안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
화학
Q. 가정에서 사용된 하수도 물은 어떤 원리로 정화되는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.폐수라고도 하는 하수는 안전하게 재사용하거나 환경으로 배출되기 전에 일련의 처리 과정을 거쳐 오염 물질과 오염 물질을 제거합니다.치료 과정의 첫 번째 단계는 일차 치료로 알려져 있습니다. 이 단계에서 폐수는 정화기라고 하는 대형 탱크로 흘러 들어가며 여기서 무거운 입자는 바닥에 가라앉고 가벼운 입자는 표면으로 뜹니다. 그런 다음 이러한 고형물은 물에서 제거되어 추가 처리 또는 폐기를 위해 별도의 시설로 보내집니다.다음 단계는 2차 처리로, 1차 처리에서 제거되지 않은 유기물 및 부유 물질을 제거하도록 설계되었습니다. 이는 일반적으로 박테리아 및 기타 미생물을 사용하여 폐수의 유기물을 분해하는 생물학적 과정을 통해 이루어집니다. 이 프로세스는 활성 슬러지, 살수 필터, 회전식 생물학적 접촉기를 포함한 여러 방법을 통해 달성할 수 있습니다.2차 처리 후 물은 3차 처리라는 최종 처리 단계를 거칩니다. 이 단계는 영양소, 박테리아 및 바이러스와 같은 잔류 오염 물질을 제거하도록 설계되었습니다. 3차 처리에는 여과, 소독 및 역삼투압과 같은 공정이 포함될 수 있습니다.폐수가 이러한 모든 처리 과정을 거치면 관개, 산업 공정 및 수세식 화장실과 같은 음용이 아닌 용도로 재사용할 수 있습니다. 경우에 따라 식수 기준을 충족하기 위해 추가 처리할 수도 있지만 이는 흔하지 않습니다.
지구과학·천문우주
Q. 블랙홀이란 정확히 무엇이며, 어떻게 형성 되나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.블랙홀은 중력이 너무 강해서 빛조차 빠져나갈 수 없는 공간의 영역입니다. 그들은 초신성 폭발 중에 거대한 별이 스스로 붕괴할 때 형성됩니다.별의 연료가 떨어지면 핵은 더 이상 외부 층의 무게를 지탱할 수 없습니다. 핵은 자체적으로 붕괴되어 중성자별로 알려진 극도로 밀도가 높은 물체를 생성합니다. 그러나 별이 충분히 무거우면 중력이 너무 강해져 중심핵의 중성자조차도 함께 부서져 중심에 특이점(밀도가 무한하고 부피가 0인 지점)이 생성될 수 있습니다. 이 특이점은 돌아올 수 없는 지점을 표시하는 사건의 지평선으로 둘러싸여 있습니다. 이를 통과하는 모든 것은 블랙홀의 중력장으로 빨려 들어가 절대 탈출하지 못할 것입니다.블랙홀은 또한 별, 가스 및 먼지를 포함하여 주변 환경의 물질을 소비하면서 시간이 지남에 따라 더 커질 수 있습니다. 이 물체들은 블랙홀의 중력장에 의해 끌어당겨지고 강착원반이라고 하는 물질의 소용돌이치는 원반을 형성합니다. 디스크의 물질이 충돌하고 가열되면 X선과 망원경으로 감지할 수 있는 다른 형태의 방사선을 방출합니다.블랙홀은 우주에서 가장 매혹적인 물체 중 하나이며 블랙홀을 연구함으로써 물리학 및 천체물리학에서 많은 중요한 발견이 이루어졌습니다.
토목공학
Q. FRP 플라스틱 철근이 있다고 합니다. 철로 만든 철근을 대체한다고 합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.예, 일부 응용 분야에서는 기존의 철근을 FRP(섬유 강화 폴리머) 플라스틱 철근으로 교체할 수 있습니다. FRP 철근은 유리나 탄소와 같은 섬유와 고분자 수지를 결합한 복합 재료로 만들어집니다. 그 결과 강하고 내구성이 있으며 부식에 강한 소재가 탄생하여 열악한 환경이나 습기나 화학 물질에 노출된 구조물에 사용하기에 이상적입니다.기존 철근에 비해 FRP 철근은 몇 가지 장점이 있습니다. 무게가 훨씬 가벼워 운반 및 설치가 더 쉽습니다. 또한 강도 대 중량 비율이 높아 더 적은 재료로 철근과 동일한 수준의 보강을 제공할 수 있습니다. 또한 FRP 철근은 녹이 슬거나 부식되지 않아 구조물의 수명을 연장하고 시간이 지나도 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.그러나 FRP 철근을 사용하는 데에도 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 모든 응용 분야, 특히 높은 수준의 강성 또는 극한 온도에 대한 내성이 필요한 응용 분야에는 적합하지 않습니다. 또한 기존의 강철 철근보다 비싸므로 일부 프로젝트에서는 비용 효율성이 떨어질 수 있습니다.전반적으로 강철 철근 대신 FRP 철근을 사용하기로 한 결정은 프로젝트의 특정 용도와 요구 사항에 따라 다릅니다. 모든 프로젝트에 적합하지 않을 수 있지만 경우에 따라 기존 철근에 대한 실행 가능한 대안을 제공할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 케이블은 왜 동 즉 구리로 만드는걸까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.구리는 뛰어난 전기 전도체이기 때문에 케이블 제조에 널리 사용됩니다. 이는 전자가 쉽게 통과할 수 있음을 의미하며, 이는 장거리에 걸쳐 전기 신호나 전력을 전달하는 데 중요합니다. 구리는 또한 상대적으로 전류에 대한 저항이 낮습니다. 즉, 전류가 케이블을 통과할 때 열로 손실되는 에너지가 적어 효율성이 더 높아집니다.전기적 특성 외에도 구리는 연성이 있고 가단성이 있으며 상대적으로 작업하기 쉽기 때문에 케이블 제조에 이상적인 소재입니다. 또한 은이나 금과 같은 유사한 전기적 특성을 가진 다른 금속에 비해 풍부하고 상대적으로 저렴합니다.전반적으로 구리의 우수한 전기 전도도, 낮은 저항 및 경제성이 결합되어 케이블 및 배선 생산을 포함한 광범위한 전기 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
화학
Q. 찬 음식을 먹을 때 머리가 아픈 이유는?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.차가운 음식을 먹을 때 두통을 경험할 수 있는 몇 가지 가능한 이유가 있습니다.뇌 동결: 아이스크림이나 얼린 음료와 같이 차가운 것을 빨리 섭취하면 급격한 온도 변화로 이마의 혈관이 수축한 다음 빠르게 팽창할 수 있습니다. 이것은 뇌 동결로 알려진 짧은 두통을 유발할 수 있습니다.치아 민감성: 치아가 민감한 경우 매우 차가운 것을 섭취하면 치아에 날카로운 통증이 발생하여 두통을 유발할 수 있습니다.부비강 과민증: 차가운 음식을 먹으면 부비동의 혈관이 갑자기 좁아져 어떤 사람들에게는 두통이 생길 수 있습니다.찬 음식을 먹은 후 두통이 자주 발생한다면 천천히 먹거나, 너무 차가운 음식을 피하거나 찬 음식을 먹기 전에 약간 데워서 먹도록 하십시오. 두통이 지속되거나 심하면 의료 전문가와 상담하여 기저 질환을 배제하는 것이 좋습니다.
생물·생명
Q. 왜 고기만 섭취했을 때 포만감이 덜 느껴지나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.첫째, 단백질은 탄수화물이나 지방보다 더 포만감을 주는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 고단백 식단은 더 빠른 위 배출로 이어질 수 있습니다. 즉, 음식이 소화 시스템을 더 빨리 통과하여 포만감이나 포만감이 줄어듭니다.둘째, 육류는 일반적으로 과일, 채소 및 통곡물과 같은 다른 식품에 비해 섬유질이 적습니다. 섬유소는 소화하는 데 시간이 더 오래 걸리고, 식사량을 늘리고, 더 오랜 시간 동안 더 포만감을 느끼도록 도와줍니다.마지막으로 고기의 종류와 준비 방법에 따라 상대적으로 지방과 칼로리가 높을 수 있습니다. 지방과 칼로리가 높은 음식은 칼로리 밀도가 높을 수 있습니다. 즉, 칼로리 밀도가 낮은 음식에 비해 포만감을 느끼려면 더 많이 섭취해야 합니다.전반적으로 필요한 모든 영양소를 섭취하고 식후 포만감과 만족감을 느낄 수 있도록 다양한 음식을 포함하는 균형 잡히고 다양한 식단을 유지하는 것이 중요합니다.
전기·전자
Q. 양자컴퓨터가 실용화되면 전자화폐는 사라지게 될까요
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.양자컴퓨터가 실용화되면 전자화폐가 사라질지는 아직 미지수다. 양자 컴퓨터는 현재 전자 화폐 거래를 보호하는 암호화 알고리즘 중 일부를 깨뜨릴 수 있는 잠재력이 있지만 양자 공격으로부터 보호하기 위해 새롭고 더 안전한 알고리즘이 개발될 가능성도 있습니다.양자 컴퓨터는 아직 개발 초기 단계에 있으며 언제 상용화되고 상용화될지는 불확실합니다. 또한 양자 컴퓨터가 널리 보급되더라도 전자 화폐와 같은 대규모 응용 프로그램을 지원하는 데 필요한 인프라를 성숙시키고 개발하는 데는 시간이 걸립니다.전자 화폐 및 기타 디지털 거래의 보안은 양자 공격의 위협이 없더라도 이미 지속적으로 진화하고 개선되고 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 기술과 보안 프로토콜이 발전함에 따라 양자 컴퓨터의 발전과 상관없이 새롭고 보다 안전한 형태의 전자 화폐가 등장할 가능성이 높습니다.
지구과학·천문우주
Q. 석빙고는 어떤 원리로 일년 내내 얼음을 보관할 수 있었던 것인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.석빙고는 가장 더운 여름에도 1년 내내 얼음을 저장할 수 있는 한국 전통 얼음 저장 시스템이었습니다. 이 시스템은 천연 소재의 절연 특성과 증발 냉각의 냉각 효과를 활용하여 작동했습니다.석빙고는 일반적으로 부분적으로 땅속에 묻힌 석실 또는 토기실로 구성됩니다. 방은 일반적으로 언덕이나 산의 북쪽에 위치하여 직사광선을 피하고 그늘에 두었습니다. 그런 다음 챔버는 얼음과 짚이나 톱밥과 같은 천연 단열재로 번갈아 가며 채워졌습니다.단열재는 챔버 내부에 차가운 공기를 가두어 외부로 나가는 것을 방지하는 동시에 따뜻한 공기가 들어오는 것을 방지하는 데 도움이 되었습니다. 얼음은 챔버 내부의 공기 온도를 영하로 유지하는 데 도움이 되었으며, 이로 인해 얼음이 일년 내내 얼어 있는 상태를 유지할 수 있었습니다.단열재 외에도 석빙고는 증발 냉각의 냉각 효과에 의존했습니다. 이 효과는 얼음 표면에서 물이 증발하여 주변 공기가 식을 때 발생합니다. 그러면 차가운 공기가 챔버 바닥에 가라앉아 내부 온도를 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다.전반적으로 석빙고는 현대 냉동 기술이 등장하기 전에 한국에서 얼음을 저장하는 매우 효과적이고 지속 가능한 방법이었습니다.
지구과학·천문우주
Q. 나침반이 계속 북쪽을 가르키는 것은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.나침반은 지구 자기장을 사용하여 방향을 결정하는 간단하지만 효과적인 탐색 도구입니다. 지구에는 북극과 남극이 있는 거대한 막대 자석처럼 작용하는 자기장이 있습니다. 나침반은 회전축에 매달린 작은 자석으로 구성되어 있어 자유롭게 회전할 수 있습니다. 나침반을 평평하고 수평으로 유지하면 자석이 지구의 자기장과 정렬되어 북쪽을 찾는 자석의 끝이 지구의 자북을 향하게 됩니다.자석이 지구 자기장과 정렬되는 이유는 자기 쌍극자 모멘트라는 자석의 기본 특성 때문입니다. 이 속성으로 인해 자석은 지구 자기장과 같은 외부 자기장에 정렬됩니다.지구의 자기장이 완벽한 쌍극자가 아니라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 즉, 자기 북극이 지리적 북극에 정확히 위치하지 않는다는 의미입니다. 실제로 자북극은 지구 자기장의 변화로 인해 지속적으로 움직이기 때문에 항해사들은 나침반을 사용하여 항해할 때 이를 고려해야 합니다.
기계공학
Q. 비행기 내에서 압력을 조절하는 장치가 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.상업용 비행기에는 비행 중 승객과 승무원이 편안하고 안전한 수준으로 객실 내부의 압력을 조정하는 객실 여압이라는 시스템이 장착되어 있습니다. 이 시스템은 고산병을 예방하고 탑승한 모든 사람에게 충분한 산소를 제공합니다. 이 시스템은 엔진의 공기를 사용하여 실내를 가압하고 밸브는 압력을 조절하여 편안하고 안전한 환경을 유지합니다.