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비오는날 번개가 치고 뒤이어 천둥소리가 나는데 이 원리는 몬가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.번개는 빛과 소리를 동반하기 때문입니다. 전자가 구름에서 대기로 방전되며 번개가 만들어지는데 이때 방전이 될 때 공기를 팽창 수축시켜 진동을 일으켜 소리가 나며, 전자의 이동으로 인해 공기 중 원자 및 분자의 에너지 상태가 변화되며 빛이 발산되는것이죠. 빛의 속력은 대략 30만km/s 이며, 소리의 속력은 대략 330m/s 입니다. 번개가 발생하여 우리가 관측하게 될 때 빛의 속력이 소리의 속력보다 빨라 번쩍임을 먼저 관측하고 우르르 쾅쾅 천둥 소리를 늦게 듣는 이유입니다.(참고) 천둥 번개는 두꺼운 구름이 형성 됐을 때 그 안에 분포하는 물과 수증기의 음전하가 강해지면서 치게됩니다. 하지만 겨울에 눈이 올때에는 보통 두꺼운 구름은 형성되지 않고 중간 정도의 두께나 얇은 두께의 구름을 형성하고 수증가와 물보다 눈, 얼음 알갱이가 많아 음전하로 대전 되는 정도가 비가 올때에 비해 적습니다. 그래서 번개가 잘 치지 않죠. 하지만 겨울에도 드물게 두껍운 구름이 형성될 수도 있으며, 구름 속에 수증기와 물이 분포할 수도 있습니다. 이럴 경우에는 번개가 칠 수 있습니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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반도체 관련해 CPU , GPU , AP 등 모두 설계자체가 아예 다른가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네 전부 설계 자체가 다르며 용도도 각각 다릅니다.반도체의 경우 회로에 들어가는 칩이라 생각하셔도 좋으며, 전류의 흐름으로 on, off를 조절하는 장치라고 생각하셔도 좋습니다. 전류가 특정 전류량보다 많아지면 도체의 성질을 띠며, 특정 전류량보다 적으면 부도체의 특징을 띠는것이 반도체입니다.반도체는 CPU, GPU, AP(스마트폰 애플리케이션프로세서-CPU같은 역할함) 등 여러곳에 사용이 가능합니다.CPU는 컴퓨터의 뇌라고 생각하시면되고, 중앙처리장치입니다.GPU는 그래픽 처리 장치로, 3D, 2D등 그래픽을 처리하는데 도움을 주는 장치이며 병렬 연산이 빠른 특징이 있습니다.AP는 스마트폰 내에서 컴퓨터의 CPU와 같은 역할을 합니다.그래서 위에 언급된 것들은 각기 다르며, 서로 호환하여 사용이 가능하지만 각각의 설계는 다르다고 보시면 됩니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 기계공학
22.09.19
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미세플라스틱은 어떻게 생성되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.미세플라스틱은 일반 플라스틱이 작게 분해되며 만들어집니다. 미세 플라스틱은 바다에서 활발하게 일어날 수 있습니다. 플라스틱을 분해하는 요인으로는 자외선 노출, 파도에 의한 물리적 마찰, 산소 이용성, 난류 등이 원인이 됩니다. 그래서 바다에 미세 플라스틱이 많이 있고, 이를 포획하려는 연구도 지속되고 있죠.
학문 / 화학
22.09.19
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물리계통 질문인지는 모르겠는데요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.공이 공중에 둥둥 떠있다고 가정한다면 이는 공의 밀도가 열차안의 공기의 밀도보다 작다는 의미(공기보다 가볍다)입니다. 그리고 열차가 일정한 속력으로 움직인다면 공은 제자리에 둥둥 떠 있을 것입니다.하지만 일정한 속력으로 달리던 열차가 급정거한다고 생각해보죠. 이 상황에서 우리 몸은 앞으로 쏠릴것이라는 생각이 바로 들것입니다. 왜냐하면 버스에서 많이 경험했기 때문이죠. 버스가 급정거하면 앞으로 넘어지려고 하죠. 그 이유는 우리 몸은 버스와 함께 일정한 속력으로 가고 있던 상황에서 버스가 갑자기 멈춰버리면 우리 몸은 여전히 앞으로 가려고 하기 때문입니다. 이를 관성이라고 하죠. 관성은 운동하려던 물체는 계속 운동하고 멈춰있는 물체는 계속 멈춰있으려는 성질을 의미합니다.그럼 다시 열차안으로 돌아와서 열차가 급정거하는 상황을 생각해보죠. 우리 몸은 앞으로 넘어지려고 할겁니다. 그리고 열차와 함께 움직이던 공기도 앞으로 쏠릴것입니다. (왜냐하면 계속 앞으로 움직이고 있었기 때문에; 열차만 혼자 정지함) 그리고 공 역시 앞으로 쏠리려고 할 것입니다. 그런데, 여기서 문제가 발생합니다. 공기도 앞으로 쏠리고 공도 앞으로 쏠리는 상황에서 누가 앞으로 더 쏠릴것이냐를 생각할 수 있습니다. 아까 공이 공기중에 둥둥 떠있다고하였는데, 이는 공이 공기보다 가볍다는 의미입니다. 즉, 공기가 더 빽빽하게 있기 때문에 공기가 앞으로 더 쏠리며, 상대적으로 가벼운 공은 공기가 차지하는 공간 때문에 앞으로 가지 못하고 오히려 공기에 의해 뒤로 밀려나게 됩니다. 간단하게 밀도차가 나기 때문에, 다시말해 공이 공기보다 가볍기 때문에 뒤로 밀려나는것이죠. 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 토목공학
22.09.19
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Led등이 소비전력이 낮은 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네 LED 등은 이전에 사용했던 백열구, 형광등 보다 훨씬 효율이 좋은 발광체입니다. 여기서 말하는 효율은 소비전력이 낮으며 수명이 길다는 의미입니다. LED가 효율이 좋은 이유는 LED에 흐르는 전류가 바로 빛으로 전환되기 때문입니다. 백열구의 경우 필라멘트(저항체)가 열을 받아 발광하는 방식이며, 형광등의 경우 원자와 전자의 충돌 후 발생하는 자외선이 형광 물질을 들뜨게 하여 빛을 내는 방식입니다. 이에 비해 LED는 내부 반도체에서 전류의 흐름 자체로 인해 에너지가 변화하며 빛을 발하죠. 가장 순서가 짧기 때문에 효율이 좋은것이라 생각하시면 됩니다. 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 전기·전자
22.09.19
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음식을 알미늄호일 이나 스테인리스 그릇을 담아 전자렌지에 돌리면 왜인되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.알루미늄이나 스테인리스 그릇은 도체의 성질을 가지고 있습니다. 즉, 표면에 자유전자가 분포하고 있습니다. 도체내에서 자유전자는 움직임 자유롭다고 생각하시면 됩니다. 그리고 이러한 도체(알루미늄, 스테인리스)를 전자레인지에 넣고 돌리게되면, 전자레인지에서 발생한 마이크로파가 도체의 자유전자와 상호작용합니다. 마이크로파는 빛으로 전자기파입니다. 전자기파(빛)는 전기장과 자기장의 진동인데, 이 전기장과 자기장에 의해 자유전자가 움직(전류)일 수 있죠. 즉, 도체 표면에 전류가 흐르게 됩니다. 도체의 성질에 의해 전류가 발생하면 자유전자는 가장 가장자리로 향합니다. 그래서 알루미늄의 구겨진 뾰족한 부분이나 스테인리스의 뾰족한 부분으로 자유전자가 모이며 높은 전압을 형성해 스파크(공기중으로 방전)를 만들게 되죠. 그래서 불이날 위험이 있습니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 전기·전자
22.09.19
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태풍발생하면 이름은 어떻게 만들어시나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍 이름은 그 국가에 영향을 미칠만한 태풍에 이름을 붙입니다. 그래서 우리나라를 지난 태풍들의 이름은 우리에게 친숙한 이름들이죠. 태풍 이름은 각 국가별로 10개씩 제출한 총 140개가 각 조 28개씩 5개조로 구성되고, 1조부터 5조까지 순차적으로 사용합니다. 140개를 모두 사용하고 나면 1번부터 다시 사용하죠. 태풍이 보통 연간 약 25개 정도 발생하므로 전체의 이름이 다 사용되려면 약 4∼5년이 소요되죠.참고로 이전에 왔던 힌남노는 라오스에서 제출한 명칭입니다. 라오스 캄무안주에 있는 국립보호구역의 이름을 따서 태풍의 이름을 붙인것이지요.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 지구과학·천문우주
22.09.19
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정격전압(110v/220v) 외 Hz는 어떤 역활인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.Hz는 주파수, 진동수(초당 진동 횟수)입니다. 우리가 사용하는 전압은 직류전압이 아닌 교류전압입니다. 직류전압은 일정하게 지속적으로 전압을 공급합니다. 보통 건전지를 예로 생각하시면 됩니다. 하지만 교류전압은 매시간 전압의 세기와 방향이 바뀝니다. 그리고 전압의 세기가 변화하는 양상이 패턴을 가지고 그 패턴은 1초에 60번 반복합니다. 즉, 220V의 60Hz를 사용하고 있죠.교류전압의 장점은 변압이 용이하다는 점입니다. 직류전압의 경우 변압에 있어 어려움이 있지만 교류전압은 쉽게 변압이 가능합니다. 그리고 변전소에서부터 각 집안으로 전압을 걸어줄때 변압을 사용하면 비용이 절감되며 효율적인 송전이 가능합니다. Hz가 달라지면 우리가 사용하는 전자제품의 고장의 위험이 있습니다. 왜냐하면 우리가 사용하는 전자제품은 우리나라 콘센트 규격에 맞도록 제작되었습니다. 즉, 220V, 60Hz를 고려하여 회로를 설계하였죠. 그런데, 만약 전압은 같은데 Hz가 달라지게 되면 회로 내에서 변화가 생겨 고장을 초래할 수 있습니다. 하지만 요새는 220V, 60Hz/220V, 50Hz/110V, 50Hz 등 호환이 가능하게 출시되는 제품도 있습니다. 꼭 잘 확인하시고 사용하시길 바랍니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 전기·전자
22.09.19
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자동차용타이어의 재질은 무엇으로 만드나요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.자동차 바퀴는 천연고무, 합성고무, 타이어코드 등을 성분으로 사용하며, 여기에 카본, 실라카,프로세스오일, 노화방지제, 가류제, 점착제 등이 결합되어 더욱 튼튼하고 오래가도록 합니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 기계공학
22.09.19
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바다속 해저터널 뚫는공사기법은?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.해저터널은 바다 물 속에 존재합니다. 그래서 이름도 해저터널이죠. 해저 터널을 건설할 때 터널 주변에 임시로 벽(댐)을 설치합니다. 그리고 바닷물을 잠시 퍼낸 뒤 터널을 제작하죠. 그리고 다시 물을 채우는 식으로 작업을 합니다. 그래서 바다 물 속에 해저 터널이 존재할 수 있습니다. 물론 바다물의 수압을 고려하였고, 지진이 발생할 때의 상황도 고려하여 제작합니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 / 토목공학
22.09.19
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