안녕하세요 염정흠 전문가입니다.
화학공학
Q. 두루마리 화장시의 볼록한 면과 오목한 면 중 어느 쪽으로 닦는 것이 효과적인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.제조사는 화장지를 어느 방향으로 걸어서 쓸 것인지에 대해서 취향에 따라서 사용하라고 답변한 적이 있을 정도로 헷갈리는 부분입니다. 화장지 등에 엠보싱이 들어간 것은 부드러우면서도 더 잘 닦이게 하려고 만들어졌습니다. 그 기능을 향상시키기 위해서 엠보싱의 문양을 바꿨다고 언론에 알린 제조사도 있습니다. 하지만 어느 면이 기능적으로 뛰어나다는 얘기는 없습니다. 과학적 추측을 해보자면 볼록한 부분이 기능적으로 더 뛰어날 것으로 생각됩니다. 액체 같은 것을 닦을 때 표면적이 넓으면 흡수하기 위해 닿는 부분이 넓어지기 때문에 조금이라도 더 빨리 흡수할 수 있습니다. 오목한 부분이라면 오목한 곳에 공기가 차 있기 때문에 액체와 닿는데 지연이 될 것입니다. 그러면 그 외에 평평한면을 통해서 흡수가 시작되기 때문에 볼록한 면에 비해 적은 면적으로 닦게 되기 때문에 흡수에 때한 기능은 볼록한 면이 뛰어날 것입니다. 하지만 화장지나 키친타올 등은 얇고 물을 잘 흡수하게 만들었기 때문에 차이를 느낄 수 없을 겁니다. 그 다음 닦아내는 기능에 있어서 표면의 마찰력이 높으면 닦아야 할 것을 더 잘 부착시키며 닦을 수 있습니다. 화장지의 엠보싱처럼 요철을 만들어주면 그런 기능을 높일 수 있습니다. 볼록한 면이 앞서 액체 흡수와 유사하게 표면적이 넓어 닦을 것과 닿는 마찰면적을 늘려서 전체적인 마찰력을 높일 수 있는 형태입니다. 동일한 재질이라면 표면의 마찰계수가 같기 때문에 마찰계수의 차이가 아닌 마찰면적을 높이는 것을 통해 닦는 기능을 높일 수 있습니다. 하지만 이 또한 화장지나 키친타올 표면이 거친 재질이기에 차이를 체감하기 어려울 겁니다. 이미 잘 흡수하고, 잘 닦이도록 만들어진 제품이기 때문에 엠보싱을 통해서 기능향상이 되었다고 해도 사용자가 체감할 수 있는 정도는 아닐 것이라 생각됩니다.요즘 화장지가 3겹, 4겹으로 많이 나오는데 어떤 것은 양면이 오목하게 처리 되고, 볼록한 것이 일부 문양을 만드는데만 사용된 제품이 있습니다. 그런 경우라면 기능적인 효과 차이가 더 안 느껴질 것이라 생각됩니다. 오히려 부피를 크게 만들기 위한 기능으로 보여집니다. 정확한 답은 엠보싱을 최초 적용한 사람만 알 수 있는부분일 것 같습니다. 제가 추측하기로는 닿는 면적을 늘려서 기능을 향상시키고, 화장지 사이에 공기층이 생겨서 부피감을 높이기 위한 것일 것이라 생각됩니다.
토목공학
Q. 집을 지을때 바닥의 평평한지를 어떻게 확인 할수 있나요??
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.수평을 맞추는 장비들이 있습니다. 흔하게 사용되는 것은 수평계라고 해서 엑체가 들어있는 투명관에 공기방울을 넣어서 수평이 맞으면 공기방울이 중앙부에 오게 되는데 수시로 체크하면서 시공을 합니다. 전자기기로 된 수평계도 나오고 있지만 여전히 아날로그 형태의 수평계를 많이 사용하고 있습니다. 그 외에도 기초공사를 하기 전에 부지 레벨(높이)측량을 통해서 각지점의 높이을 확인하고 흙다짐 과정이나 기초 하부에 잡석(쇄석)을 깔아서 지정공사를 할 때도 어느 정도 수평을 잡으면서 시공합니다. 그리고 레벨측량을 통해서 각지점(보통 모서리를 기준)에 막대 같은 것을 꽂고 동일한 높이를 표시하여 줄을 묶어 연결합니다. 그러면 기초가장자리의 높이가 결정되고, 그 높이에 맞춰서 거푸집을 만들어 줍니다. 거푸집 안에서 배근작업을 하고 콘크리트를 타설할 때 거푸집 상단에 맞춰서 타설을 마칩니다. 그러면 면이 깔끔하지 않을 수 있지만 수평이 잡힌 바닥을 시공할 수 있습니다. 인테리어 작업을 통해서 더 정밀하게 수평을 맞출 수 있습니다. 여러층이 있다면 각 층마다 높이 측정을 하면서 거푸집 시공과 콘크리트 타설을 합니다. 인테리어 시공 때도 항상 높이 측정을 해줘야 합니다. 바닥의 수평 외에도 벽이나 기둥의 수직도 측정하고 시공하는데 이때는 각 모서리 지점의 상부에 무게추를 단 줄을 내려서 그것을 기준으로 거푸집을 시공합니다. 대단한 장비는 아니지만 중력 방향으로 수직을 맞추는 방법이기 때문에 건축물이 하중을 지반으로 보내기 적합한 각을 맞추는게 아닐까 생각합니다. 수직을 맞추는 것도 전자장비가 있긴합니다. 전자장비는 대체적으로 기준이 될 면이 필요하기 때문에 인테리어 시공이나 내벽 시공에 많이 사용됩니다. 위에서 아주 상세하게 설명한 것은 아니지만 정리하자면 건축 시공시 수평과 수직을 맞추는 장비들이 있어 수시로 측정하고, 기준이 될 것들을 현장에 만들어둡니다. 그 기준점(기준선)대로 시공하여 수평과 수직을 맞추는 것입니다.
생물·생명
Q. 금박종이를 먹던데 몸이 무해한가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.일반적으로 알고 있는 광물 금과 식용금의 차이는 순도 차이 밖에 없습니다. 금은 광물 형태일 때 주석, 납, 인 등이 섞여 있는데, 이를 약품과 가열처리를 통해 순도를 높여줍니다. 그것이 순금 바가 되고 얇게 만들어 금박이나 가루처럼 만들어 식용으로 사용됩니다. 식용으로 사용되기 위한 순도 기준은 국내 95%, 유럽 92%, 미국은 식용 금지입니다. 미국이 식용 금지를 하는 이유가 있겠죠? 미국에서는 금을 포함한 금속의 첨가물은 그냥 금속으로 취급합니다.동의보감에서는 금이 해독작용과 간에 좋고, 심신 안정과 진정효과가 있는 것우로 나온다고 합니다. 하지만 2001년 식약처에서는 건강증진에 의학적 효과가 없다고 밝힌 바 있습니다. 식약처에서는 금을 식품첨가물이 아닌 착색제로 허가내줬습니다. 식용 금에 대한 여러가지 상식이 있는데 과학적 근거가 없는 잘못된 상식입니다. 금은 화학적으로 비활성 상태로 인체 내부에서 어떤 반응도 하지 않습니다. 보통 순금은 내장기관에 쌓이지 않고 체외로 배설됩니다. 금도 중금속의 일종이기 때문에 소량의 섭취는 문제가 되지 않지만 지속적으로 섭취할 경우 간에 손상을 주고, 중금속이 쌓여 신장 기능에 이상을 주는 것이 더 과학적일 것입니다. 그리고 시중에 판매되는 일부 금가루에서 중금속이 발견된 적이 있는데 기준이 순금을 사용해야 하는 것은 아니기에 발생한 문제가 아닐까 생각됩니다. 앞서 설명드렸지만 과잉 섭취시 간이나 신장에 무리가 올 수 있습니다. 방송에서 아무 근거 없는 고기집 사장의 말을 부가 설명 없이 내보내지는 않았을거라 생각하지만 그 부분은 문제가 될 수 있겠네요. 해당 방송은 못 봤지만 자막 같은 것으로 짧게나마 설명하지 않았을까요? 그랬길 바랍니다.
전기·전자
Q. 리튬이온배터리에 리튬은 안들어가나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.리튬이온배터리는 리튬 이온이 양극재와 음극재 사이를 이동하면서 화학적 반응을 통해 전기를 만들어냅니다. 우선 양극재가 리튬이 들어가는 공간입니다. 원소 상태의 리튬은 불안정해서 리튬과 산소를 결합한 리튬 산화물 형태로 사용됩니다. 질문에 적은 것처럼 NCM은 리튬과 여러종류의 전이 금속으로 구성된 형태입니다. 그 외에도 리튬과 한 종류의 금속으로 구성된 리튬 산화물을 양극재로 사용하는 형태도 있습니다. 음극재는 양극에서 나온 리튬 이온을 저장 및 방출하여 외부 회로를 통해 전류가 흐르게 하는 것입니다. 음극재에도 리튬 그대로나 리튬 산화물 형태로 리튬이 들어간 것이 있기도 합니다. 가장 많이 사용되는 것은 탄소계 음극재로 알고 있습니다. 배터리가 충전 상태일 때 리튬 이온은 음극에 존재합니다. 이때 양극과 음극을 도선으로 이어주면 리튬 이온이 양극으로 이동하며 분리된 전자는 도선을 통해서 이동하면서 전기를 발생시킵니다. 정리하자면 보통 리튬은 양극재에 들어가고 음극재 종류에 따라서 리튬이 들어간 것이 있습니다.
생물·생명
Q. 상위 포식의 물고기일수록 '수은' 함량이 많다고 하는데요.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.수은이 체내에 들어오면 배출되지 않고 뇌, 간, 신장에 축적됩니다. 총 수은량 30ppm 이상 축척되면 수은 중독 현상을 일으킬 수 있습니다. 어류도 내장에 수은이 축척이 되기 때문에 먹이사슬 최상위로 갈수록 수은이 많이 축적되어 있는 경우가 많습니다. 비타민C가 몸 속 납, 수은 등 중금속의 배출을 도와주고, 장에서 흡수되는 것을 막아준다는 연구결과가 있습니다.
화학
Q. 문득 휘발유와 고급휘발유의 차이가 궁금해졌습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.일반 휘발유와 고급 휘발유는 옥탄가의 차이가 있습니다. 옥탄가는 옥테인 값으로 엔진 노킹에 대한 저항성을 나타냅니다. 옥탄가가 높을수록 노킹현상이 적게 발생한다고 보시면 됩니다. 국내 기준 고급 휘발유는 RON 94이상이고, 일반 휘발유는 RON 91이상입니다.(석유 및 석유대체연료 사업법 상 기준)노킹현상은 실린더 내에서 연소가 비정상적으로 이루어지면서 피스톤, 크랭크축 등에 충격을 주며 쇠를 두드리는 듯한 소리가 나게 합니다. 그때 실린더 내벽에 손상이 발생할 수 있습니다. 압축비를 높이는 등 엔진 출력과 효율을 높이려고 할수록 노킹현상이 발생하기 쉬운데, 이 때문에 고성능 차들(고급 외제차 및 스포츠카 등)의 메뉴얼에는 옥탄가 94 이상의 휘발유를 사용하도록 권장하고 있습니다. 이는 옥탄가 기준을 정하고 그 기준에서 노킹현상이 생기지 않는 선에서 최대한 출력과 효율을 높일 수 있게 엔진을 설계하여 생겨난 기준입니다. 엔진의 좋은 컨디션을 유지하기 위해서는 메뉴얼 기준을 지켜주는 것이 좋습니다.
지구과학·천문우주
Q. 도깨비 도로의 중력이나 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.도깨비 도로는 시각적인 착시에 의한 것입니다. 브레이크를 풀고 중립 상태인 차나 도로에 흘린 물이 실제로는 완만한 내리막 내려오는 것인데 사람은 오르막을 향해 올라간다고 느끼는 것입니다. 도로의 기울기가 달라지는 곳에서 주변 지형에 의해서 도로가 오르막길로 보이는 착시현상이 생겨나는 것입니다. 제주도에 있는 도깨비도로의 측량 결과 경사도가 3도 가량의 내리막길이라는 것이 밝혀졌습니다. 도로에서 지평선이 보이지 않고 주변에 수목이 기울어져서 자라 있을 때 기울어진 방향에 따라 내리막과 오르막이 반대로 느껴질 수 있습니다. 보통 도로 주변으로 보이는 지평선을 통해서 오르막과 내리막을 인지하는데 영향을 줍니다. 그런데 지평선이 보이지 않는 완만한 도로 주변으로 나무가 기울어져 있다면 기운 방향에 따라서 내리막과 오르막이 정반대로 인지될 수 있습니다. 특히나 나무가 하늘을 향해서 자라기 때문에 오르막 지형을 기준으로 오르막 방향으로 기울어져서 자랄 것이라고 인식하는 사람이라면 무의식 중에 착시를 느끼기 쉬울 겁니다. 실제 산에 가면 지형이 기울어진 방향으로 자라기도 하지만 반대 방향으로 자라는 나무가 대부분입니다.
물리
Q. 기관총을 서서 쏘면 반동이 심할 텐데 넘어지지 않나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.영화라서 다소 비현실적인 설정이기도 합니다. 실제 기관총(공용화기)의 경우 총열부분에 지지대가 있는 것이 많은데 땅에 고정하고 안정적으로 발포하기 위해서 달려 있는겁니다. 신체능력에 따라서 반동을 버티면서 서서 발포할 수 있는 사람이 있을 수도 있겠지만 영화에서 흔하게 나올 정도로 쉬운 일이 아닙니다. 실제 군시절 기관총(공용화기)을 쏘아볼 기회가 한 번 있었는데 엎드려서 발포하는데도 반동이 엄청났습니다. 일반인은 서서 쏠 수 없다고 생각됩니다. 피지컬이 좋아서 서서 쏘더라도 정확도는 포기해야 할 겁니다. 권총도 반동이 작은 종류가 있지만 보통 자세와 파지법이 잘못 되면 반동에 의해 총을 놓치거나 탄두가 엉뚱한 곳으로 날아갈 수 있습니다. 기본적으로 총의 반동이 많이 심합니다.
화학
Q. 구리를 지붕 또는 장식용으로 사용을 해 왔습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.구리가 공기와 접촉해 산화되어서 색이 변하고 질감이 변하는 것입니다. 산화구리는 산화구리(I), 산화구리(II)가 있습니다.산화구리(I)은 아산화구리, 산화제일구리라고도 합니다. 암적색 또는 등황색 결정성 가루입니다. 구리에 붉은 녹이 여기에 해당합니다.산화구리(II)는 산화제이구리라고도 합니다. 공기나 빛에 의해 서서히 산화하고 검은색 가루입니다. 산화과정에서 녹색이 되었다가 검은색이 됩니다. 물에는 녹지 않지만 산에는 녹습니다. 금속들이 산화하는 과정에서 색이 단번에 변하는 것이 아니고 서서히 변해가는데 구리도 그런 과정 중에 색이 여러가지로 변하는 것처럼 보일 수 있습니다.
토목공학
Q. 가끔 주택가를 보면 연립이나 낮은 아파트 옥상에 철골로 해서 지붕을 하나더 만들어 놓은 것을 볼 수 있습니다.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.어떤 것을 얘기하는지 사진이 있다면 더 정확하겠지만 옥상 위에 철골로 기둥을 세우고 그 위로 샌드위치 판넬이나 갈라강판 같은 지붕을 올려두는 경우는 옥상 방수문제를 해결하기 위해서 많이 합니다. 건축물 옥상에 방수제는 노후화로 인해서 손상이 됩니다. 그러면 손상된 부위를 통해서 비가 새들어오는데 다시 방수제를 도포한다고 해도 오래가지 못합니다. 면정리를 잘하고 이물질이 없는 상태를 만들어서 시공한다고 해도 신축할 때 방수를 하는 것만큼 완성도가 좋은 것은 아닙니다. 최초 시공시 완성도 높게 시공하고 문제가 발생하지 않더라도 수시로 보수를 해주면 좋습니다. 그런데 그렇게까지 하는 건축물은 별로 없습니다. 문제가 발생한 후에 보수를 하게 됩니다. 그렇게 보수를 해도 방수성능이 떨어진다면 그 위로 지붕을 만들어서 옥상에 직접적으로 비가 쏟아지지 않게 한다면 누수문제를 해결하기 더욱 좋습니다. 그래서 보통 각파이프 같은 철골을 이용해서 지붕틀을 만들고 위로 칼라강판이나 샌드위치 판넬로 지붕을 만들어서 옥상을 덮는 경우가 많습니다. 그렇게 할 경우 햇빛의 직사광을 막아줘서 건축물 최상층이 햇빛으로 인해서 더워지는 것을 어느 정도 막아줄 수도 있습니다. 그런 경우가 아니라면 옥상공간을 날씨 관계 없이 쓰고자 만든 것일 수도 있습니다. 하지만 사람이 이용할 수 있을 정도 높이인데 증축신고 없이 시공할 경우 불법증축에 해당될 수 있습니다. 그래서 누수 방지를 위해서 지붕을 덮을 때는 사람이 하부 공간을 이용할 수 없을 정도 높이로 시공합니다. 더욱 정확하게 알고자 한다면 해당 건축물의 사진이 있어야 할 것 같습니다.