안녕하세요 김도현 전문가입니다.
Q. 건물을 높게 지어도 안무너지는이유!!
안녕하세요. 김도현 과학전문가입니다.고층건축물 이상의 건축물들은 흔히 이야기하는 고정하중 이외에 활하중, 특히 대표적인 횡하중인 풍하중(W)과 지진하중(E)에 큰 영향을 받습니다. 건축구조 역시 상당한 전문지식이 필요하므로 최대한 간단히 말씀드리자면, 먼저 풍하중에서 바람은 고도마다 그 성질이 달라집니다. 이를 '풍속고도분포지수'와 같은 지수로서 환산하여 건축물에 적용하고 그 안전성을 예측하여 최대한 '안전'측으로 내력을 확보합니다. 지진하중 역시 마찬가지로 지반의 진동을 건축물에 적용했을 때 건축물의 움직임을 '모드해석'을 통하여 예측하고 역시 '안전'영역에 들어가는지 확인합니다. 내력을 확보하는 방법은 건축물을 튼튼하게 해주는 방법으로 'Outrigger system' 등이 있겠으며, 건축물의 흔들림을 제어할 수 있는 방법으로 'Damper system' 등이 있겠습니다. 건축도 여타 과학기술분야와 마찬가지로 계속해서 연구하고 실험하여 안전성과 경제성 증진을 도모하고 있는 대표적인 과학분야입니다. 앞으로 좀 더 구체적인 질문이 있으면 좀 더 전문적인 답변을 할 수 있는 기회가 있기를 바랍니다.
Q. 엘리베이터 추락직전 점프하면 죽나요?
안녕하세요. 김도현 과학전문가입니다.저 역시 어릴 때부터 한 번씩 질문과 같은 상상을 하곤 했습니다. 경험을 할 수 없어서 더욱 호기심이 생기는지도 모르지요.물리학과 역학이 이 동심을 깨버리는 건 아닌지 걱정입니다. ㅎㅎ결론부터 말씀드리면 엘레베이터 추락 시 엘레베에터 카와 탑승자가 이론 상 동시에 떨어지기 때문에 점프 자체를 할 기회가 없습니다.점프를 한다는 것이 바닥을 밀어내는 힘(반력)이 존재해야 뛰어오르는 힘이 존재하는데 반력이 0인거입니다.즉, F=ma=mg 이기 때문에 떨어지는 속도는 질량과는 관계가 없습니다. 물론 힘은 질량에 비례하죠.좀 더 자세히...1/2*m1(엘레베이터)*v1(엘레베이터 속도)^2 = m1*g*h ---> v1=(2*g*h)^0.51/2*m2(탑승자)*v2(탑승자 속도)^2 = m2*g*h ---> v2=(2*g*h)^0.5 (같은 결과)질량과 속도가 무관하므로 같이 추락하게 되고, 위에 설명드렸듯 바닥을 박차고 오를 반력이 발생하지 않기때문에 바닥에 곧바로 추락한 것과 똑같은 충격을 탑승자가 받게 되는 것입니다. 기회조차 주지 않는다니...슬프네요. 살 수 있을 줄 알았는데...
Q. 동굴은 어떤원리로 만들어지나요?
안녕하세요. 김도현 과학전문가입니다.동굴은 형성과정, 암석의 종류에 따라 전문적으로는 매우 많은 분류가 있습니다.하지만 국내 동굴의 경우 크게 석회동굴, 용암동굴, 해식동굴이 대표적입니다.석회동굴은 주성분이 탄산칼슘CaCO₃인 석회암이 만들어진 이후, 탄산H₂CO₃을 포함한 지하수H₂O와 반응하여 중탄산칼슘Ca(HCO₃)₂으로 변하면서 석회암이 녹아 없어지게 되는(용식작용) 간단한 원리로 이루어집니다. 말 그대로 지구가 숨 쉬면서 생긴 작은 형태의 구멍이라고 이해할 수 있겠습니다.화산동굴의 한 종류인 용암동굴은 마그마가 지각을 뚫고 지표로 흘러 나왔을 때 용암의 표면은 먼저 식어 굳어지고 내부의 굳지 않은 용암은 계속 흘러내려 빠지게 되면, 굳은 용암층 내부에 동굴이 형성됩니다. 마지막으로 해식동굴은 말 그대로 파도의 반복적인 마찰에 의해서 약한 쪽의 지반이 연속적으로 침식되면서 형성되는 동굴입니다.