안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
화학
Q. 뜨거운 물이 차가운 물보다 왜 더 빨리 얼까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.뜨거운 물이 차가운 물 보다 빨리 언다는 것은 음펨바 효과라고 하는데 실제 실험을 해보면 대부분 차가운 물이 먼저 어는 것을 확인할 수 있습니다. 모든 조건에서 뜨거운 물이 차가운 물 보다 빨리 어는 것이 아니며 그릇의 모양이나 불순물의 유무 등의 조건에 따라 이 효과가 나타나기도 하는데 드문 경우입니다. 음펨바 효과를 확인하기 위해 재현하기가 힘들다는 점 때문에 이를 부정하는 학자들도 많습니다. 어떤 이유로 그런 효과가 나타나는지 명확하게 밝혀진 이론도 없어며, 음펨바 효과가 나타나는 실험 조건도 명확하지 않아 아직도 난제인 현상입니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘 위로 땅과 90도(수직으로)로 총알을 발사하게 되면 총알은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.수직으로 쏘아올린 총알은 바람의 영향으로 서서히 바람의 방향으로 각을 틀며 곡선을 그리며 날아갈 것입니다. 발사직후에는 추진력이 강해서 거의 직선에 가깝게 올라가겠지만 서서히 가속력이 떨어지고 바람의 영향을 많이 받아 바람방향으로 점점 각이 커지는 곡선으로 날아갈 것입니다. 바람의 세기에 따라 다르겠지만 총알이 발사되는 힘이 크기 때문에 발사지점에서 많이 벗어나지는 않을 것으로 예상됩니다. 하늘을 향해 올라가는 힘이 다 되면 지상을 향해서 자유낙하를 하게 되는데 그때에도 바람의 영향으로 바람 방향으로 밀리면서 낙하합니다. 이 또한 바람의 세기에 따라 얼마나 멀리 벗어나서 떨어질지 알 수 없습니다. 그리고 낙하하는 총알에 맞으면 다치거나 사망하는게 아닐까 의문을 가지는 사람도 많을 건데 탄두의 무게가 그리 무겁지 않고 자유낙하하는 속도는 발사되는 속도와는 무관하기 때문에 위험성이 크지 않을 것 같습니다. 오히려 공기저항이나 바람의 영향으로 중력 가속도의 영향이 줄어들 것 같습니다.
토목공학
Q. 건물들 사이로 부는 바람 빌딩풍이 생기는 원인이 궁굼 합니다
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.바람 자체가 세게 부는 것은 아닙니다. 넓은 공간에서 흘러가던 유기체는 통로가 좁아지면 정체될 수도 있겠지만 뒤이어 오는 유기체들에게 밀려 이동하던 방향으로 밀려 들어가게 됩니다. 그러면서 좁은 통로 안에서 유기체의 압력이 점점 높아지고 그 압력으로 인해 더 강한 힘으로 밀려 가는 것입니다. 넓은 곳에서 불던 바람이 건물을 중심으로 양 옆으로 갈라지면서 흘러가긴 하겠지만 건물의 폭만큼의 통로가 막혀 뚫려 있는 공간으로 건물을 휘감으며 불게 됩니다. 이때 기존과 같은 힘으로 불던 바람과 합쳐지면서 더 높은 압력이 걸리게 될 것입니다. 만약 고층 건물들이 많은 곳이라면 지상 보다 강한 바람이 불고 있는 높은 고도의 바람이 빌딩에 부딪혀 지상을 향해서 불어올 수도 있는데 이러한 영향까지 받게 된다면 지상에도 더욱 강한 바람이 발생할 수 있습니다. 그래서 고층 건물을 설계할 때 빌딩풍까지 고려하여 바람이 잘 흘러갈 수 있는 형태로 설계하는 추세입니다.
화학
Q. 어떤 호르몬인지 알려주세요!!
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.사랑에 대한 감정을 조절해주는 호르몬은 크게 4종류입니다. 도파민, 페닐에틸아민, 옥시토신, 엔도르핀 입니다. 도파민은 이성을 마비시키고 사랑하는 사람의 얼굴만 봐도 기분이 좋아지고 행복하게 도와줍니다.페닐에틸아민은 사랑이 깊어지면 도파민과 페닐에틸아민이 분비 되는데 이것이 높아지만 상대에 대한 애정과 사랑이 솟아납니다. 도파민과 비슷하게 작용하여 흥분과 긴장, 유쾌함까지 동반합니다.옥시토신은 사랑하는 상대와 내가 하나가 되는 느낌을 받고 신체 접촉 시 분비가 급등합니다. 내 자식은 다 예뻐 보이는 것도 옥시토신의 영향입니다.엔도르핀은 아편과 유사한 작용을 하여 체내에서 생성되는 천연 마약이라 볼 수 있습니다. 황홀감을 느끼고 콩깍지가 생기는 이유입니다.질문의 내용 중 하나가 되는 느낌을 받는다는 것을 보아 옥시토신으로 생각됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 최초로 인공 위성을 발사한 나라는 어느 나라인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.최초로 인공위성을 쏘아올리는데 성공한 나라는 소련입니다. 1957년 10월 4일 소련이 쏘아올린 인공위성 스프트니크 1호가 세계 최초로 발사 성공한 인공위성입니다. 당시 미국과 소련이 체제의 우월성을 과시하기 위해서 대륙간 탄도 미사일의 개발 등 군사적 목적으로 우주게발에 박차를 가한 것입니다. 로켓 기술의 원형이 된 것은 제2차 세계대전 당시 독일이 개발한 미사일 V2에서 비롯했으며, 나치 독일이 패망하면서 로켓 기술자 상당수가 미국과 소련으로 강제 이주되어 로켓연구를 계속하였던 것입니다. 그 결과 소련이 최초의 인공위성 발사를 성공시켰고, 이후 자극을 받은 미국이 우주개발에 더욱 박차를 가해 최초로 인류가 달착륙에 성공하였습니다.
생물·생명
Q. 진화론으로 설명못하는 부분은 무엇이있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.진화론도 완전하지 않습니다. 단지 현재까지 이론 중 상당부분 맞다고 여겨지는 내용이 많다는 것입니다. 진화론에서 설명할 수 없는 가장 큰 부분이 종의 기원입니다. 어떤 종이 최초에 어떻게 탄생되었는지 설명할 수 없습니다. 그렇기에 전혀 근거가 없는 창조론이 계속 거론 되는 것입니다. 창조론이 아닌 다른 명확한 증거로 종의 기원이 설명되어야지 창조론이 폐기되거나 정정될 수 있을 겁니다.
토목공학
Q. 아파트 도색전에 흰색 페인트 같은걸 칠하던데 이유가 있나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.흰색 페인트 같은 걸 칠한다는게 전체가 아니라 일부 가늘고 구불구불하게 칠해진 것을 얘기하는게 맞을까요?아파트에 재도장을 하는 순서를 나열해 보겠습니다.기존 벽면을 정리해줍니다. 기존 페인트가 너덜너덜하게 벗겨려는 부분이나 이물질이 묻어 있는 것들을 최대한 긁어내는 작업을 하는 것입니다. 그렇게 면정리를 하다보면 손상이 간 부분이나 오염된 것이 제거되지 않는 부분이 있을 수 았는데 그런 부분은 퍼티작접으로 덮어줍니다. 퍼티작업을 한 부분은 흰색으로 칠해져 있고, 마르는 시간이 필요해 몇 일간 둡니다. 퍼티작업은 대부분 면정리를 하면서 같이 작업해줍니다. 손상이 심한 경우 프라이머를 이용해 보수해줍니다. 마지막으로 본격적인 페인트 작업을 합니다. 질문에 흰색 페인트 같은 것은 퍼티작업을 해준 것이 아닐까 생각됩니다. 그리고 구축아파트 도색작업은 기존 도색이 벗겨지기 시작해서 다시 도색하며 외벽 보수를 하기 위한 것과 기존 도색의 수명이 다 되어 가는 시기에 맞춰 외부 디자인에 변화를 주기 위해서 이루어집니다. 건물은 주기적으로 보수를 해주는 것이 수명을 오래 유지할 수 있는 좋은 방법인데 페인트 수명에 맞춰서 주기적으로 보수 및 재도색 하는 것이 효율적인 방법이라 생각됩니다.
물리
Q. 나무의 나이테로 방향을 알 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.나무의 나이테를 보면 방위를 알 수 있다고 많이 알려져 있는데 이는 맞지 않는 정보입니다. 나무는 햇빛을 많이 받아 생장이 활발한 남쪽방향 나이테 폭이 넓다는 주장인데 그럴듯하지만 맞지 않는 주장입니다. 나무의 나이테는 경사면이나 바람, 햇볕 등 다양한 자연환경의 조건에 따라 동서남북 어느 방향으로든 폭이 넓게 자랄 수 있습니다. 아래에 몇 가지 정리해 보겠습니다.평평한 곳에 자란 나무를 나이테가 원형에 가깝게 만들어집니다. 어느 방향으로든 치우침이 거의 없다는 얘기입니다. 반면 산과 같은 경사지에서 자란 나무는 어릴 때는 산의 경사면과 수직으로 자나다가 차츰 중력방향에 맞추려고 노력합니다. 산에서 자라는 나무의 나이테 중심이 한쪽으로 치우치는 편심생장의 이유입니다. 땅의 경사가 약 2도만 기울어져도 편심생장이 일어납니다. 이때 나이테 중심이 어느 방향으로 치우치는지는 수종마다 차이가 있는데 소나무나 잣나무 같은 침엽수는 산의 위쪽 방향에 생겨 나이테가 산 아래로 넓게 만들어지고, 참나무류나 단풍나무 등 활엽수는 산 아래쪽 방향에 생겨 나이테가 산 위쪽으로 넓게 만들어집니다.경사지가 아닌 평지에서도 편심생장이 일어날 수 있습니다. 울창한 숲의 하층에서 자라는 어린 나무는 햇볕을 좇아 열린 공간으로 방향을 틀면서 자라면서 편심생장이 일어날 수 있습니다. 이때 나이테가 넓은 방향은 틀어지는 방향에 따라 다르기 때문에 규칙을 찾기 어렵습니다. 그리고 바람의 방향에 따라서도 다르게 나타납니다. 침엽수는 바람이 부는 반대쪽으로, 활엽수는 바람이 부는 쪽으로 나이테가 더 넓게 자랄 수 있습니다. 이는 침엽수와 활엽수에서 성잘호르몬인 옥신 분비거 정반대로 일어나기 때문입니다. 옥신이 분비될수록 세포분열이 왕성하게 일어나 나이테 폭이 반대편에 비해 더 넓어집니다. 위와 같이 나이테의 방향이 방위와는 관계 없음을 알 수 있습니다.
토목공학
Q. 콘크리트와 철근의 인장강도는 같다고 들었는데요
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.인장강도가 아니라 열팽창계수가 거의 같습니다. 우연의 산물이 맞습니다. 어떤 공학자는 신이 공학계에 내린 선물 중 하나라고 표현했을 정도입니다. 열팽창계수의 약간의 차이도 모래, 자갈, 시멘트 배합을 조절하여 더 일치화시킬 수 있습니다. 그 배합비율에 따라 열팽창계수를 일치시키는 부분이 연구 결과로 볼 수 있습니다.콘크리트는 압축강도는 높지만 인장 강도가 매우 약한데 인장강도가 높고 압축강도가 약한 철근과 일체화함으로써 서로의 단점을 보완하고, 강한 구조체를 만들 수 있습니다. 그런 것이 가능한 조건이 열팽창계수가 일치하다는 것입니다. 콘크리트에 들어가는 철근의 양은 구조설계를 통하여 각 건축물에 적합한 구조 강도를 낼 수 있으면서 합리적인 사이즈와 양을 결정해줍니다. 구조설계시 건물의 고정하중, 적재하중, 지진하중, 풍하중, 적설하중 등 구조체에 영향을 줄 수 있는 요인들을 다 고려하여 설계합니다. 철근이 없을 시 기둥 같은 경우 수직하중에는 잘 버틸 수 있겠지만 보나 바닥판 같은 것은 인장강도가 약하기 때문에 집중되는 하중에 의해 파괴되기 쉽습니다. 철근이 있는 것과 없는 것의 강도 차이는 압축강도는 큰 차이 없겠지만 인장강도에서 큰 차이가 있어서 건축물이 파괴되기 쉽고, 그 속도가 빠를 것입니다. 잘 설계된 철근콘크리트 건축물은 큰 힘에 의해 무너질 때 철근의 인장력에 의해 버티면서 서서히 무너집니다. 그 동안 내부에 있는 사람들이 피난할 수 있는 시간을 조금이라도 더 확보할 수 있습니다.
화학
Q. 숯을 물속에 넣으면 기포가 생기는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.숯은 다공질의 물체입니다. 육안으로 쉽게 확인할 수 있을 정도의 틈과 구멍도 있지만 육안으로 확인이 여려운 미세한 구멍들도 있습니다. 구멍이 작으면 공기가 차있는 자리에 물이 들어가는게 어려울 수 있기 때문에 숯이 수분을 머금을 시간 동안 미세한 틈에 들어가 있던 공기방울들이 숯에서 빠져나오는 것입니다.