답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수면 중 장기 내부의 체온이 낮 활동 시간보다 약 0.5~1°C가량 떨어지는 것은 생체 시계에 의한 생리적 조절과 에너지 보존 및 체내 복구를 위한 생화학적 반응 때문입니다. 우리 뇌의 시상하부에는 생체 리듬을 관장하는 교차상핵이라는 시계가 있는데, 이 생체 시계는 24주기 일주기 리듬에 맞춰 밤이 되면 체온 조절 중추의 목표 체온을 낮게 재설정합니다. 밤이 되어 어두워지면 송과선에서 수면 유도 호르몬인 멜라토닌이 분비되는데, 멜라토닌은 손과 발 등 몸 끝부분의 미세혈관을 강제로 확장시켜, 장기가 모여 있는 몸 중심부의 뜨거운 혈액이 표피 쪽으로 몰려가면서 내부의 열이 피부 바깥으로 대량 방출됩니다. 잠들 무렵 손발이 따뜻해지는 이유가 바로 이처럼 심부의 열을 밖으로 빼내어 내장 체온을 낮추는 과정 때문입니다.그리고 잠에 빠져들면 교감 신경의 활동은 줄어들고 부교감 신경이 우세해지게 되어 심장박동과 호흡수가 느려지고, 골격근이 완벽히 이완됩니다. 신체 대사율이 낮 시간 대비 10~15% 이상 감소하여, 세포들이 영양소를 타오르게 해 만들어내는 열에너지의 양 자체가 대폭 줄어들게 되면서 온도가 낮아집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.바다 수영장이 물에 더 잘 뜨는 이유는 바다 수영장의 물이 일반 수영장의 물보다 밀도가 더 높아, 인체에 작용하는 부력이 더 커지기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.순수한 물에 소금이 녹으면 물 분자 사이에 염류 입자가 채워지면서 같은 부피당 질량이 증가합니다. 일반 수영장 물의 밀도는 약 1 g/cm³인 반면, 바닷물의 밀도는 1 g/cm³보다 더 높습니다. 물속에 잠긴 물체가 받는 부력은 그 물체가 밀어낸 액체의 무게와 같습니다.따라서 사람 몸의 평균 밀도는 숨을 가득 들쉬었을 때 기준으로 약 0.98~1.01 g/cm³ 정도입니다. 일반 수영장에서는 인체의 밀도와 물의 밀도가 비슷하여 몸의 일부만 수면에 겨우 뜨지만, 밀도가 1.025 g/cm³ 안팎인 바닷물에서는 인체보다 물이 훨씬 무거우므로 몸이 수면 위로 더 높이 떠오르게 됩니다. 사해처럼 염분이 극도로 높은 곳에서 사람이 가만히 누워도 저절로 떠오르는 것과 같은 원리입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.고무 풍선을 털옷이나 머리카락에 문지를 때 달라 붙는 현상은 두 물체 사이에 발생하는 마찰 전기와 전하 사이의 끌어당기는 힘 때문에 발생합니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.물질마다 전자를 끌어당기는 힘의 크기가 다른데, 고무 풍선은 전자를 잘 얻는 성질이 있고 머리카락이나 털옷은 전자를 잘 잃는 성질이 있습니다. 풍선을 문지르면 머리카락에 있던 전자(-)가 풍선으로 이동하면서 풍선은 음(-)전하, 머리카락은 양(+)전하를 띠게 됩니다. 전기적 성질이 다른 종류의 전하끼리는 서로 끌어당기는 힘이 작용하기 때문 음(-)전하를 띤 풍선이 양(+)전하를 띤 머리카락을 강하게 끌어당기며 붙게 됩니다. 또한, 전자를 잃은 머리카락들은 모두 같은 양(+)전하를 띠게 되어, 같은 종류의 전하끼리는 서로 밀어내는 힘이 작용하기 때문에, 머리카락들이 서로 붙지 않고 사방으로 삐죽삐죽 뻗어 오르며 풍선 쪽으로 끌려가는 현상이 일어납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.비누나 샴푸가 기름 때를 깨끗이 씻어내는 원리는 계면활성제의 기름과 친한 친유성과 물과 친한 친수성이라는 양쪽성 성질을 가지기 때문입니다. 비누의 구조와 원리로 친유성 꼬리는 기름과 잘 결합하는 부분으로, 손에 묻은 기름때 안쪽으로 파고들게 하며, 친수성 머리는 물과 잘 결합하는 부분으로, 물 쪽을 향해 배열됩니다. 비누나 샴푸에 씻겨 내려가는 과정을 보면, 먼저 흡착 단계로 비누를 문지르면 비누 분자의 친유성 꼬리가 기름때 입자 속으로 파고들어 기름때 주변을 비누 분자들이 구 형태의 미셀 구조를 형성하여 완전히 둘러쌉니다. 그리고 친수성 머리가 바깥쪽 물과 결합하려 하면서, 기름때가 피부 표면으로부터 떨어져 나옵니다. 마지막으로 물에 둥둥 뜬 미셀 상태의 기름때가 물과 함께 씻겨 내려갑니다. 따라서 기름은 친수성을 가져 극성 분자인 물과 섞이지 않고 뭉치기 때문에, 물 분자 페이스만으로는 기름 막을 뚫고 떼어내기 어렵습니다. 비누가 그 다리 역할을 해주는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.모기가 피를 빨 때 혈액이 굳지 않는 이유는 찌르는 순간 타액을 분비하여 사람 몸의 지혈 작용을 다각도로 무력화하는 항응고 물질, 혈소판 응집 억제 물질, 혈관 확장 물질을 동시에 투입하기 때문입니다. 우리 몸은 혈관이 손상되면 3단계 지혈 과정을 거치는데, 이 과정에 대해 자세히 설명해 드리겠습니다.첫째로 인체는 상처가 나면 혈액 속 트롬빈 효소가 작용해 피브리노겐을 끈적이는 피브린 망상 구조로 바꿔 피를 굳게 하는데, 모기 침 속에는 항응고 단백질이 들어 있어, 트롬빈과 응고 인자들의 활성화를 직접적으로 막아 피브린 망이 형성되는 것을 근본적으로 차단합니다. 다음으로 혈관이 뚫리면 혈소판이 신호 물질을 분출하며 서로 끈적하게 뭉쳐 상처를 막는데, 모기 침 속에 존재하는 효소는 이 신호 물질을 신속하게 분해하여 신호 전달을 교란합니다. 결과적으로 혈소판이 뭉치지 못하고 흩어져 1차 지혈이 불가능해집니다. 마지막으로 혈관은 자극을 받으면 피의 유출을 줄이기 위해 순간적으로 수축하는데, 이를 막기 위해 모기는 혈관 확장 물질을 함께 주입합니다. 이 성분이 미세혈관을 강제로 넓혀 모기의 빨대로 피가 빠른 속도로 원활하게 흘러 들어오도록 만듭니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.껌을 식용유나 버터로 쉽게 떼어낼 수 있는 원리는 유사 용해의 원리, 즉 비극성 물질은 비극성 성분에 잘 녹는다는 화학적 성질 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.껌의 끈적거리는 주성분은 껌 베이스로, 주로 합성고무나 천연 수지 같은 고분자 화합물로 이루어져 있는데, 이 고분자들은 물과는 잘 섞이지 않고 기름과 잘 섞이는 대표적인 비극성 물질입니다. 물을 아무리 뿌려도 껌이 떨어지지 않는 이유가 바로 이 차이 때문입니다. 식용유, 버터, 마요네즈 등에는 비극성 지방 분자가 풍부하게 들어 있어, 껌에 기름을 발라 문지르면 기름 분자가 껌 베이스의 고분자 사슬 사이사이로 침투합니다. 기름이 껌의 고분자 결합을 느슨하게 묽히고 용해시키면서 껌 고유의 끈적이는 접착력과 탄성을 완전히 잃게 만듭니다. 기름은 껌을 녹일 뿐만 아니라 머리카락의 케라틴 단백질이나 옷감의 섬유 표면 사이에도 미세하게 침투합니다. 기름이 얇은 막을 형성하며 강력한 윤활제 역할을 하기 때문에, 끈적임이 풀린 껌 덩어리가 마찰력 없이 빗이나 휴지에 쓱 밀려 나가게 됩니다. 껌을 떼어낸 후 머리카락이나 옷에 남은 기름기는 주방세제로 닦아내면 깔끔해집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.감기 바이러스나 세균에 감염되었을 때 열이 나는 것은 뇌의 체온 조절 중추가 병원체와 싸우기 위해 의도적으로 체온 설정값을 올리는 능동적인 면역 방어 작용 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.바이러스나 세균이 침입하면 면역 세포가 이를 인지하고 신체 경보 물질인 사이토카인을 혈액 속으로 방출하면, 사이토카인이 혈액을 타고 뇌의 체온 조절 중추인 시상하부에 도달하면 프로스타글란딘이라는 물질이 생성됩니다. 이 물질이 시상하부의 체온 기준점을 38~39°C 이상의 높은 온도로 재설정합니다. 체온 기준점이 오르면 뇌는 현재 체온을 추운 상태로 착각함에 따라 피부 미세혈관을 수축시켜 열 방출을 막고, 근육을 강제로 경련시켜 체온을 목표치까지 빠르게 끌어올립니다. 이렇게 몸이 열을 올리는 이유는 대부분의 감기 바이러스와 세균은 인간의 정상 체온인 36.5~37°C에서 가장 잘 증식하지만 체온이 38°C 이상으로 올라가면 병원체의 단백질 구조가 불안정해지며 복제 능력이 크게 떨어집니다. 높은 온도에서는 백혈구의 이동 속도가 빨라져 감염 부위에 더 신속하게 도달하며, 병원체를 잡아먹는 식균 작용과 항체 생산 능력이 향상되며, 바이러스 증식을 막는 인터페론의 활성도도 증대됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.빵 반죽이 부풀어 오르는 이유는 미생물인 이스트의 알코올 발효 과정에서 생성된 이산화탄소 기체가 밀가루의 글루텐 그물망 구조 안에 갇혀 내부 압력으로 반죽을 밀어 올리기 때문입니다. 이 과정을 자세히 설명해 드릴게요.이스트는 살아있는 단세포 진균류로, 밀가루에 포함된 당분을 영양분으로 활용하며, 반죽 내부처럼 산소가 부족한 환경에서 이스트는 무산소 호흡을 진행하며, 에탄올과 함께 대량의 이산화탄소 기체를 부산물로 방출합니다. 밀가루에 물을 넣고 치대면 단백질 성분인 글리아딘과 글루테닌이 결합하여 끈적이고 질긴 글루텐 입체 그물망을 만듭니다. 이스트가 내뿜은 이산화탄소 기체는 이 탄력 있는 글루텐 막을 뚫고 나가지 못한 채 내부의 미세한 공기 주머니 속에 갇혀 있다가, 동시에 부풀어 오르듯 반죽 부피를 늘립니다. 이스트 내부 대사 효소들의 반응 속도가 가장 왕성해지는 최적 온도가 바로 30~35°C입니다. 이 온도를 유지해 주면 기체 생성 속도가 급격히 빨라집니다. 기체의 온도가 올라갈수록 이산화탄소 기체 분자의 운동이 활발해져 부피 자체가 커지는 효과가 더해집니다. 그리고 발효된 반죽을 뜨거운 오븐에 넣으면, 갇혀 있던 이산화탄소와 에탄올, 수분이 마지막으로 순간 열팽창을 일으키며 반죽이 크게 부풀어 오릅니다. 온도가 80°C 이상으로 올라가면 이스트는 사멸하고, 글루텐 단백질이 굳어지면서 빵 구조가 최종 완성됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님 말씀처럼 기후변화로 인한 잦은 재해 소식을 접할 때마다 느껴지는 무력감과 안타까움에 깊이 공감합니다. 지구온난화의 진행 속도를 늦추고 지구를 보호하려면 어느 한 가지 방법만으로는 불가능하며, 개인의 실천부터 산업 구조 개혁, 정책적 결단까지 다각도의 노력이 동시에 이루어져야 합니다.먼저, 에너지 및 산업 구조의 대 전환으로 석탄과 석유 등 화석연료 중심의 발전 체계를 태양광, 풍력, 수소, 신형 원자력 등 온실가스 배출이 없는 무탄소 에너지 기반으로 빠르게 재편해야 하며, 철강, 석유화학 등 탄소 배출량이 많은 고중화학 공정에 수소환원제철 같은 친환경 기술을 도입하고, 이미 배출된 탄소를 포집해 매립하거나 재활용하는 탄소 포집·활용·저장 기술을 상용화해야 합니다.일상 생활 속에서도 대중교통 이용을 늘리고, 내연기관 차량 대신 전기차 및 수소차 등 친환경 이동 수단으로 전환하며, 식습관 및 식량 자원을 관리하고 고효율 가전제품 사용, 건물 단열 성능 개선, 불필요한 대기전력 차단 등을 통해 개인이 소비하는 에너지 수요 자체를 줄입니다. 지구온난화 대응은 개인의 개별적인 절약 활동과 사회 체계 자체를 바꾸는 대형 정책이 톱니바퀴처럼 함께 물려 돌아갈 때 결실을 맺을 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.DNA는 생명체의 형질을 결정하고 유지하는 데 필요한 모든 유전정보를 담고 있는 고분자 화합물입니다.DNA는 디옥시리보스라는 당과 인산, 염기가 1:1:1의 비율로 결합한 뉴클레오타이드가 길게 연결된 폴리뉴클레오타이드 가닥입니다. 두 개의 폴리뉴클레오타이드 가닥이 나선 모양으로 꼬여 있는 이중 나선 구조 형태를 띠며, 디옥시리보스와 인산이 공유결합으로 강하게 연결되어 이중 나선의 바깥쪽 골격을 형성합니다. 안쪽에서는 4가지 염기가 수소결합으로 서로 짝을 이루는 상보적 결합을 하고 있습니다.DNA는 생명 유지와 유전에 필수적인 핵심적인 기능을 수행합니다. 염기가 배열된 순서 자체가 하나의 암호로 작동하여 단백질을 이루는 아미노산의 종류와 순서를 결정합니다. ​이 정보가 생명체의 생김새, 체질, 생리적 특성 등 모든 형질을 결정합니다. 또한, 세포가 분열할 때 이중 나선이 풀리면서 각 가닥이 틀이 되어 상보적 염기 결합을 통해 원본과 동일한 DNA를 정확히 합성합니다. ​이를 통해 어버이 세포에서 딸세포로, 부모에게서 자식으로 유전정보가 손실 없이 전달됩니다. 이외에도 DNA에 저장된 유전정보는 직접 단백질을 만들지 않고, 필요할 때 RNA 형태로 전사됩니다. ​전달받은 RNA의 정보에 따라 세포 내 리보솜에서 단백질이 번번과 합성되어 효소, 호르몬, 신체 구조물 등 실질적인 생명 활동을 담당합니다.