답변 내역

안녕하세요.네, 실제로 참치와 같은 대형 어종에는 수은이 많이 존재합니다. 따라서 참치를 자주 많이 섭취할 경우 수은이 체내에 일정 부분 축적될 수 있으며, 말씀해주신 것처럼 임산부나 태아의 경우에는 신경계 발달에 영향을 줄 수 있기 때문에 섭취량을 제한하도록 권고되고 있습니다.원래 자연계에는 수은이 소량 존재하나 석탄 연소나 산업 배출로 인한 인간 활동에 의해 환경으로 방출되는 양이 증가하는데요, 이렇게 배출된 수은은 대기 중에서 이동하다가 비나 먼지를 통해 바다나 호수로 떨어집니다. 바닷물에 들어간 수은은 미생물에 의해 메틸수은으로 변환되며 이 메틸수은은 생물체에 매우 잘 흡수되고 배출은 느린 특징을 가지고 있습니다. 게다가 해양 먹이사슬을 통해 농도가 점점 높아지는 생물농축이 일어나는데요, 예를 들어 식물성 플랑크톤이 메틸수은을 흡수하고, 이를 작은 동물성 플랑크톤이 먹고, 다시 작은 물고기가 먹고, 더 큰 물고기가 그 작은 물고기를 먹게 됩니다. 이런 과정이 반복될수록 먹이사슬의 위쪽에 있는 포식자는 이전 단계의 수은을 모두 축적하게 됩니다. 이 때문에 먹이사슬의 상위 포식자인 대형 어종에서 수은 농도가 높아지며 그 중 대표적인 어종이 말씀해주신 참치입니다. 특히 참이의 경우 성장속도가 빠른데 수명이 길다보니 그 과정에서 많은 물고기를 섭취하여 체내 메틸수은의 농도가 높습니다. 따라서 이렇게 메틸수은이 농축된 참치를 먹을 경우 인체에 축적될 수 있습니다. 섭취된 메틸수은은 장에서 흡수되어 혈액을 통해 몸 전체로 이동하며 단백질, 특히 황 함유 아미노산과 결합하여 조직에 분포하는데요, 인체에서 메틸수은의 생물학적 반감기는 약 50~70일 정도로 알려져 있습니다. 즉 한 번 섭취한 수은이 완전히 사라지는 데 몇 달이 걸리기 때문에 매우 잦은 섭취가 지속되면 일정 수준까지 체내 농도가 올라갈 수 있습니다. 다만 참치를 가끔 먹는 경우에는 심각한 중독이 발생하는 일은 거의 없다고 보셔도 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.겨울철에 스마트폰 배터리가 빨리 닳는 것처럼 느껴지는 현상은 리튬이온의 이동성 감소와 내부 저항 증가 때문입니다. 스마트폰에는 대부분 리튬이온 배터리가 사용되는데, 이 배터리는 양극과 음극 사이를 리튬이온이 전해질을 통해 이동하면서 전기를 만들어 내는 원리로 작동합니다. 즉, 배터리는 리튬이온이 얼마나 원활하게 이동하느냐에 따라 많은 영향을 받습니다.이때 온도가 낮아지면 전해질 속에서 리튬이온이 움직이는 속도가 느려지는데요, 온도가 떨어지면 분자들의 운동 에너지가 감소하기 때문에 전해질 내부에서 이온이 확산되는 속도가 함께 감소하게 되는 것입니다. 그 결과 배터리 내부에서 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동하는 과정이 원활하지 못하게 되면서, 전자를 외부 회로로 공급하는 능력이 일시적으로 떨어지게 됩니다. 또한 온도가 낮아지면 배터리 내부의 전기화학 반응 속도도 감소하는데요, 전극 표면에서 일어나는 산화-환원 반응은 일정한 활성화 에너지를 필요로 하는데, 온도가 낮아지면 반응이 진행되는 속도가 느려지게 됩니다. 이 때문에 배터리가 전류를 공급하는 능력이 줄어들며, 스마트폰처럼 순간적으로 비교적 큰 전류를 요구하는 기기에서는 전압이 급격히 떨어지는 현상이 나타날 수 있습니다. 게다가 낮은 온도에서는 배터리의 내부 저항이 증가하는데요, 내부 저항이 커지면 같은 전류가 흐를 때 배터리 내부에서 전압 손실이 더 크게 발생합니다. 결과적으로 단말기에서 사용할 수 있는 전압이 낮아지기 때문에 배터리가 빨리 닳는 것처럼 보이는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 깊은 바닷속에서 기체가 들어 있는 물체가 찌그러지는 현상은 수압으로 인한 것입니다. 바닷속으로 깊이 내려갈수록 물이 위에서 아래로 누르는 힘이 계속 증가하게 되는데, 이는 물의 무게 때문에 생기는 압력입니다. 물은 밀도가 비교적 큰 물질이기 때문에 깊이가 증가하면서 위에 쌓여 있는 물의 양이 많아지고 그만큼 아래쪽으로 작용하는 압력도 커지는데요, 바다에서는 대략 수심이 10m 깊어질 때마다 약 1기압 정도의 압력이 추가로 증가합니다.따라서 심해에서 높은 압력이 물체에 작용할 때 물체 내부에 공기와 같은 기체가 들어 있다면 문제가 발생할 수 있습니다. 기체는 액체나 고체와 달리 분자 사이의 거리가 비교적 멀기 때문에 외부 압력이 가해지면 쉽게 부피가 줄어듭니다. 이를 보일의 법칙이라고 하는데요, 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피는 서로 반비례 관계에 있기 때문에 외부 압력이 커지면 기체의 부피는 줄어들게 되는 것입니다. 특히 깊은 바닷속에서는 주변 물이 매우 큰 압력으로 물체의 겉면을 누르게 되는데요 만약 물체 내부에 들어 있는 공기의 압력이 외부 수압보다 충분히 크지 않다면, 외부에서 누르는 힘이 내부에서 밀어내는 힘보다 커지게 됩니다. 그러면 물체의 벽이 안쪽 방향으로 눌리면서 형태가 변형되거나 찌그러지게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.미세먼지와 초미세먼지는 여러 배출원과 대기 중 화학 반응이 함께 작용하여 형성됩니다. 일반적으로 미세먼지는 크기가 약 10㎛ 이하인 입자를 의미하고, 그보다 더 작은 약 2.5㎛ 이하의 입자를 초미세먼지라고 하는데요 이러한 입자들은 자동차 배기가스, 발전소와 공장의 연소 과정, 난방 연료 사용, 산업 활동, 건설 현장 먼지 등 다양한 인위적 배출원에서 직접 발생하기도 하고, 대기 중에서 기체 물질이 화학 반응을 일으켜 새롭게 만들어지기도 합니다. 특히 우리나라의 미세먼지 문제는 국내 배출뿐 아니라 주변 국가에서 이동해 오는 대기오염 물질의 영향도 많이 받습니다. 대기의 흐름을 따라 오염 물질이 수백에서 수천 킬로미터까지 이동할 수 있기 때문에, 중국이나 몽골 등에서 발생한 먼지나 오염 물질이 편서풍을 타고 한반도까지 이동하는 경우도 있습니다. 봄철에는 말씀해주신 것처럼 중국 북부와 몽골 지역의 건조한 사막과 황토 지대에서 강한 바람이 불어 토양 먼지가 대량으로 발생하는데, 이것이 이른바 황사 현상으로 나타나면서 미세먼지 농도를 높이기도 합니다.다만 기온이 올라간다고 해서 미세먼지가 무조건 증가하는 것은 아니며, 계절 변화에 따른 여러 기상 조건이 복합적으로 작용합니다. 봄철에는 겨울보다 기온이 올라가면서 대기 중 화학 반응이 활발해지고, 질소산화물이나 황산화물 같은 기체 물질이 초미세먼지로 전환되는 속도가 빨라질 수 있습니다. 또한 아무래도 봄철에는 대기가 비교적 건조해지고 바람의 방향이 대륙에서 한반도로 향하는 경우가 많아 외부에서 유입되는 먼지의 영향을 받기 쉬운 시기이다보니 대기가 안정되어 공기가 위아래로 잘 섞이지 않는 상황이 발생하면서 오염 물질이 지표 부근에 머물러 농도가 높아질 수 있는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.온도가 높아질수록 화학 반응 속도가 빨라지는 이유는 분자들의 충돌 방식과 관련이 있습니다. 충돌 이론에 따르면 화학 반응은 반응물을 이루는 분자들 간에 서로 충돌할 때 일어나지만, 모든 충돌이 반응으로 이어지는 것은 아닙니다. 실제로 반응이 일어나기 위해서는 분자들이 서로 충분한 에너지를 가진 상태에서 올바른 방향과 배열로 충돌이 일어나야 합니다.온도가 올라가면 분자들의 평균 운동 에너지가 증가하는데요, 온도는 물질을 이루는 분자들의 운동 에너지의 평균값을 나타내는 물리량이기 때문에, 온도가 높아질수록 분자들은 더 빠르게 움직이게 됩니다. 즉 분자들이 빠르게 움직이면 단위 시간 동안 서로 충돌하는 횟수도 증가하는데요 이처럼 충돌의 빈도 자체가 많아지기 때문에 반응이 일어날 가능성이 높아지는 것입니다.반응 속도가 빨라지는 주된 이유는 반응이 일어나기 위해 필요한 최소한의 에너지인 활성화 에너지와 관련이 있습니다. 온도가 낮을 때는 많은 분자들이 이 활성화 에너지보다 낮은 에너지를 가지고 있기 때문에 서로 충돌해도 반응이 일어나지 않는데요, 반면 온도가 올라가면 분자들의 에너지 분포가 전체적으로 높은 쪽으로 이동하다보니 활성화 에너지 이상을 가진 분자의 비율이 크게 증가합니다. 즉 결과적으로 모든 충돌 중에서 실제로 화학 반응을 일으키는 유효 충돌의 수가 크게 늘어나게 되는 것입니다. 이와 함께 분자들의 운동이 활발해지면서 서로 다양한 방향으로 충돌할 가능성이 증가하기 때문에 반응이 일어날 수 있는 적절한 배열을 갖는 충돌도 상대적으로 많아집니다. 즉 온도가 높아질수록 화학 반응 속도가 빨라지는 이유는 분자들의 충돌 횟수가 많아지고, 동시에 활성화 에너지 이상을 가진 분자의 비율이 증가하여 실제로 반응을 일으키는 유효 충돌의 수가 크게 늘어나기 때문이라고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.바이오디젤이나 바이오에탄올이 섞인 혼합 연료는 일반적인 석유 기반 연료보다 화학적으로 불안정하기 때문에, 오래 보관할 경우 말씀해주신 것처럼 연료 성능이 떨어질 가능성이 있습니다. 바이오디젤의 경우 식물성 기름이나 동물성 지방을 원료로 만들어진 지방산 메틸에스터 계열 물질이기 때문에 분자 구조에 이중결합을 포함하는 경우가 많은데요, 이런 불포화지방산의 경우 공기 중 산소와 반응하기 쉬워 시간이 지나면서 산화 반응이 진행됩니다. 산화가 진행되면 과산화물이나 유기산, 고분자 물질이 생성되어 연료의 점도가 증가하고 침전물이나 검 같은 물질이 형성될 수 있으며 이러한 변화는 연료 분사 장치나 필터에 찌꺼기를 남기기 때문에, 연소 효율도 약간 떨어질 수 있습니다. 또한 산화로 인해 발열량이 조금 감소하고 산성도가 높아지면서 금속 부품의 부식을 촉진할 가능성이 있습니다.또한 바이오에탄올이 섞인 연료에서도 문제가 생길 수 이른데요, 에탄올은 물과 매우 잘 섞이는 흡습성 물질이기 때문에 공기 중 수분을 쉽게 흡수합니다. 따라서 시간이 지나면서 연료 속 수분 함량이 증가하면 에탄올과 물이 따로 분리되는 상분리 현상이 발생할 경우 연료의 조성이 균일하지 않게 되고, 연소 특성이 불안정해질 수 있습니다. 또한 수분이 많아지면 연료 시스템 내부에서 부식이 발생하거나 미생물이 증식하는 환경이 만들어질 수 있습니다. 따라서 실제 차량 운행에 바이오연료 혼합 연료는 일반적으로 장기간 보관하지 않는 것이 좋고 가급적이면 짧은 기간 안에 사용하시는 것이 좋습니다. 감사합니다.

안녕하세요.식물의 증산 작용은 식물 전체에서 물과 무기양분이 이동하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 증산작용이란 주로 잎의 공변세포로 이루어진 기공을 통해 물이 수증기 형태로 외부로 빠져나가는 과정인데, 이때 잎 내부의 수분이 줄어들면서 잎의 수분 퍼텐셜이 낮아집니다. 그러면 잎의 세포와 잎맥에 있는 물을 위쪽으로 끌어당기는 힘이 생기게 되고, 이 힘이 줄기 속의 물관을 따라 아래쪽까지 전달되면서 뿌리에서 흡수된 물이 계속 위로 이동하게 됩니다. 이 과정이 가능한 이유는 물 분자 사이에 존재하는 응집력과 물이 관의 벽에 달라붙는 부착력 때문인데요 물 분자들은 서로 강하게 끌어당기는 성질이 있어서 물관 속에서 하나의 긴 물 기둥처럼 연결되어 있으며, 잎에서 물이 증발하면 그 위쪽의 물이 당겨지고 그 힘이 연속적으로 아래까지 전달됩니다. 결과적으로 토양으로부터 뿌리로 흡수된 물이 줄기와 잎까지 지속적으로 공급될 수 있는 것입니다.물의 이동은 식물의 생리 기능과 연관되어 있는데요, 먼저 뿌리에서 흡수한 질산염, 칼륨, 인산과 같은 무기양분은 대부분 물에 녹아 물관을 통해 이동하기 때문에, 증산 작용이 활발할수록 양분 운반도 효율적으로 이루어집니다. 또한 잎으로 올라온 물은 광합성에 필요한 원료로 사용되며, 광합성 과정에서 생성되는 산소와 기체 교환 역시 기공을 통해 이루어집니다. 게다가 물이 증발할 때 열을 빼앗아 가는 특성 때문에 햇빛이 강하더라도 증산은 식물의 체온 조절에 관여하여 식물이 과열되지 않도록 도와줍니다. 즉 식물의 생장과 생존을 유지하는 데 증산 작용은 매우 중요한 역할을 한다고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요. 에너지드링크는 일정부분 공부에 집중하는데 도움이 될 수 있습니다. 말씀해주신 핫식스와 같은 에너지드링크에는 카페인이 들어 있는데, 카페인은 뇌에서 피로를 느끼게 하는 물질인 아데노신 수용체에 아데노신 대신 결합하여 작용을 억제하는 역할을 합니다. 아데노신은 깨어 있는 시간이 길어질수록 뇌에 축적되면서 졸림과 피로감을 느끼게 하는데, 카페인은 이 물질이 신경세포에 작용하는 것을 막아 주기 때문에 일시적으로 졸림이 줄어들고 각성 상태가 높아질 수 있는 것입니다. 그래서 에너지드링크를 마시면 잠이 덜 오고 정신이 또렷해지는 느낌이 들며, 짧은 시간 동안 주의력이나 반응 속도가 약간 향상될 수 있습니다. 하지만 이는 피로감을 잠시 줄여주는 것이지 근본적의 뇌의 능력을 향상시켜주는 것은 아닙니다. 즉, 기억력이나 이해력 같은 학습 능력을 근본적으로 높여 주는 것은 아니며, 단지 졸린 상태를 덜 느끼게 만들어 집중을 유지하기 쉽게 만드는 정도의 역할을 합니다. 또한 에너지드링크에는 당분이 많이 들어 있는 경우가 많기 때문에 과하게 마시면 교감신경이 활성화되어 심장이 두근거리거나 불안감이 커지고 손이 떨리는 등의 증상이 나타날 수 있습니다. 이런 상태에서는 오히려 집중력이 떨어질 수도 있으며, 시험처럼 긴장된 상황에서는 카페인의 각성 효과가 과하게 나타나 집중을 방해하기도 합니다. 즉 에너지드링크는 집중력을 일시적으로 향상시켜줄 순 있지만 공부 집중력에 더 큰 영향을 주는 것은 충분한 수면, 규칙적인 식사, 적절한 휴식과 같은 기본적인 생활 습관인만큼 시험이나 공부를 위해 에너지드링크에 의존하기보다는 평소 컨디션을 잘 유지하는 것이 더 효과적입니다.

안녕하세요. 인간의 최대 수명이 약 120세 전후일 가능성이 높다고 보는 견해가 있지만 앞으로도 노화 연구와 의학 기술이 발전하면 평균 수명과 건강수명은 상당히 늘어날 가능성이 있습니다.인간의 수명은 여러 생물학적 과정에 의해 제한을 받는데요, 대표적으로 세포 분열과 관련된 헤이플릭 한계라는 개념이 있습니다. 원래 인간의 체세포는 약 40~60회 정도 분열하면 더 이상 분열하지 못하는 상태에 도달하게 됩니다. 이는 염색체 끝부분에 있는 텔로미어라고 하는 반복서열이 세포 분열 과정에서 점점 짧아지기 때문인데요, 이 텔로미어가 지나치게 짧아지면 유전정보가 소실될 수 있어서 세포는 노화 상태에 들어가거나 죽게 됩니다. 이러한 세포 수준의 변화가 조직과 장기 기능의 감소로 이어지면서 전체 생명체의 노화가 진행됩니다. 또한 노화 과정에서는 DNA 손상 축적, 단백질 항상성 붕괴, 줄기세포 기능 감소, 미토콘드리아 기능 저하, 만성 염증 증가 등의 현상이 발생하기 때문에 단일 기술만으로는 인간 수명을 크게 늘리기는 쉽지 않다는 의견이 많습니다.하지만 최근에는 노화 세포를 제거하는 연구가 진행되고 있습니다. 노화 세포는 분열을 멈춘 상태이지만 염증 물질을 분비하여 주변 조직의 기능을 저하시키는데요, 동물 연구에서는 이런 세포를 제거했을 때 조직 기능이 개선되고 수명이 일부 연장되는 결과도 보고된 바 있습니다.향후 30~40년에 인간의 수명이 어떻게 될지에 대해서 대부분의 노화 연구자들은 최대 수명 자체가 크게 늘어날 가능성은 아직 불확실하다고 봅니다. 즉 현재 약 120세 전후로 추정되는 생물학적 한계가 크게 증가하지 않을 수도 있다는 의견이 있는데요, 다만 절대 수명은 크게 늘지 않더라도 평균 수명과 건강수명은 상당히 늘어날 가능성이 높다고 보는 연구자가 많습니다. 특히 의료 기술의 발전, 암 치료 기술 향상, 심혈관 질환 예방, 대사질환 관리, 그리고 노화 표적 치료가 발전하면 건강수명이 10~20년 정도 증가할 가능성은 충분히 논의되고 있습니다. 즉 단순히 오래 사는 것보다 기능적으로 건강한 상태를 유지하는 기간이 늘어나는 방향으로 변화할 가능성이 크다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 아침형 인간과 저녁형 인간은 실제로 존재하는데요 이러한 차이는 인간의 생체 시계와 관련이 있습니다. 사람마다 수면-각성 리듬이 다르게 나타나는데요 이러한 개인차를 크로노타입이라고 합니다. 이 크로노타입이 아침에 활동성이 높은 사람을 흔히 아침형 인간이라고 하고, 밤에 집중력과 활동성이 높은 사람은 저녁형 인간이라고 설명합니다.이러한 차이는 뇌의 생체 시계 시스템에서 비롯된 것인데요, 인간의 뇌에는 시상하부에 위치한 시상교차핵이라는 구조가 있는데, 이 부분이 하루 약 24시간 주기의 생체 리듬을 조절하는 중심 역할을 합니다. 이 생체 시계는 빛 정보를 받아 수면 호르몬 분비, 체온 변화, 각성 수준 등을 조절하는데, 특히 밤이 되면 멜라토닌이라는 호르몬이 분비되기 시작하면서 졸음이 유도됩니다. 그런데 사람마다 멜라토닌이 분비되기 시작하는 시간이 다르다보니 어떤 사람은 일찍 졸리고 어떤 사람은 늦게까지 깨어 있게 됩니다. 이러한 차이에는 유전적 요인이 상당히 영향을 미칩니다. 생체 시계를 조절하는 여러 유전자들이 존재하는데, 그중 대표적인 것이 PER3와 같은 생체 시계 유전자인데요, 이 유전자들의 변이 형태에 따라 수면 리듬의 길이나 멜라토닌 분비 시점이 달라질 수 있습니다. 또한 나이에 따라서도 크로노타입은 변하는데요 어린이는 비교적 아침형에 가깝고, 청소년기에는 생체 시계가 뒤로 밀리면서 저녁형 경향이 강해지는 경우가 많습니다. 이후 성인이 되면서 다시 조금씩 아침형으로 돌아가는 경향이 나타납니다. 다음으로 크로노타입을 바꿀 수 있는지에 대해서 물어봐주셨는데요, 어느 정도 조정은 가능합니다. 생체 시계는 빛, 식사 시간, 운동, 수면 습관 같은 환경 요인의 영향을 받기 때문입니다. 특히 아침에 강한 햇빛을 받으면 생체 시계가 앞당겨지고, 밤 늦게 밝은 빛을 많이 받으면 생체 시계가 뒤로 밀리게 됩니다. 그래서 저녁형 사람이 아침형으로 바꾸고 싶다면 아침 햇빛을 충분히 받고 밤에는 스마트폰과 같은 기기 사용을 줄여주는 것이 좋습니다. 감사합니다.