안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
토목공학
Q. 겨울철 건설업 쪽에서 사용하는 방동제의 성분은 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.콘크리트가 동해를 입지 않도록 해주는 방동제는 특수 질소 화합물이 주성분입니다. 섭취하게 될 경우 구토, 발작 증세가 나타나며 사망에 이를 수 있습니다.방동제의 주성분도 남겨드리겠습니다. 방동제 주성분은 아질산나트륨, 아질산칼슘, 계면활성제, 이산화규소, 멜라민, 물, 기타첨가물이 들어갑니다.
화학
Q. 이를 닦고나서 물로 헹구는것이 좋은가요? 안헹구는 것이 좋은가요??
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.외국의 경우 불소성분과 치아가 반응하는 시간을 중요시하기 때문에 치약을 뱉고 물로 헹구는 것까지는 하지 않는 경우가 많습니다. 실제 그렇게 권장하는 국가들이 있습니다. 하지만 우리나라에서는 치약에 불소 뿐 아니라 계면활성제나 미세한 연마제(요즘은 연마성분이 없는 제품이 많은 것 같습니다., 보존제 등이 유해할 수도 있다고 판단하여 양치 후 입을 헴구도록 권장하고 있습니다. 치약의 사용방법에도 헹구도록 안내하고 있습니다. 불소 또한 너무 많은 양을 섭취하게 되면 급성으로 복통과 설사 등의 증상을 유발할 수 있어 헹궈주는 것이 좋겠죠? 그래도 치사량 기준을 보면 불소 1000ppm(고불소에 속함)의 치약을 기준으로 소아는 치약 하나, 성인은 치약 두개 정도를 한꺼번에 섭취했을 때라고 하니 약간의 치약을 섭취하는 것으로는 위험하지 않습니다. 앞서 얘기했듯이 계면활성제, 연마제, 보존제 등도 있지만 이 역시 안전성을 인증받고 사용하였을 것이기 때문에 소량 섭취로는 문제가 없습니다. 그냥 잘 뱉어내는 것으로도 괜찮긴 합니다. 하지만 사람마다 유해성 정도가 다르고, 계면활성제가 가장 문제인데 입에 성분이 남아 있을 때 구강건조증을 유발하여 부작용이 발생할 수 있습니다. 어떤 경우 구취를 유발할 수도 있습니다. 요즘은 자연유래성분으로 대체된 제품이 늘고 있어서 굳이 헹구지 않아도 될 제품도 있을 것 같습니다.의학적으로 충치예방을 위해서는 헹구지 않고 거품을 뱉는 것으로 끝내는 것이 좋습니다. 어떤 논문에서 나온 실험 결과를 보면 물로 헹궈낸 그룹도 충치예방의 효과가 있었고, 거품을 뱉기만 한 그룹과 큰 차이는 없었다는 것을 확인할 수 있었습니다. 그런 점을 보면 양치를 올바르게 하는 것이 더 중요할 것 같습니다. 국내 치과의사 중에는 불소가 치아와 접촉하는 시간을 늘릴 수 있도록 양치시간을 늘릴 것을 추천하는 사람도 있습니다. 이는 양치 후 거품만 뱉고 입 안에 불소성분이 남아 있도록 하는 외국과 비슷한 개념일 듯합니다.치약의 여러 성분들을 섭취하는 것이 불안하다면 양치 시간을 늘려주고, 물로 헹궈서 마무리 하는 것이 좋을 것 같습니다.추가적으로 칫솔질을 할 때 너무 세게 누르면 치아가 손상될 수 있기 때문에 치아와 솔이 접촉만 한다는 생각으로 문질러주면 됩니다. 치아 사이에 음식물을 제거하는 것을 치실이나 치간칫솔이 효과적입니다. 일반적인 양치는 불소와 치아의 접촉시간이 중요하며, 표면에 음식물은 약한 솔질에도 제거가 가능합니다.
지구과학·천문우주
Q. 내진설계를 하는 과학적 원리는 무엇일까요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.내진설계라는 것은 지진을 견뎌내기 위한 설계이기도 하지만 건축물에 영향을 주는 다양한 진동 및 하중에 견디기 위한 설계이기도 합니다. 구조설계시 건축물에 영향을 주는 힘을 하중이라 표현하는데 지진하중, 풍하중, 적설하중, 건축물 자체하중 등 여러 요인을 고려하여 설계합니다. 그 중에 가장 크게 영향을 줄 수 있는 것이 지진이기 때문에 지진에 대비한 설계라 생각할 수 있습니다.지진과 태풍, 적설량 등은 오랫동안 기록해온 데이터 중 가장 큰 값을 기준으로 계산되어 집니다. 이 기준은 지역에 따라서 차이가 있지만 값을 높게 잡아서 대입하는 구조기술사가 많습니다. 그래야지 더 안전하니까요.여러가지 하중이 건축물에 작용했을 때 건축물 전체가 어떤 방향으로 쓰러지는지 시뮬레이션을 합니다. 그리고 더 세부적으로 구조체 각 부재의 어느 부위가 가장 큰 힘을 받게 되는지 찾아냅니다. 힘의 방향도 확인합니다. 어떠한 방향에서 가잔 큰 힘이 작용해서 무너진다는 결과가 나오면 그 힘에 대응할 수 있도록 구조체를 설계합니다. 예를 들어 보를 보면 한 건축물에 있는 보도 위치나 다른 보들과의 관계에 따라 힘을 많이 받는 부위가 다릅니다. 그렇기 때문에 수학적 계산으로 각 부위에 작용하는 힘의 크기를 확인하고 적절한 양의 철근 강도와 개수를 결정해서 설계해줍니다. 철근이 너무 많아도 건축물이 쉽게 무너질 수 있기 때문에 적절한 양의 철근과 부재 사이즈로 설계해야 됩니다. 그 외에도 내진설비 중 건축물에 작용한 진동을 대신 흡수하여 상쇄시키는 것도 있습니다. 형태는 다양하지만 간단히 설명드리자면 건축물이 흔들렸을 때 내진설비가 그 진동을 흡수해서 대신 흔들림으로써 건축물의 흔들림은 줄어들거나 멈추게 됩니다. 롯데타워 등과 같은 초고층 건축물에서 많이 사용되는 방식입니다.
전기·전자
Q. 진공청소기는 어떤 과학적 원리로 작동되는지요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.진공청소기의 원리는 간단합니다. 내부에 설치된 모터가 가동되면서 팬 또눈 임펠러가 회전하며 공기를 빠르게 한 방향으로 흘러가게 해줍니다. 이때 공기의 방향은 청소기 내부에서 외부를 향하게 해주는데 청소기 노즐이 없는 곳으로 흐르게 합니다. 청소기 내부에서 외부로 공기를 배출하면 먼지통 내부가 진공상태에 가까워지며 저기압이 됩니다. 그 속도가 매우 빠르기 때문에 외부와 기압차이가 많이 나면서 외기가 청소기 내부로 빨려들어가게 됩니다. 공기가 더 높은 압력으로 빨려 들어가도록 모터를 회전력을 높이거나 노즐입구의 유효면적을 줄이는 등의 여러 추가적인 조건을 만들어주지만 기본적인 원리는 먼지통 내부의 기압을 낮추어서 인위적으로 공기가 외부에서 내부로 흘러들어오게 만드는 것입니다. 청소기 내부(먼지통 부분)의 공간이 진공상태에 가깝게 만들어서 공기와 함께 먼지를 빨아들이기 때문에 진공청소기라는 명칭이 붙은 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지하철 안 모기는 어떻게 날 수 있는 걸까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.지하철을 비롯한 모든 이동수단은 내부가 외기의 영향을 거의 받지 않는다면 실내에 이동으로 인한 대류가 일어나지 않습니다. 지하철의 내부 공기도 이동에 의한 대류는 발생하지 않기 때문에 공기는 사람들의 이동 등이 없다면 거의 정체되어 있습니다. 모기는 날개로 공기를 밀며 비행하는 것이기 때문에 정체된 공기 중에서는 자신들이 원하는대로 움직이기 쉬울 것입니다. 혹시라도 창문 등을 열어서 외기의 흐름이 실내로 들어오게 된다면 대류가 발생하여 모기 같은 비행을 하는 것들이 영향을 받을 것입니다. 이동 중인 차에 창문을 닫고 갈때 모기 등의 움직임에 영향을 주지 않겠지만 창문을 열게 되면 바람에 의해서 모기가 휩쓸려 날려가는 것도 그런 원리입니다.
물리
Q. 매일 운동하는게 근육에 좋나요? 쉬어야 좋나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.운동 강도나 종류, 회복속도, 영양섭취에 따라 달라질 수도 있습니다. 하지만 휴식을 충분히 가지는 것이 가장 좋습니다. 운동 강도가 높지 않아 근섬유 손상이 거의 없다면 매일 해도 되지만 고강도 운동으로 인해 근섬유 손상이 있다면 회복에 대략 이틀정도 걸립니다. 만약 회복이 다 되지 않은 부위를 운동할 경우 부상으로 이어질 수 있습니다. 그래서 고강도 운동을 하는 사람들은 부위를 나누어서 한 부위가 휴식을 취할 동안 다른 부위를 운동하는 경우가 많습니다. 웨이트 트레이닝을 할 때 2분할, 3분할 등으로 운동 부위를 나누고, 운동을 쉬는 날도 정하는 것이 그런 이유입니다. 휴식을 취하는 동안 간에서 단백질 합성을 하며 손상된 근섬유를 더 강하고, 크게 회복시켜줍니다. 이러한 것은 고강도 운동의 경우로 어떠한 운동이냐에 따라 차이는 있습니다. 휴식 시간을 짧우면서 자주 가지는 경우가 있고, 길게 가지는 경우도 있습니다. 특히 운동선수의 경우 휴식시간이 과하게 길어지지 않도록 전문가의 지도 하에 정하기도 합니다. 그때도 시간의 차이지 휴식은 꼭 필요로 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 갑자기 인류가 달 탐사를 하는 이유가 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.달에 희토류를 채굴하기 위한 목적이 강한 우주개발입니다. 달에는 희토류, 헬륨-3, 우라늄 등 희귀 자원들이 풍부하다고 알려졌습니다. 미국과 중국을 비롯한 여러 나라에서 희귀 자원을 먼저 차지하기 위해서 우주 개발에 박차를 가하고 있습니다. 그 동안 우주 개발은 막대한 비용이 들고, 그로 인한 이득이 없다고 여겨져서 중단했지만 희귀 자원이 있다는 것을 확인하고 다시 개발에 들어갔다고 알려졌습니다.
화학
Q. 라디에이터의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.라디에이터 내부에 액체가 들어가 있는데 그 액체를 가열하여 코일로 흐르게 합니다. 코일을 타고 흐르는 뜨거운 액체의 열기가 구불구불하게 만들어 뭉쳐둔 금속체로 전달됩니다. 데워진 금속이 주변 공기로 열을 방출하여 난방하는 장치입니다. 보일러와 비슷한 원리입니다. 보일러에서도 물을 데워서 바닥에 매립되어 있는 파이프를 타고 흘러 주변 콘크리트를 데워서 주변공기로 열을 방출하는 것입니다. 형태의 차이일 뿐 기본적인 개념은 비슷합니다.
기계공학
Q. 자동차 모터 및 엔진에서 소음이 발생하는 이유나 원리?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.자동차 엔진은 실린더 내부에 공기와 연료가 혼합된 상태로 들어간 것이 높은 압력에서 폭발하면서 실린더 헤드를 위로 밀어올리는 힘으로 구동됩니다. 그런 실린더 여러개가 순차적으로 작동하면서 동력을 만들어내는 것이기 때문에 진동과 소음이 발생합니다. 그 외에도 여러 부품들이 움직이기 때문에 윤활제를 발라도 어느 정도의 마찰음이나 진동이 발생할 수 있습니다. 전기차 모터의 경우에는 전류가 흐르는 코일과 자기장의 상호작용으로 회전력을 만들고 그 힘이 여러 장치를 통해서 자동차의 바퀴를 회전시키는데 모터 속 코일의 회전시 내연엔빈에 비해서 매우 약하지만 소음과 진동을 발생시킬 수 있습니다.
토목공학
Q. 눈이 와도 다른 곳은 눈이 쌓이는데 도로는 쌓이지 않을 때가 많이 있습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.도로에 눈이 안 쌓이는 여러가지 이유가 있을 겁니다. 그 중 대표적인 이유를 찾아보자면 제설작업이 도로 우선으로 이루어지는 것과 자동차의 통행으로 인해서 눈이 쌓이기 전에 흩어지거나 녹는 것이 있을 겁니다. 보통 제설작업은 염화칼륨을 뿌리거나 제설차가 다니면서 눈을 길가로 밀어내게 되는데 그런 작업이 차량 통행이 많은 도로 우선으로 이루어집니다. 눈이 너무 쌓여서 통행이 어려워지면 출근이 늦어지거나 출근을 못할 수 있고 각종 업무 차량들이 마비되기 때문이거나 위급차량들의 이동 등을 고려해서 도로를 우선으로 제설작업이 이루어집니다. 차량 통행에 의해서 눈이 제거되는 것은 눈이 쌓이기 전부터 차량 통행이 많을 때입니다. 도로 주변으로는 눈이 점차 쌓이고 있지만 차량 통행이 많은 도로라면 차량에 의해서 발생하는 여러 열기로 녹거나 눈이 쌓이기 전에 자동차가 지나가며 발생하는 바람에 의해서 흩어지는 것, 눈이 타이어에 밟히면서 빨리 녹아버리는 등의 이유가 있을 겁니다. 물론 이미 눈이 쌓였다면 타이어에 눌려서 더 단단해지고 얼음이 되어 버릴 수도 있습니다. 하지만 쌓이기 전이라면 지나가는 차에서 나오는 열기나 타이어 마찰열에 의해서 빨리 녹을 수도 있고, 쌓이기 전에 흩어지거나 자동차 무게에 눌려 빨리 녹을 수도 있는 것입니다. 이 경우는 자칫 블랙아이스를 발생시킬 수도 있기 때문에 결국 제설작업이 필요합니다. 그 외에 보기 드문 경우지만 통행량이 많은데 눈이 자주내려서 사공우려가 있는 구간에는 도로포장 밑으로 열선을 깔아두는 곳도 있습니다. 눈이 내리면 작동시켜서 눈이 쌓이는 것을 막기 위한 것인데 비용이 많이 들기 때문에 작업된 곳이 많지 않습니다.보통 위와 같은 이유에서 도로에 눈이 쌓이지 않을 것으로 생각됩니다.