안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 중력이 없는 텐세그리티의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.텐세그리티 원리는 매우 단순하다. 텐세그리티 구조물의 가운데 매달린 실은 서로 밀어내는 힘인 척력을 받고 있고, 구조물의 꼭짓점에 매달린 실은 서로 잡아당기는 힘인 인력을 받고 있는 상태이다. 그런데 다섯 개의 실은 전부 팽팽한 장력을 유지하고 있기 때문에 인력과 척력이 균형을 유지하게 되면서 외부의 힘에도 텐세그리티가 쉽게 변하지 않는 안정적인 구조를 갖게 되는 것이다.다시 말해 텐세그리티의 구조에서 힘의 평형이 이뤄지는 것은 벡터의 합으로 설명 할 수 있다. 텐세그리티의 구조는 그 모양과 상관없이 n차원의 구조에서 모든 인장재 는 n개의 압축재와 연결돼 있다는 성질이 있다. 이 구조는 단순하지만 미묘하고 깊은 디자인 패턴의 조합으로 이루어져 있다.그래서 나무젓가락을 쇠로 바꾸고, 실을 쇠사슬로 바꾼다면 얼마든지 더 강력한 구조물을 만들 수 있다. 이론적으로는 천공의 성 라퓨타도 건설하지 못할 것도 없다는 말이다. 실제로 외국에는 텐세그리티 다리나 건축물도 존재한다.
화학
Q. 태양광 발전소 설치로 인한 주변 온도 상승이 농작물에 피해는 없을까요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.표면온도 상승과 모듈 뒷면의 온도상승으로 주변온도 상승태양광발전은 모듈에 조사된 직사광선이 갖는 태양에너지의 15%를 전기로 변환하여 발전한다. 결국 모듈 부분은 모듈이 설치되지 않은 곳보다 태양열이 15% 적어진다. 따라서 태양광 모듈은 부지 면적의 약 40% 정도에만 설치되므로 발전소 전체로 보면 6% 정도 열이 적을 수가 있다. 국지적으로 모듈 온도가 상승하고 이것이 발전소 주변에 미치는 온도는 발전소의 울타리 10m 이내에서 섭씨 0.1℃ 정도에 불과할 뿐만 아니라 주변 온도가 상승하는 일은 극히 드물고, 사람이나 가축, 농작물에 위해한 영향을 미칠 확률은 99.99% 이상 거의 없다는 것이 정설이다
전기·전자
Q. 전기 회로에서 저항과 전압의 관계는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.전압물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯이, 전기 회로에 흐르는 전류도 전지의 (+)극에서 (-)극 쪽으로 흐른다. 이때 물의 높이 차에 의한 압력에 해당하는 것을 전기 회로에서는 전압이라고 한다. 건전지의 겉면을 보면 6V(볼트)라는 숫자가 쓰여 있는 것을 볼 수 있다. 이 숫자는 건전지의 전압이며, V(볼트)는 전압의 단위이다. 전압은 전류를 흐르게 하는 능력이므로 전압이 클수록 전류의 세기가 크다.저항버스 안에 사람이 많으면 내리려고 할 때 쉽게 이동할 수가 없듯이, 도선 속을 이동하는 전자도 마찬가지이다. 전기 회로에서도 도선 속을 이동하는 전자들은 수많은 원자들과 충돌하게 된다. 이러한 충돌 때문에 전기 저항이 생긴다. 전자가 이동할 때, 충돌이 많이 일어날수록 전기 저항이 커지고, 전류가 잘 흐르지 못한다.같은 물질로 된 도선이라도, 전기 저항은 길이와 굵기에 따라 달라진다. 도선이 길수록 전자들이 원자와 충돌하는 횟수가 많아지므로 저항이 커진다. 도선이 가늘수록 통과하는 전자의 수가 적어져 저항이 커진다. 그러나 도선의 길이와 굵기가 같은 경우에도 물질의 종류에 따라 물질을 구성하고 있는 원자의 배열이 다르므로 전기 저항도 다르다.저항과 전압은 비례 관계입니다.
전기·전자
Q. 전기회로에서 전압과 전류의 차이점은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.전류전위차(전기적 위치 에너지 차)에 의하여 전위가 높은쪽에서 낮은 쪽으로의 전하 흐름을 말한다.전압전하의 흐름에 가해지는 압력의 정도를 전압이라 한다. 전압이 1V라는 것은 두 지점 사이를 1C의 전하량이 이동하는 것에 대해 1J만큼의 위치 에너지 감소를 의미한다. 전류와 전압의 관계전기 회로에서의 전압과 전류는 비례한다. 전압-전류 그래프에서 직선의 기울기는 저항을 의미한다.
전기·전자
Q. 배터리는 어떤 원리로 충전이 되는 건가요???
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.전지는 화학반응 에너지를 전기에너지로 전환합니다. 전지는 기본적으로 양극과 음극 그리고 전해질로 구성되어 있습니다. 전자를 내어놓는 산화반응, 양극은 전자를 얻는 환원 반응이 일어납니다. 이 원리를 이용하여 음극에는 이온화 경향이 큰 금속을 양극에는 이온화 경향이 작은 금속을 사용합니다.음극에서 산화 반응이 일어나 만들어진 전자를 외부의 회로를 통해 흐르게 되고 이 전자들이 배터리의 양극으로 흘러 들어가 환원 반을을 진행하게 합니다.
물리
Q. 운동과 속도, 가속도의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.속도는 어떤 물체가 움직임을 표현한 것입니다. 단위는 m/s 표현하죠. 즉 시간당 움직인 거리로 표현합니다. 가속도는 우리가 말하는 속도의 변화량을 말하고 있습니다. 단위는 m/s 즉 시간당 움직인 거리의 변화량이죠
생물·생명
Q. 인간은 어떻게 배고픔을 느끼는걸까요??? 신기합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.배고픔은 생존에 필요한 인체의 신호 중 하나로, 식사를 하지 않았거나충분하지 않은 양을 섭취했을 때 발생합니다.식사를 하면 음식이 소화되면서 혈당 수치가 상승하게 되는데, 이 때 인슐린 호르몬이 분비되어혈당을 조절합니다.그러나 일정 시간이 지나면 혈당 수치가 낮아지면서 인슐린 분비가 줄어들게 되고,이로 인해 뇌에서는 배고픔을 느끼게 됩니다.이와 더불어 배고픔은 식사를 통해 인체가 필요로 하는 영양소를 섭취하기 위한본능적인 욕구라고 할 수 있습니다.인체는 단백질, 탄수화물, 지방 등 다양한 영양소가 균형적으로 섭취되어야건강을 유지할 수 있기 때문에, 배고픔은 영양소 섭취를 위한 자연스러운 방법 중 하나입니다.또한 배고픔은 뇌에서 여러 가지 호르몬과 뉴로트랜스미터가 분비되어 발생하는 신호이기도 합니다.
화학
Q. 물질의 상태 변화와 분자운동은 어떤 관계가 있나요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.상태변화와 분자운동 구분 용해, 기화,승화, 응고,액화는 열에너지 출입 에너지 흡수 에너지 방출하는 것입니다. 분자운동 점점 빨라짐, 점점 느려짐은 분자사이의 거리가 멀러지고 또 가까와 지는 것입니다. 이로 인해 부피의 변화 증가 감소가 이루어집니다. 고체 액체 기체 상태로 갈수록 에너지를 더 많이 흡수하고 거리가 점점 멀어지는 것입니다. 부피도 거져가고요.
물리
Q. 마찰과 관련된 문제를 해결하는 방법은 무엇인가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데, 이때의 비례상수가 마찰계수이다. 따라서 같은 수직항력이 작용할 때, 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 μ(mu; 뮤)라고 할 때, f = μN의 관계가 성립한다. 마찰의 정도를 나타내는 마찰계수는 물체의 재질, 표면의 매끄러운 정도, 윤활제의 유무와 종류 등에 따라 달라진다. 따라서 물질을 구분할 수 있는 상수라고 할 수는 없다. 마찰계수를 줄이는 방법은 무게를 줄이고 표면을 거칠게 하면 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주의 거리를 측정할 때 광년이라는건 어떻게 측정하게된건가요?
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.지구에서 사용되는 km의 단위는 태양계 내에서 각 행성간 거리를 비교시에 엄청난 숫자가 붙어 식별하기 어려우므로 지구를 기준으로 태양과 떨어져있는 수치를 1AU로 표현하여 태양계 내에서 주로 사용되는 거리지만 항성간의 거리나 은하의 규모를 따져봤을 때는 AU로도 표현이 어려워 빛의 속도를 기준으로 거리를 측정한다빛은 사람이 볼 수 있는 400nm 에서 700nm 사이의 파장을 가지는 가장 빠른 전자기파로써 빛의 속도는 299,792,458m/s 로 1초에 30km를 나아갈 수 있으므로 항성간에는 엄청난 거리에 위치하고 있으므로 광년이라는 수치가 사용된다 지구와 태양간의 거리인 1AU를 빛의 속도로 환산하였을 때 8.3광분으로 8.3분이면 태양에서 지구까지 도달되는 거리가 나오게 되며 빛의 속도로 몇 년 동안 앞으로 나아갔는지로 환산하여 광년이라는 표현을 사용한다 이때 광년의 수치는 1AU보다 63000배가 더 큰 수치가 되므로 태양계를 벗어난 경우 1광년 또는 2광년 등의 표현으로 항성의 거리를 유추한다