Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 감자를 장기간 보관할 때 사과와 같이 보관하면 싹도 나지 않고 상하지도 않게 장기간 보관 가능하다고 하던데요. 여기에은 어떤 원리가 있나요?
안녕하세요. 사과와 감자를 함께 보관하면 감자의 싹트는 것을 억제할 수 있다는 주장은 실제로 일부 과학적 근거를 가지고 있습니다. 이 현상의 핵심은 사과가 방출하는 에틸렌 가스와 관련이 있습니다. 에틸렌 가스는 식물 호르몬의 일종으로, 과일의 숙성과 성장 과정에서 자연적으로 방출되는 물질입니다. 사과는 특히 에틸렌을 많이 생성하고 방출하는 과일 중 하나입니다. 에틸렌 가스는 과일의 숙성을 촉진하는 역할을 하지만, 감자와 같은 식물에서는 싹 트는 과정을 억제하는 효과가 있습니다. 감자는 저장 중 싹이 트는 경향이 있는데, 이는 감자가 새로운 성장을 시작하는 신호입니다. 싹이 나는 과정에서 감자는 저장 중인 영양분을 사용하기 때문에, 싹이 많이 나면 감자가 부패하기 쉬워지고 영양가가 감소합니다. 에틸렌 가스는 이러한 감자의 싹 트는 과정을 늦추거나 억제하여, 감자가 장기간 동안 신선하게 보관될 수 있도록 도와줍니다. 그러나 사과와 감자를 함께 보관할 때 주의할 점은, 사과가 방출하는 에틸렌이 다른 채소나 과일의 숙성을 과도하게 촉진할 수 있다는 것입니다. 따라서 사과와 감자를 너무 가까이 보관하면 사과 자체가 빨리 숙성되어 상할 수 있으므로, 적절한 거리를 유지하는 것이 중요합니다. 따라서, 사과와 감자를 같이 보관하는 것은 감자의 싹트는 것을 억제하는 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 그러나 각각이 상태를 주기적으로 확인하고, 적절한 환경에서 보관하는 것이 가장 중요합니다.
Q. 실험용 흰 쥐는 어떤 실험에 많이 쓰여지는가요?
안녕하세요. 실험용 흰 쥐는 생명과학 연구에서 광범위하게 사용되는 중요한 동물입니다. 이들은 주로 약리학, 유전학, 신경과학, 면역학 등의 분야에서 실험적 연구에 활용되며, 그 이유는 흰 쥐의 생리적 및 유전적 특성이 인간과 유사하기 때문입니다. 또한, 흰 쥐는 사육이 용이하고 번식률이 높아 실험용으로 이용하기에 적합합니다. 약리학적 연구에서 흰 쥐는 새로운 약물의 효능 및 안전성 평가를 위해 널리 사용됩니다. 이를 통해 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 과정(ADME)을 조사하고, 잠재적인 독성 및 부작용을 평가합니다. 유전학 연구에서는 유전자 조작 기술을 이용해 특정 유전자를 삽입, 삭제하거나 변형시킨 유전적으로 변형된 흰 쥐를 활용하여 유전자의 기능과 질병과의 연관성을 연구합니다. 이는 유전병의 메커니즘을 이해하고, 새로운 치료법을 개발하는데 기여합니다. 신경과학 및 행동과학 분야에서는 흰 쥐를 사용하여 뇌의 기능 및 행동을 연구합니다. 흰 쥐의 학습, 기억, 통증, 스트레스, 우울증과 같은 행동을 관찰함으로써, 신경계 질환의 치료법 개발에 기여하고 있습니다. 면역학 연구에서는 흰 쥐를 통해 면역 시스템의 작동 원리를 이해하고, 자가면역 질환, 알레르기, 감염증의 예방 및 치료법을 개발하는데 중요한 역할을 합니다.
Q. 페놀프탈레인 용액이 염기성에서 붉게 변하게 되는 이유와 과정이 어떻게 되나요?
안녕하세요. 페놀프탈레인은 pH 지시약으로 널리 사용되며, 특히 산성, 중성, 염기성 조건에서 각각 다른 색상 변화를 보여줍니다. 이 지시약의 색상 변화는 pH의 변화에 따라 페놀프탈레인 분자의 구조가 변하면서 발생합니다. 페놀프탈레인 분자는 pH에 따라 세 가지 주요 양상을 보일 수 있습니다. pH가 8.2 이하인 산성 조건에서 페놀프탈레인은 주로 '락톤' 형태를 띠며, 이 형태는 색이 없습니다 (무색). 락톤 형태는 분자 내에서 수소 이온 (H⁺)이 가르복실 산 그룹과 반응하여 폐쇄된 고리 구조를 형성합니다. 또, pH가 8.2를 초과하는 염기성 조건에서 페놀프탈레인 분자 내의 락톤 고리가 열리면서 분자는 '퀴논' 형태로 전환됩니다. 이 퀴논 형태는 색소 그룹을 활성화시켜 붉은색을 띠게 됩니다. 이 색상 변화는 페놀 그룹의 탈프로토네이션(수소 이온의 손실)과 관련이 있으며, 이 과정에서 생성된 음이온 형태가 붉은색을 나타내게 됩니다. 추가로 고도 염기성 조건인 매우 높은 pH에서는 페놀프탈레인이 더 변화하여 분자가 불안정해지고 결국 색이 사라질 수 있습니다. 페놀프탈레인의 색상 변화는 분자의 전자 구조 변화와 밀접한 관계가 있습니다. pH가 변함에 따라 페놀프탈레인 분자의 전자 배치가 변하고, 이는 흡수하는 빛의 파장을 변경시켜 분자의 색상이 변하게 합니다. 염기성 환경에서 붉은색을 띠는 것은 분자가 특정 파장의 빛을 흡수하기 때문입니다.
Q. 전투기의 맨 앞에 기다란 막대기인지 침인지가 꽂혀 있더라구요. 이것은 어떤 역할을 하는 장치인가요?
안녕하세요. 전투기의 맨 앞부분에 위치한 기다란 막대기는 '피토관' 또는 '피토-스태틱 튜브'라고 불립니다. 이 장치는 바람의 저항을 줄이기 위한 것이 아니라, 항공기의 비행 중 속도, 고도, 기압 등을 측정하는데 사용됩니다. 피토관은 항공기의 중요한 비행 계기를 작동시키는데 필요한 정보를 제공하는 항공기의 센서 중 하나입니다. 피토관은 주로 항공기의 앞쪽에 위치하여 공기의 흐름을 직접적으로 측정할 수 있도록 설계되어 있습니다. 공기가 피토관을 통해 들어오면, 이 공기의 압력을 측정하여 비행 중인 항공기의 실제 대기 속도를 계산합니다. 이 데이터는 항공기의 속도계에 전달되어, 조종사가 현재 속도를 정확하게 알 수 있게 합니다. 피토관은 또한 '스태틱 포트'와 함께 작동하여 고도와 기압도 측정합니다. 스태틱 포트는 항공기의 측면에 위치하며, 주변 대기압을 측정하는데 사용됩니다. 피토관에서 측정된 동압(공기가 피토관에 부딪히며 발생하는 압력)과 스태틱 포트에서 측정된 정압(주변 대기압)을 비교함으로써, 항공기의 고도계, 기압계, 속도계 등이 정확한 정보를 표시하도록 합니다. 따라서 피토관은 바람의 저항을 줄이기 위한 것이 아니라, 항공기의 안전하고 효율적인 운항을 위해 필수적인 항공기의 속도와 기압을 측정하는 중요한 장치이며, 비행 안전을 확보하고 조종사가 항공기를 더욱 정밀하게 조종할 수 있게 돕는 장치입니다.
Q. 귤을 껍질째 물에 넣으면 물에 뜨고 껍질을 제거하면 물에 가라 안더라구요. 이게 어떤 원리로 이런 차이를 보이는 건가요?
안녕하세요. 귤이 껍질째 물에 뜨는 현상과 껍질을 벗겼을 때 가라앉는 현상은 물리학의 부력 원리와 밀도 개념으로 설명할 수 있습니다. 귤의 껍질과 과육의 물리적 성질 차이가 이러한 현상의 핵심적인 요인입니다. 먼저, 귤의 껍질은 공기 주머니를 다수 포함하고 있는 구조로 되어 있습니다. 이 공기 주머니들은 귤 전체의 평균 밀도를 감소시켜, 물의 밀도보다 낮게 만듭니다. 따라서 귤이 껍질째로 물에 놓이면, 껍질 속의 공기 주머니가 물을 상당량 밀어내어 발생하는 부력이 귤의 무게를 상쇄하고, 결국 귤은 물에 뜨게 됩니다. 반면, 귤의 껍질을 제거하면, 내부의 과육만 남게 됩니다. 과육의 밀도는 물의 밀도보다 약간 높기 때문에, 껍질을 벗긴 귤은 물에 가라앉습니다. 과육에는 껍질처럼 공기를 포함하는 구조가 없기 때문에, 부력이 귤의 무게를 지탱하기에 충분하지 않게 됩니다. 이러한 현상은 물의 밀도와 물체의 밀도를 비교하는 아르키메데스의 원리에 따라 설명됩니다. 물체가 물 속에 있을때, 물체에 작용하는 부력은 물체가 밀어내는 물의 무게와 동일하다는 원리입니다. 귤의 경우, 껍질이 있는 상태에서는 이 원리가 귤을 물 위로 떠오르게 하며, 껍질이 없는 상태에서는 귤을 가라앉게 합니다.