Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 에비앙 석회수 마시면 몸에 안좋은가요?
안녕하세요. 에비앙과 같은 경수(hard water)는 칼슘(Ca²⁺)과 마그네슘(Mg²⁺)이온이 풍부한 물이며, 일반적으로 건강에 해롭지 않습니다. 오히려 이러한 미네랄 성분은 신체 기능 유지에 필수적인 영양소로 작용합니다. 석회수(limewater)라는 표현은 일반적으로 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 물을 의미하며, 이는 화학적으로 에비앙과 같은 천연 경수와는 다릅니다. 에비앙과 같은 경수는 석회암 지역에서 자연적으로 용해된 칼슘과 마그네슘을 포함한 물이며, 이온화된 형태로 존재하기 때문에 가열한다고 해서 갑자기 건강에 유해한 물질이 생성되지는 않습니다. 다만, 물을 끓이면 탄산칼슘(CaCO₃) 침전물이 생길 수 있으며, 이는 물떄(limescale)의 주요 성분이 됩니다. 경수를 장기간 섭취할 경우 몇 가지 우려가 제기되기도 합니다. 예컨데, 칼슘이 과다하게 섭취될 경우 신장결석(nephrolithiasis) 위험이 증가할 수 있으며, 마그네슘이 너무 많을 경우 장 기능에 영향을 줄 수 있습니다. 하지만 일반적인 식습관에서 경수 섭취만으로 칼슘과 마그네슘이 과다해지는 경우는 드뭅니다. 세계보건기구(WHO)에서도 경수 섭취가 건강에 유해하다는 명확한 근거는 없으며, 오히려 적정 수준의 칼슘과 마그네슘을 포함한 물을 마시는 것이 골다공증 예방과 심혈관 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 보고된 바 있습니다. 이와 같은 내용을 폭 넓게 접근하고 싶으시다면 WHO (2011). Guidelines for Drinking-water Quality. 4th Edition. World Health Organization. 또는 Heaney, R. P. (2006). Role of dietary calcium in prevention of kidney stones. Journal of the American College of Nutrition, 25(2), 134-141. 과 같은 문헌을 추천드립니다.
Q. 유기화학 1,3-이축방향 스트레인
안녕하세요. 질문 1 : 1,3-이축방향 스트레인(1,3-diaxial strain)의 정의 1,3-이축방향 스트레인은 시클로헥세인 고리에서 동일한 축(axial) 방향에 있는 치환기 간의 입체 장애를 의미합니다. 따라서, 특정 치환기가 1번 탄소의 axial 위치에 있을 때, 3번 탄소와 5번 탄소에 위치한 axial 수소와의 입체 상호작용이 모두 고려됩니다. 즉, 1번 치환기와 3번 탄소의 axial 수소 간의 입체장애뿐만 아니라, 1번 치환기와 5번 탄소의 axial 수소 간의 입체장애를 모두 포함하여 1,3-이축방향 스트레인이라 합니다. 이는 치환기가 크면 클수록 두개의 axial 수소와의 충돌이 커지며, 분자의 불안정성이 증가하는 효과를 유발합니다. 결론적으로, 1,3-이축방향 스트레인은 단순히 1번 치환기와 3번 수소 사이의 입체 장애만을 의미하는 것이 아니라, 1번 치환기와 3번 수소 및 5번 수소와의 모든 입체 장애를 통틀어 정의됩니다. 질문 2 : 1,3-이축방향 스트레인과 고우시(Gauche) 상호작용의 관계 고우시 상호작용은 뉴먼 투영식에서 두 치환기가 60° 회전한 위치에서 발생하는 입체장애 입니다. 일반적인 뷰테인(butane)에서 CH₃−CH₃ 간의 고우시 상호작용을 예로 들면, 두 메틸기가 60° 회전한 상태에서 서로 가까이 위치하며 입체장애를 유발합니다. 시클로헥세인의 의자형(conformer) 구조에서 1번 탄소의 axial 치환기와 3번 탄소의 axial 수소(또는 5번 탄소의 axial 수소)는 입체적으로 고우시와 유사한 형태의 상호작용을 보이지만, 정확히 동일한 고우시 상호작용은 아닙니다. 즉, 1번 치환기의 원자가 3번 또는 5번 탄소의 axial 수소와 가까워지며 입체적인 충돌을 유발하는 형태가, 뷰테인에서의 CH₃-CH₃ 고우시와 유사한 입체적 배치를 보이므로 이를 '고우시 유사 상호작용(gauche-like interaction)'이라 해석할 수 있습니다. 하지만 뉴먼 투영식에서의 정확한 60° 고우시 배치를 형성하는 것은 아니기 때문에 완전히 같은 개념은 아닙니다. +추가 질문 : 일반적으로, 분자 내에서 치환기와 다른 치환기 간에 입체 장애가 발생하는 경우는 많지만, 모든 입체장애를 고우시라고 부르지는 않습니다. 고우시는 뉴먼 투영식에서 60° 비틀린 형태에서 발생하는 입체 장애를 의미하며, 시클로헥세인의 1,3-이축방향 스트레인은 이러한 고우시와 유사하지만 정확히 동일한 개념은 아닙니다. 질문 3 : 1,3-이축방향 스트레인과 고우시의 실제 관계 1번 탄소의 axial 치환기와 3번 탄소의 axial 수소는 입체적으로 가까운 위치에 있기 때문에 고우시(gauche)와 유사한 상호작용을 하지만, 뉴먼 투영식에서의 정확한 60° 관계를 가지지는 않습니다. 뷰테인에서의 고우시 상호작용은 두 메틸기(CH₃-CH₃)가 60° 비틀림을 형성한 상태에서 발생하는 반면, 시클로헥세인의 1,3-이축방향 스트레인은 고리형 구조 내에서 axial 위치에 있는 원자들 간의 충돌로 인해 생기는 입체 장애입니다. 따라서, 1번 치환기와 3번 수소의 관계를 '고우시와 유사한 입체장애'로 이해할 수는 있지만, 고우시라고 직접적으로 부르지는 않습니다. 이는 뉴먼 투영식에서의 60° 회전 관계를 갖지 않기 때문입니다. 결론적으로, 1,3-이축방향 스트레인은 일반적인 고우시 상호작용과 유사한 입체 장애를 포함하지만, 뉴먼 투영식에서의 정확한 60° 고우시 배치를 의미하는 것은 아닙니다. 하지만 입체적으로 가까운 위치에서 발생하는 입체장애라는 점에서, 고우시와 유사한 입체 상호작용(gauche-like steric interaction)으로 해석할 수 있습니다.
Q. 산성과 염기성의 차이점은 무엇인지?
안녕하세요. 산성과 염기성은 수용액의 pH 값과 이온화 특성에 따라 구분되는 두 가지 화학적 성질을 의미합니다. 산성(acidity) 물질은 수용액에서 수소 이온(H⁺) 또는 양성자(proton)를 방출하는 성질을 가지며, 대표적으로 염산(HCl), 황산(H₂SO₄), 아세트산(CH₃COOH) 등이 있습니다. 산성 용액의 pH 값은 7 미만이며, 강산(strong acid)은 용액에서 완전히 이온화되는 반면, 약산(weak acid)은 부분적으로만 이온화됩니다. 반대로, 염기성(alkalinity) 물질은 수용액에서 수산화 이온(OH⁻)을 방출하거나 수소 이온을 받아들이는 성질을 가지며, 대표적으로 수산화나트륨(NaOH), 암모니아(NH₃), 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 등이 있습니다. 염기성 용액의 pH 값은 7 초과이며, 강염기(strong base)는 용액에서 완전히 이온화되며, 약염기(weak base)는 부분적으로만 해리됩니다. 산성과 염기성의 차이점은 비뢴스테드-로우리(Bronsted-Lowry) 및 아레니우스(Arrhenius) 정의에 따라 해석될 수 있습니다. 아레니우스 정의에 따르면, 산은 물에서 H⁺을 방출하는 물질이며, 염기는 OH⁻을 방출하는 물질로 설명됩니다. 브뢴스테드-로우리 정의에서는 산은 양성자 주개(proton donor), 염기는 양성자 받개(proton acceptor)로 설명됩니다. 이러한 차이로 인해 산성 용액은 금속과 반응하여 수소 기체(H₂)를 발생시키며, 염기성 용액은 단백질을 분해하는 등 강한 부식성을 나타낼 수 있습니다. 또한, 산성과 염기성은 중화 반응을 통해 물(H₂O)과 염(salt)을 형성하는 특징을 가지며, 이 반응은 H⁺ + OH⁻ → H₂O 의 형태로 표현됩니다. 결론적으로, 산성과 염기성은 수소 이온과 수산화 이온의 방출 여부에 따라 구별되며, pH 범위(산성: pH 7), 이온화 특성, 화학 반응성 등의 차이를 보입니다. 위와 같은 내용을 좀 더 폭 넓게 접하고 싶으시다면 Atkins, P. W., & de Paula, J. (2018). Atkins` Physical Chemistry. Oxford University Press. 또는 Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2016). General Chemistry: Principles and Modern Applications. Pearson. 과 같은 논문을 추천드립니다.
Q. 연체류의 특성에는 어떤것이 있나요?
안녕하세요. 연체동물(Mollusca)은 무척추동물 중에서 가장 다양성이 높은 문(Phylum)으로, 해양, 담수, 육상 등 광범위한 환경에서 서식하며 독특한 생물학적 특성을 보입니다. 이들은 몸이 연하고 외골격을 가질 수 있으며, 기본적으로 머리(head), 내장덩어리(visceral mass), 발(foot) 세 부분으로 구성됩니다. 외투막(mantle)은 연체동물의 중요한 특징 중 하나로, 일부 종에서는 석회질 패각(shell)을 형성하여 보호 기능을 수행합니다. 그러나 오징어나 문어와 같은 두족류(Cephalopoda)는 패각이 퇴화하여 내부 골격 형태로 남아 있거나 완전히 소실되었습니다. 대부분의 연체동물은 개방혈관계(open ciculatory system)를 가지지만, 두족류는 고도로 발달한 폐쇄혈관계(closed circulatory system)를 보유하여 보다 효율적인 산소 공급이 가능합니다. 소화기관은 완전한 형태를 가지며, 입에는 치설(radula) 이라 불리는 긁는 형태의 구조가 존재하여 먹이를 갈거나 긁어 먹는데 사용됩니다. 조개류(Bivalvia)처럼 치설이 없는 경우에는 섬모 운동을 통해 먹이를 여과하는 방식(filter feeding)을 채택합니다. 연체동물은 해양, 담수, 습한 육상 환경에 걸쳐 널리 분포합니다. 특히, 이끼고둥류(Limpets), 가리비류(Scallops), 일부 연체동물들은 조간대(intertidal zone)와 같은 극한 환경에서도 생존할 수 있도록 적응하였습니다. 이와 같은 내용들을 심도 있게 접하고 싶으시다면, Pechenik, J. A. (2014). Biology of the Invertebrates. McGraw-Hill Education. 또는 Ponder, W. F., & Lindberg, D. R. (2008). Phylogeny and Evolution of the Mollusca. University of California Press.와 같은 논문을 추천드립니다.
Q. 배에 가스가 차는 이유가 뭘까요???
안녕하세요. 가스는 주로 음식을 섭취하는 과정에서 삼켜진 공기(aerophagia)와 장내 미생물이 탄수화물을 발효하는 과정에서 생성됩니다. 특히, 탄수화물(식이섬유 포함)이 소장에서 완전히 분해되지 못하고 대장으로 이동하면, 장내 미생물이 이를 분해하면서 수소(H₂), 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄) 등의 가스를 생성하게 됩니다. 위장 운동이 저하되거나 장내 가스 배출이 원활하지 않으면 가스가 정체되어 팽만감을 유발할 수 있습니다. 과민성 장증후군(Irritable Bowel Syndrome ; IBS)이나 기능성 소화불량(functinal dyspepsia) 등의 소화기 질환이 있는 경우, 장내 가스가 증가하고 배출이 어려워지는 경향이 있습니다. 식습관도 중요한 요소입니다. 탄산음료, 콩류, 유제품ㅡ유당 불내증이 있는 경우ㅡ, 인공 감미료(소리브톨, 만니톨 등), 섬유질이 풍부한 음식 등은 장내 발효를 촉진하여 가스를 증가시킬 수 있습니다. 또한, 급하게 먹거나 말하면서 음식을 섭취하는 경우 공기를 과도하게 삼키게 되어 가스가 증가할 수 있습니다. 스트레스와 자율신경계 변화도 장 기능에 영향을 미쳐 가스 배출을 저해할 수 있습니다. 특히, 스트레스는 장 운동을 조절하는 장 신경계(enteric nervous system)에 영향을 주어 가스 정체를 유발할 수 있습니다. 결론적으로, 배에 가스가 차는 것은 음식의 종류, 장내 미생물 활동, 위장 운동, 공기 섭취, 스트레스 등의 복합적인 요인과 관련이 있으며, 지속적인 증상이 있거나 불편함이 심하다면 식이 습관 조정과 소화기 검진을 고려해 보는 것이 바람직합니다. 이와 같은 내용들을 심도 있게 접하고 싶으시다면 Camilleri, M., & Gabbard, S. (2019). Intestinal gas dynamics: Mechanisms and clinical relevance. Gastroenterology, 157(6), 1514-1528. 또는 Quigley, E. M. M. (2017). Microbiota-brain-gut axis and irritable bowel syndrome. Journal of Clinical Gastroenterology, 51(1), 9-15. 와 같은 논문을 추천드립니다.