안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
화학
Q. 과거시대의 불을 관리하는방법은 무엇인가요
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.불피우는 방법으로 원시인들은 가장 널리 사용한 것은 나무와 난무의 마찰을 이용하는 것이다. 단단한 나무를 뾰족하게 하여 이보다 덜 단단한 나무에 낸 조그만 구멍에 넣은 후 손바닥 사이에 끼워 회전시켜서 불꽃을 생성하는 발화용 송곳은 거의 대부분 지역에서 사용되었다고 한다.
지구과학·천문우주
Q. 데자뷰 현상은 왜 생기는 걸까요 예전에 본거같은 생각이듭니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.뇌 중에서도 대뇌 측두엽에 있는 해마는 기억과 관련해 아주 중요한 역할을 합니다. 해마는 새로운 사실을 학습하고 서술기억(장기기억)을 처리합니다. 그리고 해마 주변에 있는 비(주의) 피질 영역들이 해마와 함께 기억 형성을 담당합니다. 주로 기억과의 연관성을 검증하는 역할을 하는데 만약 해마가 역할을 제대로 하지 못하고비피질 영역만 역할을 제대로 한다면 어떻게 될까요? 기억에는 없는데 왠지 연관성이 있다고 느끼는 아이러니한 상황이 연출됩니다. 그래서 일부 연구자들은 데자뷔 현상이 기억의 처리 과정에서신경세포(뉴런)의 정보전달 혼선으로 발생한다고 주장하기도 합니다. 이에 관한 근거로 측두엽 뇌전증 환자에게서 발생하는 증상 중에 데자뷔 현상이 있습니다. 뇌전증은 뇌신경 세포의 불규칙한 전지 자극으로 혼란을 겪고균형을 잃어 발작을 일으키는 증사입니다. 이 증상을 가진 환자에게서 데자뷔 현상이 일어난다는 것은측두엽에서 데자뷔 현상을 일으키는 무언가가 있다고 해석할 수 있습니다.정확한 것은 알 수 없고 단지 주장일 뿐이라고 합니다.
화학
Q. 어떤 원리로 물질의 상태 변화가 일어날까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.물질의 상태가 온도·압력·자기장 등 일정한 외적 조건에 따라 한 상태에서 다른 상태로 변화하는 현상을 말한다. 상전이라고도 부른다.고체는 녹아서 액체가 되고 액체는 얼어서 고체가 되거나 증발하여 기체로 되며 기체는 응축되어 액체로 되는 등의 변화가 일어난다. 물질의 물리적인 모습만 변화되므로 화학적 변화와는 구별된다.기체가 액체로 변하는 액화, 액체가 기체로 변하는 기화, 고체가 액체 과정을 거치지 않고 기체로 변하거나 기체가 바로 고체가 되는 승화, 액체가 고체로 변하는 응고, 고체가 액체로 변하는 융해현상은 모두 상태변화의 과정들이다.물은 외부 조건(온도, 압력 등)에 따라 눈이나 얼음과 같은 고체, 비와 같은 액체, 수증기와 같은 기체의 상태로 존재한다.얼음이 녹아서 물이 되는 현상을 융해라 하고, 물이 수증기가 되는 현상을 기화라고 하며, 고체에서 액체를 거치지 않고 직접 기체로 상태변화하는 경우는 승화라고 한다. 융해, 기화, 승화(고체→기체)와 같이 분자 간의 거리가 멀어지면 열을 흡수하고 반대로 응고, 액화, 승화(기체→고체)와 같이 분자 간의 거리가 가까워지면 열을 방출한다. 예를 들어, 융해열은 얼음이 물로 상태변화할 때 필요한 에너지이고 액화열은 수증기가 물로 상태변화할 때 방출하는 에너지이다.상태변화가 일어날 때는 잠열(숨은열)이 출입하기 때문에 온도는 변하지 않는다. 잠열은 물질의 상태가 변할 때 흡수하거나 방출하는 에너지인데, 예를 들어 얼음 1g을 녹이는 데 80cal의 융해열이 필요하고, 물 1g을 끓이는 데 540cal의 기화열이 필요할 때, 여기서 말하는 융해열이나 기화열은 잠열이다. 그러므로 물의 융해열(잠열)은 80cal/g, 기화열(잠열)은 540cal/g이다. 이러한 잠열(숨은열)을 변환열이라 하며, 반응열과는 구별된다.
생물·생명
Q. 바람이라는 것은 과학적으로 어떻게 형성이 되는지 궁금합니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.바람은 햇빛의 복사열, 또는 지구의 자전으로 발생하는 것입니다. 지구가 자전함으로 공기는 그 속도를 못 맞추어 발생하기도 하고,복사열 때문에 공기가 더워져 위로 올라가면 그 곳을 체우려고 공기가 이동을 합니다. 이과정에서 바람이라는 것이 발생하는 것입니다.
화학
Q. 식물이 광합성을 통해 어떻게 탄소를 감소시키나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.광합성은 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소 (CO2)와 물 (H2O)로부터 탄수화물과 산소를 생산하는 과정이다. 광합성은 식물체에서 일어나며 무기물로부터 유기물이 합성된다. 지구에 존재하는 독립영양생물 (autotroph) (생존에 필요한 에너지를 얻기 위해 유기 화합물을 필요로 하지 않고 무기물만 있어도 자신의 성장 및 증식을 할 수 있는 개체)들은 광합성을 이용하여 생존에 필요한 에너지를 얻는 반면에, 종속영양생물 (heterotroph) (생존에 필요한 에너지를 얻기 위해 유기 화합물을 필요로 하는 개체)들은 독립영양생물로부터 에너지를 얻는다. 따라서 생태계에서 일어나는 에너지 흐름에서 보면 광합성은 지구 생태계를 지탱하는 근본 에너지를 공급하는 역할을 한다.광합성은 매우 복잡한 과정으로 구성되어 있지만, 전체 반응은 아래의 반응식으로 요약할 수 있다.6 CO2 + 6 H2O -–-(+ 빛 에너지)---> C6H12O6 + 6 O2빛 에너지를 이용하여 대기중에 존재하는 이산화탄소와 물로부터 탄수화물 [정확하게는 육탄당 (6개의 탄소를 가진 당류를 지칭한다)]과 산소가 만들어진다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 모든 장소에서 중력은 모두 같은가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.중력은 위치 장소에 따라서 다소 차이가 있을 수 있습니다. 지표에서 무게를 측정하는 것과 높은 고도에서 측정하는 것에는 차이가 있습니다. 높은 상공에서 측정하면 다소 떨어지죠. 이것을 보완하기위해 무게라는 개념에서 질량이라는 개념을 도입했답니다.
화학공학
Q. 광학 분광기가 물질의 구성 파악에 미치는 영향은?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.Raman 분광기는 수많은 이점을 제공합니다. Raman 기기는 가시 영역에서 레이저를 사용하기 때문에, 연성 실리카 광섬유 케이블을 사용해 샘플을 자극하고 산란 방사선을 수집할 수 있으며, 필요에 따라 케이블을 길게 할 수 있습니다. 가시 광선을 사용하기 때문에, 유리나 석영을 사용해 샘플을 보관할 수 있습니다. 화학 반응 연구에서, 이는 Raman 프로브를 반응으로 삽입하거나 외부 반응 샘플 루프나 흐름 셀에서처럼 Raman 스펙트럼을 창을 통해 수집할 수 있다는 점을 의미합니다. 후자의 접근법을 통해 샘플 흐름 오염 가능성을 제거합니다. 석영 또는 고급 사파이어를 창 재질로 사용하는 기능은 고압 셀을 사용해 촉매 반응의 Raman 스펙트럼을 확보할 수 있다는 점을 의미합니다. 촉매 연구에서, Raman 효과를 사용하는 연산수 분광기는 촉매 표면에서 현장의 실시간 반응을 연구하는 데 꽤 유용합니다. Raman의 또 다른 이점은 수산기 대역이 특별히 Raman 활성화로 지정되지 않았으며, 수용성 매체에서 Raman 분광기를 간단하게 한다는 점입니다. 일부 샘플이 레이저 방사의 영향을 받을 수 있지만, Raman 분광기는 비파괴적으로 간주됩니다. 이러한 기법을 선택할 때 특정 샘플이 얼마나 많이 형광을 발하는지 여부를 고려해야 합니다. Raman 산란은 약한 현상이며, 형광 발광은 신호를 쇄도하게 하여 고품질 데이터를 수집하게 어렵게 만들 수 있습니다. 이러한 문제는 보다 긴 파장 여기원을 사용해 완화시킬 수 있습니다.반응 분석과 관련하여, Raman 분광기는 수많은 작용기에 민감하지만, 분자 백본 정보를 확보할 때만큼은 독보적이고 고유한 분자 지문을 제공합니다. Raman이 결합 분극성을 활용하고 저주파수를 측정할 가능성이 있기 때문에, FTIR로 확보하기 어려울 수 있는 다형성 정보를 제공하는 결정 격자 진동에 민감합니다. 이는 Raman을 매우 효과적으로 사용해 결정화 및 다른 복잡한 공장을 연구할 수 있게 합니다.
물리
Q. 탄성의 힘의 크기는 어떻게 측정한가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.탄성계수는 일반적으로 인장 시험으로 측정되고 있으나 최근에는 흠향공진법 또는 초음파법을 이용한 동 탄성계수의 측정으로 탄성계수가 평가되기도 합니다.
화학
Q. 하이브리드도 종류가 다양한데?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.마일드 타입3가지 타입 중에서도 모터의 의존도가 가장 낮습니다. 쉽게 말해서 모터는 단순히 보조하는 역할만 하는거죠. 따라서 기존의 12V 배터리를 48V로 바꾸고, 조금더 강력한 모터와 발전기를 장착한 타입 입니다.이 말을 조금 다르게 해석하면 만들기도 쉽지만 개발에 가장 소극적인 타입이기도 합니다. 모터 의존도가 낮으니 출력, 연비 배기가스 감소효과가 아주 미미한 이유지요.따라서 슈퍼카 또는 각 제조사의 고성능 브랜드에만 일부 적용되는게 그치고 있죠. 현대자동차는 한때 LPG 엔진에 전기모터가 보조하는 마일드 타입을 선보인적도 있었구요, 투싼도 마일드 타입을 적용해 출시한 이력이 있습니다.풀우리가 흔히 부르고 이해하고 있는 타입이 이 타입입니다. 내연기관은 가솔린 파워트레인이 장착되며 전기모터 만으로도 구동이 가능한 타입 입니다. 여기서 의문점이 생기네요.왜 경유차와는 결합되지 못할까. 현재 기술개발이 진행되고는 있지만 엔진 사이즈가 커지기 때문에 전기모터와 함께 제한된 엔진룸에 넣기가 힘들기도 하고, 환경규제에 대한 숙제로 지속적으로 풀어나가야 하죠. 또한 가격이 가솔린 보다 비싸진다는 단점도 있습니다.그리고 전기모터와 디젤 파워트레인 모두 중저속에서도 최대 토크를 뽑아낼 수 있기 때문에 상호 보완적인 궁합 면에서도 가솔린 보다는 제한적이죠.반면 가솔린과 결합은 초반 토크와 연비절감 그리고 배기가스 배출에 대한 모든걸 만족하기 때문에 하이브리드 종류 종 가장 적합한 조합으로 사용되고 있습니다.플러그인이 타입은 전기차 처럼 충전소에서 충전이 가능한 타입을 말합니다. 그래서 PHEV 라고 부르며, 풀 타입 보다 추가 배터리를 장착하고 있어서 외부 충전을 통해 더 많은 전기를 가질 수 있기 때문에 주행거리가 훨씬 늘어난다는 장점을 가지고 있습니다.대표적으로 쉐보레 볼트 차량이 이 타입을 사용했는데요, 내연기관은 최소한의 다운사이징 엔진으로 만들어 순수 발전용으로 장착해 사용합니다.그래서 구동에도 내연기관의 개입없이 전기모터의 힘만으로 작동 되는게 특징입니다. 풀 타입이 가장 많지만 플러그인 타입도 심심치 않게 볼 수 있는 하이브리드 종류 라고 생각되네요.
화학
Q. 가습기의 습도를 측정하는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.정전용량 습도 센서는 공기 중의 수분에 반응하는 전극의 고분자로 구성된 상하부의 표면에 수분이 있는 기체가 흡착될 때 발생되는 유전율의 변화를 이용한 원리로서 정전용량 값(pF_picoFarad)을 상대습도로 환산해서 나타내는 원리입니다.일정공간만 보는 것입니다. 전체가 동일하다고 볼 수 없습니다.