Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 개는 유능한 사람과 무능한 사람을 구분 할 수 있을까요?
안녕하세요. 개(Canis lupus familiaris)는 높은 사회적 지능과 인간과의 협력적 관계 속에서 발달한 인지 능력을 보유하고 있습니다. 여러 연구에 따르면, 개는 단순히 인간의 감정을 읽는 것을 넘어, 인간의 행동 패턴과 문제 해결 능력을 평가하는 능력을 가지고 있으며, 이를 바탕으로 유능한 사람과 그렇지 않은 사람을 구별할 가능성이 있습니다. 먼저, 개는 인간의 문제 해결 능력을 평가할 수 있습니다. 연구 사례를 인용해보겠습니다. 2011년 Animal Cognition 저널에 게재된 연구(Brauer et al.)에 따르면, 개는 같은 문제를 다루는 두 명의 사람을 관찰한 후, 더 효과적으로 문제를 해결하는 사람을 선호하는 경향을 보였습니다. 이는 개가 인간의 문제 해결능력의 여부를 판단하고 특정인을 지목할 수 있다는 것을 뜻합니다. 또, 개는 사회적 지위와 리더십을 인식합니다. 연구에 따르면, 개는 가정 내에서 명확한 리더 역할을 하는 사람을 인식하며, 먹이 제공 뿐만 아니라 행동의 확신과 자신감 있는 태도를 보이는 사람을 더 따른다고 합니다. 특히, 개는 인간이 다른 개나 사람과의 상호작용에서 어떻게 행동하는지를 보고 사회적 능력을 평가할 수도 있습니다.
Q. 우리나라에 사는 텃새에는 어떤 것들이 있나요?
안녕하세요. 우리나라에 서식하는 텃새(Resident birds)는 연중 내내 특정 지역에서 머물며 번식과 생존을 지속하는 조류를 의미합니다. 이러한 조류는 기후 변화나 계절적 요인에 따라 장거리 이동을 하지 않으며, 해당 서식지의 환경에 적응하여 일정한 개체군을 형성합니다. 조류의 서식지는 생태적 지위(ecological niche)에 따라 산림, 도시, 습지, 해안 등으로 구분되며, 텃새들은 각 환경에서 적절한 먹이 자원과 번식지를 확보하며 생활합니다. 산림 지역에서는 참새(Passer montanus), 박새(Parus major), 곤줄박이(Sittiparus varius)와 같은 소형 조류가 대표적인 텃새로 분류됩니다. 참새는 도시 및 농경지에서 가장 흔하게 볼 수 있으며, 인류의 정착지와 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 박새는 활엽수림과 혼합림에서 주로 서식하며, 해충을 포식하는 조절자로서 중요한 역할을 수행합니다. 곤줄박이는 작은 체구를 가지면서도 강한 사회성을 띠며, 도토리와 같은 견과류를 저장하는 습성을 보이기도 합니다. 수변 지역에서는 왜가리(Ardea cinerea)와 원앙(Aix galericulata)이 대표적인 텃새로 알려져 있습니다. 왜가리는 강과 호수 주변에서 정착하며, 주로 어류를 포식하는 대형 조류입니다. 원앙은 수컷이 화려한 깃털을 지니고 있으며, 청정한 수계를 선호하는 특성이 있습니다. 일부 철새 개체군이 존재하기도 하지만, 우리나라에서는 연중 서식하는 텃새 개체군도 안정적으로 유지되고 있습니다.
Q. PMMA C4용액 흄후드 없이 사용시 안정성?
안녕하세요. 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate ; PMMA) C4 용액을 흄 후드 없이 사용하는 것은 상당한 안전상의 위험을 수반합니다. 특히, 해당 용액은 일반적으로 클로로포름(chloroform), 아세톤(acetone), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane)과 같은 휘발성이 높은 유기용매에 PMMA가 용해된 형태로 제공됩니다. 이러한 유기용매는 휘발성이 강하고 흡입 시 중추신경계 억제 효과(neurotoxic effects)를 유발할 수 있으며, 반복적인 노출은 건강에 유해할 수 있습니다. 현재 언급된 실험 환경에서 흄 후드 없이 PMMA C4 용액을 스포이드로 여러 차례 뿌리는 행위는 상당한 양의 유기용매 증기가 공기 중에 확산될 가능성이 높습니다. 냄새가 강하게 느껴지고, 목에 자극이 발생한다는 점은 이미 유기용매 증기에 상당량 노출되고 있다는 명확한 신호입니다. 덴탈마스크는 유기용매 증기를 효과적으로 차단할 수 없습니다. 거의 효과가 없다고 봐도 과언이 아닙니다. 탄소 필터가 포함된 유기용매 방지용 마스크 같은 경우 활성탄 필터가 장착된 것은 효과적일 수 있으나, 그렇지 않은 경우 완벽한 보호를 보장할 수 없습니다. 마스크를 착용했더라도 근본적으로 적절한 환기가 없는 환경에서는 사용을 피하는것이 바람직합니다.
Q. 수소연료전지가 자발적 반응이라는 의미
안녕하세요. 질문 1: 수소 연료 전지에서 일어나는 반응은 다음과 같이 표현됩니다 : H₂ + ½ O₂ → H₂O + 전기에너지 이 반응이 자발적으로 진행된다는 것은, 반응이 열역학적으로 안정된 방향으로 진행된다는 것을 의미하며, 이를 통해 별도의 추가 에너지 투입 없이 전력을 생성할 수 있는 장점을 갖습니다. 즉, 수소와 산소가 적절한 조건에서 만나면 자연스럽게 반응이 일어나며, 이 과정에서 전기에너지가 발생합니다. 반면, 이와 반대되는 반응인 물의 전기분해(water electrolysis)는 비자발적 반응(non-spontaneous reaction)이며, 외부에서 에너지를 공급해야만 진행될 수 있습니다. 그러나 자발적 반응이라는 것이 곧 무제한적인 에너지 생산을 의미하는 것은 아닙니다. 연료전지가 지속적으로 작동하려면 수소 연료가 지속적으로 공그보디어야 하며, 산소도 대기에서 원활하게 유입될 수 있도록 해야 합니다. 또한, 생서오딘 물이 전극을 막지 않도록 제거하는 과정도 필요합니다. 이러한 측면에서, 자발적 반응이라는 특성 자체가 연료전지의 절대적인 장점이라고 단정할 수는 없으며, 이를 운용하는 과정에서 필요한 부가적인 요소들을 고려해야합니다. 질문2: 열역학적으로 자발적 반으이지만, 실질적으로 연료전지를 운용하기 위해서는 다양한 외부 에너지가 필요합니다. 먼저, 수소 연료의 공급 과정이 필요합니다. 수소는 자연 상태에서 단독으로 존재하지 않으며, 대부분 물(H₂O)이나 화석연료(CH₄, C₃H₈) 등의 화합물 형태로 존재합니다. 따라서, 이를 연료전지에서 활용하기 위해서는 수소를 추출하는 과정이 필수적이며, 이 과정에서 상당한 에너지가 소모됩니다. 예컨데, 물을 전지분해하여 수소를 얻는 과정은 전력 공급이 필수적이며, 천연가스를 개질(reforming)하여 수소를 생산하는 과정에서도 추가적인 에너지가 요구됩니다. 또, 산소의 공급과 반응 부산물의 제거가 필요합니다. 연료전지 내부에서는 음극에서 수소가 산화되며 양극에서 산소가 환원되는 반응이 일어나는데, 이러한 과정이 월활하게 지속되기 위해서는 충분한 산소 공급이 필요합니다. 대기 중 산소를 활용하더라도, 공기를 연료전지 내부로 유입시키기 위한 송풍 시스템이 작동해야 하며, 생성된 물이 전극 표면을 덮어 반응을 방해하지 않도록 배수 시스템도 구축되어야 합니다. 추가로, 전기에너지의 전달 과정에서 추가적인 에너지가 소모됩니다. 연료전지에서 발생한 전기에너지를 실제로 이용 가능한 형태로 변환하는 과정에서 전력 변환 장치(inverter)나 에너지 저장 시스템이 필요할 수 있으며, 이 과정에서도 일부 에너지가 소모됩니다. 특히 연료전지를 자동차에 적용할 경우, 생성된 전력을 모터에 효율적으로 전달하기 위해 전압 변환 및 전력 제어 시스템이 필요합니다. 이러한 요인들을 고려하면, 수소연료전지의 자발적 반응은 열역학적으로 설명되는 개념이며, 실제 연료전지가 운용되기 위해서는 다양한 외부 에너지가 필수적이라는 결론에 도달 할 수 있습니다. 이와 관련된 연구 중 추천할만한 것은 Electrochemical Principles of Fuel Cells (O'Hayre et al., 2016, Fuel Cell Science and Engineering)을 추천드립니다.
Q. 비타민 D가 심장에 영향을 미치나요?
안녕하세요. 챗GPT를 언급한 것은 간결한 대답을 원하는 것으로 이해가 됩니다. 인간을 기준으로 비타민D와 심장 관련 내용으로 간결한 답변을 드리겠습니다. 비타민 D는 보통은 칼슘과 같이 복용하면서 뼈 건강과 칼슘 흡수율과 같은 대사 조절에 중요한 역할을 하는 영양제로 알려져 있습니다. 그러나 최근의 연구에서는 심혈관계에도 영향을 미칠 수 있는 것이 밝혀지고 있습니다. 물벼룩의 심장박동수와 비타민D는 좋은 접근이라 생각됩니다. 앞에서 설명드렸던 칼슘이온과 심장에 대한 설명을 백그라운드로 첨언드리면, 비타민D가 충분하면 칼슘 채널의 기능이 원활해져 심근의 정상적인 기능이 유지될 수 있습니다. 반면, 비타민 D 결핍 시 세포 내 칼슘 항상성이 무너져 심근 수축력 감소가 발생할 위험이 커집니다. 심근 수축력이 낮아진다는 것은 말그대로 심장 박동이 낮아지는 것을 말합니다. 또, 신장에서 분비되는 레닌(renin)은 안지오텐신 II(angiotensin II)의 생성을 촉진하여 혈관을 수축시키고 혈압을 증가시키는 작용을 합니다. 비타민 D가 충분한 경우, 레닌의 발현이 감소하여 혈압이 안정적으로 유지되며, 이로 인해 심장 부담이 줄어들고 심혈관 질환의 위험이 낮아지게 하는 역할을 합니다. 비타민 D는 혈압 조절에 중요한 레닌-안지오텐신-알도스테론계(줄여서 RAAS ; Renin-Angiotensin-Aldosterone System)를 억제하는 기능을 가지고 있습니다. 이런 내용들을 더 폭넓게 알고 싶으시다면 몇 가지 추천드릴 논문이 있습니다. Vitamin D and Cardiovascular Disease: A Comprehensive Review (Pilz et al. 2016, Nature Reviews Cardiology) 나 Vitamin D and Its Effects on Heart Rate and Arrhythmias (Rosen et al. , 2015, Circulation Research)와 같은 논문을 추천드립니다. 비타민 D가 심혈관계에서 수행하는 다양한 역할을 보다 세밀하게 확인할 수 있습니다.