상식에 깊이를 더하다 : Why

지구를 감싸고 있는 약 1,000km 두께의 공기층인 대기권은 여러 기체들로 구성되어 있습니다. 일반적으로 알고 있는 산소, 질소, 아르곤, 이산화탄소 같은 기체들이죠. 대기를 이루는 이 기체들은 대기권 1,000km 범위 어디서든 일정하게 존재하는 것이 아니며, 때문에 구성 성분에 따라 크게 균질권과 비균질권으로 나눌 수 있습니다. 대기의 성분비가 일정한 균질권 균질권(homosphere)은 지구의 표면으로부터 약 100km까지의 구간입니다. 이 구간에서는 대기를 이루는 여러 기체들의 혼합 작용이 활발하게 일어납니다. 산소나 질소, 아르곤, 이산화탄소 같은 기체들이 이리 저리 서로 골고루 섞인다는 것이죠. 잘 섞이니까 균질권 안에서는 어느 위치에서 공기를 담아도 조성비가 동일합니다. 일반적으로 공기가 ..

기계 재료에 인장력, 압축력, 전단력, 굽힘, 비틀림 등을 가하면 재료는 크던 작던 변형이 발생하게 되고, 여러 가지 성질들이 나타나게 됩니다. 그 성질들을 기계적 성질(mechanical property)이라고 하고, 강도, 경도, 인성, 취성, 연성, 전성, 크리프, 연신율, 피로, 항복점 등이 있죠. 그중에서 강도와 경도에 대해 알아보고 그 차이점을 비교해봅니다. 강도와 경도의 차이점은? ∇ 강도(strength)는 외부에서 하중이 주어졌을 때, 재료가 파단이 되기까지 견디는 정도를 뜻하는 말입니다. 여기서 파단이란, 재료가 파괴되어 두 부분 이상으로 나뉘는 것을 말하는데요. 즉, 강도는 재료가 파괴되기까지 버티는 변형 저항이자 저항력을 나타냅니다. 외부 힘이 어떤 형태로 가해지느냐에 따라 강도는 ..

한반도에서의 구석기시대는 70만 년 전부터 신석기시대가 시작하는 시점인 8,000년 전까지의 시기가 되겠습니다. 또는 1만 2,000년 전부터 8,000년 전 사이의 시기를 중석기 시대로 별도로 구분하여, 70만 년 전부터 1만 2,000년 전까지를 구석기시대로 구분하기도 합니다. 구석기시대의 시작점을 70만 년 전에서 시작하는 이유는 현재까지 발견된 가장 오래된 구석기시대 유적이 70만 년 전으로 유추되기 때문인데요. 그곳은 바로 충청북도 단양군의 금굴이라는 동굴로, 구석기시대의 대표 유적으로 자주 언급되기도 하죠. 이것은 곧 더 오래된 유적이 발견된다면 구석기시대의 시작점이 더 빨라질 수 있다는 점을 의미한답니다. 구석기시대의 자연환경 구석기시대는 엄청난 과거일 뿐만 아니라 그 기간 역시 엄청나게 길..

우리 민족을 이루는 조상들은 보통 현재 중국의 요령(랴오링) 성과 길림(지린) 성을 포함하는 넓은 만주 지역과 한반도를 중심으로 생활하였습니다. 이들은 동북아시아에 넓게 분포하였는데, 선사시대를 거치면서 민족의 기틀이 잡히고 국가가 형성되어 지금까지의 역사가 흘러오게 되었습니다. 우리 민족은 예로부터 여러 가지 명칭으로 불리었는데요. 대표적으로 예(濊), 맥(貊), 또는 예맥(濊貊), 한(韓), 동이(東夷) 등이 있습니다. 그 중에서 특히 동이는 중국을 세상의 중심으로 보는 중화사상을 바탕으로 하여 주변 민족들을 오랑캐로 치부하여 부르던 말 중 하나죠? 참고로 서쪽의 민족들을 서융(西戎), 남쪽의 민족들을 남만(南蠻), 북쪽의 이민족들을 북적(北狄)이라고 하였답니다. 선사시대의 의미와 개요 역사는 크게 ..

주조(casting)는 형틀에 액체 상태의 재료를 부어 채운 다음, 굳혀서 그 틀의 형상을 가진 제품을 만드는 방법인데요. 여기서 제품 형상의 틀을 주형(mold)이라고 합니다. 그리고 이 주형을 만들기 위해서는 모형(pattern)을 제작해야 하죠. 모형이란 주조될 제품의 원형으로, 주조를 통해 제품을 생산해내기 위해 제품의 형상을 지닌 모형을 가지고 주형을 만들게 되는 것입니다. 즉, 모형을 사용해서 주형(mold)을 제작한 뒤 모형을 제거하여 생기는 그 빈 공간을 활용하는 것이 주조(casting)입니다. 이때 모형은 여러 가지 재료로 제작할 수 있는데요. 목재, 금속, 플라스틱, 파라핀 왁스 등 여러 재료를 사용할 수 있으며 각각의 장단점이 다 다릅니다. 그렇지만 일반적으로는 목재를 많이 사용하게..

유체(fluid)와 관련된 공부를 하다 보면, '비압축성 유체'나 '뉴턴 유체', '점성 유체'와 같은 굉장히 다양한 유체들이 등장하죠. 이러한 용어들은 특정 기준에 따라 유체들을 구분지어 놓은 것인데요. 이번에는 각종 유체의 종류들을 종합하여 정리해보았습니다. 압축성 유체와 비압축성 유체 비교 유체가 압축 가능한지를 기준으로 압축성 유체와 비압축성 유체로 구분합니다. ∇ 압축성 유체(compressible fluid)는 압력 변화에 대해 발생하는 밀도(density)와 비중량, 체적 같은 변수의 변화를 무시할 수 없는 유체를 뜻합니다. 용어만 보고 간단하게 생각하자면 압축 가능한 유체를 말하는 것이지만, 사실 가압이든 감압이든 상관없이 압력에 의해 부피가 변하는 유체를 뜻합니다. 부피(체적)가 변하니까..

열역학은 열역학적 평형(thermodynamic equilibrium) 상태를 기본 전제로 물질과 계(system)를 분석하고 논하는 학문입니다. 여기서 평형(equilibrium)이란, 어떤 방향이나 흐름 없이 균형적인(balanced) 상태를 말하므로, 열역학적 평형이란 열역학적으로 상태가 유지되는 균형적인 것을 뜻합니다. 열역학적 평형이 되어 있어야 우리는 상태량을 특정할 수 있고, 계산(분석)이 가능합니다. 예를 들어서 냄비가 가열되고 있어 온도가 올라가는 중이라면, 계속 온도라는 상태량이 변동하고 있기 때문에 값을 특정하지도 못하고 계산해도 의미가 없겠죠. 우리가 궁금한 것은 계가 상태 1에서 상태 2로 변했을 때의 변화량과 그 과정에서의 열(heat)과 일(work)의 출입이기 때문입니다. 열..

상태량은 '강도성 상태량(intensive property)'과 '종량성 상태량(extensive property)'으로 구분됩니다. 여러 상태량들을 이 두 가지로 구분 지어보면 다음과 같습니다. ∇ 강도성 상태량 : 온도, 압력, 밀도, 비체적(specific volume), 농도, 끓는점, 녹는점, 어느점, 전기저항 등 ∇ 종량성 상태량 : 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피, 길이, 체적, 질량, 열용량(heat capacity) 등 강도성 상태량과 종량성 상태량 알아보기 ∇ 강도성 상태량은 물질의 질량과 관계없이 그 크기 값이 결정되는 상태량을 뜻합니다. 예를 들어서, 온도라는 상태량이 20℃라면, 이 물질이 1kg이든, 1,000kg이든 관계없이 모두 온도가 20℃ 일겁니다. 농도도 마찬가지입니다. ..

유압장치(hydraulic system) 또는 유압기기(oil pressure machine)는 이름 그대로 유(oil)의 압력에 의해 구동되는 장치 또는 기계입니다. 유체의 압력을 활용해 힘을 전달하는 유압기기는 여러 장점이 있기 때문에 일상생활에서도 많이 사용되고 있습니다. 유압기기의 장점은? ∇ 응답속도가 빠릅니다. 유체에 압력을 가하는 순간, 그 압력은 파스칼의 원리에 의해서 다른 접촉면으로 바로 전달되어 응답속도가 빠릅니다. 또는, 입력에 대한 출력이 빠르다는 표현도 동일한 의미가 되겠습니다. ∇ 무단 변속이 가능합니다. 유량을 조절하면, 힘과 속도를 자유롭게 변속이 가능합니다. 즉, 1단, 2단처럼 이산적으로 변속하는 것이 아니라, 무단변속이 가능합니다. ∇ 작은 힘으로도 큰 힘을 얻을 수 있..