안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지하수는 어떻게 만들어지는 걸까요 ?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.지하수는 비나, 눈, 진눈깨비, 우박 등이 땅으로 스며들어 생깁니다.이렇게 땅속으로 스며든 물은 중력에 의해 토양,모래,자갈 사이를 지나 지하수로 가득찬 지하수포화대까지 내려가게 됩니다.이 지하수포화대의 가장 윗부분을 지하수면이라고 합니다.지하수면은 땅 밑에 바로 있기도 하고, 땅 밑 수백미터 깊이에 있기도 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘에서 나는 천둥소리의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.번개가 치면 순간 약 27,000도의 열이 발생합니다.이 때 발생한 열은 주변 공기를 급격히 팽창시키는데, 이 팽창된 공기가 다시 식으면서 빠르게 수축됩니다이러한 공기의 수축-팽창이 퍼지며 반복되게 되며,이때 수축-팽창에서 발생되는 진동이 우리가 듣는 천둥 소리입니다.
전기·전자
Q. 냉장고 내용물이 많을수록 전기소비가 많아지나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.냉장고는 내부의 온도에 의해 스위치가 동작합니다.일정한 온도가 될 때까지 작동하고 내부온도가 정해놓은 온도 이하로 내려가면 멈추죠. 다시 정해진 상한선까지 온도가 올라가면 다시 작동하는 겁니다.물체의 온도를 변화시키기 위해서 에너지가 필요합니다.냉장고의 경우에는 반대로 물체의 열에너지를 뺏는거죠. 그래서 냉장고에 물건을 많이 넣으면 그만큼 시간이 더 걸리고 전기요금이 많이 나오는 겁니다.
화학
Q. 갑각류는 열을 받으면 빨갛게 변하나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.살아있는 게나 새우 등 갑각류의 껍질 속엔 여러 색소가 들어있는데요.종류를 나열해보면 클러스터세올빈,시아노크립탄. 헤마토크롬 등입니다.참고로 헤마토크롬은 오늘날의아스타잔틴이라고 아시면 되는데 당시 적색의 화학적 성분이규명되지 않아 막연하게 헤마토크롬이라고 불렀다고 합니다.먼저 클러스터세올빈은 열에 쉽게 분해되지 않는 붉은색의 색소에요.그리고 시아노크립탄은 열에 쉽게 분해되는 녹청색의 색소를 가지고 있습니다.마지막으로 헤마토크롬은황색의 색소를 가지고 있는데 베타-크루스타치아닌이라는단백질과 밀착 결합하면서 약간 푸르스름한 색을 보입니다.이런 색소에 열을 가하면 헤마토크롬과 밀착 결합하고 있던 단백질 끊어지게 되고 열에 약한 시아노크립탄은 분해가 되는데요.분해된 시아노크립탄은 클러스터세올빈으로 변하는데이렇게 변한 클러스터세올빈과 헤마토크롬이 반응하면껍데기를 붉게 만드는데 즉, 열에 의한 색소 성분의 변화로게나 새우 등은 붉은색을 보이는 것이지 익어서 변하는 것이 아니에요.물론 대충은 익었구나 판단할 수 있겠지만 정확한 시간에 따른 조리를 해주셔야 합니다
전기·전자
Q. 희토류 자석이라는 것은 어떤 물질인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.희토류는 원자번호 57번 란타넘(La)부터 71번 루테튬(Lu)까지의 란타넘족과 21번 스칸듐(Sc), 39번 이트륨(Y)까지의 17종류 원소의 총칭으로 간혹 같은 족인 악티늄족이 들어가기도 합니다.희토류 중에서 가장 많이 쓰이는 것은 네오디뮴(Nd)으로 전체 희토류 소비의 40%를 차지합니다.네오디뮴을 넣어 자석을 만들면 자력이 10배 강해지므로 그만큼 자석을 소형화할 수 있읍니다.이런 식으로 조금만 넣어도 소재의 성능이 크게 달라지는 특성이 있읍니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 바다는 저마다 색이 다르게 보이나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.태양빛이 물에서 반사를 하는데 수심이 깊을수록 파장이 긴 붉은색은 안쪽까지 닿고 파장이 짧은 파란색은 수면에서 반사가 됩니다.이 때 파장 정도에 따라 반사되는 수심이 다르기에 깊을수록 파랗게 보이는 겁니다.그 외에도 에메랄드빛 또는 흑빛, 황토빛도 있는데,에메랄드빛은 산호초에 서식하는 식물성 플랑크톤에 의해서 그렇게 보이는 것이고흑해의 경우는 산소량이 부족해 박테리아가 죽으면서 남긴 황화수소로 인해 검은 빛으로 보입니다.
화학
Q. 핵분열과 핵융합중 더 큰 에너지를 낼수있는게 뭔가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.핵융합은 원자핵이 합쳐지는 반응입니다.무언가를 합치기 위해서는 무거운 것보다 가벼운 것끼리 합치는 것이 한결 쉽다. 원소로 치자면 가장 가벼운 수소가 핵융합을 하기에 가장 적당한 원소가 된다는 말입니다.핵융합은 가장 효율이 높은 반응이다. 인류가 알아낸 그 어떠한 반응도 핵융합 이상으로 에너지를 생산해 내지 못한다. 원자폭탄과 원자력발전으로 대변되는 핵분열반응도 에너지 생산율이 핵융합보다 떨어집니다.우라늄-235의 1kg이 핵분열을 할 때 내놓는 에너지는 200억kcal 정도인 반면, 수소 1kg이 핵융합을 할 때 내놓는 에너지는 1500억kcal 정도이니 7배 이상의 에너지 차이가 나는 것입니다.
전기·전자
Q. 우크라이나에 제공된 스타링크는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.그 원리는 간단합니다. 위성을 낮게 띄워서 데이터를 빠르게 전달하는 것이지요.기존 위성은 너무 높은 곳에 있다 보니 신호가 왔다 갔다 하는데 오래 걸립니다.이런 신호를 받기 위한 안테나 장비도 멀리 있는 신호를 주고받을 수 있게 만들다 보니 크고 비싸지게 되었고요.반면 스타링크는 저궤도에 위성을 띄웠습니다.그러면 위성과 지구와의 거리도 짧아지기에 지연 시간도 짧아지겠죠.게다가 위성의 신호를 전달하기 위한 안테나도 작게 만들어도 되기에 가격도 낮출 수 있게 된 것입니다.문제는 저궤도 위성이다 보니 커버할 수 있는 범위에 한계가 있는데요.이것을 스타링크는 물량으로 때웠습니다.스타링크는 무게 227kg 소형 군집위성 약 1만 2000개를 수년에 걸쳐 순차적으로 지구 저궤도에 띄울 예정인데요.이런 위성들은 노드가 되어서 우주 인터넷망 경로로 사용되게 됩니다.풀어서 말하면 위성을 이용해서 무선으로 하늘에 인터넷망을 만든 것이지요.
기계공학
Q. 누리호 연기 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)의 3차 발사가 연기된 이유는 지상 발사대에 위치한 컴퓨터 사이에 통신 이상이 발생했기 때문이다. 발사체 자체에 문제가 발견되지는 않았지만, 현 상태에서는 자동 운용이 어려울 수 있으니 원인을 확인한 뒤 안전하게 발사하는 것이 낫다고 판단 했읍니다
화학
Q. 에어컨 실외기 최적의 위치선정
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.네 실외기를 최적화된 환경에서 관리하면전기요금도 10%부터 많게는 30%까지 절약할 수 있다고 하니,에어컨 실외기는 1. 공기가 잘 통하는 시원한 곳에서, 2. 청결하게 관리되어야 냉방효율을 최대로 이끌어 낼 수 있읍니다.실외기가 외부에 달려있는 경우, 실외기는 실내의 따뜻한 공기를 내보내면서 외부의 태양열에 의해 쉽게 뜨거워집니다.실외기가 과열되면 에어컨 사용효율이 많이 떨어지고, 과열이 지속될 경우 화재로까지 이어지는 사고가 생길 수 있읍니다이를 방지하기 위한 보조용품으로, 에어컨 실외기 차양막을 설치하여 실외기가 직사광선에 그대로 노출되어 뜨거운 열을 직접 받지 않게 하도록 하면 실외기가 과열되는 것을 어느 정도 방지할 수 있읍니다.