안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
Q. 미국이 정말 달에 갔냐는 의혹은 왜 나온 것인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.미국이 달 착륙에 힘쓴 이유 중 한가지가 구 소련과의 경쟁이었습니다. 우주개발의 성과로 우위에 서려 했던 것이 컸던 것입니다. 물론 그 외에 여러 이유가 있었을 것입니다. 그러다가 갑자기 달 착륙을 위한 개발이 멈췄습니다. 막대한 비용이 들어가는 사업이지만 경제적으로 여유가 있을 때 시작해서 점차 경제가 어려워지고, 국민들이 그 사업을 통해서 자신들의 생활에 도움이 되는 것은 없었기에 거센 반발까지 늘어나면서 더 이상 달에 우주선을 보내지 않게 된 것입니다. 이후로도 사업성이 없다고 판단했기 때문에 달을 목표로 하는 우주개발은 하지 않았습니다. 그러면서 일부 우주과학 비전문가들이 인류의 달착륙은 조작된 것이라 비방하려는 목소리를 내고, 반세기 전에도 해낸 것을 지금은 못한다는 것이 이해되지 않는다는 목소리도 나오는 것입니다. 하지만 현재 달에 있는 희토류를 차지하기 위한 경쟁이 시작되었습니다. 예전에는 사용되지 않았지만 현대에는 다양한 고부가가치 사업분야에서 중요한 재료이기 때문에 미국과 중국을 비롯한 여러 국가에서 달을 목표로한 우주개발에 박차를 가하고 있습니다. 만약 그것이 성공한다면 예전 달착륙을 성공했을 때 남겨둔 흔적들을 찾아서 과거 달착륙이 사실이라는 것을 증명하는 것이 가능합니다. 현재로도 일부 사실을 증명할 것들이 있긴 합니다만 실제 달에 가서 흔적을 찾는 것이 가장 큰 증거가 될 것입니다. 달착륙에는 미국만 성공한 것이 아닙니다. 구 소련도 미국 보다는 늦었지만 달착륙에 성공하였고, 미국처럼 레이저 반사판도 설치했습니다. 미국이 최초로 인류가 달착륙을 하는데 성공해서인지 미국을 많이 거론하는데 미국과 소련의 달착륙 성공 둘 다 사기극이라고 음모론을 제기하고 있습니다. 앞서 말했듯이 우주과학의 비전문가들이 음모론을 제기하고 있습니다. 그런 것은 그저 맹비난일 뿐입니다.
Q. 새우는 찌거나 구우면 왜 빨갛게 되나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.갑각류를 찌면 붉은색으로 변하는 이유는 껍질에 축척되어 있던 아스타잔틴이라는 성분에 의한 것입니다. 이것은 해조류나 플랑크톤을 섭취함으로써 축척된 것입니다. 갑각류가 처음부터 붉은색을 띠는 것도 있지만 보통 검푸른색을 가진 것이 많은데 이는 갑각류가 살아있을 때 갖고 만들어지는 푸른 색소인 클러스터세올빈이 강하게 나타나면서 붉은 색소를 숨기고 검푸르게 보이는 것입니다. 이 푸른 색소는 단백질이어서 열을 가하면 형태가 변해 색소가 분해됩니다. 이때 숨어 있던 붉은색이 드러나는 것입니다. 간혹 흰새우를 익혀도 붉은색이 나타나지 않는 것도 있는데 이것은 수명과도 관계가 있어 어린 새우의 경우 아스타잔틴 성분이 많이 축척되지 않아서 그럴 수 있습니다.
Q. 불꽃놀이할때 불꽃에는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.학창시절에 금속 원소마다 불에 반응할 때 다른 색상을 내는 경우를 이론이나 간단한 실험을 통해 배운 적이 있을 겁니다. 그 이유는 금속 원소에 전자들이 특정 에너지 준위 사이에서만 이동하다 보니 방출하는 에너지에 따라 달라서 그런 것입니다. 여기서 방출하는 에너지에 따라 색이 달라지는 것은 물체 마다 일정 온도 이상에서 가시광선을 방출하는데 온도에 따라서 빛의 색이 달라질 수 있습니다. 그리고, 온도는 에너지를 얼마나 방출하냐에 따라 차이가 생길 수 있습니다. 이와 비슷한 것이 별이 방출하는 에너지 혹은 온도에 따라서 별빛의 색이 다르다는 것입니다. 다시 금속원소 마다 불꽃 반응때 색이 다르다는 것을 보자면 리튬은 빨간색, 나트륨은 노란색, 칼슘은 주황색, 칼륨은 보라색, 구리는 청록색 등 특정색을 내는 금속원소가 있습니다. 불꽃에 들어가는 화약에 그런 금속의 원소가 들어간 화합물과 밝은 빛을 낼 수 있는 물질을 섞어서 폭발시켜서 하늘에 아름다운 불꽃을 표현하는 것입니다. 불꽃의 폭발형태는 화약을 여러개로 뭉쳐서 원하는 형태로 배열해서 중심부에 메인이 되는 화약의 폭발에 의해서 주변으로 퍼지며 연쇄 폭발하며 다양한 형태로 표현됩니다. 추가로 불꽃이 폭발할 때 멀리서도 잘 보이게 밝은 빛을 낼 수 있는 것은 마그네슘을 사용해서 입니다. 마그네슘은 연소할 때 매우 밝은 빛을 내는 물질로 카메라 플래시 빛을 내는데도 사용했었습니다. 그리고, 과염소산칼륨을 사용함으로써 많은 산소를 발생시켜 물질들의 연소를 도와줍니다. 위 금속원소마다 불꽃반응시 다른 색을 내는것과 마그네슘이 연소시 밝은 빛을 내는것, 과염소산칼륨이 연소를 도와주는 등의 원리가 합쳐져서 불꽃놀이를 즐길 수 있게 해주는 것입니다.
Q. 볼펜심에서 잉크가 나오는 원리가 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.볼펜의 구성에 따라 간단히 설명해 보겠습니다.볼펜의 핵심인 팁부분부터 설명드리겠습니다. 볼펜의 팁에는 아시다시피 볼이 들어있습니다. 팁의 작은 구멍에 그 볼이 꽂혀 있는데 펜을 사용할 때 회전을 하게 되어 있습니다. 볼 안 쪽에는 스프링이 있어서 평소에는 바깥쪽으로 밀고 있다가 펜을 사용할 때 팁 끝부분을 종이 같은 것에 누르며 사용하게 되는데 이때 볼에 압력을 가해 안 쪽으로 밀면서 볼과 팁 사이에 틈을 벌려줍니다. 볼이 회전하면서 안 쪽에서 묻어나오는 잉크가 그 틈을 통해 바깥으로 흘러 나와서 종이에 묻어 글을 쓰거나 그림을 그릴 수 있는 것입니다. 그 다음은 잉크가 담겨 있는 튜브입니다. 볼펜 팁과 결합되어서 잉크가 팁으로 나오게 해주는 저장공간과 통로의 역할을 해줍니다. 이때 들어가는 잉크는 튜브 안 쪽에 압력이 작용하지 않아도 잉크가 되돌아가지 않도록 점성을 가진 것으로 충전되어 있습니다. 특별히 불량이 있거나 볼팁이 손상되지 않으면 잉크가 다 소진될 때까지 사용이 가능하도록 만들어졌습니다.
Q. 여름에는 비가 오지 않는 날에도 습도가 높은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.공기 중에는 수증기를 포함하고 있습니다. 단위 부피당 포함한 수증기 비율이 높으면 습도가 높고 비율이 낮으면 습도가 낮은 것입니다. 공기가 포함할 수 있는 수증기량은 항상 일정한 것이 아니고 기온에 따라 달라집니다. 기온이 높을수록 최대로 포함할 수 있는 수증기량이 많아지는 것입니다. 수증기를 최대로 포함할 수 있는 양을 포화수증기량이라고 합니다. 위 그래프가 포화수증기량 그래프인데 온도가 높아질 때 정비례로 늘어나는게 아니라 온도가 높아지면서 급격히 증가함을 알 수 있습니다. 간단히 그 이유를 말씀드리자면 기온이 높아지면 공기 내 분자들의 열적 운동이 증가하면서 수증기의 열적 운동도 함께 증가합니다. 분자의 운동이 증가하면 분자 간의 간격이 넓어지게 되는데 그 사이에 수증기가 들어갈 공간도 늘어난다고도 볼 수 있습니다. 그렇게 되면서 포화수증기량이 높아지게 되는 것입니다.여름철 기온이 높은 계절에는 비가 오지 않더라도 주변에서 수증기가 생겨날 때 공기 중에 포함해둘 수 있기 때문에 평소에도 습도가 높을 수 있습니다. 땅이 말라 있더라도 수증기를 얻을 수 있는 곳은 많기 때문에 충분히 습도가 높아질 수 있습니다.