안녕하세요. 한진 전문가입니다.
기계공학
Q. 냉장고를 처음 개발한 사람은 누구인가요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.실용적인 기계식 냉장고를 최초로 개발한 사람은 미국의 발명가 제이콥 퍼킨스였습니다. 1834년에 그는 대부분의 현대식 냉동 시스템의 기초가 되는 증기 압축 냉동 사이클을 기반으로 한 냉장고를 만들었습니다. 그러나 냉동 및 인공 냉각의 초기 개념은 고대로 거슬러 올라가 다양한 발명가와 과학자들이 수세기에 걸쳐 기술 발전에 기여했다는 점에 주목할 가치가 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 등산갈때 얼린 물병을 신문지로 싸서 가져가면...
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.예, 얼린 물병을 신문지로 싸면 녹는 속도가 느려질 수 있습니다. 이는 절연 및 열전도율의 원리 때문입니다.신문지는 열전도율이 낮아 절연체 역할을 합니다. 이것은 한 영역에서 다른 영역으로 열을 전달하는 데 효과적이지 않다는 것을 의미합니다. 섬유와 페이지 사이에 갇힌 신문의 공기층은 얼어붙은 물병과 주변 환경 사이의 열 전달을 줄이는 장벽을 만듭니다. 결과적으로 환경의 열이 얼어붙은 물에 도달하는 데 시간이 더 오래 걸리므로 녹는 과정이 느려집니다.또한 신문지는 물병 주변의 찬 공기를 유지하는 데 도움을 주어 병 안의 얼음 온도를 유지하는 데에도 기여합니다.요약하면, 신문지로 얼린 물병을 감싸면 신문의 단열 특성과 공기를 가두는 능력으로 인해 녹는 과정을 늦추는 데 도움이 되어 병과 주변 환경 사이의 열 전달을 줄일 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 화산안에 마그마가 형성되는 원리가 궁금합니다
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.마그마는 지구의 맨틀과 지각에 있는 암석이 녹는 과정을 통해 화산에서 형성됩니다. 이는 다음과 같은 여러 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.온도 상승: 주변 암석 물질의 온도가 상승하면 암석이 녹아 마그마를 형성할 수 있습니다. 이것은 맨틀 플룸(mantle plume)으로 알려진 뜨거운 맨틀 물질이 지구의 지각을 향해 상승하여 열을 가져올 때 발생할 수 있습니다.압력 감소: 지각판이 서로 멀어지거나 발산함에 따라 밑에 있는 맨틀의 압력이 감소합니다. 이 감소된 압력으로 인해 맨틀 암석이 부분적으로 녹아 마그마가 형성될 수 있습니다. 이것은 두 개의 해양판이 서로 멀어지는 중앙해령에서 흔히 발생합니다.휘발성 물질의 추가: 물과 이산화탄소와 같은 휘발성 물질의 존재는 암석의 녹는점을 낮춰 암석을 녹여 마그마를 형성할 수 있습니다. 이것은 종종 하나의 지각판이 다른 지각판 아래로 밀려 들어가 물과 기타 휘발성 물질을 운반하는 섭입대에서 발생합니다.마그마가 형성되면 주변의 단단한 암석에 비해 밀도가 낮아 부력이 생깁니다. 이로 인해 마그마가 지구 표면을 향해 상승하여 화산 아래의 마그마 챔버에 축적될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 마그마 챔버 내의 압력이 증가하여 결국 화산 폭발로 이어질 수 있습니다.
전기·전자
Q. 잠수함에 로봇팔을 만들어 다는 기술은 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.잠수함에서 로봇 팔을 만드는 기술의 원리에는 기계, 전기 및 제어 시스템 엔지니어링이 결합되어 정확하고 안정적인 수중 조작이 가능합니다. 로봇 팔의 설계는 일반적으로 몇 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.기계적 구조: 팔은 일련의 상호 연결된 세그먼트, 관절 및 액추에이터로 구성되어 함께 광범위한 동작과 유연성을 제공합니다. 이러한 부품은 종종 고압과 열악한 수중 환경을 견디도록 설계됩니다.액추에이터: 로봇 팔의 움직임은 모터 또는 유압 시스템과 같은 액추에이터에 의해 구동되며 전기 또는 유압 에너지를 기계적 동작으로 변환하는 역할을 합니다.센서: 힘-토크 센서, 위치 인코더, 깊이 센서를 포함한 다양한 센서가 암에 통합되어 위치, 방향 및 환경과의 상호 작용에 대한 실시간 피드백을 제공합니다. 이 정보는 정확하고 안전한 작동을 위해 매우 중요합니다.제어 시스템: 제어 시스템은 작업자 또는 자율 제어 알고리즘의 명령을 해석하고 이를 액추에이터의 적절한 동작으로 변환하는 역할을 합니다. 시스템은 센서 데이터를 처리하여 정확한 움직임을 보장하고 팔 동작의 안정성을 유지합니다.통신: 잠수함의 로봇 팔은 일반적으로 유선 또는 무선 통신 채널을 통해 주 제어 시스템 또는 인간 조작자와 통신하여 명령을 받고 센서 데이터를 전송할 수 있어야 합니다.보호 재료: 해수의 부식성과 수심에서의 높은 압력으로 인해 로봇 팔과 그 구성 요소는 스테인리스 스틸 또는 티타늄과 같이 부식에 강한 재료로 만들어져야 하며 수중 환경을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다.이러한 구성 요소를 통합함으로써 잠수함의 로봇 팔은 고정밀, 민첩성 및 신뢰성으로 수중 환경에서 물체의 유지 관리, 검사 및 조작과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.
화학
Q. 얼음이 녹지 않게 하려면 어떤 모양이나 원리를 이용해야할까요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.가능한 한 오랫동안 얼음이 녹지 않게 하려면 따뜻한 환경에서 얼음으로 열이 전달되는 속도를 늦춰야 합니다. 적용할 수 있는 몇 가지 과학적 원리가 있습니다.절연: 절연된 용기나 컵을 사용하여 음료를 마십니다. 스티로폼이나 진공 단열 스테인리스 스틸과 같이 열전도율이 낮은 재료는 환경과 얼음 사이의 열 전달을 최소화할 수 있습니다.표면적 및 모양: 더 따뜻한 환경과 접촉하는 표면적에 따라 열 전달률이 증가합니다. 더 큰 얼음 조각이나 구체를 사용하면 더 따뜻한 액체에 노출되는 표면적을 줄여 녹는 과정을 늦출 수 있습니다.상 변화 물질(PCM): 이 물질은 고체에서 액체로 상이 변할 때 열을 흡수하거나 방출할 수 있습니다. 재사용 가능한 아이스팩과 같이 물의 어는점 이하의 온도에서 동결되는 PCM을 사용하여 더 낮은 온도를 유지하고 얼음이 녹는 속도를 늦출 수 있습니다.반사 표면: 반짝이거나 반사되는 표면은 열복사를 반사하는 데 도움이 되어 얼음으로 전달되는 열의 양을 줄일 수 있습니다. 반사 내부가 있는 컵을 사용하거나 용기 주변에 반사 재료를 배치할 수 있습니다.전도 감소: 음료의 얼음과 액체 사이의 직접적인 접촉을 제한할 수 있다면 녹는 과정을 늦출 수 있습니다. 얼음과 액체 사이의 접촉을 최소화하기 위해 메쉬 또는 플로팅 장벽을 사용할 수 있습니다.전반적으로 이러한 원리를 적용하면 더 오랜 시간 동안 얼음이 녹는 것을 방지하고 더운 여름에 시원한 음료를 즐길 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달에는 공기를 인위적으로 만들 수 없나요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.예, 이론적으로 달에 인공적인 대기를 만드는 것은 가능하지만 매우 도전적이고 자원 집약적인 노력이 될 것입니다. 인간이 호흡할 수 있는 대기를 만들려면 주로 질소와 산소와 같은 미량의 다른 가스 혼합물을 생성해야 합니다. 다음과 같은 몇 가지 방법이 있습니다.현장 자원 활용: 일부 지역에서 발견되는 물 얼음과 같은 달의 자원을 사용하여 전기 분해를 통해 산소와 수소로 전환할 수 있습니다. 질소는 달의 표토에서 얻거나 지구에서 가져올 수 있습니다.지구에서 자원 수입: 지구에서 대량의 가스를 운송하는 것은 비용이 많이 들고 물류적으로 까다로울 수 있지만 고려해야 할 옵션입니다.테라포밍(Terraforming): 이것은 지속 가능한 대기를 만들기 위해 달의 환경을 수정하는 것을 포함합니다. 그러나 테라포밍은 달의 낮은 중력과 자기장의 부족과 같은 몇 가지 장애물을 극복해야 하는 장기적이고 고도로 투기적인 과정입니다.달에 인공적인 대기를 만들 수 있더라도 방사선 노출 및 온도 변동과 같은 극복해야 할 중요한 문제가 여전히 남아 있습니다. 게다가 달의 낮은 중력과 보호 자기장이 없기 때문에 생성된 대기를 장기간 유지하기가 어렵습니다.달에 인간의 존재를 확립하는 것이 화성보다 더 달성 가능한 목표이지만, 달 표면 전체에 숨쉴 수 있는 대기를 조성하려는 시도보다는 통제된 환경을 갖춘 밀폐된 서식지를 포함할 가능성이 높습니다.
전기·전자
Q. 하이퍼 루프라는 기술은 어떤 기술인가요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.하이퍼루프는 기존의 고속열차와 차별화되는 혁신적인 디자인과 기술로 놀라운 속도를 낼 수 있는 고속운송시스템입니다. Hyperloop가 이러한 고속으로 실행될 수 있도록 하는 몇 가지 주요 측면이 있습니다.진공에 가까운 환경: Hyperloop는 진공에 가까운 환경의 튜브에서 작동하여 공기 저항을 크게 줄입니다. 이를 통해 차량은 공기 저항에 의해 방해받지 않고 기존 열차보다 훨씬 더 빠른 속도로 이동할 수 있습니다.자기 부상(Maglev) 기술: 선로를 달리는 기존 열차와 달리 하이퍼루프 차량은 자기력을 이용해 선로 위로 부상합니다. 이는 차량과 트랙 사이의 마찰을 제거하여 에너지 소비를 더욱 줄이고 차량이 최소한의 에너지 입력으로 고속을 유지할 수 있도록 합니다.전기 추진: 하이퍼루프 차량은 부드럽고 효율적인 가속을 제공하는 전기 모터를 사용하여 추진됩니다. 전기 추진 시스템은 또한 회생 제동을 허용하여 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하여 전반적인 에너지 효율성을 향상시킵니다.공기 역학적 설계: 하이퍼루프 시스템에 사용되는 차량 또는 포드는 공기 저항을 더욱 감소시키는 공기 역학적 설계를 통해 더 쉽게 고속을 달성할 수 있습니다.이러한 요소가 결합되어 하이퍼루프 시스템은 기존 고속 열차보다 훨씬 빠른 시간당 최대 700마일(시속 1,100km) 이상의 속도를 달성할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 아인슈타인은 왜 혀를 내밀고 사진을 찍었나요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.아인슈타인은 1951년 3월 14일 72번째 생일에 찍은 사진에서 혀를 내민 것으로 유명합니다. 이 사진은 프린스턴 클럽에서 열린 생일 축하 행사에서 아인슈타인의 사진을 찍으려던 UPI 사진 작가 Arthur Sasse가 포착했습니다. 아인슈타인은 사진을 위해 포즈를 취하라는 요청을 받았고, 사진을 요구하는 수많은 사진작가들에게 장난스럽고 아마도 약간 피곤함을 느끼며 혀를 내밀어 유머러스하고 즉흥적인 제스처를 취하기로 결정했습니다. 이 상징적인 이미지는 이후 아인슈타인의 위트, 유머, 인간적인 측면의 상징이 되었으며, 그의 틀에 얽매이지 않고 비순응적인 성격을 반영했습니다.
지구과학·천문우주
Q. 무지개의 색깔이 왜 7개인지 궁금합니다
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.무지개는 인간의 눈이 가시 광선 스펙트럼을 인식하는 방식 때문에 일곱 가지 색상으로 나타납니다. 햇빛이 대기 중의 빗방울을 통과하면 빛이 굴절되거나 구부러져 구성 색상으로 분리됩니다. 이 과정을 분산이라고 합니다.무지개의 색상은 뚜렷하게 구분되지 않습니다. 그들은 연속적인 색상 스펙트럼을 형성합니다. 7가지 색상으로 분류하는 것은 주로 우리의 눈이 빛의 다양한 파장을 인식하고 해석하는 방식을 기반으로 합니다.역사적으로 아이작 뉴턴 경은 무지개의 일곱 가지 색상을 식별한 것으로 알려져 있습니다. 17세기에 그는 프리즘 실험을 통해 백색광이 다양한 색상 스펙트럼으로 분리될 수 있음을 관찰했습니다. 그는 음계의 음표 수나 당시 알려진 행성의 수와 같은 다양한 문화적, 철학적 맥락에서 7이라는 숫자의 의미에 영향을 받아 스펙트럼을 7가지 색상으로 나누었습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 정거장은 어떤 연구 목적으로 있는건가요?
안녕하세요. 한진 과학전문가입니다.국제우주정거장(ISS)은 다양한 분야의 광범위한 과학적 조사를 위한 고유한 연구 플랫폼 역할을 합니다. 주요 연구 목적은 다음과 같습니다.미세중력 연구: ISS는 과학자들이 무중력이 물리적, 화학적, 생물학적 시스템에 미치는 영향을 연구할 수 있는 미세중력 환경을 제공합니다. 이 연구는 재료 과학, 유체 역학, 연소 과학 및 인간 생리학에 적용됩니다.생명 과학: 연구원들은 ISS를 사용하여 근육 위축, 뼈 손실 및 면역 체계를 포함하여 인체에 대한 장기 우주 비행의 영향을 연구합니다. 이 연구는 확장된 임무 동안 우주비행사의 건강과 안전을 보장하기 위한 대책을 개발하는 데 도움이 됩니다.지구 및 우주 과학: ISS는 지구와 지구 기후를 관찰하고 자연 재해와 오염을 모니터링할 수 있는 훌륭한 플랫폼입니다. 또한 우주 광선, 암흑 물질 및 우주의 기원 연구와 같은 천문학 및 천체 물리학 연구에 사용됩니다.기술 개발: ISS는 위성 통신 시스템, 첨단 소재, 생명 유지 시스템을 포함한 새로운 우주 기술의 시험대 역할을 합니다. 이 연구는 미래 우주 임무의 성능, 신뢰성 및 안전성을 개선하는 데 도움이 됩니다.국제 협력: ISS는 우주 연구, 기술 개발 및 우주 공간의 평화적 사용에 대한 국제 협력을 촉진하는 수많은 국가 및 우주 기관을 포함하는 세계적인 노력입니다.