안녕하세요. 옥성민 전문가입니다.
화학
Q. 물과 기름은 왜 섞이지 않는 건가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.물과 기름이 섞이지 않는 이유물과 기름이 서로 섞이지 않는 현상은 일상생활에서 흔히 볼 수 있는데요, 이 둘이 섞이지 않는 주된 이유는 물 분자와 기름 분자의 극성 차이 때문입니다. 물은 극성 분자이고 기름은 비극성 분자이기 때문에, 서로 다른 성질을 가진 이 두 분자는 잘 섞이지 않습니다. 이는 화학의 기본 원칙인 '유사성 용해 원칙(Like dissolves like)'에 따라 극성 물질은 극성 물질과, 비극성 물질은 비극성 물질과 잘 섞인다는 것을 반영합니다. 물과 기름의 성질 차이극성과 비극성: 물은 극성 분자로, 양극과 음극이 있어 다른 극성 분자와 잘 결합합니다. 반면, 기름은 비극성 분자로, 극성 분자와는 잘 섞이지 않습니다. 밀도 차이: 물과 기름의 밀도도 서로 다릅니다. 이로 인해 기름이 물 위에 뜨는 현상이 발생합니다. 해결 방법유화제 사용: 비누나 유화제와 같은 물질을 사용하면 물과 기름을 임시적으로 섞일 수 있게 합니다. 이는 유화제가 물과 기름 사이에서 중재 역할을 하여 두 물질이 서로 섞이도록 돕기 때문입니다. 답변이 도움이 되길 바랍니다.
전기·전자
Q. 무전기는 어떤 방식으로 다른 사람에게 말이 전달될 수 있는건가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.무전기 통신의 원리와 방식무전기를 통한 통신은 음성 신호를 전파로 변환하여 특정 주파수로 송수신하는 방식으로 이루어집니다. 사용자가 PTT(누르면 말하기) 버튼을 누르고 말하면, 그 음성은 전기 신호로 변환되어 전파를 통해 전송됩니다. 이 전파는 동일한 주파수를 설정한 다른 무전기에서 수신되어 다시 음성으로 변환됩니다. 이 과정을 통해 먼 거리에 있는 사람들끼리도 소통할 수 있습니다. 무전기 통신의 기본 원리음성 신호 변환: 사용자의 음성은 무전기에 의해 전기 신호로 변환됩니다. 전파 송수신: 변환된 전기 신호는 특정 주파수의 전파로 송출되며, 동일한 주파수를 맞춘 다른 무전기에서 이를 수신합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
생물·생명
Q. 곤충들은 빠르게 도망갈때 두발만 사용하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.곤충이 빠르게 달리거나 움직일 때 다리 중 두 개 또는 몇 개만 사용하고 나머지 다리는 공중에 남겨 두는 경우가 많습니다. 이러한 행동은 "삼각대 보행"으로 알려져 있으며 곤충들 사이에서 흔히 나타나는 운동 전략입니다. 곤충이 이러한 보행 패턴을 채택하는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.효율성: 한 번에 두 개 또는 몇 개의 다리만 사용하면 곤충이 더 빠르고 효율적으로 움직일 수 있습니다. 다리 세트를 번갈아 가며 에너지를 보존하면서 꾸준한 전진 동작을 유지할 수 있습니다. 이는 곤충이 포식자로부터 탈출해야 하거나 복잡한 지형을 빠르게 탐색해야 할 때 특히 유용합니다.안정성: 곤충은 몸집에 비해 땅과의 접촉 면적이 상대적으로 작습니다. 삼각대 보행을 사용하면 지면과 접촉하는 다리 전체에 체중을 보다 균등하게 분산할 수 있어 안정성을 유지하는 데 도움이 되고 빠른 움직임 중에 넘어지거나 균형을 잃는 것을 방지할 수 있습니다.유연성: 곤충은 다양한 범위의 움직임과 유연성을 허용하는 특수한 다리 근육과 관절을 가지고 있습니다. 한 번에 두 개 또는 몇 개의 다리만 사용하면 장애물과 울퉁불퉁한 지형을 더 쉽게 탐색할 수 있으며 필요에 따라 발판을 조정하여 장애물을 피하고 전진 추진력을 유지할 수 있습니다.속도: 삼각대 보행을 사용하면 곤충이 6개의 다리를 동시에 사용하는 것보다 더 빠른 속도를 달성할 수 있습니다. 곤충은 다리 세트를 빠르게 번갈아 가며 더 큰 추진력을 생성하고 더 빠르게 가속할 수 있어 포식자로부터 탈출하거나 먹이를 더 효과적으로 잡을 수 있습니다.전반적으로, 빠른 이동 중에 곤충에서 관찰되는 삼각대 보행은 빠르고 효율적이며 안정적으로 이동할 수 있는 생체역학적으로 효율적이고 적응형 이동 전략입니다. 한 번에 두 개 또는 몇 개의 다리만 선택적으로 사용함으로써 곤충은 환경 및 행동 요구 사항에 맞게 움직임을 최적화할 수 있습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 대구 지역이 우리나라에서 유독 더운 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.대구 지역은 지리적 위치, 지형, 지역 기후 패턴 등 여러 요인으로 인해 여름철에 특히 더위가 심합니다. 대구 지역의 더위가 특히 심해지는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.내륙 위치: 대구는 대한민국 남동부에 위치하고 있으며 해안 지역에 비해 상대적으로 내륙에 위치하고 있습니다. 내륙 지역은 해안 지역에 비해 온도 변화가 더 극심한 경향이 있는데, 이는 바다의 영향을 덜 받기 때문입니다. 여름철에는 대구 등 내륙 지역은 시원한 바닷바람이 없어 더위가 더 빨리 느껴지고 기온도 더 높아진다.계곡 효과: 대구는 산으로 둘러싸인 분지에 위치하여 열을 가두고 축적하는 데 기여할 수 있습니다. 계곡 효과 또는 도시 열섬 효과로 알려진 이 현상은 주변 지형이 열을 흡수하고 유지하여 계곡 바닥의 온도를 높일 때 발생합니다. 대구 주변의 산들은 장벽 역할을 하여 열과 기류의 확산을 방해하고 지역의 더위를 악화시킬 수 있습니다.Foehn Winds: 대구는 산맥에서 내려오는 따뜻하고 건조한 바람인 푄바람(Foehn Winds)의 영향도 받습니다. 습한 공기가 산 위로 강제로 상승하면 냉각되어 바람이 불어오는 쪽에서 강수량으로 습기를 방출합니다. 공기가 산의 풍하측으로 하강함에 따라 (압축으로 인해) 단열적으로 따뜻해지고 더 건조해집니다. 푀엔(Foehn) 바람은 대구 지역의 온도 상승과 건조 상태에 영향을 미쳐 여름 동안 덥고 건조한 날씨를 초래할 수 있습니다.여름 몬순: 여름 동안 한국은 남쪽과 남동쪽에서 따뜻하고 습한 공기를 가져오는 동아시아 여름 몬순의 영향을 받습니다. 해안 지역은 해풍의 냉각 효과와 습도 증가로 더위가 완화될 수 있지만, 대구와 같은 내륙 지역은 장마철의 빈도와 강도가 약해지면서 더 덥고 건조한 날씨를 경험할 수 있습니다.전반적으로 내륙 위치, 계곡 효과, 푄바람, 여름 몬순 패턴이 결합되어 여름철 대구 지역의 유난히 더위가 심해 '대프리카'라는 별명이 붙었습니다.
생물·생명
Q. 지구상에서 가장 큰 육상 절지동물은 무엇인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.현재 존재하는 가장 큰 육상 생활 절지동물은 도적 게 또는 야자 도둑(Birgus latro)으로도 알려진 코코넛 게입니다. 코코넛 크랩은 소라게과에 속하는 소라게의 일종으로 인도양과 태평양의 섬이 원산지입니다.코코넛 크랩은 인상적인 크기로 알려져 있으며, 다 자란 개체는 다리 끝에서 다리 끝까지 길이가 최대 1미터(3.3피트)에 달하고 무게는 4킬로그램(8.8파운드) 이상 나갑니다. 일부 유난히 큰 개체의 무게는 6kg(13파운드)을 넘는 것으로 보고되었습니다.코코넛 크랩은 "게"라고 불리지만 실제 게보다는 소라게에 더 가깝습니다. 버려진 껍질로 보호하는 부드럽고 감긴 복부를 갖고 있는 소라게와는 달리, 코코넛 게는 몸 전체를 덮고 있는 단단한 외골격을 가지고 있습니다. 그러나 코코넛 크랩은 여전히 탈피 과정을 거치며 외골격을 벗겨 더 크게 자랍니다.코코넛 크랩은 나무에 오르고 코코넛을 깨뜨릴 수 있는 강력한 발톱과 공기를 흡입할 수 있는 특수한 아가미를 가지고 있어 육지 생활에 잘 적응합니다. 그들은 주로 청소부이자 잡식성이며 코코넛, 과일, 썩은 고기, 심지어 작은 동물을 포함한 다양한 식물과 동물 물질을 먹습니다.크기가 크기 때문에 코코넛 크랩은 육지에서 가장 큰 절지동물 중 하나로 간주되며 크기와 무게 측면에서 거대 지네, 딱정벌레, 거미와 같은 다른 육상 절지동물을 능가합니다. 그러나 분포는 열대 지역으로 제한되어 있으며 해안 숲과 바다 근처의 암석 해안에 서식합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
기계공학
Q. 청진기는 언제 누가 발명했나요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.청진기는 19세기 초 프랑스 의사 르네 라에네크(René Laennec)에 의해 발명되었습니다. Laennec은 직접 청진(귀를 환자의 가슴에 직접 대는 방식)과 관련된 기존 방법보다 더 효과적이고 위생적인 방식으로 신체 내부, 특히 심장과 폐의 소리를 듣기 위한 도구로 청진기를 개발했습니다.그가 "모노럴" 또는 "나무" 청진기라고 불렀던 Laennec의 첫 번째 청진기는 길이가 약 30cm(12인치)이고 직경이 약 2.5cm(1인치)인 단순한 나무 튜브였습니다. 그것은 단일 이어피스와 깔때기 모양의 끝이 있는 속이 빈 원통형 몸체를 가지고 있었습니다. 의사는 내부 소리를 듣기 위해 깔때기 모양의 끝을 환자의 가슴에 대고 다른 쪽 끝은 의사의 귀에 대었습니다.시간이 지남에 따라 청진기의 디자인은 편안함, 기능성 및 음향을 향상시키기 위해 발전했습니다. 한 가지 중요한 발전은 유연한 튜브로 연결된 두 개의 이어피스를 특징으로 하는 양이 청진기의 도입으로 스테레오 사운드 전송과 향상된 인체공학성을 가능하게 했습니다.오늘날의 청진기는 음향 청진기, 전자 청진기, 디지털 청진기를 포함하여 다양한 디자인과 구성으로 제공됩니다. 일반적으로 가슴 부분(종종 다이어프램과 벨이 장착됨), 튜브 및 이어피스로 구성됩니다. 가슴 부분을 환자의 몸에 대고 배치하여 내부 소리를 포착하고, 이 소리는 튜브를 통해 이어피스를 통해 의사의 귀로 전달됩니다.청진기의 기본 원리(청진을 위해 내부 소리를 증폭하고 전송하는 것)는 동일하게 유지되지만 성능, 편안함 및 내구성을 최적화하기 위해 Laennec 시대 이후 디자인과 재료가 크게 발전했습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
화학
Q. 문득 궁금해 지는데 어떻게 태양은 에너지를 만드나요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.핵융합: 태양은 핵에서 일어나는 핵융합이라는 과정을 통해 에너지를 생산합니다. 핵융합은 수소 원자가 결합하여 헬륨 원자를 형성하는 태양 내부의 거대한 발전소와 같습니다. 이 과정에서 빛과 열의 형태로 엄청난 양의 에너지가 방출됩니다.수소 원자: 태양은 대부분 수소 가스로 구성되어 있습니다. 온도와 압력이 극도로 높은 핵에서는 수소 원자가 너무 꽉 눌려 자연적인 반발력을 극복하고 서로 융합할 수 있습니다.헬륨 형성: 수소 원자가 융합하면 일부 남은 에너지와 함께 헬륨 원자가 생성됩니다. 이 에너지는 빛의 입자인 광자의 형태로 방출됩니다. 광자는 태양의 핵심에서 모든 방향으로 바깥쪽으로 이동합니다.에너지 수송: 광자가 바깥쪽으로 이동할 때 태양 내부에서 튕겨져 천천히 표면으로 올라갑니다. 그 과정에서 그들은 핵을 둘러싸고 있는 가스층을 가열하고, 그 결과 태양이 빛나고 빛과 열을 방출하게 됩니다.태양 복사: 광자가 태양 표면에 도달하면 태양 복사의 형태로 우주로 방출됩니다. 이 방사선은 우주를 통해 이동하여 결국 지구에 도달하여 지구를 따뜻하게 하고 광합성과 같은 과정을 통해 생명체에 에너지를 공급합니다.요약하면, 태양은 수소 원자가 서로 융합되어 헬륨 원자를 형성하는 핵융합을 통해 에너지를 생성하며 그 과정에서 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 이 에너지는 태양층을 통해 전달되어 태양 복사의 형태로 우주로 방출되어 지구를 포함한 태양계에 빛과 열을 제공합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 대왕고래가 지구 역사상 가장 큰 동물이 된 배경이 무엇일까요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.흰긴수염고래(Balaenoptera musculus)는 길이와 무게 측면에서 지구상에 존재했던 동물 중 가장 큰 동물이라는 칭호를 갖고 있습니다. 거대한 크기에 기여하는 몇 가지 핵심 요소와 이것이 가장 큰 공룡을 능가하는 이유는 다음과 같습니다.수생 생활 방식: 대왕고래는 평생을 바다에서 보내는 해양 포유류입니다. 육상동물과 달리 육상동물은 육지에서의 중력의 한계에 제약을 받지 않습니다. 이러한 수중 생활 방식을 통해 육지 환경에 비해 부력이 강한 물 환경에서 거대한 크기를 더 효율적으로 지탱할 수 있습니다.효율적인 부력: 물이 가하는 부력은 흰긴수염고래의 무게를 지탱하는 데 도움이 되어 대왕고래가 중력의 제약을 받지 않고 거대한 크기로 자랄 수 있도록 해줍니다. 이 부력은 신체와 골격 구조에 가해지는 스트레스를 줄여 최대 길이 100피트(30미터), 무게 최대 200톤(약 181미터톤)에 도달할 수 있게 해줍니다.먹이 전략: 흰긴수염고래는 많은 양의 물을 삼키고 입에 있는 수염판을 통해 먹이를 걸러내는 방식으로 크릴과 같은 작은 해양 생물을 주로 섭취하는 여과 섭식 동물입니다. 이 먹이 전략을 통해 그들은 방대한 양의 먹이로부터 효율적으로 에너지를 추출하여 엄청난 크기와 에너지 요구 사항을 충족할 수 있습니다.효율적인 순환 시스템: 흰긴수염고래는 큰 몸집을 지탱하기 위해 매우 효율적인 순환 시스템을 진화시켰습니다. 예를 들어, 그들의 심장은 무게가 1톤(약 907킬로그램)에 달할 수 있으며 거대한 몸 전체에 효율적으로 혈액을 펌핑할 수 있습니다.진화적 적응: 수백만 년에 걸쳐 흰긴수염고래는 해양 유기체로서 크기와 효율성을 극대화할 수 있는 적응을 거쳤습니다. 이러한 적응에는 유선형의 신체 모양, 감소된 사지 구조, 특수한 호흡 및 영양 공급 메커니즘이 포함됩니다.생태적 지위: 대왕고래는 해양 환경의 정점 포식자로서 독특한 생태적 지위를 차지하고 있습니다. 크기가 커서 먹이를 얻기 위해 광대한 바다를 이용할 수 있고 해양 먹이 사슬의 최상위 위치를 유지할 수 있습니다.전반적으로, 수중 생활 방식, 물에서의 효율적인 부력, 특수한 먹이 전략, 진화적 적응, 생태적 지위의 조합으로 인해 흰긴수염고래는 크기와 무게 면에서 가장 큰 공룡을 능가하는 지구 역사상 가장 큰 동물이 되었습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 태양계에서는 중력이 없는건가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.우주비행사가 우주선 안에서 떠다니는 것처럼 보이는 현상은 우주선 주변 환경에 중력이 없기 때문, 더 정확하게는 우주비행사가 지구 주위 궤도에서 경험하는 '자유낙하' 상태 때문이다. 이런 일이 발생하는 이유는 다음과 같습니다.궤도의 미세중력: 우주선이 지구 궤도를 돌 때 기본적으로 지구를 향해 연속적으로 자유 낙하하는 상태입니다. 이로 인해 우주선 내부의 물체가 매우 약한 중력을 경험하는 미세 중력이라는 조건이 생성됩니다. 중력은 여전히 우주에 존재하지만 그 영향은 우리가 지구 표면에서 경험하는 것에 비해 크게 감소합니다.무중력: 미세 중력에서 우주비행사와 우주선 내부의 물체는 우주선과 같은 속도로 지구를 향해 자유롭게 떨어지기 때문에 사실상 무중력 상태입니다. 그 결과, 그들은 우주선 내에서 힘들이지 않고 떠다니는 것처럼 보이는 무중력 감각을 경험하게 됩니다.지속적인 움직임: 우주선과 그 안에 있는 모든 것이 연속적으로 자유 낙하하기 때문에 밀어낼 수 있는 지지력(예: 바닥이나 지면)이 없습니다. 밀어낼 표면이 없으면 우주비행사는 특정 방향으로 추진력을 발휘할 수 없습니다. 대신에 그들은 우주선에 대해 일정한 운동 상태를 유지하며 자유롭게 떠다니는 것처럼 보입니다.관성과 뉴턴의 법칙: 뉴턴의 운동 제1법칙에 따르면 움직이는 물체는 외부 힘이 작용하지 않는 한 계속 움직이는 경향이 있습니다. 우주선의 미세 중력 환경에서 우주비행사와 그 안에 있는 물체는 초기 운동량으로 계속 움직이며, 이는 떠 있는 것처럼 보이는 데 기여합니다.정리하자면, 우주비행사가 우주선을 타고 떠다니는 현상은 우주선이 지구 주위를 도는 궤도에 의해 생성되는 미세중력 환경 때문입니다. 이러한 지속적인 자유 낙하 상태에서 우주비행사는 무중력을 경험하고 자신의 움직임을 밀고 반대하는 지지력이 없기 때문에 떠 있는 것처럼 보입니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 삼체에서 나오는 태양이 전자기파를 증폭한다는 것이 허구인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.실제로 태양은 가시광선, 자외선(UV) 복사, 적외선 복사 및 기타 형태의 전자기파를 포함하여 광범위한 스펙트럼에 걸쳐 전자기 복사를 방출합니다. 그러나 태양은 자연적으로 방출되는 것 이상으로 강도나 크기를 증가시킨다는 의미에서 전자기파를 "증폭"시키지 않습니다.다음은 명확히 해야 할 몇 가지 사항입니다.자연 방출: 태양은 주로 태양 핵에서 일어나는 핵융합 반응으로 인해 전자기 방사선의 자연적인 원천입니다. 이러한 반응은 광자 형태의 에너지를 생성하며, 이는 스펙트럼 전체에 걸쳐 전자기파로 방출됩니다.강도 변화: 태양 복사의 강도는 태양 활동, 태양 주기, 지구에 대한 태양의 위치 등의 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 그러나 이러한 변형에는 자연 방출 수준을 넘어서는 전자기파의 증폭이 포함되지 않습니다.태양 복사의 영향: 태양 복사는 지구의 기후, 날씨 패턴 및 생태계에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 UV 방사선과 같은 특정 유형의 태양 방사선에 과도하게 노출되면 일광화상, 피부암, 눈 손상 등 인체 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.과학적 정확성: 드라마와 다른 형태의 소설은 스토리텔링 목적으로 창의적 자유를 누릴 수 있지만, 허구적 요소와 과학적 현실을 구별하는 것이 필수적입니다. 이 경우 전자파를 증폭시키는 태양의 묘사는 과학적으로 정확하지 않으며 과학적 사실이라기보다는 허구의 오락으로 해석되어야 한다.요약하자면, 태양은 가시광선과 기타 형태의 전자기파를 포함하여 광범위한 스펙트럼에 걸쳐 전자기 복사를 방출하지만, 태양이 자연 방출 수준 이상으로 전자기파를 증폭시킨다는 생각은 허구이며 과학적 증거로 뒷받침되지 않습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.