안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
Q. 차량에는 디젤과 가솔린이 있습니다. 이중에서 디젤이 연비가 매우 좋습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.첫째, 디젤 엔진은 공기를 압축시켜 폭발할 수 있게 만든 것이 주요 핵심입니다. 이는 연료가 쉽게 타게 하기 위함에 목적이 있습니다. 그 압축을 위해 디젤 엔진의 피스톤은 실린더의 최상부까지 올라가게 되는데, 피스톤의 윗면이 실린더의 윗면과 밀착할 때까지 올라갑니다. 이건 결국 압축비가 높다고 할 수 있습니다. 피스톤이 제일 아래로 내려갔다가 제일 위까지 올라가는 점이 가솔린 엔진보다 범위가 큽니다. 가솔린의 경우 피스톤이 끝까지 올라가지 않지만 디젤은 끝까지 올라가는 것입니다. 이렇게 압축비를 높여 열효율을 높이는 것입니다. 열효율이 높다는 것은 연비가 좋다고 말할 수 있습니다. 여기에서 디젤엔진이 가솔린엔진에 비해 연비가 좋아지는 것입니다.둘째, 디젤엔진은 가솔린엔진에 비해 적은 연료로 연소합니다. 디젤에 경우 희박연소라 하여 산소와 연료가 만나 폭발할 때 연료가 희박하게 들어갑니다. 가솔린엔진은 엔진 실린더에 들어가는 공기에 연료를 섞어서 넣습니다. 그 파워는 스로틀 밸브를 통해 혼합기(산소+연료)의 양으로 조절합니다. 산소량과 연료량이 비례하게 되는 것입니다. 반면 디젤엔진은 실린더 내의 공기량은 정해져 있는데, 그 양이 충분합니다. 액셀러레이터 페달을 한 번 밟을 때 공기량은 가솔린 엔진의 3~5배나 많습니다. 이 때문에 공기량 대비 연료량이 적게 들어갈 수 있습니다. 그래서 디젤엔진이 저회전에서 가솔린엔진 보다 파워가 좋고, 열효율도 좋다고 얘기할 수 있습니다.셋째, 터보입니다. 현재 나오고 있는 디젤 엔진 차량의 대부분은 터보 엔진입니다. 터보를 달면 자연흡기 엔진 보다 작은 배기량으로 큰 힘을 낼 수 있습니다. 같은 출력의 자연흡기 엔진 보다 연료를 적게 사용한다는 것입니다. 디젤엔진에는 터보가 필수처럼 장착되고 있습니다. 요즘은 가솔린 엔진에도 터보를 장착해서 나오지만 연료와 상관 없이 배기량을 줄이면서 출력과 토크를 높이기 위한 목적입니다. 어떻게 세팅되었는지에 따라 차이가 있겠지만 연비는 자연흡기엔진과 크게 차이가 없습니다. 차종에 따라 1.6터보가 2.0자연흡기 보다 공인연비가 낮은 경우도 있습니다. 세금을 줄여서 판매량을 높이기 위한 목적도 있습니다.가솔린엔진이 디젤엔진처럼 연비를 높일 방법은 하이브리드가 아니라면 어려울 것 같습니다. 수입차 중에는 디젤 하이브리드가 나오고 있어 연비효율이 더 좋아지고 있습니다.
Q. 벌집은 왜 육각형 구조로 되어 있는건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.벌집을 처음 만들 때는 원형다발로 만들어집니다. 이는 영국의 라누연구팀에 의해 밝혀졌습니다. 원형의 집이 만들어진 후 벌의 체온에 의해 밀랍이 데워져 말랑말랑 해지고, 공간 사이에 접한 부분에 표면장력이 작용하면서 육각형이 되는 것입니다. 육각형의 형태가 되고나면 공간 사이에 빈틈이 없고 공간효율이 높아집니다. 추가로 힘의 분산이 고르게 이루어져 안정적인 구조가 됩니다. 그렇기 때문에 벌집 무게의 30배 정도 무게를 버틸 수 있어서 많은 꿀을 저장할 수 있습니다. 그러한 장점이 있기 때문에 벌은 육각형의 집을 만들게 되었을 것으로 추장됩니다.
Q. 여름에는 습도가 높고, 겨울에는 습도가 낮은 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.기체에 포화수증기량이 온도의 영향을 받기 때문입니다. 포화수증기량은 기체에 포화될 수 있는 수증기의 최대량입니다. 이는 온도가 높아지면 그 양이 늘고, 온도가 낮아지면 양이 줄어듭니다. 그러한 이유로 여름과 겨울에 습도 차이가 발생합니다. 그리고 강수량에도 영향을 줄 수 있습니다.
Q. 모기에 물렸을때 가려운 이유는 ?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.모기가 물때 마취를 하는것이 아니고 혈액이 응고되는 것을 막는 물질을 내보냅니다. 사람의 피는 공기와 만나면 빨리 응고되어 지혈효과를 보이는데 모기는 그것을 막기 위해서 히루딘이라는 물질을 분비합니다. 이 물질은 인체 내에서 알레르기 반응을 일으켜 히스타민이 분비되어 가려움을 유발하는 것입니다.
Q. 사람대신 우주에 간 동물들도 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.1957년 11월 구소련에서 개발했던 인공위성인 스프트니크2호에 최초로 동물을 탑승시켰습니다. 해당 동물은 개였습니다. 우주선 내에 꽁꽁 묶인 상태로 우주로 나갔고, 일주일 가량 생존하다가 미리 설치한 주입장치를 통해 약물을 주입하여 고통 없이 생을 마쳤다고 발표했지만 나중에 밝혀진 사실로는 우주선이 발사된지 몇 시간만에 공포로 인해 죽었다고 합니다. 1959년 미국에서 붉은털 원숭이와 다람쥐 원숭이를 480km 상공까지 올려 무중력 상태를 경험하게 한 뒤 생환하였지만 지구 궤도를 도는 우주여행은 아니었다고 합니다. 1961년에는 침팬지를 태웠고, 이후 미국 최초의 우주인 앨런 셰퍼드의 비행이 있었습니다.1960년 러시아가 다시 개를 우주선에 태워서 지구궤도를 17바퀴 돌고 귀환하는데 성공했습니다.우주왕복선 콜롬비아호에 동물을 싣고 무중력 상태에서 생물의 신경계에 어떠한 영향을 받는지 실험을 했습니다. 1993년에는 48마리의 쥐, 1998년에는 쥐, 귀뚜라미, 개구리, 뱀, 물고기 등이 실렸습니다.러시아는 1996년 원숭이 2마리와 도롱뇽을 소유즈 우주선에 태웠고, 2005년에는 달팽이 50마리, 전갈, 도마뱀붙이 등을 실어 우주정거장으로 보냈습니다. 이는 스트레스가 생물에 어떤 영향을 받는지 실험하기 위한 것이었습니다. 2007년에는 바퀴벌레 60마리를 우주여행에 보냈는데 절반 이상이 스트레스로 죽었지만 임신에 성공한 바퀴벌레도 있었다고 합니다.2008년 한국 최초의 우주인 이소연 박사는 초파리 1000마리가 든 상자를 가지고 우주로 가서 동물실험에 참여했습니다. 이는 초파리의 중력 감지 유전자를 확인하기 위한 실험이었습니다. 실험 목적이 빠진 사례도 있습니다만 도움이 되길 바랍니다.