안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
토목공학
Q. 푸앵카레 정리가 무엇인지 알려주세요.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.푸앵카레 재귀정리는 수학에서 특정한 계가 충분한 시간이 지난 후에는 초기상태와 아주 가까운 상태로 회귀한다는 내용의 정리입니다. 이 정리는 에너지가 보존되는 물리적 계에도 응용됩니다. 주로 에르고딕 이론, 동역학계 이론, 통계역학 등에서 다루어집니다.푸앵카레 재귀정리는 다음과 같이 두 가지 판본으로 기술할 수 있습니다.정리 1: 임의의 집합 A에 대하여, A의 거의 모든 점은 재귀적으로 회귀합니다. 즉, A의 거의 모든 점은 반복적으로 초기 상태로 돌아간다는 것을 의미합니다.정리 2: 위상수학적인 관점에서, 만약 X가 제2 가산 하우스도르프 공간이고 X가 그 보렐 대수를 포함한다면, X의 거의 모든 점들이 재귀적으로 회귀한다는 것을 의미합니다.양자역학적인 푸앵카레 재귀정리는 에너지 준위가 이산적인 양자역학적 계에 대해서도 비슷한 정리가 성립한다는 것을 보여줍니다. 이는 상태 벡터가 초기 상태에서 오차 내로 돌아온다는 것을 나타냅니다.푸앵카레 재귀정리는 다양한 분야에서 중요한 개념으로 활용되며, 자연과학과 수학의 깊은 이해를 위해 연구되고 있습니다.
전기·전자
Q. 자전거 브레이크 소리의 원인 알려주세요
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.자전거 브레이크 소리는 여러 가지 원인으로 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 몇 가지 방법을 살펴보겠습니다.브레이크 패드 상태 확인: 브레이크 패드가 마모되었거나 오염되었을 수 있습니다. 브레이크 패드를 청소하고, 이물질이 끼었는지 확인해보세요. 브레이크 패드와 림 표면은 주기적으로 관리해주는 것이 중요합니다.림 상태 확인: 브레이크 패드와 림은 함께 마모되며 이물질이 낄 수 있습니다. 림을 깨끗하게 닦아주고, 표면을 정리해주는 것이 좋습니다.브레이크 세팅 확인: 브레이크 패드와 디스크의 조절이 잘 맞는지 확인해보세요. 토인 세팅이나 브레이크 패드 위치를 조정하여 소음을 줄일 수 있습니다.브레이크 패드 교체: 브레이크 패드가 너무 마모되었다면 새로운 패드로 교체해보세요. 비싼 브레이크 패드를 사용하면 제동력 상승 효과를 얻을 수 있습니다.소음이 계속 난다면 브레이크 패드와 림 상태를 더 자세히 살펴보고, 필요에 따라 브레이크를 교체해보시는 것이 좋습니다.
생물·생명
Q. 곤충들은 겨울 추운날씨에 겨울을 어떻게 나는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.곤충들은 추운 겨울 날씨를 어떻게 견뎌내는지 궁금하시군요! 곤충들은 다양한 방법으로 겨울을 이겨내며, 그 중 일부를 살펴보겠습니다.얼음 형성을 피하는 곤충들: 일부 곤충은 얼음이 형성되는 것을 피하기 위해 얼음 회피라는 과정을 사용합니다. 이들은 낮은 온도에도 불구하고 체액을 액체 상태로 유지합니다. 그들의 몸 속에서는 세포 내부가 아닌 세포 외부에서 얼음이 형성됩니다. 이러한 곤충들은 얼음이 세포 내부로 침투하지 않도록 합니다.얼음에 대한 내성을 가진 곤충들: 일부 거미와 진드기 종은 혈액 속에 항동결 단백질을 가지고 있어 완전히 얼지 않도록 합니다. 만약 얼었다면 이를 되돌릴 수 없을 수 있습니다. 이들은 초냉각이라는 과정을 통해 얼기 직전까지 액체 상태를 유지합니다.얼음 내성을 통한 생존: 많은 곤충과 양서류는 얼음 내성을 활용하여 겨울을 이겨냅니다. 이 과정에서 곤충은 몸의 50% 이상을 얼음으로 변환합니다. 이렇게 하면 작은 곤충도 눈이 많이 내리는 엄격한 겨울을 살아남을 수 있습니다.얼음 내성과 얼음 회피는 서로 다른 과정이지만, 각 종은 환경이나 대사적 요구에 따라 선호하는 방식이 다를 수 있습니다. 예를 들어 캐나다의 엘즈미어 섬에는 울리 베어 애벌레가 살고 있는데, 이 애벌레는 대부분 얼음 내성을 가지고 있어 여름에만 먹이를 먹고 -70도 섭씨까지 견딜 수 있습니다.
토목공학
Q. 빌딩풍의 문제점 여러가지 제시해 주세요.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.고층 건물의 빌딩풍은 많은 문제점을 가지고 있습니다. 이러한 문제점들은 건축공학과 지구과학 분야에서 연구되고 있으며, 다음과 같은 주요 문제점들이 있습니다.풍속 증가: 고층 아파트가 건설되면 주변 풍속이 50%에서 100% 이상 증가한다고 알려져 있습니다. 이로 인해 상시 풍환경 재해지역이 발생할 수 있고, 강한 바람에 의한 불쾌감이나 물건 날리기 등 다양한 피해가 보고되고 있습니다.건물 간 풍하중 간섭: 고층 건물이 서로 가까이 있을 때, 풍속이 높아지는 경우가 있습니다. 이로 인해 빌딩풍이 더욱 강해지고, 건물 사이에서 풍속이 빨라지는 현상이 발생합니다.건물 파손: 빌딩풍으로 인해 간판이 날아가거나 유리창, 출입문이 파손되는 경우가 많이 발생합니다.미세먼지 및 오염물질: 미세먼지나 대기오염물질이 빌딩풍에 의해 소용돌이 현상으로 빠르게 합류해 농도를 악화시키는 경우도 있습니다.이러한 문제점들을 고려하여 빌딩풍에 대한 연구와 대응 방안을 모색하는 것이 중요합니다.
토목공학
Q. 인간이 가장 올라가기 편한 계단높이가 몇CM인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.인간이 가장 편하게 오를 수 있는 계단의 높이는 약 18~20 센티미터 정도입니다. 이 높이는 일반적으로 건물 내부의 계단이나 공공 시설에서 사용되는 계단에 적용됩니다. 물론 개인의 체력과 편안함에 따라 다를 수 있으며, 더 높거나 낮은 계단도 있을 수 있습니다. 하지만 이 범위는 대부분의 사람들이 편안하게 오를 수 있는 높이입니다.
화학
Q. 지구 온난화의 큰원인은 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.지구 온난화는 지구의 기온이 상승하는 현상을 말합니다. 이로 인해 지구의 기후 변화가 발생하고, 여러 부정적 영향을 미칩니다. 지구 온난화의 주요 원인은 다음과 같습니다.온실 가스: 온실 가스는 태양 에너지를 지구로 유입할 때 일부를 흡수하여 지구를 따뜻하게 유지하는 역할을 합니다. 그러나 인간 활동으로 인해 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 프레온가스 등의 온실 가스 농도가 증가하고 있습니다. 이로 인해 지구의 기온이 상승하고 기후 변화가 가속화됩니다.화석 연료 사용: 석탄, 석유, 천연 가스와 같은 화석 연료를 사용하는 산업 활동은 이산화탄소를 대기 중으로 배출합니다. 이는 지구 온난화를 가속화시키는 주요 원인 중 하나입니다.산림 벌목과 토지 이용 변화: 숲을 파괴하거나 토지를 개발하는 과정에서 이산화탄소 흡수가 줄어들고, 지구 온난화가 심해집니다.축산 과정: 가축의 방귀와 배설물로 인해 메탄이 대기 중에 방출됩니다. 메탄은 이산화탄소보다 강한 온실 효과를 일으키며, 지구 온난화에 영향을 미칩니다.낭비된 식량: 매립되어 분해되는 식량은 메탄을 방출합니다.지구 온난화는 해빙의 녹음, 극지방 동식물의 멸종, 극지방 기후 변화, 자연재해 증가, 해수면 상승 등을 초래하며 인류와 생태계에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 우리는 온실 가스 배출을 줄이고 지구 환경을 보호하는 노력을 해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양계 밖에서 지구와 똑같은 행성이 발견됫다면 그행성의 질량과 중력은 다른가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.태양계 밖에서 지구와 유사한 조건을 가진 행성이 발견될 가능성은 높습니다. 이러한 행성을 “황금준지”라고 부르며, 지구와 비슷한 크기, 질량, 중력, 대기, 온도, 그리고 수소와 산소 같은 요소들을 가질 수 있습니다1. 이러한 행성들은 우주에서 발견되고 있으며, 지구와 유사한 행성들의 발견은 우주 탐사의 중요한 목표 중 하나입니다.
지구과학·천문우주
Q. 콧물은 어디에서 생성되는건가요 ?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.콧물은 코점막이라는 부위에서 생성됩니다. 정상적인 상태에서도 항상 점액은 분비되지만 양이 비교적 적어 밖으로는 흐르지 않습니다. 그러나 바이러스 등의 병원균이 콧속의 점막에 침입하면, 그 부분의 조직이 바이러스를 죽이려고 혈액 속의 수분이나 백혈구를 대량으로 내보내는데 이것이 콧물입니다. 콧물은 보통 감기나 알레르기 반응에 의해 발생하며, 이러한 상황에서 코점막이 자극받아 콧물이 나게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 천둥이나 번개는 왜 여름철 비내릴 때 주로 발생하나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.여름철에 천둥과 번개가 주로 발생하는 이유는 기상 조건과 관련이 있습니다. 아래에서 자세히 설명드리겠습니다.습도와 기온: 여름철은 습도가 높고 기온이 높아지는 시기입니다. 습한 공기는 더 가벼워져 상승하게 되며, 이로 인해 구름이 형성됩니다.높은 습도와 높은 기온: 높은 습도와 높은 기온은 대기 중의 수증기를 증발시키고 구름을 형성하는데 필요한 조건입니다. 이러한 조건에서 높은 고도에서 큰 규모의 구름인 쿠뮤로님버스 구름(cumulonimbus cloud)이 형성됩니다. 쿠뮤로님버스 구름은 강한 비, 천둥, 번개를 동반한 강한 뇌우를 일으킵니다.따라서 여름철에는 습도와 기온이 높아져 쿠뮤로님버스 구름이 발생하며, 이로 인해 천둥과 번개가 주로 발생합니다.
전기·전자
Q. 반도체라는게 정확히 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.반도체는 중요한 전자 소자로, 전도체(예: 구리)와 절연체(예: 유리) 사이의 전기 전도도를 가진 물질입니다. 반도체는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.전기 전도도: 반도체는 전도체보다는 전기를 잘 전달하지 않으며, 절연체보다는 전기를 더 잘 전달합니다.온도에 따른 전기 저항: 반도체의 저항은 일반적으로 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이는 금속의 특성과 반대됩니다.도핑: 반도체의 전기 특성은 불순물(도핑)을 추가하여 조절할 수 있습니다. 도핑은 반도체의 전기 전도도를 변화시키는데 사용됩니다.다양한 응용: 반도체는 다이오드, 트랜지스터, 집적회로 등 다양한 전자 소자에 사용됩니다.주요 반도체 중 일부는 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소 등입니다. 이러한 반도체는 현대 전자 기기에서 중요한 역할을 합니다.