안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 개기일식이 일어나는 이유가 먼가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.개기일식은 달이 태양을 가리면서 생겨나는 현상입니다. 태양, 달, 지구 순서로 일직선상(꼭 일직선이 아니라 달에 의해서 태양빛이 가려질 정도로 위치해도 됩니다.)에 자리했을 때 달에 의해서 그림자가 생겨나고 그 그림자의 중심에 가까운 지역에 있는 사람들의 시야에서는 달이 태양을 완전 가린 것처럼 보이고, 가장자리에 가까울수록 일부분만 가린 것처럼 보입니다. 일식을 잘 설명한 그림입니다. 그리고 달이 태양과 더 가까울 때는 금환일식이란 것도 생겨납니다. 일식의 형태에 따라 잘 설명된 그림도 첨부하겠습니다.
전기·전자
Q. 선풍기 날이 없는 선풍기에 과학적 원리가 궁금해요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.날이 없는 선풍기는 날이 외부에서 보이지 않게 설치된 것입니다. 송풍날이 본체 안에 위치하여 바람이 나가야 하는 통로를 향해서 송풍합니다. 이때 바람의 압력이 높아질 수 있게 통로를 좁게 만들어서 높아진 압력으로 작은 날 크기에도 센 바람이 생성되게 해줍니다. 물론 날의 회전력을 높여서 센 바람을 만들어내기도 합니다.날이 보이지 않는 곳에 숨어있을 뿐 없는 것이 아닙니다. 어린 아이들이 회전중인 날을 만져서 다칠 위험은 없지만 날이 숨어 있고 바람통로 또한 폐쇄적인 형태이기 때문에 청소가 어렵다는 단점이 있습니다.
전기·전자
Q. 종이컵 전화기는 어떤 원리인건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.보통 소리가 전달되는 원리는 공기를 진동하면서 전달이 됩니다. 공기 외에 소리의 진동을 전달할 수 있는 매개체만 있다면 소리가 전달될 수 있다는 것입니다. 종이컵 전화기는 종이컵과 종이컵을 이어주는 실이 그 역할을 해주는 것입니다. 종이컵 내부 공간에서 소리가 모아지고, 그 소리의 진동이 팽팽한 실을 진동시켜서 반대편 종이컵으로 전달되어 종이컵 내부의 공기를 진동시켜 사람의 귀에 들리는 것입니다.종이컵의 공간이 소리를 모아주는 역할을 해주기에 더 효과적으로 진동을 실로 전달할 수 있습니다.
토목공학
Q. 지반이 무너지는 싱크홀은 왜 생기는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.싱크홀은 지하수가 빠져나가거나 지하수로 인한 침식장용에 의해서 생기는 공간으로 지반이 무너져 내려서 생깁니다. 자연에서 발생하는 싱크홀은 지하수로 인해 땅 속에 연약지반이 쓸려나가서 빈공간이 생기거나 석회질이 녹아 지하수와 함께 이동해버리면서 빈공간이 생겼을 때 상부 지반이 그 공간으로 무너져 내리면서 생겨납니다. 이는 지하수에 의한 침식작용에 의한 것입니다. 그리고 지하수가 그 곳에서 빠져나가서 생기는 빈공간이라고도 볼 수 있습니다. 도심에서 생겨나는 싱크홀은 자연현상과 다른 경우가 있습니다. 땅 속에 묻혀 있는 물이 이동하는 배관이 노후되어 터졌을 때 그 물로 인해 흙이 쓸려나가서 생긴 공간으로 지반이 무너져 내려서 생깁니다. 그 외에도 지하로 건축구조물을 만듦으로써 지하수의 흐름에 영향을 줄 수 있는데 흐름이 바뀐 지하수가 연약지반으로 흘러 지하 공간을 만들 수도 있고, 원래 있던 곳에서 다른 곳으로 이동하면서 지하수가 있던 공간이 빈공간이 될 수도 있습니다. 이때 생겨난 공간으로 지반이 무너져 내리면서 싱크홀이 생길 수도 있습니다. 지하수를 너무 많이 사용하면서 빈공간이 생겨나서 발생하는 싱크홀도 있을 것입니다. 이러한 경우들은 자연을 생각하지 않는 무분별한 개발 때문이라고도 할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 목이 긴 기린이 목뼈는 몇개인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.기린의 목뼈는 7개입니다. 목의 길이와 상관 없이 포유류는 7개의 경추로 이루어져 있습니다. 인간의 목 또한 7개의 경추로 이루어졌습니다. 기린은 목 뼈의 하나의 길이가 25cm 넘습니다. 그리고 뼈가 굵기 때문에 긴 목이 지턍될 수 있는 것입니다.
화학
Q. 찬물을 밖에 놔두면 왜 컵 표면에 물이 생나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.공기는 온도가 높을수록 수증기를 많이 포함할 수 있고, 낮을수록 그 양이 줄어듭니다. 어떠한 온도에서 공기가 포함할 수 있는 최대 수증기량이 포화수증기량입니다. 공기가 머금고 있는 수증기량이 포화상태라는 것입니다. 공기 중 수증기가 포화상태일 때 기온이 낮아지면 포화수증기량이 줄어들고, 초과된 수증기는 다시 물로 내보내는 것입니다. 차가운 물이 담긴 컵이나 어떠한 차가운 것에 수증기를 포함한 공기가 닿으면 그 표면에서는 공기가 차가워지고 포화수증기량을 넘어선 수증기는 물방울 형태로 맺혀 나오는 것입니다. 이때 공기 중의 수증기가 물방울 형태로 맺혀 나오는 시점의 온도를 이슬점이라 합니다. 새벽에 이슬이 맺히는 것도 같은 원리입니다. 그리고 찬공기와 수증기를 많이 품고 있는 따뜻한 공기가 만나서 물방울로 맺혀 구름이 되고, 비가 내리는 것도 같은 원리입니다.정리하면 차가운 컵 표면에 물이 맺히는 이유는 공기 중에 수증기가 포화상태일 때 온도가 낮아지면서 수증기 일부가 물로 응결되는 것입니다.
생물·생명
Q. 십장생 동물 중 가장오래가는것은?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.생물을 기준으로 평균수명을 알려드리겠습니다.거북 - 180년사슴 - 20년 이하 (십장생이라고 하기에는 짧습니다.)학 - 평균 40년, 최대 60년 (장수 기원의 상징, 천년의 장수라는 뜻을 가짐)소나무 - 현존 최고 오래된 소나무는 약 4700살 (실제 상당히 오래 사는 식물)대나무 - 약 150년불로초(십장생에서는 영지버섯을 불로초라 부름) - 한해살이 버섯 (항상 따뜻한 곳에서는 여러해살이도 함, 예로부터 신선의 약초라 불려서 십장생에 들어감)나머지는 해, 돌, 산, 물이라 넘어갑니다.위와 같이 정리해보면 소나무가 가장 오래 살 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 오래 산다고 해서 십장생에 들어가는 것만도 아님을 알 수 있습니다. 십장생은 중국의 신선사상에서 유래 되었으며 10가지가 장수물로 자연숭배의 대상이었습니다. 십장생의 각 대상의 의미(비유)도 정리해 드리겠습니다. 아래와 같이 비유되기도 했습니다.해 - 인간의 맑은 눈구름 - 인간의 마음산 - 인간의 의지돌 - 인간의 고집물 - 인간의 본성학 - 인간의 생활력사슴 - 인간의 순수한 마음거북 - 인간의 넉넉한 마음소나무 - 인간의 약속불로초 - 인간의 욕심
기계공학
Q. 자동차는 왜 브레이크 밟으면 바로 안멈추나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.브레이크의 작동방식을 먼저 생각해야 됩니다. 브레이크 캘리퍼 쿼트라는 것이 브레이크 시스템의 핵심 부품입니다. 이는 브레이크 디스크의 주변이 위치한 부품으로 브레이크 패드를 디스크에 가압하여 마찰을 일으키는 장치입니다. 이때 마찰저항으로 회전 중인 타이어를 제어하고, 차량을 점지시키는 것입니다. 브레이크 캘리퍼 쿼트의 작동원리는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더에 유압이 생성됩니다. 이 압력은 브레이크액을 통해 브레이크 캘리포 쿼트로 전달됩니다. 피스톤이 이 압력을 받고 움직이게 되고, 캘리퍼 본체의 지지를 통해서 브레이크 패드가 디스크에 가압합니다. 이때 패드와 디스크 사이에 마찰이 커지면서 타이어를 멈추게 제어하고 멈춘 타이어와 노면의 마찰까지 작용하여 차량이 멈출 수 있는 것입니다. 장치를 더 크면서도 민감하고, 정교하게 만들면 제동시간을 줄일 수는 있겠지만 차량 속도가 빠를수록 타이어와 노면의 마찰을 통한 제동에 시간이 오래 걸리기 때문에 바로 멈추는 것은 어렵습니다. 만약 그게 된다고 하더라도 탑승자와 싣고 있는 물건은 관성에 의해서 제동시 앞으로 계속 가려고 하기 때문에 위험할 것입니다. 제동에 걸리는 시간이 짧을수록 관성은 더 크게 나타나기 때문에 안전을 위해서도 적당한 제동 시간이 필요합니다.
생물·생명
Q. 좀생이별이 뭘 말하는건가요? 알려주세요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.좀생이별은 우리나라에서 부르는 명칭입니다. 정확히는 별이 아니고 별들이 모여있는 성단입니다. 별들이 자잘하고 좀스럽게 모여 있다고 하여 좀생이별이라고 불렸다고 합니다. 우리 조상들은 좀생이별과 달 사이에 떨어진 거리를 보고 풍년과 흉년을 점쳤다고 합니다. 한자어로 묘성이라고 합니다. 서양에서는 플레이아데스 성단이라고 하여 황도 12궁 중 황소자리에 속합니다. 음력 2월 6일에는 좀생이별(성단)이 서측 방위에 떠오릅니다. 좀생이별로 풍년과 흉년을 점치는 것은 음력 2월 6일 농사철이 시작될 무렵 종생이별과 달의 위치를 보고 판단했습니다. 그 시기 달은 초승달에서 상현달(반달)이 되어 가는데 밥을 담는 함지박 모양을 닮을 때입니다. 좀생이별이 서쪽 하늘에 나란히 떠오르는데, 달은 밥을 머리에 이고 가는 어머니로 보고 좀생이별은 아이들로 여겼습니다. (좀생이별을 맨눈으로 보면 6~7개 정도의 별이 보여서 서양에서 7자매별이라고 부렀다고 합니다. 캄캄한 밤에 시력이 좋다면 그렇게 보인 것 같으나 요즘은 빛공해로 인해 5개를 보는 것도 힘듭니다) 달과 좀생이별이 너무 가까우면 아이들이 배고퍼 보채는 것으로, 너무 멀면 배가 고파 지쳐 있다고 흉년으로 예상했습니다. 촌척(한 자 한 치라는 뜻) 사이를 두고 적당한 거리에 있어야 풍년이 온다고 예상했다고 합니다. 지방마다 해석의 차이가 있으며 그 적당한 거리의 기준이 불명확하기도 합니다. 농경사회에서 풍년을 기원하며 보던 것이라 생각합니다.좀생이별과 관련하여 한가지 더 말씀드리자면 일본 자동차 브랜드 중 스바루가 좀생이별(묘성)을 뜻하며 로고가 6개의 별이 모여 있는 모양입니다.
물리
Q. 얼어있는 걸 만졌을 때 순간적으로 손에 붙는건 왜그런가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.손으로 얼음을 맞졌을 때 붙는 것은 피부표면에 있는 수분이 순간적으로 얼어서 붙게 되는 것입니다. 눈에 보이지 않기만 손에 땀과 같은 수분이 묻어 있는데 얼음을 잡을 때 그 냉기로 인해서 그 수분이 얼면서 얼음과 붙어버리는 것입니다. 매우 차가운 상태의 금속이나 얼음, 아이스바에 혀를 댔다가 붙어버리는 것도 같은 이유입니다. 습한 날 아이스바를 봉지에서 꺼냈을 때 표면에 하얀게 미세한 얼음이 덮이는 것도 같은 현상입니다. 공기중에 수증기가 차가운 표면에 닿아 미세한 물방울로 맺히고 바로 얼어버리는 것입니다.