안녕하세요 김지윤 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주정거장에서 산소는 어떻게 만드나요? 영구적으로 산소늘 만들수 있는방법이 무엇인가요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.우주정거장에서 산소는 크게 두 가지 방법으로 만들어집니다.첫째, 수소와 산소를 이용한 전기 분해(Electrolysis) 방법입니다. 물 분자는 수소와 산소로 이루어져 있으며, 전기 분해를 통해 이 분자를 분해하여 수소와 산소를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 태양광이나 핵에너지 등의 전기 에너지로 구동됩니다.둘째, 화학 반응을 통한 산소 생산 방법입니다. 이 방법은 고체 산화물인 이산화 탄소(CO2)나 황산(SO2) 등을 이용하여 화학 반응을 일으켜 산소를 생산하는 것입니다.이러한 방법들을 이용하여 우주 정거장에서는 산소를 생산할 수 있습니다. 그러나 영구적으로 산소를 생산할 수 있는 방법은 아직 개발되지 않았습니다. 지구상의 대기나 물 등에서 산소를 추출하는 기술은 있지만, 이는 우주 환경에서는 적용이 어렵습니다. 따라서 우주 정거장에서는 일정한 주기로 운송되는 산소 보충 물자를 이용하여 산소를 유지하고 있습니다.
화학
Q. 전자레인지는 무슨 원리로 음식을 데우나요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.전자레인지는 마이크로파라는 전자파를 이용하여 음식을 데우는데, 마이크로파는 전자기파 중에서도 파장이 짧은 물결 형태의 전자기파입니다. 전자레인지 속에 있는 마그네트론이라는 부품에서 마이크로파가 발생하고, 마이크로파는 음식의 수분 분자와 상호작용하여 분자의 운동 에너지를 높이고, 이에 따라 음식이 가열됩니다.전자레인지는 이러한 마이크로파를 발생시키기 위해 높은 전압의 전자를 자기장 내에서 회전시켜 마이크로파를 생성합니다. 이 마이크로파는 전자레인지 속에 있는 공기 분자를 통과하여 음식에 도달합니다. 전자레인지는 음식 내부까지 균일하게 가열하기 위해 회전하는 트레이와 같은 부가적인 장치를 가지고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘에 별이 빛나는 이유를 알고 싶어요.
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.하늘에 별이 빛나는 이유는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째는 별에서 방출되는 빛이 있고, 둘째는 빛이 지구에 도달했을 때의 상호작용입니다.우선 첫 번째 이유인 별에서 방출되는 빛에 대해서 알아보겠습니다. 별은 핵융합 과정을 통해 에너지를 생성하고, 이때 방출되는 전자기파가 빛의 형태로 우주 공간에 방출됩니다. 이러한 빛은 여행하는 동안 우주 먼지와 가스 등에 의해 산란되거나 흡수될 수 있지만, 어떤 조건에서는 적외선, 가시광선, 자외선 등 다양한 파장의 빛이 지구에 도달할 수 있습니다.다음으로, 빛이 지구에 도달했을 때의 상호작용에 대해서 알아보겠습니다. 지구의 대기는 가스로 이루어져 있으며, 이 가스는 빛을 흡수하고 반사시키는 등의 상호작용을 합니다. 별의 빛이 지구에 도달하면 대기 내에서 산란되고, 이로 인해 밤하늘에서 별이 빛나는 것으로 보입니다.또한, 별의 빛이 지구에 도달하는데에는 시차가 있습니다. 즉, 별에서 방출된 빛이 지구까지 도달하는데에는 시간이 걸리기 때문에, 현재 지구에서 볼 수 있는 별은 그 별에서 방출된 빛이 일정한 시간 동안 우주를 여행한 결과로 볼 수 있습니다.따라서, 별이 빛나는 이유는 별에서 방출된 빛이 지구에 도달하여 지구의 대기와 상호작용하고, 그 빛이 지구에서 볼 수 있는 시간까지 도달하기 때문입니다.
기계공학
Q. 원통형/원기둥 밀도랑 부피 계산하는법좀 알려주세요.
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.원통형 또는 원기둥의 부피와 밀도를 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.부피(V) = πr²h여기서 π는 원주율(약 3.14)이며, r은 원통의 반지름, h는 원통의 높이입니다.또한, 밀도(ρ)는 물질의 질량(m)을 해당 물질의 부피(V)로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다.밀도(ρ) = 질량(m) / 부피(V)따라서, 원통형 또는 원기둥의 밀도를 계산하려면, 해당 물질의 질량을 먼저 측정한 후, 위의 부피 공식을 사용하여 부피를 계산한 다음, 밀도 공식을 사용하여 계산하면 됩니다.
전기·전자
Q. 라디오는 어떻게 수신이 되는건가요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.라디오는 주파수 변화를 통해 송신기에서 전파로 발신된 신호를 수신합니다. 일반적으로 라디오에서는 AM(진폭 변조) 및 FM(주파수 변조) 두 가지 주요 방식이 사용됩니다.AM 방식에서는 라디오 송신기에서 생성된 오디오 신호가 진폭을 변조시켜 전파로 발신됩니다. 이 신호는 안테나를 통해 라디오 수신기에 도달하고, 수신기에서는 안테나에서 수신된 전파의 진폭을 검출하여 오디오 신호로 변환합니다.반면에 FM 방식에서는 라디오 송신기에서 생성된 오디오 신호가 주파수를 변조시켜 전파로 발신됩니다. 이 신호 역시 안테나를 통해 라디오 수신기에 도달하고, 수신기에서는 안테나에서 수신된 전파의 주파수를 검출하여 오디오 신호로 변환합니다.수신된 신호는 라디오 수신기 내부에서 증폭, 처리 및 해독 과정을 거쳐 오디오 출력으로 변환됩니다. 이렇게 라디오는 전파를 통해 오디오 신호를 송수신하는 무선 통신 기술입니다.
토목공학
Q. 펌프로 물을 지상으로 끌어 올릴수 있는 높이 제한 있나요
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.펌프로 물을 지상으로 끌어 올릴 수 있는 높이는 제한이 있습니다. 이는 펌프의 힘과 대기압에 의해 결정됩니다.물이 지상으로부터 멀어질수록 대기압이 감소하므로, 펌프로 끌어올리는 물의 높이가 높아질수록 필요한 힘도 증가합니다. 이로 인해 펌프가 끌어올릴 수 있는 높이에는 제한이 있습니다.일반적으로 일반 가정용 펌프는 10~20m 정도의 높이로 물을 끌어올릴 수 있습니다. 그러나 고성능 펌프는 이보다 높은 높이에서도 물을 끌어올릴 수 있습니다. 또한 여러 대의 펌프를 직렬 또는 병렬로 연결하여 물을 끌어올리는 방법도 있습니다.
생물·생명
Q. 도마뱀은 어떻게 표면에 달라붙나요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.도마뱀이 표면에 달라붙는 방법은 다양하지만, 대표적으로 두 가지 방법이 있습니다.첫 번째로는 마찰력을 이용하는 방법입니다. 도마뱀의 발바닥에는 소량의 미세한 가시 모양의 구멍이 있어서, 이를 이용해 표면의 작은 돌기와 결합하면서 달라붙습니다. 이 방법은 일반적으로 건조한 환경에서 사용되며, 도마뱀의 발바닥이 마른 상태일 때 가장 효과적입니다.두 번째로는 집게처럼 발톱을 이용하는 방법입니다. 일부 도마뱀은 발톱 끝에 있는 작은 집게 모양의 구조물을 이용해 표면에 달라붙습니다. 이 방법은 주로 습한 환경에서 사용되며, 발톱의 집게 구조가 물방울과 같은 작은 입자를 붙잡는 데에 특히 효과적입니다.이러한 방법들은 도마뱀이 수직으로 높은 벽을 오르거나 천장을 걷는 등 다양한 환경에서 이동할 수 있도록 도와줍니다.
지구과학·천문우주
Q. 오로라가 특정지역에만 생기는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.오로라는 지구 자석권과 태양풍이 상호작용하여 발생합니다. 태양에서 방출되는 전자와 양성자들이 지구 대기권으로 향하게 되며, 지구 자석권에서 전자와 양성자들이 가속되면서 대기권의 북극권과 남극권으로 향하게 됩니다. 이때 전자와 양성자들은 대기권의 분자들과 충돌하면서 에너지를 방출하면서 빛을 내며 오로라가 발생하게 됩니다.따라서 오로라가 발생하는 지역은 지구의 자석권이 가장 강력한 지역인 북극권과 남극권 주변 지역입니다.
화학
Q. 배터리 성분중 리튬은 어떻게 재활용이 가능한가요??
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.리튬은 대부분의 경우 리튬 이온 배터리에 사용되는데, 리튬 이온 배터리는 재사용이 가능하며, 내부 구성품의 재활용이 가능합니다.먼저, 리튬 이온 배터리를 재사용하는 경우, 배터리 내부에서 전기 충전/방전을 할 때 발생하는 화학 반응에서 소모되는 리튬은 일정량을 잃게 되어 배터리 용량이 점차적으로 감소합니다. 이 때, 이용 가능한 용량이 충분하지 않은 경우 배터리를 처분하지 않고, 전문 업체에서 배터리 내부 구성품의 교체나 정비를 통해 재사용이 가능하도록 처리합니다.또한, 리튬 이온 배터리 내부 구성품은 재활용이 가능합니다. 리튬 이온 배터리는 대개 코발트, 니켈, 알루미늄 등의 금속을 사용하며, 이들 금속은 고철 등의 금속 폐기물로 분리해내어 재활용할 수 있습니다. 특히, 코발트는 리튬 이온 배터리에서 가장 많이 사용되는 재료 중 하나인데, 코발트는 대부분 코발트 광물에서 채굴되어 고가로 거래되고 있어, 리튬 이온 배터리에서 코발트를 분리해내어 재활용하는 것은 자원 절약적인 측면에서 매우 중요합니다.하지만, 리튬 이온 배터리의 재활용 과정은 기술적인 문제와 경제적인 문제 등 여러 가지 문제로 아직까지 전 세계적으로 활발하게 이루어지지는 않고 있습니다.
화학
Q. 산화,환원 반응을 산소,전자,가스 3가지 기준으로 설명 부탁드립니다.
안녕하세요. 김지윤 과학전문가입니다.산화환원 반응은 화학 반응의 일종으로서, 화학 물질이 전자를 주거나 받아서 산화 상태나 환원 상태로 변화하는 과정입니다. 이때, 산화는 전자를 받아들여 산화 상태로 변화하는 것이며, 환원은 전자를 주어 환원 상태로 변화하는 것입니다.산소는 산화 작용에서 중요한 역할을 합니다. 산소는 다른 화학 물질의 전자를 빼앗아 산화 반응을 일으키는 산화제입니다. 산화는 전자를 빼앗으므로, 산소가 반드시 산화 작용에 참여하는 것은 아닙니다.전자는 화학 반응에서 매우 중요한 역할을 합니다. 전자를 주는 화학 물질은 환원제이고, 전자를 받는 화학 물질은 산화제입니다.가스는 산화환원 반응에서 반응 조건에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로, 산화 작용이 일어나기 위해서는 산소와 반응물이 적어도 일정한 양의 가스 상태로 존재하여야 합니다. 또한, 반응이 일어나는 온도와 압력도 가스 상태에서 중요한 역할을 합니다.따라서, 산화환원 반응은 산소, 전자, 가스 등 여러 가지 기준으로 설명될 수 있습니다.