건물의 에너지 효율을 높이기 위한 과학적 방법이 있을까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.에너지 효율을 높이려면 건축물 내부 환경을 유지하는데 있어서 기계와 전기 설비 사용을 줄이면 됩니다. 내부 환경이라 하면 온도와 습도, 공기 청정도 등입니다. 주택을 기준으로 생각한다면 사람이 생활하기 쾌적한 환경을 유지하기 위해서 냉난방기와 공기조화설비 등을 가동하고, 필요에 따라서 여러가지 전기제품을 가동시킵니다. 그런 것들의 가동을 최소화하는 것이 에너지 효율을 높이는데 크게 작용하며, 장비의 효율이 높은 것을 사용하는 것이 그 다음일 것입니다. 설비 가동을 줄이려면 기본적으로 외부 환경의 영향을 적게 받도록 건축되어야 합니다. 우선 단열계획이 중요합니다. 단열은 박스와 같은 직육면체 공간을 기준으로 상하부와 측면부를 모두 감싸서 온도 변화를 최소화하면 됩니다. 그러면 외부가 춥거나 더울 때 내부의 온도 변화를 줄일 수 있어서 냉난방기의 가동시간을 줄일 수 있습니다. 하지만 단열에는 헛점이 한가지 있습니다. 단열재들의 연결이 끊어지는 구간을 통해서 열교현상이 발생합니다. 그럴 경우 해당 부위에 단열보강을 하기도 하고 단열재 설치가 끊김 없이 연결되도록 치밀하게 계획하여 시공하면 됩니다. 그렇게 하고도 문제점이 있는데 단열재와 구조체의 열전도율 차이가 크기 때문에 그 사이에 습기를 머금은 공기가 들어갈 경우 결로가 발생합니다. 장시간 결로가 발생하면 곰팡이 같은 인체에 해로운 것이 생겨날 수 있습니다. 그래서 가장 좋은 단열계획은 내부와 외부를 다 단열재로 덮고 마감작업을 하는 것입니다. 대신 시공비용이 높아집니다. 그 부분은 건축주의 선택사항이기 때문에 여건이 된다면 내외부 단열작업을 다 하는 것이 좋습니다. 그리고 단열에 가장 취약한 부분이 창과 문인데 필요 이상의 설치면적을 줄이고, 열효율이 좋은 제품이 계속 개발되고 있기 때문에 그런 제품으로 시공하는 것이 최선일 것 같습니다. 생활하면서 필요할 때마다 자연환기를 해주는 것으로 공기조화기 사용도 줄이면 좋습니다. 하지만 냉난방기 작동시 환기로 인해 열손실이 발생할 우려가 있다면 공기조화기를 통한 환기가 더 효율적일 때도 있습니다. 주택 외에 공장이나 영업을 위한 건축물의 경우에는 에너지 효율이 좋은 작업장비를 사용해야 됩니다. 기계장비의 사용이 불가피한 용도이기 때문에 최대한 효율이 높은 장비를 사용하고, 불필요한 가동시간을 줄이면 됩니다. 그 외에는 초기 비용을 더 들이더라도 지열을 이용하는 방법이나 자연환경을 최대한 활용할 방법을 찾아서 적용하는 것으로 에너지 효율을 높일 수 있습니다. 태양광이나 풍력 발전설비 설치를 생각하는 사람도 더러 있는데 에너지 효율을 높이는 방법이라기 보다 에너지를 생산하여 사용하는 방법이기 때문에 에너지 효율과는 다른 성향일 것 같습니다.
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목욕탕에 습도가 높은 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.습도가 높아지는 조건은 기온이 높아서 포화수증기량이 높을 때, 주변에 물이 많아서 수증기 발생도 많을 때입니다. 기온이 높을수록 공기중에 내포할 수 있는 수증기량의 한계치가 높기 때문입니다. 목욕탕이 그 조건에 매우 부합한 환경을 갖추고 있습니다. 목욕탕 내에 사우나 시설과 온탕에서 발생하는 열기로 기온이 높고, 수증기 발생량도 많아서 습도가 높은 것입니다.
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얼마전까지만 해도 우리나라가 물부족 국가로 선정 되었던 이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.우리나라가 물부족 국가라고 알려진 것은 잘못된 것이었습니다. 우리나라는 1인당 가용 수자원이 여유로운 편입니다. 처음 물부족 국가라고 거론된 것은 PAI(UN과 관련 없는 민간단체라는 말도 있습니다.)라는 민간단체에서 더 면밀하게 조사하고 계산하지 않고 단순히 해당 지역 강수량을 해당 지역 인구 수로 나눈 값만 가지고 얘기하면서 물부족 지역으로 분류되었던 것입니다. 1인당 연간 사용 가능한 재생성 수자원 1000톤을 기준으로 물부족 국가를 분류하는데 우리나라 경우 1400톤이 넘습니다. 1700톤 이상의 수자원 풍요국은 아니지만 여유로운 편입니다. 하지만 분류상 물 스트레스 국가입니다. 물부족 국가가 아니라고 해서 무분별하게 낭비하는 것은 안 좋습니다.어떤 민간단체의 통계로 나온 내용을 정부가 오인하여 UN의 발표인 것으로 대대적인 광고와 선동을 하게 되었던 것이지 우리나라는 물부족 국가가 아닙니다.
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물을 일산화이수소라고 불러도 되나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.화학식 명명법으로는 일산화이수소(H2O)라고 부를수 있습니다. 하지만 통상적으로 물이라는 명칭을 많이 사용하고 있기 때문에 국제 순수•응용 화학회에서도 화학식 명명법을 따르지 않고 물을 그대로 사용하는 것으로 규정하고 있습니다.
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우리가 사용하는 공기 청정기는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.공기청정기의 원리는 간단합니다. 본체의 송풍팬이 돌아가면서 주변 공기가 공기청정기 내부를 거쳐서 송풍팬을 지나 외부로 날아가게 하는데, 주변 공기가 내부로 유입될 때 먼지를 걸러줄 필터를 거칩니다. 필터의 성능에 따라 걸러낼 수 있는 먼지의 크기가 다르지만 필터를 통과 못하는 먼지는 걸러진 공기가 송풍팬을 지나 본체의 외부로 나오는 것입니다. 공기청정기로 유입되는 공기의 양은 송풍팬의 회전속도에 따라 달라집니다. 저속일수록 적은 양이 유입되고, 고속일수록 많은 양이 유입됩니다. 이는 주변 공기의 대류를 얼마나 적극적으로 발생시키냐 차이입니다. 먼지를 감지하는 센서를 장착하여 공기중에 먼지량을 감지하여 송풍팬 속도를 조절해서 빠르게 공기청정이 이루어지게 만듭니다. 필터는 기본적으로 MB필터로 먼지를 걸러주고, 부가적으로 활성탄을 포함한 필터나 항균필터 등을 추가하여 먼지 외에 해로운 물질을 함께 걸러줍니다.(제조사의 설명에 따름) 공기청정기 원리를 이용해 쉽게 따라해본다면 선풍기 뒷면에 MB필터와 같은 먼지를 걸러줄 수 있는 필터로 덮고 가동하는 것입니다.
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지구의 대기는 탁한데요. 이와달리 공기오염이 없는 달에 망원경을 설치하면 우주가 더 선명하게 보일까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.현재도 가동 중인 허블우주망원경과 같은 것은 대기권 내가 아닌 우주에서 위성형태로 가동되고 있는 망원경입니다. 현재 허블 망원경 보다 성능이 더 좋은 제임스 웹 망원경을 가동하고 있으며, 그 보다 더 뛰어난 성능의 거대마젤란망원경 제작이 막바지에 다다른 것으로 알려졌습니다. 달에 망원경을 설치하는 것은 임의로 각도를 조절하기 어렵고 우주로부터 날아오는 비교적 작은 운석에 의해서 훼손되기 쉽습니다. 그 보다는 위성으로 궤도에 올려서 가동하는 것이 안전한 편입니다.
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달에서 사람이 살 수 있는 시대가 올수 있을까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.달에서 살 수 있는 공간을 만들 수는 있겠지만 지구에서처럼 계속 살아갈 환경은 안되기 때문에 그런 일은 없을 것이라 예상됩니다. 인공적으로 온도조절이나 공기가 우주로 흩어지는 것을 막아내거나 우주로부터 들어오는 강한 광선을 차단해주고, 중력을 어느 정도 조절할 장치등을 만들 수는 있겠지만 그 외에도 해결해야 할 것들이 많습니다. 특히 우주로부터 달로 날아오는 운석이나 달에서 방출될 수 있는 방사선 등만 생각해도 사람이 살아가기에 큰 위험요소가 될 것입니다. 그리고 아직 달에 대해 많은 조사가 필요하기 때문에 또 어떤 문제점이 있을지 알 수 없습니다.
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초전도체 LK99 아직 확실하게 결론이 안났나요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.아직 결론이 나지 않았습니다. 계속 검증 결과가 나올 것이라는 예상 기간만 나올 뿐 결과는 나오지 않고 있습니다.
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싱크홀이라는 것은 왜 갑자기 생기는 것인가요.
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.간단히 설명드리겠습니다.자연현상으로 인해서 생기는 싱크홀은 지하수에 의해서 지하토사가 깎이며 침식되어 빈공간이 생기거나 석회질이 녹으면서 침식되어 빈공간이 생겼을 때 상부 지반이 무너져 내려서 생겨납니다. 도심에서 자연적으로 흐르는 지하수가 아닌 인공적 원인으로 생겨나는 경우도 있습니다. 상하수도 배관은 지하에 매설되어 있는데 노후된 배관은 그 속에 흐르던 물이 새어나올 수 있습니다. 누수가 발생하면 주변 토사가 침식되는데 대부분 도심 지반에는 아스콘 또는 콘크리트 포장이 되어 있고, 건물들이 지어져 있습니다. 한 동안은 구조물의 강도 덕에 형태를 유지하고 있다가 더 이상 버티지 못하면 갑자기 무너지는 것입니다.
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달이 없으면 지구에 어떤 변화가 있을까요?
안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.가장 큰 변화는 공전궤도가 바뀔 것으로 예상됩니다. 지구는 달과의 인력으로 인해 지금과 같은 고정궤도를 유지할 수 있는데 달이 없다면 궤도가 바뀔 것입니다. 그 외에도 지구의 자전축 기울기가 달라질 수 있고, 조석간만의 차이가 거의 없어질 수 있습니다. 일부 전문가는 일부 대기가 우주로 흩어질 것으로 예상하기도 합니다.
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