안녕하세요. 이종민 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구상의 모든 물이 증발 기화해서 하늘로 올라가면요
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.바다, 강, 호수, 저수지, 시냇물 등에서 수증기가 증발하면 기체 상태로 대기 중으로 올라가게 됩니다. 이 수증기는 대기 중의 다른 수증기와 섞이면서 증발한 지역에서부터 멀어질수록 농도가 낮아지게 됩니다.비구름이 형성되는 과정에서는 이 수증기가 높은 곳으로 올라가면서 냉각되고, 공기가 상승하면서 차가운 대기권에서 물방울이 되어 응축합니다. 이렇게 응축된 물방울들이 다시 공기 중으로 떨어져 비가 내리게 됩니다.구름의 모양은 공기의 상승 및 내림과 같은 기상 조건, 대기 중의 물증기 양과 농도, 대기 중의 먼지나 기타 입자들의 존재 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 따라서 구름은 다양한 모양과 크기로 나타날 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달에도 지각변동이 존재하는지 궁금해요.
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.달에도 지각변동이 존재합니다. 지각변동은 지구의 자전축의 기울기로 인해 발생하는 현상인데, 지구의 자전축이 약간 기울어져 있기 때문에 지구의 남북극을 중심으로 23.5도의 각도로 공전하고 있습니다. 이렇게 기울어진 지구의 자전축으로 인해 태양광이 지구에 닿는 각도가 계절에 따라 변하게 되는데, 이는 지구의 공전궤도가 태양 주위를 도는 동안 자전축의 방향과 태양으로부터의 거리에 따라 달라지기 때문입니다.달은 지구의 주위를 공전하고 있기 때문에 지구의 자전축의 각도 변화에 따라 달에도 지각변동이 발생합니다. 그러나 지구의 자전주기와 달의 공전주기가 서로 다르기 때문에, 지구의 자전축의 각도 변화가 발생하는 시기와 달의 상대적인 위치에 따라 지각변동의 크기와 양상이 달라집니다. 이러한 지각변동은 달의 표면에서도 관측될 수 있으며, 이를 통해 달의 지각학적인 특성을 파악할 수 있습니다.
화학공학
Q. 유성매직이 지워지지 않는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.일반적으로 수성매직과 유성매직의 가장 큰 차이점은 사용된 잉크의 성질입니다. 수성매직은 물을 기반으로 한 잉크를 사용하고, 유성매직은 유성과 같은 기름을 기반으로 한 잉크를 사용합니다.물은 극성 분자이기 때문에 다른 극성 분자와 상호 작용하여 서로 잘 섞이고 흡수되기 쉽습니다. 따라서 수성매직으로 그린 것은 물이나 습기로 쉽게 지워집니다.그러나 기름은 비극성 분자이기 때문에 다른 극성 분자와는 상호작용하지 않고 서로 잘 섞이지 않습니다. 그래서 유성매직은 일반적인 종이에 잉크가 잘 흡수되지 않고, 표면에서 미끄러워져서 잉크가 머무르게 됩니다. 이러한 특성으로 인해, 유성매직은 일반 종이보다는 빛나는 종이에 잉크를 사용하면 더 잘 적용됩니다.이러한 이유로 유성매직은 일반적으로 지우기가 어렵습니다. 하지만 유성매직에도 특수한 지우개나 알코올 등의 용제를 사용하면 잉크를 지울 수 있습니다.
전기·전자
Q. 형상기억합금은 어떤 원리로 만들어진 건지 궁금합니다.
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.형상기억합금은 일반적인 금속 합금과는 다르게, 기계적인 외력에 의해 변형되었던 초기 형태로 되돌아가는 성질을 가지고 있습니다. 이러한 성질은 합금 내부에 존재하는 "메모리" 또는 "기억력"을 이용하여 실현됩니다.기억력은 합금의 성분, 구조 및 열처리 과정에 따라 결정되며, 일반적으로 합금 내부의 결정구조가 특별한 방식으로 정렬되어 있습니다. 이렇게 정렬된 결정구조는 초기 형태에서 발생한 응력과 변형으로부터 해방될 때 다시 복원되는데, 이 때 합금의 형태가 변화하게 됩니다.실생활에서는 이러한 성질을 활용하여, 손상된 신체 조직의 치료용 재료로 사용되거나, 기억력을 이용한 센서나 스위치 등의 제어 장치로 사용될 수 있습니다. 또한 합금의 기억력을 이용하여 외력에 의한 변형으로부터 보호하는 방법으로도 활용됩니다. 예를 들어, 자동차 또는 항공기의 부품으로 사용되는 경우, 합금의 형태가 외력에 의해 변형되더라도, 기억력에 의해 초기 형태로 복원되므로 내구성이 향상됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에 사람이 오래 머문다면 건강에 문제는 없는건가요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.우주는 지구의 환경과 매우 다르기 때문에, 우주에서 오랜 시간을 머무르는 것은 인체에 여러 가지 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 중력이 없는 환경에서 오랜 시간을 머무르면 골밀도가 감소하고, 근육 강도가 약해질 수 있습니다. 또한, 우주선 안에서의 생활은 지구에서의 생활과 매우 다르기 때문에 정신적인 스트레스와 감정적인 불안을 유발할 수도 있습니다.또한, 우주선 안에서의 생활은 우주선 내부의 공기, 물, 식품 등을 통해 인체가 의존해야 합니다. 그러므로 우주선 안에서의 환경이 안전하고 건강한지 항상 철저히 관리해야 합니다. 이러한 이유로, 현재 우주에서 오랜 기간을 머무르는 우주 비행사들은 운동, 영양, 의료 및 정신 건강 관리를 위한 훈련과 장비를 갖추고 있습니다.
토목공학
Q. 바다와 강은 어떻게 구분을 짓나요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.바다와 강은 물의 양적인 면적과 흐름의 세기 등 여러 가지 요소로 구분됩니다.일반적으로 바다는 연안에서 멀리 떨어져 있는 큰 면적의 염분이 높은 물을 가리키며, 강은 산이나 산간 지대에서 유입되는 담수를 가리킵니다. 즉, 강은 육지에서 시작되어 바다나 호수와 같은 큰 물로 흐르는 물줄기를 가리키고, 바다는 대양과 같은 큰 해양을 가리킵니다.또한, 강은 일반적으로 느리게 흐르는 물이며, 물속에 흙, 모래 등의 퇴적물이 많고 수온이 변동이 큽니다. 그에 비해 바다는 흐름이 강하고 염분이 높아 물속에 퇴적물이 적고 수온 변동이 적습니다.따라서, 바다와 강은 물의 양적인 면적과 염분, 흐름의 세기, 물속의 퇴적물 등 여러 가지 요소로 구분됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 가장 오래된 우주는 확인이 안된건가요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.우주의 탄생은 약 138억 년 전에 시작되었고, 현재까지 관측 가능한 우주의 나이는 약 137억 년입니다. 따라서 현재까지 우주의 최초 시점을 직접 관측한 것은 아니며, 이전에는 관측이 불가능한 시기가 있을 수 있습니다. 그러나 천문학 연구에서는 우주의 초기에 대한 다양한 이론과 가설이 제시되어 왔으며, 많은 천문학자들이 이를 연구하고 있습니다.
기계공학
Q. NCM배터리가 LFP배터리보다 고용량이 될 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.NCM(Nickel-Cobalt-Manganese) 배터리와 LFP(Lithium Iron Phosphate) 배터리는 리튬 이온 배터리(Li-ion Battery)의 일종으로, 전기자동차를 비롯한 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.NCM 배터리는 고에너지 밀도와 높은 효율성을 가지고 있기 때문에 대부분의 전기자동차에서 사용됩니다. 반면 LFP 배터리는 안전성이 높고 전체적인 수명이 길어서 철도차량 등에서 많이 사용됩니다.NCM 배터리가 LFP 배터리보다 더 높은 용량을 가질 수 있는 이유는, NCM 배터리가 양극재로 코발트를 사용하기 때문입니다. 코발트는 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문에, NCM 배터리에서는 코발트 함량을 높여서 더 많은 용량을 얻을 수 있습니다. 반면 LFP 배터리는 철을 양극재로 사용하고 있기 때문에, 에너지 밀도는 낮지만 안전성이 높고 수명이 길다는 장점이 있습니다.하지만 코발트는 귀중하고 자원이 한정되어 있어서 가격이 비싸고, 환경 오염 문제도 일으키기 때문에, 최근에는 코발트를 사용하지 않는 NCM 8:1:1 배터리 등 다양한 타입의 NCM 배터리가 개발되고 있습니다.
생물·생명
Q. 물을 정화시켜주는 식물의 능력과 활용가치가 있을까요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.일부 식물은 수질 정화를 위해 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 개발도상국에서 물이 오염되어 있는 경우, 이를 해결하기 위해 수경재배를 통해 물을 정화시키는 식물들이 사용될 수 있습니다. 수경재배는 물을 이용하여 식물을 키우는 방식으로, 일반적인 토양재배에 비해 효율적인 물 관리가 가능합니다.이러한 식물들 중에서는 아마존 우림에 서식하는 워터하이신디아(Water Hyacinth)가 가장 잘 알려져 있습니다. 이 식물은 매우 빠른 생장속도와 대량의 산소 생산량을 가지고 있어, 물 중에 있는 질소, 인, 칼륨 등의 영양분을 흡수하고 유기물을 분해하여 수질을 개선합니다. 또한, 워터하이신디아는 뿌리가 물 위에 떠 있기 때문에 쉽게 채집할 수 있고, 적당한 처리를 거쳐 연료나 비료 등으로 재활용이 가능합니다.물 정화를 위한 다른 식물로는 카타팔라(Catappa)가 있습니다. 이 식물은 뿌리가 물속에 묻혀 있기 때문에 직접적으로 물을 정화하지는 않지만, 뿌리가 내뿜는 물질이 물의 pH를 조절하고, 물 속에 있는 세균을 제거하며, 물의 황산염, 클로로필, 미네랄 등을 흡수하여 물의 투명도를 개선하는데 도움을 줍니다.
화학
Q. 소화기 안에 압축되어있는 압력은 뭔가요?
안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.소화기 안에 들어있는 기체는 대개 이산화탄소(CO2), 가스 혹은 가압된 공기입니다. 이산화탄소는 화재를 진압하는 데 가장 효과적인 기체 중 하나로, 불에 산소를 차단하여 진화시킵니다. 가스는 주로 가연성 물질을 진압하는 데 사용되며, 공기는 일부 소화기에서만 사용됩니다.압력 게이지를 체크하는 이유는 소화기 안에 충분한 압력이 유지되어야 기체가 적절하게 분출되어 화재를 진압할 수 있기 때문입니다. 만약 압력이 부족하면, 소화기가 작동하지 않을 수 있습니다. 따라서 압력 게이지는 꼭 체크해야 합니다.소화기에 다른 기체를 채워 넣는 것은 권장되지 않습니다. 이유는 다른 기체는 적절한 소화 기능을 제공하지 않을 뿐 아니라, 소화기 내부에서 화학 반응을 유발하여 소화기를 손상시킬 수도 있기 때문입니다. 따라서 소화기 내부에는 설계된 기체만 사용해야 합니다.