안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
기계공학
Q. 버스의 앞뒤 바퀴는 왜 다르게생겻나요 ?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.버스의 앞바퀴와 뒷바퀴가 다르게 생겨 있는 이유는 과학적으로 설명됩니다. 아래는 이에 대한 주요한 이유입니다.주행 및 제동 특성: 버스의 앞바퀴는 주행과 제동에 중요한 역할을 합니다. 주행 중에 앞바퀴가 조향을 담당하고, 제동 시에도 주로 앞바퀴에서 브레이크를 사용합니다. 따라서 앞바퀴는 더 크고 강력한 브레이크 시스템을 필요로 합니다. 이로 인해 앞바퀴는 뒷바퀴보다 더 크고 두껍게 디자인됩니다.무게 분산: 버스의 뒷바퀴는 주로 지지 역할을 하며, 주행에 직접적인 영향을 미치지 않습니다. 따라서 뒷바퀴는 더 가벼운 구조로 제작됩니다. 뒷바퀴가 더 가벼우면 연료 효율성을 높일 수 있으며, 주행 안정성도 향상됩니다.비용 및 유지 보수: 앞바퀴와 뒷바퀴가 다른 디자인을 가지는 것은 비용과 유지 보수 측면에서 효율적입니다. 앞바퀴와 뒷바퀴를 동일한 크기로 만들면 브레이크 시스템, 타이어 교체, 유지 보수 등에서 추가 비용이 발생할 수 있습니다.타이어 마모 및 내구성: 앞바퀴는 주행 중에 더 많은 마찰과 부하를 견디기 때문에 더 빨리 마모될 수 있습니다.뒷바퀴는 주행 중에 덜 마찰되고 부하를 받기 때문에 내구성이 더 좋습니다.따라서 버스의 앞바퀴와 뒷바퀴는 과학적으로 설계되어 있으며, 주행 특성과 비용 효율성을 고려하여 다르게 제작됩니다.
토목공학
Q. 자동차 앞유리 보다 뒷유리에 유막이 더 잘 생기는 것 같은 이유는 뭘까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.자동차 앞유리와 뒷유리에 생기는 유막은 다양한 요인에 의해 발생합니다. 그러나 뒷유리에 더 많은 유막이 생기는 이유는 다음과 같습니다.배기가스와 오염물질: 앞차량의 배기가스나 주변 환경에서 발생하는 오염물질은 주로 앞유리에 닿습니다. 이로 인해 앞유리에 유막이 더 많이 형성될 수 있습니다. 뒷유리는 배기가스와 오염물질에 직접 노출되지 않기 때문에 상대적으로 덜 유막이 생길 수 있습니다.와이퍼의 영향: 앞유리에는 와이퍼가 장착되어 있어 빗물이나 오염물질을 제거합니다. 와이퍼는 앞유리를 깨끗하게 유지하며 유막을 방지하는 역할을 합니다. 뒷유리에는 와이퍼가 없거나 작동하지 않는 경우가 많아서 뒷유리에 물때나 오염물질이 쌓일 가능성이 높습니다.풍향과 속도: 주행 중에 풍향과 속도에 따라 앞유리와 뒷유리에 물방울이 다르게 붙을 수 있습니다. 뒷유리는 주행 중에 더 적은 물방울이 달라붙기 때문에 유막이 더 적게 형성될 수 있습니다.따라서 자동차 앞유리와 뒷유리의 차이점을 고려하면 뒷유리에 더 많은 유막이 생길 수 있습니다. 유막을 예방하려면 주기적인 청소와 와이퍼 유지, 배기가스를 피하는 주행 습관을 갖는 것이 좋습니다.
전기·전자
Q. 일반 자동차와 전기 자동차가 타이어 종류가 다른 이유
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.전기차와 일반 자동차는 타이어 종류에서 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다. 이 차이점은 전기차의 특성과 운전 환경에 따라 설계되었습니다. 아래는 전기차 타이어와 일반 자동차 타이어의 주요 차이점입니다.무게: 전기차는 배터리 팩 때문에 일반적으로 더 무겁습니다. 평균적으로 15~25% 정도 더 무거운데, 이는 배터리의 무게 때문입니다. 무거운 차량을 멈추는 데는 추가 제동 거리 확보를 위한 타이어가 필요합니다.주행거리: 전기차 타이어는 대개 회전 저항이 낮고 내구성이 더 강합니다. 그러나 너무 크고 무거운 타이어를 장착하면 배터리 소모가 빨라질 수 있습니다. 적절한 크기와 무게의 타이어가 필요합니다.타이어 마모: 전기차 타이어는 내연기관 타이어보다 평균 20% 빨리 마모됩니다. 이는 강력한 순간 동력을 내는 가속력 때문입니다. 전기차에 일반 타이어를 장착하면 더 자주 교체해야 할 수 있습니다.소음: 전기차는 엔진 소음이 없어서 타이어에 의한 진동이나 소음에 더욱 민감할 수 있습니다. 고속에서 소음을 줄이기 위해 일부 회사는 타이어 내부에 폼 라이닝을 추가하기도 합니다.타이어 교체 시기: 전기차 타이어는 평균 3만~5만 km를 주행할 수 있지만, 운전 습관에 따라 달라집니다. 트레드 표시기를 확인하여 교체 시기를 결정하면 좋습니다.
생물·생명
Q. 계절에 맞춰서 꽃이 피는 것은 어떤 과학적 원리가 적용되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.꽃들은 자연의 변화와 생물의 적응에 따라 계절마다 다르게 피게 됩니다. 봄에 피는 대부분의 꽃들은 그 전 해에 만들어진 꽃눈이 따뜻한 기온을 신호로 하여 터져 나오는 것으로 겨울 날씨가 온난하면 봄꽃이 일찍 핍니다. 그러나 대부분의 봄꽃은 겨울을 지내지 않으면 꽃을 피우지 않습니다. 추운 온도에 식물이 노출되어야 꽃분화가 일어나기 때문입니다. 다양한 꽃들이 서로 다른 전략을 통해 계절을 인식하고 제철에 꽃을 피우는 것이 자연의 아름다운 현상 중 하나입니다.
지구과학·천문우주
Q. 하이퍼루프 개발은 어떻게 되어 가고 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.하이퍼루프는 미래형 초고속 이동수단으로, 세계 각국에서 기술 개발에 열을 올리고 있습니다. 현대건설은 국내 건설사 최초로 하이퍼루프의 튜브 개발을 시작했습니다. 아직 낯설 수 있지만, 멀지 않은 미래에 만나게 될 하이퍼루프와 관련 기술을 살펴보겠습니다.하이퍼루프는 초음속을 뜻하는 '하이퍼’와 순환고리를 뜻하는 '루프’의 합성어입니다. 이 운송 수단은 진공 튜브에 캡슐 형태의 차량이 움직이는 구조로, 빠른 속도가 가장 큰 특징입니다. 진공에 가까운 아진공 상태의 튜브에서 자석을 이용해 추진력을 얻으며, 지상을 달리는 열차보다 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 하이퍼루프의 최고 속도는 시속 약 1220km 정도로, 미국의 샌프란시스코와 로스앤젤레스의 거리를 30분 만에 갈 수 있습니다. 또한 태양광 패널을 통해 전력을 얻기 때문에 친환경적입니다.현재 하이퍼루프는 미국, 캐나다, 프랑스, 네덜란드, 일본 등에서 활발하게 개발되고 있습니다. 미국의 버진 하이퍼루프는 시범 운행에 성공하며 화제가 되었고, 한국도 한국철도기술연구원을 비롯한 정부출연연구소들이 하이퍼루프 연구에 참여하고 있습니다. 또한 전라북도 새만금에 하이퍼튜브 종합시험센터 시험선로를 구축하는 계획도 발표되었습니다.하이퍼루프는 미래의 교통수단으로서 기대되며, 지속 가능한 동력과 빠른 속도를 결합한 친환경적인 이동 방식으로 우리의 일상을 변화시킬 것입니다.
기계공학
Q. 차를 탈때 운전자는 멀미를 하지 않는 이유는?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.운전자가 차를 타면 멀미를 하지 않는 이유는 다양한 요인에 기인합니다. 여러 가지 이유 중에서 주요한 이유는 다음과 같습니다.집중도: 운전자는 운전에 집중하고 있습니다. 운전 중에는 주시해야 할 많은 요소들이 있기 때문에 다른 것에 신경을 쓰지 않습니다. 이로 인해 멀미를 느끼지 않을 수 있습니다.예측: 운전자는 주행 상황을 예측하고 미리 대비합니다. 예를 들어 차량의 움직임, 도로 상태, 교통 상황 등을 미리 예상하고 조치를 취합니다. 이로 인해 멀미를 느끼지 않을 수 있습니다.신체 반응: 운전자는 차량의 움직임에 대한 신체 반응을 미리 조절할 수 있습니다. 예를 들어 균형을 유지하거나 뇌가 예상한 움직임에 대응할 수 있습니다.시각 정보와 균형감각: 운전자는 시각 정보와 균형감각이 일치하기 때문에 멀미를 덜 느낍니다. 미리 예측하고 움직이기 때문에 멀미를 하지 않는 경향이 있습니다.따라서 운전자는 주행 중에 멀미를 느끼지 않는 경향이 있으며, 이는 주행에 필요한 다양한 요소들이 상호작용하여 발생하는 결과입니다.
화학
Q. 바닷물 염도가 달라지면 어떻게되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.바닷물의 염도 변화는 해양 생태계와 기후에도 영향을 미칩니다. 염도 변화는 해양 생물의 적응력, 해류 흐름, 해수층 구조 등을 변화시킬 수 있습니다. 따라서 바닷물의 염도 변화는 지속적으로 관찰되고 연구되고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주정거장을 만든 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.우주정거장은 지구의 중력에 영향을 받지 않고 고도 400km 이상에서 안정적으로 떠 있을 수 있는 원리가 있습니다. 이는 중력과 반대 방향으로 움직이는 운동을 하는 인공위성과 같은 원리입니다우주정거장은 초고속으로 지구 주변을 도는 것이 아니라, 중력과 반력이 균형을 이루는 원형궤도를 그리며 떠 있는 것입니다.지구 중력에 영향을 받지 않고 안정적으로 떠 있는 이러한 원리 때문에 우주정거장은 지구와 함께 동일한 궤도를 유지하면서 연구, 탐사, 국제 협력 등 다양한 목적으로 활용됩니다. 지구 중력에서 해방된 듯한 효과를 느끼기 위해 무중력 상태로 비유하기도 하지만, 실제로는 중력과 반력이 균형을 이루는 상태입니다. 이러한 원리를 통해 우주정거장은 지구 주변을 안정적으로 돌며 인류의 우주 탐사와 연구를 지원하고 있있습다.
지구과학·천문우주
Q. 평소에궁금했던건데 지진해일이란게 뭔지가궁금해요.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.지진해일은 바다 밑에서 큰 지진이나 화산분출, 큰 단층운동으로 해일이 동시에 발생해 해안가에 큰 피해를 주는 현상입니다. 기상청과 전문가들에 따르면 지하에너지에 의해 암석이 부서지거나 화산이 폭발하면서 지각이 갈라져 땅이 흔들리는 것과는 다소 그 개념이 다릅니다. 지진해일이 발생하면 바닷물이 급속하게 빠져나가면서 다음 해일이 밀려오는 일이 반복됩니다. 현재의 과학기술로 지진발생을 예측하기는 어렵지만 먼 거리에서 발생한 지진해일에 대해서는 그 도착 시각을 예측할 수 있습니다. 가령 지진이 일본 북서근해에서 발생했다면 1시간에서 1시간 30분 후 동해안에 영향을 미치기 시작합니다. 지진발생 후 지진해일이 발생할 것인지에 대한 확실한 증거를 찾는 데는 상당한 시간이 소요되므로 해저에서 일정 규모 이상의 지진이 발생할 경우 '주의보’나 '경보’를 발표하는 것이 국제적인 관례입니다. 지난 83년과 93년 일본 근해에서 발생한 지진으로 인해 지진해일의 피해를 입은 사례도 있습니다.
전기·전자
Q. 홀로그램은 어떤 원리인지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.홀로그램은 빛의 간섭을 기반으로 작동하는 기술입니다. 이 원리를 이해하기 위해 다음과 같은 핵심 개념을 살펴보겠습니다.간섭 현상 (Interference Phenomenon): 두 개 이상의 파동이 서로 만날 때 간섭이 발생합니다. 이 간섭은 파동의 진폭을 강화하거나 약화시킬 수 있습니다.홀로그램의 원리: 홀로그램은 빛의 간섭을 이용하여입체 정보를 기록하고 재생하는 기술입니다. 레이저 빛을 사용하여 물체에서 반사된 빛과 직접 광원에서 나온 빛이 서로 간섭하여 특정한 빛의 양상을 형성합니다. 이 간섭 무늬가 홀로그램 필름에 저장되어 입체적인 이미지를 만듭니다.홀로그램의 응용 분야: 홀로그램은 엔터테인먼트, 의료, 교육, 산업 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 현재는 플로팅 홀로그램과 같은 기술이 상용화되어 있으며, 미래에는 진정한 3D 홀로그램 기술도 발전할 것으로 기대됩니다.홀로그램은 빛의 간섭을 통해 입체적인 영상을 만들어내는 흥미로운 기술입니다.