안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 치아 평생 양치질해도 잘 달지 않는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.치아의 형태는 유치나 영구치에 상관없이 전치부와 구치부로 나누어 서로 다른 특징을 보인다. 각 치아의 외형은 치아가 구강 내에서 수행하는 기능이나 역할과 밀접한 관계가 있다. 전치부 치아들이 무언가를 자르거나 끊을 수 있는 절단이란 모서리 형태를 띄고 있는 데 비해 구치부 어금니들은 씹어서 갈아주는 역할에 적합하게 아래위 치아가 톱니처럼 맞물릴 수 있는 뾰족한 교두를 교합면에 2~5개씩 가지고 있다. 반면, 모든 치아의 내부 구조는 동일하다.각각의 치아는 치관이라도 불리는 치아머리와 치근이라도 불리는 치아뿌리로 이루어져 있고 치관과 치근의 경계 부위를 치아의 목에 해당한다 하여 치경(齒頸)이라 한다. 치관의 표면은 법랑질(사기질)로 덮여 있고 치근은 시멘트질로 덮여 있으며 그 안쪽에 치아의 대부분을 구성하는 상아질이 있다. 이는 발거된 치아를 절단해 관찰하면 잘 알 수 있다.법랑질은 무기질 성분이 전체의 96%를 차지할 정도로 우리 몸에서 가장 단단하고 석회화가 잘 되어 있는 경조직이다. 자체의 혈관이나 신경은 없고 색은 무색 내지 유백색으로 반투명한 것이 특징이다. 영구치의 전치부 절단 모서리와 구치부 교두 꼭대기에서 가장 두껍고 치아 목 쪽으로 내려 갈수로 점점 얇아진다.상아질은 치아의 대부분을 차지하고 있으면서 중앙에 있는 치수실(치수방)을 둘러싸는 경조직이다. 무기질 성분이 약 70% 정도이고 나머지는 유기질 성분으로 구성되어 법랑질에 비해 덜 단단하며 약간의 탄력성이 있다. 색조는 황백색을 띄며 혈관은 없지만 치수와 인접한 경계부로부터 치아의 바깥쪽을 향해 전체 치아에 걸쳐 뻗어 있는 상아세관이라는 미세구조가 있어서 감각을 느낄 수 있다. 또한 상아질을 만들어 낼 수 있는 세포가 치수쪽 가장자리에 늘어서 있어서 필요 시 이 세포들이 활성화되어 상아질을 추가로 만들어 치아 안쪽에 첨가하기도 한다. 이런 경우, 치수실은 원래의 크기보다 작아진다.상아질이 둘러싸고 있는 중앙의 치수실은 대개 치아의 치관부 외형과 비슷한 형태를 가지고 있고 치아의 뿌리 쪽, 즉 치근 가운데의 치수 공간은 좁고 긴 관 형태여서 치근관이라 구분해서 부른다. 내부에 치수라고 불리는 성긴 연조직(물렁한 조직)이 들어 있다. 치수에는 신경과 혈관조직이 들어 있으며 치근단공(치아뿌리끝 구멍)을 통해 주변 뼈 속의 신경, 혈관과 연결된다.치근의 표면은 시멘트질로 덮여 있는데 치근의 상아질과 견고하게 결합되어 있다. 시멘트질은 혈관이 없는 점을 제외하고는 뼈와 매우 유사하며 무기질 성분은 약 50% 정도이다.치관 제일 표층의 법랑질은 치아를 보호하는 덮개 역할을 하는 가장 단단한 조직이다. 법랑질 자체에는 감각이 없고 어떤 방법으로든 한번 파괴되면 재생되거나 대체되지 않으며 깨지기 쉬운 단점이 있다. 치아의 대부분을 차지하는 상아질은 상부의 법랑질을 받쳐주고 부서지기 쉬운 법랑질의 약점을 보완하는 쿠션역할을 한다. 법랑질보다 좀 더 탄력성이 있는 상아질의 지지가 없다면 법랑질만으로는 씹는 힘을 견딜 수 없다는 것이다.
Q. 지구의 자전과 공전이 사람에게 어떤 영향을 미치는 가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구의 자전은 하루의 변화가 생기는 것입니다. 지구가 자전하지 않으면 지구의 한쪽만 태양을 볼 수 있고, 반대편은 영원히 밤만 존재 하게 됩니다. 그리고 지구의 공전은 계절 변화가 있습니다. 지구가 자전을 하기에 사람들은 땅에 붙어서 살아갈 수 있습니다. 자전 하지 않는다면 사람을 포함한 모든 물체는 우주 밖으로 날아가 버립니다.
Q. 지구와 공기구성이 거의 비슷한 행성이 있을까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아직은 찾지 못했지만, 먼 미래 언젠가는 지구와 비슷한 행성을 찾거나 다른 행성을 지구와 비슷하게 테라포밍 하지 않을까 합니다.
Q. 반도체의 원리는 무엇 인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.반도체는 어떤 특별한 조건하에서만 전기가 통하는 물질로, 필요에 따라 전류를 조절하는데 사용된다. 반도체에 가해진 전압이나 열, 조사된 빛의 파장에 따라서 전기전도도 값이 변화된다. 반도체의 전기전도도 값은 절연체의 값보다는 크고, 도체의 값보다는 작다. 온도가 증가함에 따라 도체, 즉 금속의 전기전도도는 감소하는데 비해 반도체의 전기전도도는 증가하는 특성을 보인다.반도체 물질의 특성은 더해 준 불순물이나 첨가에 따라 달라진다. 이러한 특성으로 인해 반도체는 현대 과학기술 문명의 중심이 되는 전기전자산업에서 가장 핵심적인 요소를 구성하고 있는데, 주로 실리콘(Si)이 반도체 물질로 사용되고 있다. 따라서, 전자산업을 실리콘산업(silicon industry)이라고도 하고, 실리콘산업 관련 회사가 모여있는 미국 캘리포니아 주의 산호세(San Jose) 지역을 실리콘밸리(Silicon Valley)라고도 부른다. 전자산업에서 반도체를 활용하는 대표적인 반도체소자로는 다이오드와 트랜지스터가 있다.반도체에 대한 보다 근본적인 이해를 하기 위해서는 반도체 물질 내에서 움직이는 전자의 운동을 양자역학적으로 이해해야 한다. 결정 격자를 이루는 고체 물질은 격자의 주기성으로 인해 물질 내의 전자가 에너지띠를 형성하는데, 그림 1과 같이 원자가띠(valence band)와 전도띠(conduction band) 사이의 너무 크지 않은 적당한 크기의 띠틈을 가지고 있는 물질이 반도체가 된다.가득찬 원자가띠와 비어있는 전도띠를 보여주는 반도체의 띠구조. 페르미 준위는 금지된 띠틈 (전도띠와 원자가띠 사이) 속에 있다.반도체란 절대 영도에서 가장 위의 원자가띠가 완전히 차 있는 고체이다. 다르게 말하자면, 전자의 페르미 에너지가 금지된 띠틈에 있는 것을 말한다. (절대 영도에서 전자 상태가 어느 수준까지만 차 있게 되는데, 이를 페르미 에너지라고 한다.)실온에서는 전자 분포가 조금 흐트러지는 현상이 발생한다. 물론 조금이긴 하지만, 무시할 수 없는 만큼의 전자가 에너지 띠간격을 넘어서 전도띠로 간다. 전도띠로 갈만큼 충분한 에너지를 가지고 있는 전자는 이웃하고 있는 원자와의 공유결합을 끊고, 자유롭게 이동할 수 있는 상태가 돼서 전하가 전도한다. 이렇게 전자가 뛰쳐나온 공유결합은 전자가 부족해지게 된다.(또는 자유롭게 이동할 수 있는 양공이 생겼다고도 볼 수 있다. 양공은 사실 그 자체가 움직이는 것은 아니지만, 주변의 전자가 움직여서 그 양공을 메우면 양공이 그 전자가 있던 자리로 옮겨간 것처럼 보인다.도체와 반도체의 중요한 차이점은, 반도체에서는 전류가 흐르는 경우 전자와 양공이 모두 이동한다는 것이다. 이와 달리 금속은 페르미 준위가 전도띠 안에 있기 때문에 그 전도띠는 일부만 전자로 채워진다. 이 경우에는 전자가 다른 비어있는 상태로 이동하기 위해 필요한 에너지가 적고, 그래서 전류가 잘 흐른다.
Q. 자기장으로 물이 끊는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인덕션 히터가 자기장을 형성하는 자기유도 방식의 인덕션 레인지로 상판 위의 용기를 직접 가열시키기 때문에 열 손실이 적어 높은 열효율을 자랑하는데요. 불꽃이 없기 때문에 더욱 안전하게 요리할 수 있어요