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금속탐지기는 어떤 원리로 동작하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.금속 탐지기는 전자기 유도 현상으로 금속을 감지합니다.전자기 유도 현상이란 코일(도선)이 있고, 코일 주변에 자석(또는 전자석)이 움직이거나 자기력이 변화하고 있을 때 코일(도선)에 유도 전류가 흐르는 현상을 말합니다.금속 탐지기는 하나의 코일입니다. 이 코일에 변화하는 전류를 흘려보내 변화하는 자기장을 만들어 내죠. 그리고 이 변화하는 자기장이 외부 금속에 닿게되면, 금속의 입장에서는 외부의 자기장에 변화로 전자기 유도 현상이 발생합니다. 즉, 금속에 유도 전류가 흐르죠. 그렇게 되면 금속 또한 하나의 자석이 됩니다. 이 금속이 자석이 되어 자기장을 만들고, 만들어진 자기장이 금속 탐지기에 영향을 미쳐 예상과 다른 전류가 흐르게 되죠. 이 때 경고음이 작동함으로써 금속을 탐지하는것입니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 전기·전자
22.09.19
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자외선 및 자연광 등 태양광에 대한 질문
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.1. 태양 빛의 약 49% 적외선 영역, 약 43% 가시광선 영역, 약 7%는 자외선 영역입니다. 2. 태양광 발전은 광전효과에 의해 전류를 얻는 발전기입니다. 광전효과란 금속에 빛(광자; 전자기파;)을 쪼으면 금속 표면에 있던 자유전자가 튀어나와 전류를 만드는 현상입니다. 그리고 자유전자가 금속을 탈출하기 위한 에너지가 필요한데, 이 최소 에너지의 크기를 일함수라고합니다. 즉, 자유전자는 일함수의 크기만큼이나 더 큰 운동에너지를 가져야 탈출이 가능합니다. 그리고 자유전자가 운동에너지를 가질 수 있는 방법은 외부 빛(광자)과 충돌하는것이죠. 이 때 충돌하여 에너지를 얻는 정도는 빛의 에너지에 의존됩니다. 빛 에너지가 강할수록 다시말해 빛의 진동수가 높을수록(파장이 짧을 수록) 자유전자가 받는 에너지가 크게됩니다. 그리고 금속의 종류에 따라 일함수가 다른데, 대부분의 경우에는 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나와 전류를 만듭니다. 그래서 자외선이 중요합니다. 3. 파장의 길이가 100~280nm 범위는 자외선 C파장의 길이가 280~315nm 자외선 B파장의 길이가 315~400nm 자외선 A 입니다. 에너지는 자외선 C가 가장 높은 빛이며 A가 가장 낮습니다.태양광 발전의 금속은 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나옵니다. 하지만 앞서 설명드린것처럼 빛 에너지가 세면 셀수록 자유전자의 에너지가 높아져 더 높은 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 그래서 자외선 C의 자외선에 의한 태양광 발전과 자외선 A에 의한 태양광 발전을 비교하면 자외선 C에 의한 태양광 발전의 전기 에너지가 더 높게 측정되죠.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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지구는 밤에 왜 달처럼 춥지 않나요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구에는 달과는 달리 두꺼운 대기가 존재하기 때문입니다. 대기가 마치 단열재 역할을 해주기 때문에 태양을 등진 밤에도 온도가 급격히 떨어지는것을 막을 수 있는것이죠. 반면 달에는 대기가 없어 달의 밤에는 온도가 급격히 떨어집니다. 밤이 되면 들어오는 열은 없고 달이 가진 열만 우주로 대부분 방출해버리죠. 그래서 달의 밤에는 최저 -187도 정도 까지 떨어진다고 합니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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급발진은 어떤 원리로 일어나는건가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.급발진의 대표적인 원인은 자동차의 전자제어장치 때문입니다.전자제어장치는 차량의 엔진과 자동변속기 등을 컴퓨터를 이용해 제어하는 장치입니다. 만약 이 장치에 문제가 발생하게 되면 급발진을 할 우려가 있습니다. 그리고 시동을 껐다 다시 켜면 이 문제가 해결되어 더욱 근본적인 원인을 찾고 있는 중입니다. 급발진이 일어난 상황에서는 사이드브레이크를 단계에 걸쳐 서서히 내려줘 차를 멈추게 하거나 시동을 끄는 방법이 있습니다.급발진을 해결하기 위한 노력은 현재도 계속되고 있으며 아직 정확한 원인을 찾지 못한게 가장 큰 문제인듯합니다. 저도 하루빨리 이 문제가 해결되었으면 좋겠네요.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 기계공학
22.09.19
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휘발유 냄새가 몸에 해롭나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.휘발유에는 벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔, 자일렌 등 방향족과 할로겐족 탄화수소 등 여러 유해 물질이 함유되어 있습니다. 특히 벤젠, 톨루엔 등에 의해 독특한 향이 나며 이를 좋아하는 사람도 있죠. 하지만 몸에는 좋지 않습니다. 이러한 휘발유 냄새를 지속적으로 맡으면 유해물질이 몸으로 들어와 암을 유발하거나 생식독을 유발할 수도 있습니다. 또한 두통이나 메스꺼움을 느낄 수도 있죠. 유해물질의 유입으로 호흡계에 타격도 입을 수 있는데, 이러한 경우에 산소가 뇌로 공급이 원활하게 되지 않을 경우 뇌에 타격이 갈 수 있습니다. 하지만 냄새를 맡는다고 머리가 나빠질 정도는 아니니 걱정안하셔도 괜찮을거 같습니다!도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 화학
22.09.19
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지구의 중력은 내부로 갈수록 더 강해질텐데 얼마나 강한가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네 지구 밖으로 갈수록 중력이 작아집니다. 하지만 지구 내부로 갈수록 중력이 꼭 강해지는 것은 아닙니다. 왜냐하면 중력이란것은 만유인력으로 두 질량체가 서로를 끌어 당기는 힘입니다. 이를 염두하고 다시 생각하면 지구의 질량과 질문자님의 질량 사이에 끌어당기는 힘이 작용합니다. 그런데, 지구 내부로 들어가면 지구의 질량이 점점 작아진다고 생각하시면 됩니다. 조금 어려울수있는 내용이지만 쉽게 생각해서 지구 내부로 들어갔을 때 들어간 깊이를 기준으로 발 아래 놓인 부분은 우리에게 중력을 행사하지만, 머리 위에 있는 부분은 우리에게 중력을 행사하지 않습니다. 이를 물리적으로 구껍질 정리라고 합니다.그리고 지구의 밀도가 균일하다고 가정하면 깊이 들어가면 들어갈수록 지구의 중력이 작아집니다. 이는 계산을 통해서 증명할 수 있습니다. 중력이 줄어드는 정도는 들어가는 깊이에 비례해 줄어듭니다. 그리고 지구 중심에서는 중력이 0이 되죠!따라서 중력이 가장 강한곳은 지구의 표면이며, 표면 중 지구 중심과의 거리가 가장 가까운 지점이 되겠습니다.구껍질 정리 : 그림에서 보시듯 사람이 저 위치까지 들어갔다면, 빨간부분의 중력은 작용하지만 갈색부분의 중력은 작용하지 않죠. 이는 수학적으로도 증명이 가능합니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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보이저가 지금도 날라가고있다고하는데
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.우주에는 가스와 입자, 물질등이 있으며 작은 암석부터 큰 암석까지 다양하게 있습니다. 그리고 이러한 물질들은 강한 중력에의해 특정 궤도에 머물러 궤도 운동을 하거나 특정한 궤도 없이 움직이는 것들까지 다양하게 있습니다. 현재 보이저 1호가 100AU를 훨씬 넘는 위치 까지 날아가는데 작은 입자와 작은 암석에 의한 충돌은 있었을 가능성이 있습니다. 만약 충돌을 했다면 이러한 충돌이 보이저 1호를 파괴하거나 성능을 완전히 저하시키진 못한것이죠. 그래서 현재까지 잘 날아가며 송수신이 가능한것입니다. 광활한 우주에는 텅빈공간도 많지만 작은 입자부터 큰 암석까지 다양하게 존재할 수 있습니다. 보이저 1호가 멀리까지 날아간게 저도 신기하고 대단하다고 생각됩니다!도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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10월 중순 이후 태풍이 못 올라오는 이유?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍의 강도의 영향을 미치는 큰 요인은 수증기량과 강한 저기압입니다. 이 두 요인이 10월부터는 약해지기 때문에 10월부터는 태풍이 우리나라로 잘 오지 않습니다.태풍의 강도는 수증기량과 저기압 시스템의 발달과 관련이 있습니다. 여름이나 가을에 강한 태풍이 올 수 있으며, 태풍이 만들어질 때의 환경이 수증기량이 많고 강한 저기압을 만들게 될때 강한 태풍이 됩니다. 그런데 9월 경에는 해수의 온도가 가장 높은 시기이고 이로인해 물의 증발량이 올라가기 때문에 수증기량이 많아져 강한 태풍이 만들어 지는것이죠. 하지만 이후에는 해수의 온도도 떨어지게 돼 증발되는 수증기량이 적어지고, 강한 저기압을 형성하지 못하여 태풍이 잘 형성되지 않으며, 세력이 약해 금방 소멸되어 한반도로 올라오기가 힘듭니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 토목공학
22.09.19
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날개가 없으면 날 수가 없습니까?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.UFO가 실제로 존재하는지는 알 수 없는 부분이라 비행의 원리에 대해 설명드리겠습니다. 그리고 실제 UFO를 본적이 없어서 영화에 나오는 UFO를 기준으로 설명드리면, UFO는 로켓과 비슷한 추진력을 사용하여 날 수 있습니다.비행을 하는데 크게 두 가지 원리가 있습니다. 첫째, 양력을 얻는 원리가 있으며 둘째론 작용-반작용이 있습니다.양력을 얻는 원리는 압력차에 의한 힘에 의한 것입니다. 비행체의 날개에서 주로 얻게되는데, 날개의 윗부분은 곡면으로, 아랫부분은 평평한 면으로 하여 윗부분에서 공기의 흐름, 유속을 빠르게 해줌으로써 압력을 낮추는 것입니다. 그러면 날개의 아랫부분에서 윗부분으로 힘을 받게되어 뜰 수 있습니다. 이를 사용한 예시는 흔히 우리가 타는 비행기가 있습니다.작용-반작용은 프로펠러에서 공기들을 지면으로 밀어내는 힘으로 비행체가 뜨는것을 의미합니다. 프로펠러를 회전시켜 공기를 지면으로 수직하게 튕겨내면서 비행체가 뜨는것이죠. 이를 이용한 예시는 로켓, 드론, 헬리콥터 등이 있습니다. UFO의 경우는 로켓의 경우와 유사하다고 생각됩니다. 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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현재의 기술력으로 인류가 직접 달에 도착해 탐사가 가능한가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.현재는 달 탐사를 위해 사람을 보내지 않고 로봇을 통해 탐사를 수행합니다.왜냐하면 아폴로 17호 이후로는 달에 갈 필요성이 줄어 들었고, 탐사선과 탐사로봇을 통해 충분히 과학적 탐구가 가능하기 때문입니다. 그리고 달에 가게 되면 우주선, 방서선에 노출에 위험성이 있기 때문에 더 이상 사람이 달에 가지 않죠. 그리고 내년에 NASA에서 달의 극지에 물을 찾는 탐사로봇인 VIPER를 보낸다고 합니다. 이렇게 로봇을 이용하면 열악한 환경에서도 장기간 탐사가 가능하죠.현재 기술로써는 추진체를 쏘아올리는 작용-반작용 법칙을 적용하는 것이 최선입니다. 이 법칙을 적용해 연료를 분사해 추진력을 얻어 우주로 나가는것이죠.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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