안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
화학
Q. 에어컨의 제습모드로 온도를 낮추면 냉방모드 대비 전기 에너지가 적게 들어가나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.제습모드에 대해서는 제조사마다 방식차이가 있습니다. 그래서 제조사와 모델마다 차이는 있습니다. 제습모드 설정에 습도기준으로 가동하는 제조사가 있고, 습도 설정없이 제습모드를 가동하는데 온도를 설정할 수 있는 것이 있고, 설정은 없이 제습모드를 가동하는 것도 있습니다. 이런 차이는 있지만 기본 원리는 비슷합니다. 온도 차이를 이용하여 수증기를 포함한 공기를 이슬점에 도달하게 하여 공기 중 습도를 조절하는 것입니다. (제습모드는 냉방모드 보다 냉각기 온도를 더 차갑게 낮추고 바람은 더 약하게 불어서 냉각기에 공기 중에 수증기를 결로로 맺히게 하여 습도를 조절합니다.) 단지 제품마다 작동 방식에 차이가 있어 소비전력 차이는 생길 수 있습니다. 요즘은 인버터 방식 제품이 많으니 인버터를 기준으로 동일 제품의 냉방모드와 제습모드를 기준으로 본다면 습도에 따라 차이가 있습니다. 습도가 높은 장마철에는 제습모드가 전력소비량이 높을 것입니다. 이 차이는 인버터 방식 에어컨을 냉방모드로 가동시 실내온도가 설정온도에 다다르면 실외기 가동을 멈추었다가 다시 실내온도가 높아지면 작동합니다. 그렇게 간헐적으로 작동하여 소비전력을 낮춰주는데 제습모드의 경우 설정온도 보다 조금더 낮은 온도까지 낮춰서 습도를 낮춰주다 보니 소비전력은 더 늘어나게 됩니다. 삼성전자의 논문을 보면 제습모드도 간헐적으로 실외기를 멈춰주기는 하지만 한 번 작동할 때 시간은 냉방모드 보다 더 길게 작동합니다. 소비전력량을 비교할 때 실외기 작동을 멈추는 구간이 어떻게 걸리냐에 차이입니다. 2시간 이상의 장시간을 기준으로 보면 냉방과 제습모드의 소비전력량은 비슷하다고 하지만 실제 실험 그래프를 보면 제습모드가 조금 더 소비전력량이 높을 것으로 보였습니다. 하지만 습도가 높을수록 그 차이는 커질 것입니다. 습도가 높으면 제습모드가 소비전력이 높을 것입니다. 습도를 설정하는 제품이나 설정이 없는 제품 또한 온도차이를 이용해서 제습을 해야 하기 때문에 필요 이상으로 가동될 것입니다. 목적이 냉방이 아니라 제습이기 때문입니다. 냉방모드로 제습이 된다는 얘기도 있는데 냉방모드로 가동하면 제습과 냉방이 동시에 이루어지니까 효율적이라는 내용에서 나온 말 같습니다. 그 부분은 일부만 맞습니다. 에어컨을 냉방모드로 가동하면 초기에는 제습이 같이 이루어집니다. 그러다가 실내온도가 설정온도와 비슷해지면 실내 공기는 이미 그 온도에서 포화수증기량에 도달했지만 더 이상 온도가 낮아지지 않으면 수증기를 내놓기 힘든 상태일 것입니다. 오히려 작동을 멈춘 시간에는 습도가 다시 높아질 수도 있습니다. 이 또한 삼성전자에서 내놓은 논문을 보면 일정량 제습을 한 이후 제습이 거의 이루어지지 않는 것을 알 수 있었습니다. 특히 인버터 방식은 중간중간 실외기 가동을 쉬면서 서서히 온도가 올라갈 때 습도가 올라가서 그 시점에 습도에 의한 불쾌함을 느낄 수도 있습니다. 제습모드는 앞서 언급했듯이 설정온도 보다, 냉방모드 보다 더 낮게 냉각기를 차갑게 만들기 때문에 계속해서 제습을 할 수 있으며, 잠시 멈췄을 때도 냉각기가 매우 차가워진 상태이기 때문에 어느 정도는 제습이 계속 이루어질 수 있을 겁니다. 실외기가 작동되는 냉방모드가 더 짧고 냉각기 온도가 덜 차갑기 때문에 실외기가 멈추면 제습효과가 빨리 없어질 것입니다. 그래서 냉방모드와 제습모드 중에 뭐가 소비전력량이 낮냐 생각될 것입니다. 습도가 너무 높은 날이 아니라면(장마철이나 비가 많이 오는 날이 아니라면) 비슷할 것입니다. 두 모드의 목적에 맞게 사용하면 됩니다. 빨리 시원해지길 원한다면 냉방모드, 빨리 습도를 낮추려면 제습모드를 사용하면 됩니다. 더 효율적으로 쓰겠다면 냉방모드로 온도를 낮추고 제습모드로 바꿔서 습도를 낮추면 될 것 같습니다. 제습모드 작동시 온도설정이가능한 제품이라면 냉방모드 보다 1~2도 높게 설정해서 사용하면 조금이라도 전력소비를 낮출 수 있습니다. 써큘레이터 같은 제품을 함께 사용하시고, 커튼이나 브라인드 같은 것으로 차양을 해서 복사열을 주이면 좋습니다. 그리고 요즘 제품들은 기능이 다양하기 때문에 절전모드, ai모드 등을 잘 사용하는 것도 도움이 될 것입니다. 그냥 목적에 맞게 사용하십시오.
화학
Q. 에어컨을 계속 켜두는 것과 간헐적으로 켜는 것 중 어느 것이 효율적일까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우선 인버터방식이냐 컨버터방식이냐에 따라 차이가 있습니다. 컨버터방식이 예전에 사용해오던 방식이라 먼저 설명하겠습니다. 컨버터방식은 에어컨을 가동했을때 모터가 일정하게 돌아갑니다. 설정한 온도가 되면 바람을 불어주는 송풍팬의 속도를 늦춰줄 뿐 압축기와 응축기를 작동시키는 모터는 계속 일정하게 돌아갑니다. 그래서 사양을 보면 하나의 소비전력만 적혀있습니다. 그런 제품은 적당한 시간과 온도를 정해서 2,3시간정도 가동후 실내가 더워지지 않는 정도로 꺼두는게 좋습니다. 다음은 인버터방식입니다. 요즘 나오는 에어컨은 대부분 인버터입니다. 위에 얘기한 컨버터와 차이는 모터 출력을 조절하는 것입니다. 설정한 온도가 되면 모터출력을 낮춰서 불필요한 전력소비를 줄여줍니다. 실내기도 기능이 발전하면서 더 효율적으로 실내온도에 대응합니다. 이때 첫 가동시 높은 출력으로 목표온도의 근사치로 온도를 낮추고 점차 모터 출력을 낮춰서 설정온도를 유지할 수 있을 정도만 가동합니다. 상황에 따라 실외기의 가동을 멈추기도 합니다. 에어컨의 전력소비가 가장 큰 부분이 압축기 응축기 가동입니다. 그 부분을 조절하여 전력소비를 줄여주는 것입니다. 인버터방식을 가장 효율적으로 사용하는 것은 송풍구 앞 쪽에 써큘레이터 같은 공기순환장치를 가동하고 23~26도 정도에 적당한 온도를 설정해서 가동하면 됩니다. 멈췄다가 재가동할 때 높은 출력으로 시작하기 때문에 지속적으로 가동하는 것이 더 효율적일 수 있습니다. 그러니 장시간 외출이 아니라면 계속 켜두시면 됩니다. 설정온도에 따라서 전력소비가 높을 수 있지만 같은 온도로 컨버터와 인버터를 비교하면 인버터는 계속 켜두는 것이 좋고, 컨버터는 주기적으로 가동을 멈춰주는 것이 좋습니다. 에어컨은 실내를 춥게 만드는게 아니라 더위를 피할 정도로만 가동해도 된다고 생각합니다. 인버터 방식에 추천드리는 온도는 25~26도 정도로 계속 가동하시면 전력소비도 줄이면서 더위를 피할 수 있습니다. 인버터방식 에어컨을 26도로 24시간 가동할 시 한달에 에어컨에 대한 전기요금이 2만원 중반대에서 3만원 중반대로 나온 사례들이 있습니다.(제조사, 기기, 누진세 구간 등에 따라 차이는 있지만 해당 금액은 301~450kWh 구간 기준입니다.)
화학
Q. 윤달이 4년마다 한번 있는 이유가 뭔가요??
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.윤달은 음력을 기준으로 3~4년에 한 번씩 한 달이 추가되는 것으로 달의 주기를 이용한 음력의 1년이 일반적으로 사용되는 1년(365일)과 차이가 있어서 보완하기 위한 것입니다. 음력에서 1년은 354일이라 통상적인 일수 365일과 11일 차이가 있습니다. 그래서 그 차이를 보완하기 위해서 2~3년에 한 번 음력에서 평년의 12개월에 1개월을 추가합니다. 이때 추가한 달을 윤달이라 합니다. 19년에 7개월의 윤달을 두는 19년 7윤법을 가장 많이 사용합니다. 그리고 윤년이란 것이 있습니다. 이는 양력에서 만들어지는 것입니다. 양력이 지구가 태양을 공전하는 주기를 기준으로 만들어졌는데 지구의 공전주기가 365.2422일로 통상적인 1년의 365일과 차이가 있습니다. 그 차이를 보완하기 위해서 4년에 한 번씩 365일+1일을 하여 1년을 366일로 만듭니다. 이 하루는 항상 2월에 붙이는데 2월 29일이 있는 해를 윤년이라 합니다. 4년에 한 번씩 생일이라는 친구분은 윤달이 아니라 윤년에 생일이 아닐까 생각됩니다. 윤달에 생일인 사람은 19년에 7번 생일이 오기 때문에 생일 챙기는 것이 골치 아파져 양력으로 챙기는 것이 더 많을것 같습니다.
화학
Q. 설탕을 녹여 만드는 솜사탕은 왜 딱딱하지 않고, 부직포의 느낌이 나는 건가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.설탕을 솜사탕으로 만들 때 열을 가해 액체로 만들고 그것을 빠른 회전력으로 주변으로 흩날리게 만듭니다. 이때 액체 덩어리로 날리는 것이 아니라 매우 가는 실처럼 날리게 됩니다. 솜사탕을 만드는 기계의 가장자리에 벽을 만들어 날리는 다른 곳으로 흩어지지 않게 해두고 막대기로 감아서 모아주는 것입니다. 이때 만들어지는 설탕실(편의상 실이라 표현하겠습니다)은 한가닥으로 길게 생겨나는 것이 아니라 솜처럼 불규칙적으로 퍼지면서 생성되는 것입니다. 그렇게 퍼져서 날리는 것을 막대에 대충 감아내면서 실과 실 사이에 공기층이 많이 생겨나서 솜처럼 폭신한 형태가 됩니다. 막대에 모을 때 손이나 도구로 힘줘서 눌러 모았다면 폭신함이 줄고 누르는 힘에 따라서 단단하게 뭉칠 수도 있는 것입니다. 정리하자면 녹인 설탕을 원심력을 이용해서 가늘고 수많은 가닥의 실이나 솜처럼 흩어지게 만들고, 그 상태로 굳어진 것을 대충 걸어내듯이 모아서 그 사이사이에 빈 공간이 생겨 폭신한 것입니다.
토목공학
Q. 아파트 등에 철근을 넣었는지 확인하는 방법은?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.구조안전진단 장비 중에 철근 탐사기라는 것이 있습니다. 벽체에 가져다 대고 작동시키면 철근의 위치를 파악할 수 있습니다. 자기 감응방식과 전자파 레이더방식이 있습니다. 철근의 위치와 직경, 피복 깊이를 추정해주는 장비입니다. 자기 감응방식은 전자기유도를 통해서 측정하는 방식이며, 전자파 레이더 방식은 전자파를 방사해 그 전자파가 콘크리트와 전기적 성질이 다른 물질, 예를 들어 철근이나 공동 등의 반사물체로부터 반사되어 다시 측정기에 수신되는 정보를 통해서 측정합니다.만약 기존 도면이 있다면 추정치와 도면 내용을 비교해서 문제의 유무를 확인할 수 있습니다. 문제가 있는 것이 확인된다면 후속 조치가 이어집니다.구조안전진단에는 철근의 부식측정도 있으며, 콘크리트에 대한 여러가지 측정도 있습니다. 구조에 영향을 줄 수 있는 여러 요인을 조사하여 안전진단이 이루어집니다.
생물·생명
Q. 인간의 진화는 계속되고 있는 것인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우선 많은 사람들이 잘못 이해하고 있는 것이 있습니다. 찰스 다윈이 얘기한 진화론은 원래 진화라는 말을 사용하지 않았습니다. 원래 찰스다윈의 종의 기원이라는 책의 초기본에는 descent with modification(변화를 동반한 계통) 라고 썼습니다. 진화라는 단어를 사용하게 되면 사람들이 진보를 뜻하는 것으로 받아들일 수 있기 때문입니다. evolution(진화)은 하버트 스펜서라는 영국 철학자에 의해 쓰였던(유행했던) 단어로 인종적 우월함을 가리기 위해서 사용되어서 사람들에게 오해를 불러일으킬 수 있는 단어이기 때문입니다. 진화론은 환경에 따라 진보할 수도 있고, 퇴보할 수도 있습니다. 퇴보한 것처럼 보여도 그 환경에서는 우월한 형태일 수도 있다는 것입니다. 찰스 다윈이 진화론을 주장했을 때 비난을 받은 것은 그 시대가 창조론이 매우 당연하다는 분위기였다는 것이 크다고 봅니다. 다윈의 수집 정보를 살펴보면 매우 합리적인 연구(추정)결과입니다. 과학에 100% 정답은 없을 수 있고, 언제든 더 확실한 결과가 있다면 뒤집힐 수 있는 것입니다. 그럼에도 다윈의 진화론은 대단한 연구 결과인 것입니다. (물론 생물학에는 진화론 만으로도 설명이 안되는 부분이 많습니다. 진화론은 종의 기원에 대한 일부분일 수 있는 추론입니다.)진화는 생물이 환경에 맞춰 유리한 형태로 변이가 생겨난다는 것이 더 맞을 것 같습니다. 예를 들어 낙타의 속눈썹이 매우 긴 것이 사막의 모래가 눈에 들어가는 것을 막기 위한 진화라 추정하는 것이 설득력 있는 내용이라는 것입니다. 같은 종의 새나 벌레 등이 서로 다른 환경에서 차이를 보이는 것 또한 각각의 환경에 맞게 변이된 것입니다. 인간 또한 그럴 것입니다. 각자가 살고 있는 환경에 맞춰서 유리한 형태를 이루고 있을 겁니다. 어떤 형태의 진화일지 차이를 찾으려면 깊은 연구가 있어야 하겠지만 행동의 진화일 수도 있고, 형태의 진화일 수도 있습니다. 그리고 인간은 다른 동물에 비해서 환경적응력이 뛰어나고 도구의 사용이 뛰어나기 때문에 인체 외적인 부분으로 보완해왔던 것도 있습니다. 그래서 변화의 차이가 잘 안 보일 수도 있습니다. 인간이 도시를 이루고 살아가면서 더더욱 예전과 차이가 적을 수도 있습니다. 그럼에도 현재 환경에 맞게 진화한 부분들이 있을 것입니다. 아주 오래전 지금의 인간과 비교하거나 전혀 다른 환경에서 살아가고 있는 인간을 비교하면 차이가 발견될 수도 있습니다. 그것이 진화라고 할 정도인지는 모르겠습니다. 그리고 변수도 있습니다. 2018년 시베리아에서 발견된 데니소바인(디에니소바인)의 유전체를 분석한 결과, 이 인간이 호모사피엔스와 네안데르탈인과의 유전자 정보가 나오면서 혼혈을 통한 유전적 다양성이 형성될 수 있다는 결과가 나왔습니다. 고인류의 정보이기 때문에 현대에서는 어떤지는 알 수 없긴 합니다. 현대 인류의 진화는 쉽게 얘기할 수 없을 것 같습니다. 그만큼 진화라고 할 수 있을 정도의 차이를 찾지 못한 것이 아닐까 생각됩니다. 그리고 아직도 풀리지 않은 내용도 많습니다. 아직 어떤 부분이 진화한 것이다라고 명확하게 얘기할 수 있는 부분이 없거나 연구 결과가 나오지 않아 속시원하게 얘기할 수 없을 것 같습니다. 그저 추측할 수 밖에 없습니다.끝으로 그 동안에 알고 있던 유인원에서 인간으로 점차 진화한 것이라 표현한 그림은 잊으셨으면 좋겠습니다. 일단 그런 그림은 잘못된 것입니다. 각 단계가 다른 종이라는게 현대에서는 더 설득력 있는 연구입니다.
기계공학
Q. 제습기와 에어콘을 같이 트는것도 괜찮나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.초기에 습도가 빨리 내려가면서 쾌적하고 시원하게 느낄 수 있습니다. 하지만 두 제품의 원리를 생각한다면 에어컨만 가동해도 될 것으로 보입니다. 에어컨은 냉매가 차있는 압축기에서 코일을 냉각시켜서 공기중에 열을 빼앗아서 차가워진 공기를 다시 실내로 보내는 것입니다. 그 과정에서 공기 중에 수증기가 압축기 코일에 결로로 맺혀서 공기중 습도를 낮춰줍니다. 제습기도 같은 원리입니다. 하지만 에어컨과 달리 응축기(가열기)가 일체형으로 되어 있기 때문에 차가운 공기가 아니라 따뜻한 공기를 내보냅니다. 그러면 에어컨은 제습기에서 나온 따뜻한 공기를 다시 냉각시켜야 하기 때문에 에어컨의 가동률을 높이게 될 것 같습니다. 요즘 출시되는 에어컨은 인버터방식으로 적정온도가 맞춰지면 온도를 유지하면서 모터 속도를 조절하여 전력 효율을 높여주는데 계속해서 따뜻한 공기가 발생하고 있으면 그 효과가 줄어들 것입니다. 컨버터식이라면 항상 같은 전력을 소모하기 때문에 전력 사용에는 영향이 없을 것 같습니다. 하지만 제습기의 전력소비량도 적은 것이 아니기 때문에 이미 제습효과가 있는 에어컨과 동시에 가동할 필요는 없을 것 같습니다. 습도가 너무 높아 불쾌하다면 잠시만 가동하여 빠르게 습도를 낮추는 정도로만 사용할 것을 권장합니다.
화학
Q. 제습기 사용이 버려야되는 물은?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.마시면 큰일납니다. 제습기에 모이는 물은 공기 중에 미세먼지나 각종 균들이 섞여 있습니다. 그리고 제습기 구조상 내부를 세척하고 살균하기 힘듭니다. 그렇기 때문에 결로가 맺히는 압축기 코일에 곰팡이균이나 그 외에 여러 균이 있을 가능성도 있습니다. 겉보기에는 깨끗해 보이지만 오염된 물입니다.
토목공학
Q. 서울에서 빠질 때 고속도로가 막히는 이유가 뭘까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.해당 구간을 포함하여 대부분의 고속도로에서 교통사고, 병목현상, 도로공사, 고장차량 등이 없는데도 정체가 생기는 것은 유령정체일 가능성이 높습니다. 유령정체의 이유는 다음과 같습니다. 모든 차들이 급제동 없이 잘 가고 있으면 문제가 없는데, 앞서 가던 차 중에 한대가 갑작스러운 차선 변경이나 여러가지 이유로 감속을 하게 된다면 뒤에 오던 차는 그 보다 더 긴시간 동안(단 1초라도 더 길게) 급격하게 속도를 줄입니다. 또 그 위에 오던 차는 더 긴시간 동안 더 급감속을 합니다. 그런 것이 줄줄이 이어지면서 후속 차량들의 정체로 이어지는 것입니다. 그런 현상은 휴게소 진입부에서도 나타날 수 있는데 교통량이 많은 곳일수록 더 심하게 나타날 수 있습니다. 휴게소를 이용할 차들이 다들 가장 우측차로에 순서대로 간다면 해당 차로만 정체될 수 있겠지만 실제로 그렇지 않습니다. 해당 차로 좌측 차로를 통해서 앞으로 가서 끼어들기 하려는 차들도 있고, 상위 차로에서 가던 차가 갑작스럽게 휴게소를 이용하려고 감속하며 무리한 차로변경을 하는 경우가 있습니다. 그렇게 되면 사고발생이나 정체가 심해질 수 밖에 없습니다. 이러한 문제를 조금이라도 해소하고자 지정차로 단속을 더욱 강화하겠다고 하는 것입니다. 이미 외국에서는 우리나라에 비해 강하게 처벌하는 나라가 많습니다. 모든 운전자들이 상식적으로 운전하면 줄일 수 있는 문제이지만 개개인의 욕심이나 몰상식 때문에 쉽지 않습니다.
화학
Q. 제습기는 어떤식으로 공기중의 수분을 제거하나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.제습기는 냉각식과 흡착식이 있는데 대부분 냉각식 제습기입니다. 원리 설명은 냉각식 기준으로 하겠습니다. 냉각식 제습기는 에어컨의 실내기와 실외기가 일체형으로 만들어졌다고 생각할 수도 있습니다. 그렇기 때문에 에어컨을 함께 언급하겠습니다.제습기는 통풍구를 통해서 수증기를 포함하고 있는 공기를 흡입합니다. 그 공기는 내부에 있는 증발기를 통과하는데 증발기는 공기보다 훨씬 낮은 온도의 냉매를 통해서 차가워진 상태입니다. 수증기를 머금은 공기가 차가운 공기나 물체 등에 닿으면 이슬점에 도달하여 수증기를 물방울 형태로 내보냅니다. 이것이 결로현상입니다. 제습기와 에어컨은 결로현상을 이용해 습도를 낮춰주는 것입니다. 결로현상으로 맺힌 물방울이 증발기 코일 아래로 흘러서 물 저장소로 모이는 것입니다. 제품에 따라서 물이 흘러가는 길목에 배출호스를 연결하여 제품 외부로 바로 배출할 수 있는 것도 있습니다. 배출수 호스를 통해서 결로를 배출하는 방식은 에어컨과 같습니다. 에어컨은 별도의 수조가 없이 배출수를 바로 배출합니다. 수증기를 내보내고 건조해진 공기는 실내로 방출되기 전에 응축기 코일울 통과하면서 재가열 됩니다. 그렇게 공기가 배출될 경우 실내 공기를 차갑게 만들지 않고 오히려 데워진 공기가 포화수증기량이 높아진 상태이기 때문에 실내의 수증기를 더 머금고 제습기로 들어갈 수 있습니다. 에어컨과 제습기의 차이는 응축기가 제품과 일체형이냐, 분리형이냐 입니다. 에어컨은 실외기에 응축기가 있기 때문에 압축기를 지나서 차가워진 공기를 실내로 배출하는 것으로 냉방효과를 내는것입니다. 제습기는 응축기가 제품 안에 있어서 그 발열로 인해 데워진 공기를 내보내는 것입니다. 그래서 응축기를 발열기나 가열기라고도 표현합니다. 장마철에 습하고 더운 공기를 시원하게 만들면서 습도를 낮추고자 하면 에어컨을 작동시키는 것이 효율적일 수 있습니다. 에어컨을 통해서 제습을 할 때 냉방기능을 사용하는 것으로도 가능하기 때문에 굳이 제습기능으로 작동하지 않아도 될 것으로 생각됩니다.