안녕하세요. 김형윤 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 나사의 캐서린 존슨은 어떻게 컴퓨터보다 정확한 비행경로를 계산할 수 있었나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.캐서린 존슨은 NASA의 컴퓨터로 계산된 비행 경로를 확인하고, 수학적인 방법으로 계산 오류를 찾아내는 업무를 맡았습니다. 당시 NASA의 컴퓨터 기술은 아직 발전되지 않았기 때문에, 비행 경로 계산에 오류가 발생하는 경우가 많았습니다. 이러한 상황에서 존슨은 수학적인 능력을 바탕으로 비행 경로를 계산하고, 이를 수기로 기록하여 우주 비행사들이 안전하게 우주를 탐사할 수 있도록 돕는 역할을 수행했습니다.존슨은 수학적인 계산과 그래프 및 차트 분석에 뛰어난 능력을 지니고 있었으며, 이를 바탕으로 우주 비행에 필요한 다양한 계산을 수행하는데 큰 역할을 했습니다. 이러한 노력으로 존슨은 NASA에서 여성과 흑인 인종의 공헌을 인정받아 2015년 대통령 자유상(Presidential Medal of Freedom)을 수상하였습니다.
기계공학
Q. 금속의 용접 기술 중 하나인 TIG 용접은 어떤 원리로 작동하며, 어떤 장점과 제약 사항이 있는지 알려주세요.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.TIG(티그)용접은 Tungsten Inert Gas Welding의 약자로, 비활성 기체(TIG용접에서는 대개 아르곤 기체를 사용합니다)로 보호된 Tungsten 전극에서 발생한 아크를 이용하여 용접을 수행하는 기술입니다.TIG용접에서는 먼저 용접할 부분을 철심으로 정확히 정렬하고, 이에 따라 Tungsten 전극을 조정합니다. 그런 다음, 아르곤 기체를 사용하여 용접 부위를 보호합니다. Tungsten 전극에서 아크가 발생하면, 부분적으로 녹은 부분에 용접용 와이어를 추가하여 용접을 수행합니다.TIG용접은 고온과 고에너지 아크를 이용하여 용접을 수행하기 때문에, 다른 용접 기술과 비교하여 높은 정밀도와 우수한 용접 품질을 제공할 수 있습니다. 또한, 다양한 금속 및 합금에 대해 사용할 수 있으며, 대개 얇은 재질의 용접에 주로 사용됩니다.TIG(Tungsten Inert Gas)용접은 아크를 타고 있는 텅스텐 전극에서 나오는 열로 부식을 만들어 접합을 하는 방식의 용접 기술입니다. TIG 용접의 장단점은 다음과 같습니다.장점:- 미세한 용접 부위로의 열 영향이 적어, 용접 후의 가공이 쉬움- 용접 후의 용접 깨짐이 적고, 용접 후의 후처리가 거의 필요하지 않음- 용접 부위의 산화나 녹에 대한 내성이 뛰어나며, 용접 부위의 결함 발생 확률이 낮음- 다양한 금속재질에 대해서 용접 가능함- 용접 시에 산소나 질소 등과 같은 다른 기체가 혼입되는 경우가 적음단점:- 용접 속도가 느리기 때문에, 대량 생산이나 대규모 용접 작업에는 부적합함- 용접 시에 전극과 용접재 사이의 거리와 용접부분의 소재에 대한 정밀한 제어가 필요하기 때문에, 용접 기술에 대한 숙련된 기술자가 필요함- 용접 부위의 열에 의해 용접 부위 주변의 소재에 변형이 발생할 수 있음- 용접 작업 시에 보호 가스가 필요하므로, 용접 작업 환경이 깨끗하지 않은 경우에는 적합하지 않음이러한 장단점을 고려하여, TIG 용접은 정밀한 용접 작업이 필요한 경우에 주로 사용되며, 특히 알루미늄, 스테인리스같은 내식성이 강한 금속재질을 용접할 때 많이 사용됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 다른행성에는 중력이 있는건가요
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.네, 다른 행성도 중력을 가지고 있습니다. 모든 물체에는 중력이 작용하며, 행성도 예외가 아닙니다. 사실, 행성은 자신의 질량과 크기에 따라 중력이 결정됩니다. 또한, 행성의 중력은 행성의 표면에서의 중력가속도로 나타내어지며, 이는 행성의 질량 및 반지름에 비례합니다. 예를 들어, 지구의 중력은 9.8 m/s²이며, 이는 지구의 질량과 반지름이 크기 때문입니다. 이러한 중력은 우리가 땅에 서 있을 수 있게 만들어 주는 힘입니다.
생물·생명
Q. 사람의 인분도 비료로 쓰이는건가요 ?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.사람의 인분은 비료로 사용되기도 합니다. 인분은 식물의 성장에 필수적인 영양소 중 하나인 질소를 함유하고 있기 때문입니다. 그러나, 인분을 비료로 사용하는 것은 윤활유, 화학물질, 약물 등을 포함하여 부적절한 폐기물을 처리하는 것과 같은 문제가 발생할 수 있기 때문에, 일반적으로는 권장되지 않습니다. 또한, 인분을 비료로 사용하면 인편성균 등의 병원성 미생물이 번식할 가능성이 있으므로, 위생적인 문제도 발생할 수 있습니다. 따라서, 인분을 처리할 때는 국가 및 지역의 환경규제에 따라 안전하고 적절한 방법으로 처리하는 것이 중요합니다.
기계공학
Q. UAM이 기존 헬기와 다른게 어떤건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.UAM은 "Urban Air Mobility"의 약자로, 도시 공중에서 이동할 수 있는 새로운 교통 수단입니다. 헬리콥터와 비교하면, UAM은 다음과 같은 차이점이 있습니다.1. 소음과 진동이 적음UAM은 전기나 수소 등의 에너지를 사용하여 작동하기 때문에, 소음과 진동이 적습니다. 이는 도시 내에서 교통 수단으로 사용할 때, 주민들의 불편을 최소화할 수 있습니다.2. 안전성이 높음UAM은 복수의 프로펠러를 사용하여 작동합니다. 이는 헬리콥터보다 안전성이 높다는 것을 의미합니다. 또한, UAM은 자율주행 기술이 도입되어 있어, 인적 실수나 운전자의 오류 등으로 인한 사고 발생 가능성이 적습니다.3. 더 많은 이동 수단이 가능함UAM은 헬리콥터보다 기체 크기가 작고, 이륙과 착륙을 위한 공간이 적게 필요합니다. 따라서, UAM은 더 많은 지점에서 이용 가능하며, 특히 도시 내에서 이동할 때 더욱 효과적입니다.4. 환경 친화적UAM은 전기나 수소 등의 에너지를 사용하여 작동하기 때문에, 대기 오염과 같은 환경 문제를 최소화할 수 있습니다.이러한 차이점들로 인해, UAM은 현재 많은 관심을 받고 있으며, 미래 도시 교통 시스템에 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구처럼 달도 자전을 하나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.네, 달은 자전을 하고 있습니다. 하지만, 지구의 자전과는 다르게 달의 자전 속도는 매우 느리기 때문에, 우리 눈에는 달이 정지해 있는 것처럼 보입니다.달의 자전 주기는 달이 지구를 한 바퀴 도는 주기인 월기후에 비례합니다. 즉, 달의 월기후는 약 29.5일 이며, 이 기간 동안 달은 지구 주위를 한 바퀴 돌아 자전합니다. 하지만 이 자전 주기는 달의 고정된 면이 항상 지구 쪽을 향하게 하는 달의 자전 주기와는 다릅니다.따라서, 지구에서 바라보면 달은 항상 같은 면만을 보여주기 때문에, 우리는 달의 자전이 있는 것처럼 보이지 않습니다.달이 지구에 미치는 영향은 매우 다양합니다. 가장 눈에 띄는 것은 바로 조수력입니다. 조수력은 달과 지구의 중력이 서로 상호작용하여 발생하는 것으로, 이는 지구의 해와 만의 일어남과 밀접한 관련이 있습니다. 또한, 달은 지구의 자전을 늦추는 힘도 가지고 있습니다. 이는 지구의 자전 속도를 서서히 감소시켜, 하루의 길이를 점차 늘리고 있습니다.또한, 달은 지구의 자석장에도 영향을 미치고 있습니다. 달이 지구와 가까이 있을 때는 지구의 자석장이 약해지고, 멀리 떨어져 있을 때는 강해집니다.이 외에도, 달은 지구의 기후와 해류, 지각 형성 등에도 영향을 미치고 있으며, 인간 문명의 역사에도 영향을 끼쳤습니다. 달의 월식과 월령은 예로부터 인류의 관심을 받아왔고, 달의 탐사와 연구는 인류의 과학 기술 발전에 큰 기여를 하였습니다.달이 없다면 지구에는 다음과 같은 영향을 미칠 수 있습니다.1. 일일 균형의 변화달은 지구 주변을 돌면서, 지구의 중력과 상호작용하면서 조금씩 지구의 자전 속도를 늦추고 있습니다. 이를 통해 지구의 일일 균형이 유지됩니다. 그러나, 만약 달이 없다면 이와 같은 균형이 깨질 수 있습니다.2. 해일의 변화달은 지구에 가까이 있을 때, 지구의 중력이 달에게 작용하여 조금씩 끌어당기게 됩니다. 이는 바다에도 영향을 미쳐, 조금씩 해수면이 높아지고 낮아지는 현상인 조석과 만조를 발생시킵니다. 만약 달이 없다면, 이러한 조석과 만조의 변화가 줄어들 수 있습니다.3. 기후 변화달은 지구의 자전 축을 약간 기울게 하여, 계절의 변화를 유발합니다. 만약 달이 없다면, 지구의 기후 변화에도 영향을 미칠 수 있습니다.4. 우주선 항법의 어려움달은 우주선의 항법에 매우 중요한 역할을 합니다. 만약 달이 없다면, 우주선의 항법이 어려워질 수 있습니다.따라서, 지구에서 달은 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 달이 없다면 지구와 인류에 여러 가지 영향을 미칠 수 있다고 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 비행기가 하늘에 뜨는 원리가 궁금해요 무슨원리인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.비행기가 하늘에 뜰 수 있는 원리는 고정익과 동력의 상호작용입니다.고정익은 비행기의 날개를 말하며, 공기의 흐름을 조절하여 비행기가 공중에서 안정적으로 비행할 수 있도록 합니다. 날개 위쪽은 공기가 빠르게 흐르고, 아래쪽은 느리게 흐르는데, 이는 날개의 상부와 하부의 곡률이 다르기 때문입니다. 이 상하 곡률 차이에 의해 공기 압력 차이가 발생하고, 이는 비행기를 위로 떠오르게 합니다.또한, 비행기는 동력을 발생시켜 전진합니다. 비행기의 동력은 엔진에서 생산되는 추력으로, 이 추력이 날개로 전달되어 공기의 흐름을 유도하고, 이에 따라 비행기가 전진하고 공중에서 안정적으로 비행할 수 있게 됩니다.따라서, 비행기가 하늘에 뜰 수 있는 원리는 고정익과 동력의 상호작용으로 설명됩니다.
생물·생명
Q. 범죄 현장에서 범인이 남긴 물컵, 캔 등을 과학수사반이 수거해 가는데, 증거에서 나타나는 인체 특징 등이 남아 있는 과학적 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.과학수사대에서 수집한 인체 증거에서 나타나는 인체적 특징 중 가장 대표적인 것은 DNA입니다. 사람의 DNA는 유전자 정보를 담고 있으며, 개인마다 다르기 때문에 DNA 분석을 통해 범죄 수사나 사후 검사 등에 유용하게 사용됩니다.DNA가 수집된 증거에서 나타나는 이유는 DNA가 인체의 세포 내부에 존재하기 때문입니다. 인체가 피부, 머리카락, 탈모, 침 등을 남길 경우, 이들에는 세포가 함유되어 있고, 이 세포에는 DNA가 존재합니다.따라서, 이러한 증거들을 수집하여 DNA를 추출하고 분석하면, 범죄 사실을 입증하거나 피의자의 유죄 여부를 확인하는 데에 유용하게 사용됩니다. 이러한 DNA 증거 분석 기술은 범죄 수사나 사후 검사에 있어서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
기계공학
Q. 차량 반자율주행에 관련된 과학적인 기술에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.자동차 반자율주행은 여러 가지 기술을 활용하여 작동됩니다.먼저, 자동차 반자율주행 시스템은 레이더, 카메라, 라이다 등의 센서와 GPS, 지도 등의 정보 시스템을 활용하여 주변 상황을 인식합니다. 이러한 센서와 정보 시스템은 자동차의 위치, 주행 속도, 주변 차량의 위치 및 속도, 도로 상황 등을 감지하여 분석합니다.그리고 이 정보를 바탕으로 자동차 반자율주행 시스템은 차선 유지, 차간 거리 유지, 신호등 및 교차로에서의 정지 및 출발 등을 자동으로 제어합니다. 이를 위해 자동차 반자율주행 시스템은 브레이크, 가속, 핸들 등의 제어 장치를 활용하여 자동차를 주행합니다.또한, 인공지능 기술을 활용하여 자동차는 주행 중인 상황에서도 학습을 통해 보다 정확하게 주행을 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차가 과거에 비슷한 상황에서 어떻게 반응했는지를 학습하여, 미래에 비슷한 상황에서는 더욱 정확하게 주행을 제어할 수 있습니다.이러한 기술들을 활용하여 자동차 반자율주행 시스템은 보다 안전하고 편리한 주행을 가능하게 합니다.
생물·생명
Q. 무척추동물 문어의 지능이 높은 반면 수명이 짧은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.문어는 무척추동물 중에서 지능이 상당히 높은 생물 중 하나입니다. 그러나 문어의 평균 수명은 대개 1년에서 2년 정도밖에 되지 않습니다. 이러한 짧은 수명은 다양한 이유로 인해 발생합니다.첫째, 문어의 번식 행동으로 인해 수명이 단축될 수 있습니다. 문어는 번식을 위해 여러 번 파트너를 바꾸며, 이 과정에서 스트레스를 받고 에너지를 많이 소비합니다. 이는 문어의 신체적인 소모와 함께 수명을 단축시키는 요인이 됩니다.둘째, 문어의 고도로 발달한 지능과 높은 대사율이 수명을 단축시키는 요인 중 하나입니다. 문어는 지능적인 행동을 수행하기 위해 높은 대사율을 유지해야 하며, 이는 신체적인 소모와 노화를 가속화시킵니다.셋째, 문어의 신체적인 특성으로 인해 수명이 제한될 수 있습니다. 문어는 무척추동물 중에서도 빠르게 성장하고, 크기가 커지는 것이 제한됩니다. 따라서, 문어의 신체적인 성장과 함께 일어나는 노화 과정이 상대적으로 빠르게 진행되어 수명이 짧아지는 것입니다.이러한 이유로, 문어는 지능이 높다는 것에 비해 수명이 짧은 것으로 알려져 있습니다.