Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 우주 공간에서 우주인이 우주선 벽을 밀 때, 어떤 일이 일어날까요?
안녕하세요. 무중력 상태에서 우주선의 벽을 밀면 우주인과 우주선 모두 반대 방향으로 움직이는 현상은 뉴턴의 제3법칙, 작용과 반작용의 법칙을 통해 설명할 수 있습니다. 이 법칙에 따르면, 모든 힘은 그와 동등한 크기의 반대 방향 힘과 함께 존재합니다. 즉, 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 그 물체 또한 원래 힘을 가한 물체에 같은 크기의 힘을 반대 방향으로 가합니다. 우주 공간에서 우주인이 우주선의 벽을 밀면, 우주인은 벽으로부터 반대 방향으로 밀려나게 됩니다. 이때 우주인이 벽에 가한 힘의 크기와 방향은 벽이 우주인에게 가하는 힘의 크기와 방향과 정확히 동일하지만 반대가 됩니다. 결과적으로 우주인은 우주선과 반대 방향으로 가속됩니다. 우주선 또한 이 힘에 의해 반대 방향으로 약간 움직이지만, 우주선의 질량이 월등히 크기 때문에 그 움직임은 훨씬 미미하게 나타납니다. 이 원리는 무중력 환경에서 더욱 명확하게 관찰됩니다. 무중력 환경에서는 외부의 다른 힘들이 작용하지 않기 때문에, 힘의 균형과 움직임이 더욱 뚜렷하게 나타나며, 작용과 반작용의 법칙을 통해 물리적 원리를 직접적으로 경험할 수 있습니다. 이러한 상호 작용은 우주 비행에서 중요한 역할을 하며, 우주인들은 이를 이해하고 자신의 움직임을 조절하는 데 활용합니다.
Q. 딱따구리는 어떻게 부리로 나무에 구멍을 낼 수가 있는 건가요?
안녕하세요. 딱따구리가 나무를 두드릴 때 사용하는 놀라운 기능은 그들의 고도로 특화된 신체 구조를 통해 설명될 수 있습니다. 이 새들의 두개골은 충격을 분산시키는 데 매우 효과적인 구조를 갖추고 있으며, 특히 뇌를 보호하는 기능이 뛰어납니다. 딱따구리의 두개골은 두꺼운 뼈와 충격 흡수 조직으로 구성되어 있어, 강렬한 두드림으로부터 뇌를 보호합니다. 또한, 이 새들은 강력한 목 근육을 보유하고 있으며, 이 근육들은 충격을 추가로 완화하는 역할을 합니다. 딱따구리의 부리는 강도 높은 활동을 견딜 수 있도록 견고하게 구성되어 있습니다. 이 부리는 특별히 강화된 케라틴(keratin)으로 이루어져 있으며, 나무를 두드릴 때 발생하는 힘을 효과적으로 견디고 전달합니다. 추가적으로, 딱따구리의 혀는 충격을 완화하는 또 다른 기능을 수행합니다. 이들의 혀는 매우 길며, 혀의 기저부에 위치한 유연한 연골 구조가 두개골 내부에서 발생할 수 있는 진동을 흡수하는 데 기여합니다.
Q. 계란판 이 소음을 줄여 주는 이유는 어떤 원리인가요?
안녕하세요. 계란판이 소음을 줄이는 원리는 그 독특한 형태와 재료의 특성에서 기인합니다. 계란판은 일반적으로 골판지나 폼과 같은 경량 재료로 만들어지며, 이것이 소리의 반사와 흡수를 돕습니다. 계란판의 주요 특징이라고 볼 수 있는 것은, 그 불규칙한 형태 깊이 있는 홈과 뾰족한 부분으로 구성되어 있습니다. 이러한 구조는 소리 파동이 들어왔을 때 여러 각도로 반사되게 하여, 소리의 에너지를 분산시키고 감소시킵니다. 또한, 소리 파동이 이 홈에 들어가 흡수되면서 소음이 줄어들게 됩니다. 이는 음파가 직선적으로 반사되어 되돌아오는 것을 방지하고, 소리 에너지가 재료 내부에서 감쇠되도록 합니다. 계란판의 폼이나 골판지 재료 역시 소리 흡수에 기여합니다. 이 재료들은 다공성 구조를 가지고 있어 소리 파동이 재료 내부로 들어갈 때 내부 공기와의 마찰로 인해 에너지가 소산되고, 결과적으로 소리가 감소합니다. 이러한 계란판을 스튜디오나 음악 연습실 같은 곳에 설치하는 것은 에코(반향)와 리버브(잔향)를 감소시켜 소리의 명료성을 높이고, 외부 소음의 침입을 줄이기 위함입니다.
Q. 가물치는 물 밖에 나와도 숨을 쉴 수 있다는데 어떤 것 때문에 그런가요? 
안녕하세요. 가물치가 물 밖에서도 오랜 시간 동안 숨을 쉴 수 있는 능력은 그들의 독특한 호흡 기관 때문입니다. 가물치는 기존의 아가미 외에도 추가적인 호흡 기관을 가지고 있어 대기 중의 산소를 직접 이용할 수 있습니다. 가물치의 주요 특징 중 하나는 내부에 있는 폐와 유사한 구조인 공기낭을 가지고 있다는 점입니다. 이 공기낭은 산소를 효율적으로 흡수하고 이산화탄소를 배출할 수 있도록 해주며, 물 속의 산소 농도가 낮을 때 특히 유용합니다. 가물치는 입을 통해 공기를 공기낭으로 직접 빨아들일 수 있으며, 이 과정을 통해 물 밖의 공기에서 산소를 얻을 수 있습니다. 또한, 이 공기낭은 가물치가 물 밖에서 활동할 때 중요한 역할을 합니다. 건조한 기간 동안 또는 물이 말라가는 환경에서 가물치는 물 밖으로 나와서 이 공기낭을 이용해 필요한 산소를 얻으면서 생존할 수 있습니다. 이러한 능력은 가물치가 극단적인 환경 조건에서도 적응할 수 있게 해주는 중요한 생물학적 장치입니다.
Q. 지진이나 자연재해가 발생하면 동물들은
안녕하세요. 동물들이 지진이나 다른 자연재해를 미리 감지하는 능력은 오랫동안 관찰되어 왔으며, 이에 대한 과학적 연구도 진행되고 있습니다. 동물들이 재해를 예측하는 정확한 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았지만, 몇 가지 학설이 존재합니다. 가장 대두 되는 것은 동물들은 인간보다 훨씬 민감한 감각을 가지고 있어서 지진 발생 전에 발생하는 미세한 진동이나 지각 변동을 감지할 수 있습니다. 지진의 전조 현상으로 발생할 수 있는 지하에서의 작은 균열이나 가스 방출과 같은 변화를 감지할 수 있습니다. 또, 동물들은 초음파나 저주파 소리에 민감하게 반응할 수 있는데, 이러한 소리는 인간의 청각 범위 밖에 있습니다. 지진과 같은 자연 재해 전에는 지구 내부의 암석이 움직이면서 이러한 주파수의 소리를 발생시킬 수 있으며, 동물들은 이를 감지하고 경고 신호로 해석할 수 있습니다.