안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
토목공학
Q. 각종 배관이 동파되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.배관이 동파되는 이유는 여러가지가 있을수 있습니다.잔수가 남아있는데 급격히 추워지면서 얼게되서 배관이 팽창하여 터지는 경우도 있습니다.또한 글쓴이님께서 얘기하신 경우는 아마도 배관이 노후화되어 부식이 진행되고 있는 중에 혹한으로 인한 철의 수축 팽창 과정에서터진것으로 판단됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 제트기류는 왜 생성되는 것인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.제트 기류는 하늘 위의 공기 흐름이며, 바다의 해류처럼 하늘에도 공기가 흐르고 있다. 대류권의 상부 또는 성층권의 하부 영역에 좁고 수평으로 부는 강한 공기의 흐름을 제트 기류(Jet Stream)라고 한다. 제트 기류는 지상 9,000~1만m 높이에서 불고 풍속은 보통 100~250㎞/h 정도 되지만 최대 500㎞/h에 이르기도 한다. 만일 제트 기류가 없다면 지구의 대기가 제대로 섞이지 않아지구의 온도는 부분적으로 정상적이지 못할 것이다.현재 대한항공을 이용하는 경우 인천~LA 구간의 비행시간은 10시간 35분이 소요되고, LA~인천은 13시간 10분으로 약 2시간 이상 차이가 난다. 이렇게 같은 구간을 왕복하더라도 오고 가는 방향에 따라 차이가 나는 것은 태평양 북반구 지역의 서쪽에서 동쪽으로 부는 제트 기류의 영향 때문이다.공교롭게도 이 제트 기류는 항공기가 길로 이용하는 3만~4만 피트(약 9.144~12.192㎞) 사이에서 흐르기 때문에 항공기가 비행할 때 가급적이면 이 제트 기류를 많이 활용하는 편이다. 미주행 항공편은 이 제트 기류를 십분 활용하여 미국으로 가고, 한국으로 돌아올 때는 제트 기류를 피해 항로를 북쪽으로 이동해서 북극 항로를 이용하는 편이다. 갈 때는 뒤에서 바람(제트 기류)이 밀어 주므로 비행시간을 평균 1~2시간 이상 단축할 수 있고, 연료도 덜 들이고 빠른 시간 안에 도착할 수 있다. 물론 갈 때와 올 때의 항로의 연장 차이도 있을 수 있지만 그보다는 제트 기류의 영향 때문에 오가는 시간에 차이가 발생한다는 게 더 정확한 분석이다.제트 기류의 특징을 보면 ① 중위도 지방의 고도 약 9~10㎞ 상부 대기권(권계면)에 존재하고, ② 북반구를 기준으로 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 기류이며, ③ 속도는 계절에 따라 다르지만 시속 100~200㎞에 이를 정도로 매우 빠르고, ④ 기류의 경로 모양은 계곡의 하천이나 뱀처럼 흐르는 형태이고, ⑤ 북반구에서 겨울철에는 북위 35°에 위치하며 여름철에는 북위 50° 부근에서 형성된다.제트 기류(2006. 3. 8)이 바람을 왜 제트 기류(Jet Stream)라고 할까? 사람들은 제트 기류가 존재한다는 것을 어떻게 알게 되었을까? 이것은 제2차 세계대전(1940년대) 때 투하된 폭탄이 목표한 지점을 벗어난 것 때문이라고 한다.또 2차 세계대전 시 미군 폭격기가 아시아(일본) 쪽의 임무를 마치고 미국으로 돌아가는 과정에서 갈 때보다 시간이 덜 걸린 데서 알아차렸다고 한다.그렇다고 제트 기류라는 이름이 제트기와 직접 관련이 있는 것은 아니다. 원래 제트라는 용어는 빠른 유체(가스나 물 등 흐르는 물체들)의 흐름을 의미하는 것이다.항공기에서 주로 사용하는 ‘제트 엔진’이라는 용어는 뜨거운 연소 가스의 흐름, 즉 제트를 내뿜는다고 해서 붙여진 이름이다. 하지만 제트 항공기가 가장 효율적으로 운항하는 고도인 3만~4만 피트 사이에 제트 기류가 존재하는 것이 우연치고는 대단한 우연이다.[네이버 지식백과] 제트 기류 - 1만 미터 상공에 공기의 강이 있다 (대단한 하늘여행, 2011. 4. 8., 윤경철)
물리
Q. 배가 물에 뜰 수 있는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.먼저 배가 물에 뜰수있는것은 우리가 한번쯤을 들어봤을 '부력'이라는 힘입니다.바로 물에 뜨게 하는 힘인데요? 배는 엄청난 크기의 부피를 갖고있고, 이 배의 밀도는 물보다 크지 않기떄문에 물에 뜰수있답니다.좀더 자세한 얘기는 아래와 같아요물과 같은 유체에 잠겨있는 물체가 중력에 반하여 밀어 올려지는 힘. 그 크기는 물체가 밀어낸 부피 만큼의 유체 무게와 같다.물체가 받는 부력의 크기는, 물체가 밀어낸 부피만큼의 유체가 가지는 무게와 같다. (아르키메데스의 원리) 다시 말해,결국, 물체가 받는 알짜힘은 중력과 부력의 차이가 되고, 물체가 유체보다 밀도가 클 때 아래방향으로 가라앉고, 그 반대의 경우 위로 떠오른다는 것을 이야기해 준다.부력의 작용점을 부력중심이라 하고, 이는 물체가 밀어낸 유체의 무게중심에 해당된다. 부력중심과 무게중심이 일직선상에 있지 않으면 물체는 돌림힘(torque)을 받게 된다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 우주복을 안 입으면?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.놀랍게도 이렇게 우주복이 흰색인 이유는 우연의 일치나 고정관념의 산물이 아닌, 인간의 ‘생존’과 관련이 깊다고 합니다. 우주에는 공기가 없기 때문에 태양이 내보내는 빛이 공기에 흡수되지 않고 그대로 우주 속을 떠다니는 존재에 다다릅니다. 또 강력한 방사선에도 그대로 노출될 수밖에 없습니다. 행성도 녹여버리는 강렬한 태양열이 우리 몸에 닿는다면 우리의 피부는 화상을 입고 세포 손상과 수포가 발생하게 되겠죠? 그래서 우주복은 태양빛을 반사하는 성질을 가진 흰색으로 만들어지는 것입니다. 실제로 흰색 옷은 햇빛의 35%를 반사할 수 있다고 알려져 있습니다. 반면, 빛을 흡수하는 성질을 가진 검은색으로 우주복을 만든다면 태양열 앞에서 우주복이 전혀 도움이 되지 않을 겁니다. 오히려 안 입으니만 못한 결과를 얻을 수 있겠죠.
전기·전자
Q. 정전기가 생기는 원리는 무엇인 뭔가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.전하(電荷)가 정지 상태에 있어 흐르지 않고 머물러 있는 전기.정전기는 전하가 정지 상태로 있어 전하의 분포가 시간적으로 변화하지 않는 전기를 말한다. 정전기의 반대되는 개념으로 동전기(動電氣)가 있으나 일반적으로 말하는 전기가 동전기를 의미하므로 널리 쓰이지 않는다.정전기가 생기는 원인이 마찰에 있어, 정전기는 옛날부터 마찰전기로 알려져 왔다. 물체를 구성하는 원자핵의 주변에는 전자들이 돌고 있는데, 이 전자들은 마찰을 통해 다른 물체로 이동을 한다. 우리 몸 또한 주변의 물체들과 접촉이 일어날 때마다 전자를 주고받게 되고, 이 과정에서 전기가 조금씩 저장되는데, 적정 한도 이상 전기가 쌓이면 적절한 유전체에 닿았을 때 순식간에 불꽃을 튀며 이동하게 된다. 이 현상이 우리가 생활에서 겪게 되는 정전기현상이다. 정전기는 18세기 후반부터 샤를 쿨롱 등에 의해 정량적(定量的) 연구가 이루어져, 전기의 응용과 전자기학 발전의 기반이 되었다.생활 속의 정전기건조한 겨울철에 털이 많은 스웨터를 벗다가 따끔한 정전기를 느낀 경험이 있을 것이다. 자동차에 열쇠를 꽂을 때 불꽃이 튀거나 금속으로 된 문고리를 잡다가 전기가 통한 일 등도 모두 정전기 때문에 일어나는 것이다. 습도가 낮은 날 털 카펫 위를 걸을 때에도 수만 볼트 의 정전기가 생길 수 있다. 그러나 정전기는 전압만 높을 뿐, 전류는 아주 짧은 순간 동안만 흐르기 때문에 정전기로 인해 큰 부상을 입는 경우는 극히 드물다.정전기의 방지방 안에서 정전기를 방지하기 위해서는 천연 소재로 만들어진 카펫을 사용하고 문의 금속 손잡이에 천연 섬유를 씌워 두어야 한다. 또한 컴퓨터에 정전기가 흐르면 내부에 이상이 생길 수 있으므로 케이스와 메인보드를 연결하는 나사가 접지 역할을 해 정전기를 방지한다. 그리고 금속 물체를 바로 잡지 말고 물체에 손 끝을 살짝 대어 정전기를 방전시킨 다음 물체를 잡으면 정전기의 피해를 어느 정도 줄일 수 있다.
물리
Q. 축구에서 무회전 킥이 잡기 어려운것이 무회전으로 인하여 공이 바람의 영향을 많이 받아서 움직임을 예측 할수 없어서 그런건가요??
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.무회전킥의 대명사는 최근이 호날두가 있지요.무회전킥의 위력은 바로 공이 회전하지않고 진행하기때문에 마지막 진행방향을 쉽게 예측 할수 없기때문입니다. 보통 회전하게돠면 그 화전방향으로 가게되는데요 이는 회전할때 주변 대기의 공에 흐르는 속도차가 발생하여 회전이 되는 것이지요.
화학
Q. 드라이하이스는 왜 고체에서 기체로 바로 변하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.드라이아이스는 승화하는 물질입니다!자 승화란 고체에서 기체로 상태변화가 바로 일어나는 물질입니다.그 주인공은 고체 이산화탄소입니다. 이산화 탄소를 고압에서 고체화 시킨 것이지요. 상온에서 봉지를 밖으로 나오고 물과 만나면 바로 승화가 되기시작합니다. 승화열이 엄청나기때문에 맨손으로 절대 만지면 안된답니다
지구과학·천문우주
Q. 달의 모양은 어느 지역에서 봐도 같은 모양인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.네 지구인이라면 달모양은 지구에서 보면 항상 똑같습니다. 태양 달 지구 이렇게 공전하기때문에 어디서 관측하든 똑같이 되는 것이지요.
기계공학
Q. 미세먼지 방지 마스크는 어떤 과학적 원리에 의해서 미세먼지를 방지할 수 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.먼저 설을 앞두고 새해복 많이받으세요.보통 마스크고를때 우리가 면마스크 KF94 KF90 여러가지 나뉘지요?? 그것은 바로 마스크 재질의 입자 차이입니다.통과할수있는 입자의 크기에 따라 마스크가 구분되는것이지요.얼마나 촘촘한 조직의 면을 사용하냐에 따라 미세먼지를 막아줄수 있는것입니다.
토목공학
Q. 강수량과 강우량은 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.설날이 다가오고 있습니다. 미리 새해복 많이받으세요.강우량이란 : 우량계 등의 도구를 사용해 비가 내린 양을 측정하는 값입니다. 일반적으로 mm/h 시간당 내린 비의 양을 측정합니다.강수량이란 : 지면에 떨어진 물의 전체 양을 말합니다. 비/눈/우박/이슬 등등 모든 물 전체 입니다.쉽게 얘기하면 강수량 = 강우량 + 비 외의 물 이라고 생각하면 간단하겠습니다.