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전투기 조종사는 산소마스크를 끼는데 여객기 조종사는 왜 안낄까

 

뇌를 채워줄 은덩어리 지식들 은근한 잡다한 지식입니다

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전투기는 끼는데 여객기는 왜 안낄까

1903년 라이트 형제에 의해 세계 최초의 동력 비행기가 만들어져
이날 이후로 인류는 하늘을 날아다닐 수 있게 되었습니다

물론 사람을 태워 다니는 여객기가 만들어져
먼 나라로의 여행이 편해졌다는 긍정적인 측면도 있지만

전투 임무를 수행하기 위한 전투기가 만들어져
적의 침략이 지상뿐만 아니라 공중에서도 가능해졌다는
부정적인 측면도 있습니다

이처럼 여객기와 전투기는 역할이 다릅니다
그리고 이것을 조종하는 조종사의 모습도 다르죠

여객기 조종사는 별다른 장비를 착용하고 있지 않지만
전투기 조종사는 헬멧과 산소마스크를 끼고 있습니다

똑같이 하늘을 나는 비행기인데
조종사의 모습이 다른 이유는 무엇일까요



우리가 살아가는데 가장 필수적인 것 중 하나가 바로 산소입니다
숨을 쉬면서 공기중에 있는 산소를 마시는데
성인 남성은 1분에 15번 정도 숨을 쉰다고 합니다

공기가 누르는 압력 이것을 기압이라고 합니다

지구의 중력은 지구 중심에 가까울수록 힘이 크고
중심에서 멀어질수록 힘이 약해집니다


공기 역시 지구 중력의 영향을 받기 때문에
지표면에서는 많은 양이 존재하지만
하늘로 올라갈수록 양이 줄어듭니다

이것을 기압이 낮아진다고 하죠

공기의 양이 줄어들면 산소의 양도 줄어듭니다

높은 산을 오르다 보면 귀가 먹먹해지고 숨 쉬는게 힘들어지는데
이것은 기압이 낮아졌기 때문입니다

산소가 부족하면 시야가 흐려지거나 어지럽고 두통이 발생할 수 있습니다



해수면에서 위쪽으로 얼마나 떨어져 있느냐를 따지는 것이 고도입니다
즉 고도가 높다면 기압은 낮을 수밖에 없습니다

비행기는 고도가 높은 곳에서 비행을 합니다
전투기의 경우 16,000m 이상 올라가는데
이곳은 산소가 거의 없는 환경이기 때문에
조종사들이 산소마스크를 끼는 것입니다

여객기의 경우 국제선은 10,000m 높이에서
국내선은 8000m 높이에서 비행을 한다고 합니다


전투기에 비해 낮은 높이지만
역시 산소가 거의 없는 환경입니다

하지만 조종사는 물론 승객들도 산소마스크를 끼지 않습니다

이런 이유는 여객기에는 기압을 조절하는 장치가 있기 때문입니다
이것을 여압장치라고 말하죠



여압장치는 공기의 양을 조절하는 방식으로 작동됩니다
고도가 높아져 기압이 낮아지면
압축기를 이용해 여객기 외부에 있는 공기를 빨아들입니다

압축기를 통과한 공기는 고온 고압의 상태로 바뀌는데
이러는 과정에서 공기 중에 있는 좋지 않은 물질이 걸러져
깨끗한 공기가 된다고 합니다

이후 고온 고압의 공기는 냉각장치를 거쳐
우리가 숨을 쉬는데 적당한 온도로 바뀌어
객실 내부로 들어오게 됩니다


이때 객실 내부의 기압은 지상과 비슷한 수준까지 올라간다고 합니다

그렇기 때문에 여객기 조종사와 승객은
높은 고도에서도 산소마스크를 끼지 않는 것입니다

여객기의 경우 두 명 이상의 조종사가 필요합니다
만일의 사태에 대비하기 위함인데
두 명 중 한 명이 화장실이나 다른 이유로 자리를 비울 경우
남은 한 명은 혹시 모르니 산소마스크를 끼는 경우도 있다고 합니다

 

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방사능은 왜 위험하다고 하는 걸까

 

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왜 기형아나 돌연변이가 만들어질까

 

 

일부의 불안정한 물질은 안정한 상태로 바뀌려는 성질이 있는데
이때 변화하는 과정에서 방사선이 방출됩니다

이런 물질을 방사성 물질이라고 하며
방사성 물질이 방사선을 방출하는 능력을 방사능이라고 합니다


우리는 보통 방사능 하면 위험한 것을 떠올리곤 하지만
정확히는 방사능이 아니라 방사선이 위험한 것이라고 할 수 있습니다

사실 전파, 적외선, 가시광선 역시 방사선의 한 종류이긴 합니다
이들을 비전리 방사선이라고 하는데

어떤 물질의 분자구조에 영향을 주지 못하기 때문에
위험하지 않은 방사선으로 분류되어 있습니다

 


이와 반대로 분자구조에 영향을 주는 방사선을 전리 방사선이라고 하는데
알파선, 베타선, 감마선, X선 같은 것들이 있습니다

위험한 방사선이라고 하면 보통 이들을 말하는 것이죠



우리는 평소에도 방사선에 노출되어 있습니다

가만히 있어도 몸속에서 방사선이 나오고
땅에서도 방사선이 나오고
음식을 먹을 때도 방사선을 먹습니다

특히 바나나는 방사성 물질이 함유된 식품으로 잘 알려져 있습니다

우리는 방사선과 함께 살아가고 있다고 해도 과언이 아닐 정도입니다

 


그렇다면 왜 방사선을 위험하다고 하는 걸까요

방사선에 노출되면 우리 몸속에 있는 세포가 영향을 받습니다
세포에 있는 세포핵에는 DNA가 있는데
바로 이 DNA가 방사선에 의해 파괴됩니다(직접 작용)


우리의 몸은 70%가 수분으로 이루어져 있습니다
수분이 방사선의 영향을 받으면 분해돼

산소 유리기(활성산소)가 만들어집니다

유리기는 세포의 DNA를 기형적으로 변형시킵니다(간접 작용)

DNA에는 유전정보가 담겨있기 때문에
DNA가 파괴되거나 변형되면 몸에 뭔가 문제가 생기게 되겠죠



하지만 괜찮습니다

손상된 세포는 다시 치유되기도 하고
새로운 건강한 세포가 다시 만들어지기도 하니까요

그래서 이렇게 소량의 방사선에 노출되어도
아무런 문제가 발생하지 않는 것입니다


하지만 대량의 방사선에 노출될 경우 이야기가 달라집니다

파괴되고 변형되는 속도가 치유되는 속도를 넘어서면
구토나 설사, 출혈, 탈모 같은 것이 생길 수 있으며

피부에 반점이 생기거나 백혈병, 암에 걸릴 수 있고
더 많은 방사선에 노출되면 사망하게 될 수도 있습니다

이렇게 방사선에 노출돼 피해를 입는 것을
방사선 피폭이라고 합니다

그런데 같은 양의 방사선에 피폭되었다고 하더라도
나타나는 피해 정도는 사람마다 다를 수 있습니다


특히 방사선은 DNA에 영향을 주기 때문에
세포분열을 많이 하는 어린아이들에게 더 큰 피해가 발생하게 됩니다

태아의 경우 아직 신체가 완벽하게 만들어지지 않았기 때문에
방사선에 피폭될 경우 기형을 가지고 태어나기도 합니다

 



우리에게 영향을 주는 방사선의 양을 나타내는 단위를
시버트(Sv)라고 합니다

생활을 하면서 자연적으로 방사선에 노출되는 정도는
나라에 따라 다른데
우리나라 사람들의 경우 1년에 약 3mSv에 노출되고 있다고 합니다

이것을 제외하고 일반인이 방사선에 노출되어도 괜찮은 양은
1년에 약 1mSv 정도
의료인(방사선 관계)이 방사선에 노출되어도 괜찮은 양은
1년에 약 50mSv 정도 된다고 합니다


1Sv의 방사선에 노출될 경우 두통이나 구토가 나올 수 있습니다(1Sv = 1000mSv)
2Sv의 방사선에 노출될 경우 사망할 확률은 5%입니다
4Sv의 경우 30일 이내에 사망할 확률은 50%
6Sv의 경우 14일 이내에 사망할 확률은 90%
7Sv의 경우 100% 확률로 사망하게 됩니다

참고로 원자폭탄이 터질 경우 초당 5Sv의 방사선에 노출된다고 합니다



1986년 체르노빌에서 원자력 발전소 폭발 사고가 있었습니다
이곳에 굉장히 많은 방사선이 여전히 퍼져있습니다

현재 체르노빌에서는 시간당 1.25uSv 정도의(1mSv = 1000uSv)
방사선이 나오고 있다고 합니다

 


2011년 후쿠시마에서 원자력 발전소 폭발 사고가 있었습니다
역시 굉장히 많은 방사선이 퍼져있는데

현재 후쿠시마에서는 시간당 2.5~5uSv 정도의 방사선이 나오고 있다고 합니다

서울에서 나오는 방사선은 시간당 0.1~0.2uSv 정도 입니다
서울과 비교하면 굉장히 높은 수치라는 것을 알 수 있죠

엑스레이를 찍을 때 방사선에 대한 걱정을 하곤 하는데
이때 노출되는 방사능의 양은 0.05~0.1mSv 정도기 때문에
크게 걱정하지 않아도 된다고 합니다

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집에 있는 테이프로 엑스레이 사진을 찍을 수 있다고?

 

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테이프로 엑스레이를 찍을 수 있다고?

 

X선은 물질을 통과하는 투과성이 높아
이것을 이용해 사진을 찍으면 내부를 보지 않아도
어떤 상태인지 알 수 있습니다

공항에서 위험한 물건이 있는지 확인하는 용도나
병원에서 몸속에 문제가 있는지 확인하는 용도로 사용되고 있죠


그런데 1953년 러시아(소련)의 과학자들이
가정에서 쉽게 볼 수 있는 테이프를 뗄때
X선이 발생한다는 연구 결과를 발표했습니다

당시 이 연구 결과는 크게 주목받지 못했지만
2008년 미국에서 같은 결과를 발표한 뒤로
이것에 대한 연구가 계속 이루어지고 있습니다

실제로 미국 캘리포니아 대학교(UCLA)의 연구팀은
테이프를 뗄 때 발생하는 X선을 이용해
손가락 뼈 사진을 찍는데 성공하기도 했습니다

 


테이프를 떼면 X선이 발생하는 것뿐만 아니라
푸른 빛이 발생하기도 하는데
이 빛을 마찰을 뜻하는 Tribein과
발광을 뜻하는 Luminescence를 합쳐

Triboluminescence 마찰 발광이라고 부르기도 합니다



마찰 발광은 테이프뿐만 아니라
설탕이 들어간 사탕에서도 발견됩니다

특히 윈트 오 그린이라는 사탕을 먹을 때
입 안에서 빛이 나는 것을 봤다는 사람도 많이 있습니다

X선은 방사선의 한 종류입니다
테이프를 뗄 때 마찰 발광과 함께 X선이 나온다면
방사능에 노출되는 거 아니야? 하는 생각이 들수도 있습니다

 


하지만 안심해도 됩니다
X선은 진공상태에서 테이프를 뗄 때만 방출되는 것으로 확인됐습니다

그렇다면 왜 테이프를 뗄 때 X선과 마찰 발광이 만들어지는 것일까요

아쉽지만 이것에 대한 대답은 아직 모른다 입니다
전자가 이동하는 과정에서 에너지가 발생하는데
이것 때문이 아닐까로 추측하고 있을 뿐입니다



물질을 이루는 가장 기본적인 단위 이것을 원자라고 합니다
테이프는 수많은 원자로 이루어져있죠

원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있는데
원자핵은 양전하를 전자는 음전하를 띱니다

자석의 같은 극은 서로를 밀어내고
다른 극은 서로를 당기는 것처럼

전하도 같은 전하는 밀어내고 다른 전하는 당깁니다
이것을 척력과 인력이라고 하죠

 


원자핵과 전자는 서로 다른 종류의 전하이기 때문에
서로를 당기고 있습니다
그래서 전자는 원자핵 주위를 돌고 있죠

그런데 이때 외부의 힘이 작용해 마찰이 발생하면
주위를 돌고 있던 전자가 자리를 이탈하게 됩니다

기본적으로 원자는 원자핵의 양성자와
전자의 개수가 균형을 이루기 때문에
양성도 음성도 아닌 중성이지만

전자가 자리를 이탈하게 되면 균형이 깨지면서
중성이었던 원자는 양성을 띠게 됩니다


반대로 전자가 균형을 이루고 있는 원자로 들어오면
중성이었던 원자는 음성을 띠게 되죠

이렇게 중성이 아닌 원자를 이온이라고 하며
양성을 띠는 이온을 양이온 음성을 띠는 이온을 음이온이라고 합니다



테이프를 사용하기 위해 테이프를 떼면
원자에 마찰이 발생해 전자가 자리를 이탈하게 됩니다

그런데 원자핵과 전자는 서로 끌어당기기 때문에
이탈하는 과정에도 끌어당기는 힘이 작용하게 되고

전자가 다른 원자로 들어가는 과정에서 끌어당기는 힘이 작용해
에너지가 발생하는데
이것 때문에 빛이 발생한다고 추측하고 있습니다

마찰 발광은 테이프에 발라진 점착제가 원인이기 때문에
외국에서는 밴드를 사용하기 위해 뜯다가 빛을 봤다는 사람도 있습니다


X선은 현대 의학에서 필수적인 장비가 되었지만
비용 문제로 장비를 사용하지 못하고 있는 곳이 있습니다

테이프에서 발생하는 X선에 대한 연구가 성공적으로 이루어지면
비용 문제를 해결할 수 있을 것으로 생각하고 있습니다

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