안녕하세요. 김형윤 전문가입니다.
기계공학
Q. 전투기의 속도를 나타내는 '마하'는 시속으로 따지면 어느 정도인가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다."마하"는 속도를 나타내는 단위 중 하나로, 소리의 속도와 관련이 있습니다. 지구 상의 온도와 압력 상태에 따라 소리의 속도가 달라지며, 일반적으로 20도의 기온에서 해면에서의 기압을 기준으로 1초당 340미터의 속도로 움직입니다.따라서, 어떤 물체가 "마하 1"로 움직인다는 것은 그 물체가 소리의 속도와 같은 340미터/초의 속도로 움직인다는 뜻입니다. 이와 같이 "마하"로 표시된 속도를 시속으로 환산하려면, 340미터/초에 시속 단위인 "km/h"를 곱해주면 됩니다. 즉, "마하 1"은 340미터/초 x 3.6 = 약 1224 km/h의 속도로 움직인다는 것입니다.
생물·생명
Q. 돗자리를 대나무 등으로 만들면 시원한 느낌이 있습니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.대나무 돗자리는 대나무가 가지고 있는 물의 흡수, 증발, 방전 등의 물리적 특성으로 인해 시원한 느낌을 주는 것으로 알려져 있습니다. 대나무 돗자리는 대나무에서 추출한 식물 섬유로 만들어지며, 이 식물 섬유는 물을 많이 흡수할 수 있습니다. 따라서, 대나무 돗자리에 물을 뿌리면 물이 신속하게 흡수되어, 돗자리의 온도가 낮아지는 효과가 있습니다.또한, 대나무 돗자리는 물을 증발시키는 물리적 효과도 있습니다. 대나무 돗자리에 물을 뿌리면, 물이 대나무 섬유에 의해 흡수되면서 증발되어, 물이 증발하는 과정에서 열이 흡수되어 온도가 낮아지는 효과가 있습니다.마지막으로, 대나무 돗자리는 방전 효과도 있습니다. 대나무 돗자리는 대나무 섬유에서 발생하는 음이온을 방출하여, 공기 중의 먼지나 유해물질을 제거하고, 공기를 청정하게 유지할 수 있습니다. 이러한 이유로, 대나무 돗자리는 여름철 열대야를 식히는데 많이 사용되며, 시원한 느낌을 주는 대표적인 제품 중 하나입니다.
지구과학·천문우주
Q. 바닷물은 늘어나고 있나요? 줄어들고 있나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.바닷물의 총량은 일반적으로 변하지 않습니다. 지구상의 바다는 염분 농도가 거의 일정하기 때문에, 바닷물의 총량은 지구상의 지표면적과 거의 비슷한 총량을 유지합니다.그러나 인간의 활동으로 인해 바다 수위가 상승하고 있으며, 이는 지구 온난화로 인한 빙하와 빙산의 녹는 속도가 증가하여 발생합니다. 또한, 지하수 적정이나 물 공급을 위해 지하수 채취가 이루어지는 등 지하수의 감소로 인해 바다의 수위가 상승하는 경우도 있습니다.따라서, 바닷물의 총량은 일반적으로 변하지 않지만, 지구 온난화와 지하수 적정 등의 문제로 인해 바다 수위가 상승하고 있으며, 이는 인간의 삶과 환경에 많은 영향을 미치고 있습니다.
화학
Q. 사탕수수에서 설탕을 얻어내는방법
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.사탕수수에서 설탕을 만드는 과정은 크게 4단계로 나눌 수 있습니다.1. 추출: 사탕수수를 잘게 갈아서 수분을 빼내고, 증류탑에서 열을 가하여 증류합니다. 이 과정에서 나오는 수즙은 설탕의 원료가 됩니다.2. 정제: 추출한 수즙에서 불순물을 제거하고, 염산과 황산 등의 화학제품을 이용하여 정제합니다. 이 과정에서 나온 설탕밀도 액은 다음 단계로 진행됩니다.3. 결정: 정제된 액을 농축시켜 결정화합니다. 이때 결정화된 설탕 결정체를 제거하여 정제된 설탕을 얻습니다.4. 건조: 결정된 설탕을 건조 시켜 물기를 제거합니다. 이 과정에서 설탕 결정체의 크기와 모양을 조절하여 다양한 종류의 설탕을 만들 수 있습니다.이와 같이 사탕수수에서 설탕을 만드는 과정은 매우 복잡하고, 시간과 노력이 많이 드는 작업입니다. 하지만, 이 과정을 통해 설탕의 원료인 사탕수수를 적극적으로 활용할 수 있어서, 지속 가능한 농업과 환경 보호에도 도움을 줍니다.
화학
Q. 우리가 먹는 것 중에 흙설탕과 백설탕이 있습니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.흑설탕과 백설탕의 가장 큰 차이점은 제조과정에서의 처리 방법입니다. 흑설탕은 수분을 함유한 상태로 증류된 설탕이며, 백설탕은 수분과 불순물을 제거한 후 정제된 설탕입니다.흑설탕은 제조 과정에서 수즙을 함유한 상태로 증류하기 때문에, 미네랄, 칼슘, 철분 등의 영양분이 보존되어 있습니다. 또한, 색감과 향미가 풍부하며, 백설탕보다 당도가 적고 부드러운 맛이 특징입니다.한편, 백설탕은 수분과 불순물을 제거하여 정제된 설탕이기 때문에, 흑설탕보다 당도가 높고 깔끔한 맛이 특징입니다. 또한, 흑설탕보다 가공이 더 많이 되어 있어서 영양분이 적지만, 식품 산업에서는 색감과 일관된 맛을 위해 사용되기도 합니다.따라서, 각각의 설탕에는 제조과정에서의 차이로 인해 서로 다른 맛과 특징이 있으며, 요리나 베이킹 등에서 사용하는 용도에 따라 선택하면 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 오존층이 생긴 이유가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.오존층은 대기 중에서 자외선(UV)을 흡수하여 지구 표면에 도달하는 양을 줄이는 역할을 합니다. 이러한 오존층은 대기 중의 오존 분자(O3)로 이루어져 있습니다.오존 분자는 자외선(UV-C)을 흡수하여 광학 분해되며, 자유 라디칼인 오존 분자(O)와 산소 분자(O2)로 분해됩니다. 그러나, 오존 분자는 자외선(UV-B)을 흡수하여 산소 분자(O2)와 반응하여 다시 오존 분자(O3)로 결합됩니다. 이러한 과정을 통해 오존 분자는 지구 대기 중에서 교체되면서, 오존층이 유지됩니다.이와 같은 오존 생성과 파괴 과정은 자연적이지만, 인간 활동에 의해 대기 중의 오존 파괴물질이 증가하면서, 오존 생성보다 파괴가 우세해지면서 오존층이 얇아지거나 구멍이 생기는 등의 문제가 발생합니다. 따라서, 오존층의 지속적인 유지를 위해서는 대기 중의 오존 파괴물질을 줄이는 것이 매우 중요합니다.오존층은 지구 대기 중에서 고도 20 ~ 30km 지점에 위치하며, 대기 중의 오존 분자(O3)로 이루어져 있습니다. 오존층의 두께는 지역에 따라 다르지만, 약 10km 정도입니다.오존층에는 대기 중의 다양한 성분들이 존재합니다. 그 중에서도 오존 분자(O3)는 약 90% 이상을 차지하며, 이외에도 산소 분자(O2), 질소 분자(N2), 아르곤 분자(Ar) 등이 포함되어 있습니다. 하지만, 오존층의 두께는 매우 얇기 때문에, 성분들의 밀도는 비교적 적습니다. 따라서, 오존층의 미세한 변화가 지구 환경에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 오존구멍이 다른곳이 아닌 남극상공에 생기는 이유가 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.오존 구멍은 대기 중의 오존 농도가 갑자기 감소하는 현상을 말합니다. 이러한 현상은 대기 중의 오존 파괴물질이 증가하거나, 오존 생성물질이 감소하는 등 여러 가지 이유로 발생할 수 있습니다.남극 상공에서 오존 구멍이 생기는 이유 중 하나는 인간 활동으로 인한 환경오염입니다. 특히, 인간이 사용하는 가스 중에는 오존층 파괴물질인 염소와 브로민 등이 있습니다. 이러한 물질들은 대기 중에서 일정한 기간이 지난 후, 오존 분자와 반응하여 오존을 파괴합니다.또한, 남극 지역은 겨울철에 폭발적으로 증가하는 폴라 오로라라는 현상이 많이 발생합니다. 폴라 오로라는 태양 활동으로 인해 대기 중에 존재하는 입자들이 지구의 자기장과 상호작용하여 발생하는 현상입니다. 폴라 오로라 발생 시 대기 중의 이온 수가 증가하면서, 이온이 오존과 반응하여 오존 분자를 파괴하게 됩니다.따라서, 남극 상공에서 오존 구멍이 생기는 이유는 환경오염과 태양 활동, 대기 상태 등 다양한 요인들이 복합적으로 작용하여 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
생물·생명
Q. 겨울잠을 자는 동물은 왜 겨울에 잠을 자나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.겨울잠을 자는 동물은 겨울철에 생존에 도움이 되는 다양한 전략 중 하나입니다. 겨울철에는 식량이 부족하고, 추운 환경에서 살아남기가 어렵기 때문에, 일부 동물들은 겨울잠을 통해 에너지를 절약하고, 생존 확률을 높이는 것입니다.겨울잠을 자는 동물들은 몸의 대사율을 낮추고, 체온을 낮추어 에너지 소비를 줄입니다. 그러면서도 근육과 지방 등의 체내 에너지 저장물을 이용하여, 겨울동안 생존할 수 있습니다. 겨울잠을 자는 동물들은 일반적으로 몸이 작고, 산악 지대나 깊은 숲 속에서 살아가는 동물들이 많이 포함됩니다.겨울잠을 자는 동물들은 겨울철에 식량을 찾아 다니지 않아도 되기 때문에, 겨울철에는 적극적으로 활동하지 않습니다. 그리고 몸을 완전히 휴식시키는 것으로, 몸이 손상되는 것을 방지하고, 다음 계절에 에너지를 충전하여 활동을 시작할 수 있도록 준비합니다.
기계공학
Q. 자동차의 재활용과 친환경 폐차 처리에 대해 알려주세요.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.자동차 재활용 및 친환경 폐차 프로세스는 환경 보호를 위한 중요한 작업입니다. 자동차 재활용은 자동차 부품 및 재료의 분리, 정리, 재활용을 통해 자원을 절약하고, 자동차 폐기물이 환경을 오염시키는 것을 방지합니다. 자동차 재활용 과정에서는 먼저 자동차에서 유용한 부품 및 재료를 분리해 내고, 그 외에는 압축기나 파쇄기 등을 사용하여 분쇄하여 적재합니다. 이후 정제 과정을 거쳐 재활용 가능한 부품 및 재료로 재활용하게 됩니다.친환경 폐차 프로세스는 자동차 폐차 과정에서 발생하는 유해물질을 최소화하여 환경오염을 방지하고, 재사용 가능한 부품 및 재료를 분리하여 재활용하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 폐차시설에서는 일정한 규제와 절차에 따라, 자동차의 유류, 냉매, 충전가스 등을 안전하게 분리하고 처리하며, 재활용 가능한 부품과 재료를 분리하여 처리합니다.친환경 폐차 프로세스에서는 전기장치나 가솔린 엔진 등의 부품을 분해하여 재활용하고, 장착된 타이어는 열분해를 통해 연료로 활용하거나, 인조잔디 등의 경관재료로 사용됩니다. 이러한 친환경적인 폐차 프로세스를 통해, 자동차 폐차가 환경에 미치는 영향을 최소화하고, 재활용 가능한 부품과 재료를 효과적으로 재활용함으로써, 자원의 절약과 에너지 절약 효과를 높일 수 있습니다.
화학
Q. 후쿠시마 원전 오염수에서 삼중수소를 걸러내지 못하는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.후쿠시마 원전에서 발생한 오염수는 일부 방사성 물질, 특히 삼중수소(Tritium)를 포함하고 있습니다. 삼중수소는 핵분열 반응에서 생성되며, 전자 1개와 양성자 2개로 이루어진 중성자 1개가 함유된 원자입니다. 삼중수소는 물 분자와 교란 없이 자연적으로 결합되기 때문에, 물이나 대기 중에서 어느 정도는 발생할 수 있습니다.오염수에서 삼중수소를 걸러내는 것은 매우 어렵습니다. 이는 삼중수소가 물 분자에 결합되어 있기 때문입니다. 삼중수소는 일반적으로 방사성이 매우 약하고, 빛을 통과하는 능력이 높아서, 기존의 방사성 물질과 달리 쉽게 탐지되지 않습니다. 따라서, 삼중수소를 걸러내는 것은 매우 어려운 기술적인 문제입니다.현재 후쿠시마 원전에서 삼중수소를 걸러내기 위한 다양한 기술적인 시도가 이루어지고 있습니다. 그러나 이러한 기술적인 문제를 해결하기 위해서는 시간과 노력이 필요합니다.