안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
전기·전자
Q. 금속 중에 형상기억합금은 어떤 원리로 구부려도 원래대로 돌아오나요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다. 형상기억합금은 일반적으로 수지고 온도에 따라 변화하는 두 가지 형상을 갖습니다. 고온에서는 특정 형태로 형성되는 오스테나이트(austenite) 상태이고, 저온에서는 서로 다른 형태로 형성되는 마르탄사이트(martensite) 상태입니다. 체온과 같은 특정 온도로 냉각되면 마르탄사이트 상태로 변하게 됩니다. 그리고 다시 온도가 올라가면 오스테나이트 상태로 변화하면서 초기 형상으로 회복됩니다.마르탄사이트 상태에서 구부리게 되면 마르탄사이트가 구부려진 형태를 기억합니다. 그리고 마르탄사이트 상태에서 다시 오스테나이트 상태로 변화하면, 오스테나이트 상태에서 원래의 형태로 돌아가려는 기억 모션에 의해 마르탄사이트가 구부려진 형태를 따라 원래의 형상으로 돌아가게 됩니다.
생물·생명
Q. 곤충은 등에서 어떻게 날개를 갖게된걸까요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.등에서 날개가 생긴 곤충들의 기원은 학자들 사이에서도 여전히 논란이 되고 있는 문제입니다. 하지만 현재까지의 연구 결과에 따르면, 날개의 기원은 돌연변이와 자연선택의 결과로 추측됩니다.과학적 연구에서 가장 통용되는 학설 중 하나는 "등의 겉감(근피)이 발달하여 날개가 생긴 것"입니다. 즉, 기생하는 도구로서 발달한 단순한 구조였던 근피가 시간이 지남에 따라 날개로 진화한 것이라고 생각합니다. 이러한 근피의 변화는 면역계와 연관되어 있어서 면역기능을 유지하면서 날개로 발달할 수 있었을 것으로 사료됩니다.또 다른 학설은 "턱다리(정각)가 운동기관으로 변화하여 날개가 생긴 것"입니다. 곤충의 후지등(Prothorax)은 날개가 달릴 수 있는 개방적인 구조로 알려져 있고, 날개의 기원이 되는 구조물 중 하나로 알려져 있습니다. 턱다리의 주요 구성 성분인 근피는 날개 발달과 연결된 유전자에 영향을 줄 수 있는 특성을 가지고 있으며, 턱다리의 근피가 여러 변화를 거치면서 날개로 진화한 것으로 여겨집니다.
생물·생명
Q. 말벌은 왜 가을에 활동이 왕성한가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.을은 말벌의 번식과 먹이 모으기에 이상적인 시기입니다. 가을은 꽃이 피고 과일이 다 익는 때로, 많은 꽃과 꽃가루, 과일이 많이 생산됩니다. 이로 인해 말벌은 먹이를 풍부하게 찾을 수 있으며 번식에 필요한 에너지를 충분히 얻을 수 있습니다.가을은 왕성한 번식 활동을 위한 말벌의 개체 수가 최대인 시기입니다. 여름에 번식된 여왕 말벌은 가을이 되면 새로운 여왕들을 만들기 위해 새로운 일꾼 말벌을 번식시킵니다. 이렇게 번식된 일꾼 말벌들은 먹이를 찾기 위해 노동을 강화하며 모든 일꾼들이 활발하게 먹이를 수집하고 둥지를 유지하는데 기여합니다.
화학
Q. 설탕을 많이 섭취하게되면 허기가 지고 식욕이 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.설탕을 많이 섭취하게 되면 허기가 지고 식욕이 증가하는 이유는 여러 가지 요인이 있습니다.첫째, 설탕은 혈당 수준에 영향을 줍니다. 설탕을 소화하면 혈중의 급격한 혈당 증가가 발생합니다. 하지만 이러한 급격한 혈당 상승은 인슐린을 분비하여 혈당을 균형화시키는 작용을 합니다. 인슐린은 혈당을 사용하여 에너지로 전환하고, 새로운 혈당을 흡수하여 혈당 수준을 안정시킵니다. 그러나 인슐린은 혈당 수준이 급격하게 상승할 때 많이 분비되고, 이로 인해 혈당이 급격히 감소하게 됩니다. 이 혈당 감소는 허기를 느끼게 하고, 식욕을 증가시킵니다.둘째, 설탕은 체내의 도파민 수준을 높일 수 있습니다. 도파민은 쾌락과 보상 회로와 관련된 중요한 신경전달물질입니다. 설탕을 섭취하면 도파민 생성이 증가하고, 이로 인해 쾌락과 보상을 느끼게 됩니다. 이 쾌락과 보상 체계는 섭취한 식품에 대한 욕구를 증가시키고, 식욕을 유발할 수 있습니다.
화학
Q. 드라이아이스의 과학적 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.드라이아이스는 이산화탄소 (CO2)의 고체 형태입니다. 이산화탄소는 일반적으로 기체 상태로 존재하지만, 고압하거나 저온으로 냉각되면 고체로 변할 수 있습니다. 드라이아이스는 온도가 -78.5°C (-109.3°F) 이하로 냉각되어 만들어지는 것이 일반적입니다.드라이아이스는 높은 증발 점을 갖고 있어, 고체 상태에서 액체로 직접 변하지 않고 기체로 변합니다. 이렇게 고체에서 기체로 넘어갈 때, 우리가 흔히 연기라고 부르는 가시성 있는 기체가 발생합니다.모든 물질은 온도가 낮아질수록 분자 운동이 감소하게 되는데요. 드라이아이스는 극도로 낮은 온도에 노출되면 분자 운동이 거의 없으므로 거의 굳어진 상태로 존재합니다. 그래서 드라이아이스를 자유롭게 다루면 또는 더 따뜻한 환경에서 녹일 때, 기체로 변화하면서 더 따뜻한 공기와 상호작용하며 주위로 연기를 내뿜게 됩니다.