안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
토목공학
Q. 컨테이너는 왜 표면이 올록볼록 튀어나온 구조로 만든건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.구조적인 성능을 늘리기 위한 것입니다. 기본적으로 형태를 유지시켜 주는 구조부는 각 모서리에 사각형으로 접혀있는 부분입니다. 하지만 컨테이너 특성상 이동과 적재를 하는 과정에서 다른 컨테이너나 구조물에 무딪힐 수도 있습니다. 이때 내부에 화물이 손상되는 것을 예방하기 위해서 철판에 주름을 만들어서 충격흡수를 효율적으로 해준 것입니다. 평평한 철판이라면 힘을 받는 부분을 중심으로 움푹하게 변형되거나 뚫리면서 화물이 손상될 수 있지만 절곡을 줌으로써 외부 충격시 비스듬하게 꺽여 있는 방향으로 힘을 분산시킬 수 있습니다. 평평하면 힘의 분산이 안될까 생각하실텐데, 약간의 분산은 됩니다. 하지만 평평한 면에 수직에 가까운 힘이 작용하면 힘이 작용한 부분을 중심으로 크게 벗어나지 못하고 대부분의 힘이 중심에 모여서 작용됩니다. 하지만 절곡이 있으면 비교적 쉽게 분산될 수 있고 분산된 힘의 방향에서 봤을 때 철판의 넓은 면에 수직이 아닌 수평방향으로 작용할 것입니다. 그림을 대충 그려서 첨부해보겠습니다. 힘을 받으면 그림처럼 분산이 됩니다. 힘의 작용 방향이 바뀌면서 버티는 두께도 바뀔 수 있는 것입니다. 그리고 철판의 상하에서 힘이 작용하면 평평한 철판의 경우 쉽게 휘어질 수 있는데 절곡이 있으면 쉽게 휘어지지 않기 때문에 모서리 부분 외에도 형태를 유지하는데 도움이 됩니다. 그렇기 때문에 컨테이너의 철판을 요철 철판으로 만들어서 사용하는 것입니다.
화학
Q. 결로현상에서 습도차이가 어떤 관련
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.습도 차이라는 것이 외부와 내부의 습도 차이를 말하는 것인지 시간대 별 내부 습도 차이를 얘기하는 것인지 상세한 것은 모르겠지만 습도의 차이 보다는 습도가 높을 때 외부와 내부의 온도차이 영향으로(혹은 결로가 생기는 면과 공간의 온도차이) 발생한다는 것이 맞습니다. 결로가 발생하는 공간의 습도가 낮으면 이슬점에 도달하기 어려워서 결로 발생이 덜 나타나지만 습도가 높으면 이슬점에 도달하기 쉬워서 결로 발생이 잘 나타나는 것입니다.
토목공학
Q. 오염수 방수를 찬성하는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.질문에서 적힌 것처럼 후쿠시마 오염수는 일반적으로 원자력 발전에 사용된 냉각수와 차이가 있습니다. 일각에서는 중국에서 방류하는 냉각수에 삼중수소 양이 후쿠시마 오염수에 삼중수소 양 보다 50배 가량 많다고 하는데 중국의 55개 원전에서 방류하는 냉각수와 후쿠시마 사고 원전 한 곳의 삼중수소만 본다면 그럴 수도 있습니다. 하지만 후쿠시마 오염수는 발전소가 붕괴되면서 핵연료에 직접 닿았던 물로 삼중수소 외에도 여러가지 핵종이 섞여 있습니다. 삼중수소의 반감기가 12년인 반면 오염수에는 수십만년, 천만년 넘는 반감기를 가진 핵종도 있습니다. 여러 핵종과 불순물도 섞여 있을 가능성이 높습니다. 일본에서 얘기하는 알프스 정화를 통해서 처리된 오염수는 삼중수소만 있는 것이 아닐 것입니다. 2011년 사고 이후 알프스 정화설비가 수차례 고장이 났었고, 필터에 구멍도 발견되었습니다. 그런 것을 보면 성능을 믿기 어렵고, 필터의 비용이 500억원 가량 들어가는데 일본이 매년 1회 혹은 수차례 그 비용을 지불하면서 정화설비를 가동할지도 믿을 수 없습니다. 정화장치가 일본의 주장대로 성능을 발휘하면서 고장이 없어서 IAEA(국제원자력기구)에 제출한 계획대로 정화가 된다면 그마나 나을 겁니다. 현실은 그렇지 않다는게 문제입니다. 그리고 정치적 배경은 잘 모르겠으나 이미 2015년 일본인이 IAEA의 사무총장으로 있던 시기부터 일본 후쿠시마 오염수 방류를 권고했던 사실이 알려지기도 했습니다. 그때부터 오염수 방류는 확정된 것이 아닐까 추측합니다. 이전 정부는 일본측 보고서처럼 과학적으로 안전하다면 반대할 명분이 없다는 얘기를 했었고, 현 정부는 IAEA 검증을 통해 국제 기준에 만족한다면 오염수 방류에 대해 반대하지 않는 입장이었습니다. 적극적으로 반대하지 않었다는 것은 사실인 것 같습니다. 그 뒤에 정치적 배경은 모릅니다. 왜 방류를 반대하는 입장을 밝히고, 다른 안전한 대안을 찾아보자고 설득하지 않았는지 모릅니다. 분명 다른 대안은 있습니다. 하지만 방류가 가장 비용이 적게 드는 방식인 것 때문에 강행하는 것으로 보입니다. 그리고 다른 국가가 반대하더라도 결정권은 일본에게 있으니 쉽게 막을 수 없다는 것 또한 사실입니다. 그렇지만 주변 국가에서 피해가 우려된다면 보다 적극적으로 반대의사와 대안제시를 했어야 된다고 생각합니다. 우리나라의 경우 정부가 나서서 반대하지 않았습니다. 오히려 정부가 나서서 안전하다는 홍보 영상을 제작해줬습니다. 그런 부분이 매우 안타깝습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구에서 달이 가깝나요? 아니면 금성이 더 가깝나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.금성이 지구와 가장 가까워졌을 때 거리는 약 4000만km이며, 달이 지구와 가장 가까워졌을 때 거리는 약 35만 6500km입니다. 달이 금성 보다 가깝습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달은 보면 항상 같은 모습인데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.지구에서 보이는 달이 항상 같은 면만 보이며 공전하는 것은 조석고정에 의한 것입니다. 동주기 자전이하고도 하는데 달의 공전주기와 자전주기가 같습니다. 이는 앞서 얘기한 조석 고정으로 설명 드리겠습니다. 달은 모체인 지구를 중심으로 공전하는 위성입니다. 모체(지구)의 조석력에 의해서 그 모체를 도는 천체의 모양이 타원형으로 변형이 됩니다. 이때 달의 장축이 지구와 잇는 선을 벗어나면 모체인 지구의 중력에 의해 회전력이 작용합니다. 이러한 현상이 계속되어 결국 달의 조석은 지구 쪽으로 고정되고, 공전주기와 자전주기가 같아지게 되는 것입니다. 조석력은 천체가 타원체로 변형되는 정도가 크거나 천체와 모체의 거리가 가까울수록 더 크게 작용합니다. 이 때문에 모체인 항성과 공전하는 거리가 먼 행성 보다 모체를 중심으로 공전하는 비교적 거리가 가까운 위성들이 조석 고정됩니다.
토목공학
Q. 지진의 대변은 내진 설계라는 게 있던데 이거는 완공 후에는 못하는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.내진설계는 역대 지진 통계를 바탕으로 프로그램에서 모델링된 건축구조물을 시뮬레이션 해봅니다. 이때 실제 사용할 건축재료 강도와 형태가 적용되는데 시뮬레이션 중 구조적으로 부족한 부분이 있으면 프로그램에서 모델링된 건축물이 어떻게 파괴되는지 보여줍니다. 이후 구조설계자들이 문제 해결에 필요한 구조수정을 하고 다시 시뮬레이션하여 적합한 구조설계를 도출합니다. 기본적으로 구조를 어떻게 설계해야 하는지 지식을 가지고 최초 설계를 하지만 방대한 통계정보를 기억할 수 없기 때문에 프로그램을 통해서 더 확실하게 설계값을 얻어내는 것입니다. 만약 이미 건축된 구조물에 내진설계를 반영하고자 한다면 기존 구조설계자료를 검토하고, 필요하다면 현장에서 구조진단을 하여 해당 자료대로 설계되었는지, 차이가 있다면 어떻게 시공되었는지 기록합니다. 이후 그 내용대로 모델링하여 구조적으로 부족한 부분을 확인하여 보강 방법을 결정하고 다시 모델링합니다. 시뮬레이션 후 설계값이 나오면 그것을 토대로 보강공사를 할 수 있습니다. 기존 건축물의 상태나 설계 내용에 따라서 신축공사와 큰 차이 없는 비용이 발생할 수도 있습니다. 많이 사용되는 보강 방식으로는 기존 구조체에 철골구조물을 덧대거나 탄소섬유를 감싸서 일체화시키는 방식이 있습니다. 그 외에도 진동을 대신 흡수해 줄 수 있는 내진 장비를 설치하는 방식도 있지만 그 방식은 주로 대형건축물에서 신축공사시 사용하는 방식입니다. 비교적 쉬운 방법이 철골구조나 탄소섬유로 보강하는 것입니다. 소규모 건축물의 경우 법상 구조안전의 확인 대상이 아니기 때문에 설계자가 경험치로 구조설계를 하는 경우도 많지만 정직하게 설계하는 분들은 법상 대상이 아니더라도 구조계산을 통하여 설계합니다. 그럴 경우 내진설계가 함께 반영되기 때문에 너무 오래된 건축물이 아니라면 내진 설계가 이루어진 상태로 허가부터 준공까지 받은 건축물일 것입니다. 우리나라는 1988년에 내진설계기준이 재정되었고, 꾸준히 기준이 강화되었기 때문에 그 이전이 아니라면 내진설계기준이 반영되었을 것이며, 혀가시점에 따라 현행 보다 구조기준이 약할 수 있습니다.
화학
Q. 후쿠시마 오염수가 우리나라 해안가에 언제쯤 도착할까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.여러 국가나 연구기관 마다 예상하는 기간에 차이는 있습니다. 기후 변화로 인해 더 예측하기 까다롭기 때문입니다. 중국에서는 최소 280일 만에 올 것이라 예측라고 있으며 국내에서는 4~5년을 예측하고 있습니다. 일각에서는 한달 만에 우리나라 남해에 도달한다고도 하고, 6개월을 예상하기도 하는데 그것은 맞지 않습니다. 제대로 시뮬레이션이 이루어진 것은 아닌듯합니다. 많이 예측하는 기간은 짧게는 1년 정도이며, 큰 변수가 없다면 4년 정도 걸릴 것으로 예측하는 의견이 많습니다.
기계공학
Q. 부등침하에 대해서 궁금합니다...
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.관련업에서 부등침하는 보통 부동침하라고 많이 얘기합니다. 건축구조물이 지반 위에 자리 잡고 만들어지는데 구조물의 무게와 지반의 강도에 따라서 침하가 발생합니다. 침하는 지반의 변형을 얘기하며, 지반이 아래로 내려 앉는 것입니다. 구조물이 있는 지반이 구조물의 모든 부위가 균등하게 침하하면 구조물의 변형이나 파괴는 발생하지 않습니다. 하지만 토질의 차이로 지내력이 구조물의 부위마다 다르다면 약한 부위가 더 많이 침하되고 강한 부위는 적게 침하될 것입니다. 이때 침하의 차이 때문에 구조물도 영향을 받아 변형이 생기거나 파괴될 수 있습니다. 아니면 건축물이 많이 침하된 곳으로 기울 수도 있습니다. 건축구조물의 면적이 넓을수록 부동침하가 발생할 가능성이 높습니다. 면적이 넓으면 부동침하시 건축물이 기울어질 가능성이 높습니다. 이러한 이유 때문에 공사 전에 해당 대지의 지반조사가 이루어지고, 필요에 따라서 공사 중에 부동침하 검사를 하게 되는 것입니다. 이미 다 지어진 후에 사고가 발생하면 인명피해와 재산피해가 발생하기 때문에 지반조사와 부동침하 검사를 시행합니다. 일정 규모 이상에는 지반조사를 법적으로 시행하도록 규정하고 있으며, 그렇지 않더라도 지반조사를 하고 시공하는 것이 좋습니다. 지반 조사를 통해서 연약지반에 대한 보강을 계획하여 부동침하도 예방할 수 있습니다.
화학
Q. 원자력발전소에 들어가는 원자력과 핵폭탄의 핵은 같은 성분인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.원자력 발전에는 핵연료는 우라늄 235, 플루토늄 239 등 핵분열성 물질을 사용합니다. 원자폭탄에는 농축 우라늄 235나 플루토늄 239를 사용합니다. 원자력 발전에 쓰이는 대표적인 핵연료와 원자폭탄에 쓰이는 핵물질이 같음을 알 수 있습니다. 둘 다 핵분열의 연쇄반응으로 생겨나는 에너지를 이용한다는 점에서 같은 원리입니다. 하지만 원자 폭탄의 경우 농축과정을 거친 우라늄이 사용됩니다.
토목공학
Q. 후쿠시마 오염수 한국 해안까지 오는데 얼마나 걸릴까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.오염수 방류 후 우리나라 바다까지 도달하는 기간은 국가나 학계마다 의견이 다릅니다. 중국이나 대만의 자료에서는 방류 후 250일이면 남해에 도달하고, 2년이면 동해까지 퍼진다고 합니다. 국내 연구기관 및 일부 컨설팅업체에서는 방류 후 4~5년 뒤 국내 바다에 도달한다고 합니다.기후 변화로 인해 해류도 영향을 받을 수 있기 때문에 예측하기 어렵지만 빠르면 1년 정도면 우리나라 바다에 도달할 것이라 생각됩니다. 30년 동안 방류할 계획이기 때문에 바다에 방사성 물질이 축척되는 것이 걱정됩니다. 반감기가 짧은 방사성 물질이 많지는 않습니다. 그렇기에 누적되는 것이 걱정되는 것입니다. 한편으로 방류된 오염수에 방사성 물질들이 전부 흘러 오는 것은 아니며, 태평양 바다에 희석되기 때문에 아주 위험한 수준은 아닐 것으로 예상됩니다. 다만 일본에서 오염수를 처리하는 방식이 괘씸합니다. 다른 국가에까지 영향을 주지 않을 대안도 있는데 가장 비용이 적게 드는 방식을 택해서 피해를 주게 되는 결과로 이어질 것입니다.