Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. Amorphous polymer에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 비정질 고분자(Amporphous polymer)는 결정구조가 불규칙하고, 분자들이 무작위로 배치되어 있어, 광학적 특성이 결정성 고분자와 다릅니다. 비정질 고분자는 결정성 고분자와 달리 규칙적인 결정 구조가 없기 때문에, 빛이 통과할 때 산란(scattering)이 상대적으로 적게 발생합니다. 일반적으로 결정 구조는 빛의 경로에 불규칙성을 제공하여 산란을 유발하는데, 비정질 고분자에서는 이러한 결정 구조의 불규칙성이 없으므로 빛의 산란이 적습니다. 이는 비정질 고분자가 투명한 특성을 갖게 되는 주요 원인 중 하나입니다. 결정 구조가 없다면 빛은 고분자 내부를 방해받지 않고 통과할 수 있기 때문에, 100% 비정질 구조를 가지는 고분자는 투명해집니다. 예를 들어, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 비정질 고분자는 높은 투명성을 나타내며, 유리와 같은 역할로 사용됩니다. 반면, 결정성이 일부 존재하거나 미세한 결정체가 섞여 있는 경우에는 그 결정들이 빛을 산란시켜 불투명하거나 혼탁해질 수 있습니다.
Q. 담배가 해로운 영향을 주기 시작하면 초기에 영향을 받는곳이 어느 곳이 있을까요?
안녕하세요. 담배를 피우기 시작했을 때, 가장 먼저 영향을 받는 신체 부위는 호흡기계입니다. 특히 폐가 가장 심대한 영향을 받습니다. 담배 연기에는 수천 가지의 유해 화학물질이 포함되어 있으며, 이 중에는 니코틴, 타르, 일산화탄소 등 다양한 독성 물질이 포함되어 있습니다. 담배 연기가 신체에 들어가면서 가장 먼저 접촉하는 곳은 앞에서 설명했듯이 호흡기계 입니다. 연기 속의 유해물질은 기도와 기관지에 직접적인 자극을 주며, 점막을 손상시켜 염증 반응을 유발할 수 있습니다. 폐포(alveoli)는 산소교환이 일어나는 주요 부위로, 담배 연기 속의 타르와 기타 입자가 이 부위에 쌓이면서 폐의 기능이 서서히 저하됩니다. 이는 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 같은 질환의 발병으로 이어질 수 있습니다. 폐는 가장 직접적인 영향을 받는 부위이며, 시간이 지남에 따라 폐기종, 기관지염, 폐암과 같은 심각한 호흡기 질환이 발생할 수 있습니다. 간접흡연(secondhand somoke)은 흡연자가 내뿜는 담배 연기나, 담배가 탈 때 발생하는 주변 연기를 흡입하는 것으로, 간접흡연도 직접 흡연과 유사한 방식으로 호흡기계, 심혈관계, 구강 등 다양한 신체 부위에 부정적인 영향을 미칩니다.
Q. 바다 바닥과 접촉한 물체에 작용하는 부력의 방향
안녕하세요. 물체가 물에 잠겨 있을 때, 물체가 받는 부력은 물의 압력 차이로 인해 발생하는 힘입니다. 이 부력은 아래에서 위로 작용하는 힘으로, 물체가 물에 잠기면 언제나 위로 작용하게 됩니다. 이는 아르키메데스의 원리(Archimedes` principle)에 기반한 기본적인 물리적 법칙입니다. 부력의 크기는 물체가 밀어낸 물의 무게와 동일하며, 이 힘은 물체의 윗면과 아랫면의 압력차로부터 발생합니다. 물체가 물에 잠길 경우, 아랫면은 더 깊은 곳에 위치하므로 그만큼 더 높은 압력을 받습니다. 반면 윗면은 상대적으로 낮은 압력을 받습니다. 이러한 압력 차이로 인해 물체는 위로 밀려나게 됩니다. 이제 질문 주신 상황의 경우를 가정해보면, 물체가 바다 바닥에 닿아 가라앉아 있으면, 아랫면은 물과 접촉하지 않게 되어 아랫면에 작용하는 물의 압력(부력에 기여하는 압력 차이)이 존재하지 않습니다. 그 결과, 부력은 물체의 아랫면에 더 이상 작용하지 않고, 윗면에만 물의 압력이 작용하게 됩니다. 그러나 ,부력은 여전히 위쪽 방향으로 남아있습니다. 왜냐하면, 물체의 윗면에 작용하는 수압과 바다 바닥의 반작용(지지력)이 서로 균형을 이루기 때문입니다. 따라서 바다 바닥에 닿은 물체의 경우, 아랫면에서 부력이 발생하지 않더라도 부력의 본질적인 방향은 항상 위쪽입니다. 아랫방향으로의 힘은 부력이 아닌, 물체의 무게에 의한 중력에 해당하는 것입니다.ㅁ 결론적으로, 물체가 바닥에 닿으면 아랫면에서는 부력이 없고, 상쇄되는 수평 방향의 힘도 존재하지 않으므로 부력은 여전히 위쪽 방향으로 작용합니다.
Q. 우리몸의 체온이 올라가면 땀이 나오는 메카니즘은 무엇인가요?
안녕하세요. 체온이 상승할 때 땀이 분비되는 과정은 체온 조절 기작(thermoregulation)의 일환으로, 우리 몸의 항상성을 유지하는 중요한 생리적 반응입니다. 이 과정은 신경계와 자율신경계(autonomic nervous system)가 관여하는 복잡한 메커니즘을 통해 이루어집니다. 땀의 분비는 신체가 과도한 열을 방출하여 체온을 일정하게 유지하려는 반응으로, 주로 교감신경계(sympathetic nervous system)가 활성화되며 진행됩니다. 운동, 스트레스 또는 외부 환경의 열로 인해 체온이 상승하면 우리 몸의 시상하부(hypothalamus)가 이를 감지합니다. 시상하부는 체온 조절의 중추 역할을 하는 뇌의 한 부분으로, 체온을 정상 범위로 유지하기 위해 신경 신호를 보내기 시작합니다. 시상하부는 체내 온도 변화에 민감하게 반응하여 즉각적인 조치를 취합니다. 시상하부는 교감신경계를 통해 신체의 여러 부위에 신호를 전달합니다. 이때 교감신경계는 땀샘(sweat glands)에 신호를 보내 땀을 분비하도록 합니다. 특히 에크린 땀샘(eccrine sweat glands)은 피부 전반에 분포하고 있으며, 땀의 분비에 가장 중요한 역할을 합니다. 교감신경계에서 분비되는 아세틸콜린(acetylcholine)이라는 신경전달물질이 땀샘을 자극하여 땀을 분비하게 됩니다. 땀샘은 땀을 피부 표면으로 방출합니다. 땀은 대부분이 물로 이루어져 있으며, 그 외에 소량의 여분, 전해질(나트륨, 칼륨 등)도 포함되어 있습니다. 땀이 피부 표면에 도달하면, 이 땀이 증발하면서 증발냉각(evaporative cooling)이 일어납니다. 땀의 증발은 주위의 열을 흡수하여 액체가 기체로 변하는 과정에서 열을 빼앗아가므로, 피부 표면과 몸 전체의 온도가 낮아지게 됩니다. 이 과정은 체온을 일정하게 유지하는데 중요한 역할을 합니다. 땀 분비와 함께, 체온이 상승하면 피부의 혈관이 확장되어 더 많은 혈액이 피부 표면 근처로 흐르게 됩니다. 이를 혈관 확장(vasodilation)이라고 하며, 더 많은 열이 체외로 방출되도록 도와줍니다. 혈관 확장은 피부 표면에서 발생하는 냉각 작용을 극대화시키며, 열이 빠르게 분산될 수 있게 합니다.
Q. 고대사람들은 왜 상대적으로 충치를 왜 많이 없었을까요
안녕하세요. 고대인들에게서 상대적으로 충치가 덜 발견되는 현상은 그들의 식습관과 생활환경에 의한것으로 설명이 가능합니다. 충치(치아우식증, dental caries)는 주로 구강 내 박테리아가 당분을 발효하여 생성한 산(acid)이 치아의 법랑질을 침식하면서 발생하는데, 고대인들의 식단은 오늘날과 매우 달랐습니다. 고대인은 가공된 설탕이나 정제 탄수화물을 거의 섭취하지 않았습니다. 현대사회에서 충치를 유발하는 주된 원인은 이러한 가공된 당분인데, 고대인들은 주로 자연 상태의 음식(채소, 과일, 견과류, 고기 등)을 섭취했기 때문에 구강 내 박테리아가 산을 생성할 수 있는 기회가 적었습니다. 또한 고대인은 거친 섬유질이 풍부한 음식을 많이 섭취했는데, 이러한 음식은 자연적으로 치아를 마찰하여 플라그(plaque)와 음식물 찌꺼기를 제거하는 역할을 했습니다. 이로 인해 치아에 산을 생성할 기회가 줄어들어 충치가 덜 발생하게 됩니다. 현대사회에서는 가공된 식품을 섭취하는 빈도가 높고, 설탕이 많이 포함된 음식이 일상적으로 소비되므로, 충치의 발생 가능성이 높아진 것입니다. 이와 함께 고대인들의 생활 방식도 영향을 미쳤을 것으로 보고 있습니다. 현대인의 기대수명은 고대인들에 비해 훨씬 길기 때문에, 고령에서 발생하는 충치나 치주 질환가 같은 문제들이 고대 사회에서는 상대적으로 적었을 가능성이 큽니다. 실제로, 고대인들이 40대에 접어들기 전에 사망하는 경우가 많았기 때문에, 성인이 되어서 발생할 수 있는 충치나 치주 질환의 빈도가 낮았을 수 있습니다.