안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
전기·전자
Q. 달걀을 식초에 담궈놓으면 탱탱볼처럼 말랑해지는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.산성용액은 탄산칼슘을 잘 녹이는 성질이 있습니다. 달걀의 딱딱한 껍질 부분에 약 97%가 탄산칼슘으로 이우러져 있는데, 식초에 들어있는 아세트산에 반응하여 녹게 됩니다. 그러고 나면 질문에서 처럼 반투명하면서 탱탱한 막만 남아 탱탱볼처럼 됩니다.
토목공학
Q. 화장실 문이 여름에 안닫히는 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.재질이 나무라면 수분에 의한 수축팽창에 의한 것이고, 금속이나 플라스틱일 경우 열팽창에 의한 것입니다. 보통 문은 철, 알루미늄, 스테인레스, 나무, 플라스틱 등으로 만들어집니다. 이 중에 나무라면 열팽창 영향이 거의 없겠지만 금속이나 플라스틱은 열을 많이 받으면 부피가 커질 수 있습니다. 이때 문틀과 문의 틈이 열팽창에 대한 여유치가 없다면 문이 문틀과 갑섭이 생길 수 있습니다. 플라스틱 재질의 문이 저렴한 편이기 때문에 많이 사용되는데 열팽창이 심한 제품이 많습니다. 그렇다면 목재 문은 어떨까요? 목재는 수분에 의한 수축팽창이 있는 재료입니다. 여름에는 습도가 높고, 화장실이라면 물을 많이 사용하는 공간이기 때문에 수분의 영향을 받을 수 있습니다. 그것이 심하고, 역시나 문과 문틀 틈에 여유가 없다면 간섭이 생길 수도 있습니다. 그렇지만 보통 기성제품이라면 문과 문틀에 간섭이 생길 정도로 팽창하는 일이 적습니다. 계속 수축팽창하다가 변형이 생겨 있는 상태라면 다시 팽창할 때 간섭이 생길 수도 있습니다. 질문 내용만 봐서는 목재 문인 것 같은데, 겨울과 여름 마다 그런 것이라면 문과 문틀 간에 여유가 없었거나 평소 변형이 있었을 수도 있습니다. 그것도 아니라면 목재가 아니라 목재와 매우 흡사하게 만들어진 플라스틱 재질의 문이 아닐까 생각됩니다.
토목공학
Q. 철골 구조 뼈대는 왜 H형태 인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.철골 부재에는 H형태만 있는게 아닙니다. H, I, ㄱ, ㄷ, C, ㅁ 등의 형태가 있습니다. 여기서 H와 I, ㄷ 형강을 제외한 철골을 경량철골로 알고 있는 분들이 많은데 그것은 틀린 것입니다. 경량 철골은 별도로 존재합니다. 그럼에도 많은 건축관계자들이 H형강과 I형강에 비해 중량이 적게 나가는 것이 많다 보니 경량철골로 분류하고 있습니다. 구조적으로는 일반 철골로 분류하며 경량철골은 더 경량화해서 나오는 것이 있습니다. 철골부재의 형태 중 H와 I 형강 같은 것은 왜 그런 형태로 만들어졌을지 궁금하신 것 같은데 그것은 구조적으로 힘을 많이 받는 부분 위주로만 형태를 잡아서 입니다. 사각형 기둥이 있다면 그것이 어디에 위치하냐에 따라서 힘은 편심으로 작용하는 경우가 많습니다. 그렇다보면 힘을 적게 받는 부분이 있고, 많이 받는 부분이 있다는 것입니다. 그렇다면 굳이 사각형으로 만들 필요 없이 힘을 받는 방향이나 많이 받는 부분이 강하게 만들면 된다는 것입니다. 규모가 작은 건축물이라면 속이 빈 사각형이나 원형의 부재를 사용해도 되겠지만 규모가 커질수록 그 크기가 너무 커질 수 있습니다. 그런 경우 위에서 얘기한 것처럼 필요한 부위 위주로만 강하게 만든 H나 I 형태의 부재를 사용하여 구조체가 차지하는 공간도 줄이면서 효율적인 구조체를 만들어내는 것입니다. 물론 그 형태 조차 사용되는 위치에 따라, 힘을 받는 형태에 따라 불필요한 부분이 생길 수 있습니다. 하지만 그렇게 다 맞추려면 모듈화 되지 않은 다양한 형태와 사이즈로 주문제작 되어야 하는 불편함이 생깁니다. 제작시간도 오래 걸릴 뿐더러 비용도 높아집니다. 그래서 적절하게 형태와 사이즈를 정해서 현재 제작되고 있는 모듈화된 사이즈에 철골부재가 생산, 판매되고 있는 것입니다.
화학
Q. 디카페인 음료는 어떻게 카페인을 제거하나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.라벨에 무 카페인(디카페인)이라고 표시하려면 건조한 차 중량을 기준으로 카페인 함유량이 0.4%이하가 되어야하며 카페인을 완전히 없애는건 불가능하다고 합니다.카페인을 제거하는 방법은 3가지 정도가 있습니다.용제들을 사용하는 방법인데 그 과정에서 폴리페놀이 조금 손실된답니다. 폴리페놀의 효능이 여러가지 있는데 대표적으로 활성산소를 해가 없는 물질로 변환해주는 항산화물질입니다. 카페인을 제가 하는 대표적인 방법은 아래와 같습니다.1. 아세트산에틸 - 과일. 채소에서 자연스레 생성되는 물질이라 카페인을 제거하는 자연방식이라 여겨집니다. 찻잎을 물에 담근후 아세트산에틸을 넣어 카페인이 물에 녹아내리게 한 다음 다시 건조합니다. 비용은 적지만 폴리페놀 손실이 많고 좋지않은 뒷맛이 난다고 합니다.2.초임계 이산화탄소 - 인체에서 생성되어 가스형태로 배출되기때문에 이 역시 자연방식이라 여겨집니다. 이산화탄소를 용기에 가둬두고 기압과 온도를 조절하면 기체와 액체 중간 단계인 초임계 유체상태가 되어 찻잎의 카페인을 흡수합니다. 이후 숯필터나 물로 찻잎을 씻어내서 이산화탄소를 제거하면 카페인을 추출할수 있는데 카페인 함량이 원하는 수준으로 낮아질 때까지 이 과정을 반복한후 잎을 건조하면 된답니다. 비용은 1번보다 더 들지만 폴리페놀 손실을 줄여주고 찝찝한 뒷맛을 남기지 않는답니다.3.메틸렌 클로라이드 - 유럽과 캐나다에서는 차와 커피의 카페인을 제거하는 용도로 사용하나 미국에서는 커피에만 허가가 났답니다. 차에는 사용하지 못합니다.1번방식과 비슷하며 폴리페놀의 잔존수치는 1번 방식과 2번 방식의 중간 정도입니다.
토목공학
Q. 미이라는 어떻게 만들어지는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.미이라를 만들 때 부패가 빠른 것 중에 뇌와 장기(소화기관)를 먼저 제거합니다. 역사학자의 발표에 따르면 뇌를 제거 할 때는 대못을 두개골에 쳐서 넣어 뇌를 짓이겨 코로 빼낸 다음 두개골에 나무 송진을 채워서 부패의 진행을 막았다고 합니다. 다음으로 소화기관의 부패가 빠릅니다. 그렇기에 소화기관도 제거 했는데 심장은 영혼이 머무는 곳이라 믿었기에 심장의 손상 없이 특별히 조심히 다뤘다고 합니다. 몸 밖으로 빼낸 장기들은 병에 담고 나트론이라는 자연적으로 생성되는 소금을 채웠습니다. (나트론에는 탄산소다와 베이킹소다가 혼합되어 있습니다.) 나트론이 박테리아를 죽임으로써 부패를 막고, 소화효소의 작용을 멈출 수 있어서 입니다. 장기가 제거된 몸 속에도 나트론을 채운 뒤 깨끗이 씻어서 몸을 소독했습니다. 나트론의 탄산염은 박테리아에게 치명적이고, 지방질로 된 세포막을 단단하고 매끄러운 재질로 바꿔 시체의 형태를 유지시켜주기 때문입니다. 그리고는 외부 피부 또한 보존을 위해 많은 나트론 속에 대략 35일간 보존했습니다. 나트론이 건조제 역할을 하여 몸에 남은 수분을 빨아 들이고, 살을 단단한 덩어리로 만들어 줘서 시체가 부패하지 않게 만듭니다. 시체에서 나는 냄새(악취)를 해결하기 위해서 몸에 송진을 부어서 덮었고, 향나무 기름이 포함된 밀압용액을 시체에 바르고 붕대로 감쌌습니다. 그 후 나무관이나 석관에 보관되었습니다. 그렇게 보관된 미이라(시체)는 부패하지 않고 수천년 동안 형태를 유지할 수 있었습니다. 수천년 전 고대 이집트인들이 그런 것이 가능하다는 것을 알고 있었다는 것이 신기하고, 어떻게 그런 지식을 가질 수 있었는지 의문입니다.
토목공학
Q. 나무1톤과 철1톤중 어느것이 더 무거울까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.무게가 동일하게 1톤으로 정했기 때문에 어느 것이 무겁냐는 것을 무의미 하지 않을까 생각됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 메일을 삭제하는게 환경에 도움이 된다는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.이메일 등 데이터를 컴퓨터와 서버 및 네트워크 설비 등을 갖춘 데이터센터에 보관하는 과정에서 해당 장비들의 열을 식히기 위한 냉방설비 및 IT 장비가 가동됩니다. 그 과정에서 전기 등 에너지가 소모되어 이산화탄소거 발생합니다. 따라서 메일함을 비우고 광고 메일을 차단해 데이터 전송 및 저장 과정에서 사용되는 에너지를 줄여서 온실가스를 감축할 수 있다는 겁니다. 이메일 한 통이 배출하는 이산화탄소의 양은 약 4g으로, 첨부파일이 있을 경우 배출량이 늘어난다고 합니다. 그 외에 데이터 1Mb를 사용하는 데는 11g, 전화 통화 1분을 하면 3.6g의 이산화탄소가 배출됩니다. 유튜브 동영상 시청, 인터넷 검색 등 다양한 활동마다 배출되는 이산화탄소의 양이 있었습니다. 이러한 것들이 디지털 탄소발자국에 해당되는데 평소 귀찮지만 간단한 방법으로 이산화탄소 배출을 줄여보자는 취지에서 불필요한 메일을 삭제하는게 환경에 도움이 된다고 알리는 것 같습니다.
전기·전자
Q. 전봇대에 가끔씩 매달려 있는 통은 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.주상변압기입니다.주상변압기에 대해 잘 설명된 포스팅의 링크 남겨드리겠습니다. 참고하시기 바랍니다.https://m.blog.naver.com/anatole_elec/222801870393
지구과학·천문우주
Q. 세계 7대 불가사의 중에 남은게 피라미드 뿐인데 과학적으로 피라미드 건설은 가능한가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.피라미드가 왜 세계 7대 불가사의에 들어가 있는지는 몇 가지 미스테리 때문입니다. 그 중 하나는 거대하고 많은 양의 돌을 어떻게 그 곳까지 운반했느냐가 미스테리였기 때문입니다. 이는 2014년 네덜란드 암스테르담 물리학교 교수진들의 연구에서 밝혀졌습니다. 피라미드 내부에서 발견한 벽화를 통해서 알 수 있었습니다. 약 2.5톤 정도인 230만개의 돌을 대규모 팀을 나누어 운반용 썰매를 이용해 운반하였고, 운반을 원활하게 하기 위해 땅을 다지고 마찰울 줄여야 하는데 이것은 모래에 물을 부어 운반용 썰매가 원활하게 이동하는 것이 가능했다고 발표했습니다. 그 다음은 피라미드 내부에 수많은 벽화입니다. 과거 미술 장인들은 어떻게 긴 통로를 통과해 장시간 동안 벽화를 그릴 수 있었나 입니다. 빛이 들어오지 않는 어둠속에서 횃불을 사용했다면 그을음 흔적이라도 있어야 하는데 그런 흔적이 없었습니다. 그리고 다른 문제는 지하에 산소가 부족했는데 어떻게 장시간 동안 벽화를 그릴 수 있었냐는 것입니다. 이 문제는 일부 해결이 되었지만 여전히 찜찜함이 남아 있는데 피라미드에서 발견된 유물 중 전기장치가 발견되었던 것입니다. 이는 벽화로도 남아 있었습니다. 빛을 내는 전지와 소켓이 발견되었을 뿐 아니라 벽화까지 발견된 것입니다. 그 전기장치를 통해서 어둠을 해결했을 거라 추정했습니다. 하지만 그 장치를 어떻게 만들 수 있었는지와 장시간 작업으로 인한 산소부족문제는 어떻게 해결했는지는 의문입니다. 4000년 전 이런 장치를 누가 만들었을까 하는 점에서 외계인 관련 음모론도 있었다고 합니다.여전히 풀리지 않는 미스테리는 그 규모와 건축기술, 돌의 출처, 피라미드 건축에 사용된 모르타르 등입니다. 운반에 대한 의문은 풀렸다고 하지만 어떻게 쌓았는지와 현대과학으로도 구현하기 힘들 정도로 한치 오차 없는 정확한 건축기술에 대한 의문이 풀리지 않았고, BC2560년경 만들어진 피라미드가 잘 보존 되어 있는데 이는 돌 보다 더 단단한 모르타르(현대에 시멘트와 비슷함) 성분을 이용됐는데 이 성분이 무엇으로 만들었는지 현대 과학으로도 알 수 없다고 합니다. 여러가지 추측은 있지만 그것을 증명할 근거는 찾지 못하고 있습니다.
토목공학
Q. 컨테이너 하우스의 장단점이 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.답변들을 보면서 중요한 내용이 빠져있어서 답변 남겨드립니다. 컨테이너 하우스라면 용도는 단독주택이 됩니다. 단독주택 경우 구조안전 확인 대상으로 구조안전확인서 및 구조계산서가 필수입니다. 그런데 컨테이너로 집을 지을 경우 구조계산이 어렵습니다. 구조계산을 위한 모델링이 매우 어려워서 구조기술사들이 계산을 안합니다. 한다고 해서 값이 나올지도 알 수 없습니다. 그런 점을 해결하려고 철골로 구조체를 만들고 그 뼈대에 분해한 컨테이너를 결합하는 방식이나 뼈대 사이로 컨테이너를 집어 넣는 방식으로 하는 경우가 많습니다. 컨테이너 하우스의 장점이 일반 건축물에 비해서 시공이 간편하고, 비용이 저렴한 것인데 위와 같은 방식으로 하면 그 마저도 사라집니다. 거기에 기존 단점인 단열취약, 부식 등의 문제도 고스라니 가지고 가야 하니 매리트가 없습니다.구조계산 없이 지으시려면 단층에 연면적 200제곱미터 미만으로 하시고, 단독주택인 아닌 용도로 지어서 사용하는 것입니다. 다만 보기에 따라서 불법이 될 수 있고, 기본적으로 편법입니다.