안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 식물 잎 색상은 왜 변하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.‘단풍’은 가을이 되면 녹색 식물의 잎이 빨강, 노랑, 짙은 주홍색으로 변하는 것을 말한다. 이는 가을이 되면 식물의 광합성 작용은 서서히 줄어들어 다른 색소가 표면에 나타나는 것이다. 안토시아닌 색소는 산성일 때 빨간색을, 알칼리성일 때 파란색을, 카로티노이드계는 노란색 또는 주황색을, 탄닌은 갈색을, 로티노이드와 크산토필은 황금색을 나타낸다. 단풍의 색은 잎 세포 내 색소분자의 상대적인 양에 따라 결정되며, 이 양은 온도·비·낮의 길이 등에 달려 있다.본문가을이 되면 녹색이던 식물의 잎이 빨강, 노랑, 짙은 주홍색으로 변하는 것을 단풍이라고 한다.단풍의 색깔이 다양한 이유는 잎의 세포에 들어 있는 색소의 종류와 양, 그리고 계절과 관계가 있다. 식물의 엽육세포를 현미경으로 관찰하면 수많은 엽록체가 들어 있는 것을 볼 수 있다.엽록체는 막으로 둘러싸여 있고, 그 안에는 원반 모양의 틸라코이드가 층을 이루고 있다. 틸라코이드의 층상 구조를 그라나라고 한다.틸라코이드막에는 광선에너지를 붙잡아들이는 엽록소 a와 b, 붙잡은 광선에너지를 화학에너지로 전환하는 데 사용되는 많은 종류의 색소분자들이 들어 있다.
Q. 인간의 수면시간이 정해져 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인간의 생체 시계(zeitgeber)2)를 조절하는 중추는 시교차상핵(suprachiasmatic nucleus)3)에 위치한다. 쌀알만큼 작은 한 쌍의 신경절인데, 햇빛이 없더라도 한동안 정확히 작동한다. 생후 몇 개월이 지나면 죽을 때까지 인체에 시간을 통보하는데, 대략 24시간 30분 정도를 하루로 인식한다. 생체 시계는 아주 정교하고 몸의 대사 작용과는 독립적으로 작동하는 경향이 있다. 그래서 사망한 사람의 시교차상핵을 분리해서 배양액에 보관하면, 며칠 동안은 시간에 대해 신호를 보낸다.그러나 가장 중요한 것은 태양광이다. 해가 뜨고 지는 자극만큼 시간 감각을 유지하는 데 중요한 장치는 없다. 태양광이 우리의 시간 감각에 얼마나 영향을 미치는지 확인하기 위해 한 청년이 무모한 실험을 감행했다. 1962년 7월, 당시 23살이던 프랑스의 미셸 시프레라는 청년은 시계 없이 남알프스의 빙하 동굴로 들어갔다. 몇 주 동안 130미터 깊이의 동굴에서 태양광이 완전히 차단된 채 혼자 시계 없이 생활했다. 시프레는 자신만의 감각에 따라 일정한 간격을 두고 지상으로 전화해서 언제 잤고 식사했는지 보고했다. 그는 아침에 일어나 식사할 때까지 10분이 걸렸다고 생각했지만, 외부에서 보고받은 바로는 무려 30분이나 지난 상태였다. 그리고 점심을 먹고 잠시 낮잠을 잤는데, 8시간이나 잤다.시프레가 주관적으로 느끼는 시간 감각은 혼동이 일어났지만, 보고를 받은 친구들이 기록한 바에 따르면 생체 시계는 정확하게 작동했다. 수면과 기상을 포함한 하루의 생체 주기는 24시간 30분이었고, 대략 16시간 정도 깨어 있었다. 그러나 9월 14일에 동굴 밖으로 나왔을 때, 시프레는 놀랍게도 8월 20일이라고 생각했다. 주관적으로 태양광 없이 계산했더니 25일이 사라져 버린 것이다. 즉, 외부의 환경에서 적절한 자극이 없거나 급격한 환경 변화가 있을 때 시간에 대한 주관적 인식의 리듬이 흔들리고 깨지기 쉽다는 사실은 이후에 반복된 실험에서도 여러 번 입증되었다.이러한 과학적 근거는 산업에 적용되었다. 양계장에서는 인위적으로 전등을 켜 놓는 시간을 조절해서 암탉들이 알을 빨리 낳도록 유도한다. 반면 백화점이나 카지노에는 창문이나 시계가 없다. 시간이 얼마나 흘렀는지 파악하기 어렵게 해서, 짧은 시간 머물렀다고 느끼지만 사실은 꽤 많은 시간 동안 머무르도록 유도한다.농경 사회에서는 해가 뜨면 일어나 일하고 해가 지면 집으로 돌아와 잠을 잤다. 그러나 산업 사회로 접어들고 20세기에 세계가 하나로 묶이면서, 더 이상 농경 사회적 시간 리듬은 의미가 없어졌다. 그래서 시간과 관련한 건강 문제가 발생했다. 병원이나 공장처럼 24시간 가동되어야 하는 곳에서는 근로자의 3교대가 일상화되었는데, 근로자의 시간 감각이나 생체 주기에 이상이 생기고 건강이나 만성 수면 장애의 원인이 되기도 한다. 스튜어디스와 같이 자주 외국을 여행하는 사람들의 시차 적응도 문제다. 50년 전만 해도 없던 문제들이 지금은 중요한 문제로 떠오른 셈이다.
Q. 바다에는 왜 파도가 끊임이 없이 계속 일어나는 건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달의 인력에 의해서 밀물과 썰물이 발생하는 것입니다. 달의 인력이 강할때 썰물, 반대일때 밀물이 됩니다
Q. 콜라는 왜 멘토스와 만나면 폭발하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.콜라에 멘토스를 넣으면 콜라가 병에서 폭발하는 것처럼 뿜어져 나오는데요.왜 멘토스를 넣으면 폭발하는 것처럼 뿜어져 나오는 것일까요?그 이유는 멘토스가 콜라의 표면장력을 약화시켜서 이산화탄소가 급격히 분출되기 때문이라 합니다.
Q. 220v 110v어느게 효율적이고 안전한가요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리나라를 비롯해 많은 나라들이 110V보다 220V를 선호하는 것은 고전압이 저전압에 비해 장점이 더 많기 때문입니다. 우리나라는 1973년부터 2005년까지 무려 32년에 걸쳐 표준전압을 110V에서 220V로 끌어올리는 '표준전압 승압사업'을 진행했습니다. 1조4000억원이 투입된 대규모 사업이었습니다.1970년대 들면서 전기 사용량이 전국적으로 증가하면서 110V의 전압으로는 늘어난 사용량을 감당하기 힘들어졌기 때문입니다. 전기 수요량이 갑자기 증가하면 과부하로 정전이 자주 발생하기도 했습니다. 이를 해결하기 위해서는 전국의 전선을 모두 새 것으로 교체해야 하는데 비용과 시간이 너무 많이 들자 대안으로 선택한 사업이 '표준전압 승압사업'이었습니다.110V에서 220V로 승압한 이후 가장 좋았던 점은 전기요금이 싸졌다는 것입니다. 전기가 가정으로 가는 배전과정에서 손실되는 전기가 적지 않습니다. 전기가 전선을 통과하면서 일정량이 열로 변해 없어지는 것입니다. 그런데 전압을 100V에서 220V로 높이니까 전기 손실이 25% 정도 줄었습니다. 중간에 사라지는 전기도 줄이고, 가정에서는 사용한 만큼만 전기료를 내니까 전기료가 싸진 것입니다.220V 승압 이후 우리나라는 매년 40억kWh 정도의 전력을 아끼는데 이를 금액으로 환산하면 연간 1700억원 정도입니다.지금은 별다른 느낌이 없겠지만 승압 직후에 국민들은 엄청나게 전기가 좋아졌음을 느꼈다고 합니다. '전기의 질'이 좋아졌다는 말입니다. 100V 방식에서는 변압기를 4번 통과해서 전기가 집으로 배달됐습니다. 중간에 있는 변전소나 변압기가 갑자기 수요에 변동이 생기면 각 가정의 전압은 즉시 영향을 받습니다. 중간에 변압기의 수가 많으면 많을수록 이런 경향이 컸습니다.그런데 220V 방식은 154KV의 초고압 전기가 수요지 근처까지 와서 22.9KV로 강하돼 집 근처 전봇대로 바로 보내집니다. 4단계를 거치던 것이 2단계로 과정이 줄어든 것입니다. 전압변동이 적어진 것인데 전압이 10V 떨어졌다고 가정하면, 220V에서는 210V가 돼 가전제품 사용 등에 별다른 영향이 없습니다. 그러나 100V에서 90V가 되거나 110V가 되면 가전제품이 작동하지 않거나 과전압을 이기지 못한 전구의 필라멘트가 끊어져 버리기도 했습니다.