안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
화학
Q. 빛의 속도단위는 왜 딱 떨어지지 않게 정의를 한건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.빛의 속도는 물리 상수로서 정확한 값을 가지고 있습니다. 그러나 이 값이 왜 299,792,458 미터/초로 정확히 정해졌는지 궁금하시죠? 이는 단위 체계와 관련이 있습니다.단위 체계의 선택: 빛의 속도는 단위 체계에 따라 다르게 표현됩니다. 예를 들어, 미터를 길이 단위로 사용하고 초를 시간 단위로 사용하는 경우 빛의 속도는 299,792,458 미터/초입니다.그러나 마일을 길이 단위로 사용하고 시간을 시간 단위로 사용하는 경우 빛의 속도는 약 670,616,629 mph입니다.자연 단위: 물리학자들은 자연 단위라는 단위 체계를 정의했습니다. 이 단위 체계에서 빛의 속도는 정확히 1로 정의됩니다. 이 선택은 빛의 기본적인 물리적 특성과 관련이 있어 더 자연스러운 값을 제공합니다.결론적으로, 빛의 속도가 정확한 값으로 정해진 것은 단위 체계의 선택과 관련이 있으며, 자연 단위를 사용하면 더 의미 있는 값으로 표현됩니다.
생물·생명
Q. 바다에서 사는 고래들이 잠을 잘 때는 어떻게 자나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.바다에서 사는 고래들은 잠을 잘 때 독특한 방법을 사용합니다. 그들은 뇌의 한쪽 절반을 쉬게 하면서 다른 절반을 활동시키는 단일반구 느린파 수면(Unihemispheric Slow-Wave Sleep) 기법을 사용합니다. 이 방법은 고래가 수면 중에도 표면으로 올라와 숨을 쉬고, 잠재적인 위험에 경계하며 깨어 있을 수 있도록 합니다. 여기 몇 가지 관찰된 고래의 수면 방식입니다.정적 수면 (Logging): 고래는 물 속에서 정적으로 쉬거나 떠 있습니다. 이 상태에서 고래는 물 위에 떠다니는 나무통과 같은 모습을 보입니다.수면 중 수영 (Swimming While Sleeping): 고래는 다른 동물 옆에서 천천히 수영하면서 잠을 잡니다. 어미 고래는 새끼를 끌어다니며 헤엄치는 상태에서도 휴식, 식사 및 수면을 취합니다. 이를 에클론 수영(Echelon Swimming)이라고 합니다. 어미 고래는 출산 직후 몇 주 동안 헤엄쳐야 합니다. 새끼는 출생 시 충분한 체지방이나 지방층이 없어서 쉽게 뜨지 않습니다.반뇌 수면 (Cat-Napping): 고래는 수면 중에도 반뇌 수면을 합니다. 뇌의 한쪽 절반은 휴식하고, 반대쪽 절반은 낮은 경계 상태로 깨어 있습니다. 이 경계 상태에서 고래는 위험, 장애물 및 다른 동물을 감시하며 새 공기를 마시러 수면 상태에서 수면 중에 수면 상태를 전환합니다.고래는 수면 중에도 살아있는 뇌 절반을 활용하여 숨을 쉬고, 위험을 감지하며 생존합니다. 이 독특한 수면 방식은 바다에서 살아가는 고래들이 안전하게 수면을 취할 수 있도록 합니다.
전기·전자
Q. 현대물리학에서는 빛의속도를 어떤 방법으로 측정하나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.현대 물리학에서 빛의 속도를 측정하는 방법은 다양합니다. 여러 기술과 실험을 통해 빛의 속도를 정밀하게 확인할 수 있습니다. 아래는 몇 가지 주요한 방법입니다.총사건의 방법 (Time of Flight Method): 빛이 직선으로 이동하며 거리를 이동하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 이 방법은 빛이 물체를 통과할 때 경로가 굴절되는 것을 이용합니다.회전반사방법 (Rotating Mirror Method): 빛을 회전하는 거울에 반사시켜서 반사된 빛이 돌아오는 시간을 측정합니다. 이 방법은 빛의 속도를 정밀하게 측정하는데 사용됩니다.레이저 측정 (Laser Measurement): 레이저 광선을 사용하여 빛의 속도를 측정합니다. 레이저는 매우 정확한 시간 간격으로 발사되므로 빛의 속도를 정밀하게 계산할 수 있습니다.천문학적 측정법 (Astronomical Methods): 별과 별 사이의 거리를 측정하거나 별의 움직임을 관찰함으로써 빛의 속도를 추정합니다. 예를 들어, 별의 위치 변화를 통해 빛의 속도를 계산할 수 있습니다.이러한 방법들을 통해 빛의 속도가 초속 약 299,792 km임을 알게 되었습니다. 현재는 레이저광과 원자시계 등을 이용한 여러 차례의 측정 결과를 바탕으로, 진공 속의 빛의 속도는 초속 29만 9792.458 km로 결정되어 있습니다. 빛의 속도는 우리가 이해하는 자연 법칙과 기술의 기반이 되는 중요한 상수 중 하나입니다.
지구과학·천문우주
Q. 북극곰의 피부 색깔은 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.북극곰의 피부 색깔은 특별한 과학적인 이유로 검은색입니다. 두꺼운 털 아래에 있는 피부는 실제로 검은색이며, 이는 다음과 같은 이유로 설명됩니다.흡수와 보호: 검은색 피부는 태양에서 열을 흡수하는 데 도움이 됩니다. 북극곰은 추운 북극 지역에서 따뜻하게 유지하기 위해 태양에서 열을 흡수해야 합니다. 또한 검은색 피부는 태양의 유해한 자외선 방사선으로부터도 보호해 줍니다.유전적 특성: 북극곰은 다른 곰 종류와 달리 검은색 피부를 가지고 있습니다. 이는 유전적 특성으로 인한 것으로, 북극곰은 자연 선택에 의해 검은색 피부를 가지게 된 것으로 추정됩니다.따라서, 북극곰은 흰색 털을 가지고 있지만 피부는 검은색으로, 태양에서 열을 효과적으로 흡수하고 보호받을 수 있습니다.
생물·생명
Q. 대머리는 어떤 원리로 인해서 유전이 되는 거죠?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.대머리는 유전적 요인에 의해 발생하는 경우가 많습니다. 특히 대머리 유전자는 어머니 쪽 유전자, 즉 X 염색체에서 온 것이므로 어머니의 유전자가 중요하다고 합니다. 한국 남성의 경우 50세 이전에 남성형 탈모를 겪는 비율이 22.41%로, 이는 전 세계에서 최하위 수준이라고 합니다. 대머리는 심장질환이 나타날 확률이 높다는 연구 결과도 있습니다. 또한, 대머리는 남성형 탈모 유전자가 작용하는 DHT (디하이드로테스토스테론)에 의해 발생합니다. 이 DHT가 모근을 공격하여 탈모를 일으킵니다.
전기·전자
Q. 양자역학에서는 어떤 물질을 특정 빛만을 어떻게 만드는건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.양자역학은 물질의 미시적인 성질을 이해하는 물리학 분야로, 빛과 물질의 상호작용을 설명하는데 중요한 역할을 합니다. 네온사인이나 LED 전구와 같은 물질들이 특정 파장의 빛을 발산하는 원리는 양자역학의 다음과 같은 개념과 원리에 기반합니다.원자와 에너지 준위: 원자는 에너지 준위라는 특정한 에너지 상태를 가지고 있습니다. 원자가 에너지를 흡수하면 전자가 더 높은 에너지 준위로 이동하게 됩니다.발광 (Emission): 원자의 전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 이동할 때, 에너지를 방출합니다. 이 방출된 에너지는 빛의 형태로 나타납니다.발광체 (Luminescent Materials): 네온사인이나 LED 전구와 같은 발광체는 특정한 원자나 분자로 구성되어 있습니다. 이 발광체는 전자가 특정 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 이동할 때 빛을 방출합니다.따라서, 양자역학은 물질의 미시적인 성질을 이해하여 네온사인이나 LED 전구와 같은 물질들이 특정 파장의 빛을 발산하는 원리를 설명합니다.
생물·생명
Q. 동물들은 어떤 원리로 서서 잠을 자나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.동물들이 서서 잠을 자는 이유는 과학적으로 흥미로운 주제입니다! 여러 동물들이 서서 잠을 자는 이유에는 다양한 이유가 있습니다. 아래에서 몇 가지 동물들이 서서 잠을 자는 이유를 살펴보겠습니다.초식동물의 방어 메커니즘: 초식동물 중에서도 뿔이나 다른 무기를 가진 동물들은 위험으로부터 자신을 보호하기 위해 항상 경계하고 있습니다. 서서 잠을 자는 것은 빨리 도망치기 위한 최선의 방법입니다. 이들은 깊은 잠을 청하지 않고, 항상 주의를 기울이며 위협이 있을 시 빨리 도망갑니다.뇌 청소: 일부 동물들은 뇌에 쌓인 노폐물을 씻어내기 위해 잠을 잡니다. 뇌 청소를 위해 깊은 잠을 청하지 않고, 서서 자는 것이 더 효과적입니다.뇌와 신체적 특성: 일부 동물들은 특수한 뇌와 신체적 특성으로 인해 서서 잠을 자는 것이 편리합니다. 예를 들어, 말은 다리의 특수한 구조로 인해 서서 잠을 자도 불편하지 않습니다.따라서, 동물들이 서서 잠을 자는 이유는 생존과 안전을 위한 특별한 방어 메커니즘과 뇌 청소를 위한 행동 때문입니다. 물론 모든 동물이 서서 잠을 자는 것은 아니며, 종류에 따라 다르기도 합니다.
기계공학
Q. 소형모듈원자로는 왜 일반 원자력발전소보다 안전한가?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.소형모듈원자로(SMR)은 일반적인 대형 원자력 발전소보다 안전한 이유가 있습니다. 아래는 SMR의 안전성에 관한 몇 가지 주요한 이유입니다설계 특성: SMR은 작고 모듈화된 설계로, 냉각재 배관 파손으로 인한 방사능 유출 가능성이 낮습니다. 새로운 설계 개념이 도입되어 최신 원자로보다 높은 안전성을 확보합니다.규제 방향: SMR 규제는 기존 원자력 규제와 차이가 있으며, SMR의 특성을 고려하여 새로운 규제 방향을 제시합니다. SMR 개발자와 초기 설계 단계부터 소통하여 안전성을 높이기 위해 노력합니다.안전성 확인: SMR은 새로운 기술을 적용하는 만큼, 설계 가이드라인과 기준을 우선 제시하고, 안전성을 확인합니다. 국제원자력기구 (IAEA)와 협력하여 국제적으로 인정받는 기준을 마련합니다.따라서, SMR은 높은 기술 수준과 안전성을 확보하기 위해 규제 방향을 선포하고 있으며, 혁신적인 소형모듈원자로로 주목받고 있습니다.
전기·전자
Q. 빛은 왜 다른 어떤것보다 속도가 압도적으로 빠를까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.빛의 속도가 다른 물질보다 압도적으로 빠른 이유는 빛이 진공에서 전파되기 때문입니다. 다음은 빛의 속도에 관한 몇 가지 주요한 사실입니다.빛의 속도는 진공에서 299,792,458 미터/초입니다. 이 값은 국제적으로 정확한 물리 상수로 사용되며, 미터 단위는 빛의 속도로부터 정의됩니다. 빛의 속도는 광속이라고도 합니다.상대성 이론 (Special Theory of Relativity): 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빛의 속도는 우주의 모든 에너지, 물질, 정보가 가질 수 있는 최대 속도입니다. 빛의 속도는 시공간 내에서 일정하며 변하지 않습니다. 물체의 질량이 없는 경우 (예: 광자), 빛의 속도로 전파될 수 있습니다.따라서, 빛은 진공에서 최대 속도로 움직이며, 이는 우주의 기본 물리 법칙 중 하나입니다.
전기·전자
Q. 전기가 도약전도를 할때 나오는 발열은 기존의 보통 전선들의 발열과 다르나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.도약전도 (Jumping Conduction): 발열선은 금속으로 만들어져 있으며, 금속 내부의 자유 전자들이 전류를 운반하면서 열을 발생시킵니다. 발열선의 두께가 얇아지면 자유 전자들이 더 빠르게 움직이고, 분자 간 충돌이 빈번하게 발생하여 열이 더 많이 발생합니다. 이러한 열전도 과정을 도약전도라고 합니다.