Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 비누가 세균을 없애는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 비누가 세균을 제거하는 원리는 그 화학적 구조와 작용 방식을 살펴보면 알 수 있습니다. 비누는 분자 하나가 두 부분으로 구성된 양친성(amphiphilic) 분자입니다. 이 분자의 한쪽 끝은 친수성(hydrophilic)이어서 물과 잘 결합하며, 다른 한쪽 끝은 소수성(hydrophobic)으로 기름과 지방을 좋아합니다. 비누를 사용하여 손을 씻을 때, 비누의 소수성 부분은 피부의 자연 기름과 먼지, 그 기름과 먼지에 붙어 있는 세균의 지질 막에 결합합니다. 이 과정에서 비누 분자는 물과 함께 작은 구조체인 미셀(micelles)을 형성합니다. 미셀 내에서 비누 분자들은 소수성 '꼬리'가 중앙으로 향하고 친수성 '머리'가 바깥쪽으로 향하게 배열되어, 물 속에서 소수성 물질을 포획하게 됩니다. 이러한 미셀은 물과 함께 씻겨 나가면서 세균과 먼지를 효과적으로 제거합니다. 세균의 경우, 그들의 세포막도 지질로 이루어져 있기 때문에, 비누의 소수성 꼬리가 세균의 지질 막과 상호 작용하여 그 구조를 파괴할 수 있습니다. 이로 인해 세균은 불활성화되고, 세포 내용물이 유출되어 결국 사멸하게 됩니다. 더 나아가, 비누는 물리적 세척 작용도 함께 수행합니다. 비누와 물을 사용하여 손을 문지르면, 이는 물리적 마찰을 제공하여 세균과 바이러스를 물리적으로 제거하는데 도움을 줍니다. 이러한 화학적 및 물리적 작용은 비누가 강력한 세정제로서 기능하게 만드는 주된 이유입니다.
Q. 원유를 정제 했을 때 나오는 휘발유의 양은?
안녕하세요. 원유 1배럴을 정제할 때 생샌되는 석유 제품의 비율은 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 이러한 요인에는 원유의 특성, 정제 과정에서 사용된 기술, 특정 제품에 대한 시장 수요 등이 포함됩니다. 일반적으로, 휘발유는 원유 1배럴을 정제했을때 대략 40%~50%의 비율로 생산됩니다. 이는 정제 공정에서 가장 많은 비중을 차지하는 제품 중 하나입니다. 다음으로, 경유와 난방유는 합쳐서 약 25% 정도를 차지하며, 이는 휘발유 다음으로 많은 양이 생산되는 제품군입니다. 또한, 제트 연료는 대략 10% 정도 생산되며, 나머지 비율은 중유, 아스팔트, 윤활유, 기타 석유화학 제품 등으로 구성됩니다. 이 비율은 정제소의 구성과 운영 방식에 따라 변동될 수 있으며, 특정 정제소에서는 휘발유의 비율을 더 높이거나, 경유와 같은 중간 증류물의 생산을 늘리기 위해 공정을 조정할 수 있습니다. 이러한 조정은 국제 석유 시장의 변화, 정유 마진, 환경 규제 등 외부 요인의 영향을 바딕도 합니다. 원유 정제 과정과 그로 인해 생산되는 제품의 비율에 대한 자세한 정보는 Petroleum Refining : Technology and Economics 와 같은 책을 추천드립니다.
Q. 반딧불이는 어떻게 불빛이 밝혀지는 건가요?
안녕하세요. 밧딧불이의 불빛은 특정한 발광 기관에서 이루어지는 화학 반응의 결과로, 이 과정에서 주요 역할을 하는 화합물은 루시페린(luciferin)과 그에 작용하는 효소인 루시페라아제(luciferase)입니다. 이 반응에는 산소가 필수적으로 관여하며, ATP(아데노신 삼인산)의 존재하에 루시페린이 산화되어 광방출 물질로 변환됩니다. 이 화학적 전환 과정에서 방출된 에너지는 빛의 형태로 나타나게 됩니다. 반딧불이의 이 발광 과정은 자신의 위치를 알리거나, 짝을 유인하고, 포식자로부터 자신을 보호하는 등 생존 전략의 일환으로 사용됩니다. 이러한 발광 현상은 '생물 발광(bioluminescence)'으로 불리며, 이 과정은 에너지의 효율적인 사용을 보여주는 예로, 발광 때 소모되는 에너지 대부분이 빛으로 전환되기 때문에 거의 열이 발생하지 않습니다. 이는 반딧불이가 에너지를 매우 효율적으로 사용한다는 것을 의미하며, 이들의 놀라운 생물학적 적응을 나타냅니다.
Q. 거머리는 흡혈을 하면 자신의 몸에 몇배가 커지나요?
안녕하세요. 일반적으로 거머리는 자신 몸무게보다 훨씬 많은 양의 피를 흡수할 수 있습니다. 이 흡혈 과정에서 거머리의 몸은 유연하고 탄력적인 구조를 가지고 있어, 흡혈량에 따라 크게 팽창할 수 있습니다. 거머리가 피를 흡수하면 몸길이와 둘레가 눈에 띄게 커지게 되며, 흡혈 전과 비교했을 때 거머리의 몸 크기는 2배에서 3배 이상 커질 수 있습니다. 이는 거머리의 몸이 많은 양의 혈액을 저장할 수 있도록 진화했기 때문입니다. 흡혈 후 거머리는 이 피를 천천히 소화하면서 수일에서 수주에 걸쳐 에너지로 사용합니다.
Q. 방아가 사용한 에너지는 어떤에너지 인가요?
안녕하세요. 방아의 에너지 활용은 인류가 자연의 힘을 이용하여 작업 효율을 증가시킨 대표적인 사례뜰 중 하나입니다. 방아가 활용하는 에너지는 주로 이용하는 원동력의 성질에 따라 달라지며, 대표적인 방아로는 수력과 풍력을 이용한 것이 있습니다. 수력을 이용하는 물레방아는 물의 위치 에너지(potential energy)를 기계적 에너지로 변환하는 과정을 통해 작동합니다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르면서 그 에너지가 방아돌을 회전시키게 되는데, 이는 물의 중력에 의한 자연스러운 흐름을 활용하는 원리입니다. 또한, 풍력을 이용하는 풍차는 바람의 운동 에너지(kinetic energy)를 받아 이를 회전력으로 전환합니다. 또한, 풍차의 날개가 바람에 의해 회전하면서 발생하는 동적 에너지가 연삭기나 기타 기계장치를 구동시키는데 사용됩니다.