안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
기계공학
Q. 솜사탕 기계는 어떤 원리로 설탕을 실처럼 만드나요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.솜사탕 기계는 설탕과 같은 당류를 녹인 뒤 빠르게 회전하는 긴 고무막대를 이용하여 설탕을 튀겨 솜사탕으로 만드는 기계입니다.기계 안쪽에 있는 가열기에 의해 설탕이 녹아 있는 상태로 유지됩니다. 그리고 기계 안쪽의 중심부에는 회전하는 긴 고무막대가 있으며, 이 고무막대에는 작은 구멍이 뚫려 있습니다. 설탕을 튀기기 위해, 기계를 작동시키면 고무막대가 회전하면서 설탕을 담은 그릇으로 빠르게 이동합니다. 고무막대와 설탕이 부딪히면서 설탕이 작은 구멍을 통해 고무막대에서 나옵니다.고무막대는 회전할 때 끊임없이 설탕을 끌어 올리면서 빠르게 회전하기 때문에 설탕은 높은 압력으로 압축되고, 기계 밖으로 나올 때는 기압이 낮아지면서 설탕이 팽창하여 솜사탕 모양으로 만들어집니다. 이런 방식으로 설탕이 연속적으로 튀겨지면서 솜사탕이 만들어지게 됩니다.
화학공학
Q. 납이 방사선을 막는데에 효과적인 이유가 있나요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.납이 방사선을 막아주는 데 효과적인 이유는 두 가지가 있습니다. 첫째, 납은 원자량이 크고 전자 궤도가 꽉 차 있어서 방사선과 충돌할 때 높은 확률로 방향을 바꿉니다. 이렇게 방향이 바뀌면 방사선의 에너지가 감소하게 되어, 인체에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.둘째, 납은 밀도가 높아서 두께가 얇아도 방사선을 막을 수 있습니다. 이는 방사선이 통과하기 어려운 물질일수록 밀도가 높은 것과 관련이 있습니다. 예를 들어, 납의 밀도는 11.34 g/cm³ 이지만 알루미늄의 밀도는 2.7 g/cm³ 입니다. 따라서 같은 두께의 납과 알루미늄 중에서는 납이 방사선을 막는 데 더 효과적입니다.
전기·전자
Q. 빛의 속도는 얼마나 되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.맞습니다. 빛은 세상에서 가장 빠른 속도로 이동하는 것으로 알려져 있습니다. 정확한 속도는 초당 약 299,792,458미터(m)입니다. 이를 광속이라고도 부릅니다.빛의 종류에 따라 파장이나 주파수 등이 다르기 때문에 속도가 다를 것 같지만, 빛의 속도는 어떤 빛이냐에 상관없이 모두 같습니다. 이것은 알버트 아인슈타인이 제시한 상대성 이론의 중요한 내용 중 하나입니다. 상대성 이론은 모든 관측자가 빛의 속도가 항상 일정하다는 것을 전제로 하고 있습니다. 따라서 어떤 관측자의 입장에서 빛의 속도를 측정해도 항상 같은 값이 나오게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 빅뱅의 폭발은 과학적으로 완전히 입증이 된건가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.빅뱅은 우주 초기의 대폭발 이론으로, 현재 우주의 구조와 성질을 설명하는 핵심 이론 중 하나입니다. 이론적으로는 많은 증거와 예측을 제시하였지만, 직접적인 관측 증거가 부족한 상황이었습니다.하지만 20세기 후반 이후 많은 천문학적 관측과 실험, 그리고 우주 공간 탐사 등을 통해 빅뱅의 증거가 점점 더 확실해졌습니다. 예를 들면, 코스믹 마이크로웨이브 배경복사(CMB)라는 우주의 열림터의 잔류 방사선이 발견되어 빅뱅 이론의 중요한 증거로 인정받았습니다. 이 외에도 빅뱅 이론이 예측한 중성자와 양성자의 비율, 헬륨 원자 핵 생성, 거리에 따른 천체의 분포 등이 실제로 관측되어 이론의 타당성이 검증되었습니다.따라서 현재는 빅뱅 이론이 지금까지 수많은 실험과 관측을 통해 지지받는 검증된 이론으로 여겨지고 있습니다.
생물·생명
Q. 과학문명이 발달되기 전 큰 돌을 두부자르듯 반듯하게 자를 수 있었을까요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.과학 기술이 발달하기 전에는 돌을 가공하기 위해 주로 다음과 같은 방법이 사용되었습니다.채굴가장 먼저 돌을 구하기 위해 채굴이 이루어졌습니다. 이때는 기본적으로 도구를 사용하지 않고 손으로 돌을 꺾어내는 방법을 사용했으며, 이후에는 돌이나 곡괭이 등 간단한 도구를 사용하기 시작했습니다.깎기돌을 깍아서 원하는 모양으로 만드는 기술도 사용되었습니다. 이 방법은 주로 연장톱날이나 화석화된 상어 이빨 등을 사용하여 돌을 깍아내는 방법으로 이루어졌습니다.강화돌의 단단함을 강화하기 위해 불에 넣는 방법도 사용되었습니다. 돌을 불에 담가 뜨겁게 달구고, 이후에 냉각시켜 단단하게 만드는 방식입니다.부분 절단큰 돌을 부분적으로 절단하여 원하는 모양으로 만드는 기술도 사용되었습니다. 이때는 다른 돌을 사용하여 원하는 부분을 깎아내거나, 불로 달궈서 부분적으로 절단하는 방법을 사용했습니다.이렇게 다양한 방법으로 돌을 가공하여 다양한 모양과 크기의 건축물과 도구를 만들었습니다. 하지만 이러한 방법들은 현대의 고급 기술에 비해 정확도와 효율성에서는 떨어지지만, 당시 인류가 가지고 있던 최고 수준의 기술이었습니다.