 이를 수집하여 담수화하는 과정을 거칩니다. 이 방법은 비교적 쉽고 저렴하지만, 매우 느리고 비용이 높은 담수화 기술입니다.역삼투는 역도전과 반대로 살포기와 같은 장비를 사용하여 염분이 제거된 정제수를 만드는 과정입니다. 역삼투는 해수를 고압 필터로 통과시켜 염분을 제거한 후, 다시 얇은 막으로 분리하여 담수를 추출합니다. 이 방법은 비교적 높은 수질을 얻을 수 있지만, 매우 높은 에너지 비용이 듭니다. 역오도는 역삼투와 비슷한 원리로 작동하지만, 염분 제거를 위해 역삼투에 추가로 열처리 단계가 필요합니다. 역오도는 고압 필터로 해수를 통과시켜 염분을 제거한 후, 열교환기를 사용하여 열처리하고 다시 얇은 막으로 분리하여 담수를 추출합니다. 태양광 증류는 해수를 햇빛에 노출시켜 수증기를 만들고 이를 다시 수집하여 담수화하는 방식입니다. 이 방법은 증발과 비슷하지만, 태양광 에너지를 사용하기 때문에 더욱 저렴하고 친환경적입니다. 하지만, 증발과 비교해서 처리량이 적으며, 일부 지역에서는 효과적이지 않을 수 있습니다.
물리
Q. 물리학의 법칙중 관성의 법칙이 무엇인가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.관성의 법칙은 물리학에서 가장 기본적인 법칙 중 하나입니다. 이 법칙은 "물체는 정지 상태에 있거나 등속 운동을 하고 있을 때에는, 그 상태를 계속 유지하려는 성질이 있다"는 것을 말합니다.관성의 법칙에 따르면, 물체는 바깥에서 작용하는 힘이나 영향이 없으면 운동 상태를 그대로 유지합니다. 즉, 정지 상태에서는 계속 정지하고, 등속 운동을 하고 있는 상태에서는 계속 등속 운동을 유지합니다. 이를 "관성"이라고 합니다.
화학
Q. 핵잠수함은 어떠한 원리로 핵을 연료로 사용하는건가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.핵잠수함은 원자력을 이용하여 전기를 생산하고, 이를 통해 잠수함의 전동기를 구동하는 방식으로 작동합니다. 핵잠수함의 핵발전소에서는 핵분열을 이용하여 열을 발생시키고, 이를 이용해 수소를 가열하여 수증기를 발생시키고, 이 수증기를 이용하여 전기를 생산합니다.일반적으로 핵잠수함에서는 우라늄-235을 연료로 사용합니다. 우라늄-235은 알파 입자, 베타 입자, 감마 선 등을 방출하면서 분열하는 원소로, 원자핵 분열 반응을 일으키면서 열과 중성자를 발생시킵니다. 이 중성자는 다른 우라늄 원자핵과 충돌하여 분열을 일으키며, 이 과정에서 열과 추가적인 중성자가 발생합니다.핵발전소에서는 우라늄-235을 핵연료로 사용하여, 핵분열 반응에서 발생하는 열을 이용하여 증기를 생산하고, 증기의 압력을 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다. 핵분열 반응에서 발생하는 열은 물을 가열하고, 가열된 물은 증기로 변환되어 터빈을 회전시킵니다. 회전하는 터빈은 발전기를 구동하여 전기를 생산하게 됩니다.이렇게 생산된 전기는 축전지에 저장되어 핵잠수함의 전동기를 구동하는데 사용됩니다.
화학
Q. 고로쇠 나무는 어떻게 물이 나오는건가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.고로쇠나무는 뿌리나 줄기에 있는 특수한 구조체인 고로쇠나무관에 의해 물이 나오게 됩니다. 고로쇠나무관은 직경이 작고 길쭉한 형태를 가지며, 그 안쪽은 세포 벽이 매우 튼튼한 섬유질로 둘러싸여 있습니다.고로쇠나무관은 뿌리로부터 흡입한 물을 상부로 운반하여 줄기나 잎에 수분을 공급합니다. 이때 고로쇠나무관의 튼튼한 섬유질 벽이 물의 압력을 견디면서 물을 상승시키는 역할을 합니다. 이를 측정하는 단위는 대개 "기압"이라는 단위를 사용합니다. 이러한 현상을 "물의 상승" 혹은 "흡수"라고 부릅니다.고로쇠나무관의 효율성은 매우 높아서 뿌리가 있는 지면으로부터 멀리 높은 위치에 있는 잎이나 가지에도 충분한 물을 공급할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘에 구름이 떠있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.구름은 대기 중에 수증기가 높은 농도로 포함된 공기가 상승하면서 냉각되면서 생성됩니다. 수증기가 높은 농도로 포함된 공기가 상승하면 대기의 압력이 낮아지고, 이에 따라 공기가 팽창하고 냉각됩니다. 냉각된 공기는 수증기가 응축되어 구름을 형성하게 됩니다. 구름이 뜬 이유는 이러한 구름이 대기 중에서 떠 다니는 것이기 때문입니다.
전기·전자
Q. 왼손잡이는 왜 오른손잡이보다 적은까요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.과거에는 식사를 할 때나 문서를 작성할 때 왼손을 사용하는 것이 부적절하다고 여겨졌습니다. 이러한 사회적인 압력은 왼손을 사용하는 사람들에게 스트레스를 유발하고, 그들이 오른손을 사용하도록 유도하는데 기여할 수 있습니다. 이는 그들이 더 높은 비율로 오른손잡이가 되도록 만들 수 있습니다.또 다른 이론은, 오른손잡이가 대다수인 이유는 인간 뇌의 생물학적인 특성 때문이라는 것입니다. 인간 뇌는 양손을 사용할 수 있지만, 대부분의 사람들은 하나의 손을 더 많이 사용합니다. 이는 뇌의 특정 부분이 해당 손의 운동을 조절하고, 발달하는 데에 더 큰 역할을 한다는 것을 의미합니다. 이러한 이유로 인해, 대다수의 사람들은 오른손을 주로 사용하게 되고, 왼손잡이가 적어지게 됩니다.
전기·전자
Q. 콘택트렌즈는 언제 처음 출시됐나요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.가장 초기의 콘택트 렌즈는 현재와는 매우 다른 형태를 가졌습니다.콘택트 렌즈의 최초 개발자는 1887년에 출생한 캐나다의 과학자인 F.A. Muller입니다. Muller는 1887년에 자신이 개발한 유리 쉘을 사용하는 콘택트 렌즈를 발표했습니다. 이 유리 쉘은 눈에 직접 적용되는 것이 아니라, 렌즈를 안경테와 결합하여 사용하는 형태였습니다.그 후, 콘택트 렌즈는 여러 차례 개발되어 현재의 형태로 발전해왔습니다.
전기·전자
Q. 흰색 가전제품들을 오래쓰면 겉케이스가 왜 노래지나요??
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.첫째, 흰색 가전제품 겉케이스의 소재가 플라스틱이기 때문에 오랫동안 사용하다 보면 탄성이 감소하고 노화되어 따라서 외부 충격이나 온도 변화 등에 민감하게 반응하여 노래짐 현상이 발생할 수 있습니다.둘째, 가전제품이 오래 사용되다 보면 집진기나 먼지청소기 등으로 청소를 해도 먼지나 오염물질이 겉케이스 표면에 남아서 표면을 굳히거나 굳혀 버리는 경우가 있습니다. 이로 인해 겉케이스 표면이 굳어져서 노래짐 현상이 발생할 수 있습니다.셋째, 온도 변화나 습도 변화에 따라 흰색 가전제품 겉케이스가 팽창하거나 수축하는 경우도 있습니다. 이러한 현상이 반복되면 겉케이스 내부에 응력이 발생하여 노래짐 현상이 나타날 수 있습니다.
생물·생명
Q. 반딧불이의 발광 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.반딧불이의 발광 원리는 바이올린 산화효소(luciferase)와 루신(luciferin)이 상호 작용하는 화학반응에 의해 발생합니다. 바이올린 산화효소는 산화적인 작용을 수행하며 루신을 산화시킵니다. 이 과정에서 에너지가 방출되면서 빛이 발생합니다.
생물·생명
Q. 오래된 사진을 복원 복원하는 원리를 알고 싶어요
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.디지털 이미지 복원 기술은 컴퓨터를 이용하여 오래된 사진을 디지털로 스캔한 후, 손상된 부분을 복원하는 기술입니다. 이 과정에서는 손상된 영역을 식별하고, 이를 복원하기 위해 사진의 주변 영역에서 정보를 가져와 빈 영역을 채우는 기술을 사용합니다. 이를 위해서는 먼저 손상된 부분을 정확히 파악하고, 사진의 빛과 색감, 그림자 등을 고려하여 복원해야 합니다.화학적으로 처리하는 방법은 주로 오래된 인화지나 필름 사진을 복원하는 데 사용됩니다. 이 방법은 주로 필름 복원, 인화지의 흑백 및 색상 복원 등의 과정을 거치며, 화학 물질과 액체를 사용하여 적절한 처리를 합니다. 이 과정에서는 주로 필름이나 인화지에 존재하는 녹슬거나 적색의 변색, 노이즈, 긁힘, 찢어짐 등의 손상 부분을 복원합니다.