안녕하세요 문민기 전문가입니다.
Q. 잠수함의 구조와 원리를 알고 싶어요
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.잠수함의 원리는 중력과 부력을 이용하여 잠수와 부상을 합니다. 잠수함의 앞과 뒷부분에 주부력 탱크에 바닷물을 채워서 잠수함의 중량을 조절하고 압축공기를 빼거나 불어 넣으면서 부력을 조절하여 잠수와 부상을 하는겁니다. 만일 바다 속으로 잠수하는 경우에는 주부력 탱크에 바닷물을 채워서 잠수함의 무게를 늘려 가라앉게 되는 것이고 물 속에서 떠올라야 할 경우에는 주부력 탱크에 압축 공기를 넣어 탱크 안의 바닷물을 배수시켜서 무게를 줄여 부력이 중력보다 커지게 될 때 잠수함은 바다 위쪽으로 떠오르게 됩니다.잠수함의 구조는 일반적으로 함수와 중앙 함미로 구분합니다.함수 부분은 음파로 적을 탐지하는 소나 장비와 침실, 어뢰를 발사하기 위한 어뢰 발사관등으로 구성되어 있습니다.함 중앙 및 함수 하부의 축전지실은 무거워서 잠수함을 바로 서게 하는 역할을 하며 함의 중앙 부분은 전투 정보실과 함을 조종하는 조종실이 있습니다.함미 부분은 기관실로 구성되어 있어 발전기 및 추진 모터 등의 장비가 설치되어 있습니다.
Q. 오뚜기가 다시 일어설 수 있는 원리를 알고 싶어요
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.간단하게 설명하면 무게 중심이 오뚝이 아래에 위치해 있기에 항상 다시 일어서게 되어있습니다.일반적으로는 너비보다 높이가 긴 물체는 넘어뜨리면 넘어진 상태가 더 안정적이기에 그 상태가 유지됩니다. 오뚝이또한 높이가 너비보다는 더 길기에 세워놓는 경우에는 불안정한 상태이지만 오뚝이는 무게중심이 몸통의 아랫부분 중심부에 이기에 넘어뜨려도 넘어지지 않고 다시 서있게 됩니다.서 있는 상태의 무게중심에서 중력 방향으로 내려가면 오뚝이의 표면과 바닥면이 접축하는 부분과 일치하면서 서 있는 상태가 유지되는 것이고, 옆으로 누이면 무게 중심이 왼쪽이나 오른쪽 끝에 있기에 무게중심에서 중력 방향으로 내려가면 바닥면에 닿기전 빈 공간이 생기면서 다시 일어나는 방향으로 중력이 작용하여 서있는 상태가 됩니다.
Q. GPS 장치 의 작동 원리가 궁금해요
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.GPS의 원리는 4개의 위성으로부터 나오는 전파를 분석하여 현재의 위치를 특정합니다. GPS 위성이 보내는 전파에 담긴 시간 정보를 수신기에서 받은 시간과 비교한 후 시간 차이에 따른 빛의 이동 거리를 계산하면 GPS위성과 측정 위치와의 거리를 구할 수 있습니다. 그러면 여기서 드는 의문점은 GPS오 위치를 추적하기 위해서는 4개의 위성이 필요한데 어떻게 24시간 내내 측정이 가능할까? 입니다. 거기에 대한 답은 지구 궤도를 돌고 있는 인공위성은 산이나 바다 한가운데 혹은 사막등 어떤 곳이라도 4개의 위성이 항상 보이게 배치되어 있습니다. 따라서 전파수신기만 있다면 날씨와는 무관하게 정확한 위치 정보를 전달 받을 수 있습니다. 최근에는 GPS보다 정밀한 DGPS와 CDGPS와 같은 기술도 개발되어 있습니다. 민간용 GPS는 20m정도의 오차를 가지는데 DGPS와 CGPS는 1cm까지도 위치변화를 알 수 있습니다.
Q. 우주복도 과학 기술이 접목 되어 있나요??
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.우주복의 구성은 생각외로 복잡한데 가격만 보자면 우선 100억이 초과할 정도로 비쌉니다. 구성을 간단하게 나누면 내복과 선내 생활복 여압복 선외 활동복으로 나눌 수가 있는데 작성자분께서 말씀하시는 우주복에 대한 생각은 아마도 달 탐사를 할 때처럼 우주밖에서 활동하는 선외 활동복일 듯 해 이 활동복의 구성에 대해 설명드릴게요.월면복이라고도 부르는 선외 활동복은 우주를 날아다니는 먼지나 각종 전자파, 그리고 영하 수백도에서 영상 수백도사이의 변화하는 우주온도와 진공 상태에서 우주 비행사를 보호하는 역할을 합니다. 그리고 내외부압력과 온도를 일정하게 유지해주고 비행선과 통신이 가능하도록 하는 역할도 하지요.세부적으로 나누면 헬멧과 장갑 장화 생명유지장치 등등으로 되어있는데 몸체는 10개가 넘는 층으로 이루어져 있으며 이 우주복의 무게는 100kg내외로 매우 무거워서 입는데만 한시간 가까이가 소요됩니다. 여기에 접목되어 있는 기술들에 대해서 일일이 열거하고 설명하자면 몇 페이지라도 부족할 듯 한데 작성자분께서 궁금해하시는 기술에 대해서 간략하게만 소개를 해보자면 첫째로 주생명유지장치인 산소공급장치가 있으며 선외활동 조종장치인 자세제어로켓과 로켓연료 계량기, 컬러텔레비젼카메라, 스틸카메라, 생명유지시스템조정장치, 긴급구조밸브, 체온조절장치, 대화스위치, 디스플레이와 산소압조절기, 위치알림용 깜빡이, 우주먼지가 못 들어오는 케블라층, 팽창억제용 테크론층, 공기를 품고 있는 폴리우레탄층, 냉각수 튜브가 통과하는 냉각환기층등이 있습니다.
Q. 최초로 드론을 만든 사람을 알고 싶어요
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.작성자분께서 말하신 드론이 무선 통신을 이용해서 조종하는 기술을 말하는거면 무선 통신은 1887년 헤르츠가 맥스웰의 이론을 검증하면서 시작되었는데 무선으로 조종하는 개념은 니콜라테슬라가 1898년 모형 보트를 무선으로 조종한 기록에서 시작되었습니다. 우리가 아는 교류전기를 최초로 개발한 그 니콜라가 맞습니다. 에디슨과 앙숙이었던 ㅎㅎ무선조종의 무인기 기본 이론을 테슬라가 만들었다고 할 수 있죠. 그래서 일론 머스크의 테슬라 라는 회사 명칭이 과거 니콜라 테슬라가 연구한 AC인덕션 모터로 자동차를 만들겠다는 상상의 계획으로 세워져서 테슬라라 명하게 되었구요.옆길로 새어버렸는데 이후에 1900년대 초에 미국에서 80km를 날아간 후에 폭발하는 무인 항공기 케터링 버그가 만들어 지면서 초기 드론은 전쟁으로 인해서 발전을 시작했습니다. 이 무인 자폭 드론을 모방한게 1945년도에 일본의 가미카제구요. 물론 가미카제는 유인 자폭 비행기이긴 하지만요.그 후에 1922년 메시지를 전달하는 무선 비행기인 스페리 메신저가 만들어졌고 1994년 미국 RQ-1프레데터가 첫 비행을 할 때까지는 전쟁의 역사속에서 드론이 발전합니다. 그리고 2010년 프랑스 패럿사가 스마트폰으로 조종 드론 'AR 드론'을 소개하면서 우리가 일상에서 흔히 접하는 개인이 조종할 수 있는 드론의 시대가 열리게 된겁니다.