안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 초승달 옆에 있는 별이 화성인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.금성입니다. 금성은 샛별이라고도 불리고, 종종 달과 인접하게 떠서 크고 밝은 별처럼 보입니다. 육안으로 관측되는 행성과 위성 중에 태양과 달 다음으로 밝은 행성입니다.
지구과학·천문우주
Q. 중력은 동일한데 낙하속도는 왜 물질마다 다를까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.진공상태라면 부피나 무게, 형채와 상관 없이 낙하 속도가 같을 겁니다. 하지만 일반적인 환경에서 낙하할 경우 공기저항, 바람 등의 영향으로 물체의 낙하속도에 영향을 주게 됩니다. 이해하기 쉬운 예로 깃털과 쇠구슬의 낙하입니다. 일반적인 환경에서 동시에 떨어뜨리면 깃털은 공기저항과 환경의 영향으로 느리게 낙하하는 반면 쇠구슬은 공기저항이나 환경의 영향을 적게 받으면서 낙하합니다. 진공상태에서 같은 실험을 할 경우 깃털과 쇠구슬은 동시에 떨어집니다. 이는 공기저항이 없기 때문에 깃털이 중력가속도 만의 영향을 받으며 낙하하기 때문입니다.
지구과학·천문우주
Q. 초승달 옆에 밝게 빛나는 별 금성 맞나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.금성이 맞습니다. 어제 달과 근접하게 나타나서 볼 수 있었습니다. 금성은 샛별이라고도 하며 종종 달과 근접하게 떠서 맨눈으로 관측할 수 있는 행성으로 태양과 달 다음으로 밝습니다.
물리
Q. 지진이 나면 위층으로 올라갈수록 더 흔들리나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.법적기준을 따라 건축물은 지반에 정착되어 있어야 합니다. 건축물 가장 하부에 기초가 정착되어 있고, 그 위로 실질적으로 사람들이 이용하는 건축물이 올라가는 겁니다. 지진이 발생하면 지반에 정착된 기초가 먼저 지반의 움직임만큼 흔들리게 되고, 그 진동이 구조체를 타고 상부로 전이됩니다. 이때 구조체의 형태나 재질에 따라 차이가 있지만 보통 건축물 형태룰 보면 하단은 기초에 고정되어 있고, 최상단은 고정되지 않은 형태죠. 한쪽은 고정되어 있고 다른 한쪽이 고정되어 있지 않은 경우 고정단(기초부분)에서 멀어질수록 좌굴반경이 큰데 높은 건축물일수록 그런 현상이 확연하게 나타납니다. 기초로부터 가장 먼 지붕부분이 가장 반경이 큽니다.그러면 건축물이 중간에 부러지듯이 무너지는거 아닌가 생각할 수 있는데 구조설계 시 버텨낼 수 있게 구조체를 설계하고, 건축물에 따라서 진동을 대신 흡수하여 상쇄할 수 있는 설비를 설치합니다. 그리고 너무 단단하게 버티는 것이 더 잘 부러질 수 있기 때문에 어느 정도 유연성을 가지게 만듭니다.
지구과학·천문우주
Q. 제주도의 현무암은 구멍이 있는지요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.화산활동을 통해 생성된 암석으로 대표적인 것이 화강암과 현무암이 있습니다. 화강암의 경우 화산활동으로 만들어진 물질이 지표면으로 분출되지 못하고 마그마 상태로 서서히 굳어져서 생성됩니다. 현무암은 마그마가 지표면으로 분출되어 빠르게 굳어지면서 생성되는데, 그 과정에서 마그마에 가스가 빠져나간 자리가 그대로 굳어지면서 많은 구멍이 생겨난 형태가 되는 것입니다.
생물·생명
Q. 관상용 양귀비와 마약용 양귀비는 다른 꽃인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.같은 양귀비과 식물입니다. 하지만 관상용으로 재배되는 개양귀비에는 마약성분을 얻을 구 없고, 마약용으로 알려진 양귀비는 즙액으로 아편을 만들 수 있습니다. 모르핀과 같은 성분이 포함되어 있어 민간에서 진통제와 같은 응급약품처럼 사용해왔지만 현재는 마약법 단속 대상이 되었습니다.
토목공학
Q. 시멘트와 콘크리트의 차이점을 알고싶어요.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.시멘트는 콘크리트를 만드는데 쓰이는 주요재료입니다. 시멘트, 모래, 자갈, 물을 배합하여 만드는 것이 콘크리트입니다. 시멘트와 물이 만나면 굳어지는 성질을 이용해서 만들어진 것이며, 강도를 높이기 위해 다른 재료가 추가되기도 합니다. 그외에 철근과 함께 사용하여 구조체를 만들거나 도로 포장 등에 사용됩니다.시멘트는 석회를 주요 재료로 하여 콘크리트와 같은 구조체를 만들기 위해서 사용되거나 벽돌이나 타일과 같은 재료를 교착 또는 접착할 수도 있고, 구조체에 발라서 면을 고르게 만든 뒤 마감작업이 용이할 수 있게 사용됩니다.
전기·전자
Q. 정약용 선생이 발명한 거중기는 어떠한 과학적 원리로 작동을 했었나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.거중기의 원리는 현대에 있어서는 매우 간단한 원리입니다. 당시로써는 그 원리는 어떻게 알아냈는지 궁금하긴 합니다. 그리고 정약용 선생의 계산이 현대의 계산과 큰 차이가 있는데 그때의 계산법은 어떻게 만들어진 것인지도 의문입니다. 거중기의 핵심 원리는 도르래입니다. 각각 4개의 고정도르래와 움직도르래가 사용되었습니다. 움직도르래를 사용하여 물체를 들면 도르래 개수 n개마다 1/2n제곱의 힘으로 들어올릴 수 있습니다. 거중기에는 4개의 움직도르래가 사용되었으니 1/16(2의 4제곱)의 힘이 든다는 것입니다. 그리고 움직도르래의 경우 물체가 움직여야 할 거리(들어올리는 경우 높이)의 2배 길이의 줄이 필요하기 때문에 2배의 힘이 필요합니다. 움직도르래를 통해서 한 사람이 16배의 힘을 낼 수 있는데 1/2 반감되어 8배의 힘을 만들 수 있는 것입니다. 그리고 줄을 당길 수 있게 양쪽에 하나씩 붙어 있는 축바퀴(얼레 형태로 되어 있음)가 있는데 그 손잡이가 중심에서 거리가 떨어져 있어서 지렛대의 원리도 작용됩니다. 줄이 감기는 부분의 반경 보다 실제 사람이 잡고 돌리는 손잡이의 운동 반경이 크기 때문에 지렛대의 원리가 작용하는 것입니다. 그 차이가 5배 정도 된다고 가정할 경우 1/5의 힘으로 당길 수 있는데 손잡이 하나에 두사람이 붙어서 당길 수 있었다고 합니다. 그렇게 되면 한사람이 당기는데 드는 힘이 1/10이 필요한 것입니다. 도르래와 지렛대로 얻은 효율을 계산하면 1/80 정도 힘으로 물체를 들어올릴 수 있는 것으로 한사람이 80배의 힘을 낼 수 있다고도 볼 수 있습니다. 정약용 선생의 계산으로는 25배의 힘을 낼 수 있다고 기록한 것을 보아 축바퀴에서 반경의 차이가 3.125배이거나 한사람의 힘 기준이라면 1.5625배 정도 였을 것 같습니다. 상세 사이즈는 알지 못하기 때문에 정확한 수치는 모르겠지만 도르래의 원리와 지렛대의 원리를 통한 효율적인 장치임은 분명합니다.
화학
Q. 봉지과자들을 질소 포장을 하는 과학적 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.질소는 무색, 무취의 기체로 과자의 맛과 색에 거의 영향을 주지 않습니다. 다른 물질과 반응을 잘하지 않아 과자의 성분들과도 반응하지 않습니다. 특히 음식이 변질되는 것은 산소와 반응하면서 산화되는 것이 많은데 질소를 충전하면서 봉지 내부에 산소를 빼주는 것도 있습니다. 내용물과 화학반응을 하지 않는 불활성 기체로 아르곤, 네온, 헬륨 등의 기체도 있지만 이러한 것들은 비용이 비싼 반면 질소는 공기 중에 많이 포함되어 있고 쉽게 얻을 수 있기 때문에 과자 봉지에 충전하는데 효율적인 기체입니다. 추가적으로 과자 봉지를 진공 포장을 할 경우 부서지기 쉬운 과자는 포장만으로도 원형 유지가 어려운데 기체를 채움으로써 봉지가 눌리면서 내용물이 부셔지는 것을 막을 수 있습니다. 정리하자면 적은 비용으로 과자의 산화 방지 및 봉지가 눌려서 내용물이 부셔지는 것을 방지하기 위해서 질소를 충전합니다.
토목공학
Q. 이 하얀색 돌은 무엇인가요??
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.석회암(석회석) 같은 경도가 낮은 돌인 것 같습니다. 석회암은 검정색에서 흰색 사이 모든 색이 나올 수 있고 대부분 회색입니다. 석회암에 포함된 불순물에 따라서 색의 차이가 생길 수도 있습니다.