Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 고무는 늘어날 수 있는 탄성력을 가지지만, 세라믹은 쉽게 깨지나요?
안녕하세요. 고무는 긴 사슬 모양의 고분자(polymer)로 구성되어 있으며, 이 분자들 사이에는 약한 반데르발스힘(Van der Waals forces)이 작용합니다. 이러한 구조 덕분에 고무는 늘어났다가 원래의 형태로 쉽게 돌아갈 수 있는 높은 탄성을 가지고 있습니다. 고무 내의 고분자 사슬들은 힘이 가해질 때 늘어나고, 힘이 제거되면 원래 상태로 돌아가려는 성질을 보입니다. 이러한 특성은 타이어, 밴드, 신발 밑창 등 다양한 제품에 활용됩니다. 반면, 세라믹은 규소와 산소와 같은 원소들이 강한 이온 결합 또는 공유 결합을 형성하여 만들어진 무기 비금속 재료입니다. 이 결합들은 세라믹을 매우 단단하고 안정적으로 만들지만, 동시에 불연속성과 취약성을 가져옵니다. 세라믹 내부의 결합은 위치가 고정되어 있고 미세한 결함이나 균열이 생겼을 때 에너지를 흡수하거나 분산시키지 못하기 때문에 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있습니다. 따라서 세라믹은 고온이나 부식에 강하지만, 충격이나 인장력에는 약한 특성을 보입니다. 이러한 차이는 각 재료가 가진 분자 구조와 결합의 본질적인 특성이 기인하며, 이는 재료 과학에서 중요한 연구 주제 중 하나입니다.
Q. 식물은 움직이지 않는데 생물로 분류하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 식물이 비록 움직이지 않는 유기체이지만, 생물로 분류되는 이유는 그들이 생명의 기본적은 특성들을 갖추고 있기 때문입니다. 생물학적 정의에 따르면, 생명체는 세포 구조를 가지며 에너지를 대사하고, 성장하고, 자신의 유전 정보를 다음 세대에 전달할 수 있는 능력을 보유해야 합니다. 식물은 이러한 모든 기준을 충족시키며, 그 과정에서 몇 가지 독특한 생명 활동을 수행합니다. 식물은 광합성(photosynthesis)이라는 과정을 통해 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하여 자신의 성장에 필요한 영양분을 스스로 만듭니다. 이 과정은 식물의 엽록체(chloroplasts)에서 일어나며, 이는 식물이 에너지를 획득하고 저장하는 중요한 메커니즘입니다. 또한, 식물은 다양한 환경 자극에 반응하여 생리적으로 조절되는 여러 가지 방법으로 환경 변화에 적응합니다. 빛의 방향에 따라 성장 방향을 조절하는 광성장운동(phototropism)이나, 물의 존재에 따라 뿌리의 성장 방향을 조절하는 수성장운동(hydrotropism) 등이 있습니다.
Q. 올빼미는 어떻게 소리없이 날 수 있나요?
안녕하세요. 올빼미가 소리 없이 날 수 있는 능력은 독특한 날개 구조와 깃털의 특성 덕분입니다. 이런 구조적 특징은 올뺴미가 효과적인 야행성 포식자가 될 수 있도록 돕습니다. 올빼미의 날개 깃털 가장자리는 불규칙하게 파동이 쳐져 있습니다. 이것은 톱니 모양과 유사하다고 표현할 수 있기도 합니다. 이 모양들이 날개를 휘두를때 발생하는 공기의 난류를 줄여 소음을 감소시킵니다. 공기가 날개를 지나갈 때 미세한 틈 사이로 공기가 부드럽게 흐르도록 하여, 날개짓에서 발생하는 소리를 최소화합니다. 또, 올빼미의 깃털은 매우 부드럽고 유연합니다. 이 부드러운 깃털은 비행 중 공기의 흐름을 효과적으로 관리하여, 비행 소음을 더욱 감소시킵니다. 올빼미의 날개는 다른 새들보다 넓은 면적을 가지고 있어, 같은 양의 공기를 더 부드럽게 밀어낼 수 있습니다. 이로 인해 공기와의 접촉면에서 발생하는 소음이 줄어듭니다. 또한, 올빼미의 날개에는 특별한 벨벳 같은 구조가 있어 비행 중에 발생할 수 있는 소음을 추가적으로 흡수합니다. 이 특성은 올빼미가 먹이에 접근할 때 발각될 확률을 줄여줍니다.
Q. 큰부리까마귀는 다른 까마귀 무리보다 성격이 더 사나울까요?
안녕하세요. 큰부리까마귀(Large-billed crow)는 그 특이한 외모와 부리의 크기 때문에 다른 까마귀 종류와 구별이 가능합니다. 이러한 물리적 차이가 반드시 성격에 영향을 미치는 것은 아닙니다. 까마귀의 행동 패턴은 종에 따라 다양할 수 있지만, 큰부리까마귀가 다른 까마귀보다 특별히 더 공격적이거나 사나운 성격을 지닌다고 일반화하기는 어렵습니다. 실제로 까마귀는 매우 지능적인 새로 알려져 있으며, 이들의 행동은 환경적 요인, 사회적 상황, 식량 자원의 가용성과 같은 여러 조건에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 큰부리를 포함하여 까마귀는 주로 기회주의적 식습관을 가지고 있으며, 먹이의 종류에 따라 그들의 도구 사용이나 사냥 방식에서 창의성을 발휘합니다. 큰부리까마귀와 다른 까마귀 무리의 행동을 비교한 연구 결과는 사회적 상호작용이나 무리 생활에서 큰 차이를 보이지 않는다고 결론내고 있습니다. 까마귀가 특별하게 공격성을 나타내는 경우라면 둥지를 방어하는 경우나 먹이 경쟁 중에 간혹 두드러진 모습을 나타낼 수는 있습니다. 까마귀의 행동에 대한 심도 있는 내용은 Birds of North America (Cornell Lab of Ornithology)와 같은 학술자료를 보시면, 까마귀의 사회적 행동과 지능에 대한 통찰 및 행동 양식을 더 자세히 찾아 볼 수 있어 추천드립니다.
Q. 식물은 생각하는 기관이 어디에 있나요?
안녕하세요. 식물은 동물과 달리 중앙집중식 뇌가 없으며, 생각하는 기관이라고 명확히 정의할 수 있는 부분도 없습니다. 그러나 식물은 환경 변화에 반응하여 생존과 성장을 위한 복잡한 조절 메커니즘을 갖고 있습니다. 식물의 반응은 주로 전체적인 조직과 세포를 통해 일어납니다. 식물은 뿌리, 줄기, 잎 등의 다양한 부위를 통해 빛, 물, 온도, 화학 물질, 심지어 소리와 같은 다양한 환경 신호를 감지합니다. 이러한 신호는 식물 내에서 화학적 신호로 변환되어, 성장 조절, 방향 전환, 생리적 변화 등을 유도합니다. 예컨데, 빛에 대한 반응으로는 광합성을 최적화하기 위해 잎이 빛의 방향으로 향하는 광성장운동(phototropism)이 있습니다. 또한, 식물은 해충의 공격을 감지하고, 그에 대응하여 방어 화학물질을 생성하기도 합니다. 이러한 과정들은 특정 식물 호르몬(ex : 옥신, 자이버렐린)의 활동에 의해 조절됩니다. 식물이 음악이나 말에 반응한다는 연구들도 있으나, 이는 식물이 소리 자체를 듣는 것이 아니라 소리가 만들어내는 물리적 진동에 반응하는 것으로 보입니다. 식물의 이러한 반응은 세포 수준에서 일어나며, 식물 전체가 하나의 복합적인 네트워크처럼 기능하여 다양한 신호를 처리합니다. 따라서, 식물의 생각하는 기관은 특정 부위에 국한되기보다는 전체 식물의 다양한 부위와 조직을 통해 분산되어 있으며, 이는 식물의 생존 전략과 직결된 중요한 특징입니다. 이런 정보는 Plant physiology and Developmen (Taiz, Zeiger et al.)과 같은 학술 자료에서 광범위하고 심도있게 다루고 있으니 참고하시길 바랍니다.