안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 광합성작용이란 어떤식물에게 필요한건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.광합성은 광합성 기구가 빛 에너지를 화학에너지로 전환하는 과정이다. 광합성은 빛에 의존하는 단계와 빛에 의존하지 않는 단계로 나뉜다. 빛에 의존하는 단계에서는 에너지 화폐인 ATP와 환원력인 아데닌 디뉴클레오티드 인산(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH)을 합성한다. 빛에 의존하지 않는 단계에서는 앞 단계에서 생성된 ATP와 NADPH를 이용하여 탄소, 질소 및 황을 동화한다.산소발생형과 비산소발생형 광합성빛에 의존하는 반응과 의존하지 않는 두 단계로 구성된 광합성 (출처:한국식물학회)광합성을 통해서 세포가 일을 하는데 필요로 하는 에너지를 스스로 전환하는 생물을 광독립영양생물(photoautotroph)이라 한다. 원핵세포 생물인 남세균과 진핵세포 생물인 조류나 고등식물과 같은 광독립영양생물의 광합성은 물이 분해되어 산소가 발생하는 산소형(oxygenic)이다. 반면 녹황세균(green sulfur bacteria)이나 황세균(sulfur bacteria)과 같은 혐기성 세균에서 볼 수 있는 광합성은 물 대신에 황화수소(H2S)를 사용하기 때문에 산소 대신에 황이 생성되는 비산소형(anoxygenic)이다.1)
화학
Q. 매체에서 미네랄에 대해서 많이 이야기 합니다. 이 미네랄은 어떤 성분으로 이루어져 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.다량 무기질[편집]칼슘(Ca)체중의 약 2%를 차지하며, 그 대부분이 인산칼슘의 형태로 뼈와 이(齒)의 성분을 이룬다. 이밖에 타액[4], 혈장 중에 약간 존재하며 근육 및 신경의 기능조절, 혈액응고에 필수적이다. 칼슘이 부족하면 구루병이 생기거나 근육운동의 부조화가 일어난다.부갑상선 호르몬은 혈장 중의 칼슘 농도를 정상으로 유지시키는 작용이 있다. 그래서 부갑상선을 제거하면 혈장 내 칼슘 함량이 내려가 테타니라고 하는 특수한 경련을 일으켜 사망한다.마그네슘(Mg)체내 약 0.1%를 차지하며 칼슘과 함께 뼈에 함유되어 있다. 마그네슘은 근육과 신경의 기능을 유지하고, 에너지를 발생시키며 단백질 합성의 촉매로 작용한다. 칼슘, 칼륨, 나트륨 등 다른 무기염류의 대사에도 영향을 미치므로 마그네슘이 체내에 부족시 질병에 걸리거나 기존의 질병이 악화될 수 있다. 마그네슘은 녹색 야채, 호두·땅콩과 같은 견과류, 정제하지 않은 곡물 등에 많이 들어 있다.칼륨(K)세포 외액에는 적지만 세포 내에는 다량 존재하며, 세포기능에 중요한 역할을 한다. 혈장 중의 칼륨은 근육 및 신경의 기능조절에 필요하고 이것이 너무 저하되면 근육마비를 일으킨다. 채소류에 많이 함유되어 있으며, 보통 매일 2∼3%를 취하면 결핍을 일으키는 일은 없다.염소(Cl)보통 나트륨에 수반하여 체내에 분포하며, 위액의 염산으로서 분비된다. 칼슘과 함께 아밀레이스의 보결족으로써 포함되어 있다. 식염으로서 나트륨과 함께 섭취되어 대사도 거의 나트륨과 같다. 한국인은 매일 10∼20g 이상의 식염을 섭취하고 있다.나트륨(Na)칼륨과 반대로 세포 내에는 적고 세포 외액에 주로 존재하며, 삼투압(渗透壓)을 바르게 유지한다. 음식에는 보통 식염의 형식으로 섭취되어 소변으로 배설되지만, 식염의 섭취가 없으면 즉시 신장에서의 나트륨 배설이 정지되어 결핍은 일어나지 않는다. 그러나 땀이 심하게 날 때에는 식염분이 땀과 함께 대량 상실된다. 그러므로 식염을 충분히 보충하지 않으면 나트륨 상실을 초래하여 혈압저하, 근육경련 등의 장애를 일으킨다.황(S)단백질 대사의 필수요소로서 메티오닌, 시스테인 등 일부 아미노산의 성분이다. 이 중 메티오닌은 필수 아미노산이다.인(P)칼슘 다음으로 체내에 많다. 그 대부분은 인산칼슘으로서 뼈와 이(齒)에 존재하고 나머지는 인(燐)지질·핵산[5]으로서 모든 조직을 구성한다. 또 생물체 내의 물질대사에 기본적으로 중요한 역할을 한다. 음식물 속의 인산화합물은 소화에 의해 무기인산염이 되어 흡수된다. 무기인산염이 되어도 흡수되는 것은 2분의 1 정도다. 영양 소요량으로서 1인 1일당 1g으로 되어 있으나, 한국인은 곡물을 많이 먹기 때문에 1.3g으로 약간 과다하게 섭취하고 있다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑 물질이 무엇인지 추적하는 실험이 어디까지 진행되고 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.암흑물질(暗黑物質, dark matter)은, 중력을 통해 우주에 존재한다는 것을 간접적으로 유추할 수 있지만, 전자기파를 비롯한 다른 수단으로는 전혀 관측되지 않는 수수께끼의 물질이다.원시 블랙홀, 비활성 뉴트리노, 혹은 원자가 되지 못하고 남은 쿼크 덩어리[2] 심지어는 그저 인류가 발견하지 못한 갈색왜성, 비활동 블랙홀과 같은 어두운 천체들이 전체 질량에서 누락된 결과라는 등의 다양한 가설이 제시되고 있으나 모두 각자 허점이 존재하는 탓에 아직까지 정체가 밝혀지지 않고 있다.암흑 물질과 암흑 에너지는 무엇일까?[3]중력장은 중력원인 질량을 가진 입자만이 생성할 수 있다. 그러므로 물질 및 전자기파가 상호작용하는 중력장의 중심에는 반드시 그에 상응하는 양의 질량이 중력원으로서 존재해야 한다. 심지어 강한 중력으로 일정 거리 내의 물질과 전자기파를 삼켜버리기에 내부 관측이 되지않는 블랙홀조차도 경계면에서 빨려들어가는 물질로부터 다양한 파장이 방출되는 것이 관측되기에 그 질량을 추정 가능하다. 그러나 우주에는 중력장과 그 영향만 관측될 뿐 그 중력원의 존재를 증명하는 어떠한 파장도 관측되지 않는 경우가 엄청나게 많으며, 이러한 불일치는 마치 관측이 아예 불가능하기라도 한듯한 모종의 물질이 우주에 매우 널리 퍼져 있는 듯한 양상을 보이고 있다. 이러한 현상을 설명하기 위해 암흑물질이라는 개념이 제시되었다. '암흑'이라는 이름은 중력으로 인한 시공왜곡 외에는 존재한다는 증거가 전혀 없으므로 아직 그 정체를 알 수 없기 때문에 임시적으로 붙은 이름이다. 실제로 이론의 형성에 있어 실증 여부를 매우 중요하게 생각하는 보수적 과학자들은 질량실종문제(Missing Mass Problem)라고 부르기도 한다. 직접적으로 관측되거나 그 성질이 규명된 것이 아무것도 없는데 물질이라고 부르기에는 아직 시기상조라는 것이다.암흑물질이라는 아이디어 자체가 전자기파 등의 관측으로부터 유추한 질량과 중력으로 측정된 질량 간의 괴리에서 출발한 만큼, 단순한 측정오차에서 기인한 것이 아닌가 하는 생각을 해 볼 수도 있다.[4] 하지만 그렇게 생각하기에는 관측되지 않는 질량이 이상할 정도로 많고, 대부분의 관측 결과에서 꾸준하게 이러한 불일치가 발견되고 있다. 중력을 통해 추정한 우주에 존재해야 하는 물질의 총량은 전자기파 관측을 통해 추정되는 일반 물질 총량의 6배에 달한다. 즉, 우주에 분포하는 암흑물질의 양은 관측 가능한 물질보다 훨씬 많다. 우리 은하나 안드로메다 은하 등의 은하들은 저마다 자신 질량의 수십 ~ 수백 배에 달하는 암흑물질에 둘러싸여 있을 것으로 추정되며, 은하의 규모가 클수록 더 많은 암흑물질을 가지는 것으로 알려져 있다.
화학
Q. 잠드려 할 때 침대가 흔들리는 것 같은 건 왜그런가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.누워 있으면 심장에 압력이 가해지게 됩니다. 그럼 심박수가 빨라지게 됩니다. 그래서 흔들린다고 느끼게 되는 것입니다. 압혁에 적응되면 다시 평온해 집니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전축은 늘 변화가 없는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자전축이란 천체가 자전할 때 중심이 되는 축을 말합니다.지구는 이 자전축을 중심으로 약 24간에 한 바퀴씩 돌게 되죠.지구의 자전축은 약 23.5도의 기울기를 가지고 있습니다.이 23.5의 기울기는 고정되어 있지 않고일정 범위내에서 변화하는데요.약 4만년을 주기로 22.1도에서 24.5도사이에서 변화하는 것으로 알려져 있습니다.우리가 느끼지는 못하지만 지금 이 순간에도자전축은 변화하고 있답니다.이처럼 지구 자전축이 고정되어 있지 않고 변화하는 것이 당연하다면왜 이번 지구의 자전축 기울기 변화가세계적인 화제가 된 것일까요?기존 패턴과는 다른 자전축의 이동 변화가 관측됐을때과학자들은 지구 온난화가 가속화되면서 빙하가녹아해수면이 상승한 것이 변화의 원인이라고 생각했습니다.하지만 빙하 유실로 해수면이 상승했고그로 인해 지구의 무게중심이 변화했다기엔유입된 물의 양이 충분히 설명되지 않았죠.서기원 교수 연구팀은 지하수의 변화를 함께 계산하면자전축 이동 변화를 설명할 수 있다는 것을 확인했습니다.
생물·생명
Q. 호수가 폭발하는 원리가 궁금합니다~
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.제2의 니오스 호수로 불리는 르완다 키부 호수가 폭발할 경우 수백만 명이 사망할 수 있다는 전문가 경고가 나왔다. 내셔널 지오그래픽 일본판은 24일 기사를 통해 메탄과 이산화탄소가 가득 차 언제 폭발할지 모르는 키부 호수의 최신 소식을 공개했다.키부 호수는 아프리카 중앙부 국가 르완다와 콩고민주공화국에 걸쳐 있다. 해발 약 1500m에 자리하며 표면적은 약 2700㎢다. 특이하게 엄청난 양의 메탄가스와 이산화탄소가 호수 바닥에 축적돼 세계에서 가장 위험한 담수호로 악명 높다.이 호수는 지질학적으로 특이한 다층 구조를 갖고 있다. 이중 깊은 하부 층에 메탄 및 이산화탄소가 가득 차 주변 생물이 언제든 질식사할 위험이 도사린다.약 2700㎢ 규모의 키부 호수. 하부에 메탄가스와 이산화탄소가 가득 찬 죽음의 호수다. 아프리카에는 이런 희한한 호수가 둘 더 있다. 카메룬의 모나운, 니오스 호수는 각각 1984년과 1986년 대폭발을 일으켰다. 니오스 호수 폭발 당시 카메룬 정부 추산으로만 1800명이 목숨을 잃었다. 호수 주변에는 질식사한 동물 사체가 널브러졌다.키부 호수는 1800명이 숨진 니오스 호수에 비해 표면적은 약 50배, 깊이는 약 2배 이상(최고 수심 475m)이다. 주변에는 인구 약 150만 명이 사는 고마 시가 분포한다.학자들은 키부 호수 주변에 점처럼 분포하는 온천이 이산화탄소와 메탄을 호수 바닥으로 보낸 것으로 본다. 미국 미네소타대학교 연구팀은 "복잡한 수직 다층 구조를 가진 키부 호수는 상층 60m를 제외한 하부는 모두 층 구조"라며 "수심 260m 아래에는 300m에 가까운 이산화탄소와 60m에 이르는 메탄이 유해한 황화수소와 함께 물에 녹아든 상태로 층을 이룬다"고 전했다.
화학
Q. 차 정전기가 인체를 통해서 방전되는 이유?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인체는 대분의 정전기를 통과 시킵니다. 머리카릭이나 피부를 통해 빠져 나가게 돱니다.
생물·생명
Q. 염색체의 구조이상 중에서 결실이란?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.(1) 염색체의 결실: 염색체의 말단 또는 중간역(域)에서 그 일부가 상실되는 것. 돌연변이형질이 발현하거나 열성치사하는 경우가 많다. X-선조사나 염색체 교차과정에서 염색체는 물리적으로 절단되는 경우가 있지만, 이때 생긴 동원체를 뺀 염색체 단편은 세포분열 할 때, 극으로의 이동이 늦어져서 소실되어 결실염색체가 형성된다. 사람 유전병의 하나인 고양이울음증후군은 제5염색체의 단완이 부분적으로 결실한 것에 기인한다.(2) DNA의 결실: DNA염기배열에서 그 일부가 소실되는 것. 점돌연변이와는 달리 결실에 의한 돌연변이는 야생형으로 복귀변이하는 일이 없다. 야생형 DNA분자와 결실이 있는 변이형 DNA의 사이에 잡종분자를 만들면, 결실영역에 해당하는 야생형 DNA의 부분이 밀려나와 외가닥고리(loop)를 만들기 때문에 전자현미경으로 결실한 DNA부분의 크기나 그 위치를 관찰할 수 있다.
생물·생명
Q. 터너증후근의 증상은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.터너 증후군은 성염색체인 X염색체 부족으로 난소의 기능 장애가 발생하여 조기 폐경이 발생하며, 저신장증, 심장 질환, 골격계 이상, 자가 면역 질환 등의 이상이 발생하는 유전 질환이다.* 발병위치 : 난소, 골격, 심장, 신장저신장과 사춘기 지연-불임이 가장 특징적이다. 출생 시 약간 작으며, 출생 후 3세까지는 비교적 정상적으로 성장하다가 이후 성장 장애가 심해져 성인 키가 결국 140cm 정도밖에 안 된다. 이 외에도 가슴이 넓어 보이고, 목이 짧으며, 목 뒤 두발선이 낮게 내려와 있다. 또한 외반주(팔을 곧게 폈을 때에 팔꿈치 아래가 바깥쪽으로 굽은 것)와 함께 4번째 중수골(손바닥뼈)의 돌출이 적다.또한, 태아 시기에 림프관 폐쇄가 있어 익상경(목이 날개가 달린 듯이 두꺼워지는 모습) 등이 발생하게 되고, 심장 기형, 콩팥 기형 등이 잘 발생하며, 갑상선 기능 이상, 비만, 당뇨병, 중이염, 난청, 골다공증 등이 출생 후 발생하기도 한다. 난소 기능 장애가 이른 시기에 발생하여 거의 대부분의 환자에서 사춘기가 잘 오지 않으며, 불임이 발생한다.
전기·전자
Q. 차 정전기가 발생하는 원인은 무엇인지요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.정전기는 특히 겨울철에 잘 생기는데, 여름철에는 정전기가 유도된다 하더라도 습도가 높아서 주위의 물 분자로 쉽게 방전[5]되지만 겨울철은 습도가 낮다보니 매우 건조한 상태이기 때문이다. 게다가 사람이 입고 있는 두꺼운 털 소재가 많이 사용되는 겨울 옷의 특성상, 여름의 얇은 옷보다 정전기가 더 생길 수밖에 없다. 즉 상대적으로 대전열이 높아져서 일어나는 것. 이것 때문에 겨울에는 금속으로 된 난간이나 문고리를 잡다가 종종 따끔한 맛을 보고 깜짝 놀라게 된다. 심할경우 스파크가 눈에 보일정도로 튀기도 한다. 가끔씩은 이어폰을 통해서도 정전기가 통하는데, 이 때는 귓속까지 정전기의 맛이 느껴질 수 있다. 따라서 건조한 겨울철일 때, 그리고 털이 많은 옷일 수록 정전기가 더 잘 생긴다.반면 지중해성 기후나 서안 해양성 기후에 속하는 나라로 가면 오히려 한여름이 건조하다보니 정전기가 잘 생긴다.유별나게 정전기가 잘 발생하는 사람들이 있는데[6], 이 사람들에게는 겨울은 그야말로 정전기 공포 그 자체. 잊을 만하면 계속 따끔거려서 뒷목을 잡게 만드는데, 금속 난간, 문고리는 통하는 것이고 정수기, 자판기, 휴대폰[7] 등 금속이 조금이라도 섞인 것 근처에 손을 가까이하면 정전기가 발생한다. 저런 경우 그냥 짜증나고 지나칠 정도가 되겠지만, 지하철이나 KTX 기차처럼 크고 아름다운 금속물체에 탑승하다가 표면에 손이 닿아서 정전기가 발생하기도 하는데, 이 경우 기차 한 차량 전체에 모여있던 정전기가 방출되면서 나오는 파워는 장난이 아니다. 그리고 이런 사람들이 털이 많은 재질의 옷을 입고 건조한 실내[8]에 들어가면 그 사람에게는 그야말로 생지옥이 펼쳐진다. 온 몸이 바늘로 찌르는 듯 따가워서 잠시도 가만있지를 못하게 된다.