Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 모기는 온도가 몇도까지 내려가야 없어지나요?
안녕하세요. 모기의 활동은 기온에 크게 영향을 받습니다. 일반적으로 모기는 온도가 약 10°C 이하로 떨어지면 활동을 중단하고, 겨울 동안은 일종의 휴면 상태에 들어갑니다. 이러한 휴면 상태를 겨울잠이라고 할 수 있으며, 이때 모기는 성장과 발달을 중단하고 생존에 필요한 최소한의 에너지만을 사용합니다. 모기가 완전히 사라지는 것은 해당 지역의 기후 조건에 따라 다릅니다. 온도가 지속적으로 10°C 이하로 유지되는 지역에서는 모기가 활동을 중단하지만, 온도가 다시 올라가기 시작하면 모기는 다시 활동을 재개합니다. 따라서, 추운 겨울철에는 모기 문제가 크게 줄어들지만, 봄이 되어 기온이 다시 올라가면 모기가 다시 나타날 수 있습니다. 모기의 활동이 줄어드는 정확한 온도는 지역의 기후, 모기 종류, 그 해의 특정 환경 조건에 따라 다를 수 있습니다. 일부 모기는 더 추운 온도에서도 생존할 수 있는 능력을 가지고 있기 때문에, 단순히 낮은 온도만으로 모든 모기가 사라지는 것은 아닙니다.
Q. 계란은 오래되거나 신선도가 떨어지는 경우 물에 뜬다고 하는데 왜 그런가요?
안녕하세요. 신선하지 않은 계란이 물에 뜨는 현상은 계란의 내부 구조 변화와 관련이 있습니다. 계란이 오래될수록 내부에서 일어나는 여러 화학적 변화로 인해 이 현상이 발생합니다. 계란은 껍데기와 껍데기 안쪽의 막 사이에 공치 챔버(air cell)를 가지고 있습니다. 신선한 계란의 공기 챔버는 상대적으로 작지만, 시간이 지남에 따라 계란 껍데기의 세공을 통해 수분이 증발하고 공기가 더 많이 들어가면서 공기 챔버가 점차 커집니다. 계란 내부의 수분이 증발하고 공기 챔버가 확장되면 계란의 전체적인 밀도가 감소합니다. 신선한 계란의 경우 밀도가 물의 밀도보다 높아 바닥에 가라앉지만, 오래된 계란은 밀도가 물보다 낮아져서 물에 뜨게 됩니다. 계란이 상할때, 미생물 활동으로 인해 내부에서 가스(주로 이산화탄소와 황화수소)가 생성됩니다. 이 가스들은 공기 챔버 내에 축적되어 계란이 물에 뜨는데 기여합니다. 이러한 변화들은 계란의 신선도를 간단하게 판별할 수 있는 자연스러운 방법을 제공합니다. 물에 뜨는 계란을 신선도가 떨어진 상태로, 섭취 전에 추가적인 신선도 검사나 사용을 재고해야 할 필요가 있습니다. 이는 계란의 저장 기간과 보관 환경에 따라 달라질 수 있으므로, 계란을 구매하거나 사용할 때는 이러한 요소들을 고려하는 것이 좋습니다.
Q. 공룡 조직 화석인가?그게 아직 부드럽다는데 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 공룡의 연부 조직이 화석화되어 수백만 년 동안 보존되는 현상은 고생물학 연구에 있어 상당히 중요한 발견입니다. 이러한 보존은 특수한 환경적 조건과 생화학적 과정의 복합적 작용 결과로 이해될 수 있습니다. 이러한 보존은 특수한 환경적 조건과 생화학적 과정의 복합적 작용 결과로 이해될 수 있습니다. 연부 조직 화석에서 관찰되는 유연성과 부드러움은 일반적인 화석화 과정과는 다른 특별한 메커니즘을 통해 설명될 수 있습니다. 이러한 연부 조직의 보존은 대개 무산소적 혹은 저산소적 환경(anaerobic or hypoxic conditions)에서 일어납니다. 이 환경은 세균이나 기타 미생물의 활동을 제한하여 조직의 분해를 억제하는데 도움을 줍니다. 또한, 이러한 환경은 화학적 분해 과정을 늦추어 조직이 장기간에 걸쳐 원형을 유지하게 합니다. 연부 조직 내에 존재하는 화학적 구성 요소들, 특히 단백질과 같은 거대 분자들은 특정 조건 하에서 화학적으로 매우 안정할 수 있습니다. 특히 콜라겐(collagen)과 같은 구조적 단백질은 분해되기 어려운 견고한 성질을 지니고 있어, 시간이 지나도 구조적 특성을 유지할 수 있습니다. 광물화(mineralization) 과정에서 광물 성분이 조직의 세포와 세포 사이에 침착되어, 원래의 유기 조직을 보호하는 역할을 합니다. 이 과정은 연부 조직을 외부 환경으로부터 격리시키며, 이로 인해 세포가 외부 화학 반응으로부터 보호받을 수 있습니다.
Q. 일반화학 활성화 상태 뜻에 대해 질문 있습니다
안녕하세요. 화학 반응에서의 말하는 '활성화 상태의 분자'는 반응 경로상에서 에너지 장벽의 최고점에 위치하는 분자의 구성을 가리킵니다. 이는 화학 반응 과정 중에서 반응물이 생성물로 변화하기 위해 넘어야 하는 임계 에너지 상태(transition state)를 의미합니다. 이 상태의 분자는 일시적으로 존재하며 매우 불안정한 에너지 준위를 지니고 있어 화학 반응이 발생하는 중간 단계에서 관찰됩니다. 전이 상태는 반응물에서 생성물로의 변환 과정에서 잠시 형성되는 화학적 구조로, 원자 간의 결합이 재배열되는 과정에서 가장 에너지가 높은 상태입니다. 반응의 진행을 에너지 프로필 다이어그램(energy profile diagram)으로 나타내 보면, 활성화 상태는 에너지가 최대인 점으로서 반응물과 생성물 사이의 에너지 장벽을 형성합니다. 이 에너지 장벽을 활성화 합니다.(activation energy)라고 부르며, 이는 반응이 자발적으로 일어나기 위해 필요한 최소 에너지입니다. 활성화 에너지가 높을수록 반응은 느려지고, 온도가 증가함에 따라 더 많은 분자가 이 장벽을 넘을 수 있는 에너지를 얻게 되어 반응 속도가 증가합니다. 따라서, 활성화 상태의 분자는 화학 반응의 속도와 메커니즘을 이해하는데 중심적인 역할을 하는 개념입니다. 화학 반응이 일어나는 동안 이 임계 에너지 상태를 통과하는 분자의 수가 많아질수록, 즉 활성화 상태에 도달하는 분자의 비율이 증가할수록 반응 속도는 빨라집니다.
Q. 배터리 화재가 난리인데 해결방법은 없는건가요?
안녕하세요. 배터리 화재는 주로 리튬 이온 배터리에서 발생하는 심각한 문제로, 이는 배터리 내부의 화학적 반응과 구조적 불안정성에 기인합니다. 배터리 내에서 발생하는 열적 폭주(thermal runaway)는 내부 온도와 압력의 비정상적인 증가로 이어지며, 이로 인해 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다. 열적 폭주는 배터리 세포 내부에서의 화학적 불균형과 관련 있으며, 이는 과충전(overcharging), 과방전(over-discharging), 내부 단락(internal short-circuting) 등 여러 요인에 의해 촉발될 수 있습니다. 기존의 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 배터리 대신, 고체 전해질(solid electrolytes)을 사용하는 고체 상태 배터리(solid-state batteries)의 연구와 개발이 확대되고 있습니다. 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 화학적으로 더 안정적이며, 내부 단락의 위험을 줄일 수 있습니다. 배터리 세포 내부에서 양극과 음극을 물리적으로 격리하는 분리막의 기능 향상을 통해 내부 단락의 위험을 감소시킬 수 있습니다. 첨단 분리막은 고온에서도 안정성을 유지하며, 배터리가 과열될 때 자동으로 전기 전도성을 차단하여 추가적인 화재 위험을 줄일 수 있습니다. 배터리 관리 시스템(Battery Management System ; BMS)에 통합된 고급 온도 감지 및 조절 기능을 통해 배터리 세포의 온도를 철저히 모니터링하고 제어합니다. 이 시스템은 배터리의 과열을 예방하고 열적 폭주가 시작되기 전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 설계되어 있습니다. 이러한 기술적 접근은 배터리 화재의 위험을 크게 감소시킬 수 있으며, 리튬 이온 배터리의 안정성을 향상시키는데 필수적입니다.