안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
Q. 물이 파랗게 보이는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.빛이 맑은 물에 부딪치면 먼저 적외선과 붉은 계통의 빛부터 흡수되기 시작합니다.붉은 계통의 빛은 약 18m까지 내려가면 완전히 흡수돼 사라져 버립니다.반면에 파란 계통의 빛은 가장 느리게 흡수됩니다.청색 빛은 물밑을 관통해 들어가면서 극히 일부만 흡수되고 나머지는 물분자에 부딪쳐 산란됩니다.바로 이렇게 산란된 푸른 빛 때문에 모인 물이 파랗게 보이는 것입니다.반대로 얕은물은 산란이 거의일어나지 않기떄문에 무색으로 보이는겁니다
Q. 공포 영화를 보는 등골이 오싹한 느낌이 드는데 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.등꼴이 오싹한 같은 현상이 나타나는 이유는 우리 몸에는 온도 감각을 느끼는 감각기가 두 곳 있읍니다.하나는 피부에, 다른 하나는 뇌의 시상하부에 있읍니다.피부 감각기는 피부 온도를 측정하고, 뇌에서는 체내의 중심 온도를 감지한 뒤 두 온도의 차이를 시상하부가 판단해 체온을 조절합니다.외부 온도가 높아져 체온이 오르면 시상하부는 호흡을 가쁘게 해 체내에서 뜨거워진 공기를 내뱉고, 외부의 찬 공기를 들이마십니다.모세혈관을 확장시키고 땀을 증발시켜 온도를 낮춥니다.반대로 외부 온도가 낮아 체온이 낮아질 경우 근육을 떨게 해 열을 내고, 땀구멍을 닫으며, 혈액도 신체의 표면보다는 아래쪽 혈관을 통해 흐르도록 합니다.피부에서의 열 손실을 최소화하려는 것입니다.추울 때 몸이 으스스 떨리는 것도 체온을 올리기 위해 근육이 떨기 때문에 나타나는 반응입니다.공포 때 느끼는 신체적 반응은 추위를 탈 때 나타나는 그것과 유사합니다.차가운 것이 피부에 닿으면 뇌의 시상하부는 차갑다는 것을 인지하고 피부 근처의 혈관을 닫은 뒤 근육을 수축시킵니다.때문에 으스스한 느낌이 들면서 피부에 소름이 돋는 것입니다.공포로 돋는 소름과 추울 때 돋는 닭살, 그리고 무서워 으스스한 것이나 추워 떠는 것 모두 같은 이치입니다.다만 공포를 느꼈을 때의 반응은 추위를 감지한 시상하부의 작용이 아니라 뇌의 명령 없이 자신도 모르게 일어나는 자율신경계의 작용이라는 점이 다를 뿐입니다.공포심을 유발해 더위를 피해 보려는 생각은 변변한 냉방시설이 없던 시절에 생각해낸 고도의 피서법인 셈입니다.
Q. 오징어 구울 때 오징어가 쪼그라드는 이유?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.오징어속에는 수분이 있습니다. 그런데 그걸 구워버리면 열때문에 수분이 증발해 버립니다.탱탱했던 오징어의 부피가 줄어들면서 쪼글쪼글해지는 겁니다.젖은 옷을 말리면 쭈글거려서 다려야 하는것과 비슷합니다.
Q. 고기를 익히면 색깔이 변하는 원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.식육을 가열하면 물리적 변화로써 표면이 응고되면서 육색이 붉은색으로 부터 회색이나 회갈색으로 변하게 됩니다.고기의 색깔은 육색소 단백질인 미오글로빈(myoglobin)과 혈색소 단백질인 헤모글로빈(hemoglobin)의 양에 따라 결정되는데, 피에 들어 있는 헤모글로빈은 도살 후 방혈과정에서 대부분이 방출되기 때문에 육색에 미치는 영향은 적으며, 주로 고기에 함유되어 있는 미오글로빈의 함량과 그 변화에 의하여 육색이 결정된다고 할 수 있습니다. 육색소인 myoglobin은 매우 불안정하여 산화나 환원에 의해 쉽게 변색이 됩니다.고기를 구우면 육색이 변화되는 것은 근형질 단백질에 속하는 미오글로빈(myoglobin)의 변성이 일어나기 때문입니다.미오글로빈의 철이온은 2가형태의 환원형(Fe2+)과 3가형태(Fe3+)의 산화형으로 존재하며 환원형을 헤모크롬(hemochrome), 산화형을 헤미크롬(hemichrome)이라고 합니다.가열에 의한 육색의 변화는 미오글로빈의 철이온이 Fe2+에서 Fe3+으로 산화됨으로써 나타나며 육색은 회갈색을 나타내게 됩니다.
Q. 반도체가 작동하는원리가 궁금합니다
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.전자 회로의 가장 기본이 되는 NPN 트랜지스터의 동작 원리를 설명 드리면 NPN 트랜지스터에서 베이스-에미터에 순방향 전압을 걸고 컬렉터-에미터 간에 전원 전압을 걸면컬렉터에서 에미터로 큰 전류를 흘릴 수 있습니다. 즉, 이때 작은 베이스 전류로 훨씬 더 큰 컬렉터 전류를 제어할 수 있는 능력이 나오게 됩니다.이는, 에미터와 베이스 사이에 순방향 바이어스가 걸려 있고, 베이스의 폭이 매우 얇기 때문입니다.에미터와 베이스 사이의 순 바이어스에 의해 에미터에서 베이스로 진입한 전자들은 베이스의 폭이 너무 얇아 이들 중 1% 정도의 전자만 베이스의 양공과 결합하고 나머지 99%의 전자는 베이스를 지나쳐 컬렉터로 넘어가게 됩니다.그럼, 컬렉터 전극에 + 극성의 전압이 걸려 있는 상태이므로, 이 전자들은 그대로 + 전극까지 도달하게 되어, 결국 컬렉터에서 에미터로 전류가 흐르게 되는 것입니다.그래서 아래 그림과 같이 베이스-에미터 간보다 켈렉터와 에미터 사이에 더 높은 전압을 인가하면 작은 전류로 큰 전류를 흐르게 하는 전류 증폭 능력을 구현할 수 있습니다.그리고 베이스 전류를 좀 더 많이 흘리면 이 트랜지스터는 증폭기가 아닌 스위치로 동작하게 됩니다.