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천연수소는 지구에서 어떻게 생겨난 건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 천연 수소의 원리,천연 수소는 그동안 우리가 알고 있던 수소의 형태와는 달리, 다른 원소와의 결합 없이 지각에서 자연적으로 발생한다. 아직 탐사 장비와 지식이 부족하여 천연 수소의 기원에 대해서는 다양한 가설이 존재한다. 그중 세 가지 주요 기원은 다음과 같다.① 방사성 동위원소의 지하수 분해이 가설은 광물학자이자 지구화학자인 베르나츠키에 의해 제안됐다. 고방사성 암석 속의 우라늄, 토륨과 같은 방사성 물질은 자연붕괴되면서 에너지를 방출한다. 이때 방출된 에너지는 지하수 분자를 쉽게 분열시켜 산소와 수소를 생성한다. 실제 과거 몇몇 원자력발전소가 방사선으로 수소를 만들기 위해 시도했으나, 사업성 문제로 실패했다고 한다.② 물과 초염기성 암석의 반응(사문석화)감람석은 맨틀 상부에 널리 퍼져있는 암석이다. 철이 풍부한 감람석은 지표면 아래 뜨거운 물에 의해 암석이 변질되는 열수변질 현상에 매우 취약하다. 따라서 고온, 고압 조건에서 감람석과 물이 만나 사문석으로 바뀔 때 철은 물 분자로부터 산소 원자를 빼앗고 부산물로 수소를 방출한다. 이 메커니즘의 반응식은 다음과 같으며, 생성된 수소는 지표 아래에 축적된다. ③ 지각변동활성 단층 표면에 있던 천연 수소가 지각 변동에 의해 위로 이동하여 단층과 같은 지각의 경계면에서 새어 나온다는 가설이다. 이는 대수층 암석의 수소 농도와 해당 지역의 마지막 지각 변동 간 상관관계 등의 연구 결과로 뒷받침되고 있으나, 사문석화 등 다른 기원에 의해 생성된 수소의 양보다 훨씬 적을 것으로 예상된다.출처: 대학생신재생에너지기자단 - 골든 수소, 세상을 구해 주이소..
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지구과학·천문우주
24.02.28
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한라봉 귤 천혜향 레드향은 무슨차이인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우선 귤은 크게 감귤류와 만감류로 나눌 수 있습니다. 만감류는 늦을 晩, 귤 柑, 무리로, 이름 그대로 늦 게 수확하는 귤류를 뜻해요. 잘 알려진 것으로는 한라봉부터 천혜향, 레드향, 황금향 등이 있으며, 아직은 좀 생소한 종류로는 진지향, 카라향, 청견 오렌지, 진지휘 (탐라향) 등이 있습니다. 대부분 비닐하우스에서 재배되는 만감류는 충분히 익을 때까지 두었다가 수확하며 일반 감귤보다 크기가 크고 당도가 높은 것이 특징이랍니다.우리에게 가장 익숙한 만감류이자 제주 특산품인 한라봉은 청견 오렌지와 폰칸(폰캉, 폰깡)의 교배종입니 다. 만감류라는 말을 몰라도 우리나라 국민이라면 한 번쯤은 먹어봤을 과일인데요. 꼭지가 제주 한라산을 닮아 이름 붙여진 한라봉은 제주 특산품이라 우리나라에서 개발하였다고 오해하기 쉽지만, 1972년 일본 에서 개발한 품종이에요. 우리나라에는 1987년 나주시에 처음으로 도입되었고 제주도에는 1990년대 초 반에 들어가 1998년 한라봉이라는 브랜드로 이름을 알렸습니다. 설 선물로도 인기가 좋은 한라봉은 12월 부터 3월까지 만나볼 수 있으며 1월 말~ 2월 초에 맛이 가장 좋답니다.'향기가 천리를 간다.' 또는 '하늘이 내린 향기'라는 뜻을 가진 천혜향은 오렌지와 귤의 교배종입니다. 천혜 향 역시 일본에서 개발한 품종으로 1998년 품종이 등록되었고 우리나라에는 2000년 초반에 들여와 재배 하고 있어요. 천혜향은 껍질이 얇고 부드러워 먹기 좋으며 이름처럼 향과 과즙이 풍부합니다. 모양은 약간 납작한 타원형으로 귤을 닮았지만 크기는 약 2~3배 가량 커요. 수확 시기는 1월부터 4월로 한라봉보다는 조금 늦은 편입니다.다른 만감류와 달리 껍질에 붉은 빛깔이 돌아 이름 붙은 레드향은 한라봉과 귤의 교배종입니다. 1991년 일본 에히매현에서 육성된 품종으로, 2009년에 우리나라에서 재배가 시작되었는데요. 당도가 매우 높으 며 과육이 부드럽고 껍질을 벗기는 것도 쉬운 편이라 각광받고 있는 만감류랍니다. 모양은 천혜향이나 황 금향과 비슷하지만 둘을 놓고 비교하면 레드향이 더 붉고 약간 울퉁불퉁하기 때문에 육안으로도 구별할 수 있습니다. 레드향의 수확 시기는 한라봉과 비슷하여 12월부터 3월까지 만나볼 수 있답니다.출처 : 한국수자원공사 - 제주 특산품 천혜향, 레드향, 황금향, 한라봉의 차이
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지구과학·천문우주
24.02.28
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사람이 물속에 손을 오래 담그면 쭈글쭈글해지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 여러분 물에 오래 있을 때! 특히 목욕한 후 물밖을 나와서 손과 발을 본 경험 다들 있으시죠? 왜 유독 손끝과 발끝이 쭈글쭈글 해질까 궁금해 보신적 있으세요? 그 이유는 바로 삼투압 현상에 있습니다. 삼투압현상이란 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은쪽으로 물질이 이동하는 현상인데요. 목욕을 하는 물은 농도가 낮고 손과 발 등의 신체는 농도가 높아 물이 손으로 이동하는 것입니다. 우리가 매일 먹는 김치! 그리고 피클과 같이 소금에 절여 놓는 음식들이 삼투압현상을 설명 할 수 있는 대표적인 사례랍니다.자! 이제 쭈글쭈글 해 지는 이유를 자세히 알아볼까요? 우리의 피부는 표피, 진피, 피하지방으로 이루어져 있습니다. 표피는 수분을 지키고 세균의 침입을 방지하는 역할을 합니다. 진피는 피부탄력과 주름에 중요한 역할을 하며 조직에 산소와 영양을 공급해 주고 혈관들의 이산화탄소와 노폐물을 제거 해주는 역할을 합니다. 파하지방은 피부아래 조직의 단열층 역할을 합니다. 그럼 왜 매끄럽게 붓지 않고 울퉁불퉁하게 부을까요? 그 이유는 피부조직의 특징에 있습니다. 표피는 물을 잘 흡수할 수 있답니다. 그에 반해 진피와 피하지방은 물을 잘 흡수하지 못해요. 표피는 부피가 증가하고 진피와 피하지방은 상태를 유지해서 손이 울퉁불퉁해진답니다. 그렇다면 왜 손과 발만 쭈글쭈글해질까요? 손과 발을 제외한 얼굴, 팔, 다리 등에는 여분의 피지선이 발달되어 있기 때문입니다. 여분의 피지선이 물로 씻으면 바로 기름을 보충해주어 물에 오래있어도 쭈글쭈글해 지지 않는다고해요.출처 : 국립부산과학관 - [우리 주변의 과학 호기심] 물 속에서 손이 쭈글쭈글 해지는 이유
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토목공학
24.02.28
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세균전 무기 중에서 탄저균이 쓰인 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 탄저균은 호흡기, 감염된 동물 접촉등을 통해 전파되는 특성을 갖음에 따라 제1차 세계 대전에서 독가스가 사용된 뒤로 비대칭전력의 개념연구 이후 생물학무기로써 연구, 활용되기 시작했다. 특히 나치 독일에서 탄저균을 포함한 대량살상무기의 연구가 활발했으며, 최초로 성공한 것은 일본 제국의 731 부대로 알려져 있다. 탄저균은 핵무기와 비교했을 때 제조비용이 값싸고, 우라늄 광석 같은 희귀한 재료가 필요하지 않으며, 핵무기만큼 복잡한 제조 기술이 필요 없기 때문에 사린, 타분, 소만, VX 등 화학 무기와 함께 가난한 자의 핵무기라고 불린다.출처 : 나무위키 - 탄저병
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생물·생명
24.02.28
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병원에서 의사가 사용하는 청진기는 어떤 과학적 원리가 있는지요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 청진기란 물체의 표면에 접촉하여 내부에서 발생하는 가청영역의 진동(전도음)을 튜브로 이끌어 듣는 도구이다. 청진기의 원리는 집음부를 물체의 표면에 접촉, 내부에서 발생하고 있는 가청(들을 수 있는 범위)영역의 소리를 모아 튜브로 유도하여 귀로 듣도록 고안된 도구이다.출처 : 심장박물관 - 청진기의 원리와 구성, 발명과 변천사
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생물·생명
24.02.28
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우리나라에서도 바다거북이 알을 낳는 곳이 있나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 우리나라에 살고 있는 바다거북은 푸른바다거북, 붉은바다거북, 매부리바다거북, 장수거북, 그리고 지난 2019년에 서식이 처음 확인된 올리브바다거북 등이 있어요.(출처 : 해양수산부 - 우리나라 바다에는 어떤 바다거북이 살고 있을까요?)그중에 붉은바다 거북이는 2002년 쯤 우리나라 제주도에서 산란한 기록이 있는데 그 이후로는 없다고 합니다.
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지구과학·천문우주
24.02.28
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바다에서 사는 홍해파리는 성인이후 어느시기에 다시 청년기 즉 젊은 시절로 돌아갈수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 1994년경 홍해파리를 연구하던 이탈리아의 교수가 실수로 해파리를 수조에 넣고 방치했다가 나중에 찾아가보니 해파리 시체는 하나도 없고 새끼 해파리들이 있었다. 이후 5년간 약 4000마리의 홍해파리를 상대로 연구한 결과, 홍해파리는 수명이 다하면 번데기 같은 모양으로 변해 그 안에서 다시 세포가 형성, 48시간 이내에 어린 모습으로 되돌아가서 다시 성장했다. 즉, 이론상 최적의 환경에서는 자연사를 하지 않는다는 사실이 드러나 충격과 공포를 선사했다. 현재까지도 이 불로장생의 매커니즘은 해명하지 못했다. 스트레스를 받거나 병이 들거나 노화가 진행되었을 때 세포를 새 것으로 갈아버린다는 것 외에는 불명이다.출처 : 나무위키 - 홍해파리
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생물·생명
24.02.28
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새들이 무리를 지어갈 때, V자 형태로 가는 이유는 무엇때문인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 새들은 V자 형태로 무리지어 ‘편대비행’한다. 기러기 고니 두루미 백로가 V자 형태로 이동하는데 이는 매나 독수리 등 천적의 공격을 피해 안전하게 목적지에 도달하기 위해서이다.프랑스국립과학연구소는 날갯짓 횟수와 심장박동수를 조사한 결과 홀로 날아가는 새들보다 편대비행하는 새들이 에너지를 11∼14% 덜 소비한다고 밝혔다. 앞에 날아가는 새가 만든 상승기류를 뒤에 따르는 새들이 이용하기 때문이다. 또 무리 간 의사소통이 원활하다는 분석도 있다. 대체로 우두머리가 대열의 맨 앞에서 무리를 이끈다.출처 : 한국역사문화학교 - 철새 이동 수려한 영상 구수한 입담에 '재미 飛翔'
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생물·생명
24.02.28
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석유에서 각종 기름을 분리하는 것은 어떤 과학덕 원리인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 석유 속에는 다양한 물질이 섞여 있습니다. 그중에는 별로 값어치가 없고 독성이 있는 물질도 있는 반면 상당한 가치를 지닌 물질도 있습니다. 이 때문에 유전에서 석유를 채굴하여 우리가 사용하는 연료의 형태로 유효한 부분을 분리하기 위한 여러 단계의 공정을 거쳐야 합니다. 중요한 분리 방법의 하나가 바로 ‘증류’입니다. 증류는 고순도의 제품을 비교적 저비용으로 제조하는 방법으로 이와 같은 장점 때문에 석유산업은 증류법을 채택하여 사용합니다. 정유공장에서 하늘을 향한 탑들이 바로 증류탑입니다. 이러한 분별 증류의 역사는 본격적으로 석유를 사용하기 시작하던 바로 그때부터 시작되었습니다. 원유는 수많은 종류의 화합물이 한데 뒤섞인 혼합물입니다. 따라서 원유에서 유용한 성분을 얻으려면 혼합물을 분리해야 합니다. 이때 사용하는 방법이 바로 ‘분별증류’입니다. 물질마다 분자의 질량과 결합력에 따라 끓는점이 다르다는 원리를 응용한 방법입니다. 액체 상태의 원유를 가열해 서서히 온도를 높이면 휘발유처럼 가볍고 결합력이 약한 성분이 먼저 기체로 변해서 분리되고, 중유처럼 무거운 성분은 나중에야 기체가 됩니다. 이들을 각각 따로 모아서 다시 식히면 액체 상태의 휘발유와 중유를 얻는 방식입니다. 원유를 분별 증류할 때는 우선 채굴해 온 원유에서 소금기와 수분을 제거한 후 원유 탱크에 넣습니다. 여기서 원유에 열을 가해서 거대한 분별증류탑으로 보냅니다. 분별증류탑에 원유가 주입되면 우선 가장 낮은 온도에서 분리될 수 있는 가장 가벼운 성분인 LPG가 나옵니다. 뒤이어 차례대로 휘발유, 나프타, 등유, 경유, 중유를 얻으며 마지막에 남는 잔류물로 아스팔트를 만듭니다. 이때 온도는 400도 이상으로 올리지 않습니다. 이보다 온도가 높으면 원유에 포함된 물질의 성질이 변해버리거나 폭발할 위험이 있기 때문입니다. 그런데 온도 제한 때문에 400도에서도 기체가 되지 않아 증류탑 아래쪽에 남은 잔류물, 즉 하부생성물에는 여전히 적지 않은 고부가가치 물질들이 분리되지 않은 채 남을 수 있습니다. 따라서 원유를 정제할 때는 하부생성물을 분리하는 ‘감압증류’ 공정을 추가로 거칩니다. 감압증류는 증류탑의 압력을 대기압(상압)보다 낮춘 상태(감압)에서 진행됩니다. 물질은 낮은 기압인 상태에서는 끓는점이 낮아집니다. 대기가 물질 표면을 누르는 힘이 약해지므로 적은 에너지로도 물질 표면에서 분자가 분리되어 나오는 것입니다. 따라서 하부생성물을 대기압의 10%에 채 미치지 못하는 약 75mmHg의 압력을 지닌 ‘진공탑’으로 보내면 400도보다 낮은 온도에서도 추가로 하부생성물에 섞인 물질을 분리할 수 있습니다. 이 과정에서 휘발유, 경유, 화학공업의 원료들처럼 값비싼 물질을 추가로 얻을 수 있습니다. 이처럼 하부생성물을 한번 더 분리하는 진공탑은 탑 안쪽의 압력 변화를 최소화하기 위해 증류탑보다 짧고 두껍습니다. 전형적인 분별 증류탑은 하루에 약 2만 5천 배럴의 원유를 분리할 수 있습니다.출처 : 에너지정보문화재단 - [스토리] 에너지 패러다임(3) 분별증류로 현대화된 석유
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화학공학
24.02.28
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썬글라스의 자외선 기능도 시간이 지나면 줄어들까요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 자외선 차단 선글라스를 구매하기만 하면 차단 효과가 지속된다고 생각하시는 분들이 많은데요. 선글라스는 구매 후에 2년 정도가 지나면 자외선 차단 기능이 떨어진다고 알려져 있습니다. 선글라스의 코팅은 땀과 염분에 쉽게 손상이 되고 작은 충격에도 벗겨질 수 있기 때문입니다.출처 : 평택밝은성모안과 - 여름철 눈 건강 지킴이 자외선차단 선글라스 수명 알아보기
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지구과학·천문우주
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