Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 몸에 소름이 돋는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 소림이 돋는 현상은 기저 신경계 반응(autonomic nervous system response)으로, 주요하게는 교감 신경계(sympathetic nervous system)의 활성화에 의해 발생합니다. 이는 일종의 잔재적 반응(vestigial response)으로, 신체가 갑작스러운 온도 변화나 강한 감정, 위협에 반응할때 나타납니다. 과거 진화적 관점에서 소름이 돋는 것은 털을 세워 체온을 보존하거나, 털을 부풀려 신체를 더 크게 보이게 함으로써 외부 위협으로부터 자신을 보호하려는 역할을 했습니다. 소름이 돋는 과정은 모낭주위 근육(piloerector muscles)의 수축에 의해 이루어집니다. 추운 환경에 노출되거나 감정적 자극을 받을때, 신경계는 아드레날린(adrenaline)을 분비하고 교감신경계가 활성화되면서 모낭 주변 근육이 수축하게 됩니다. 이로 인해 털이 곤두서고 피부 표면에 오돌토돌한 형태의 소름이 돋습니다. 인간의 경우 몸에 난 털이 짧고 적기 때문에 보호의 기능은 거의 없지만, 여전히 이 반응은 감정적 충격이나 강렬한 감정적 반응을 통해 활성화 될 수 있습니다.
Q. 이륙하기 어려운 조건에서 성공적으로 이륙하기 위한 방법
안녕하세요. 이륙이 어려운 조건에서 항공기의 탑재화물을 줄이고 활주로를 최대한 확보하는 두 가지 방법은 항공기가 이륙하기 위한 필수적인 양력(lift)과 가속도(acceleration)를 효과적으로 확보하기 위한 조치입니다. 이들은 이륙에 필요한 임계속도에 도달하고, 이로 인해 항공기가 공중에 뜨게 되는데 핵심적입니다. 탑재화물을 줄이는 것은 항공기의 총 질량을 감소시키며, 이는 뉴턴의 제 2법칙(F = ma)에 따라 동일한 추력을 유지하더라도 더 큰 가속도를 얻을 수 있게 합니다. 항공기의 무게가 감소하면, 필요한 이륙속도(Vₗₒf)에 도달하기까지 필요한 거리와 시간 또한 줄어들게 됩니다. 이륙을 위한 양력(L)의 공식, L = ½ ρv² S Cₗ에서 속도(v)는 양력 생성에 큰 비중을 차지하는 변수이며, 탑재화물 감소를 통해 항공기는 이 속도에 보다 쉽게 도달하여 충분한 양력을 얻을 수 있습니다. 활주로를 최대한 확보하는 것은 이륙에 필요한 거리와 속도를 얻는 데 중요합니다. 긴 활주 거리는 항공기가 이륙속도까지 가속할 수 있는 충분한 시간을 제공하며, 이는 활주로가 짧거나 비행기 하중이 큰 경우에 필수적입니다. 이처럼 활주거리를 최대한 확보하면 이륙에 필요한 최적의 속도와 양력을 안정적으로 확보할 수 있습니다. 이는 특히 높은 고도나 고온의 환경 등 이륙 조건이 불리할 때 이륙 성능을 극대화하기 위한 중요한 전략입니다.
Q. 힘은 충격 순간에만 작용하는건가요?
안녕하세요. 질문한 내용은 뉴턴의 운동 제 2법칙(F = ma)과 관련이 깊습니다. 공을 발로 찼을 때, 발이 공에 닿아있는 순간에만 힘이 가해지며, 발이 공에서 떨어진 이후에는 그 힘이 더 이상 공에 작용하지 않습니다. 즉, 힘은 물체가 직접 접촉하여 영향을 미치는 동안에만 작용하며, 발이 공을 떠난 이후에는 가속도를 발생시키는 외부 힘이 없으므로 공에 대한 순수한 외력이 0이 됩니다. 발이 공을 차는 순간에 가해진 힘은 공에 일정한 속도의 변화(가속도)를 유발하고, 이로 인해 공은 일정한 속도로 날아가게 됩니다. 발이 공에 닿아 있을 때 힘이 공에 순간적인 충격을 주어 운동량을 변화시키며, 발이 공에서 떨어진 후에는 힘이 더 이상 작용핮 ㅣ않으므로 공은 등속 직선 운동을 하게 됩니다. 즉, 힘은 충격이 발생한 순간에만 작용하고, 그 이후에 더 이상 물체에 영향을 미치지 않습니다. 공이 발에서 떨어진 이후의 운동은 뉴턴의 제 1법칙에 따라 관성에 의해 등속 운동을 하게 되며, 이는 공이 계속해서 가속 운동을 하지 않는 이유입니다.
Q. 뇌의 시냅스가 무엇이며 무슨 역할을 하나요
안녕하세요. 시냅스(synapse)는 뇌의 신경세포(뉴런, neuron)간에 정보가 전달되는 접합부로, 신경계의 기능에 있어 핵심적인 역할을 담당합니다. 시냅스는 두 뉴런 사이에 존재하며, 한 뉴런의 축삭돌기(axon terminal) 말단과 다른 뉴런의 수상돌기(dendrite) 또는 세포체 사이에 위치합니다. 이 시냅스를 통해 뉴런 간 신호가 전달되며, 이를 통해 정보가 뇌와 신체를 통해 이동하게 됩니다. 시냅스는 크게 시냅스 전 뉴런(presynaptic neuron), 시냅스 틈(synaptic cleft), 시냅스 후 뉴런(postsynaptic neuron)입니다. 시냅스 전 뉴런은 신호를 보내는 역할을 하며, 시냅스 후 뉴런은 신호를 받는 역할을 합니다. 신경 신호가 시냅스 전 뉴런의 축삭돌기 말단에 도달하면, 이곳에서 신경전달물질(neurotransmitters)이 방출됩니다. 신경 신호가 시냅스 전 뉴런에 도달하면, 축삭돌기 말단에 있는 소포(vesicles)에서 신경전달물질이 방출되어 시냅스 틈으로 확산됩니다. 이러한 신경전달물질은 아세틸콜린(acetylcholine), 도파민(dopamine), 세로토닌(serotonin)과 같은 물질로, 각각의 신경전달물질은 특정한 기능을 수행합니다. 이 신경전달물질은 시냅스 틈을 지나 시냅스 후 뉴런의 수용체에 결합하여, 전기적 신호를 다시 생성하거나 억제하여 신호가 전달될지 여부를 결정합니다. 시냅스는 뇌에서 정보가 신속하고 정확하게 전달될 수 있도록 하며, 감정, 기억, 학습, 운동 조절 등 여러 복잡한 기능을 조절합니다. 특히 시냅스의 가소성(synaptic plasticity)은 학습과 기억에 중요한 역할을 하는데, 이는 시냅스가 자극을 받을 때마다 연결이 강화되거나 약화되는 특성입니다. 반복적인 자극이 시냅스를 강화시켜 특정 정보를 장기적으로 저장할 수 있게 하는데, 이를 시냅스 강화(long-term potentiation)라고 합니다.
Q. 까마귀가 인간을 활용하고 잘 지내는 배경이 무엇인가요
안녕하세요. 까마귀가 인간과 긴밀한 상호작용을 유지하고 그들의 환경을 활용하는 배경은 주로 까마귀의 높은 인지능력과 학습 능력에서 비롯됩니다. 까마귀는 동물 중에서도 특히 뛰어난 지능을 갖고 있으며, 인간과의 상호작용에서 이를 효과적으로 사용합니다. 이들은 자연 환경뿐 아니라 도시 환경에서도 도구 사용, 문제 해결 능력을 발휘하여 자원을 얻고 있습니다. 까마귀는 주로 인간 주변에서 얻을 수 있는 안정적인 먹이 자원을 적극 활용합니다. 예를 들어, 도시 쓰레기 처리장, 공원, 식당가 등에서 발생하는 음식물 쓰레기를 쉽게 발견하고, 이러한 장소를 주기적으로 방문하여 먹이를 얻습니다. 일부 연구에서는 까마귀 특정 소리(ex : 쓰레기 수거 트럭 소리)와 같은 신호를 인식하고 이 소리에 따라 먹이가 있는 장소를 예측하며 이동하는 능력도 확인되었습니다. 이러한 행동은 까마귀의 뛰어난 문제 해결 능력과 학습력을 입증합니다.