안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
물리
Q. 뼈를 치료하게 될때 뼈속이아닌 뼈막을 건들때 엄청나게 통증을 느끼는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그런데 뼈 자체에는 통증을 느끼는 신경이 없다. 이건 연골도 마찬가지다. 신경이 없는 이유는 아직 밝혀져 있지 않다. 통증을 느낄 수 있는 신경이 없는데 어떻게 아플 수 있을까? 그것은 뼈를 둘러싸고 있는 뼈막 속에 있는 신경이 통증을 느끼기 때문이다. 우리는 뼈가 아픈지 뼈를 감싸고 있는 막이 아픈지 구분할 정도로 예민하지 못하다.
전기·전자
Q. 야광별자리는 어떤 과학적원리로 빛이 나는지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물질에 빛을 쪼이면 그 물질이 빛을 흡수하고, 빛을 제거 했을 때 빛을 흡수한 물질이 천천히 다시 빛을 방출하는 것을 야광이라 한다. 빛을 제거해도 발광 상태를 유지하는 것을 인광이라고도 한다.야광의 빛을 방출하는 원리는 다음과 같다. 야광이 빛을 흡수하면 야광을 구성하는 물질의 전자들이 들뜬 상태(excited state)가 된다. 여기서 들뜬 상태란 원래 있던 상태 보다 높은 준위의 에너지 상태를 말하고 하나 혹은 둘 이상의 들뜬 상태가 존재한다. 들뜬 상태의 전자들은 빛이 제거되더라도 바로 바닥상태로 떨어지지 않고 준안정(metastable; 일시적으로 안정한) 상태에 있게 된다. 그런 후 준안정 상태의 전자들은 서서히 원래 있던 상태로 돌아간다. 이렇게 들뜬 상태에서 원래 상태로 돌아가면서 에너지의 형태인 빛을 방출하게 되는 것이다.모든 물질이 다 그렇지는 않지만 어떤 물질이라도 위와 같은 성질을 갖는다면 야광이 될 수 있다. 야광이 가능한 물질에 특정 진동수 이상의 빛을 쪼여주어야 한다. 일반 야광은 형광등의 빛이나 태양빛을 받아도 빛을 방출할 수 있는 물질로 만들어졌다.이런 성질을 가진 야광에 방사성 물질을 함유 시키면 효과가 더욱 커진다. 방사성 원소는 서서히 핵이 붕괴되면 사방으로 방사선을 방출한다. 야광 도료에 미량의 라듐을 섞으면 방사선의 자극에 의해 빛이 장기간 유지된다. 라듐은 방사성 물질로 한때 야광에 소량 첨가해서 사용했다. 하지만 라듐을 취급하던 사람들이 원인불명으로 사망하고, 방사성 물질이 나쁘다는 것을 알고 난 후 부터는 야광에 방사성 물질을 첨가하지 않고 발광이 더 잘되는 물질을 사용한다.
지구과학·천문우주
Q. 레이저 온도 측정기의 원리가 궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.측정하고자 하는 사물에 적외선 레이저 건을 쏘면 온도 수치가 기계에 표시되는데, 사용자는 이를 보고 온도를 알 수 있다. 그런데 사물의 특성과 환경을 고려하지 않고 마음 가는 데로 레이저 건을 쏘아 측정하면 정확한 값을 얻기 힘들다. 왜냐하면 이 제품의 작동원리는 적외선을 쏘아 방출하는 열에너지를 측정하는 것인데 모든 사물마다 열에너지를 방출하는 효율성(방사율)이 각기 다르기 때문이다. 이는 또한 주변의 온도 환경에 영향을 받기도 한다. 그래서 사물의 방사율이 높은 것은 한 번만 측정하여도 정확도가 높은 온도를 측정할 수 있으며, 낮은 것은 2중 3중으로 적외선을 쏘아 측정하여야 정확도가 높은 온도를 측정할 수 있다. 또한 측정 거리에 따라 측정 범위가 달라지므로 적정거리에서 측정하여야 오차범위를 줄일 수 있다. 종합하자면 방사율이 높고 온도가 높은 경우 멀리서(약 1m), 방사율이 낮고 온도가 낮은 경우 가까운 거리(약 30cm)에서 측정해야 정확한 온도값을 얻을 수 있다.
지구과학·천문우주
Q. 악어는 어떻게 그렇게 강한 턱힘을 가질 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.놀라운 사실이 있습니다 악어의 무는 힘은 매우 강하지만 악어의 턱은 놀라울 정도로 예민하다고 합니다. 어느정도로 예민한가 하면 우리의 손끝보다 예민하다고 합니다 갑옷처럼 단단한 가죽을 가진 악어의 턱이 어떻게 그처럼 예민하게 느낄 수 있을까요?악어의 턱에는 수많은 감각 기관이 있습니다 연구가인 덩컨 리치는 악어의 감각 기관을 연구한 후에 이렇게 말했습니다 "악어의 두개골에는 구멍이 있는데 각 구멍에는 신경 말단이 하나씩 나와 있다"바로 이런 구조 때문에 턱에 있는 신경 섬유는 보호받게 되며 어떤 부위는 장비로 측정할 수 없을 정도로 예민합니다. 그 결과 악어는 입에 있는 음식물과 찌꺼기를 구분할 수 있습니다또한 어미 악어는 입에 있는 음식물과 찌꺼기를 구분할 수 있으며 어미 악어는 부화한 지 얼마 안된 아주 어린 악어를 입안에 넣어 옮기면서 실수로 물어 죽이는 일이 없다고 합니다 이러한 강한 힘을 가지고 있으면서 예민한 감각을 지니고 있다니 참으로 놀랍지 않을 수 없네요우리주위에 있는 수 많은 생물들은 독특한 면을 참으로 많이 지니고 있는것 같습니다. 모든 생물이 진화 되었다면 설명하기가 어려운 문제일것 같다는 생각이 드네요
지구과학·천문우주
Q. 창문에 물이 맺히는 결로현상?은 왜 생기는 건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.표면 결로와 내부 결로가 있다. 표면결로는 벽과 배관, 유리면의 표면온도가 낮아지고 표면 부근의 공기 온도가 결로 온도 이하로 되면 발생하는 이슬맺힘 현상을 말한다. 겨울철에 잘 생기는 결로현상은 내부와 외부의 온도 차이 때문에 생기게 된다. 보통 창문에 작은 물방울이 맺히는데, 이 같은 현상을 결로현상이라고 한다. 결로가 생기는 걸 내버려 두면 곰팡이가 생기기 쉽기 때문에 집 안에 결로가 생기지 않도록 미리 방지해야 한다. 곰팡이가 생겨버리면 벽지도 다시 보수해야 하고, 더 문제는 호흡기에도 좋지 않기 때문에 미리미리 결로가 생기지 않도록 방지하는 것이 좋다.
화학
Q. 겨울에 배관은 왜 갈라지는건가요???
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.배관에 물이 차 있고, 영하의 강추위에 배관속의 물이 얼면서 부피가 커지게 되어 배관이 깨지게 됩니다.
생물·생명
Q. 다양한 혈액형종류와 구분하게 되는 기준
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.다른 혈액형의 피를 수혈하면 목숨이 위험할 정도로 심각한 부작용이 생기기 때문에 혈액형이 발견되기 전에는 안전한 수혈이 불가능했다. 혈액형이 발견되기 전에는 수혈을 하면 가끔 효과가 있는 경우도 있지만 원인불명의 부작용으로 죽는 사람이 너무 많아서 제대로 된 치료법으로 인정 받지 못했지만, 혈액형의 발견으로 안전한 수혈이 가능해지면서 출혈이 심한 환자나 대규모 수술이 필요한 환자 등 수많은 환자를 치료할 수 있게 되었다. 혈액형을 처음 발견한 인물은 오스트리아의 병리학자인 카를 란트슈타이너(Karl Landsteiner, 1868 ~ 1943). 그는 이 공로로 노벨생리학·의학상을 수상했다.일반적으로 혈액형은 적혈구 항원의 형태, 수적이상 및 가계의 유전적 차이 등의 원인으로 아래와 같은 종류가 있다.ABO식Rh식적혈구 막의 항원이나 항원결정인자에 의하여 D, C, c, E, e 등, 약 40개의 항원으로 나누며 적혈구 세포막에 각각의 항원이 존재하는지에 따라 Weak D형, -D-/-D-형[1] 등으로 분류된다.Lewis식정상적인 사람의 혈청 속에 드물게 존재하는 동종이며 불규칙 항체를 가지고 있으며 P식은 P1, P2, Pk1, Pk2, p형의 5가지로 구분된다.MNSs식M, N, S, s항원이 존재하며, 이 네 항원이 모두 없는 MkMk형이 알려져있다.P식Kell식등 다양한 종류가 있다. 각각의 혈액형은 세부적으로 다시 분류될 수 있다. 특별히 어떤 형질이 나타나진 않지만 다른 유전자의 작용을 억제하는 유전자를 억제유전자라고 하는데 혈액형 ABO에는 억제유전자가 존재한다(ex) H or h). HH or Hh 의 경우 우리가 일반적으로 알고 있는 ABO 혈액형의 표현형이 나타난다. 다만 hh인 경우 AB, AO, BO, OO 모두 표현형이 O형으로 나타난다. 이와 같은 경우를 상위성(epistasis)을 가진다고 말하기도 한다.[2]
전기·전자
Q. 전기장판에 오랜 누워 있으면 인체에 해롭나요.?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전자파가 얼마나 나오냐에 따라서 인체에 다르게 영향을 미칠 수 있습니다. 요즘에는 전자파가 적은 탄소카본매트가 있습니다.
화학
Q. 평소쓰는 핫팩은 어떤원리로 따뜻해지는지궁금해요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.핫팩의 원리는 제가 과학시간에 배우기론 밀봉이 되어있던 핫팩을 뜯으면 핫팩 안에 있던 철 가루가 밖에 공기를 만나서 반응을 하게 되고, 핫팩을 흔들게 되면 철 가루와 촉매가 혼합이 됩니다. 그래서 핫팩은 따뜻해지지요.일반적인 핫팩은 철을 촉매로 산화시켜서 발생하는 산화열로 작동함산화철에 내재된 에너지가 철과 산소에 내재된 에너지보다 작기 때문에 결합하면서 열이 발생하는 것이처럼 일반 핫팩은 산화•환원 반응을 이용한 화학적인 방법으로 열을 발생시키는 반면 전자 핫팩은 전기 저항이라는 물리학적인 방법으로 작동함그리고 참고로 말씀드리자면 핫팩은 조금만 흔들어도 충분히 뜨거워집니다. 너무 과하게 흔들게 되면 급속도로 뜨거워지고 지속시간도 줄어들고 터질 위험도 있으니, 조금만 흔들어서 알차게 사용하시길 바랍니다.
생물·생명
Q. 놀라거나 긴장할 때 털이 서는 원리가 뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.소름이 돋을 때, 척추에 있는 신경이 자극을 받아서 뇌로 신호가 전달됩니다. 이 신호는 교감신경계를 자극하여 혈관을 수축시키고, 이때 털근육도 동시에 수축됩니다. 이로 인해 털이 일어서고, 털 주변의 피부에 있는 센서가 자극을 받아서 서게 됩니다.