안녕하세요 이주성 전문가입니다.
Q. 빛은 기체인가요? 아니면 플라즈마 인가요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.빛은 기체도, 액체도, 고체도 아닙니다. 기체, 액체, 고체는 원자에 기반한 입자의 밀집정도에 따른 상 분류입니다.빛은 아인슈타인의 광전 효과를 통해 빛의 입자성이 증명되었었습니다. 하지만 토머스 영의 이중슬릿 실험을 통해 파동의 특성도 함께 보였습니다.이때 부터 빛은 입자인지 파동인지에 대해 과학계에서는 큰 설전이 벌어졌습니다. (이 논의에 대해서는 보어-아인슈타인 논쟁이라고 검색하시거나 제5차 솔베이 회의를 검색해 보시기 바랍니다.)이후 1927년에 미국의 클린턴 조지프 데이비슨이 실험적으로 전자에 파동적 성질이 있다는 것을 증명하였고 결국 과학자들은 빛이 파동성과 입자성 두 가지를 모두 가지고 있다는 결론을 내렸습니다.현재는 빛을 광양자로 규정하고 있습니다. 광양자는 빛을 양자화 한 입자 이며 빛의 진동수가 v(Hz)일 때 1개의 광자가 가진 에너지 hv(J)로 주어지며, 여기서 h는 프랭크(Frank) 상수입니다. 빛은 전자파로서 즉, 파동으로서의 성질을 갖고 있지만 동시에 입자로서의 성질도 갖고 있습니다.참고광전효과 : 금속 등의 물질이 한계 진동수(문턱 진동수)보다 큰 진동수를 가진 (따라서 높은 에너지를 가진) 전자기파를 흡수했을 때 전자를 내보내는 현상입니다. 이 때 방출되는 전자를 광전자라 하는데, 보통 전자와 성질이 다르지는 않지만 빛에 의해 방출되는 전자이기 때문에 붙여진 이름입니다. 아인슈타인은 광전효과를 규명한 공로로 노벨상을 받았습니다.
Q. 바람이 불때 유독 더 춥게 느껴지는 이유는?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.대체로 바람이 강하면 강할수록 체감온도가 낮습니다. 이러한 경우는 겨울철일수록 심하며 반대로 기온이 25도 이상에서는 바람이 강해도 그다지 시원하지 않으며 33도 이상에서는 바람이 강할수록 오히려 더 후덥지근합니다. 같은 바람세기라도 체감온도와 실제온도의 차이는 기온이 낮을수록 큽니다. 완연한 봄의 경우 오후에 바람이 다소 부는 편이지만 낮에는 비교적 훈훈한 바람이므로 실제온도와 체감온도의 차이가 그리 크지는 않습니다. 우리는 추울 때나 더울 때나 몹시 불쾌한 느낌을 갖게 됩니다. 이는 몸으로부터 외부에 필요 이상의 열을 빼앗기고 있거나, 또는 몸체로부터 외부에 적당량의 열을 발산하지 못하게 되든지, 반대로 열이 몸에 스며들고 있기 때문인 것입니다. 쾌적한 기상조건인지 아닌지는 이와 같이 신체를 통하여 열의 출입, 즉 기상환경과의 열교환과 관계가 있는 것입니다. 인간과 기상환경과의 열교환은 생물체의 생명 활동의 결과로 생기는 열과 몸체로부터의 복사·대류·증발 등의 과정에서 방열되는 열, 또는 반대로 몸 밖으로부터 몸 안으로 들어오는 열과의 상호관계인 것입니다.
Q. 과일 선별기는 어떻게 과일의 무게를 감지할 수 있는 것인가요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.현재의 무선 충전 기술은 크게 '자기 공진 방식'과 '자기 유도 방식'으로 나뉘는데요.자기 공진 방식은 기기가 직접적으로 충전기와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있는 점을 특징으로 합니다. 즉, 무선충전기 위에 스마트폰을 올려놓지 않고 근처에 두기만 한다면 충전이 된다는 소리인데요. 자기장 공진을 이용해 원거리에 전력을 공급하기 때문에 여러 기기를 동시에 충전한다던가, 충전을 하면서 쉽게 스마트폰을 사용할 수 있게 해줍니다.말로만 들어도 좋아보이는 이 방식은 현재 많이 상용화되지 않았는데요. 그 이유는 전류를 전자기로 바꾸고 공진하는 과정에서 전력 손실이 크기 때문에 효율성이 많이 떨어지기 때문입니다. 또한 강한 에너지가 공진되어 전달되는 방식인데, 이것이 우리 인체에 작지 않은 영향을 끼칠 수 있다는 우려가 있기도 합니다.현재 시중에 나와있는 대부분의 스마트폰 무선충전기는 자기 유도 방식을 사용하고 있는데요. 기기와 충전기를 직접 접촉시킴으로써 충전시키는 방식으로 스마트폰과 충전기 내부의 충전 코일이 서로 접촉되어 충전이 이루어지는 형식입니다. 자기 유도 방식은 전기를 손실 없이 전달할 수 있는 거리가 상대적으로 짧기 때문에 코일과 코일이 정확하게 맞붙어 있어야지만 충전이 잘 되는데요. 그렇기 때문에 자기 공진 방식과는 다르게 동시 충전, 다른 일을 하면서 충전하기가 어렵습니다. 또한 스마트폰에 부착하여 사용하는 금속 악세사리나 두꺼운 케이스 등은 제거하고 충전을 해야하는 불편함을 감수해야 하기도 합니다.하지만 자기 유도 방식은 구현하는 것이 쉽고 전자파로 인체에 끼치는 영향도 거의 없다고 보는데요. 그렇기 때문에 현재 많은 업체들에서 이 방식을 사용한 무선 충전기들을 개발, 상용화하고 있습니다.
Q. 종이컵이 액체에 찢어지지 않는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.종이컵은 사실 폴리에틸렌이 발린 플라스틱 컵입니다.일회용 종이컵 안쪽은 물이 스며들지 않도록 폴레에틸렌(PE)로 코팅돼 있습니다. 폴리에틸렌은 일종의 플라스틱 성분입니다. 액체에 종이가 젖지 않은 이유가 이 성분 때문인데, 종이컵은 사실 플라스틱 컵에 가깝습니다.
Q. 지구 내핵 안에 또다른 핵이 발견됐다는데 정말인가요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.지구 내핵 가장 깊은 곳에 반지름 약 650㎞의 금속 구체로 된 또 하나의 핵이 존재한다는 연구 결과가 나왔다고합니다. 지구는 바깥쪽부터 지각, 맨틀, 외핵, 내핵 등 4중 구조로 돼 있다는 것이 현재까지 정설로 받아들여졌고, 내핵 안 또 다른 핵의 존재는 입증되지 않은 가설로만 여겨졌습니다.호주국립대학교(ANU) 지진학과 흐르보예 트칼치치 교수 등이 참여한 연구팀은 지진으로 만들어진 지진파가 내핵을 통과했다가 돌아오는 시간 차이를 분석해 내핵 안의 다섯 번째 구조를 확인한 결과를 국제학술지 네이처 커뮤니케이션에 발표했습니다.연구팀은 지진파가 철과 니켈 합금으로 된 내핵을 통과하는 각도에 따라 속도가 느려지거나 빨라지는 것을 분석해 내핵의 외부와는 다른 내부 구조가 존재하는 것을 추론해 냈습니다.