안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
Q. 스티로폼은 어떤 원리로 단열 효과를 내죠?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.단열재의 단열 원리는 크게 두가지로 나뉩니다. 열에 대한 저항형과 반사형입니다. 스티로폼은 저항형 단열재에 속하는데 저항형 단열재의 원리는 다공질로 이루어졌다는 것입니다. 스티로폼을 예로 들자면 정식 명칭이 발포폴리스티렌으로 아주 작은 폴리스틸렌 알갱이를 수증기로 발표시켜서 만들어집니다. 발표 과정에서 밀도가 높았던 알갱이 내부에 무수한 공기주머니가 생겨납니다. 그 공기주머니들이 열이 전달되는 것을 방해하는 것입니다. 다른 형태의 저항성 단열재도 있는데 공기주머니가 만들어지는 형태가 다를 뿐 기본 원리는 무수한 공기주머니를 통해서 열 전달을 막아주는 것입니다.반사형 단열재란 단열재 표면에 은박 같은 필름이 부착되어 있는 형태로 금속성 막이 햇빛과 열을 반사시켜 단열을 하는 원리입니다. 외단열에 사용하는 단열재로 단열재의 두께는 저항형 단열재 보다 얇아서 벽 두께를 줄일 수 있다는 장점이 있어서 사용하는 경우가 많습니다. 하지만 시공시 마감재와 단열재 사이에 충분한 공기층을 확보해야 하며, 내단열에는 큰 효과가 없습니다. 일부 인테리어 시공자들이 내단열에도 사용하는데 효과적인 방법이 아닙니다. 질문에 대한 답변을 정리하자면 스티로폼은 제작과정에서 만들어지는 무수한 공기주머니가 열 전도를 방해하는 원리를 통해서 단열되는 것입니다.
Q. 라이터는 어떤 원리로 불이 켜지는지 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.라이터의 원리는 간단합니다. 액화된 가스가 본체에 채워져 있는데 상부에 불꽃을 발생시키고 바로 손가락으로 레버를 누르면 가스가 기화되어 나와서 불꽃을 만나 점화되는 것입니다. 불꽃을 만들어내는 방식은 부싯돌을 이용한 것이 있고, 전기 스파크 발생장치를 이용한 것이있습니다. 가스를 배출하는 방식은 대부분 레버를 누르면 시소처럼 중간에 고정부를 기준으로 반대부분이 올라가면서 가스배출구를 막고 있는 것을 열어줘서 가스가 나오게 합니다. 그리고 본체에 액화된 가스를 넣으면 기화되면서 만들어진 압력에 의해서 배출구만 열리면 나오게 됩니다. 기름을 이용한 라이터의 경우는 본체에 채워진 기름이 심지에 스며서 올라와 있기 때문에 점화시켜줄 불꽃만 발생시키면 불이 켜집니다. 간단히 말씀드리자면 점화에 필요한 불꽃을 발생시키고 빠르게 이어서 연료를 분사하여 불을 발생시키는 것입니다.
Q. 건축물의 누수를 잡는 방법은 기술적으로 앞으로도 개발되기 어려울까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.누수탐지기 같은 장비는 있습니다. 계속해서 기능을 보강할 수도 있을 겁니다. 문제는 누수를 발견해도 해결이 까다롭다는 것입니다. 보통 건축물에서 발생하는 누수는 콘크리트 구조체가 여러가지 원인으로 갈려져서 틈이 발생하는 경우나 콘크리트 내에 설치된 배관이 깨지는 등의 이유로 누수가 발생하는 것인데 그럴 경우 이미 단단하게 굳어져 있는 콘크리트를 철거해야 할 수도 있고 구조체가 갈라진 것이라면 구조적인 문제가 있는지도 검토해서 해결책을 찾아야 할 수 있습니다. 구조적인 문제가 아니더라도 한번 갈라진 구조체의 틈을 다시 메워서 일체화 시키는 것이 어렵습니다. 같은 재료를 써서 메워도 서로 양생기간이 다르고 좁은 틈에 채워넣는 것이기 때문에 부착강도를 높일 수 있는 사전 작업을 하지 못하기 때문에 건축물에 발생하는 진동에 의해 다시 분리될 수 있습니다. 옥상의 경우 구조체를 형성 후 방수제를 도포하는 방법이 많이 사용되는데 구조체에 갈라진 틈이 생겨있다면 건축물에 진동이 발생할 때 그 틈이 있는 곳에서 방수제가 잘 갈라집니다. 그럼 경우 같은 방식으로 방수를 해도 다시 갈라질 가능성이 매우 높습니다. 그런 경우 옥상 전체를 덮으면서 건축물의 진동에도 깨지지 않게 방수하는 방식이 효과적입니다. 옥상에 지붕을 덮거나 방수패드를 덮는 방식이 있습니다. 층간 누수는 대부분 욕실과 같이 물을 많이 사용하는 공간의 방수를 잘 못했거나 옥상처럼 구조체가 갈라진 경우, 난방배관이나 에어컨 배수관 등이 누수될 경우 등이 있습니다. 물을 많이 쓰는 공간에 방수가 잘못된 경우는 많지는 않습니다. 시공중 방수작업이 되면 그 공간에 몇 일간 물을 채워서 아래 층으로 물이 흐르는지 검토를하게 되는데 문제가 있다면 그때 미리 해결하고 마감작업을 합니다. 그럼에도 문제가 발생하면 마감재를 제거하고 방수작업을 다시 한 후 시험 후 마감작업을 할 수 있습니다. 마감재 철거가 까다롭고 소음이 많이 발생할 수 있습니다. 옥상 경우처럼 구조체가 갈라져서 틈이생겼다면 해결 방법이 거의 없다고 보는게 맞을 것 같습이다. 근본적인 문제를 해결할 수 없기 때문입니다. 난방배관이 콘크리트 내부에서 깨진 경우는 누수 부위를 특정하기가 어려운 경우도 있고, 알더라도 바닥 콘크리트를 깨낸 후 보수해야 하기 때문에 작업이 어렵습니다. 간혹 수도배관이 깨질 경우도 있는데 보통 벽에 묻어서 시공하기 때문에 역시 해당 부위를 철거해야 합니다. 에어컨 배수관이 누수되었을 때가 비교적 쉽게 해결할 수 있습니다. 기존 배관을 제거하고 새 배관을 설치하면 됩니다. 건축물을 일부 철거할 일은 없기에 비교적 쉽게 해결 가능합니다. 위에서 나열했듯이 누수를 찾아도 해결하는 방법이 까다롭거나 해결이 안되는 경우가 있습니다. 현재 바닥난방은 대안이 개발되었지만 구조체가 갈라지는 경우는 최초 시공할 때 좋은 품질의 콘크리트 사용과 작업자의 꼼꼼함 외에는 좋은 대안이 없을 듯합니다. 옥상 방수에 대해서는 위에서 해결책이 거론되었습니다. 하지만 그 방법도 비용적인 문제나 옥상공간을 못 쓰게 되는 경우도 있기 때문에 쉬운 방법은 아닙니다. 문제 해결 방법은 난방이나 옥상방수 대안처럼 지속적인 개발은 이루어질 것입니다. 시간이 얼마나 걸릴지가 관건입니다.
Q. 왜 현무암 대비 유문암이 더 많은 화산가스를 품고 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.현무암과 유문암의 생성과성에 차이가 있습니다. 현무암의 경우 마그마가 지상으로 뿜어져 나올 때 조용히 물처럼 지반을 따라 흐르면서 굳어진 것입니다. 현무암질 마그마는 화산가스가 적고 덜 끈끈하다는 특징이 있습니다. 그마저도 굳어지는 중에 가스가 빠져나가서 많은 구멍들이 생겨납니다. 제주 한라산이나 개마고원이 대표적인 예입니다. 반면 유문암질 마그마는 우리가 흔히 생각하는 많은 화산가스와 화산재, 돌덩어리들을 뿜어내며 지상으로 용암을 쏟아내는 화산에서 생성됩니다. 화산 속에서 암석덩어리와 화산재, 뜨거운 가스가 뒤섞여 빠른 속도로 분출하면서 나오는 형태이기 때문에 유문암질 마그마에는 화산가스가 많이 포함되어 있습니다. 폼페이 화산이나 백두산이 대표적인 예입니다.
Q. 온도가 높을 수록 악취가 심한 이유가 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.더울 때가 추울 때 보다 악취가 더 심한 이유 중 대표적인 것이 두가지 있습니다. 한가지는 기온이 높을수록 분자의 운동이 더 활발합니다. 악취를 유발하는 물질도 기화되어 확산될 때도 그 물질의 분자 운동이 활발한데 공기 분자도 활발하게 움직이면서 악취를 더 많이, 더 멀리 확산시키게 되는 것입니다. 두번째는 악취 중에는 어떤 물질의 고유의 냄새도 있겠지만 화학반응에 의해서 만들어지는 것들이 많습니다. 음식물을 예로 들면 음식물이 부패되면서 악취를 내게 되는데 부패 되는 것이 화학반응을 일으키면서 음식물이 다른 물질이 되는 것입니다. 이때 산화반응이나 세균 등 미생물에 의해서 변질될 수 있는데 이것 또한 온도가 높으면 더 활발하게 나타날 수 있습니다. (미생물에 의한 변질은 고온에서 미생물이 죽게 되어서 일어나지 않을 수 있습니다.) 부패가 빨라지면 그만큼 악취를 발생시키는 물질도 빨리 늘어난다는 것입니다. 앞서 얘기한 확산 속도가 빨라지는것까지 합쳐지면 악취를 빨르고 많이 인지하게 되는 것입니다.