안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 현재 다윈의 진화론은 과학계에서 어떠한 정도에 인정을 받나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.다윈의 진화론은 생물의 진화와 관련된 이론으로, 현대사회에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 다윈의 진화론은 인류의 기원과 진화에 대한 이해를 넓히고, 인간과 다른 생물이 서로 다른 진화적 계보를 가지고 있다는 것을 보여줬습니다. 이는 인간과 다른 생물의 공통점과 차이점을 이해하는 데 도움을 준 것뿐만 아니라, 인간의 진화에 대한 다양한 가설과 이론의 제시를 이끌어 냈습니다. 또한, 다윈의 진화론은 인간에 대한 인식 변화를 불러왔습니다. 인간은 다른 생물과 연관되어 있으며, 생물학적으로 볼 때 다른 생물과 큰 차이가 없다는 것을 이해하게 됩니다. 이는 인간의 자존심을 깨우치고, 다양성과 평등을 존중하는 사고를 유도했습니다.또한, 다윈의 진화론은 사회과학, 문화인류학, 심리학 등 다양한 분야에서도 영향력을 미치고 있습니다. 예를 들어, 사회과학 분야에서는 사회 진화론의 발전을 이끌었으며, 문화인류학 분야에서는 문화의 진화와 다양성, 문화간 상호작용 등을 이해하는 데에 큰 역할을 했습니다. 따라서, 다윈의 진화론은 인간과 다른 생물, 그리고 자연과의 관계를 이해하는 데 큰 역할을 하고 있으며, 현대사회에서도 여전히 많은 영향력을 가지고 있습니다.
Q. 스노우 타이어는 어떤 기술이 들어가서 눈길에서 안미끄러 지나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.스노우타이어의 제동거리가 짧은 것은 '트레드'라고 하는 타이어 홈(타이어 무늬)과 바닥에 밀착시키는 타이어 재질의 특성 때문이다. 트레드는 언뜻 보면 타이어에 7~8mm 깊이로 홈이 파여져 있는 단순한 모양 모양이라고 생각하기 쉽지만 여기에 타이어의 비밀이 숨겨져 있다. 트레드가 어떤 모양을 하고 있느냐에 따라, 타이어는 제동력과 구동력의 증가, 조정성과 안정성의 향상, 미끄럼 방지, 타이어 방열과 소음 발생의 감소, 승차감 향상 등에서 다양한 특성을 나타난다. 물론 패턴이 전혀 없는 경주용 자동차의 타이어인 슬릭타이어도 있다. 하지만 통상 대부분의 타이어는 대략 리브형, 래그형, 블록형 등 3가지의 기본 트레드 패턴을 갖고 있고, 이런 패턴들을 조합해서 만들어지기도 한다. 리브형 형태는 일반 승용차 타이어에서 볼 수 있는 패턴으로, 타이어가 돌아가는 방향으로 지그재그형으로 홈이 패여 있다. 이러한 패턴은 소음이 작고 승차감도 좋기 때문에 포장로를 달리는 차량에 많이 쓰인다. 반면 래그형은 트럭이나 버스에 장착되는 타이어에서 주로 볼 수 있는 패턴으로 타이어 좌우로 홈이 패여 있는 모양이다. 소음이 많은 것이 단점으로 꼽히기는 하지만 전후 방향의 강력한 힘을 받는 차량에 적합하다. 요즘에는 리그와 래그형을 혼합한 형태가 많이 쓰이기도 한다. 반면 스노우 타이어 트레드는 깊이가 깊고 블록패턴을 띄고 있다. 자동차가 눈길을 주행할 때 바퀴가 눈을 누르면 그 압력 때문에 수분이 발생하게 되는데, 바퀴가 닫는 면적이 넓어지거나 이러한 수분이 제대로 배출되지 못하면 차가 미끄러지게 된다. 그래서 깊은 트레드를 만들어 눈이 가득찬 노면에 바퀴를 찍어가면서 주행을 할 수 있도록 한다. 또한 블록패턴의 트레드는 바퀴 압력에 의해 생겨난 수분을 타이어 바깥쪽으로 잘 방출하면서 앞으로 나아갈 수 있는 구조로 설계되어 있다. 이렇게 되면 견인성과 제동성이 클 뿐만 아니라 전후좌우 방향으로 미끄러지는 것을 방지하는 효과가 있다.타이어는 재질 역시 스노우 타이어의 제동력을 높이는 역할을 하게 된다. 고무에 카본블랙주1을 섞은 일반타이어는 날씨가 추워질수록 딱딱해지는 특성을 갖고 있다. 반면 스노우 타이어는 기온이 낮아져도 고무의 재질변화가 적도록 합성고무에 모래에서 추출한 신소재인 실리카를 섞어서 만드는데, 이렇게 되면 겨울철에도 바퀴가 부드러운 상태를 유지하게 돼 눈길에서 마찰력을 높여주게 되고 바퀴가 헛도는 것을 막아주게 된다. 눈 위에서 고무보다는 스펀지(발포고무)가 잘 미끄러지지 않는다는 것을 생각하면 이해하기 쉽다. 다시 정리하자면 스노우 타이어의 트레이드가 깊은 건 눈 속에 바퀴가 깊게 박히기 위함이고, 약간 언 곳 에선 트레이드 보다는 스폰지 같은 미세한 재질과 자그마한 트레이드가 눈을 감싸 쥐도록 되어 있는 것이다. 이렇게 본다면 타이어는 단순히 고무에 열을 가해 찍어내는 단순한 자동차부품이 아니다. 동그란 타이어 디자인 하나에도 과학이 숨어있는 것이다 물론 스노우 타이어도 결점을 갖고 있다. 무엇보다 타이어에 홈이 많이 있기 때문에 주행 중 소음이 일반 타이어에 비해 크다는 점이다. 이는 마치 손바닥을 오므리고 박수를 칠 때 소리가 크게 나는 것과 같은 원리다. 또 추운 겨울에는 마모와 연비가 일반 타이어와 비교해도 큰 차이가 없지만 여름에 사용하면 약 5~7% 정도 나빠진다는 점 때문에 경제성도 떨어진다. 특히 우리나라와 같이 눈이 많이 오지 않은 곳일수록 더 그렇다. (글 : 유상연 - 과학 칼럼니스트) 주1 카본블랙 : 흑색의 미세한 탄소분말. 이른바 그을음에 상당하는 것으로 탄소입자의 크기는 1∼500mℓ이며 흑연과 비슷하다.
Q. 위생장갑에 기름성분은 침투해 들어오는 이유는 뭘까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.물이나 기름 종류는 안쪽으로 안들어와요.냄새같은 아주 작은 입자만 통과할 수 있어요.
Q. 비타민 종류가 엄청 많더라구요. 총 몇개인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.고등동물의 체내에서 전혀 합성되지 않거나 필요한 만큼 합성되지 아니하여 식품으로부터 반드시 섭취해야 한다. 비타민은 소량으로 신체기능을 조절한다는 점에서 호르몬과 비슷하다. 그러나 호르몬은 신체의 내분비기관에서 합성되지만 비타민은 외부로부터 섭취되어야 한다는 점이 전혀 다르다. 그러므로 체내합성 여부에 따라서 어떤 동물에게는 비타민이, 다른 동물에게는 호르몬이 될 수 있다. 예를 들어 비타민 C는 사람에게는 비타민이지만 토끼나 쥐를 비롯한 대부분의 동물은 몸 속에서 스스로 합성할 수 있으므로 호르몬이다. 식품의 유기물질인 탄수화물 ·지방 ·단백질과는 달리 비타민은 에너지를 생성하지 못하며, 화학구조나 체내기능에 있어서도 매우 다르다. 또, 요오드나 구리와 같은 미량원소들은 식품에 극히 소량 존재하면서 신체의 정상적인 기능을 유지시키는 데 필요하다는 점에서는 비타민과 유사하나 무기물질이라는 점에서는 비타민과 다르다. 1. 발견1900년대 초까지만 해도 동물의 성장과 생명유지에 필요한 성분은 탄수화물 ·단백질 ·지방 ·무기질 ·물 등 다섯 가지라고 생각되었다. 그러나 그 때까지 알려졌던 모든 영양물질을 고루 포함시켜 순수하게 조제된 동물의 사료로 사육시킨 동물이 정상적으로 성장하거나 생존하지 못함을 알게 되면서, 여러 나라의 실험실에서 동물의 생명유지에 필수적인 이 신비한 물질에 대한 연구가 활발해졌다. 그 결과 1912년 폴란드의 화학자 C.풍크는 쌀겨로부터 항각기(抗脚氣)의 효과가 있는 성분을 분리해 내는 데 성공하였다.그리고 이 물질 내에는 아민(amine:질소를 함유하는 유기물질)이 함유되어 있다는 것도 밝혔다. 그는 이 유기물을 vitamine이라고 명명하였는데, 이는 라틴어의 생명을 의미하는 vita와 amine의 합성어로 생명유지에 필수적인 물질이란 뜻의 이름이다. 그러나 그 후, 다른 화학자들에 의하여 모든 비타민들이 아민을 함유하고 있지 않음이 밝혀지면서 vitamine의 마지막 e자를 제거할 것을 제안, 채택되어 지금까지 통용되어 오고 있다.그 후, 비타민들의 명명은 그들의 발견순서에 따라 알파벳의 대문자가 붙여지거나 또는 비타민 K의 경우처럼 체내기능을 나타내는 단어의 첫글자를 따기도 한다. 즉, 독일어나 덴마크어로 Koagulation은 영어의 coagulation, 즉 응고라는 뜻의 용어인데, 이것은 비타민 K가 혈액응고에 필요하기 때문에 붙은 이름이다. 또, 비타민 B 복합체는 비타민 B가 한 가지 물질이 아니라는 것이 알려지면서 B1, B2, …, B6식으로 명명되었고, 또는 그들의 화학명으로 불리기도 한다. 비타민 B 복합체가 아니더라도 개개의 비타민은 대부분 자연식품에 몇 개의 다른 화학물질로서 존재하고 있어 필요에 따라서는 그들의 화학명으로 불린다. 2. 기능비타민의 체내기능은 매우 광범위한데, 대부분은 효소나 또는 효소의 역할을 보조하는 조효소의 구성성분이 되어 탄수화물 ·지방 ·단백질 ·무기질의 대사에 관여한다. 생물체의 생명현상은 생체조직 내에서 일어나는 수많은 연쇄적인 화학반응에 의하여 유지되며, 이 일련의 생화학반응들은 효소라고 하는 유기촉매가 존재할 때 정상적으로 진행될 수 있다. 또, 효소는 화학반응에 직접 참여하는 물질이 아니므로 자신이 도움을 주는 화학반응에 의하여 완전히 소모되지는 않는다. 따라서 비타민의 필요량은 매우 소량으로 충분하지만, 이 소량의 필요량이 공급되지 않을 때 생명현상의 유지에 필요한 체내 영양소의 대사가 지장을 받게 된다.3. 종류일반적으로 비타민은 지용성(脂溶性)과 수용성(水溶性)으로 크게 분류된다. 지용성 비타민은 지방이나 지방을 녹이는 유기용매에 녹는 비타민으로서 비타민 A, D, E, F, K, U가 이에 속한다. 이들은 수용성 비타민보다 열에 강하여 식품의 조리가공 중에 비교적 덜 손실되며, 장(腸) 속에서 지방과 함께 흡수되므로 지방의 흡수율이 떨어지면 이들의 흡수도 지장을 받게 된다.또, 체내에 저장이 되고 모두 탄소 ·수소 ·산소로만 구성되어 있다. 수용성 비타민은 물에 녹는 비타민으로서 비타민 B복합체 ·비타민 C ·비오틴 ·폴산 ·콜린 ·이노시톨 ·비타민 L ·비타민 P 등이 알려져 있다. 이 중에서 비타민 B 복합체들은 분자 내에 모두 질소를 함유하고 있으며, 동물의 간에 비교적 많이 존재한다는 점에서 공통된다. 그러나 비타민 C는 질소를 함유하고 있지 않다.보통 성인 남자의 하루 식품섭취량은 건조된 무게로 약 500g 정도이며, 이 중 약 200mg, 즉 섭취한 식품의 1/2,500 정도가 비타민 섭취량이 된다. 이 양은 작은 완두콩만한 크기로 상상하면 된다. 몇몇 비타민들은 동물이나 사람의 장내 세균에 의하여 합성될 수 있다. 장내에서 합성된 이들 비타민이 인체에 공헌하는 정도는 대단하지 않다. 그러나 비타민 K와 같은 경우, 항생제를 다량으로 사용한 어린이에게서 세균의 전멸에서 오는 결핍증이 나타날 수 있어 주의를 요한다.4. 수용성비타민 B 복합체에는 B1, B2, B6, B12, B13 등이 있는데, 효모 등에 비교적 많이 함유되어 있으며, 어느 것을 추출해도 대개 혼합되어 나온다. 그 중에서도 B1이나 B2가 비교적 많으므로순수한 것 대신에 조제품을 사용하는 경우가 있다. 조제품에는 다른 B군 비타민도 혼입되어 있으므로 B2나 B2 이외의 B군 비타민의 대용으로 이 조제품을 써서 목적을 달성할 수가 있다. 니아신 ·비오틴 ·판토텐산 ·폴산 ·콜린 등도 B복합체 속에 섞여 있을 때가 있다.① 비타민 B1:미색의 결정체로서 티아민(thiamine)이라고도 한다. 비타민 B1은 체내에서 인산 2분자와결합한 형태인 TPP(thiamine pyrophosphate)가 되어 탄수화물 대사과정 중에 조효소로서 매우 중요한 역할을 한다. 즉, TPP는 탈탄산효소(decarboxylase)의 조효소로서 포도당의 중간 대사물질인 피루브산과 시트르산 회로 중 α-케토글루타르산으로부터의 산화적 탈탄산반응(oxidative decarboxylation)에서 이산화탄소가 이탈되어 나오는 것을 돕는다. 비타민 B1이 결핍되면 당질대사가 진행되지 않아서 피루브산과 젖산 등의 포도당 중간 대사물질이 혈액과 조직 내에 축적되어 식욕감퇴 ·피로 ·체중감소 ·정신불안 등의 증세가 초기에 나타나기 시작하며, 동물의 다발성 신경염(多發性神經炎), 사람에게서는 각기증세(脚氣症勢)로 발전된다. 대표적인 결핍증세인 각기병과의 관계에서 항(抗)각기성 인자(antiberiberi factor), 또는 신경염과의 관계에서 항신경염성 인자(antineuritic factor)라고도 한다. 말린 곡류, 특히 현미나 보리 ·두류에 많고 돼지고기에서의 함량도 매우 높다.② 비타민 B2:수용액 중에서 황록색 형광을 띠는 오렌지색 혹은 노란색 결정체로서 리보플라빈이라고불린다. 비타민 B2는 체내에서 탈수소효소의 조효소인 FMN(flavin mononucleotide)과 FAD(flavin adenine dinucleotide)의 구성성분이 된다. 이 탈수소효소는 어떤 물질로부터 수소를 받아서 다른 물질로 운반하여 결국 열량소로부터의 수소가 산소와 결합하여 물이 되도록 하는 생체의 산화 ·환원 반응계에서 작용하는 여러 효소들에 속한다. 그러므로 비타민 B2는 탄수화물 ·지방 ·단백질 등 열량소의 대사에 없어서는 안 되며, 만일 결핍되면 이들의 대사가 저해되어 여러 가지 신체장애를 일으킨다. 결핍증으로서 설염 ·구순염 ·구각염 ·피부병 ·결막염이나 백내장 같은 눈병이 나타난다. 우유 ·치즈 ·간 ·달걀 ·돼지고기 ·내장고기 ·녹색채소에 많다.③ 비타민 B6:비타민 B6의 효력을 나타내는 모든 물질을 총칭하는 이름으로서 피리독신(pyridoxine) ·피리독살(pyridoxal) ·피리독사민(pyridoxamine)이 여기에 속한다. 체내에서 비타민 B6는 피리독살이 한 분자의 인산과 결합한 형태인 피리독살인산으로 되어 영양소대사에 조효소로 작용한다. 특히 아미노산으로부터 다른 케토산으로의 아미노기의 전이, 황을 함유하는 아미노산으로부터 SH군의 제거, 아미노산으로부터 이산화탄소의 제거 및 아미노기의 제거 등 생체 내 반응의 효소에 대한 조효소로 아미노산과 단백질대사에 광범위하게 작용한다. 결핍증세는 니코틴산이나 비타민 B2 결핍증세와 비슷하다. 즉, 초기에는 눈 주위 ·눈썹 ·입가장자리 ·혀의 염증으로 시작하여 현기증 ·구토 ·체중감소 ·정신불안 ·빈혈 ·신석 ·경련 등의 증세로 진행된다. 장내 세균에 의하여 합성되어 장에서 흡수 이용되기 때문에 사람에게 결핍되는 일은 거의 없으나, 알코올 중독 ·경구피임약이나 결핵치료제인 INH의 복용으로 인한 체내 비타민 B6 효과의 감소로 결핍증이 생기는 경우도 있다. 효모 ·밀 ·옥수수 ·간에 풍부하게 들어 있다.④ 비타민 B12:흡수성 암적색의 결정(結晶)으로 시아노코발라민(cyanocobalamin)이라고도 한다. 조혈(造血) 메커니즘에 관여하며, 아미노산대사에서 조효소 작용을 한다. 이것은 생체 내의 핵산 합성에 필요하므로 부족하면 합성이 잘 되지 않아 적혈구의 세포분열이 안 되므로 적혈구는 커지고 수는 현저하게 감소되는 거대적혈구성 빈혈에 걸린다. 악성 빈혈을 예방하는 외적 인자로서 식물에는 거의 들어 있지 않고, 동물의 조직, 특히 간 ·신장에 많으며 굴에도 많이 들어 있다.⑤ 비타민 C:수용성인 흰색 결정체로서 항괴혈병성 인자(抗壞血病性因子), 즉 안티스코르부트산(antiscorbutic acid)으로부터 아스코르브산(ascorbic acid)이라 명명되었다. 탄화수소의 유도체로서 생체조직 내에서 산화 ·환원되면서 영양소대사를 돕지만 어떤 방식으로 작용하는지 확실하지 않다. 또한, 생체의 세포를 접합시키는 시멘트와 같은 물질인 콜라겐(collagen)의 형성과 유지에 필요하다. 따라서 결핍되면 세포 사이의 콜라겐이 감소함으로써 혈관벽이 약화되어 신체의 아무 부분에서나 출혈이 생기며, 치아와 잇몸의 구조가 변화하고, 관절의 확대 및 출혈로 인한 빈혈 등 괴혈병 증세가 나타난다. 조직 내에 비타민 C 함량이 높으면 열병이나 감염 등에 저항하는 힘이 커진다는 연구가 있다. 신선한 채소와 과일에 풍부하나 식품가공 및 조리시에 쉽게 산화 ·파괴되므로 주의를 요한다.⑥ 비타민 H:비오틴이라고도 한다. 처음에는 쥐의 항난백장애인자(抗卵白障碍因子)로 알려져 있었으나 일반적으로 성장인자로서 작용한다. 미생물에서는 증식인자가 된다. 간이나 효모에서 추출된다. 세포 내에서는 단백질과의 결합형이 많다. 생란 흰자(난백) 속의 아비딘(일종의 단백질)과 결합하여 그것을 비활성화하기 때문에 난백증에 의한 피부장애나 성장지체에 유효하다. 이산화탄소를 피루브산에 가역적으로 결합하여 옥살아세트산으로 만드는 반응을 촉매하는 효소 피루브산카르복실라아제에는 비오틴이 붙어 있어서 이 반응에 관여하고 있다.⑦ 비타민 L:ο-아미노벤조산의 환원에 의하여 얻을 수 있는 무색, 인편상(鱗片狀)의 결정이다. 녹는점 144∼146 ℃이다. 생화학적으로 흥미있는 물질로서, 생체 내에서는 키눌레닌에서 효소에 의하여 만들어지며, 포유류에서는 최유작용(催乳作用)을 한다. 중금속 이온과 비활성인 킬레이트 화합물을 만들기 때문에 Zn, Cd, Co, Ni, Hg, Cu, Pb 등의 정성(定性) ·정량 분석의 시약으로 이용된다.⑧ 비타민 P:자반병(紫斑病)의 치료약으로서 파프리카 ·레몬에서 추출되는 유효성분이다. 이 결정은 히스페리딘과 루틴의 혼합체임이 판명되었고, 또한 그 플라본류(類)에서도 같은 작용이 있음이 알려졌기 때문에 현재는 독립된 비타민으로 생각하지 않는다.⑨ 니코틴산:니아신이라고도 한다. 흰색 결정체로서 식물조직에 들어 있고, 동물조직에는 주로 니코틴아미드 상태로 들어 있다. 니코틴산은 탈수소효소의 조효소인 NAD와 NADP를 형성하여 생체 내의 산화 ·환원반응에 관여한다. 생체에서 NAD나 NADP를 조효소로 요구하는 탈수소효소는 수백 종으로서, 탄수화물 ·지방 ·단백질 대사과정 중에 광범위하게 작용한다. 즉, 니코틴산은 모든 조직세포의 정상적인 생명현상을 유지하는 데 없어서는 안 되는 물질이다. 결핍증으로서 펠라그라(pellagra)가 나타난다. 초기에는 피로 ·식욕감퇴 ·체중감소로 시작하여 피부염(dermatitis) ·설사(diarrhea) ·지능저하(dementia) 등 D자로 시작되는 펠라그라의 3대 증상이 나타난다. 그래서 항펠라그라성 요인(pellagra-preventive factor:P-P factor)이라고 한다. 니코틴산아미드는 동물체 내에서 아미노산인 트립토판으로부터 합성된다. 따라서 단백질을 많이 섭취하면 결핍증이 생기지 않는다. 효모 ·육류 ·간 ·두류에 많고 우유나 달걀에는 적으나 트립토판이 많으므로 결핍증의 예방에 유효하다.⑩ 폴산(folic acid):엽산(葉酸) ·폴라신 ·PGA 등으로도 불린다. 동물의 영양장애로 인한 빈혈(대혈구성 빈혈)을 치유시키는 작용이 있다. 시금치 등 녹색잎으로부터 추출되었기 때문에 엽산이라고 하지만, 이 밖에 간 등에도 많고, 그 화학구조가 결정되어 인공적으로 합성이 가능해졌다. 원숭이의 빈혈예방인자인 비타민 M이나 닭의 빈혈예방인자인 비타민 Bc도 이 폴산과 같은 것이거나 또는 그 유도체(글루탐산을 다시 결합한 것)이다. 폴산은 사람의 빈혈 치료에 쓰인다. 예를 들면, 임신 중의 빈혈이나 소아의 대혈구성 빈혈 등의 치료제로서 유효하다. 그 화학구조는 푸텔리딘핵(核)과 파라아미노벤조산 및 글루탐산이 결합되어 생긴 것이다.⑪ 이노시톨(inositol):동물의 지방간에 대한 예방치료의 효과가 있고, 위장운동을 정상적으로 유지시키는 작용이 있다. 개 ·쥐의 체내에 이노시톨이 결핍되면 무모증이 생기고, 안경 모양의 탈모가 일어난다. 독두병(禿頭病)이나 근위축증의 치료에는 효과가 없다. 곡물 그 밖에 동식물성 식품에 많이 함유되어 있다.⑫ 콜린(choline):동물에서 콜린이 결핍되면 지방간이 생긴다. 닭의 경우는 성장이 멈추고 보행기립이 곤란해지며, 실험용 흰쥐는 신장출혈이 일어난다. 생체 내에는 레시틴(lecithin) 등 인지질의 성분으로 남아 있고, 또한 아세틸콜린의 형태로 신경활동에 중요한 역할을 영위하고 있다. 사람의 콜린 결핍증은 알려져 있지 않다. 간의 보호나 치료에 쓰이는 일이 있다.⑬ 판토텐산(pantothenic acid):닭에서 이 비타민이 결핍되면 피부염을 일으키고 척수신경의 변성 ·흉선위축 ·산란저하가 일어나고 지방간이 생기며, 실험용 쥐에서도 피부염 외에 위장의 운동성 저하 및 부신의 손상을 일으킨다. 또한, 털의 색소변성으로 흰털이 된다. 사람의 경우는 이 비타민 결핍증은 알려져 있지 않다. 장내의 박테리아에 의해 합성되어 이것이 일부 장으로부터 체내에 흡수되어 이용되고 있다. 이것도 효모 ·배아(胚芽) ·두류 ·간 ·내장(새나 짐승의) 등에 많은 성분이다.5. 지용성① 비타민 A:동물계에는 여러 형태의 비타민 A가 존재하는데 가장 일반적인 것은 비타민 A1과 A2이다. 보통 비타민 A라고 불리는 것은 A1을 가리키며 레티놀(retinol)이라는 화학명을 가지고 있다. A2는 A1보다 이중결합이 하나 더 많은 3-디히드로레티놀(3-dehydroretinol)을 말한다. 이들 비타민 A는 식물에서는 발견되지 않으며, 식물은 카로틴(α-, β-, γ-carotene)과 크립토크산틴(cryptoxanthin)이라고 하는 황색 또는 주황색 물질을 스스로 합성할 수 있는데 이들은 동물체 내에 들어와 쉽게 비타민 A로 전환되어 이용되기 때문에 비타민 A 전구물질(provitamin A)이라고 불린다.비타민 A 전구물질들은 체내 흡수율이나 활성이 비타민 A보다는 매우 떨어진다. 비타민 A는 눈 망막의 간상세포에 존재하는 시홍(視紅)이라는 붉은 자색의 감광물질의 구성성분이 된다. 시홍은 어두운 곳에서의 시각과 관계 있는 물질이기 때문에 비타민 A 섭취량이 부족하면 시홍의 생성량이 점차 감소되어 야맹증이 된다. 또, 비타민 A가 부족하면 상피세포와 점막이 변성되어 각화(角化)가 진행되고 눈의 각막, 입 ·소화기 ·호흡기 등의 점막을 해치게 되므로 비타민 A를 항건조안염성(抗乾燥眼炎性:antixerophthalmic) 비타민이라고도 한다. 생선 간유와 황색 ·주황색 ·녹색의 채소나 과일에 많이 함유되어 있다.② 비타민 D:현재 D2, D3, D4, D5, D6, D7 등을 포함하여 적어도 10개의 자연물질이 비타민 D의 활성을가지고 있는 것으로 알려져 있으나, 식품함량의 관점에서 실제적인 중요성을 가진 것은 D2와 D3이다.D2는 에르고칼시페롤(ergocalciferol), D3는 콜레칼시페롤(cholecalciferol)이라고 불린다. 젖먹이 동물의 체내에서는 7-디히드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)이 합성될 수 있으며 식물은 에르고스테롤(ergosterol)을 합성할 수 있는데, 이들은 각각 자외선의 조사에 의하여 비타민 D2와 D3로 전환될 수 있는 비타민 D 전구물질이다. 따라서 낮에 정상적으로 활동하는 사람이라면 필요한 비타민 D가 체내에서 합성되어 이용된다.비타민 D의 주요기능은 칼슘 흡수에 필요한 단백질(calcium-binding protein)의 합성을 자극함으로써 장에서 칼슘과 인의 흡수를 촉진시키며, 또한 혈액의 칼슘과 인의 농도가 증가되면 칼슘과 인을 결합시켜 뼈에 침착시키는 작용을 한다. 따라서 비타민 D가 결핍되면 뼈의 주성분이 되는 칼슘과 인의 화합물 인산칼슘이 정상적으로 침착되지 않아 어린이에게는 구루병(病), 어른에게는 골다공증(骨多孔症) 또는 골연화증 증세가 생기기 때문에 항구루병성 비타민(antirachitic vitamin)이라고 불린다. 한편, 과량으로 섭취하면 몸에 축적되어 과다증이 생길 수 있다. 간유 ·난황 ·버터 등에 많이 함유되어 있다.③ 비타민 E:식품에는 네 종류의 토코페롤(tocopherol:α, β, γ, δ)과 네 종류의 토코트리에놀(tocotrienol:α, β, γ, δ) 형태로 나타나지만 이 중 가장 흔하고 생체활성이 큰 것은 α-토코페롤로서 비타민 E의 대명사처럼 사용된다. 비타민 E는 동물의 항(抗)불임인자(antisterility vitamin)로서 발견되었지만 인체에서는 생산기능과 비타민 E의 관계가 나타나지 않는다.생체에서의 중요한 기능은 항(抗)산화제로서 세포 내에서 산화되기 쉬운 물질, 특히 세포막을 구성하고 있는 불포화지방산의 산화를 억제함으로써 세포막의 손상과 나아가서 조직의 손상을 막아주는 것이다. 비타민 E가 결핍되면 동물에서는 정상적인 새끼의 생산기능이 상실되고, 사람에서는 드물기는 하나 적혈구의 막이 손상되어 용혈(溶血)이 항진(亢進)되고 결과적으로 빈혈이 생길 수 있다. 식물성 기름 ·두류 ·녹황색 채소 ·난황 ·간유에 많다.④ 비타민 F:필수불포화지방산으로, 쥐의 성장촉진인자로서 발견되었다. 식물유에 들어 있는 항피부염인자이며, 리놀산 ·리놀레산 ·아라키돈산 등의 불포화지방산이 그 본체이다. 이들 불포화지방산은 콜레스테린 농도를 낮게 한다.⑤ 비타민 K:자연계에 존재하는 주요한 두 가지형이 있는데, 하나는 식물에 의하여 합성되는 K1(phylloquinone)과 동물이나 미생물에게서 발견되는 K2(menaquinone)가 있으며, 실험실에서 합성할 수 있는K3(menadione)이 모두 비타민 K로서 작용할 수 있다. 이 중 생체활성이 가장 큰 것은 K3이며 동물은 체내에서 K3를 K2로 전환시켜서 사용한다. 비타민 K는 혈액응고에 필요한 네 종류의 단백질(prothrombin, proconvertin, plasma thromboplastin, stuart factor)합성에 요구된다. 비타민 K가 결핍되면 이들 단백질의 합성이 저하됨으로써 혈액응고에 손상이 뒤따르게 된다. 비타민 K를 항출혈성 인자(antihemorrhagic vitamin)라고 하는 것은 이 까닭이다.또한, 생체 내의 산화 ·환원에 관계가 있고 특히 미토콘드리아에서의 수소전달에 관여함이 알려져 있다. 비타민 K가 결핍되면 혈액응고가 지연되어 피하출혈 ·내출혈 등이 오고, 계속하여 결핍되면 죽음까지 초래될 수 있다. 녹황색 채소나 해초 등에 많이 함유되어 있고, 체내에서 장내세균에 의하여 합성되기도 하나 흡수되는 양이 적으므로 외부에서 섭취해야 한다.
Q. 쓰나미가 발생하는 원인엔 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.일본이 지진 규모 9.0이라는 일본 역사상 가장 강력한 지진으로 큰 참사를 겪고 있다. 대규모 지진뿐 아니라 쓰나미가 마을을 덮치면서 재앙을 만들어내고 있다. 수많은 인명 피해가 발생했고 원자력발전소 사고까지 이어져 지속적인 피해도 예상되고 있다. 쓰나미는 어떻게 만들어지는 것일까. 이번에 일본을 덮친 쓰나미는 다른 나라에는 큰 영향을 미치지는 않았으나 2004년 12월 발생했던 쓰나미는 전 세계적인 피해가 발생했다.당시 크리스마스가 지난 직후 세계인들은 경악할 만한 뉴스를 맞이했다. 규모 9.0의 수마트라 해저지진으로 대규모 쓰나미(지진해일)가 발생해 인도네시아는 물론 스리랑카, 인도, 태국, 소말리아 등 인도양을 낀 먼 나라에까지 피해를 입혀 무려 15만7000여 명의 목숨을 앗아간 것이다. 이 지진은 1964년 발생한 규모 9.2의 알래스카 지진 이후 최대 크기로 기록되었다. 해저지진이나 해저에서 발생하는 화산분화, 산사태, 핵실험 등에 의해 해저가 융기하거나 침강하여 해수면이 변화하면서 발생한 해파를 쓰나미(tsunami) 혹은 지진해일이라고 한다. 보통 해일은 태풍이나 저기압에 의해 생기는 경우가 대부분이지만 이 같은 해일은 지진해일과 구분하기 위해 폭풍해일 또는 저기압해일로 분류한다. 쓰나미는 나루(津)와 파도(波)가 합쳐진 일본말로 `항구의 파도`를 의미한다. 태평양에 인접한 일본에 이런 지진해일의 피해가 잦아 현재 지진 관련 학회나 국제회의 등에서 지진해일을 일컫는 국제공용어로 통용되고 있다. 쓰나미는 대부분 해저판 경계지역에서 발생하는 큰 지진에 의한 경계지역에서의 단층운동, 해저 화산분출, 해저 산사태 때문에 발생한다. 지진에 의해 바다 밑바닥 지층이 수직 방향으로 갑작스레 이동하면 이때 방출되는 에너지가 바로 위의 바닷물에 전해져 바닷물이 갑자기 상승 또는 하강하면서 지진해일파가 발생한다. 역사적으로 비교해 보면 해저에서 발생한 쓰나미가 육지에서 발생한 큰 지진의 지진동보다 육지에 더 크게 피해를 입히는 일이 많았다. 외해에서는 쓰나미의 파장이 100㎞ 이상이지만, 파고는 1m 정도에 불과해 외해에 있는 배에서는 쓰나미를 관측하기 어렵다. 수마트라 해저지진 때도 바다 위에 있던 사람들은 피해를 상대적으로 덜 보았다. 쓰나미의 이동 속도는 약 시속 900㎞로 매우 빠르다. 그런데 해안에 가까이 올수록 수심이 얕아짐에 따라 파의 속도가 느려지고 파고는 높아져(V=gH ; H－수심, g－중력가속도), 무시무시한 힘으로 해안을 강타해 엄청난 파괴력을 나타낸다. 역사적으로 보면 지진이 가장 일어나기 쉬운 지역인 태평양에서 쓰나미가 가장 많이 일어났다. 쓰나미의 발생과 피해에 대한 가장 오래된 기록은 기원전 1500년 에게해의 산토리니 화산섬의 폭발로, 쓰나미가 발생해 지중해 동부와 크레타섬을 광범위하게 황폐화시켰다고 한다. 일본은 684년 이후 쓰나미로 인해 모두 6만6000명이 숨진 것으로 기록되었다. 최악의 쓰나미는 1896년 일본 혼슈를 강타해 2만7000여 명의 희생자를 낸 지진해일이다. 인도네시아에서는 수백 년 동안 30여 차례의 쓰나미가 급습해 수십만 명이 숨졌다. 미국에서는 1946년 4월 1일 알래스카 알류샨 열도축에 있는 유니맥 섬에서 규모 7.8의 지진이 발생해 태평양 전역에 쓰나미를 일으켰다. 당시 거대한 해일로 유니맥에 있는 미국 해안경비대의 스카치캡 등대가 파괴되면서 5명이 숨지기도 했다. 이 등대는 해발 30m 높이에 철근 콘크리트로 지어졌으나 해일로 파괴되었다. 이 쓰나미는 그로부터 5시간 뒤 하와이 섬들을 공격해 힐로의 부두를 쓸어버려 159명이 사망하는 인명 피해를 냈다. 미국은 이 해일이 지나간 지 2년 뒤에 태평양 쓰나미경보센터를 하와이에 만들었다. 1900년 이후 우리나라에서 관측된 쓰나미는 1983년과 1993년 두 차례며, 동해안에서 먼 일본 서쪽 해역에서 발생하였다. 1983년 5월 26일 일본 혼슈의 아키타현 서쪽 해역에서 지진(규모 7.75)이 발생해 그 뒤 우리나라 동해안에 1시간 30분~1시간 50분 동안 10분 주기로 쓰나미가 몰려와 동해안의 여러 지역에 많은 피해를 주었다. 동해안의 바다 수면이 최고 3m 폭으로 높아졌다 낮아지는 해면 승강 현상이 밤 9시까지 계속되면서 간만의 차가 최고 6m나 되는 조수 현상까지 겹쳐 피해가 더욱 컸다. 이 지진해일로 인한 재산 피해액은 총 3억7000여 만원, 인명 피해는 5명(사망 1명, 실종 2명, 부상 2명), 이재민은 405명에 이르렀다. 1993년 7월 12일 일본 홋카이도 오쿠시리섬 북서 해역에서 지진(규모 7.8)이 발생해 우리나라 동해안에 1시간 30분~3시간 동안 10분 주기로 쓰나미가 밀려와 많은 피해를 주었다. 울릉도와 속초시 대포항, 장사항의 어선 침몰을 비롯하여 동해, 삼척, 임원항에 이르는 강원도와 경상북도 동해안 일원에 최대 2~3m의 해일이 발생하였다. 1983년 아키타 쓰나미 때와 달리 기상청은 밤 10시 50분 지진해일 특보를 발표해 신속히 대비한 결과 인명 피해는 없었으며 재산 피해도 줄일 수 있었다. 쓰나미는 다른 해일과 발생 원인이 다르므로 대처 방법도 달라야 한다. 우리나라는 먼 태평양에서 밀려오는 쓰나미에 대해서는 안전한 편이나 일본 서쪽 주변 해역에서 해일이 발생하면 주의를 기울여야 한다. 먼저, 해안 가까운 곳에서 발생한 쓰나미는 몇 분 이내에 해안으로 밀려오므로 지진 경보를 듣고 대비할 여유가 없다. 땅이 심하게 흔들리면 해안 지역의 주민은 즉시 높은 지대로 대피하여야 한다.해안에서 먼 거리에서 발생한 쓰나미에 대해서는 기상청이 해일 특보를 사전에 발표하므로 재해 대책요원의 안내에 따라 대비하면 된다. 지진해일은 약 10분 간격으로 반복되며 제3파나 제4파(약 30분)에서 최대가 되는 경우가 많고, 이러한 상태가 약 3~4시간 지속된 뒤 점차 약화되면서 하루 정도 지속된다는 점에 유의하여야 한다. 지진해일 특보가 발표되면 수영, 보트놀이, 낚시, 야영 등을 즉시 중지해야 한다. 지진해일이 나면 먼 바다에서 조업 중인 선박은 해일 경보가 해제될 때까지 항구 밖에서 기다려야 하고, 시간적 여유가 있을 때는 항구 안의 선박도 먼 바다로 대피시키는 것이 안전하다.