안녕하세요 정철 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구를 구성하고 있는 물질은 무엇인가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.우선 지구의 표면을 이루는 암석은 대부분 광맥암과 퇴적암으로 이루어져 있습니다. 광맥암은 지하에서 유출된 용액이 깊은 지하에서 충돌과 화산 폭발 등으로 표면으로 올라오면서 냉각되어 생성되며, 퇴적암은 바람, 물, 눈, 얼음 등으로부터 표면에 쌓여서 생성됩니다.지하로 들어가면 지하심해에서는 매우 높은 온도와 압력으로 인해 암석이 용융 상태로 존재합니다. 이러한 암석은 지하로 내려가면서 점차 더 높은 온도와 압력으로 노출되면서 결정화가 진행되고, 결국 지하매그마와 같은 형태로 존재합니다.또한, 지하심해에서는 금속으로 이루어진 지구의 핵이 존재합니다. 지구 핵은 주로 철과 니켈로 이루어져 있으며, 매우 높은 온도와 압력으로 인해 액체 상태로 존재합니다.
지구과학·천문우주
Q. 물질의 충돌로 생긴 지구에 물이 남아 있는 이유는 먼가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.지구의 물은 초기 태양계 형성 과정에서 충돌로 생긴 지구가 우주 공간에서 수소와 산소 원자가 결합하여 생성된 물질로부터 유래합니다. 충돌로 인해 지구가 매우 뜨거워졌지만, 물질 내부에서의 압력과 외부 공간과의 열 전달을 통해 냉각되면서 물이 존재할 수 있는 온도 범위로 떨어졌습니다.물질의 충돌과 초기 지구의 높은 온도로 인해 지구 표면에 있는 물은 대부분 증발하였습니다. 그러나 지구 자체와 함께 형성된 대기 중의 수증기가 지구의 표면 온도가 낮아지면서 응결되어 물이 형성되었고, 이후 지구에서 일어난 지열 활동과 대기 중의 수증기로부터의 강우 등을 통해 물의 양이 늘어나게 되었습니다.또한, 지구의 중력이 지구 주변의 물질을 끌어당기는 힘을 가지고 있기 때문에, 지구를 둘러싼 대기와 함께 물도 지구의 중력에 의해 붙들어지고 있습니다.
생물·생명
Q. DNA 유전자 가위 크리스퍼는 무엇에 활용되나요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.크리스퍼 기술은 질병 치료 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 유전적으로 야유증, 혈우병, 근육이영양증 등과 같은 질병은 유전자의 변이에 의해 발생하는 경우가 많습니다. 크리스퍼 기술을 이용하여 이러한 변이를 수정하면 질병 치료나 예방에 대한 가능성이 열리게 됩니다.크리스퍼 기술은 농업 분야에서도 활용되고 있습니다. 작물의 생산성, 내성, 영양성을 향상시키거나, 병해충의 발생을 예방하는 등의 목적으로 유전자를 수정할 수 있습니다.또한, 크리스퍼 기술은 생명공학 분야에서도 활용되고 있습니다. 예를 들어, 유전자를 조작하여 새로운 종의 생산이나 바이오 연료 생산, 환경 오염 물질의 분해 등을 연구할 수 있습니다.
기계공학
Q. 부탄가스 폭발방지장치의 원리는 뭔가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.폭발 방지장치는 대개 "기본 보호장치"와 "보조 보호장치"로 구성되어 있습니다.기본 보호장치는 가스의 압력이 높아지면 자동으로 가스 공급을 차단하는 역할을 합니다. 일반적으로 가스가 누출될 때, 가스 누출구 근처의 압력이 감소하게 되면 이 압력감소가 폭발 방지장치 내부의 부드러운 스프링을 움직여 가스 공급을 차단합니다.보조 보호장치는 기본 보호장치가 작동하지 않을 경우에 대비하여 설치되는 장치로, 보통 기본 보호장치와 함께 사용됩니다. 보조 보호장치는 불꽃 또는 열을 감지하여 가스 공급을 차단하는 역할을 합니다. 예를 들어, 가스레인지에 불이 붙었을 경우 보조 보호장치가 불꽃을 감지하여 가스 공급을 차단하므로, 가스가 불에 올라가는 일을 막을 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 썬크림이 어떻게 자외선을 막아주나요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.썬크림에 들어있는 화학성분들은 자외선을 흡수하고, 흡수된 자외선은 이후에 화학 반응이 일어나 피부에 노출되는 자외선을 덜하게 만듭니다. 이러한 화학성분 중 대표적인 것은 산화아밀렛, 옥선살레이트, 옥틸메톡시신나메이트 등이 있습니다.물리적 필터라고 불리는 물질들은 자외선을 반사하여 자외선이 피부로 들어오는 것을 막습니다. 이러한 물리적 필터로는 이산화티타늄, 이산화아연, 셀룰로오스 등이 있습니다.썬크림의 자외선 차단 효과는 SPF(Sun Protection Factor) 값으로 나타내어집니다. SPF 값이 높을수록 자외선 차단 효과가 강력하며, SPF 30 이상의 제품을 사용하는 것이 좋습니다. 또한, 자외선 차단제를 사용할 때는 일정한 시간마다 재발라줌으로써 효과를 유지할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 다른 털은 자라는데 눈섶은 왜 안 자라나요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.눈썹은 다른 털과는 다르게 특별한 기능을 하기 때문에 자라지 않는 것은 아닙니다. 눈썹은 눈동자를 먼지, 땀, 눈물 등이 들어오지 않도록 보호하고, 표정을 표현하는 데에도 중요한 역할을 합니다.하지만, 눈썹의 자라는 속도는 다른 털과 비교하면 상대적으로 느릴 수 있습니다. 눈썹의 자라는 속도는 개인별로 다를 수 있으며, 영양상태나 건강 상태, 노화 등에 따라 영향을 받을 수도 있습니다.따라서, 눈썹이 더 빨리 자라도록 하려면 영양상태를 유지하고 건강한 생활 습관을 유지하는 것이 중요합니다. 또한, 눈썹을 자주 손질하거나 뽑아내는 것은 눈썹의 자라는 속도를 늦출 수 있으므로 피하는 것이 좋습니다.
기계공학
Q. 음식점에 가면 서빙로봇이 있습니다. 이로봇이 어떻게 위치를 찾는지 궁금합니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.서빙로봇이 위치를 찾는 방법은 여러 가지가 있습니다. 일반적으로 GPS를 사용하는 것은 아니며, 다음과 같은 기술이 사용될 수 있습니다.라이다 (LIDAR) 라이다는 레이저를 사용하여 거리를 측정하고 3D 지도를 작성하는 기술입니다. 로봇이 주위의 환경을 스캔하여 자신의 위치를 파악하고, 이동 경로를 계획할 수 있습니다.비전 센서 로봇에 탑재된 카메라를 사용하여 주위의 환경을 스캔하고, 이미지 처리 알고리즘을 사용하여 위치 및 이동 경로를 파악할 수 있습니다.인공지능 (AI) 서빙로봇은 일반적으로 인공지능 기술을 사용하여 주위의 환경을 분석하고, 이동 경로를 계획합니다. 로봇은 경험을 바탕으로 학습하고, 주행 패턴 및 장애물을 인식하여 최적의 경로를 선택합니다.위와 같은 기술을 결합하여 로봇은 자신의 위치를 파악하고, 이동 경로를 계획하며, 사용자의 명령을 수행할 수 있습니다. 이러한 기술들은 로봇이 주어진 환경에서 정확하게 작동할 수 있도록 도와줍니다.
지구과학·천문우주
Q. 특수상대성 이론에서 시간팽창이 서로에게 일어난다는게 가능한가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.특수상대성 이론에서 시간팽창(time dilation)은 서로 다른 두 개의 관성계에서 서로 다른 속도로 움직이는 두 개체 사이의 상대적인 속도 차이에 따라서 시간의 흐름 속도가 서로 다르게 느껴지는 현상입니다. 이를 설명하는 것이 상대성 이론의 기본 개념 중 하나입니다.시간팽창은 모든 물리법칙에서 동일하게 작용합니다. 즉, 서로 다른 두 관성계에서 서로 다른 속도로 움직이는 두 개체가 있다면, 두 개체 사이의 시간팽창은 상대적인 속도 차이에 따라 발생하는 것으로 알려져 있습니다.따라서, 서로 다른 두 개체 사이에서 시간팽창이 일어난다는 것은 가능합니다. 이러한 상대적인 시간의 차이는 매우 작을 수 있지만, 정확한 시간 측정이 필요한 매우 정밀한 실험에서는 고려되어야 하는 중요한 요소 중 하나입니다. 또한 이러한 상대적인 시간 차이는 GPS나 전자기기 등에서도 고려되는 요소 중 하나이며, 실험적으로도 확인된 바 있습니다.
전기·전자
Q. 2차전지 즉 배터리가 폭파되는 과학적인 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.2차전지는 충전 및 방전 과정에서 화학 반응이 일어나면서 전기 에너지를 저장하거나 방출합니다. 이 화학 반응에서 생성되는 가스 누출 등으로 인해 배터리가 폭발하는 경우가 있습니다.배터리가 폭발하는 원리는 크게 두 가지입니다. 첫째, 배터리 내부에서 발생하는 열로 인한 열분해(reaction)입니다. 배터리가 과열되거나 외부 충격 등으로 인해 손상이 되면, 전해질 내에서 발생하는 화학 반응으로 인해 열이 발생할 수 있습니다. 이렇게 발생한 열이 충분히 커지면 배터리 내부에 존재하는 전해질에 있는 물질들이 분해되어 가스를 생성하고, 이 가스의 압력으로 인해 배터리가 폭발할 수 있습니다.둘째, 배터리 내부에서 발생하는 점화로 인한 폭발입니다. 배터리 내부에서 발생하는 스파크나 점화로 인해 가스가 폭발적인 화학 반응을 일으키면서 배터리가 폭발할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 수소발전에서 어떠한 원리로 전기가 발생되는건지 궁금합니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.수소 발전에서 전기는 수소 연료 전지에서 생산됩니다. 수소 연료 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술입니다.수소 연료 전지는 일종의 화학 셀(cell)입니다. 이 셀은 양극과 음극 사이에 전해질이 채워진 전해질막으로 분리되어 있습니다. 양극은 수소를 산화시켜서 전자를 방출하고, 음극은 산소 분자와 전자를 받아서 수소와 결합하여 물을 생성합니다. 이 과정에서 전자는 전해질막을 통과하여 외부 회로를 통해 전기를 생산합니다.