Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 이상 기체와 실제 기체의 분자 운동에는 어떤 차이점이 있나요?
안녕하세요. 이상 기체는 그 행동을 설명하는 이상 기체 법칙에 따라 분자들이 서로에 대해 전혀 인력이나 척력을 미치지 않고 완전히 탄성적인 충돌만을 일으킨다고 가정합니다. 이상 기체 모델에서는 분자들이 점 입자로 취급되며, 이들 사이의 거리가 분자 자체의 크기에 비해 매우 크다고 가정하기 때문에 부피도 무시할 수 있습니다. 반면, 실제 기체의 분자들은 서로 인력과 척력을 미치며, 이는 온도와 압력에 따라 다양하게 나타납니다. 예를 들어, 온도가 낮거나 압력이 높을 때 실제 기체의 분자들은 더 가까이 다가가 서로에게 미치는 인력이 무시할 수 없게 됩니다. 이로인해 분자들은 이상 기체에서 예측된 것보다 덜 자유롭게 움직이며, 실제 기체는 이상 기체 법칙을 따르지 않는 경우가 많습니다. 또한 실제 기체 분자들의 충돌은 완전히 탄성적이지 않을 수 있으며, 분자들 사이의 인력으로 인해 에너지 손실이 발생할 수 있습니다. 따라서, 이상 기체와 실제 기체의 가장 큰 차이점은 분자 간 상호작용의 유무와 그 강도에 있습니다. 실제 기체는 분자 간의 복잡한 상호작용을 고려하여 좀 더 정확한 예측을 위해 반데르발스 방정식과 같은 수정된 기체 법칙을 사용하기도 합니다. 이는 이상 기체 법칙을 수정하여 실제 기체의 행동을 보다 정확히 설명할 수 있도록 돕습니다.
Q. 귤을 주무를수록 맛이 좋아 지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 귤을 주무를수록 맛이 더 좋아지는 이유는 주무르는 과정에서 귤의 세포벽이 파괴되며 당과 산 성분이 균일하게 퍼지기 때문입니다. 귤의 과육에는 당과 산이 다양한 비율로 분포되어 있습니다. 귤을 손으로 주물러 주면 과육 내의 세포들이 눌리면서 과즙이 더 골고루 퍼지게 되고, 당분과 산 성분이 잘 혼합되며 풍미가 더욱 증대됩니다. 또한, 주무르는 과정에서 귤의 과즙이 과피와 함께 잘 혼합되면서 향기 성분이 더 진하게 퍼질 수 있습니다. 귤 껍질에는 리모넨(limonene)과 같은 향기로운 화합물이 존재하며, 이를 주무르면 껍질에 있던 향 성분이 과육으로 약간 전달되어 더 풍부한 향미를 느낄 수 있게 됩니다. 이러한 현상은 온도와도 관련이 있습니다. 귤을 손으로 주무르며 자연스럽게 약간의 온도가 상승하면 당 성분의 맛이 더 잘 느껴질 수 있습니다. 이러한 원리는 과일이 조금 더 따뜻할 때 당도가 더 강하게 느껴지는 원리와 유사합니다.
Q. 면역력은 왜, 어쩌다 생기게 된건가요?
안녕하세요. 인간의 면역력은 진화 과정에서 형성된 복잡한 생리적 방어 시스템으로, 생존을 위해 필수적입니다. 면역 체계는 인체가 병원체와 싸우고, 재발성 감염에 대비할 수 있도록 설계된 체계로, 선천적 면역(innate immunity)과 후천적 면역(adaptive immunity)으로 나뉩니다. 선천적 면역은 비특이적 방어 기제로, 외부 병원체에 대해 즉각적으로 반응합니다. 이 시스템은 피부와 점막 같은 물리적 장벽, 그리고 백혈구 중 하나인 대식세포와 호중구를 포함하여, 병원체의 침입에 대한 초기 방어를 제공합니다. 한편, 후천적 면역은 특정 병원체에 대해 기억을 형성하여, 재감염 시 더 빠르고 강력하게 대응할 수 있습니다. 이 과정에서 B세포는 특정 항원에 대해 항체를 생성하고, T세포는 감염된 세포를 직접 공격합니다. 이와 같은 후천적 면역의 특이성은 생애 동안 면역력이 강화되는 이유 중 하나입니다. 면역력이 저하되는 원인은 여러 가지가 있으며, 그중 노화는 주요 요인입니다. 나이가 들면서 면역 체계의 다양한 기능이 감소하고, 특히 T세포의 수와 기능이 약화됩니다. 영양 결핍 역시 면역력에 큰 영향을 미칩니다. 비타민 D, 아연 등은 면역 반응에 필수적이며, 이러한 영양소가 부족하면 면역 기능이 저하될 수 있습니다. 만성 스트레스는 코르티솔과 같은 스트레스 호르몬의 과다 분비를 유도하며, 이는 면역 억제 효과를 가져옵니다. 특정 질병, 특히 HIV/AIDS 같은 면역 결핍 질환은 면역력을 직접적으로 약화시켜 다양한 감염에 취약하게 만듭니다. 마지막으로, 흡연이나 과도한 음주와 같은 생활 습관 요인 역시 면역력에 악영향을 미치며, 비활동적인 생활 방식도 면역 체계의 기능 저하로 이어질 수 있습니다.
Q. 혈액 응집 반응 속도와 정도가 사람마다 다른 이유는 무엇인가요??
안녕하세요. 혈액 응집 반응의 속도와 정도가 개인마다 다른 이유는 다양한 생물학적, 화학적 요인에 의해 결정됩니다. 우선, 개인의 혈액형이 혈액 응집 반응에 큰 영향을 미칩니다. 혈액형은 특정 항원의 유무에 따라 결정되며, 이 항원들은 ABO 시스템 및 Rh 인자 등으로 분류됩니다. ABO 혈액형 시스템에서는 A형과 B형 항원이 있으며, 이들은 각각 항-A 또는 항-B 항체와 반응하여 응집 현상을 일으킬 수 있습니다. 또한, 개인의 면역 시스템 상태와 혈장 내 항체의 농도도 응집 반응을 조절하는 중요한 요소입니다. 예를 들어, 일부 개인은 자연적으로 높은 수준의 특정 항체를 가지고 있어 민감하게 반응할 수 있습니다. 이외에도 혈액 내 다른 성분의 농도, 예를 들어 피브리노겐과 같은 응고 요소들의 농도도 응집 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 혈액 응집 메커니즘은 ‘Hematology: Basic Principles and Practice’ (Hoffman et al.)와 같은 헤마톨로지 전문 서적에서 자세히 다루고 있습니다.
Q. 철 녹은 갈색인데 알루미늄은 왜 하얀색이나 옥색깔 일까요?
안녕하세요. 철이 녹슬 때는 철과 산소가 반응하여 주로 이산화철(Fe₂O₃)을 형성합니다. 이산화철은 물과 결합하여 수화된 형태로 존재하며, 이는 흔히 보는 갈색의 녹으로 알려져 있습니다. 이 과정은 철이 산소와 느리게 반응하여 시간이 지남에 따라 계속해서 산화되고, 이 산화물이 층을 형성하면서 두꺼워지는 성질을 가지고 있습니다. 반면, 알루미늄은 산소와 매우 빠르게 반응하여 표면에 알루미늄 산화물(Al₂O₃) 층을 형성합니다. 이 산화물 층은 투명하거나 옥색을 띠고 매우 얇고 단단하여 추가적인 산화를 방지하는 보호막 역할을 합니다. 이 보호막 덕분에 알루미늄은 더 이상 산소와 반응하지 않아 내부까지 계속해서 산화되지 않습니다. 이 산화막이 하얀색으로 보이는 것은 산화 알루미늄이 빛을 반사하기 때문이며, 때때로 이 층이 두꺼워지거나 손상될 경우 더 뚜렷한 옥색 또는 하얀색을 나타낼 수 있습니다. 따라서 철과 알루미늄의 녹은 각각의 금속이 산소와 반응하여 형성하는 화합물의 성질과 그 화합물이 환경에 노출되었을 때의 물리적 특성 때문에 색상이 다르게 나타납니다. 철의 경우 지속적으로 산화가 진행되어 갈색 녹을 형성하는 반면, 알루미늄은 즉시 보호막을 형성하여 추가적인 산화를 막아 하얀색이나 옥색의 산화막을 유지합니다.