안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
전기·전자
Q. 초 전도체의 전달 원리는 어떻게 되는건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.초전도체의 전달 원리는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.첫 번째는 전자 쌍의 형성입니다. 초전도체는 전자와 양전하의 산란에 의해 전기 저항이 발생합니다. 하지만, 초전도체의 온도가 일정 수준 이하로 떨어지면, 전자가 양전자와 결합하여 전자 쌍을 형성하게 됩니다. 전자 쌍은 양전하와 음전하가 결합되어 있기 때문에, 산란을 받지 않고 자유롭게 이동할 수 있습니다.두 번째는 전자 쌍의 상호 작용입니다. 초전도체의 전자는 전자 쌍을 형성하여 서로를 밀어내는 힘을 받습니다. 이 힘은 전자를 한 방향으로 정렬시키고, 전류가 흐르는 길을 열어줍니다.초전도체의 전달 원리는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.전기 저항이 0입니다.전류가 무한히 흐를 수 있습니다.자기장이 0입니다.초전도체는 이러한 특징을 활용하여 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다. 예를 들어, 초전도체를 이용한 전력 전송은 기존의 전력 전송 방식에 비해 효율이 높고 손실이 적습니다. 또한, 초전도체를 이용한 의료 장비는 기존의 의료 장비에 비해 크기가 작고 무게가 가볍습니다.초전도체의 전달 원리는 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 과학자들은 초전도체의 특성을 더욱 개선하기 위해 연구를 계속하고 있습니다.
전기·전자
Q. 연필과 지우개로 발명한 사람은 누구인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.연필과 지우개는 각각 다른 사람이 발명했습니다.연필은 16세기 경 독일에서 발명된 것으로 알려져 있습니다. 당시에는 석탄이나 흑연을 으깨어 숯과 혼합하여 사용했는데, 17세기 경에는 흑연을 납과 혼합하여 오늘날과 같은 연필의 형태가 만들어졌습니다.지우개는 1770년경 영국의 에드워드 나인(Edward Nairne)이 발명한 것으로 알려져 있습니다. 나인은 빵 옆에 있던 고무 뭉치를 우연히 잡아 틀린 글자를 지웠는데, 빵보다 잘 지워지는 것을 알고 빵 대신 고무를 사용한 지우개를 발명했습니다.연필과 지우개는 각각 다른 사람이 발명했지만, 오늘날까지도 필기와 수정을 위한 필수적인 도구로 사용되고 있습니다.연필과 지우개의 발명에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.연필의 발명연필의 발명은 정확히 언제, 누가 했는지에 대한 기록은 남아 있지 않습니다. 하지만, 16세기 경 독일에서 석탄이나 흑연을 으깨어 숯과 혼합하여 사용했다는 기록이 남아 있습니다. 17세기 경에는 흑연을 납과 혼합하여 오늘날과 같은 연필의 형태가 만들어졌습니다.지우개의 발명지우개의 발명은 1770년경 영국의 에드워드 나인(Edward Nairne)이 발명한 것으로 알려져 있습니다. 나인은 빵 옆에 있던 고무 뭉치를 우연히 잡아 틀린 글자를 지웠는데, 빵보다 잘 지워지는 것을 알고 빵 대신 고무를 사용한 지우개를 발명했습니다.나인은 자신의 발명품을 '고무 지우개'라고 불렀는데, 이 지우개는 곧 영국 전역에 널리 퍼졌습니다. 이후, 다양한 재질의 지우개가 개발되었지만, 고무 지우개는 여전히 가장 널리 사용되는 지우개입니다.
지구과학·천문우주
Q. 태풍때 유리창에 젖은 신문지를 붙이는 과학적 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태풍때 유리창에 젖은 신문지를 붙이는 것은 강풍에 의한 유리창 파손을 방지하기 위한 것입니다. 태풍의 강풍은 유리창을 압력으로 밀어내어 파손시킬 수 있습니다. 젖은 신문지를 유리창에 붙이면, 신문지의 수분으로 인해 공기의 마찰력이 증가하여 바람의 압력을 분산시키는 효과가 있습니다. 또한, 신문지의 면적이 넓기 때문에 유리창의 면적을 효과적으로 보호할 수 있습니다.구체적으로, 젖은 신문지를 유리창에 붙이면 다음과 같은 효과가 있습니다.공기의 마찰력이 증가하여 바람의 압력을 분산시킵니다.유리창의 면적을 효과적으로 보호합니다.유리파편이 튀는 것을 방지합니다.
지구과학·천문우주
Q. 불꽃놀이할때 불꽃에는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.불꽃놀이의 불꽃은 크게 연소와 불꽃반응의 두 가지 원리로 만들어집니다.연소는 연료가 산소와 결합하여 열과 빛을 내는 현상입니다. 불꽃놀이에는 주로 질산칼륨, 유황, 목탄으로 이루어진 흑색화약이 사용되는데, 이 화약은 연료와 산화제로 구성되어 있습니다. 발사관에서 불꽃이 터지면 흑색화약이 점화되어 연소가 시작되고, 이 과정에서 열과 빛이 발생합니다.불꽃반응은 금속이 연소하면서 특유의 색을 내는 현상입니다. 불꽃놀이에는 다양한 금속이 사용되는데, 각 금속은 고유의 색을 내는 불꽃을 만들어냅니다. 예를 들어, 칼슘은 주황색, 바륨은 녹색, 구리는 파란색, 스트론튬은 붉은색, 알루미늄은 흰색(은색)의 불꽃을 만듭니다.불꽃놀이의 불꽃은 이 두 가지 원리를 조합하여 만들어집니다. 연소로 발생한 열은 금속을 가열하여 불꽃반응을 일으키고, 이로 인해 다양한 색깔의 불꽃이 만들어지는 것입니다.불꽃놀이의 불꽃은 모양과 색깔에 따라 다양한 종류로 나눌 수 있습니다. 모양에 따라 파편형, 별형, 선형, 폭죽형 등으로 분류할 수 있으며, 색깔에 따라 단색, 복합색 등으로 분류할 수 있습니다.불꽃놀이는 다양한 모양과 색깔의 불꽃을 사용하여 사람들에게 즐거움을 선사하는 과학 기술입니다.
기계공학
Q. 내비게이션은 최초로 언제 발명이 되었나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.최초의 내비게이션이 무엇인지는 여러 이견이 있으나, 현대처럼 자동차 한가운데에 장착하고 쓰는 형태의 내비게이션은 1981년 일본 혼다에서 개발한 '일렉트로 자이로케이터(Electro Gyrocator)'라 보는 의견이 많습니다. 이 제품은 A5 용지 크기의 지도 필름을 집어넣으면 현재 위치를 불빛으로 보여주는 원시적인 장비였습니다.1985년에는 미국 자동차용품업체 이택(Etak)이 최초의 전자식 내비게이션인 '이택 내비게이터(Etak Navigator)'를 출시했습니다. 이택 내비게이터는 전자 나침반과 바퀴에 달린 센서로 작용하는 방식이었지만, 가격이 비싸고 정확도도 낮았습니다.1990년에는 마쓰다 코스모에 최초로 GPS 기반 내장형 내비게이션이 장착되었습니다. GPS 기반 내비게이션은 위성으로부터 수신한 위치 정보를 사용하여 정확한 경로 안내를 제공할 수 있습니다.이후 내비게이션은 꾸준히 발전하여 현재는 다양한 기능과 편의성을 갖춘 제품으로 자리 잡았습니다. 내비게이션은 스마트폰, 태블릿PC, 스마트워치 등 다양한 기기에서 사용할 수 있으며, 실시간 교통 정보, 3D 지형 정보, 추천 경로 등 다양한 기능을 제공합니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서는 냄새를 맡을 수 있나요 없나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다., 우주에서는 냄새를 맡을 수 없다고 보는 것이 맞습니다. 냄새를 맡을 수 있는 이유는 공기 중의 냄새 분자가 코의 후각 수용체와 결합하여 신호를 전달하기 때문인데, 우주는 진공 상태이기 때문에 냄새 분자가 증발하지 못합니다. 따라서 우주비행사들은 우주복을 입고 있을 때는 냄새를 맡을 수 없습니다.다만, 우주비행사들이 우주복을 벗고 우주선 내부에서 생활할 때는 우주선 내부에 쌓인 먼지, 음식 찌꺼기, 배설물 등의 냄새를 맡을 수 있다고 합니다. 또한, 우주선에서 외부로 나갔다가 돌아올 때는 우주복에 묻은 먼지와 가스 등의 냄새를 맡을 수 있다고 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 용어 중에 굴절지수가 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.지구과학 용어 중에 굴절지수는 빛이 한 매질에서 다른 매질로 들어갈 때 꺾이는 정도를 나타내는 값입니다. 굴절지수가 클수록 빛이 많이 꺾입니다.굴절지수는 다음과 같이 구할 수 있습니다.굴절지수 = sin(입사각) / sin(굴절각)여기서 입사각은 빛이 한 매질에서 다른 매질로 들어갈 때의 경계면에서의 입사각이고, 굴절각은 빛이 다른 매질에서 나갈 때의 경계면에서의 굴절각입니다.굴절지수는 매질의 종류에 따라 다릅니다. 물의 굴절지수는 약 1.33, 공기의 굴절지수는 약 1.0003, 유리의 굴절지수는 약 1.50입니다.
화학
Q. 수소 연료 차량에서 가장 우려되는 안전 문제는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.수소 연료 차량에서 가장 우려되는 안전 문제는 충돌 사고로 인한 수소 누출 및 폭발입니다. 수소는 공기보다 가벼워서 누출 시 빠르게 공기 중으로 확산되기 때문에, 화재나 폭발이 일어날 가능성은 낮지만, 고온이나 강한 충격에 의해 수소 탱크가 파열되면 폭발이 발생할 수 있습니다.수소차량의 안전성은 전기차와 비교했을 때 다음과 같은 차이점이 있습니다.충돌 안전성: 수소차량의 수소 탱크는 전기차의 배터리보다 더 튼튼하게 설계되어 있습니다. 수소 탱크는 탄소섬유 강화 복합재로 만들어져 초고압의 수소를 안전하게 저장할 수 있습니다. 또한, 수소 탱크에는 안전장치가 장착되어 있어, 사고 시에도 폭발을 예방할 수 있습니다.화재 안전성: 수소는 가연성이지만, 가연성은 가솔린보다 낮습니다. 또한, 수소는 공기보다 가벼워서 누출 시 빠르게 공기 중으로 확산되기 때문에, 화재가 발생하더라도 짧은 시간 내에 진화될 수 있습니다.감전 안전성: 수소차량의 연료전지는 고전압을 사용하지만, 전기차의 배터리보다 전압이 낮습니다. 또한, 수소차량의 연료전지 시스템은 안전장치가 장착되어 있어, 사고 시에도 감전을 예방할 수 있습니다.
토목공학
Q. 전력망 관련하여 그리드가 정확히 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.전력망 관련하여 그리드(grid)는 전기를 생산, 송전, 배전하는 과정에서 전기를 전달하는 통로를 의미합니다. 그리드는 크게 발전소, 송전선로, 변전소, 배전선로로 구성됩니다.발전소는 전기를 생산하는 시설입니다. 화력발전소, 수력발전소, 원자력발전소 등이 있습니다.송전선로는 발전소에서 생산된 전기를 변전소로 보내는 전기 회로입니다. 송전선로는 주로 고압으로 전기를 전달합니다.변전소는 송전선로에서 전달받은 전기를 배전선로에서 사용할 수 있는 전압으로 바꾸는 시설입니다.배전선로는 변전소에서 바뀐 전기를 소비자에게 보내는 전기 회로입니다. 배전선로는 주로 저압으로 전기를 전달합니다.그리드는 전기를 안정적으로 공급하기 위해 다음과 같은 기능을 수행합니다.전력 생산과 소비의 균형을 맞추는 기능: 전력 수요가 급증하거나 감소할 때, 그리드는 전력 생산과 소비의 균형을 맞추어 안정적으로 전력을 공급합니다.전력의 효율적인 배송 기능: 그리드는 전력을 생산지에서 소비지로 효율적으로 배송하여 전력 손실을 최소화합니다.전력 품질의 유지 기능: 그리드는 전력의 품질을 유지하여 소비자가 안정적으로 전기를 사용할 수 있도록 합니다.그리드는 현대 사회에서 필수적인 인프라 중 하나입니다. 전력망이 정상적으로 작동하지 않으면, 산업, 교통, 통신 등 사회 전반에 큰 혼란이 발생할 수 있습니다.최근에는 전력망의 효율성과 안정성을 높이기 위한 다양한 기술 개발이 진행되고 있습니다. 예를 들어, 스마트 그리드(smart grid) 기술은 정보통신기술(ICT)을 활용하여 전력망을 실시간으로 제어하고 관리함으로써 전력망의 효율성과 안정성을 향상시키는 기술입니다.
지구과학·천문우주
Q. 공룡이 멸종된 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.공룡의 멸종 원인에 대해서는 여러 가지 가설이 있지만, 현재 가장 유력한 가설은 소행성 충돌설입니다. 1980년 미국 캘리포니아 대학의 알바레즈 교수팀은 멕시코 유카탄 반도에 있는 칙술루브 충돌구가 약 6600만년 전에 지구에 충돌한 소행성의 흔적이라고 주장했습니다. 이 충돌로 인해 지구 전체에 거대한 화재와 쓰나미가 발생했으며, 대기 중에 먼지와 유독가스가 방출되어 지구 온도가 급격히 하락하고 식물이 대량으로 죽어버렸습니다. 이로 인해 공룡을 포함한 많은 생명체가 멸종했다고 추측됩니다.이외에도 화산 폭발설, 기후 변화설, 질병설 등도 공룡 멸종의 원인으로 제기되고 있습니다.화산 폭발설은 인도 데칸 고원에서 약 6600만년 전에 발생한 대규모 화산 폭발이 공룡 멸종의 원인이라는 가설입니다. 이 화산 폭발로 인해 대기 중에 먼지와 유독가스가 방출되어 지구 온도가 급격히 하락하고 식물이 대량으로 죽어버렸을 것으로 추측됩니다.기후 변화설은 백악기 말에 지구 기후가 급격하게 변화하여 공룡이 멸종했다는 가설입니다. 이 기후 변화는 소행성 충돌이나 화산 폭발 등의 영향으로 발생했을 것으로 추측됩니다.질병설은 공룡이 새로운 질병에 감염되어 멸종했다는 가설입니다. 이 질병은 공룡의 면역 체계를 무너뜨려 대량 멸종을 초래했을 것으로 추측됩니다.현재까지는 소행성 충돌설이 가장 유력한 가설로 받아들여지고 있지만, 공룡 멸종의 정확한 원인은 아직까지도 밝혀지지 않은 상태입니다.