안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
전기·전자
Q. 카메라의 손떨방 기능은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 카메라를 손으로 잡고 촬영할 때 발생하는 흔들림을 보정해주는 기능입니다. 손떨림은 카메라가 미세하게 흔들리면서 발생하는 흔들림으로, 사진이나 영상에 흐릿함이나 흔들림이 생기는 원인이 됩니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 크게 두 가지 방식으로 구현됩니다.1. 광학식 손떨림 방지광학식 손떨림 방지 기능은 렌즈를 움직여 카메라의 흔들림을 상쇄하는 방식입니다. 렌즈 내부에 각속도 센서가 장착되어 카메라의 흔들림을 감지하면, 이를 반대 방향으로 렌즈를 움직여 흔들림을 상쇄합니다.2. 전자식 손떨림 방지전자식 손떨림 방지 기능은 이미지 센서를 움직여 카메라의 흔들림을 상쇄하는 방식입니다. 이미지 센서 내부에 움직이는 센서가 장착되어 카메라의 흔들림을 감지하면, 이를 반대 방향으로 이미지 센서를 움직여 흔들림을 상쇄합니다.광학식 손떨림 방지 기능은 전자식 손떨림 방지 기능에 비해 효과가 뛰어나지만, 렌즈의 구조가 복잡해지고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 전자식 손떨림 방지 기능은 광학식 손떨림 방지 기능에 비해 효과는 다소 떨어지지만, 렌즈의 구조가 단순하고 가격이 저렴하다는 장점이 있습니다.카메라의 손떨림 방지 기능은 야간 촬영이나 저조도 촬영, 망원 촬영 등에서 특히 효과적입니다. 이러한 환경에서는 카메라의 흔들림으로 인해 사진이나 영상이 흐릿해지기 쉽기 때문입니다.카메라의 손떨림 방지 기능을 사용하면 다음과 같은 장점을 얻을 수 있습니다.야간 촬영이나 저조도 촬영에서 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.망원 촬영에서 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.손으로 잡고 촬영하는 상황에서도 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있습니다.카메라를 구입할 때는 손떨림 방지 기능이 있는 모델을 선택하는 것이 좋습니다. 손떨림 방지 기능이 있는 모델은 손떨림 없이 흔들림 없는 사진을 얻을 수 있기 때문입니다.
화학
Q. 물과 기름이 섞일 수 있는 방법이 개발되었다는데 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.첫 번째 방법은 계면활성제를 사용하는 것입니다. 계면활성제는 물과 기름의 경계면에서 두 물질을 연결해 주는 역할을 합니다. 계면활성제는 물에는 친수성(친물성) 머리가 있고, 기름에는 소수성(소물성) 꼬리가 있습니다. 계면활성제가 물과 기름의 경계면에 있을 때, 친수성 머리는 물쪽으로, 소수성 꼬리는 기름쪽으로 향하게 됩니다. 이러한 구조로 인해 물과 기름이 혼합될 수 있게 됩니다.두 번째 방법은 초음파를 사용하는 것입니다. 초음파는 물과 기름의 경계면에서 캐비테이션 현상을 일으킵니다. 캐비테이션 현상은 초음파의 진동에 의해 물이나 기름에 생성되는 작은 기포가 폭발하는 현상입니다. 기포가 폭발할 때, 기포 내부의 압력이 급격히 높아지면서 기름이 미세한 입자로 분해됩니다. 이렇게 분해된 기름 입자는 물과 잘 섞일 수 있습니다.한국표준과학연구원 연구진은 초음파를 이용해 물과 기름을 섞는 기술을 개발했습니다. 연구진은 초음파를 물과 기름의 혼합 용액에 집중시켜 기름 입자를 나노미터 크기로 분해하는 데 성공했습니다. 이렇게 분해된 기름 입자는 물과 잘 섞여 균일한 혼합물을 만들 수 있습니다.이 기술은 기존의 계면활성제를 사용하지 않기 때문에, 환경 친화적이라는 장점이 있습니다. 또한, 계면활성제의 경우 사용량이 많을수록 거품이 생기거나 침전물이 생길 수 있는데, 이 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.이 기술은 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 화장품이나 식품의 제조, 의약품의 개발 등에 활용될 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양계의 범위는 어디까지인가요? 명왕성을 벗어나면 태양계를 벗어나는 것인가여?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태양계의 범위는 명왕성을 넘어서도 훨씬 넓습니다. 태양계의 외곽에는 카이퍼 대와 오르트 구름이 존재하는데, 이들은 태양의 중력권에 속해 있는 천체들이 모여 있는 영역입니다.카이퍼 대는 태양으로부터 30~50AU의 거리에 위치한 얼음 천체들의 집합입니다. 명왕성은 카이퍼 대의 가장 큰 천체이지만, 그 외에도 수많은 작은 천체들이 존재합니다. 카이퍼 대의 천체들은 대부분 혜성처럼 얼음과 먼지로 이루어져 있습니다.오르트 구름은 태양으로부터 50,000AU 이상의 거리에 위치한 얼음 천체들의 집합입니다. 오르트 구름의 천체들은 태양의 중력에 의해 잡혀 있지만, 은하의 중력과 충돌할 가능성도 있습니다. 오르트 구름의 천체들은 지구와 같은 행성계에 충돌하여 생명체의 탄생에 기여했을 수도 있다는 주장도 있습니다.따라서 명왕성을 벗어나면 태양계를 벗어나는 것은 아닙니다. 카이퍼 대와 오르트 구름의 천체들은 태양의 중력권에 속해 있기 때문에 태양계의 일부로 간주됩니다.태양계의 범위에 대한 정확한 정의는 아직까지 없다. 국제천문연맹(IAU)은 2006년 명왕성을 행성에서 제외하면서 태양계의 범위를 명왕성까지로 정의했습니다. 그러나 일부 천문학자들은 카이퍼 대와 오르트 구름까지를 태양계의 범위로 포함해야 한다고 주장하고 있습니다.태양계의 범위에 대한 논쟁은 앞으로도 계속될 것으로 예상됩니다.
전기·전자
Q. 핸드폰이나 스마트워치의 경우 이런 걸음의 수를 체크 할 때 어떤 원리에 의해서 하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.핸드폰이나 스마트워치의 걸음 수 체크는 크게 가속도 센서와 자이로 센서를 이용합니다.가속도 센서는 기기의 가속도를 측정하는 센서입니다. 우리가 걸을 때는 몸이 수직 방향으로 움직이므로, 가속도 센서는 이 움직임을 감지하여 걸음 수를 측정합니다.자이로 센서는 기기의 회전 속도를 측정하는 센서입니다. 우리가 걸을 때는 몸이 앞뒤로 회전하는 움직임을 보이므로, 자이로 센서는 이 움직임을 감지하여 걸음 수를 측정합니다.이 두 가지 센서의 데이터를 결합하여 걸음 수를 측정하는 방식을 이중 가속도 측정이라고 합니다. 이중 가속도 측정은 걸음 수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 방법입니다.이외에도 심박수를 이용하여 걸음 수를 측정하는 방법도 있습니다. 우리가 걸을 때 심박수가 증가하므로, 심박수의 변화를 감지하여 걸음 수를 측정하는 방식입니다.심박수 측정 방식은 가속도 센서나 자이로 센서를 사용하지 않기 때문에 배터리 소모가 적다는 장점이 있습니다. 하지만, 걸음 수가 심박수의 변화와 일치하지 않을 수 있다는 단점이 있습니다.핸드폰이나 스마트워치의 걸음 수 체크는 이러한 다양한 방식을 사용하여 걸음 수를 측정합니다.
화학공학
Q. 액체질소를 만드는 주요 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.액체질소를 만드는 주요 원리는 압축과 냉각입니다. 공기의 약 78%는 질소로 이루어져 있기 때문에, 공기를 압축하면 질소의 비율이 높아집니다. 압축된 공기는 냉각기에서 냉각되어 액체질소가 됩니다.액체질소를 만드는 공정은 크게 다음과 같은 단계로 이루어집니다.공기 압축공기를 압축하여 질소의 비율을 높이는 단계입니다. 압축기는 공기를 압축하여 온도를 높이는 역할을 합니다.냉각압축된 공기를 냉각하여 액체질소로 만드는 단계입니다. 냉각기는 공기의 온도를 낮추는 역할을 합니다.액체질소 분리액체질소와 기체질소를 분리하는 단계입니다. 분리기는 액체질소와 기체질소의 밀도 차이를 이용하여 액체질소를 분리하는 역할을 합니다.액체질소를 만드는 공정은 일반적으로 압축기, 냉각기, 분리기로 구성된 액화 시설에서 이루어집니다.액화 시설은 크게 공정용과 소형용으로 나눌 수 있습니다. 공정용 액화 시설은 대량의 액체질소를 생산하는 데 사용되며, 소형용 액화 시설은 소량의 액체질소를 생산하는 데 사용됩니다.
생물·생명
Q. 개미는 도대체 어떻게 멀리서도 방향을 잡고 음식을 찾아서 다른 동료들을 불러오는 것인가요.?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.개미는 크게 태양의 위치, 지구의 자기장, 냄새를 이용하여 방향을 잡고 음식을 찾아냅니다.태양의 위치를 이용하는 방법은, 개미가 태양의 위치를 기억하고, 그 위치를 기준으로 자신의 위치를 파악하는 것입니다. 개미는 두 눈에 있는 겹눈을 사용하여 태양의 위치를 정확하게 측정할 수 있습니다.지구의 자기장을 이용하는 방법은, 개미가 지구의 자기장을 감지하여 자신의 위치를 파악하는 것입니다. 개미는 몸 안에 있는 자철석을 사용하여 지구의 자기장을 감지할 수 있습니다.냄새를 이용하는 방법은, 개미가 음식물의 냄새를 따라 음식을 찾아가는 것입니다. 개미는 코에 있는 냄새 센서를 사용하여 음식물의 냄새를 감지할 수 있습니다.개미가 음식을 찾아서 다른 동료들을 불러오는 것은 페로몬을 이용합니다. 페로몬은 개미가 내는 특수한 화학물질로, 다른 개미들이 이 페로몬을 냄새로 감지하여 음식이 있는 곳으로 모여들게 됩니다.개미는 이 세 가지 방법을 복합적으로 사용하여 멀리서도 방향을 잡고 음식을 찾아냅니다.개미의 방향 감각과 길 찾기 능력은 매우 뛰어납니다. 개미는 태양의 위치가 바뀌어도 자신의 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 멀리 떨어진 음식물도 찾아낼 수 있습니다. 개미의 이러한 능력은 인간에게도 많은 영감을 주고 있습니다.
기계공학
Q. 멀미할 때 먹는 멀미약은 어떤 원리인기요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.멀미약은 크게 두 가지 작용기전을 가지고 있습니다. 하나는 항히스타민제의 작용입니다. 항히스타민제는 알레르기 반응을 일으키는 신경전달물질인 히스타민의 작용을 차단하는 약물입니다. 멀미의 경우에도 히스타민이 구토중추를 자극하여 멀미 증상을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 항히스타민제를 복용하면 히스타민의 작용을 차단하여 멀미 증상을 완화할 수 있습니다.다른 하나는 부교감신경차단제의 작용입니다. 부교감신경은 우리 몸의 평활근을 수축시키고, 침과 땀을 분비시키는 등의 작용을 하는 신경입니다. 멀미의 경우에도 부교감신경이 과도하게 활성화되면 구토중추를 자극하여 멀미 증상을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 부교감신경차단제를 복용하면 부교감신경의 작용을 억제하여 멀미 증상을 완화할 수 있습니다.멀미약의 종류는 크게 복용형과 외용형으로 나눌 수 있습니다. 복용형은 항히스타민제와 부교감신경차단제가 주성분으로, 여행을 떠나기 전에 미리 복용하면 멀미 증상을 예방할 수 있습니다. 외용형은 스코폴라민이 주성분으로, 귀 뒤에 붙이면 멀미 증상을 완화할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 금속은 왜 우수한 전기 전도체인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.금속은 우수한 전기 전도체인 이유는 다음과 같습니다.금속 원자의 자유 전자의 존재금속은 원자핵 주위에 하나 이상의 전자를 자유롭게 방출할 수 있는 자유 전자를 가지고 있습니다. 이 자유 전자는 전기장을 만나면 자유롭게 이동할 수 있으며, 이로 인해 전류가 흐르게 됩니다.금속 원자의 결합 구조금속 원자는 이온 결합으로 결합되어 있습니다. 이온 결합은 양이온과 음이온이 서로의 전하를 끌어당겨 결합하는 방식입니다. 이온 결합은 금속 원자 사이의 거리가 매우 짧아 전자의 이동이 자유롭게 이루어질 수 있도록 합니다.금속 원자의 원자 구조금속 원자의 원자 구조는 정육면체 구조를 이루고 있습니다. 정육면체 구조는 전자의 이동에 유리한 구조입니다.이러한 이유로 금속은 우수한 전기 전도체입니다. 금속 중에서도 은, 구리, 알루미늄은 전기 전도성이 매우 뛰어난 것으로 알려져 있습니다.은은 금속 중에서 가장 높은 전기 전도성을 가지고 있습니다. 은의 전기 전도성은 구리의 약 1.5배, 알루미늄의 약 10배에 달합니다. 그러나 은은 부식에 약하고 비싸다는 단점이 있습니다.구리는 전기 전도성과 내구성이 뛰어나며, 비교적 저렴한 가격으로 인해 전기 산업에서 가장 많이 사용되는 금속입니다.알루미늄은 전기 전도성이 구리에 비해 약간 떨어지지만, 가볍고 부식에 강하다는 장점이 있습니다. 알루미늄은 전기 산업뿐만 아니라 건축, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구와 가장 환경이 닮고 살 수 있는 행성이 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.지구와 가장 환경이 닮고 살 수 있는 행성이 있습니다. 그 중 대표적인 행성은 다음과 같습니다.케플러-186f : 지구에서 약 490광년 떨어진 곳에 있는 행성으로, 지구와 크기와 질량이 매우 유사합니다. 또한, 모항성인 케플러-186의 적색 왜성으로부터 받는 일사량도 지구와 비슷합니다.TRAPPIST-1d : 지구에서 약 40광년 떨어진 곳에 있는 행성으로, 지구와 크기와 질량이 매우 유사하며, 모항성인 TRAPPIST-1의 적색 왜성으로부터 받는 일사량도 지구와 비슷합니다. 또한, TRAPPIST-1은 우리 태양과 같이 활동적인 별이 아니기 때문에 행성 표면에 생명체가 존재할 가능성이 높다고 평가됩니다.프록시마 센타우리b : 지구에서 약 4.2광년 떨어진 곳에 있는 행성으로, 지구와 크기와 질량이 매우 유사하며, 모항성인 프록시마 센타우리로부터 받는 일사량도 지구와 비슷합니다. 또한, 프록시마 센타우리는 적색 왜성이지만, 활동적인 별은 아니기 때문에 행성 표면에 생명체가 존재할 가능성이 높다고 평가됩니다.이외에도 지구와 환경이 닮은 행성들이 많이 발견되고 있습니다. 천문학자들은 이러한 행성들을 통해 우리 은하계에서 생명체가 존재할 가능성을 연구하고 있습니다.
기계공학
Q. 해시계와 물시계의 차이점이 무엇인가요.?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.해시계와 물시계는 모두 태양과 중력을 이용하여 시간을 측정하는 기계입니다. 하지만, 두 기계는 작동 원리와 장단점이 다릅니다.해시계는 태양의 위치를 이용하여 시간을 측정합니다. 해시계의 표면에는 12개의 시계 눈금이 있고, 그림자가 시계 눈금 위에 떨어지는 위치에 따라 시간을 알 수 있습니다. 해시계는 간단하고 저렴하게 만들 수 있으며, 유지 관리가 쉽습니다. 하지만, 흐린 날이나 밤에는 사용할 수 없습니다.물시계는 물의 흐름을 이용하여 시간을 측정합니다. 물시계의 내부에는 물이 일정한 속도로 흐르는 물통이 있고, 물통의 높이를 측정하여 시간을 알 수 있습니다. 물시계는 낮과 밤, 흐린 날에도 사용할 수 있으며, 더 정확한 시간을 측정할 수 있습니다. 하지만, 유지 관리가 어렵고, 크기가 크고 비쌉니다.