안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
화학
Q. 탄음식이 몸에 나쁠 이유는 없는게 아닌지 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.벤조피렌은 유전자나 세포에 돌연변이를 일으켜. 그래서 위암이나 피부암 등 여러 가지 암을 일으키는 원인이 되지요. 암은 일단 걸리면 치료하기 힘들고 심하면 죽기도 하는 무서운 병입니다. 게다가 벤조피렌은 일단 몸 안에 들어오면 밖으로 잘 나가지도 않는 끈질긴 녀석이라 문제가 심각합니다탄 음식이 안 좋다는 것도 벤조피렌이 많이 들어있기 때문입니다. 숯불구이처럼 불에 직접 고기를 굽는 요리를 할 때 고기 기름이 숯에 떨어지면서 연기가 새카맣게 올라오지? 모락모락 올라온 연기가 고기에 붙으면 굽기 전보다 암을 발생시키는 물질이 140배나 늘어난다고 합니다.
생물·생명
Q. 개구리는 어떻게 피부로 숨을 쉴수가 있는건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.개구리를 비롯한 양서류에게 피부는 호흡기관이 될 수도 있습니다. 개구리는 폐호흡도 하지만 폐 구조와 성능이 썩 좋은 편이 아닙니다. 다른 물짐승들처럼 폐를 부풀려 공기를 흡입시키는 것이 불가능하기 때문이죠. 개구리들이 목을 쉬지 않고 움직이는 이유가 바로 불완전한 호흡 때문입니다. 폐로만 충분한 공기를 들이마실 수 없기 때문에 개구리는 피부로 숨을 쉬며 부족한 산소를 보충합니다. 개구리 피부가 항상 젖어있는 것처럼 보이는데, 피부가 젖어있어야 공기 중의 산소를 받아들이기 쉽다고 하거든요. 그래서 개구리는 날이 건조할 땐 물속에 들어가 있지만, 공기 중 수증기가 많아져 습도가 높으면 수면 밖으로 나와 운다고 합니다. 정확히는 우는 것이 아니라 피부가 촉촉하니 기분이 좋아서 노래를 부르고 있는 거라고 하네요.
지구과학·천문우주
Q. 상현달과 하현달을 쉽게 구분할 수 있는 방법이 있을까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.상현달은 달이 차오르기 시작해 반쯤 차오른 상태를 말합니다. 반면 하혀달은 보름달까지 완전하게 차올랐던 달이 사라지기 시작해 반만 남은 상태입니다. 구분은 한글 모양인 ㄱ,ㄴ을 이용하면 쉽게 구분가능해요 ㄱ은 마치 상현달처럼 왼쪽에 줄이 그러져 있고 ㄴ은 마치 하현달처럼오른쪽에 그어져 있거든요
생물·생명
Q. 바다색이 푸르게 보이는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.태양 광선이 물에 부딪히면 먼저 적외선과 붉은 계통의 빛부터 흡수되기 시작한다. 붉은 계통의 빛은 약 18m까지 내려가면 완전히 흡수돼 사라져 버린다. 반면에 파란 계통의 빛은 가장 느리게 흡수된다. 파란 빛은 물 밑으로 들어가면서 극히 일부만 흡수되고 나머지는 물 분자에 부딪혀 산란된다. 바로 이렇게 산란된 파란빛 때문에 바다가 파랗게 보이는 것이다.
생물·생명
Q. 카멜레온은 어떻게 보호색을 자유자재로 바꿀수있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.멜레온은 색소를 움직이는 수축섬유를 크로마토포어를 이용해 색 을 바꿀 수 있습니다.크로마토포어는 피부의 색소를 옮길 수 있는 섬유로 만들어졌습니다.이 세포들은 주변 환경에 따라 각각 다른 색을 띠는 색소를 가지고 있으며, 신경계와 호르몬의 영향을 받아 색소의 크기와 위치를 조절하여 색을 변화시킵니다.
토목공학
Q. 바다를 탐험 하는데 가장 어려운 점은 무엇일까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.바다를 탐험하는 데 어려운점이 이씁니다. 그것은 수압 때문입니다. 그 깊은 곳의 압력은 정말 대단하거든요.
화학
Q. 이온은 무엇이고 어떻게 작용할까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.(1) 이온이 관여하는 반응. 전해질 수용액 내에서의 반응, 고온에서의 융해염의 반응, 이온 이동에 의한 고상 반응 등은 이에 속한다.(2) 유기 반응에서는 기능상 형식적으로 라디칼 반응과 이온 반응으로 구별하는 일이 있다. 이 경우, 이온이 직접 관여하지 않더라도 친전자 시약, 친핵 시약의 반응과 공유결합의 이극 분열을 포함하는 경우도 있어 정의가 명확하지 않으므로 최근에는 이 용어가 사용되지 않는다.
지구과학·천문우주
Q. 목성의 위성 가니메데에 생명체가 존재할 가능성이 있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.목성의 위성 ‘가니메데(Ganymede)’에 거대한 바다가 있다는 사실이 밝혀졌다. 태양계 천체에 큰 바다가 존재한다는 사실이 알려지면서 외계 생명체 존재 가능성에 대한 기대가 높아지고 있다.미국항공우주국(NASA)은 가니메데 표면에 있는 얼음층 아래에 지구보다 더 많은 양의 물이 존재한다는 것을 확인했다고 12일(현지 시간) 밝혔다.NASA는 우주공간에 떠 있는 천체관측용 ‘허블우주망원경’을 이용해 가니메데를 촬영한 우주사진 결과물을 종합적으로 분석했다. 가니메데는 태양계 위성 중 유일하게 자기장이 관측되며, 따라서 지구처럼 오로라도 생긴다. NASA팀이 이 오로라의 사진을 분석한 결과 소금물이 존재할 때 나타나는 보조자기장이 존재한다는 사실을 밝혀냈다.가니메데는 목성의 주위를 도는 위성이지만 지구의 절반 정도로 크기가 크다. 이번에 발견한 바다는 수심이 지구보다 10배가량 깊은 97㎞ 정도로, 두꺼운 얼음층(약 153㎞) 아래에 숨어 있는 것으로 분석됐다. 이 바다에는 L당 5g의 소금이 녹아 있으며 수심이 얕은 연안에는 소금 농도가 10배 이상인 곳도 있을 것으로 NASA는 분석했다. 기존에는 토성의 위성 ‘타이탄’에도 바다가 있는 것으로 확인됐지만 이곳은 물이 아닌 메탄 등으로 이뤄졌다. 이번 성과는 우주관측 기술이 발전하며 최근 태양계의 소행성이나 위성에 대한 연구가 가속화하고 있는 가운데 나왔다. 가니메데의 바다 발견에 하루 앞선 11일, 미국과 독일 등이 포함된 국제 공동연구진은 토성의 위성 ‘엔켈라두스’에서 열수(뜨거운 물)가 솟구친다는 사실을 발견해 과학 학술지 네이처에 게재하기도 했다. 지구가 아닌 곳에서 온천 활동이 탐지된 것은 처음이다.NASA 관계자는 “가니메데의 바다 발견은 허블우주망원경을 통해 얻을 수 있는 가장 확실한 증거를 통해 찾아낸 것”라며 “지구 너머에도 생명체가 있을 가능성이 한층 높아졌다”고 평가했다.
지구과학·천문우주
Q. 중성자별이란 무엇인지 알고싶습니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.중성자별은 무거운 별이 진화의 마지막 단계에서 초신성폭발을 겪고, 남겨진 중심핵을 말한다. 초신성 폭발 후 중심핵 부분은 계속 수축하게 되는데 이때 양성자와 전자가 합쳐져 중성자를 형성하게 된다. 이리하여 크기는 수십 km정도인 작고 높은 밀도를 가진 중성자별이 형성된다.일반적인 중성자별은 태양 질량의 약 1.4배에서 약 2.8배에 해당하는 질량을 가지는 반면, 태양 반지름의 1/30,000에서 1/70,000에 해당하는 약 10~20km의 반지름을 가진다. 그러므로 중성자별의 밀도는 원자핵의 밀도와 맞먹는 8×1013g/cm3 ~ 2×1015g/cm3수준이다. 따라서 찬드라세카 한계, 즉 외부 껍질이 날아간 이후에 남은 핵의 질량이 태양 질량의 약 1.4배 보다 가벼운 천체는 백색왜성이 되며, 외부 껍질을 제외한 핵의 질량이 약 1.4배보다 크면, 별의 자체 중력으로 인하여 원자핵과 전자의 경계가 모호해진다. 그리하여 모든 내부 물질이 중성자로 바뀌며 결국 중성자별이나 블랙홀로 변하게 된다.중성자별은 원래의 별이 지니고 있던 각운동량의 대부분을 유지하지만, 자체적인 중력으로 인해 반지름은 매우 작아져있는 상태이다. 따라서 약 1초에서 30초 정도에 한 바퀴를 도는 빠른 자전 속도를 보이게 된다.위의 사진은 Puppis A라 불리는 초신성 잔해를 X-ray영역에서 촬영한 것이다. 사진의 가운데에 있는 확대한 별이 갓 태어난 중성자별일 것으로 추측하고 있다. 또한 중성자별이 양극 방향으로 펄사를 방출하는 것이 관측되기도 한다.
화학
Q. 항성에 대해서 여러가지 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.항성의 종류로 원시성, 주계열성, 거성, 초거성, 백색왜성이 있습니다. 원자는 양성자, 중성자로 이루어진 원자핵과 그 주위에 구속된 전자로 이루어진다. 원자에 종속된 전자는 외부의 에너지를 받으면 가장자리에서부터 차례로 떨어져 나가는데, 이렇게 떨어져 나간 전자를 자유전자라고 한다. 원자에 가해지는 에너지의 양이 충분히 막대하여, 원자에 종속된 모든 전자가 떨어져 나갈 수 있을 정도가 된다면, 원자는 전자를 방출하고 양전하를 띠는 원자핵이 홀로 존재하게 된다. 이렇게 원자핵과 전자가 분리된 상태를 플라즈마라 한다.에너지가 낮다면 이 원자핵들 사이에 전자기력에 의한 척력(Coulomb barrier, 쿨롱 장벽)이 작용해 서로 결합할 수가 없다. 하지만 원자핵이 입자가속기와 같은 수단으로 엄청난 속도로 가속된 뒤 다른 입자에 충돌하거나[1] 초고온으로 가열되어 원자핵들의 에너지가 매우 높아지면[2] 원자핵들 사이의 거리가 좁혀지게 되고, 이렇게 원자가 충분히 가까워지면 그 이후부터는 강한 핵력이 작용해 원자핵이 서로 결합하게 된다. 이때, 원자핵들의 평균 에너지가 쿨롱 장벽을 뛰어넘을 만큼 충분히 높지 못한 경우에도, 맥스웰 - 볼츠만 분포에 의해 소수나마 존재하는 고에너지의 원자핵들이나 낮은 확률로 일어나는 양자 터널링을 통해서도 핵융합 반응이 일어날 수 있다. 항성에서도 이 때문에 이를 몰랐을 때 예상했던 것보다 핵융합이 더 쉽게, 많이 일어난다.이런 결합 반응을 핵융합이라 하는데, 이때 일부 원자핵은 핵자당 결합에너지가 커져 핵자당 질량이 작아지고, 충돌하기 전 두 원자핵을 합친 질량보다 생성된 원자핵의 질량이 더 작은데, 그 질량의 차만큼 질량-에너지 동등성에 따라 에너지가 발생한다. 보통 이 에너지는 핵융합 반응의 부산물이 가진다