안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 항공기 탑승 중에 만나는 난기류들은 무슨 과학적 현상으로 인해서 기체가 심하게 흔들리게 만드나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.우선 난기류란 무엇인지 알아 보겠습니다. 공기의 흐름을 기류라고 하는데 기류는 크게 두 가지 종류로 층류와 난기류가 있습니다. 난기류는 줄여서 난류라고도 하고 영어로는 Turbulence라 합니다. 층류는 공기 분자들이 모두 같은 속도 그리고 일정한 방향으로 고르게 흐르는 규칙적인 흐름을 말합니다. 난류는 층류와 달리 불규칙적인 흐름을 말합니다. 서로 접하고 있던 공기분자들이 어느 근방에 속도 또는 방향 차이가 생겨 일정하던 공기흐름에 크고 작은 소용돌이가 발생하면서 불규칙적인 흐름이 형성됩니다.비행기가 난류 속을 비행하면 이러한 소용돌이의 영향으로 흔들리게 되는데 소용돌이가 강할수록 더 많이 흔들립니다. 순항 중에 주로 접하게되는 난류는 윈드 세어(Windshear) 즉 전단풍으로 발생하는 합니다. 윈드세어는 고도와 관계없이 작은 지역에서 풍양 또는 풍속이 급격하게 변하는 현상을 윈드세어라 정의합니다.높은 고도에서 풍향,풍속 이렇게 급변하는 이유가 뭘까요? 바로 제트기류 때문입니다. 제트기류는 고고도에서 발생하는 편서풍으로 좁지만 매우 빠른 기류입니다. 우리나라 근처에는 주로 두 개의 제트기류가 형성 됩니다. 남쪽으로 가게 되면 제트기류를 한번 또는 2번 통과하게 되고 또한 동쪽이나 서쪽으로 가는 경우 이 제트기류의 영향권에 있기 때문에 비교적 난류를 만날 확률이 높다고 할 수 있습니다. 제트기류는 수분이 없기 때문에 눈에 보이지 않고 투명합니다. 그래서 이러한 제트기로 생성되는 난류를 Clear Air Turbulence(청정 난류) 줄여서 CAT라고 부릅니다.
화학
Q. 스트레스 받으면 식욕이 강해지는것 같은데 그이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.스트레스를 받게되면 부신에서 스트레스 호르몬인 코티졸의 분비가 증가하게 됩니다.스트레스를 해소하고 마음을 편안하게 해주는 신경전달 물질인 세로토닌의 분비 촉진이 요구되는 상황이 된답니다 코티졸 호르몬의 역할 중에 하나가 스트레스 요인에 반응해서 신체에 연료를 공급하는 것이라고 합니다.식욕이 증가하게 되고 세로토닌 분비촉진을 위한 재료로 포도당이 요구됨으로 자신도 모르게 음식에 손이 가는 경우가 많아지고 특히 달콤하거나 짭짤한 음식을 먹고싶은 충동이 생깁니다.
물리
Q. 방탄 헬멧이 총알을 막아주는 원리??
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.1970년대에 미국의 듀폰社에서 케블라(Kevlar)라는 강화 섬유가 개발되었고, 이를 이용한 방탄모 역시 개발되었읍니다.이후로 방탄모를 칭하는 용어로 '케블라'가 일반화되었읍니다.강화섬유이지만, 이것을 그대로 사용할 수는 없기 때문에 대부분 플라스틱 수지를 이용해 굳힘으로써 착탄시의 충격으로부터 머리를 보호할 수 있게 만들었읍니다.미리 재단된 여러 장의 케블라 프리프렉들을 겹친 후에 형틀에 넣고 높은 온도와 압력을 가해 헬멧 형태로 가공하여 만듭니다.그 후 모서리를 말끔하게 자르고 바깥쪽 표면이 매끄럽지 않도록 단단한 호두껍질을 바스러뜨린 가루를 붙여 마무리한 후 국방색 무광 페인트를 칠하고 섬유들이 벌어지지 않도록 모서리에 테를 두른 뒤 부유대, 턱끈 등 부수 기자재들을 부착하여 만듭니다.이렇게 강화섬유와 플라스틱 수지로 만들어진 방탄모는 현재 방탄모의 기본이 되어, 전세계적으로 사용되고 있으며 총알을 막아 줍니다.
전기·전자
Q. 학창시절 배웠던 광합성의 원리에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.태양광, 이산화탄소, 물을 이용해 광합성이라는 방식으로 에너지를 얻는 과정은 식물만의 독특한 능력입니다. 식물의 잎과 줄기에 있는 광합성세포는 광에너지를 이용해 물분자를 수소와 산소로 분해할 수 있는 능력이 있습니다. 수소는 이산화탄소와 결합하고, 다시 산소와 결합해 포도당을 형성합니다. 포도당은 식물에게 매우 중요한 에너지원으로 단당류의 일종입니다. 이과정에서 남은 산소는 물속으로 방출되는데, 박테리아나 다른 동물이 사용하기도 하며 일부는 수면을 통해 공기 중으로 방출됩니다.
화학
Q. 비타민d를 얻기위해 햇빛을 보려고합니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.적절한 비타민 D 수준을 유지하려면 일주일에 대략 2-3 번, 10-30분 동안 얼굴, 팔, 다리 등을 드러낸 상태로 햇빛에 노출시키는 것이 좋습니다. 그러나 자외선 노출 시간이 너무 길어지면 피부암, 피부 노화 등의 위험이 있으므로 적절한 노출 시간을 유지하는 것이 중요합니다.
생물·생명
Q. 시멘트 사이로 자라는 식물은 어떻게 자라나는건가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.시멘트 사이는 모래나 흙입니다.풀씨앗들이 바람이나 동물 또는 빗물 또는곤충에 의해 옮겨지고 옮겨진 씨앗이 시멘트 사이로 들어가 적정한 온도와 습도에 의해 발아가 되고 뿌리를 시멘트 사이에서 뻗어서 자라게 됩니다.
생물·생명
Q. 사람의 머리카락으로 만든 간장??
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.머리카락의 주성분인 단백질을 염산으로 분해해서 간장과 같은 성분인 아미노산액을 만들 수 있읍니다.콩과 메주가 아니더라도 모든 종류의 단백질, 달걀 흰자, 육류, 생선류, 심지어 머리카락까지도 아미노산액 즉, 간장의 원료가 될 수 있읍니다. 머리카락은 아니어도 단백질을 염산으로 분해해서 만든 간장이 우리나라에서도 판매되고 있읍니다. 국내 시판 간장 중 절반 이상이 이런 방법으로 간장을 만들고 있읍니다. 탈지대두나 글루텐을 염산으로 분해한 뒤 가성소다 즉, 양잿물을 넣어 중화시키고, 마지막으로 감미료, 탈취제, 합성향료 등을 첨가해 2-3일만에 간장을 만드는 것입니다.
전기·전자
Q. 블루투스 이어폰의 무선 충전 원리가 궁굼 합니다
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.이어폰 무선 충전의 원리 무선 충전은 전자기 유도 원리를 기반으로 합니다. 전자기 유도는 전자기장을 사용하여 도체에 전류를 유도하는 과정입니다. 무선 충전에서는 충전 패드나 베이스 스테이션에서 전자기장이 발생하고, 이 전자기장은 충전 중인 장치인 이어폰에 배터리에 전류를 유도합니다.
지구과학·천문우주
Q. 더운날에 차가운 우박이 떨어지는 과학적 현상이 궁금해요.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.우박이 만들어지는 것은 대기 상공에서 낮은 온도에서 만들어진 빙정이 점점 커져서 만들어지는 것입니다. 하지만 어느 정도 이상 커지면 무거워서 떨어지게 됩니다. 녹지 않고 떨어지면 눈이 되는 것이고 녹으면 비가 됩니다.우박은 강한 상승기류가 있는 적란운 내에서 상승과 하강을 반복하면서 빙정의 크기가 점점 커져서 만들어진 것입니다. 적란운 내부를 보면 상승기류만 있는 것이 아니라 하강기류와 상승기류가 같이 있습니다. 물론 상승기류가 훨씬 강하게 나타나지만 적란운 내부의 위치에 따라 상승,하강기류의 차이가 조금 있습니다.조금 커진 빙정이 무게에 의해 하강하다가 아주 강한 상승기류를 만나면 다시 위로 올라가게 되고 그러면서 커지다가 떨어지고 또 다시 상승하고를 반복하게 됩니다. 이 과정을 많이 할수록 더 큰 우박이 만들어지는 것입니다.우박은 여름철에 자주 발생하지만 봄이나 가을에도 많이 발생합니다. 어떤 때는 봄과 가을에 더 강력한 우박이 발생하기도 합니다. 왜냐하면 봄, 가을에는 상층의 공기는 차가운데 하층의 공기가 태양빛이 강한 경우 지표면이 가열이 되면 더 높게 상승하기 때문입니다.
전기·전자
Q. 번개를 맞아도 살수 있는 방법이 전기를 빼내면 된다는데 어떻게 하면 되나요??
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.번개를 맞고도 살아남을 확률은 생각보다 높습니다.이는 번개의 전압이 아무리 높아도 감전 사고와는 달리 전류가 흐르는 시간이 극히 짧고, 전류가 심장만 통과하지 않으면 되기 때문입니다. 대신 역시나 전류를 사용하는 신경계의 손상은 각오해야 합니다.