안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 주택의 결로는 과학의 어떤 원리로 설명이 가능한가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.결로의 원인은 포화수증기량, 이슬점과 관련된 현상입니다. 먼저 포화수증기량을 설명드리자면 공기는 따뜻할수록 내포할 수 있는 수증기량이 많아집니다. 어떤 온도에서 포함할 수 있는 수증기량이 최대치일 때, 포화상태일 때 그 수증기량이 포화수증기량입니다. 반대로 온도가 낮아지면 내포할 수 있는 수증기량이 줄어들게 됩니다. 어떤 온도에서 포화수증기량에 도달했었는데 온도가 낮아져서 포화수증기량이 줄어들면 일부의 수증기를 물방울형태로 공기 밖으로 내보냅니다. 그렇게 공기 중 수증기가 물로 응결될 때의 온도가 이슬점입니다.결로는 실내외 기온차이가 심할 때 따뜻하고 습도가 높은 실내 공기가 차가운 실외 기온의 영향으로 차가워진 벽, 지붕, 기초(바닥) 등의 구조체와 만나면서 이슬점에 도달하여 수증기의 일부가 물방울 형태로 맺히게 되는 것입니다. 이는 여름철 얼음물이나 차가운 음료가 담긴 유리잔의 외부에 물방울이 많이 맺히는 것과 같은 현상입니다. 실내 환경을 유지하기 위해서 냉난방을 하게 되면 실외와 환경 차이가 발생할 수 있고, 그로 인해서 구조체에서 열전도 현상이 발생할 수 있습니다. 그렇게 되면 인공적으로 실내환경을 유지하는데 많은 에너지를 소모하고, 결로와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 그것을 방지하고자 건축을 할 때 단열시공을 합니다. 단열시공을 하면 실내외 기온차에 의한 열전도를 줄일 수 있어서 에너지 사용을 줄이면서 실내 환경을 유지시킬 수 있습니다. 문제는 단열시공에도 헛점은 있습니다. 가장 효과적인 단열방식은 단열재가 끊기는 부분이 없이 외부 전체를 감싸고, 내부도 감싸는 것입니다. 하지만 비용적인 측면과 구조적인 측면에서 어렵습니다. 그렇다면 외부를 전체 감싸는 방법이 있는데 이 또한 건축물의 형태에 따라서 단열이 끊기는 부분이 생길 수 있습니다. 어떤 건물은 일부 외단열 시공하고, 그 외 부분을 내단열 시공합니다. 그 외에도 여러가지 이유에서 단열이 끊어지는 부분이 생기면 해당 부위를 통해서 열전도가 빠르게진행됩니다. 겨울철이라면 해당 부위 주변으로 차가워진 구조체에 따뜻하고 습도가 높은 실내공기가 닿아서 결로가 발생되는 것입니다. 혹은 법적 단열기준을 충족시켰음에도 평년과 달리 기온이 급격히 낮아지는 때라면 구조체가 차가워져서 결로로 이어질 수도 있습니다. 그 외에 단열조치가 올바르게 되지 않거나 실내 온도와 습도가 과도하게 높으면 결로가 발생할 수도 있습니다.
전기·전자
Q. 시중에서 파는 핫팩의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.원리가 간단합니다. 철이 산화될 때 열이 발생하는데 그것을 빠르게 가속화시켜서 높은 열이 발생되게 만드는 것입니다.발열을 빠르고, 높은 온도로 만들기 위해서 철을 가루로 만듭니다. 산소와 반응할 표면적을 높이기 위한 것입니다. 그 외에도 산화를 높이기 위해서 소량의 물, 소금, 활성탄, 질석, 톱밥 등이 들어갑니다. 이 중 물, 소금, 활성탄이 산화 반응을 빠르게 만들고, 질석과 톱밥은 충전재와 단열재 역할을 합니다. 위 재료들을 공기가 잘 통하는 부직포 같은 것으로 밀봉합니다. 공기를 차단하기 위한 포장을 뜯고 손난로를 흔들거나 주무르게 되면 산소가 유입되고 철가루가 산소와 많이 접촉하여 발열이 잘 이루어지는 것입니다.
기계공학
Q. 자동차 명장 박병일 명장의 번호
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.박병일 명장이 자동차정비 명장 중 1호는 아닙니다. 자동차정비 명장 중 1호는 1990년에 칭호를 받은 김관권 명장입니다. 박병일 명장은 2002년에 칭호를 받았습니다. 자동차정비 명장 9호입니다. 대기업 소속이 아닌 개인 정비소 출신으로서는 1호이지만 전체 중에는 1호가 아닌 것이 사실입니다. 실력은 인정하나 왜 1호라고 홍보하는지 저도 의아합니다. 오히려 역효과가 될 수도 있는 문제입니다.
생물·생명
Q. 목사님 말씀으로 창조설에 반대되는 다윈의 진화론은 틀렸다라고 하는데요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.다윈이 주장하는 진화론의 개념은 원숭이가 진화하여 인간이 되었다는 것이 아닙니다. 이는 진화론을 발표했을 때 다윈의 주장을 부정하기 위해서 종교지도자들이 내세운 왜곡된 주장이었습니다. 다윈의 진화론의 개념을 쉽게 설명드리자면 원숭이와 인간의 조상을 타고 올라가면 같은 조상일 것이다라는 것이며 과학이 발달한 현대에는 인간과 유인원의 유전자 차이가 1.2% 정도 밖에 안된다는 것을 알게 되었습니다.찰스 다윈의 주장에는 부족한 부분들도 많았지만 이후 여러 과학자들이 부족한 부분에 대한 내용을 계속 찾아내서 발표하였고, 현대에는 과학적으로 증명할 수 있기 된 것입니다. 비록 부족한 부분이 있었지만 대단한 발견이었습니다. 창조론을 주장하는 종교지도자들의 입장에서는 눈엣가지였던 것입니다. 아직도 그런 얘기를 하는 목회자들은 반성할 필요가 있는 것 같습니다.
생물·생명
Q. 벌들이 '육각형'의 집을 짓는것은 본능인가요? 아니면 생각해서 짓는것인가요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.벌집은 처음부터 육각형이 아닙니다. 벌들은 집을 만드는 초기에는 원형다발로 집을 만듭니다. 그 후에 벌들의 체온으로 집을 따뜻하게 만드는데 이때 집을 구성하고 있는 밀랍이 데워져서 물렁물렁해집니다. 물렁물렁해진 상태에서 인접하고 있는 벽들이 표면장력에 의해서 육각형으로 변형되는 것입니다. 육각형의 집이 되면 최소한의 재료로 최대한의 공간을 확보하면서, 무게분산을 효율적으로 하여 많은 무게의 꿀을 저장할 수 있게 됩니다. 벽사이에 틈도 없어지기 때문에 이물질이 끼는 것도 막을 수 있습니다. 사각형이나 삼각형도 벽틈이 안 생길 수 있겠지만 공간 효율성은 육각형이 더 좋습니다.원형의 벌집이 육각형이 되는 과정은 영국의 한 연구진의 연구를 통해서 밝혀졌습니다. 벌집이 지어지는 과정을 보고 원형이 육각형으로 바뀌는 것을 관찰할 수 있었고, 이를 재현하기 위해서 플라스틱 빨대다발에 열을 가했을 때 형태가 변하는 것을 관찰했습니다. 이때 원형의 빨대다발이 육각형의 다발로 변하는 것을 볼 수 있었다고 합니다. 그렇게 원형의 벌집이 열이 가해져 연해지고 표면장력에 의해서 육각형으로 변하는 것을 알 수 있었다고 합니다. 이와 비슷한 현상을 볼 수 있는 것이 비눗방울이 소수만 있을 때는 원형이지만 많은 양을 모아두면 육각형에 가까워지는 것을 볼 수 있을 겁니다.벌들은 오랜 세월 본능적으로 육각형의 집을 지어온 것으로 보입니다. 인간들이 벌집의 허니콤 구조를 응용하여 여러 분야에 적용하고 있을 정도로 대단히 우수한 구조입니다.
화학
Q. 가끔 보면 변기에 물때로 빨갛게 보이는 때는 어떤 원리인가?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.건물 타일 표면의 코발트나 철, 망간 등이 세균과 곰팡이 등의 작용에 의한 것으로 세제나 물에 융해된 것입니다. 그래서 물이 고여 있는 가장자리에 생겨나 있습니다. 그 붉은색 물때를 유발하는 원인운 메틸로박테리움, 코리네박테리움, 영균, 간균, 산토모나스균, 슈도모나스균 등으로 단순한 미생물입니다. 건강에 큰 해를 끼치지 않습니다. 다만 미관상 좋지 않기 때문에 청소를 잘 해줘야 합니다. 물이 고이지 않도록 물기제거와 환기를 잘해주는 것도 도움이 됩니다. 보통은 신축한지 2,3년 정도면 생기지 않지만 계속 발생하기도 합니다. 자주 청소해주고, 욕실 건조를 잘 해주는 것 말고는 해결이 어려울 것 같습니다. 타일이나 위생기구 코팅으로 해결된다는 업체들도 있는데 근본적인 해결은 아닙니다.
지구과학·천문우주
Q. 달은 지구와 거리가 항상 일정하나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.달과 지구의 거리는 늘 다릅니다. 항상 비슷한 궤도를 돌고 있지만 완전 똑같은 궤도가 아니며, 타원형의 공전궤도입니다. 그렇기에 가까워졌다가 멀어졌다가 바뀌는 것입니다. 지구와 달의 거리가 매번 달라지기 때문에 지구에서 관측되는 달의 크기나 밝기 또한 달라지게 되는 것입니다.아폴로 프로젝트를 통해서 달에 착륙하였을 때 달 표면에 반사경을 설치하고 왔었는데 지구에서 레이저 광선을 쏘아 그 빛이 반사되어 오는 시간을 측정하여 달과의 거리를 알 수 있습니다. 최근 과학자들은 달이 지구와 점차 멀어지고 있음을 알게 되었다고 합니다. 1년에 약 3.8cm 가량 멀어진다고 하는데 10억년 정도면 현재 지구와 달의 거리의 10% 가량 멀어지는 것입니다. 현재 발표된 원인이 달로 인해서 생겨나는 밀물과 썰물이 지구의 자전력을 빼앗기 때문이라고 합니다. 달은 약 45억년 동안 지구의 위성으로 존재해왔고, 이러한 현상이 지속적으로 있었을 것으로 보고 있습니다. 이제 달이 지구와 멀어지는 현상이 지구와 우주에 어떠한 영향을 주게 될 것인지 예측하는데 관심을 가지고 연구하고 있습니다. 달이 없어진 지구에는 생명이 살 수 없을 것이라 예측하는 과학자도 많이 있습니다. 하지만 달이 멀어지다가 영영 지구와의 영향권 밖으로 가버릴지는 알 수 없습니다. 아직은 현재 관측되는 현상을 통한 추측일 뿐입니다.
지구과학·천문우주
Q. 도로에 블랙아이스가 생긴다고 하는데 이건 뭔가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.간단히 설명드리면 도로 위 살얼음입니다. 그 살얼음이 도로에 어두운색의 이물질들과 섞이고 얇게 얼게되면 노면이 그대로 보일 정도이기 때문에 육안으로 발견하기 어려워지는데 이를 블랙아이스라고 합니다. 블랙아이스는 일반 얼음처럼 반사광이 많이 발생하는 것도 아니며, 매우 얇게 형성된 살얼음이라 노면과 비슷하게 보입니다. 그러면서도 얼음 특유의 마찰이 줄어드는 특성이 있습니다. 모르고 지나가다가 미끄러져 사고로 이어질 수 있는 것입니다.블랙아이스는 도로에 눈 등이 녹아서 생긴 수분이 기온이 낮아질 때 다시 얼게 되면서 도로에 기름이나 흙 같은 각종 이물질이 섞인 상태로 얼며 생성됩니다. 그렇기에 더 어두운 색이면서 얇기 때문에 도로면까지 보입니다. 도로가 젖어 있다고 느낄 수도 있습니다. 하지만 얼음 특유의 미끄러움 때문에 그 위에서 타이어가 미끄러지는 것입니다. 겨울철 그늘지고 노면이 젖어보이는 곳에서는 속도를 줄여서 지나가는 것이 좋고, 급격한 감속은 차가 더 잘 미끄러지게 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 신체에서 가장 작은 뼈는 어디인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.인체에서 가장 작은 뼈는 이소골입니다. 중이 안에 있는 뼈로 고막과 전정기관 사이에 있습니다. 이소골은 얇은 점막으로 싸여 있고 소리의 진동을 고막에서 내이로 전달하며, 손상을 줄 만큼 큰 소음이 들어왔을 때는 소리를 전하는 진동의 형태를 수평으로 바꿔 소리를 줄여 줌으로써 청각신경을 보호하는 역할을 합니다. 근육량이 가장 많은 곳은 허벅지입니다. 인체의 근육량 2/3 정도를 차지하는 것으로 알려져 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 이집트의 미이라는 만들었을때부터 지금까지 보존을 유지할 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.결론부터 말씀드리자면 고대이집트의 미이라 제조시 사용되는 염분 때문에 부패하지 않고 현대까지 형태를 유지할 수 있는 것입니다.미이라를 만드는 과정을 설명드리겠습니다. 미이라를 만들 시신에서 부패가 빠르게 진행되는 뇌와 장기 등을 먼저 외부로 빼냅니다. 뇌는 코를 통해서 긴 막대 같은 것을 두개골 속으로 넣고 으깨서 빼내게 됩니다. 그래서 미이라가 발견될 때 다른 장기는 항아리에 담겨져 보고 했지만 뇌는 없습니다. 몸에서 빼내거나 보존하는 것이 가장 어려워서 그런 듯합니다. 나머지 보존이 가능한 장기는 염장처리 후 항아리에 담아 보관하는데 특히 심장의 보존을 중요시 했습니다. 나머지 신체도 소금에 묻어뒀다가 수분이 빠지고 미생물 등이 번식 못하게 되면 꺼내는데 소금이 단백질 조직을 단단하게 하면서 미생물이 번식하지 못하는 상태로 만들어주는 것입니다. 그 후에도 향유, 나무수지, 밀랍, 식물성 기름 등을 발라서 방부처리를 하게 됩니다. 고위급 시신은 사제들에 의해서 최대 70일까지 힘든 처리절차를 거쳐서 미이라로 만들었다는 기록이 있었습니다. 답변에 많은 부분을 생략했지만 발견된 기록에 따르면 매우 힘든 과정을 거쳤다는 것을 알 수 있었습니다. 그렇게 해서 그 오랜 세월을 지나서도 형태를 잘 유지한 미이라가 발견될 수 있었습니다.