안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
Q. 화학 용어 중에 임계마이셀농도가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.임계마이셀농도(CMC, Critical Micelle Concentration)는 계면활성제의 수용액에서 미셀이 형성되기 시작하는 계면활성제의 농도를 말합니다. 즉, 물에 계면활성제를 투입하게 되면 계면활성제는 친유성 부분 때문에 물속에 존재하기 힘듭니다. 그러나 일정 농도 이상이 되면 계면활성제 분자들이 서로 결합하여 친수성 부분은 물 쪽으로, 친유성 부분은 물과 섞이지 않는 물질 쪽으로 향한 구형의 구조를 형성하게 됩니다. 이러한 구조를 미셀이라고 합니다.임계마이셀농도는 계면활성제의 구조, 온도, pH 등에 따라 달라집니다. 일반적으로 계면활성제의 구조가 친수성 부분과 친유성 부분의 길이가 비슷할수록, 온도가 높을수록, pH가 중성일수록 임계마이셀농도가 낮아집니다.임계마이셀농도는 미셀제제의 특성을 평가하는 데 중요한 지표입니다. 임계마이셀농도가 낮을수록 미셀의 형성이 쉽고, 미셀의 크기가 작아져서 미셀 내부에 있는 약물이 체내로 잘 흡수될 수 있습니다.따라서 식약처에서 체내에서 잘 녹는 복제약 개발을 지원하는 과정에서 미셀제제의 특성을 입증하기 위해서는 임계마이셀농도를 측정하는 것이 필요합니다.
Q. 태풍이 발생 원리는 어떤 것인지 알고 싶어요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태풍은 열대 지방의 따뜻한 바다에서 발생하는 강력한 열대 저기압입니다. 태풍이 발생하기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요합니다.적도 부근의 따뜻한 바다: 태풍은 바다로부터 증발한 수증기를 에너지원으로 사용하기 때문에, 수온이 26℃ 이상인 따뜻한 바다에서 발생합니다.대기 불안정성: 태풍은 대기의 불안정으로 인해 발생합니다. 대기 불안정이란, 대기의 상하층 사이에 온도 차이가 큰 것을 의미합니다. 이러한 온도 차이로 인해 공기의 밀도가 달라지고, 공기의 밀도가 낮은 곳으로 공기가 이동하면서 대류가 발생합니다.적도 부근의 강한 바람: 태풍은 강한 바람의 영향을 받아 발생합니다. 적도 부근의 바람은 지구의 자전으로 인해 발생하는 편서풍입니다. 편서풍은 적도 부근에서 북반구에서는 동쪽에서 서쪽으로, 남반구에서는 서쪽에서 동쪽으로 불어옵니다. 이러한 편서풍이 태풍의 형성에 중요한 역할을 합니다.이러한 조건이 모두 갖추어지면, 열대 대기권에서 대류 구름이 형성되기 시작합니다. 대류 구름은 더운 공기가 위로 올라가면서 찬 공기와 만나서 응결하면서 만들어집니다. 대류 구름이 점점 커지면서 저기압이 형성되고, 저기압이 더욱 강해지면서 태풍이 됩니다.태풍은 바다로부터 증발한 수증기를 공급받아 강도를 유지하면서 고위도로 이동합니다. 태풍이 육지에 상륙하면, 육지의 지표면과 마찰하면서 에너지를 잃고 점차 약화되다가 소멸하게 됩니다.태풍은 지구의 열 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 태풍은 열대 지방의 따뜻한 공기를 고위도로 이동시키면서, 열대 지방의 기온을 낮추고 고위도의 기온을 높여줍니다. 또한, 태풍은 많은 비를 내리면서 지구의 수분 순환에 기여합니다.태풍은 때때로 큰 피해를 입힐 수 있습니다. 태풍으로 인한 피해로는 강풍, 폭우, 해일, 홍수 등이 있습니다. 따라서 태풍이 발생하면, 피해를 최소화하기 위해 철저한 대비가 필요합니다.
Q. 비행기를 타고 갈때 귀가 막히는건 어떤 과학적 이유때문인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.비행기 이륙 후 귀가 막히는 현상은 항공성 중이염이라고 합니다. 이는 비행기의 고도가 높아지면서 외부 기압이 낮아지고, 이에 따라 중이의 압력이 외부 기압보다 낮아지기 때문에 발생합니다.우리의 귀는 고막을 기준으로 내부와 외부로 나뉘어 있습니다. 내부는 중이, 외이는 외이도와 외이강으로 구성되어 있습니다. 중이에는 고막과 달팽이관이 있으며, 외이도는 외부와 중이 사이를 연결하는 통로입니다.비행기 이륙 시, 비행기는 지상에서 고도가 높아질수록 외부 기압이 낮아집니다. 이때, 중이의 압력은 지상의 대기압에 맞춰져 있기 때문에, 중이의 공기가 외부로 빠져나가면서 중이의 압력이 외부 기압보다 낮아집니다.중이의 압력이 외부 기압보다 낮아지면, 고막이 외부로 부풀어 오르게 됩니다. 이로 인해 귀가 막히고 소리가 잘 들리지 않는 증상이 나타납니다. 심한 경우 통증이 발생할 수도 있습니다.이러한 현상을 예방하기 위해서는 다음과 같은 방법을 시도해 볼 수 있습니다.껌이나 사탕을 씹는다.하품한다.코를 막고 입을 벌려서 숨을 내쉰다.껌이나 사탕을 씹으면, 중이의 압력을 높이는 데 도움이 됩니다. 하품은 중이의 공기를 외부로 배출하는 데 도움이 됩니다. 코를 막고 입을 벌려서 숨을 내쉬면, 중이의 공기를 외부로 배출하고 동시에 중이의 압력을 높이는 데 도움이 됩니다.항공성 중이염을 예방하기 위해서는 비행기 이륙 시부터 이러한 방법을 미리 시도해 보는 것이 좋습니다.
Q. 활성산소는 일반적인 산소와 무엇이 다른가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.흔히 자연에 퍼져있는 산소는 화학적으로 안정된 상태의 산소입니다. 이 산소는 전자가 두 개씩 쌍을 이루고 있어, 다른 분자나 원자와 쉽게 결합하지 않습니다. 따라서 산소 자체는 다른 물질에 해를 끼치지 않습니다.반면, 활성산소는 화학적으로 불안정한 상태의 산소입니다. 이 산소는 전자가 한 개만 있거나, 두 개가 쌍을 이루지 않은 상태입니다. 따라서 다른 분자나 원자와 쉽게 결합하여, 세포막, DNA, 단백질 등 세포의 구조를 손상시킬 수 있습니다.활성산소는 크게 두 가지 경로로 생성됩니다. 하나는 호흡 과정에서 생성되는 것입니다. 산소가 세포 내에서 에너지를 생성하는 과정에서, 일부 산소가 불안정한 상태로 변하게 됩니다. 또 다른 하나는 외부 환경으로부터 생성되는 것입니다. 자외선, 방사선, 화학물질 등이 산소를 불안정한 상태로 만들 수 있습니다.활성산소는 우리 몸에서 다양한 역할을 합니다. 예를 들어, 면역 반응에서 병원균을 공격하는 데 사용됩니다. 또한, 세포의 신호 전달과 항상성 유지에도 관여합니다.그러나 활성산소가 너무 많이 생성되면, 세포 손상을 일으켜 다양한 질병을 유발할 수 있습니다. 대표적인 질병으로는 노화, 암, 심장 질환, 뇌졸중 등이 있습니다.화학적으로 만들어진 활성산소 이외에도, 자연에서도 활성산소가 존재합니다. 예를 들어, 공기 중에는 오존, 과산화수소 등이 활성산소의 일종입니다. 또한, 식물과 동물의 세포에서도 활성산소가 생성됩니다.활성산소의 생성을 줄이기 위해서는 건강한 식단을 유지하고, 규칙적인 운동을 하는 것이 도움이 됩니다. 또한, 스트레스를 줄이고, 충분한 수면을 취하는 것도 중요합니다.
Q. 핵물질도 태양에 가까이 가면 녹을 수도 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.핵물질의 경우, 태양처럼 매우 높은 온도에 닿게 되면 핵분열이 일어나면서 방사능을 방출합니다. 따라서 태양으로 핵무기를 쏘아 분해시킨다는 것은 현실적으로 불가능합니다.핵분열은 핵 안에 있는 중성자가 다른 중성자를 충돌시켜 핵분열을 일으키는 과정입니다. 이때 방출되는 에너지는 매우 크기 때문에, 태양과 같은 고온 환경에서는 핵분열이 더욱 촉진됩니다. 따라서 핵무기를 태양으로 쏘아도, 오히려 핵분열이 더욱 심해져 더 많은 방사능을 방출하게 됩니다.핵물질에서 나오는 유해물질은 핵분열에 의해 생성되는 방사성 물질입니다. 이 물질들은 방사선을 방출하여 인체에 해를 끼칠 수 있습니다. 따라서 핵물질을 안전하게 처리하기 위해서는 방사성 물질을 분리하여 격리하는 것이 중요합니다.방사성 물질은 열에 의해 분해될 수 있습니다. 그러나 핵물질에서 나오는 방사성 물질은 매우 안정적이기 때문에, 일정 온도 이상의 열을 만나도 분해되지 않습니다. 따라서 핵물질에서 나오는 유해물질도 일정 온도 이상의 열을 만나면 소멸될 가능성은 없습니다.다만, 핵물질을 녹여서 유해물질을 분리하는 방법은 있습니다. 핵물질은 매우 높은 온도에서 녹기 때문에, 핵물질을 녹여서 유해물질을 분리한 다음, 핵물질은 재활용하고 유해물질은 격리하는 방법이 가능합니다.