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멈취있는 구름과 이동하는 구름이 있는데 왜 그런건가요??
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.구름은 수증기가 응결하여 만들어진 작은 물방울들 입니다. 구름은 대기권에 있기 때문에 지구의 자전으로 인해 땅이 같이 움직이는 것과는 달리 관성과 공기의 저항 등으로 인해 실제로 바람이 불지 않는다면 지구와 같이 움직이지는 않을 겁니다. 하지만 구름을 관측했을 때에는 구름이 훨씬 빠르게 움직이는 것처럼 또는 움직이지 않는 것처럼 느리게 움직이는 것처럼 보일 때가 있는데 그 이유는 대기권에서 부는 바람에 의한 것입니다. 일반적으로 고기압에서 저기압으로 부는 바람일 수도 있고 제트류일 수도 있습니다. 바람이 강하냐 약하냐에 따라 구름의 움직임이 차이가 발생한다고 이해하시면 되겠습니다.
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지구과학·천문우주
23.10.07
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열전도율이 낮은 금속은 어떤 금속들이 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.열전도도란 열전도현상에 의해 열전도가 되는 정도를 나타내는 재료의 물리적 물성치 를 말합니다. 열전도도가 높으면 열전도가 잘 되는 재질이고, 열전도도가 낮으면 열전도가 잘 안되는 재질입니다. 열전도도가 높은 재질은 열을 방출시키는 목적으로, 열전도도가 낮은 재질은 단열재로 사용됩니다.열전도율이 낮은 금속으로는 스테인리스 스틸, 수은,납, 철등이 있습니다.
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전기·전자
23.10.07
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지진전조현상에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.자연은 자연 원리에 따라서 움직이고 변하기 때문에 즉 변화의 원인이 자연 현상으로 나타나는데 있어서 자연의 원리가 지배하기 때문에, 현재의 자연 현상 이전의 자연현상을 원칙적으로 알 수 있다. 원인과 가까운 곳에서는 미리 대비하기 힘들지만 먼 곳에서는 원인이 일으킨 자연의 변화가 전달되는 시간만큼 대비할 수 있다. 재해가 닥치기 전에 미리 대비할 수 있는 전조 현상은 어떤 것이 있을까? 과연 믿을만한 것일까?먼저 동물들이 지진을 예지할 수 있다는 주장은 사람들에게 잘 알려져 있다. 가령 우리나라에서도 2016년에 논란이 있었던 숭어 떼의 이동과 개미의 집단 이동이 지진의 전조현상이라는 이야기도 있었지만, 지진이 있기 전에도 여러 차례 있던 현상일 뿐이라고 정리됐던 것으로 보인다. 그러나 1975년 중국의 랴오닝 성 대지진 전에 개구리 떼의 대이동과 동물의 특이행동을 중국 지진국에서 지진의 전조현상으로 여기고 인근 주민 5만여 명을 긴급대피 시킨 후에 규모 7.3의 강진으로 건물의 90%가 파괴되었지만 인명 피해를 크게 줄인 사례도 있다. 이 사례는 동물의 예지 능력으로 지진 피해를 줄인 첫 성과로 꼽힌다. 그러나 이후 25만 명의 사상자를 낸 1976년의 탕산 대지진을 예측하지는 못했고, 첫 사례는 아직까지 거의 유일한 사례로 남을 정도로 확실하게 밝혀진 것은 없다. 동물의 자연재해 예지 능력의 바탕에는, 인간보다 뛰어난 감각을 지닌 동물들이 먼저 이상한 낌새를 알아차리고 집단적인 행동을 한다는 다소 과학적인 근거가 없지 않다. 그러나 미국의 지질조사국의 공식적인 의견은 근거 없는 믿음이며, 일관성과 상관관계를 명확히 하기 힘들다는 입장이다. 그러나 지진이 많은 일본에서는 메기를 이용한 지진 예측 실험도 수행한다고 했으니, 동물의 예지능력이 과연 지진 예측에 도움이 되는 것인지 아직은 확정적으로 답하기 어려운 상태로 봐야 할 것 같다. 그 외에 동물이 아닌 자연의 변화를 통해서 예측할 수 있다는 주장 중에서, 지진운이라고도 불리는 고적운이 지진의 전조 현상이라고 하지만 고적운은 빈번하게 발생하는 구름의 형태로 관련성이 없는 것으로 밝혀졌다. 오히려 지하수위의 변동이나 지하에서 발생하는 라돈 가스의 농도 변화 그리고 가스 냄새와 같은 것이 지진의 전조현상으로 여겨지고 있으나 결론을 내기 위해서는 연구가 더 진행되어야 하는 수준이다.파도는 수심이 낮아지면서 속력이 줄어들지만 파고가 높아진다. 그러나 해저의 지진에 의하여 발생되어 해안가를 덮치는 쓰나미(지진 해일 tsunami)는 전조현상이 있다고 말할 수 있다. 비록 지구 내부에서 언제 어디서 지진이 일어날 것인지 분명하게 알지는 못하지만, 일단 해저에서 지진이 발생하면 바닷물이 빠져나간 다음에 몇 차례에 걸쳐서 커다란 해일이 밀려온다. 해안가에서 먼 바다에서 시속 700~800 km로 빠르게 진행하던 쓰나미는 수심이 낮아지면서 시속 40 km 정도로 느려지는데, 쓰나미에 실린 에너지가 보존되기 때문에 파도의 높이가 크게 올라가서 해안가를 넘어 내륙의 높은 곳까지 영향을 줄 수 있다. 지진파를 분석하여 어디에서 지진이 일어났는지 알 수 있지만, 몇 분 안에 쓰나미가 덮칠 수도 있는 진원과 가까운 해안에서는 전조현상으로 대피해야 한다. 2004년 인도네시아 근처의 심해에서 발생한 지노 9.0의 지진으로 무려 23만 여명의 인명피해가 났었다. 밀려온 해일은 높은 야자수보다 훨씬 높은 파도로 마을을 휩쓸었지만, 진앙에서 불과 60 km 떨어진 시메울루에 섬에 거주하던 주민 7만 5천여 명 중에서 사망자는 단 7명만 발생했다. 1907년에 해저 대지진을 경험했던 조상들의 당부를 잊지 않고, 땅이 흔들리고 썰물이 빠져나가자 섬사람들은 전력으로 산으로 뛰어 올라갔던 것이다.자연의 커다란 변화, 특히 관측이 힘든 지구 내부에서 일어나는 변화를 예측하는 것은 힘들지만 인간이 사는 영역에서 피해를 최소화하기 위한 연구를 통하여 피해를 줄일 수 있다. 모든 자연 현상에는 원인이 있고 자연이 동작하는 원리가 있지만, 정확하게 분석하고 인과관계를 파악할 수 있을 정도로 미리 관측하고 예견하기는 힘들다. 과거의 사례와 재해와 관련된 여러 현상들의 상관관계를 바탕으로 보다 신뢰할만한 과학적 예지 능력을 키우고 있으나 부족하다. 따라서 여러 자연재해에 닥쳤을 때의 행동요령을 미리 숙지하고 준비하는 것이 개인적으로나 사회적으로 필요하다. 그나마 커다란 자연 재해로부터 안전하다고 생각되던 우리나라도 점차 불확실해져가는 지구 시스템의 변화를 주시하며, 자연재해만이 아니라 지구 온난화를 줄이려는 노력 등이 필요할 것이다.
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지구과학·천문우주
23.10.07
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벌들은 침을 몇 번이나 쏠 수 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.꿀벌은 한번 쏘고 죽지만 말벌들은 여러번 쏠 수있어요.꿀벌은 침이 꿀벌 내장이랑 연결되어 있어서 침을 쏘면 꿀벌은 침을 박는데 그때 내장이 같이 빠져나와서 죽습니다. 하지만 말벌의 경우는 침의 구조가 달라 여러번 쏠 수 있습니다.
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생물·생명
23.10.06
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지진의 진도는 무엇을 기준으로 판단되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.지표상 한 지점에서의 인체에 느껴지는 진동의 세기 또는 이에 수반하는 피해에 관한 상대적 척도를 말한다. 지진의 크기를 나타내는 척도로는 절대적 개념의 '규모'와 상대적 개념의 '진도'가 사용되는데, 하나의 지진은 규모는 같으나 진도는 장소에 따라 달라질 수 있다. 국제적으로 '규모'는 아라비아 숫자로 표기하고 '진도'는 정수 단위의 로마 숫자로 표기하는 것이 관례이다. 예컨대 규모 5.6, 진도 Ⅳ 등으로 표기하는 것이다.진도는 어느 한 점에서 인체에 미치는 감각이나 자연계와 구조물 등에 미친 피해 상황에 의하여 지진의 세기를 표시하는 것으로, 진원이나 진앙과 멀리 떨어져 있는 지역은 진도가 낮게 나타난다. 즉, 진도는 진앙으로부터의 거리, 지표의 성질, 구조물의 특성 등에 큰 영향을 받기 때문에 실제 지진의 크기를 정확하게 나타내는 수단은 되지 못하고, 지진계의 기록을 얻을 수 없는 경우나 역사 문헌에 기록되어 있는 지진의 크기를 결정하는 데 이용된다.진도는 각 나라의 사회적 여건과 구조물의 차이점을 고려해 설정하기 때문에 세계적으로 통일되어 있지 않으며 나라마다 실정에 맞는 척도를 채택하고 있다. 예컨대 미국의 경우 1902년 이탈리아의 메르칼리(G. Mercalli) 신부가 정수 단위의 로마숫자로 표기한 10단계의 메르칼리 진도계급을 1931년 해리 O. 우드와 프랭크 노이만이 12계급(Ⅰ~Ⅻ)으로 수정한 수정 메르칼리 진도계급(MM scale, modified Mercalli intensity scale)을 사용하고 있다. 또 일본은 자체적으로 만든 10단계의 일본기상청 진도계급(JMA scale, Japanese Meteological Agency Scale), 유럽에서는 로시-포렐 Scale(I-X), 동유럽에서는 구소련을 중심으로 발달한 MSK Scale 등을 사용한다. 우리나라는 일본기상청(JMA)이 정한 JMA계급을 사용하다가 2001년부터는 미국의 수정 메르칼리 진도계급을 도입해 사용하고 있다.
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지구과학·천문우주
23.10.06
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인간의 심장은 몇개의 심방과 심실로 구성되어 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.심장은 4개의 방으로 이루어져 있습니다. 위쪽에 있는 방 2개를 심방, 아래쪽에 있는 방 2개를 심실이라고 합니다.심방과 심실은 혈액이 섞이지 않도록 좌, 우 분리되어 있으며 좌심방, 좌심실, 우심방, 우심실로 나뉘어져 있습니다.
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물리
23.10.06
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비행기랑 헬리콥터랑 공중에 뜨는 방법이 다른이유는 무엇인가요
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.비행기는 날개가 고정되어 공기흐름을 타지만, 헬리콥터는 수직이착륙을 하기 때문에 로우터라고 하는 날개를 돌려서 공기흐름을 만들어내서 날라갑니다. 따라서 비행기는 날개가 고정되어 잇어서 "고정익 항공기"라고 하며 헬기는 날개가 돌아가기 때문에 "회전익 항공기"라고 합니다. 고정익 항공기는 날개 위, 아래로 흐르는 공기의 압력차이로 뜨는 힘(양력)을 얻게 됩니다. 뜨는 힘을 얻기 위해서 일정한 속도 이상으로 계속 전진해줘야 합니다. 그래서 고정익 항공기는 활주로가 반드시 필요합니다.반면 헬리콥터는 활주로 없이도 수직이착륙을 할 수 있고, 공중에서 제자리 비행(하버링)도 가능합니다. 동체가 가만히 떠 있으려면 뜨는 힘을 얻는 날개는 계속 전진해줘야 합니다. 그래서 헬리콥터에 사용되는 회전 날개는 "프로펠러"라 하지 않고 "로우터"라고 합니다.이 로우터가 반시계 방향으로 돌면 동체는 오른쪽으로 돌아가게 됩니다. 동체가 돌아가면 조종사가 똑바로 앞을 쳐다볼 수 없게 되고 비행도 어렵겠죠? 그래서 동체가 똑바로 앞으로 보고 있도록 꼬리에 조그만 로우터 하나를 더 달아줍니다. 이것이 꼬리에 붙어 있는 날개라고 하며 "테일 로우터"라고 합니다.
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기계공학
23.10.05
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우주의 나이가 137억년이라는 것은 어떻게 알 수 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가 입니다.과학자들은 우주의 나이를 어떻게 알아냈을까요? 우주는 팽창한다는 사실을 알아낸 허블에 의해 우주는 탄생 직후 계속 팽창하고 있고, 현재도 팽창 중이라는 사실을 알게 되었습니다. 이것을 ‘팽창 우주’라고 합니다.그런데 우주의 팽창 속도는 균일하지 않고 시간이 지날수록 빨라지고 있어요. 현재 우주가 커지는 속도는 빛보다 더 빠르죠. 우주의 팽창 속도를 계산하는 데는 ‘허블상수’와 ‘도플러 효과’라는 것을 사용합니다. ‘허블의 법칙’이라고도 불리는 허블상수는 미국의 천문학자 에드윈 허블이 개발한 계산법입니다. 허블은 1924~1929년 우리은하 외부의 다른 은하들이 서로 멀어지고 있다는 사실을 발견하게 됩니다.또 그는 우주는 시간이 갈수록 팽창속도, 즉 커지는 속도가 빨라지고 있다는 것도 알게 됐습니다. 이런 사실을 바탕으로 허블은 허블상수라는 것을 개발했습니다. 우주가 갈수록 빠르게 팽창하고 이 속도를 계산해낸 뒤 이를 시간상 거꾸로 돌리면 우주의 나이가 나올 것이라고 허블은 예측했습니다. 그런데 허블에게는 큰 난관이 있었습니다. 우주 팽창 속도가 얼마나 빠른지 알아내야 하는데 그걸 어떻게 측정할 수 있느냐는 것입니다. 위 허블상수 그래프를 보면 기울기, 즉 허블상수가 어떻게 정해지는냐에 따라 우주의 크기는 달라집니다. 허블상수가 50이면 우주의 나이는 200억살, 100이면 100억살이라는 계산이 나옵니다. 문제는 정확한 허블상수를 정하는 게 쉽지 않다는 거죠.그래서 허블이 계산했던 우주의 나이는 30억년이 나오기도 하는 등 계산 때마다 수치가 달랐습니다. 이에 허블은 여러 차례에 걸쳐 오차를 보정하기 위해 노력했지만 당시 건강이 안 좋아 심근경색으로 1953년 세상을 떠났습니다. 그리고 1970년대 말 천문학자 앨런 샌디지와 웬디 프리드먼은 허블상수의 정확한 값을 알아내려는 경쟁을 벌였죠. 당시 미국 언론은 이 두 사람의 경쟁을 ‘허블전쟁’이라고 칭했습니다. 샌디지와 프리드먼이 애초 계산한 우주의 나이는 제 각각 이었지만 두 사람은 계속 연구를 한 끝에 140억년이라는 같은 값의 계산을 내놨죠. 또 다른 천문학자들도 교차검증한 결과 우주의 나이는 대략 140억년이라는 것에 동의했습니다. 그리고 2001년 WMAP라는 위성이 발사됩니다. 이 위성은 빅뱅 잔여복사열에 따른 온도 차이를 측정하기 위한 장비입니다.2003년 WMAP 위성은 빅뱅으로 우주가 생성된 지 38만년 후의 모습을 정확히 포착했습니다. 이 데이터를 기반으로 과학자들은 우주에 퍼져 있는 백뱅 잔해 우주배경 지도를 만들었습니다. 그리고 이 지도를 기반으로 허블상수를 계산해 보니 우주의 나이는 137억년 정도라는 것을 알게 됐습니다. 정확히는 137억7000만 년이고, 오차 범위는 ±4000만년입니다.우주의 나이를 알아내는 또 하나의 방법인 도플러 효과는 파동이 발생하는 파원과 관측자 사이의 운동에 따라 전달되는 파동의 파장이 변하는 효과를 말합니다. 파원과 관측자가 서로 가까워지고 있으면 전달되는 파장의 길이는 짧아지고 서로 멀어진다면 파장의 길이는 길어지죠.구급차가 사이렌을 켜고 다가올 때 높은 음이 나고, 나(관측자)와 멀어지면 낮은 소리가 나는 것도 도플러 효과 때문입니다. 우주에서도 어떤 천체가 빛을 방출했을 때 예상되는 파장보다 더 길게 보인다면, 그 천체와 관측자 사이의 거리는 멀어지고 있다는 뜻입니다.이때 측정된 파장의 길이 변화를 ‘적색 이동’이라고 부르는데 이 값이 클수록 후퇴속도가 빠르다는 것입니다.이런 사실을 기반으로 천문학자들은 우주공간이 팽창한다는 사실을 먼 천체들의 적색 이동 관측을 통해 알아냈습니다. 137억년은 우리 인류의 입장에서는 너무 까마득한 옛날입니다. 우리 현생 인류가 탄생한지는 1억년도 아닌 아직 100만년도 되지 않았으니 137억년은 너무 먼 옛날이죠. 천문학자들은 137억년째 커지고 있는 이 우주가 언젠가는 팽창을 멈출 것이라고 예측하고 있습니다.하지만 그게 언제일지는 아직 정확히 알 수 없고 팽창의 멈춤은 아주 아주 먼 훗날의 일어날 일입니다.
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지구과학·천문우주
23.10.04
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혐기성 세균과 호기성 세균의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학 전문가입니다.혐기성세균 [嫌氣性細菌, anaerobic bacteria] : 산소가 없는 환경에서 생활하는 세균.산소를 싫어하는 정도에 따라 통성 및 편성 혐기성세균으로 구분합니다. 전자는 산소의 존재와는 상관없이 생활할 수 있는 세균으로 대부분의 세균이 이에 속합니다. 후자는 산소가 없는 곳에서만 생활할 수 있는 세균으로 파상풍균 ·가스괴저균 ·클로로스트리듐균 등이 이에 속합니다. 산소는 혐기성세균의 발육을 방해할 수 있는데, 그 정도는 세균이나 배양기의 종류에 따라 다릅니다. 산소가 발육을 저해하는 이유는 혐기성세균은 산화환원전위가 낮은 경우에만 대사를 영위할 수 있기 때문입니다. 따라서, 인위적으로 산화환원전위를 낮추어주면 산소가 있는 곳에서도 발육할 수가 있습니다. 대개의 혐기성세균은 시토크롬을 가지고 있지 않으므로, 산소호흡을 하지 않습니다.호기성세균 [好氣性細菌, aerobic bacteria] : 산소가 있는 곳에서 생육 ·번식하는 세균.혐기성세균에 대응되는 용어로 산소성세균이라고도 합니다. 호기성세균은 공기 중의 유리 산소를 이용하여 영양소를 산화 ·분해하고, 이 때 발생되는 에너지를 생활에 씁니다. 이와 같은 에너지 획득 과정을 산소호흡이라고 하는데, 이 과정에서 산소를 쓸 수 있는 것은 시토크롬계 효소를 가지고 있기 때문입니다. 호흡에 쓰이는 영양소로는 탄수화물 ·지방 ·단백질이 있으며, 분해산물로 이산화탄소와 물이 생성됩니다. 단백질이 쓰일 경우에는 이 외에도 암모니아가 생성됩니다. 호기성세균은 산소를 요구하는 정도에 따라 다음의 3종류로 구분됩니다. 즉, 산소가 있어야만 생육과 번식이 가능한 편성호기성세균, 산소의 양이 공기 중의 산소량보다 적은 곳에서 잘 생육하는 미(微)호기성세균, 산소가 있는 곳 또는 없는 곳에서도 생육이 가능한 통성혐기성세균이 있습니다. 편성호기성세균에는 초산균 ·고초균 ·결핵균 ·아조토박터 등이 있고, 통성혐기성세균에는 포도상구균 ·대장균 ·티푸스균 등이 있습니다.
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생물·생명
23.10.04
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