안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
전기·전자
Q. 리튬은 현대 과학에서 얼마나 중요한 재료인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.리튬은 원소 번호 3번으로 반응성이 매우 높은 원소입니다.높은 반응성 때문에 원소 형태로 자연계에 존재할 수 없고 순수한 리튬을 보관할 때는 공기나 물과의 반응을 막기 위해 기름 속에 보관해야 합니다.리튬이 배터리의 주요 원료로 사용된 이유는 바로 높은 반응성에 있읍니다.리튬은 가장 가벼운 금속 원자이기에 외각의 전자를 방출하기 쉽습니다. 즉, 고 에너지 밀도의 배터리 재료로 알맞다는 것을 의미한다. 배터리란 폭발을 하지 않으면서 원하는 유용한 결과를 얻기 위한 높은 에너지의 화학반응이기에 반응성이 높은 리튬이 적절했던 것입니다.근 몇 년 전부터 전기차의 중요성이 커지며 전기차에 사용되는 배터리, 그 중에서도 리튬 배터리가 각광받고 있어 중요성이 커진것 같읍니다.
전기·전자
Q. 사람이 빛을 볼 수있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.망막이 전자기파인 가시광선을 감지 할수 있기 때문입니다.빛이 파동이라서 우리가 볼수있는 빛은 가시광선 이라고 하는 전자기파중 하나입니다.가시광선의 진폭을 가진 파동이 눈의 망막에 비치면 망막이 그 진폭의 빛을 받아들여서 시신경을 통해 뇌로 전달합니다.다른 진폭을 가진 파동(빛)에는 반응하지 않습니다.
물리
Q. 중력과 만유인력의 법칙은 어떤 연관이 있나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.만유인력은 질량을 가진 모든 물체들간에 끌어당기는 힘을 말합니다.중력은 만유인력과 동일한 의미로 쓰일때도 있지만대체로 행성과 항성에 한정해서 사용되며 만유인력에서 그 행성의 자전에 따른 원심력을 제외한 힘입니다.중력=만유인력-원심력 입니다.
화학
Q. 최근에 내리는 비는 산성성분이 줄었을까요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.대기를 오염 시키는 물질은 주로 자동차에서 나오는 매연이나 화력 발전소나 공장에서 나오는 아황산가스, 질소 화합물, 일산화탄소나 이산화탄소 등입니다.이들 중 아황산가스와 질소 산화물은 대기 중의 수증기에 녹아 구름 속에 액체 방울로 떠 있다가 비가 내릴 때 함께 내려 산성비가 됩니다.산성비는 1960년대 말에 처음 유럽에서 확인되었고 최근에는 전세계적으로 확산되었읍니다.대기 중에는 공업 발달로 인하여 인공적으로 방출된 오염 물질이나 화산, 토양 등의 천연원에서의 오염 물질이 많이 포함되어 있읍니다.최근 들어 대기 오염이 점점 심각해지면서 산성비에 의한 피해가 심각한 국제 문제로 대두되고 있어 화석연료나 에너지 대체 방안으로 전기 자동차, 핵 연료 등 친환경에너지로 전환중으로 지속 감소 중에 있읍니다.
화학
Q. 가축사육이 어떻게 지구내의 탄소를 증가시키나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.첫째로 대량의 가축이 트림을 하거나 방귀를 뀔 때 대기 중으로 배출되는 가스입니다.소나 양, 염소나 기린, 사슴, 낙타 등은 되새김질을 하는 반추동물입니다.이들은 위가 4개로 나뉘며, 각 위의 구역을 거치며 소화시키는 과정에서메탄가스가 발생하며, 이것을 생리현상을 통해 배출시킵니다.문제는 이 메탄가스가 이산화탄소보다 20~80배가량 강력한 온실가스라는 점입니다.또 오늘날 전 세계에 살고 있는 이런 반추동물은 40억 마리를 크게 넘는 것으로 추정됩니다.둘째로, 집약적인 목축업으로 앞서 말했던 가축들이 내뱉는 숨과 더불어 퇴비에서 나오는 메탄가스 역시 무시할 수 없습니다.또한 가축들의 퇴비에서는 메탄가스보다도 더 강한 온실가스인 일산화질소가 함유되어 있음을 확인할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 사포닌 성분이 제일 많은 식물은 어떤게 있나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.성분에 차이는 있지만 콩에 사포닌이 풍부하게 함유되어 있습니다. 콩에 함유된 사포닌은 몸안에 밴 독을 빼내고 콜레스테롤 흡수를 저해할 뿐 아니라 과산화지질을 분해하여 암의 근원을 차단하는 역할도 하죠. 또한 장의 융모가 커지는 것을 억제시켜 비만이 되는 것을 막아주기도 하는데 대두에 가장 많은 사포닌이 함유되어 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 바다 깊은 곳에 사는 물고기들은 압력을 어떻게 버티죠?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.심해 동물들은 높은 수압에 견디기 위해 몸 구조도 바뀌어 있읍니다. 대부분의 심해 무척추동물은 어류의 부레나 사람의 허파와 같이 압력을 받으면 수축하는 기관이 없읍니다.때문에 높은 수압에 그다지 영향을 받지 않습니다. 심해어류는 부레 대신 몸 안에 가벼운 기름을 많이 가지고 있어 부력을 조절합니다.또 심해생물은 수축이 잘 안 되는 수분을 상대적으로 많이 가지고 있어 높은 압력에서도 잘 견딜 수 있읍니다.속이 빈 단단한 쇠 공을 수 천 미터 바다 속에 넣으면 찌그러져도, 음료수가 가득 찬 알루미늄 깡통이 찌그러지지 않는 것도 같은 이치입니다.
화학
Q. 마이야르 반응은 왜 일어나는건가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.환원당과 아미노기를 가지는 화합물에서 일어나는 반응입니다.간단하게 당과 단백질을 가진 식품을 가열하면 맛있어지는 것이라고 생각하면 됩니다. 식품의 가열, 조리 또는 저장 중 일어나는 갈변이나 향기의 생성에 관여합니다.우리 몸에서도 일어납니다.마이야르 반응은 저온에서도 발생하고 실제로 최초로 이 반응이 발견된 건 체온에서의 마이야르 반응이였으며, 간장이나 된장을 만들기 위해 발효와 함께 일어나는 숙성과정의 정체도 바로 마이야르 반응입니다.그런데 요리에 사용할 정도로 짧은 시간 안에 식품의 젖은 표면의 수분을 증발시키면서 충분한 반응을 일으키려면 120°C 이상이어야 하며, 특히 175~180°C 정도에서 가장 빠르게 일어나고 이보다 온도가 높아지면 당이 혼자서 갈변하는 캐러멜라이징 반응이 강해지며 마이야르 반응이 상대적으로 약해집니다.고기를 구울 때 생기는 갈색 크러스트나 식빵의 갈색 껍질이 마이야르 반응의 결과물입니다.다른 말로는 아미노 카보닐 반응이라고도 하며 아미노기와 카보닐기가 합쳐져 특유의 색과 향을 생성하는 반응입니다.
화학
Q. 왜 매운 걸 먹으면 딸꾹질이 나나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.딸꾹질은 보통 횡격막이나 호흡작용을 보조하는 근육이경련수축을 일으켜셔 발생하는 경우가 가장 많습니다.횡격막은 호흡할때 사용되는 근육으로 횡격막이 갑자기 수축하게 되면 성대로 들어오는 공기가 차단되서 딸꾹질이 일어나게 됩니다.매운음식을 먹으면 위가 확장되어 횡경막이 자극되면서 횡경막신경이 자극 받게 되어 성문이 갑자기 닫히게 되고 호흡근육의 갑작스러운 수축에 의하여 유발됩니다.
화학
Q. 열대과일은 냉장고에 보관 하면 안된다고 하는데 그 이유가 무엇입니까?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.열대과일은 융점(녹는 점)이 높다는 단점이 있습니다. 최근 인기 절정을 달리고 있는 망고의 경우 온도가 낮은 냉장고에 넣어두면 망고의 표면이 겔 형태로 변하기 시작합니다. 원형질의 조성이 변하고, 단백질 효소에 대한 반응도 커지는 것인데 수분이 빠지면서 내부 영양소도 빠져나옵니다. 결국 세포벽이 파괴되면서 냉해가 일어납니다.냉해가 발생한 과일은 표면이 망가지는 갈변현상으로 불쾌한 냄새가 나고, 부패하기 시작합니다. 잘 익혀서 먹기도 전에 썩는 것이지요. 이 냉해는 다른 과일에서도 발생하지만 융점이 높은 열대과일에서 특히 잘 일어납니다.바나나는 검은 반점이 생긴 후 1~3일 이내에 먹는 것이 좋습니다. 그때가 가장 당도도 높아진다고 합니다. 망고는 덜 익은 망고를 구입해서 3~4일 정도 숙성시킨 후 먹는것이 좋습니다.