Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 기차나 비행기는 빠른 속도에도 타고 있는 사람은 체감이 안되는건가요?
안녕하세요. 고속열차와 비행기를 탔을때 빠른 속도를 체감하지 못하는 현상은 물리학의 관성 법칙에 의해 설명됩니다. 뉴턴의 첫 번째 법칙, 관성의 법칙에 따르면, 외부 힘의 작용 없이는 물체가 그 상태를 유지하려는 경향이 있습니다. 이러한 법칙은 고속 이동 수단 내부에서도 동일하게 적용됩니다. KTX나 비행기가 일정한 속도로 움직이고 있을 때, 이들은 이미 속도를 얻은 상태이므로 내부에 있는 사람들은 기차나 비행기가 계속 같은 속도로 움직이고 있다는 것을 별도로 느끼지 못합니다. 즉, 이동 수단이 가속하거나 방향을 바꾸는 순간에만 실제 속도 변화를 느낄 수 있습니다. 이는 속도의 변화가 아닌, 속도 자체에 대한 인식의 부재 때문입니다. 또한, 고속 이동 수단은 기술적으로도 진동과 소음을 최소화하도록 설계되어 있습니다. 이는 차체가 공기와의 마찰을 최소화하고, 승객이 속도를 직접적으로 느끼지 못하게 하는 효과를 가져옵니다. 예컨데, 고속열차의 경우 스트림라인 형태의 디자인이 공기 저항을 줄이고, 부드러운 레일 위를 달리면서 진동과 충격을 흡수하여 승객이 이동 중인 느낌을 거의 받지 못하게 합니다. 이러한 현상의 이해에 대한 학술적인 폭넓은 내용들을 접하고 싶으시다면 Classical Mechanics (Goldstein, Poole & Safko)와 같은 문헌을 추천드립니다.
Q. (질문)포유류의 기본형은 암컷인가요?
안녕하세요. 대부분의 포유류에서는 암컷을 기본 유전적 형태로 볼 수 있습니다. 이는 염색체 구성에 기인하는데, 포유류의 경우 대체로 암컷은 XX 성염색체를 가지고, 수컷은 XY 성염색체를 가집니다. 이 현상의 이유는 발생학적인 측면에서 설명될 수 있습니다. 포유류의 초기 발달 단계에서 모든 개체는 성 결정 유전자와 호르몬의 영향을 받기 전까지는 자연스럽게 암컷의 발달 경로를 따릅니다. 즉, 수컷으로 발달하려면 Y 염색체 상의 특정 유전자(주로 SRY 유전자)가 활성화되어야 합니다. SRY 유전자는 고환이 형성되도록 유도하며, 고환에서는 남성 호르몬이 생산되어 수컷 특유의 성적 특성이 발달하게 됩니다. 따라서, Y 염색체가 없는 경우(XX 염색체를 가진 경우)에는 자연스럽게 암컷으로 발달하게 되며, 이로 인해 암컷을 기본적인 형태로 볼 수 있습니다. 이는 포유류에서 성 결정 시스템이 암컷을 기본적인 생물학적 경로로 설정하고, 수컷의 발달은 추가적인 유전적 조작을 필요로 하는 메커니즘 때문입니다.
Q. 배터리를 급속 충전을 할수.있는 원리는
안녕하세요. 배터리의 급속 충전 기술은 배터리에 공급되는 전류의 양을 증가시켜 일반적인 충전 방식보다 훨씬 빠르게 충전하는 방식입니다. 급속 충전기는 배터리의 초기 충전 단계에서 높은 전압과 전류를 공급합니다. 이는 배터리 내부의 화학적 반응 속도를 증가시키며, 초기에 빠른 충전을 가능하게 합니다. 하지만 배터리의 충전 상태가 일정 수준에 도달하면, 충전 속도를 늦추기 위해 전압과 전류를 감소시킵니다. 이는 과열이나 과충전으로 인한 배터리 손상을 방지하기 위한 조치입니다. 또, 급속 충전 기술은 고도의 열 관리 시스템을 필요로 합니다. 높은 전류로 인해 발생하는 열을 효과적으로 제거하지 못하면 배터리 성능이 저하되거나 수명이 단축될 수 있습니다. 따라서, 급속 충전기는 배터리 온도를 지속적으로 모니터링하고, 필요에 따라 충전 전류를 조절하여 최적의 온도를 유지합니다. 이 기술은 충전 컨트롤러를 통해 정밀하게 배터리의 상태를 감지하고 관리합니다. 이 컨트롤러는 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 실시간으로 측정하여, 배터리의 안전과 효율을 최대화하도록 충전 과정을 조절합니다. 이런 급속 충전 기술은 리튬 이온 배터리(Lithium-ion batteries)에서 주로 사용되며, 전기 자동차나 최신 스마트폰과 같은 고성능 전자 기기에서 널리 적용되고 있습니다. 배터리 기술의 발전과 더불어 급속 충전 기술도 지속적으로 개선되고 있는 추세입니다.
Q. 당배가 치로약이라고 인식뎌던 때에 어떤 병들의 치료제라고 여기고 사용했나요?
안녕하세요. 담배가 치료제로 인식되던 시대는 19세기 말부터 20세기 초반에 걸쳐 있었습니다. 당시 의학적 지식의 한계로 인하여 니코틴이 포함된 담배가 여러 질환의 치료에 유용하다고 여겨졌습니다. 특히, 담배는 천식을 비롯하여 소화 불량, 치통, 신경 통증, 심지어 정신적 질환의 완화에 도움이 된다고 믿어졌습니다. 천식의 경우, 담배 연기가 기관지를 확장시켜 숨쉬기가 용이하게 만든다고 생각했으며, 치통에는 니코틴이 진통 효과를 가진다고 여겨 담배를 씹는 것이 통증을 완화시킬 수 있다고 믿었습니다. 이러한 믿음은 니코틴이 갖는 진정 효과와 일시적인 안정감 제공이라는 특성 때문에 생겨난 것으로, 당시에는 현대 의학에서 밝혀진 담배의 해로운 건강 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다. 여담입니다만, 20~30년전만 해도 몸 속에 기생충을 잡는다는 이유로 어린 아이에게 담배를 권하는 경우도 있었다는 보고가 있습니다. 이러한 정보에 대해 더 다양한 이야기를 접하고 싶으시다면 The Cigarette Century (Bandt, A. M.)의 문헌을 추천드립니다.
Q. 자동차의 배터리는 방전이 될때 마다 수명이
안녕하세요. 자동차의 배터리뿐만 아니라 모든 충전식 배터리는 방전될 때마다 그 수명이 점차 감소하는 경향이 있습니다. 이는 배터리의 화학적 구성과 작동 원리에 기인한 결과로, 리튬 이온 배터리, 납산 배터리, 니켈-카드뮴 배터리 등 다양한 유형의 배터리에 공통적으로 적용됩니다. 배터리가 방전되고 충전되는 과정에서 내부의 화학 물질은 점진적으로 변화하고 열화합니다. 특히 리튬 이온 배터리의 경우, 충전과 방전 사이클이 반복될 때마다 전극 재료 내부의 리튬 이온이 이동하면서 소재의 구조적 미세 변화가 일어나 이를 통해 용량 감소가 발생합니다. 이 과정에서 배터리의 충전 용량과 전압 유지 능력이 저하되어, 결국 전체적인 배터리 수명이 단축되게 됩니다. 또한, 방전이 심할 경우에는 배터리 내부에서 불균일한 리튬 침착이 발생할 수 있으며, 이는 배터리의 성능 저하 및 안전성 문제로 이어질 수 있습니다. 따라서 배터리를 효과적으로 관리하고, 깊은 방전을 피하며, 규칙적인 충전을 통해 수명을 연장시키는 것이 중요합니다. 이러한 배터리의 특성과 관리 방법에 대해 더 심도 있는 내용을 알고 싶으시다면 Journal of Power Source 또는 Electrobhimica Acta와 같은 문헌을 추천드립니ㅏ