안녕하세요. 김형윤 전문가입니다.
Q. 백색 소음이 과학적으로 효과가 있나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.백색소음은 주변소음을 없애줘서 집중해야할 것에 좀 더 집중 할 수 있게해줍니다. 하지만 백색소음이 너무 커서 백색소음에 집중하게 된다면 오히려 집중력이 분산될 수 있습니다.
Q. 우주 팽창은 왜 일어나고 있는건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.우주 팽창은 주로 "빅뱅 이론"에 기반하여 설명됩니다. 빅뱅 이론은 현재로서 가장 수용되고 있는 우주의 기원과 진화에 대한 과학적 모델입니다.빅뱅 이론에 따르면, 약 138억 년 전에 우주는 매우 밀집하고 열렸던 상태였습니다. 그리고 어느 한 순간, 우주는 폭발적으로 팽창하며 현재의 형태로 진화했습니다. 이 폭발을 "빅뱅"이라고 합니다.팽창은 공간 자체가 확장하는 것을 의미합니다. 즉, 우주의 모든 거리가 점점 멀어지게 되는 것입니다. 이것은 일종의 스트레칭 효과로 생각할 수 있습니다. 그러나 중요한 점은 팽창이 공간 자체에만 해당한다는 것입니다. 실제 물질들 (별, 은하 등)은 팽창하지 않습니다. 그들 사이의 거리가 멀어지는 것은 공간 자체가 확장되기 때문입니다.팽창 속도는 할로 인해 변화할 수 있으며, 할로 상수(Hubble Constant)라고 알려진 값으로 표현됩니다. 할로 상수 값에 따라 우주의 팽창 속도가 결정됩니다.우주 팽창은 관측 결과와 많은 천문학적 증거를 통해 지지되고 있습니다. 예를 들어, 멀리 있는 은하들이 우리에서 멀어지는 속도와 거리에 비례하는 호블 법칙(Hubble's Law)을 관측할 수 있습니다.요약하면, 빅뱅 이론에 따르면 우주 팽창은 초기 밀집한 상태에서 폭발적인 확장으로 발생합니다. 이것은 공간 자체가 확장하는 것을 의미하며, 중력 등 다른 작용력으로 인해 개별 물질들은 팽차하지 않습니다.
Q. 극저온에서 초전도현상은 왜 생기는건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.극저온에서 초전도 현상은 주로 두 가지 원리에 기반합니다. 첫째, 전자들이 특정한 재료 안에서의 운동에 의해 발생하는 저항 없는 전류인 초전류(Zero Resistance Current)가 형성됩니다. 둘째, 동일한 재료 안에서 자기장을 완전히 배제하는 현상인 완전배제(Perfect Diamagnetism)가 나타납니다.초전도는 일반적으로 금속 또는 합금의 극저온 상태에서 관찰되며, 주로 특정한 재료의 크리티컬 온도 이하에서 발생합니다. 이러한 온도를 "임계온도"라고 합니다. 대부분의 초전도체들은 액체 헬륨 (He)나 액체 질소 (N2)와 같은 매우 낮은 온도로 냉각되어야만 초전도 상태에 도달할 수 있습니다.초전도 현상은 BCS 이론(Bard-Cooper-Schrieffer Theory)으로 설명됩니다. BCS 이론에 따르면, 저온에서 원자나 이온들이 생성하는 양성자를 포착할 수 있는 전자들이 존재합니다. 이러한 전자들은 쌍으로 결합하여 Cooper pair라고 하는 복합 입자를 형성합니다. Cooper pair는 서로 반대 방향으로 회전하며, 격려함수(Phonon)라고 하는 입자를 공유함으로써 서로 강하게 결합됩니다.Cooper pair는 전기적인 방해 요소 없이 자유롭게 움직일 수 있으므로 저항 없이 전류가 흐릅니다. 또한, 자기장을 완벽하게 배제하기 때문에 초전류가 자기장과 상호작용하지 않습니다.요약하면, 극저온에서의 초전도 현상은 Cooper pair라고 하는 복합 입자의 형성과 그것들의 저항 없는 운동 그리고 자기장 배제와 관련된 원리에 의해 발생합니다.
Q. 식품에 나오는 화학 개념인 쇼트닝은 무엇인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.쇼트닝은 식물성 기름을 가열하여 수분과 불순물을 제거한 지방입니다. 쇼트닝은 또한 마가린과 같은 식물성 기름으로 만든 대체품으로도 사용됩니다.쇼트닝의 종류에는 동물성 쇼트닝과 식물성 쇼트닝이 있습니다. 동물성 쇼트닝은 소의 지방인 버터로 만들며, 식물성 쇼트닝은 콩, 옥수수, 해바라기씨와 같은 식물에서 추출한 기름으로 만듭니다. 쇼트닝은 냉장고에 보관해야 합니다. 냉장고에 보관하지 않으면 쇼트닝이 녹아서 사용하기 어려워집니다.
Q. 자연에서 육각형 형상이 많이 보이는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.자연에서 눈 결정이 육각형인 이유는 물의 분자가 육각형 모양을 가지고 있기 때문입니다. 물의 분자는 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자가 결합하여 이루어져 있습니다. 이때 수소 원자는 산소 원자 주위에 104.5도 각도로 배치됩니다. 따라서 물의 분자는 육각형 모양을 가지고 있습니다.눈 결정은 물의 분자가 수증기 상태에서 공기 중으로 상승하면서 냉각되어 생성됩니다. 이때 물의 분자는 서로 결합하여 육각형 모양의 결정을 형성합니다.눈 결정의 모양은 온도, 습도, 바람의 세기 등 다양한 환경 요인에 의해 영향을 받습니다. 그러나 일반적으로 눈 결정은 육각형 모양을 가지고 있습니다.눈 결정은 매우 아름다운 자연의 산물입니다. 눈 결정의 모양은 매우 다양하며, 그 아름다움은 보는 사람을 매료시킵니다.