안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
화학
Q. 과일이 익으면 색깔이 변하는 이유?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.과일(열매)이 익으면 탐스러운 색을 띠는 이유는 당연한 얘기지만 과일 속에서 색소 물질이 새롭게 만들어지기 때문이다. 하지만 색소 물질이 왜 만들어지는지, 왜 과일마다 다른 색소 물질이 만들어지도록 진화했는지는 과학자들도 아직 정확히 밝히지 못했다. 유전적 요인부터 빛이나 온도, 습도 같은 외부 환경요인, 자손을 널리 퍼뜨리려는 생명의 본성 등이 복잡하게 얽혀 진화의 방향을 결정하기 때문이다. 물론 몇 가지 유력한 가설은 있다. 열매가 자신이 잘 익었음을 동물에게 알리기 위해, 그래서 열매를 먹은 동물을 통해 씨앗을 더 멀리 퍼뜨리기 위해 색과 향기를 내는 물질을 만든다는 설명이 대표적이다. 속에 품은 씨가 영글기 전까지는 나뭇잎 사이에 꼭꼭 숨어 있다가, 씨가 영글고 과육 속에 당분, 지질, 단백질 등이 풍부해지면 화려한 색과 향기로 존재감을 드러낸다는 것이다.
물리
Q. 과학에서 힘의 종류와 특징은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.중력 : 지구가 물체를 잡아 당기는 힘전기력 : 전하를 띤 두 물제 사이에 작용하는 힘. 물체 1의 전하량과 물체 2의 전하량에 비례하고 거리에 반비례 한다압력 : 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘으로 정의 한다. 따라서 같은 크기의 힘을 주더라도 면적이 좁을 수록 더 큰 압력이 가해진다.
화학
Q. 원자력 발전과 안전은 어떻게 보장될까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.원자력발전의 안전성은 어느 발전방법과의 비교요소는 아니다. 굳이 안전성 문제를 들자면 후쿠시마 원전과 같은 중대사고가 발생했을 때 위 단점으로 지적한 방사선에 의한 인명과 환경에 대한 위험과 피해일 것이다. 100% 절대적 안전은 없다. 인간이 만든 모든 기계와 기기는 나름의 결점이 있지만 이용과정에서 결점으로 인한 경험을 반영하여 완전으로 발전해 나가는 것이다. 원자력발전소(원전)의 안전성 확보는 일반 기기를 만들 때 안전과 관련된 상황에 대한 가정과 대응하는 방법과는 다르다. 원전은 자연에서 발생할 수 있는 가정적인 심각한 요소를 허용할 수 있는 범위내로 반영할 뿐만 아니라 인위적인 오류에 대한 상황도 반영하여 설계·건설·운영한다.후쿠시마원전의 중대사고는 지진과 쓰나미라는 자연현상으로 발생했지만 궁극적으로는 원자로의 구조적인 결함(약점) 보강에 미흡하였고 발생가능 상황에 대한 사전대처에 소홀했던 인위적인 사고로 본다. 1986년의 체르노빌원전 사고도 안전성확보를 위한 보호수단(원자로 격납용기) 미비 등의 인위적인 오류사고로 분류한다. 1979년의 미국 TMI 원전2호기 사고는 발생할 수 있는 사고에 완벽하게 대처할 수 있는 수단이 정상적으로 기능하였기에 생명과 환경의 안전을 확보할 수 있었다. TMI2 원전사고의 시스템적 대응기능이 바로 원전 안전성의 핵심이라고 할 수 있다.후쿠시마원전 사고 이후 국내 원전은 안전성제고와 관련된 50여개의 기술적 항목을 도출하고 보강하여 안전의 신뢰도를 더욱 높인 것으로 평가받고 있다. 최신형 원전은 노심이 용융되는 중대사고는 10만~100만년에 1회 발생의 확률로 설계되고 대부분의 비정상 경우 인위적인 간섭을 배제하여 자연현상적으로 대처할 수 있도록 발전되었다. 원전의 부품은 기능적인 문제가 있으면 인간이 만든 다른 기계나 도구처럼 반드시 교체한다. 원전은 인간이 개발한 가장 안전한 시스템이라는 것을 과학과 기술이 인정하고 있다. 안전과 관련된 이슈는 사고결과의 규모 문제가 아니라 사고 그 자체이다. 작은 사고나 큰 사고 모두 안전의 문제이다.소형원자로가 대안이 될 수 있고, 핵융합 발전이 대안이 될 수 있습니다.
화학
Q. 원자력 발전의 장단점은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.장점 : 타 발전원과 비교하여 원자력발전의 장점으로 평가할 수 있는 요소는 정책적, 정성적 그리고 정량적인 요소로 구분할 수 있을 것이다. 에너지안보는 기술과 자원 확보의 정책·정성적 관점 요소이며, 친환경성과 경제성은 정량적으로 평가할 수 있는 요소이다에너지 안보, 친환경성 , 경제성 면에서 우수하다단점 : 방사선 피폭, 붕괴열, 방사성 페기물 등이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지우개가 연필글씨를 지우는건 어떤 과학적 원리일까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.지우개는 고무로 되어 있습니다. 지우개는 약간의 접착력을 가지고 있는 데, 종이보다 접착력이 우수하죠.그래서 종이 위에 써있는 연필자국 (흑연)을 떼어 낼수 있는 것입니다.
화학
Q. 탄산나트륨은 강염기인가요 약염기인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.탄산수소나트륨이 이온화하면 Na+와 HCO3-가 나옵니다.이 중 HCO3-는 약산인 H2CO3의 짝염기입니다.H2CO3는 약산이므로 HCO3-의 짝염기 상태로 존재하기보다는H+를 내놓기 전인 H2CO3 상태로 있으려고 합니다.따라서 물에서 H+를 가져가 H2CO3 상태가 되고 이 때 OH-를 생성합니다.이 OH- 때문에 수용액이 약염기성이 됩니다.간접적으로 OH-를 내기 때문에 강한 염기성을 띠지는 않습니다.
생물·생명
Q. 항상성의 원리에 대해서 설명 부탁드려요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.항상성은 살아 있는 생명체가 생존에 필요한 안정적인 상태를 능동적으로 유지하는 과정을 말한다. 항상성이라는 용어의 최초 사용에 대해서는 다양한 의견이 있지만, 1926년 미국의 생리학자 Walter B. Cannon이 그리스어 접두사 'homeo'(동일한)와 'stasis'(그대로 유지하다)를 합성하여 제안하였다는 점이 널리 인정된다.1) 오늘날 항상성의 개념은 생명체 외에도 광범위하게 사용된다. 이와 같이 개념의 범위를 넓히면 지구 환경이 동적인 변화를 거치면서도 매우 안정된 상태를 유지하는 과정도 항상성의 정의에 포함될 수 있다. 인체에서는 체온과 혈압의 유지 작용이나 혈액 속의 이온 농도 유지 등을 대표적인 항상성 유지 과정의 예로 들 수 있다.
생물·생명
Q. 많은 식물중에 대나무는 왜 줄기속이 비어있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.성장 속도가 너무 빠르기 때문인데 줄기의 벽을 이루는 조직은 대단히 빠르게 늘어나지만 속을 이루는 조직은 세포분열이 느리게 일어난데 그 원인이 있습니다.
토목공학
Q. 껌이나 과자 봉지에 은박을 하는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.알루미늄 막의 기능은 '습기 방지'와 '고온 방지'이다. 알루미늄 막이 입혀진 은색의 종이로 제품의 안쪽을 포장하게 되면 습기를 차단하여 제품이 눅눅해지지 않고, 햇빛등의 열을 받아 내부 온도가 올라가 제품에 변형을 가져오는 일들을 방지할 수 있다. 이러한 이유로 모든 습기와 열에 대해 주의가 필요한 제품은 내부가 은색 포장이 되어 있다.
생물·생명
Q. 눈의 결정 모양 다양하게 생기는 원리?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.눈이 만들어지는 온도에 따라 나뭇가지, 별, 부채, 꽃과 같은 다양한 모양이 나온다. 섭씨 영하 2도의 비교적 따뜻한 날씨에는 판 모양의 눈이 만들어진다. 영하 5도 정도에는 주로 긴 기둥 모양이 만들어진다. 기둥을 자세히 보면 바늘 모양처럼 가는 것과 육각기둥형태인 것, 기둥이 2개 겹쳐진 것 등을 볼 수 있다. 영하 15도의 추운 날에는 가장 일반적인 눈이 만들어진다. 전체적으로 온도가 높을수록 결정들이 쉽게 엉겨붙기 때문에 가지를 많이 친 복잡한 모양이 나온다. 우리가 좋아하는 함박눈은 기온이 영하 5도 이상으로 높은 포근한 날에 내린다.습도도 눈 모양에 영향을 준다. 습도가 낮은 날에는 편편한 기둥 모양과 같은 단순한 모양이 많다. 반면 습도가 높을 경우에는 별, 나뭇가지 등 여러 갈래로 나뉜다. 그러므로 극지방 같은 건조한 곳은 기둥 구조의 눈 결정이 많다. 우리나라의 경우 대륙에서 바람이 부는 날은 단순한 눈이, 바다쪽인 남쪽에서 바람이 불어올 때는 수증기 유입이 많아 다양한 모양을 볼 수 있다