안녕하세요 문민기 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 속의 행성들은 어떻게 형성되었을까요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.우선 행성이 어떻게 형성되었는지를 알려면 태양계가 어떻게 만들어졌는지부터 봐야합니다. 태양계는 두 개 이상의 별이 초신성 폭발을 하면서 우주로 뿔뿔이 흩어졌는데 이 암석들이 서로간의 인력에 의해서 서로가 끌려오게됩니다. 이 것들의 중심에 태양이 형성된 다음 중심부의 핵에서 핵융합이 일어나고 이 때 발생하는 태양풍으로 태양계주분에 밀도가 작은 기체성분들이나 먼지들은 모두 사라지게되었습니다.그 뒤에 남아있는 작은 암석들은 서로가 부딪히고 끌어들이면서 행성을 만들게 되구요. 물론 이렇게 이루어지기까지는 어머어마한 시간이 소요가 되었겠죠. 일례로 지구의 경우는 태양과의 나이가 거의 차이가 안나느 46억년이라고 하니 우리가 상상할 수 도 없는 긴 시간일겁니다.구성 물질을 보자면 수성은 태양과 가까워 지표면의 온도가 500도가 넘기에 대기가 존재하지 않으며 중심부에 철과 니켈이 남아 있다고 합니다. 이는 수성 질량의 약 70%정도이고 나머지 30%는 이산화규소로 이루어져 있다네요.금성의 경우에는 대기가 두꺼운 이산화탄소로 덮여있기에 표면관측이 안된다고 하네요. 이산화탄소로 덮여있는 이유는 금성의 탄생 후에 미확인된행성과 여러 번의 충돌 후에 지표가 가열되어 수증기와 일산화탄소가 증발하여 이 수증기와 일산화탄소를 주성분으로한 원시 대기가 만들어졌다고 합니다. 그 후 고온이 된 지표는 뜨거운 마그마가 형성되고 그 후에 냉각이 진행되면서 수징기가 응결되어 비가 내리고 바다가 형성되는데 태양에 의해 금성의 지표면이 뜨거워 지면서 아까의 상황이 반복되고 그 후에 대부분의 수소는 금성에서 떠나고 결국 이산화탄소만 남으면서 현재의 금성이 되었다는게 유력한 가설이라네요.우리가 그리고 일론머스크의 꿈인 화성을 보자면 화성의 대기는 이산화탄소가 약 95% 질소가 약 3% 정도를 형성합니다. 2000년대에는 메탄의 존재가 확인이 되었는데 이 가스는 화산활동이나 행성의 충돌 혹은 생명의 존재가능성을 나타내기에 중요한 발견이었다고 하네요.그외에 목성과 토성 천왕성 해왕성등이 우리 태양계에 있는데 토성이후는 각 행성의 수천에서 수만킬로미터까지 접근하고 아직은 표면에서 연구가 이루어 지지 않았기에 좀 더 시간이 지나면 정확한 탐사 결과가 나올거에요.
화학공학
Q. 위험물 재료 중 인화점과 발화점의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.인화점은 기체나 휘발성 액체에서 발생하는 증기가 공기와 섞이면서 가연성 또는 폭발성혼합기체를 형성하게 불꽃을 가까이 대는 경우에 순간적으로 연소하는 최저의 온도를 말합니다.끓는점이나 녹는점을 보이지 않는 기체나 액체에서 사용하구요.발화점은 물질을 공기 또는 산소중에서 가열할 시에 발화하거나 폭발을 일으키는 최저온도를 말하는데 작성자분께서 궁금해하시는 착화점을 발화점이라고 합니다. 둘은 차이가 있는게 아니라 같은 정의인데 부르는 용어가 다를뿐입니다. 이 발화점은 물질이 스스로 타기 시작하는 온도. 연료 자체의 온도가 높아지면 불꽃을 가까이 대지 않아도 자연적으로 발화하여 연호되는데 이 때의 온도라고 보면 됩니다.
생물·생명
Q. 나뭇가지에서 자는 새들은 왜 안떨어지나요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.맞습니다. 새들은 천적들의 공격을 피하기 위해서 알을 품거나 새끼를 키울 때를 제외하고는 대부부니 나무에서 잡니다. 이렇게 나무에서 안정적으로 잘 수 있는 이유는 새들은 위험한 환경에 항시 노출이 되어 있기 때문에 자는 동안에도 뇌의 절반은 자고 있고 나머지 절반은 깨어 있는 방식으로 잠을 잔다고 합니다. 이럴 경우에 한 쪽 눈은 감도 반대편 눈은 뜬채로 잠을 자지요. 그래서 새들은 나뭇가지에서 떨어지지않고 잘 수 있는 겁니다.또한 새이 발을 보면 발가락이 나뭇가지를 움켜쥔 상태로 자는것을 볼수 있는데 이는 새의 다리 전체에 분포된 근육과 힘줄에 의해서 새의 발가락이 오그라들게 되어 있는데 이 구조는 새의 앉은 자세가 낮을수록 발가락이 움켜쥐는 힘은 더욱 강해진다고 하네요.그래서 잠자는 동안에는 나뭇가지를 단단히 잡고 있다고 잠에서 깨면 다리의 근육과 힘줄이 이완이 된다고 합니다.
화학
Q. 마스크에 물이 생기는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.내외부의 열기 차이에 의해 습기가 생기면서 마스크안쪽에 물기가 생기는 겁니다.그래서 겨울철에 마스크를 끼면 습기도 생기고 이로 인해 마스크에 닿아있는 피부의 수분이 건조해집니다. 피부의 수분까지 빨아들이거든요.
토목공학
Q. 우리나라에 동쪽으로 흐르는 강이 하나도 없는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.우리나라 산줄기는 북쪽에서 남쪽으로 뻗어 내려오는데 동쪽으로 치우쳐있는 구조입니다.그런데 북쪽이 높고 남쪽이 낮으니 물줄기는 동쪽에서 서쪽과 남쪽으로 흘러내리는거죠. 한강이나 낙동강등 큰강은 두만강을 제외하면 모두 서쪽과 남쪽으로 흐른다고 보면됩니다.물론 동쪽으로 흐르는 물줄기도 있는데 이건 강이라고 하기보다는 지류나 천정도만 있구요. 본류는 없다고 보면됩니다.좀 더 자세히 설명하자면 이 산줄기의 등뼈를 이루는게 흔히 말하는 백두대간인데 이 백두대간에서 서쪽과 남쪽을 따라 물이 흘러내립니다.북쪽의 두만강 압록강 청천강 대동강등이 있고 북한강과 임진강은 북에서 시작해 휴전선을 지나서 우리나라로 흘러 오고요. 우리나라는 한강과 금강 영산강 섬진강 낙동강이 큰 강을 형성합니다.
생물·생명
Q. 챗GPT와 같은 인공지능을 로보트와 결합한 것이 있을까요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.일반적인 인공지능 로봇은 현재에도 접목되는 것들이 있는데 작성자분께서 말하신 gpt와 접목이 된 로봇을 보자면 MS사에 공개한 챗gpt가 작성한 코드를 기반으로 움직이는 로봇이 있습니다. 현재는 데모 영상과 연구관련 논문만 발표를 했는데요 이 로봇의 움직임을 지시하는 코드가 사용자가 입력한 명령어에 따라 챗gpt가 작성한 코드입니다.영상을 보면 로봇 팔이 ms로고 모양에 따라 블록을 배열하기도 하고 드론이 선반 물품 확인을 위해 비행하는 모습도 보이며 시각 기능을 이용해 물체를 찾기도 하구요. 그런데 아직까지는 100%자동화는 아니고 인간의 역할을 보조하는 정도이기는 합니다. 언젠가는 챗gpt를 이용한 완전 자동화로봇이 상용화는 되겠죠.
생물·생명
Q. 초식동물들은 어떻게 해서 단백질을 몸에 섭취하는지 알고 싶어요
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.맞습니다. 소나 말은 풀만 먹는데도 근육이 있습니다. 우리가 부러워하는 몸을 말그육이라고 하는데 그만큼 크고 아름답게 자리하는건 신기하죠. 결론만 먼저 말씀드리면 초식동물의 체내에는 대량의 미생물이 있기 때문인데요.우선 사람이나 동물이 근육을 만들때는 단백질의 기초가 되는 아미노산이 필요합니다. 아미노산은 근육을 만드는 아미노산과 근육을 만들지 못하는 아미노산으로 나뉘는데 이 중에서 근육을 만드는 아미노산은 풀에는 거의 없어요. 목초의 아미노산 함유률은 약 10%전후입니다. 이 10%에서 근육을 만드는 아미노산은 약 35%이니까 정말 소량이죠. 그런데 초식동물의 체내에는 대량의 미생물이 있거든요? 소를 예로 들면 소는 4개의 위를 가지고 있는데 이 위에는 미생물이 많이 서식합니다. 첫번째 위가 하는 역할은 미생물의 증식인데 체내에서 풀을 분해하여 근육을 만들지 못하는 아미노산을 근육을 만드는 아미노산으로 변환시키는 역할을 합니다. 이 미생물의 수를 계속 증가시켜 두번째 세번째 위로 이동을 하고 네 번째 위에서는 증가한 미생물까지도 소화를 시켜서 근육을 만드는 아미노산으로 이용하는겁니다. 사슴이나 낙타도 같은 방식이구요.
토목공학
Q. 겨울과 봄의 강수량기준 얼마가 평균이고 최근 추세는?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.우리나라 강수량은 지역별로 조금씩 차이가 있는데 남해안과 동해안 지역이 내륙에 비해서는 강수량이 많습니다. 일반적으로 분지지역이라는 대구같은 곳보다 강릉의 강수량이 실제로 더 높고요. 연평균으로 따지면 대략 1300mm정도로 세계 평균인 880mm보다는 높은데 제주와 남해안 일부는 연평균을 훌쩍 넘길 정도로 비가 많이 오는 지역이구요.겨울철 강수량을 12월에서 1월까지라고 본다면 내륙지역은 100mm이하정도 동해안을 따라 남해안까지는 100에서 많은곳은 160mm정도의 강수량이 분포하는데 이는 1년 전체 강수량의 6~10%정도라고 보면 됩니다.봄철 강수량을 3월에서 5월로 본다면 제주와 남해안일대는 400mm이상으로 가장 많고 일부 내륙은 100mm정도 대관령과 부여등 일부를 제외한 목포에서 울산까지의 북쪽은 250mm정도로 보면 됩니다. 요즘들어 가뭄이 심해서 정말 고생을 많이 하고 있는 지역들도 있는데 우리나라의 연평균 강수량이 1300mm지만 최대강수량은 2천이 넘을때도 있고 최소 강수량은 900이 채 안될때도 있을만큼 편차가 큽니다. 거기다가 여름철 집중된 강수량으로 계절별 편차도 크기에 이러한 가뭄이 더 크게 와닿는데 이때문에 댐확보를해서 저수율을과 저수량을 늘리기 위해 노력하는거구요. 현재 전국적인 댐의 저수율이 50%이하로 떨어지고 있으니 정말 심각한 상황이기는 한데 이를 위한 대책을 세우고 있습니다. 첫번째 중소규모 인공저수시설 건설이 있습니다. 강수량의 약 30%가 홍수의 형태로 바다로 유실되는데 이처럼 유실되는 강수량을 상류의 산간지역등에 저수지나 댐을 건설하여 저수하면 물 평균 1m수심으로 저장할 경우 총 73억톤의 물을 저장할 수 있다는 예측이 있으니 어마어마한 양이죠. 두번째로는 심야전력 활용 양수가 있는데요. 우리가 쓴 용수가 하류로 흘러가 기존의 댐이나 저수지 혹은 새로운 저장지를 만들어서 양수 저장하는 방법입니다. 물론 이 물은 하류로 흘러가기에 심애시간 최소전력량일 때 다시 취수하여 비용절감을 해야겠지만 이렇게 양수 가능한 물을 만들면 약 20억톤의 물을 양수할 수 있을거라네요.그외에는 유역간에 혹은 지역간 도수로 건설을 하여 만일 가뭄이 되어 물이 극심히 부족한 지역에 타지역에서 물을 공급하여 국가간 안정적인 물공급시스템을 갖추는게 있는데 이것은 지금도 조금씩 늘리면서 시행하고 있는 부분이구요. 충주댐의 광역상수도나 사천지역의 남강댐에서 남해군. 고성 통영까지 공급하는 광역상수도도 있구요.
기계공학
Q. 3D프린터 기술로 우주로켓을 만들면 장점이 무엇인가요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.가장 큰 장점은 비용절감입니다. 우리가 로켓을 발사하는데 가장 큰 요소가 어마어마한 예산인데요 미국은 우주항공분야의 군대가 따로 있을 정도로 많은 비용을 들여서 기술을 개발하지만 소련과의 경쟁이후에는 그 부담으로 점차 비용을 줄일 정도로 비용 부담이 큰게 우주 로켓 발사인데 이 3d프린트의 경우에는 기존에 들어가는 로켓 부품수의 1/100정도로 줄이고 또한 제작 기간도 2달이내에 가능하게 하니 비용의 절감은 어마어마하죠.그러면 이 3d프린트 로켓이 과연 현실적으로 가능한가?라는 의문이 있겠지만 실제로 작동에는 전혀 문제가 없습니다. 우리가 나사를 제외한 민간업체중에 가장 많이 알고 있는 스페이스X의 경우에는 팰컨9의 엔진제작에 3d프린터를 사용하여 과거 수개월이 걸렸던 엔진 제작을 2일만에 똑같은 성능의 엔진을 개발하는데 성공하였으니 로켓에 들어가는 부품을 3d프린트로 개발하고 작동하는게 문제는 없을거구요.
지구과학·천문우주
Q. 태양력과 태음력은 무엇을 말하는가요?
안녕하세요. 문민기 과학전문가입니다.간단하게 설명하면 지구가 태양을 한 바퀴 도는데 걸리는 시간을 1년으로 정해서 날짜를 세는 방법을 태양력. 흔히 양력이라고 하고 달이 모습을 바꾸는데 걸리는 시간을 한 달로 정해서 날짜를 세는 방법을 테음력. 음력이라고 합니다.좀 더 자세히 설명하자면 태양의 운행을 기준으로 만든 역법이 태양력인데 과거 이집트에서 1년365일의 태양력을 만든것이 기원인데 그 후에 1년은 365.25일이라는 것을 알게되면서 율리우스력에 채용하여 4년마다 1일 더하는 윤년이 생겼습니다. 1582년 그레고리력으로 이어져 현재에 이르게되었구요. 물론 그레고리력의 일수를 정확히 표현하면 365.2425일이니 율리우스력보다는 좀더 정밀하게 바뀌었습니다. 그래서 4년만다 윤년을 택하지면 100으로 나뉘는 해는 윤년으로 하지 않고 다시 400으로 나누었을 때 나뉘는 해는 윤년으로 하는 등의 좀 복잡한 역법이 있지만 우리가 살아가는 100년정도의 생애동안에 한번정도의 이벤트니 크게 영향을 미치지는 않을 겁니다. ㅎㅎ태음력은 위에 설명했듯이 달의 모습으로 정한 역법인데 달의 삭망을 기준으로 만든 역법입니다. 순태음력은 29일 작은달과 30일 큰달을 번갈아 두고 1년을 354일로 보고 30년에 11일의 윤일을 두어 달의 삭망과 날짜를 맞추고요. 달은 29.53059일을 주기로 1삭망하는데 이렇게 규칙적으로 차고 기우는걸보고 고대력의 대부분은 태음력으로 시작했다고 보면됩니다.예전에 우리나라 같은 경우에는 중국 문화의 음력을 사용하였는데 일제 시대에 서양에서 사용하는 태양력으로 강제적으로 변경이 되었구요. 그 위에 나라가 해방하면서 과거 음력을 쓰던 분들이 아직도 사용하는 경우가 많아서 양력과 음력을 혼합하여 쓰는데 아직도 명절에는 음력으로 계산하여 사용하기에 지금까지 이어지고 있어요.