안녕하세요? 당신을 위한 과학 전문가 입니다.
지구과학·천문우주
Q. 인공위성 공전같은 무중력으로 에너지를 만들순없나요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.네, 질문자님 말씀대로 인공위성이나 우주정거장은 지구 중력에 의해 공전하면서 운동에너지를 갖고 있습니다. 이러한 운동 에너지는 이론적으로 전기 에너지나 열 에너지로 변환될 수 있습니다.그러나 현재까지 이러한 운동 에너지를 전기나 열로 변환하는 기술은 아직 발전하지 않았습니다. 또한, 인공위성이나 우주정거장은 우주공간에서 작동하므로, 전기를 생산하기 위해서는 태양광 전지판 등의 에너지 수집장치를 설치하여 에너지를 수집하고, 저장하고, 사용해야 합니다.따라서 현재까지 인공위성이나 우주정거장이 운동 에너지를 직접적으로 전기나 열로 변환하여 사용하는 기술은 없습니다.궁금증 해소에 조금이나마 도움이 되었음 좋겠습니다. 감사합니다.
지구과학·천문우주
Q. 블랙홀의 정체는 정확히 어떤 것인가요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.블랙홀의 기본 원리는 매우 간단합니다. 블랙홀은 질량이 매우 큰 별이 폭발하여 생긴 잔해들이 중력에 의해 붕괴되면서 형성됩니다. 이 때 붕괴된 물질은 고도로 압축되어 이론상으로는 무한히 작은 크기가 되며, 이를 싱귤래리티(singularity)라고 합니다.블랙홀의 중심부에는 싱귤래리티가 존재하며, 이는 중력력이 극도로 강력해져서 이탈이 불가능한 지점이 됩니다. 즉, 블랙홀의 중심부에서는 중력이 극도로 강력하여 아무리 빠른 속도로 움직여도 탈출할 수 없는 지점이 형성됩니다. 이 지점을 이탈할 수 있는 속도를 탈출 속도(escape velocity)라고 하는데, 탈출 속도는 블랙홀의 질량과 반비례 관계가 있습니다.또한, 블랙홀은 주변에 있는 물질들을 끌어들여서 흡수하게 됩니다. 이는 중력력이 매우 강력하기 때문에, 물질이 접근하면 중력에 의해 블랙홀로 빠져들어가게 되고, 블랙홀로 들어가면 다시 나올 수 없게 됩니다. 이런 현상을 흡수(drag)라고 합니다.블랙홀은 현재까지는 이론적으로만 존재하는 것으로 알려져 있습니다. 하지만, 천문학 연구에서는 블랙홀의 존재를 간접적으로 증명하는 다양한 관측 결과가 발표되어 왔습니다.질문자님께서 말씀하신 최근 발견된 블랙홀에 대해 잠시 설명드립니다. 최근 주목 받는 블랙홀은 M87의 중심에 위치한 블랙홀입니다. 이 블랙홀은 지구로부터 약 5,500만 광년 떨어진 곳에 있으며, 질량은 태양의 6,500억 배에 해당하는 질량을 가지고 있습니다.이 블랙홀은 2019년 4월에 과학자들에 의해 처음으로 이미지화되었습니다. 이 이미지화된 사진은 Event Horizon Telescope(EHT)라는 세계 최초의 블랙홀 관측 네트워크를 통해 촬영되었습니다. EHT는 지구 전체를 둘러싸고 있는 8개의 망원경과 레이더를 결합하여 구성된 광학 천문학 기술로, 이전까지는 촬영이 불가능했던 블랙홀의 중심을 직접 촬영하는 데 성공했습니다.이 블랙홀의 이미지는 극도로 찌그러진 형태를 띠고 있으며, 중앙에는 불꽃처럼 밝게 빛나는 "빛의 그림자"가 보입니다. 이는 블랙홀 주변에 있는 물질들이 중력력으로 인해 빠르게 회전하며, 블랙홀의 중심에 떨어지는 과정에서 생성된 것입니다.이 블랙홀의 발견은 우주에 대한 이해를 새롭게 발전시키는 중요한 발견으로 평가받고 있습니다. 이전까지는 이론적으로 존재하는 것으로 알려졌던 블랙홀을 직접 촬영함으로써, 우주에 대한 이해를 한 단계 더 발전시킬 수 있게 되었습니다.블랙홀은 발견된 시점은 오래되었지만 새롭게 정립되는 개념과 이론이 많으므로 이해하는데 유연한 사고가 필요합니다. 감사합니다.
전기·전자
Q. 스마트폰에서 TTS 기능 사용할 때 데이터 소모가 있나요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.질문자님께서 주신 TTS(Txt to Speech) 기능이란 스마트폰에서 텍스트를 음성으로 변환하여 들을 수 있게 해주는 기능이며, TTS는 시각장애인이나 난청자 등에게 매우 유용합니다.TTS를 사용하려면, 일반적으로 스마트폰 운영체제나 앱에서 제공하는 TTS 엔진을 설치해야 합니다. 일부 스마트폰은 이미 TTS 엔진이 내장되어 있을 수도 있습니다. 이후에는 TTS 엔진을 사용하여 텍스트를 음성으로 변환할 수 있습니다.하여, 질문주신 요금 문제에 관해서는, 일반적으로 TTS 기능은 무료로 제공되는 경우가 많습니다. 그러나 TTS 기능을 사용하여 텍스트를 음성으로 변환하는 동안 데이터 통신을 사용할 수 있으므로, 데이터 사용량에 따라 추가 요금이 발생할 수 있습니다. 따라서, TTS 기능을 사용할 때는 이에 대한 추가 비용 문제를 고려해야 합니다.감사합니다.
토목공학
Q. 좌변기 물이 항상 일정하게 채워지는 원리를 알려주세요.
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.한번쯤 궁금해할수 있는 좋은 질문 감사합니다. 질문자님께서 질문주신 '좌변기의 물탱크가 자동으로 채워지는 원리'는 대개 물압 원리와 부동액 원리에 기반합니다.일반적으로 우리가 사용하는 물은 지하수나 상수 등의 수원지에서 고압으로 공급됩니다. 그리고 좌변기 물탱크에는 물공급 밸브가 있으며, 이 밸브는 수압에 반응하여 열리고 닫히는 기능을 가지고 있습니다. 따라서 물탱크가 비어있을 때, 물공급 밸브가 열리면 물이 고압으로 물탱크로 유입되어 물탱크가 자동으로 채워지게 됩니다.또한 좌변기 물탱크 안에는 부동체인 부력구슬(플로터)이 들어있는데, 이 부력구슬은 물의 부력을 이용하여 물탱크 안에서 위아래로 움직입니다. 물탱크가 채워지면 부력구슬은 물 위에 떠 있게 되고, 이 상태에서는 물공급 밸브가 닫히게 됩니다. 반면에, 물탱크에 있는 물이 사용되어 물탱크 안의 물 높이가 낮아지면, 부력구슬은 물 위로 움직이면서 물공급 밸브를 열게 됩니다. 이렇게 되면 물이 다시 물탱크에 공급되어 물탱크가 채워지게 됩니다.궁금증 해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.
전기·전자
Q. 문신의 새겨지는 원리와 지우는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.문신을 새기는 것은 피부에 임시 또는 영구적인 변화를 줌으로써 그림, 글씨, 디자인 등을 표현하는 것입니다. 일반적으로 문신을 새기기 위해서는 문신 기계(타투 기계)를 사용합니다. 이 기계는 바늘과 전동 모터로 구성되어 있으며, 바늘은 피부에 작은 구멍을 뚫으면서 잉크를 주입합니다. 문신 작가는 그림이나 디자인을 피부 위에 적용하고, 문신 기계를 이용하여 그림을 그리듯이 피부에 잉크를 주입합니다. 이 과정에서 바늘의 깊이와 압력을 조절하여 원하는 질감과 색상을 구현합니다.반면, 문신을 지우는 것은 문신 잉크를 제거하는 과정입니다. 이러한 과정에서는 일반적으로 레이저 제거, 살리실산 제거, 석회 제거 등의 방법이 사용됩니다. 레이저 제거는 광원을 이용하여 문신 잉크의 색소를 파괴하는 방식입니다. 살리실산 제거는 문신 잉크를 녹여서 제거하는 방식으로, 문신을 그릴 때 사용하는 잉크와 동일한 물질인 인조 살리실산을 사용합니다. 석회 제거는 석회와 염산을 혼합하여 문신 잉크를 제거하는 방식입니다.모든 문신은 지워질 수 있지만, 문신의 크기, 색상, 위치, 그리고 개인의 피부 상태 등에 따라 지우는 과정이 다를 수 있습니다. 또한, 문신 제거는 문신을 새길 때보다 훨씬 더 많은 시간과 비용이 소요될 수 있습니다.
화학
Q. 다양한 재생 에너지 기술은 어떻게 작동하는 것인가요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.질문자님께서 알고계시듯 에너지 재생 기술은 정말 다양합니다. 기술에 대한 정의부터 말씀드리면, 에너지 재생기술이란 '지속 가능한 에너지 공급을 위해 자연 에너지원을 이용하는 기술'로, 다양한 형태의 자연 에너지원을 이용하여 전기, 열 등의 에너지를 생산합니다. 여기에 대표적인 기술 몇 가지를 소개드립니다.1.태양광 발전 : 태양광 발전은 태양광 전지 패널을 통해 태양 에너지를 전기로 변환하는 기술입니다. 태양광 전지 패널은 태양 에너지를 받아 일정한 전기 에너지를 발생시키는데, 이는 광전 효과에 의해 가능합니다.풍력 발전 : 풍력 발전은 바람의 운동 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술입니다. 풍력 발전기는 바람에 의해 회전하는 회전날개를 가지고 있으며, 이 회전날개는 발전기로 연결돼 전기를 생산합니다.2.수력 발전 : 수력 발전은 댐이나 강 등에서 수위 차이를 이용하여 전기를 생산하는 기술입니다. 수력발전소는 물의 힘을 이용하여 발전기로 연결된 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.3.지열 발전 : 지열 발전은 지하의 열 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술입니다. 지열 발전소는 지하에서 열을 수집해 증기를 발생시키고, 발생된 증기는 터빈을 회전시켜 전기를 생산합니다.이러한 에너지 재생 기술들은 대부분 지속 가능한 자연 에너지원을 이용하여 전기 등의 에너지를 생산하며, 이는 온실 가스 배출을 줄이고 지구 환경을 보호하는데 큰 역할을 합니다.질문자님의 궁금증해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 블랙홀 안에 빨려들어가면 뭐가 있나요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.네, 블랙홀은 행성을 빨아들일 수 있습니다. 행성이 블랙홀로 빨려들어가는 과정은 다음과 같습니다.먼저, 블랙홀 주변에 있는 먹이물질(가스, 먼지 등)이 블랙홀의 중력에 의해 끌려들어갑니다. 이 과정에서 먹이물질은 블랙홀 주변에서 회전하면서 뜨거워지고 밝아집니다. 이를 '블랙홀의 원반'이라고 합니다.그리고, 블랙홀의 중력은 더 강력한 행성들까지도 끌어당길 수 있습니다. 블랙홀과 행성 사이의 거리와 행성의 속도에 따라, 행성은 블랙홀에 떨어질 수도 있고, 블랙홀 주변을 돌아가며 계속해서 먹이물질을 먹이게 됩니다.행성이 블랙홀에 떨어지면, 그것은 더 이상 탈출할 수 없게 되며, 블랙홀 내부로 흡수되어 버리게 됩니다. 이러한 과정에서, 행성은 블랙홀 주변의 먹이물질과 같이 뜨거워져서 방출되는 복사선을 발산합니다. 이러한 방사선을 통해 우주 학자들은 블랙홀 주변에서 행성이 빨려들어가는 과정을 관찰할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 요즘 벚꽃이 활짝피었는데 식물들이 꽃을 피는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.꽃은 식물의 번식과 생존에 중요한 역할을 합니다. 꽃은 식물이 씨앗을 만들어 번식하는데 필요한 생식기관 역할을 하며, 또한 꽃에 담긴 꿀과 같은 물질은 곤충 등의 수분과 영양소를 공급해줍니다. 이러한 과정을 통해 꽃은 식물이 생존하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
화학
Q. 기름과 물은 어떤방법을 취해도 섞이지 않나요?
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.질문자님 올려주신 것과 같이 기름과 물은 서로 다른 분자 구조와 물성을 가지고 있기 때문에 서로 섞이지 않습니다. 이는 물 분자는 극성을 가지며 수소 결합이 형성되고, 기름 분자는 극성을 가지지 않고 분자 간의 반발력이 크기 때문입니다.따라서, 일반적인 상황에서는 기름과 물을 섞이지 않습니다. 하지만, 엄청난 압력과 속도로 섞는다면, 분자 구조가 변형될 수 있어 서로 섞일 가능성이 있습니다. 예를 들어, 유체를 고속 회전시켜서 고속력의 전달로 인해 분자 구조가 변형되면서 서로 섞일 가능성이 있습니다.하지만, 이러한 과정은 매우 극단적인 상황에서 발생하는 것이며, 대부분의 상황에서는 기름과 물은 서로 섞이지 않습니다. 따라서, 기름과 물이 섞이는 것은 물리학적으로 가능하지만, 일반적인 상황에서는 서로 섞이지 않는다는 것을 염두에 두어야 합니다.궁금증해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.
화학
Q. 배터리는 왜 방전 되는건가요 궁금합니다
안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.질문자님 경험대로 어느 배터리든 그것의 초기 충전 용량은 시간이 지남에 따라 점점 감소합니다. 이는 배터리 내부의 화학 반응이 진행되는 동안 발생하는 부산물들이 축적되면서 발생합니다. 이러한 부산물들은 배터리 내부에서 충전 용량을 제한하는데, 이로 인해 배터리의 사용 시간이 점점 짧아지게 됩니다.또한, 배터리의 충전과 방전을 반복하면서 내부 구조가 손상될 수도 있습니다. 예를 들어, 배터리 내부의 전해질이 증발하거나 배터리 내부에서 불균일한 충전이 발생할 수 있습니다. 이러한 문제가 발생하면 배터리의 충전 용량이 더욱 감소하거나 충전이 되지 않는 경우가 발생할 수 있습니다.따라서, 배터리의 충전 용량은 시간이 지남에 따라 감소하게 됩니다. 노트북 충전기의 경우, 전압을 일정하게 유지하면서 배터리를 충전합니다. 그러나 배터리의 용량이 감소하면서 충전기에서 전압을 일정하게 유지하는 것이 더욱 어려워지므로, 충전이 어려워지거나 충전이 되지 않는 경우가 발생할 수 있습니다.따라서, 배터리의 수명은 충전 횟수와 사용 시간, 보관 방법 등에 따라 다양하게 변화합니다. 배터리 수명을 연장하기 위해서는, 일정 주기로 충전을 하거나 보관 방법에 주의하여 배터리를 관리해야 합니다.질문자님의 궁금증해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다..