Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 밀가루와 쌀을 분해하는 소화 작용은 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 밀가루와 쌀의 소화 작용에는 몇 가지 차이가 있지만, 이러한 차이가 반드시 특정 국가의 사람들이 한 식품을 다른 식품보다 더 잘 소화한다는 것을 의미하지는 않습니다. 밀가루와 쌀 모두 탄수화물의 주요 원천이며, 주로 전분으로 구성되어 있습니다. 그러나 이 두 식품의 전분 구조와 단백질 함량, 글루텐의 존재 여부에서 차이가 나타나며 이러한 차이가 소화 과정에 영향을 미칩니다. 쌀에 포함된 전분은 주로 아밀로펙틴과 아밀로오스로 구성되어 있으며, 이 중 아밀로오스의 비율이 높습니다. 아밀로오스는 물과 상호 작용하는 속도가 비교적 느린 편이므로, 쌀은 소화가 천천히 이루어지는 경향이 있습니다. 이는 쌀이 소화될 때 포만감을 오래 유지시키고 혈당 상승을 완만하게 만드는 효과가 있습니다. 밀가루의 전분은 아밀로펙틴 비율이 높고, 특히 가공된 밀가루(ex : 백밀가루)는 소화가 빠르게 일어납니다. 이는 밀가루를 섭취했을 때 혈당이 빠르게 상승할 수 있는 원인이 됩니다. 밀가루는 글루텐이라는 단백질을 포함하고 있어, 글루텐에 민감하거나 글루텐을 소화하는 데 어려움을 겪는 사람들에게는 소화 문제를 일으킬 수 있습니다. 글루텐 불내증 또는 셀리악병이 있는 사람들은 밀가루 소비를 피해야 합니다. 반면 쌀은 글루텐이 없어 글루텐에 대한 민감성이 있는 사람들에게 좋은 대안이 됩니다. 또한 쌀의 단백질은 주로 녹말과 함께 소화되어 일반적으로 잘 견디는 편입니다. 밀가루와 쌀의 소화에 영향을 미치는 것은 식품의 성분뿐만 아니라 개인의 소화 효소 활성, 장내 미생물 구성, 식습관 등 개인의 생리적 요인에 크게 좌우됩니다.
Q. 청개구리는 왜 색상이 연두색 인걸까요?
안녕하세요. 청개구리는 주로 나무 위에서 생활하는 수목성 개구리로, 연두색의 피부는 나뭇잎과 잘 어울려 자연스러운 위장색으로 작용합니다. 이러한 색상은 천적으로부터 보호받을 수 있게 도와주며, 또한 먹이를 잡을 때 유리하게 작용합니다. 생태적 관점에서 볼 때, 이러한 위장은 생존과 번식에 매우 중요한 역할을 합니다. 청개구리라는 이름은 실제로 그들의 피부 색상과는 다소 거리가 있지만, 이는 오래전부터 전해진 명칭 때문인 것으로 보입니다. 실제로 청개구리의 피부에는 파란색을 띠는 색소 세포도 일부 포함되어 있어서, 특정 빛 아래에서는 푸른빛을 띨 수도 있습니다.
Q. 뉴턴의 운동제2법칙은 어떤 법칙을 말하는 건가요?
안녕하세요. 뉴턴의 운동 제2법칙은 고전 물리학에서 가장 핵심적인 원리 중 하나입니다. 힘과 운동 상태 변화 간의 관계를 설명합니다. 이 법칙은 물체에 작용하는 힘의 크기가 그 물체의 가속도와 질량에 비례한다고 명시하고 있습니다. 구체적으로, 뉴턴의 운동 제2법칙은 다음과 같이 표현됩니다 : F̅ = m a̅ 여기서 F̅는 물체에 작용하는 힘, m은 물체의 질량, a̅는 물체의 가속도를 나타냅니다. 이 법칙은 힘이 물체에 작용할 때 물체가 어떻게 가속되는지를 정량적으로 예측할 수 있게 해 줍니다. 힘이 한 개 이상일 경우, 즉 여러 힘이 물체에 작용하는 상황에서는 모든 힘을 벡터로 합산하여 결과적으로 작용하는 순힘(net force)을 계산합니다. 그 순힘은 물체의 가속도와 직접적으로 연결되어 있습니다. 이를 통해 물체가 받는 총 힘과 그 힘에 의해 발생하는 가속도 간의 관계를 이해할 수 있습니다.
Q. 형광물질은 어떤원리에의해서 빛을 내나요?
안녕하세요. 형광물질은 물리적 현상을 통해 빛을 방출합니다. 이 현상을 형광이라고 하며, 광자(빛 입자)를 흡수하고 다시 방출하는 과정을 통해 발생합니다. 형광 물질 내의 전자가 빛을 흡수할 때, 이 전자들은 보다 높은 에너지 상태(여기 상태)로 들뜹니다. 이후, 이 전자들이 다시 기초 상태로 돌아올 때 에너지를 광자의 형태로 방출하면서 빛을 내게 됩니다. 방출되는 광자는 흡수된 광자보다 일반적으로 낮은 에너지를 가지기 때문에, 보이는 빛의 색은 흡수된 빛의 색과 다를 수 있습니다. 인위적으로 형광물질을 만들 수 있을 뿐만 아니라 자연에서도 형광물질을 찾을 수 있습니다. 예컨데, 심해의 해양 생물중 일부는 형광을 이용하여 포식자로부터 자신을 보호하거나 짝을 유혹하는 등의 생물학적 기능을 수행합니다. 또한, 일부 광물에서도 자연적인 형광 현상이 관찰될 수 있습니다.
Q. 비선형광학이 센서분야에도 적용되는 경우가 있나요?
안녕하세요. 비선형광학(Nonlinear Optics)은 강한 빛과 물질 간 상호작용에서 발생하는 다양한 비선형 효과를 다루는 학문 분야로, 센서 기술에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 특히 비선형광학적 현상은 고감도 센서 개발에 응용될 수 있으며, 다음과 같은 방식으로 다양한 센서 분야에 적용됩니다. 가장 먼저 주파수 변환을 통한 센싱이 있습니다. 비선형광학의 대표적인 효과인 주파수 변환, 제2고조파 발생(Second-Harmonic Generation ; SHG)과 같은 현상은 물질 내 특정 특성이나 불순물의 존재를 민감하게 감지하는 데 사용됩니다. SHG 센서는 물질의 표면 특성이나 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 기술로서, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 산업 재료 분석에서 널리 사용됩니다. 이러한 비선형광학 센서는 물질에 강한 레이저를 조사하여 생성된 고조파를 감지함으로써, 분석 대상 물질의 분자 구조나 표면 상태를 고해상도로 탐지할 수 있습니다. 또, 라만 분광법을 기반으로 한 비선형광학 센서가 있습니다. 비선형 라만 산란은 특정 화합물이나 분자의 진동 모드에 매우 민감하게 반응하기 때문에, 화학적 성분 분석에 유용합니다. 예를 들어, 표면 향상 라만 분광법(SERS)은 나노 구조 표면에서 비선형 라만 산란을 이용하여 매우 낮은 농도의 화학 물질이나 생체 분자를 감지할 수 있습니다. 이는 특히 생화학적 센서 분야에서, 단백질이나 DNA와 같은 생체 분자 감지에 활용되고 있으며, 극미량의 샘플로도 높은 감도를 보입니다.