안녕하세요. 홍기윤 전문가입니다.
Q. 소금물에 상한 달걀을 넣으면 왜 물위로 뜨는 건가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.계란이 소금물에 뜨게 되는 이유는 계란의 호흡에 따른 수양화 현상으로 비중이 감소하기 때문입니다. 계란이 수양화 현상(퍼지는 현상)에 의해 수분이 증발해서 비중이 줄어들고, 부패가 시작되면 가스가 발생하면서 더 가벼워집니다.신선한 계란의 경우에는 비중이 높기 때문에 바로 가라앉겠지만 일정 시간이 지나서 신선도가 떨어진 계란이라면 소금물에서 뜨게 되는 것입니다. 소금물이 아닌 일반 물에서도 쉽게 뜨는 계란이라면 부패 정도가 심한 계란입니다.신선한 계란은 비중이 1.0784~1.0914인데 시간이 지날수록 매일 0.0017~0.0018씩 감소합니다. 이것은 난각(계란껍데기)의 기공을 통해 수분이 증발하기 때문으로 이로 인하여 계란의 뭉툭한 부분에 있는 기실의 크기가 커지면서 부력이 커지기 때문입니다.
Q. 전고체 배터리는 이차전지 배터리 대비 어떤 장점이 있나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.전기를 흐르게 하는 배터리 양극과 음극 사이의 전해질이 액체가 아닌 고체로 된 차세대 2차전지(충전해서 반영구적으로 사용하는 전지)이다. 현재 가장 많이 사용되는 2차전지인 리튬이온 배터리의 경우 액체 전해질로 에너지 효율이 좋지만, 수명이 상대적으로 짧고 전해질이 가연성 액체여서 고열에 폭발할 위험이 높다. 반면 전고체 배터리는 전해질이 고체이기 때문에 충격에 의한 누액 위험이 없고, 인화성 물질이 포함되지 않아 발화 가능성이 낮아 상대적으로 안전하다. 또 액체 전해질보다 에너지 밀도가 높으며 충전 시간도 리튬이온 배터리보다 짧다. 여기다 대용량이 구현이 가능해 완전 충전할 경우 전기차의 최대 주행거리를 800km로 늘릴 수 있다. 특히 전고체 배터리는 확장성이 높아 플렉서블(flexible) 배터리로 활용할 수 있어 리튬이온 배터리를 대체할 기술로 주목받고 있다. 그러나 고체 전해질의 경우 액체 전해질보다 전도성이 낮아 효율이 떨어진다는 문제가 있다. 또 2020년 5월 현재까지 전고체 배터리 양산에 성공한 기업은 없으며 배터리 규격 국제 표준화, 수명 예측 기술 개발 등이 필요해 상용화에는 시간이 걸릴 전망이다.출처:네이버지식백과
Q. 알칼리 금속이라고 불리는 금속이 있나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.알칼리 금속은 주기율표의 1족에 속하는 원소로 수소를 제외한 리튬(Li), 소듐(Na), 포타슘(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr)의 6개 원소를 일컫는다.알칼리 금속은 대체로 은백색이고, 상대적으로 다른 금속들에 비해서 매우 무르며 밀도, 녹는점, 끓는점이 낮은 고체 금속들이다. 반응성이 매우 강해서 공기 중의 산소와 반응하여 산화물을 형성하고 그 과정에서 금속 광택을 잃는다.물과 반응하여 수소 발생 및 수산화물을 형성하여 강한 염기성을 보이는 것에서 알칼리 금속이라는 명칭이 유래하였다.여러 비금속 원소와 반응하며 특히 할로젠과 직접 반응하여 염(salt)을 형성한다. 수소와 반응해서는 수소화물을 형성한다.소듐과 포타슘은 바닷물 및 암염 등의 형태로 다량 존재하나 나머지는 쉽게 얻기 어려우며 특히 프랑슘은 수명이 짧은 방사성 원소로 극미량 존재한다.알칼리 금속은 이러한 염을 고온에서 용해 및 전기 분해 과정을 통해서 얻을 수 있다.알칼리 금속의 존재 유무는 불꽃 반응을 통해서 확인할 수 있다. 리튬은 진홍색, 소듐은 노란색, 포타슘은 옅은 보라색, 루비듐은 짙은 붉은색, 프랑슘은 청자색을 나타낸다.알칼리 금속은 원자가 전자가 1개이고, 전자 1개를 잃고 1가 양이온이 되기 쉽다.같은 주기에서 다른 족 원소들과 비교하면 상대적으로 원자 반지름은 큰 편이며, 이온화 에너지는 작으므로 산화되기 쉬운 성질을 가진다. 이러한 특성으로 인해서 알칼리 금속은 표준 환원 전위 값이 매우 큰 음의 값을 보인다.출처:네이버지식백과
Q. 화면터치에서 손만 인식되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.‘정전용량 방식(이하 정전식) 터치스크린’은 우리 몸에 있는 정전기를 이용하는 방식이다. 즉 액정 유리에 전기가 통하는 화합물을 코팅해서 전류가 계속 흐르도록 만들고, 화면에 손가락이 닿으면 액정 위를 흐르던 전자가 접촉 지점으로 끌려오게 된다. 그러면 터치스크린 모퉁이의 센서가 이를 감지해서 입력을 판별하게 된다.따라서 화면을 살짝 스치듯 만져도 터치 입력이 가능(감성적인 느낌 연출)하며, 멀티 터치(여러 접촉 부위를 동시에 인식)를 지원한다. 또한 유전체(전기가 통하는 화합물)가 코팅된 액정 유리를 사용했기 때문에 화질이 저하될 염려도 없다.출처:네이버지식백과
Q. 구리는 왜 공기중 산화하나요?
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.구리는 가장 널리 사용되고 있는 전도체다. 하지만 구리는 공기 중에 노출되면 쉽게 산화돼 붉은 갈색에서 청록색으로 바뀐다. 그래서 초정밀 소재 등의 전기회로에는 구리보다 전기전도성도 나쁘고 훨씬 더 비싼 금이 사용되고 있다. 최근 국내 연구팀이 구리를 단원자층 높이의 얇은 박막으로 만들면 산화하지 않는다는 것을 알아냈다.정세영 부산대 광메카트로닉스공학과 교수와 김영민 성균관대 에너지과학과 교수, 김성곤 미국 미시시피주립대 천체물리학과 교수 공동 연구팀은 두께가 4㎚, 거칠기가 0.2㎚에 불과한 세계에서 가장 얇고 매끈한 초평탄 단결정 구리박막을 만들었다. 그리고 이 구리 박막을 1년간 공기 중에 노출시킨 뒤, 고분해능 투과전자현미경을 사용해 관측했다. 그 결과 일반적으로 구리표면에서 관찰되는 자연 산화막은 물론, 원자 한층 수준의 산화도 관찰되지 않았다.연구팀은 표면 거칠기가 두 원자층 이상일 경우, 구리 내부로 산소 침투가 쉽게 진행되지만 완벽하게 평평한 면이거나 단원자층일 때는 산소가 침투하기 어려워 산화가 일어나지 않는다는 것을 확인했다. 이뿐만 아니라 초평탄 박막 표면에 있는 산소는 산소 자리의 50%가 차면 더 이상 다른 산소가 접근하지 못하도록 밀어내어 산화를 억제하는 기능도 있다는 것을 알아냈다.