안녕하세요. 윤보섭 전문가입니다.
기계공학
Q. 티타늄의 특징에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.티타늄은 밀도가 약 4.5g/cm3로 철이나 알루미늄에 비해 중간 정도의 밀도를 가지고 있습니다. 하지만 물의 밀도보다는 여전히 높기때문에 그냥 작은 티타늄 조각이라면 물에 가라앉게 되는데요.그런데 티타늄을 기계로 가공할 때는 아주 작고 얇은 티타늄 칩이나 분말이 생성됩니다. 이렇게 미세하고 박막 형태가 되면 상대적으로 표면적이 커져 공기에 의한 부력이 작용하게 됩니다. 결과적으로 작은 티타늄 가공 부스러기들의 밀도가 물보다 낮아지게 되어 물 위에 뜨게 되는 것입니다.
전기·전자
Q. 계산서 영수증을 비비거나 하지 않고 그냥 가지고 있었는데,,,글씨가 없어졌는데 원리가 뭔가요??
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.영수증과 같은 종이에 인쇄된 글씨는 열에 민감한 잉크로 만들어집니다. 이 잉크는 열에 불안정한 화학 성분으로 이루어져 있어 공기 중의 열, 빛, 습기 등의 작용을 받으면 서서히 화학 반응이 진행됩니다.인쇄 초기에는 안정적이었던 착색제가 시간이 지나면서 분해되고, 산화되면서 색상이 탈색되거나 변색되는데, 결국 열화학적 반응에 의해 착색제가 모두 분해되면서 글씨가 완전히 사라지게 되는 것입니다.
화학
Q. 텀블러 정수기 뜨거운 물로 행구는게 얼마나 효과 있을까요?
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.텀블러를 단순히 뜨거운 물로 헹군다면 뜨거운 물의 열에 의해 일부 세균은 사멸할 수 있지만, 열에 강한 세균 포자나 바이러스는 살아남을 수 있습니다. 또한 단순 헹굼만으로는 텀블러 표면에 붙어있는 잔여물이나 오염원을 완전히 제거하기는 힘듭니다.일반적으로 60-70°C 정도의 뜨거운 물로 헹구면 많은 세균이 사멸하지만, 75°C 이상의 높은 온도에서도 생존 가능한 내열성 세균이나 바이러스는 남게 됩니다. 또한 세균 포자들도 열에 매우 강하기 때문에 살아남습니다. 전문가들은 뜨거운 물로 헹구는 것만으로는 70-90% 정도의 세균만 제거될 뿐이라고 추정하고 있습니다.균이나 바이러스를 확실히 제거하려면 높은 열에 의한 살균 소독이나 유효 성분의 소독제를 사용해야 합니다. 예를 들어 끓는 물에 10분 이상 넣어 열을 가하거나, 희석한 락스나 식기세척제로 세척한 후 잘 헹구는 것이 효과적입니다.
생물·생명
Q. 닭은 짝짓기를 하지 않아도 알을 낳을 수 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.무정란은 암탉의 생식기관에서 정자와 수정되지 않은 채 방출된 난자세포에 의해 형성됩니다. 닭은 발정기가 되면 정기적으로 난포에서 난자세포를 방출하게 되는데, 이 난자세포가 수정되지 않으면 그대로 알껍데기가 형성되어 무정란이 됩니다.수정란과 달리 무정란에는 배아가 없어 부화할 수 없지만, 닭은 이런 무정란을 지속적으로 낳을 수 있습니다. 암탉이 날마다 낳는 대부분의 알은 바로 이 무정란입니다. 따라서 닭은 수컷이 존재하지 않아도 계속해서 알을 낳을 수 있는 것입니다.
물리
Q. 수박을 팔힘으로 눌러서 박살내는 영상을 봤는데요. 수박을 박살내려면 얼마만큼의 힘이 필요한가요??
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.일반적인 수박을 박살내기 위해서는 대략 200-300뉴턴 정도의 힘이 필요한 것으로 알려져 있습니다. 이는 약 20-30kg 무게의 물체를 지면에 대고 누르는 정도의 힘입니다. 수박의 크기, 성숙도, 품종 등에 따라 다소 차이가 있지만, 대부분의 경우 이 정도의 충격력이 가해지면 수박 과육이 터지고 껍질이 갈라지게 됩니다.
화학
Q. 황사는 왜 생기고 어디서 우리나라로 오는가요
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.황사는 주로 중국 내몽골 지역과 몽골 고비사막 등 건조한 내륙 지역에서 발원합니다. 이 지역은 식생이 부족하고 토양이 건조하며 바람이 강한 기후 특성을 가지고 있어 황사 발생에 유리한 조건을 갖추고 있습니다.봄철 시베리아 기단의 영향으로 이 지역의 강한 바람이 불면서 지표면의 모래와 먼지를 휘몰아 올립니다. 이렇게 공중에 떠올라간 미세 입자들이 상층 바람을 타고 한반도를 포함한 동북아시아 지역으로 먼 거리까지 수송되어 황사 현상을 일으키게 됩니다. 최근에는 중국의 공업화와 토지 개발로 인한 사막화 현상도 황사 발원지 확대에 기여하고 있습니다.
화학
Q. 석유를 정제하면 성분이 어떻게 나뉘나요?
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.석유는 증류 과정을 통해 여러 유분으로 분류됩니다. 먼저 원유를 가열하면 비등점이 낮은 성분부터 기화되는데, 증기를 냉각시켜 각각의 유분을 분리해 갑니다. 초기에 기화되는 유분은 부탄, 프로판 등 가벼운 가솔린 성분입니다. 온도를 계속 높이면 등유, 경유 등 중간 유분이 나오고, 마지막에 중질유 성분인 윤활유, 아스팔트 등이 분리됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 눈 오는 날은 왜 덜 추울까요?
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.눈이 오는 날이 다른 날보다 덜 춥게 느껴지는 이유가 있습니다.구름이 많고 습한 날에는 공기 중 수분 함량이 높아지는데, 이 수분 분자들이 외부로부터 오는 적외선(열)을 흡수하고 다시 방출하게 됩니다. 특히 밤에는 지표로부터 방출되는 열이 대기 중 수증기에 의해 차단되어 다시 지표로 내려오게 되죠. 이렇게 수증기가 열을 가두는 온실 효과로 인해 기온이 내려가는 것이 늦춰집니다.반면 구름이 없는 맑은 날에는 지표에서 방출된 열이 대기 중으로 그대로 빠져나가기 때문에 기온이 더 빨리 내려갑니다. 눈이 올 때는 구름과 습한 공기가 많아 이런 온실 효과가 커져서 상대적으로 포근하게 느껴지는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 인공위성이 충돌하지 않는 이유는 먼가요?
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.인공위성들이 지구 궤도를 돌면서 서로 충돌하지 않을 수 있는 이유는 궤도 배정과 지속적인 모니터링을 하고 있기 때문입니다.각 인공위성은 발사 전 고유의 궤도를 할당받게 됩니다. 이 때 기존 위성들의 궤도와 충분한 간격을 두도록 설계되어 충돌 위험을 최소화합니다. 또 발사 후에도 지구 궤도 상에 있는 수 많은 인공위성과 우주 잔해물들의 위치가 지상 관제소에서 실시간으로 추적됩니다. 만약 위성 간 근접 상황이 예측되면 관제소에서 위성의 궤도 조정을 명령하여 충돌 회피 기동을 하게 됩니다. 이렇게 위성의 궤도를 지속적으로 모니터링하고 필요시 조정함으로써 위성 간의 충돌 가능성을 낮추고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 펭귄 깃털은 물속에서 나와도 얼지 않는다는데 어떤 이유인가요??
안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.펭귄의 깃털에는 기름진 분비물이 덮여 있어 발수 효과가 있습니다. 이 분비물은 꼬리 부근에 있는 기름샘에서 나오는 오일로 펭귄이 부리로 꼬리 부분을 핥아 전신에 바르게 됩니다. 이렇게 기름질이 입혀진 깃털은 물을 흡수하지 않고 밀어내기 때문에 애초에 물에 젖지 않습니다. 또 펭귄의 깃털은 두터운 다운 구조로 되어 있어 단열 효과가 뛰어난데 피부와 깃털 사이에 갇힌 공기층이 체온을 보존해주기 때문에 차가운 물 속이나 바람에도 쉽게 얼지 않습니다.