안녕하세요. 김형윤 전문가입니다.
전기·전자
Q. 스마트팜이 정확하게 무엇인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.스마트팜은 IT 기술을 활용하여 농작물 생산 및 관리를 자동화하고, 최적화하는 농업 생산 시스템입니다.기존의 농업 생산 방식에서는 인간의 노동력이 많이 필요했습니다. 하지만, 스마트팜은 센서, IoT, 인공지능 등의 기술을 활용하여 농작물의 성장 상태를 자동으로 감지하고, 관리 및 조절할 수 있습니다. 이를 통해 작물의 성장 환경을 최적화하여 생산성을 향상시키고, 동시에 농작물의 품질을 유지할 수 있습니다.스마트팜은 농작물의 생육환경인 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 농도 등을 모니터링하고, 자동으로 제어하는 시스템을 포함합니다. 또한, 농작물의 성장과정에서 발생하는 데이터를 수집하여, 농작물의 성장 상태를 분석하고, 예측하는 기능을 갖추고 있습니다.스마트팜은 농작물의 효율적인 생산과 농작물의 품질 개선에 도움을 줄 뿐 아니라, 농업 생산 비용을 절감하고, 인력 투입을 줄여 생산성을 높일 수 있습니다. 이러한 이점들로 인해, 스마트팜은 현재 전 세계적으로 농업 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다.
물리
Q. 매그누스 법칙과 베르누이원리의 차이가 뭔가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.매그누스 효과와 베르누이의 원리는 둘 다 유체 역학의 기본 원리 중 하나입니다.매그누스 효과는 회전하는 물체에 작용하는 힘으로, 회전하는 물체 주변의 공기의 흐름을 변경하여 상승력을 만들어냅니다. 매그누스 효과는 공과 공기 중간에 회전하는 공을 던질 때, 공의 회전으로 인해 공 주위의 공기의 흐름이 변경되어 상승력이 발생하는 원리입니다.반면, 베르누이의 원리는 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 속도가 느려지면 압력이 높아지는 원리입니다. 이 원리는 공기나 물 등 유체가 흐르는 관을 설계할 때 자주 활용됩니다. 예를 들어, 비행기 날개의 상부는 둥글고 하부는 평평한 형태로 만들어져 있으며, 이는 유체의 속도를 다르게 만들어서 상부에서는 공기의 압력이 하부보다 작아지도록 하여 상승력을 발생시키는 것입니다.따라서, 매그누스 효과와 베르누이의 원리는 유체 역학의 두 가지 기본 원리이지만, 서로 다른 원리입니다.
전기·전자
Q. 날개 없는 선풍기의 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.날개없는 선풍기는 공기의 유동성을 이용하여 바람을 만드는 기술입니다.날개없는 선풍기는 벽면을 따라 회전하는 내부 구조를 가지고 있습니다. 이 구조 내부에는 모터와 팬 블레이드가 있으며, 팬 블레이드가 회전함으로써 공기가 밀려나는 원리로 바람을 만들어냅니다.날개없는 선풍기의 특징은, 기존의 선풍기와 달리 바람이 직선적으로 나오지 않고, 주변을 회전하면서 유동적으로 나오는 것입니다. 이러한 원리로 인해, 기존의 선풍기보다 더 넓은 범위에 바람을 전달할 수 있습니다.또한, 날개없는 선풍기는 무게가 가벼우며, 소음이 적어서 실내에서도 사용하기 편리합니다. 하지만, 바람의 세기가 상대적으로 약하기 때문에, 큰 공간에서는 효과가 미미할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 장마가 길어지는 정도는 어떻게 결정되는건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.장마가 길어지는 정도는 여러 요인에 의해 결정됩니다.첫째, 기압 분포와 관련이 있습니다. 장마는 일본의 태평양 고기압과 중국의 저기압이 만나는 지역에서 발생하며, 이 기압 분포가 얼마나 강력하냐에 따라 장마의 길이가 결정됩니다.둘째, 태풍의 영향도 있습니다. 태풍은 폭우와 강한 바람을 동반하여 많은 수의 강수를 야기할 수 있으며, 이로 인해 장마가 길어질 수 있습니다.셋째, 지구 온난화의 영향도 있습니다. 기후 변화로 인해 지구의 기온이 상승하면서, 수증기가 증발하는 속도가 빨라지고, 대기 중 수증기의 양도 증가하게 됩니다. 이로 인해 장마의 양과 기간이 늘어나는 경향이 있습니다.넷째, 지리적인 요인도 있습니다. 지형이나 지리적인 위치에 따라 강수량이나 장마의 기간이 다를 수 있습니다. 예를 들어, 해안 지방이나 산악 지대는 강수량이 많은 경향이 있으며, 이 지역에서 장마가 길어지는 경우도 많습니다.이러한 요인들이 결합하여 장마의 길이가 결정되며, 각 지역마다 다른 패턴으로 발생할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 장마철에 필수인 건조기는 어떤 원리로 작동하나요
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.제습기는 습기를 제거해주는 기기로, 공기 중의 수증기를 냉각하거나 흡수하여 공기 중의 습기를 제거하는 원리로 동작합니다.일반적으로 사용되는 제습기는 냉각식 제습기와 흡수식 제습기로 나뉩니다. 냉각식 제습기는 공기 중의 수증기를 냉각판을 통해 냉각하여 수분을 제거하는 방식입니다. 공기 중의 수증기는 냉각판 위로 흐르면서 냉각되고, 이때 냉각판에서 수분이 응축되어 수분이 제거됩니다.흡수식 제습기는 공기 중의 수증기를 흡수제로 흡수하여 수분을 제거하는 방식입니다. 흡수제는 보통 실리카게인이나 염화칼슘 등의 물질로 이루어져 있으며, 이들 물질은 수증기를 빠르게 끌어들이는 특성을 가지고 있습니다. 따라서, 흡수식 제습기는 공기 중의 수증기를 흡수제로 흡수하여 수분을 제거합니다.제습기는 습기를 제거하여 공기를 건조하게 만들어주므로, 습기로 인해 발생할 수 있는 곰팡이나 먼지 집합 등의 문제를 예방해주는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 모기에게 물리면 가렵습니다. 이 원인이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.모기에 물리면 가려운 이유는 모기가 입으로 인간의 피를 빨아들이면서 분비하는 성분 때문입니다.모기는 인간의 피를 빨아들이면서 침을 꿰매게 되고, 이때 침에는 항응고제와 함께 약간의 성분이 함유되어 있습니다. 이러한 성분이 모기가 빨아들인 피를 응고하지 않도록 하며, 혈액의 흐름을 원활하게 유지시키는 역할을 합니다.그러나, 이러한 성분은 인체에 알레르기 반응을 일으키는 성분이기도 하므로, 모기가 물린 부위에 성분이 피부에 침투되면 가려움증이 생기는 것입니다. 또한, 모기가 물린 부위는 항염증 반응이 일어나면서 부위가 붓게 되고, 이로 인해 더욱 가려워지는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 빗방울은 구름에서 미세한 방울이 뭉쳐서 내려오는 것으로 알고 있습니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.빗방울은 지면으로 오면서 무게가 늘어나지는 않습니다. 빗방울은 구름 안에서 생성되며, 물방울의 크기는 구름 안의 습도와 물방울이 가지고 있는 전하에 의해 결정됩니다. 그리고, 물방울이 지면으로 떨어지게 되면서 공기 저항과 마찰력에 의해 속도가 줄어들게 됩니다. 따라서, 빗방울은 지면에 닿기 전에 크기는 그대로이지만, 속도는 줄어들게 됩니다.그러나, 여러 개의 빗방울이 모이면서 물이 더해지면 물의 무게가 증가할 수 있습니다. 이는 여러 개의 빗방울이 모여 하나의 더 큰 빗방울이 형성되는 것과 비슷합니다. 따라서, 지면 위에 빗방울이 모이면서 물이 더해지게 되면 무게가 증가할 수 있습니다.
토목공학
Q. 잠을 적게 자면 왜 피곤한건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.잠을 못자면 왜 피곤한 이유는 우리 몸의 생리적인 반응 때문입니다. 우리 몸은 수면 중에 체내 수분을 조절하고, 호흡과 심장 박동 등을 조절하며, 면역 기능을 회복시키는 등의 여러가지 작업을 수행합니다. 이러한 작업은 우리 몸이 휴식을 취하고, 회복할 수 있는 시간인 수면 중에 진행되는 것이 일반적입니다.하지만 잠을 못하면 이러한 작업을 충분히 수행할 수 없으므로, 몸이 지칠 수밖에 없습니다. 특히, 수면 중에 분비되는 호르몬인 멜라토닌이 충분히 분비되지 않으면 몸이 피로해지는 것이 더욱 빨라집니다. 따라서, 잠을 충분히 자지 못하면 몸이 피로해지고, 졸린 상태가 계속 유지됩니다. 이러한 이유로, 잠을 충분히 자는 것은 우리 몸에 매우 중요합니다.
지구과학·천문우주
Q. 달 때문에 지구의 공전, 자전 주기가 영향을 받을까요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.네, 달은 지구의 자전, 공전 주기에 영향을 미칩니다. 달은 지구를 중심으로 공전하면서 지구의 자전 주기와 거의 일치하는 27.3일의 주기로 자전하고 있습니다. 이러한 현상을 "락킹(locking)"이라고 합니다.이 때문에 지구의 자전 주기와 공전 주기가 일치하게 되어, 지구에 고정된 하나의 면만 달이 보이게 됩니다. 이를 통해 우리는 항상 같은 달의 모습을 볼 수 있습니다. 이러한 현상을 "달의 항성풍경"이라고 합니다.또한, 달의 중력은 지구의 해와 조절에도 영향을 미치며, 이는 조금씩 다른 계절과 기후를 만들어 냅니다. 예를 들어, 달의 중력이 가장 큰 만월과 신월에는 조금 더 큰 해일이 일어나게 되며, 이로 인해 조금 더 높은 해수면이 나타나기도 합니다.
화학
Q. 온도계의 빨간 눈금은 어떻게 해서 온도를 감지하고 움직이나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.온도계의 빨간색이 움직이는 것은 수은온도계(mercury thermometer)의 경우 수은이 팽창하면서 온도 변화에 따라 빨간색이 움직이게 됩니다.수은온도계는 수은이 담긴 유리 관 안에 놓인 끝이 뚜껑 모양의 확장 부분과 연결된 막대가 있습니다. 수은은 열팽창 계수가 크기 때문에 온도가 오르면 수은이 팽창하게 되어 유리 관 안에서 위쪽으로 이동하게 됩니다. 그리고 온도가 내려가면 수은은 수축하면서 아래쪽으로 이동하게 됩니다. 이 과정에서 빨간색이 움직이게 되는 것입니다.하지만 수은은 독성이 있기 때문에 현재는 대부분 디지털 온도계나 알코올 온도계 등으로 대체되어 사용됩니다.