Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 물고기들도 잠을 자나요? 잠든 것을 확인할 수 있는 특징이 있을까요?
안녕하세요. 물고기들이 잠을 자는 현상은 인간의 수면과는 다른 형태로 나타납니다. 물고기는 활동적인 상태에서 상대적으로 비호라동적인 상태로 전환되며, 이러한 행태는 종에 따라 상이할 수 있습니다. 물고기의 수면은 명확한 렘(Rapid Eye Movement ; REM) 수면과 비렘(Non-REM) 수면 단계를 구분하지 않으나, 일부 물고기는 눈을 감지 않고도 수면 상태에 들어갈 수 있습니다. 이는 물고기의 눈꺼풀 구조가 인간과는 다르기 때문입니다. 대부분의 물고기는 수면 중 활동이 현저히 줄어들며, 움직임이 느려지고, 때로는 거의 정지 상태에 가까워집니다. 일부 물고기는 수면 중 특정 위치를 선호합니다. 예를 들어, 바닥 근처에 가라앉거나, 식물이나 다른 구조물에 몸을 기대는 것을 선호하는 종도 있습니다. 물고기는 수면 중 외부 자극에 대한 반응이 줄어들며, 이는 그들이 수면 상태에 있음을 나타내는 간접적인 증거가 됩니다.
Q. 젖은 머리를 말리면 머리에 있던 물은 어디로간건가요??
안녕하세요. 머리카락에 있던 물이 사라지는 과정은 주로 증발(evaportation)에 의해 이루어집니다. 머리를 말리는 동안 드라이기에서 나오는 따뜻한 또는 뜨거운 공기가 머리카락의 물 분자에 열을 전달합니다. 이 열은 물 분자의 운동 에너지를 증가시켜, 물 분자가 액체 상태에서 기체 상태로 전환될 수 있는 에너지 수준에 도달하게 합니다. 이때 물 분자들은 머리카락의 표면에서 공기 중으로 증발하게 되는데, 이 과정을 통해 머리카락이 점차 건조해집니다. 즉, 머리카락에 있던 물은 대부분 머리카락 내부로 흡수되는 것이 아니라, 주변 공기로 증발하여 사라지게 됩니다. 따뜻한 바람은 이 증발 과정을 더욱 가속화시키기 때문에, 드라이기를 사용할 때 머리가 더 빨리 마르는 것을 경험할 수 있습니다. 이러한 증발 과정은 물리학적 원리에 기반하며, 일상 생활에서 자주 경험하는 자연스러운 현상입니다.
Q. 탄수화물에 대사에 대해 궁금합니다?
안녕하세요. 탄수화물 대사에 관여하는 주요 생화학적 경로는 여러 조직에서 특화된 기능을 수행합니다. 이 경로들은 에너지 생산과 저장, 유지에 필수적 역할을 합니다. 당분해(Glycolysis) 과정은 세포질에서 일어나며, 포도당을 피루브산(pyruvate)으로 전환시킵니다. 이 과정은 ATP와 NADH를 생성하며, 모든 세포에서 일어나지만 근육과 뇌 조직에서 더 활발히 진행됩니다. 구연산 회로(Citrci Acid Cycle ; TCA Cycle) 과정은 미토콘드리아에서 일어나며, 피루브산으로부터 생성된 아세틸-CoA를 이용해 추가적인 ATP, NADH, FADH₂를 생산합니다. 구연산 회로는 주로 에너지 수요가 높은 조직인 심장, 간, 근육 조직에서 중요합니다. 전자 전달 계(Electron Transport Chain ; ETC) 또한 미토콘드리아의 내막에서 발생하며, NADH와 FADH₂에서 전자를 받아 산소와 반응시켜 물을 형성하고, ATP를 대량으로 생산합니다. 이 과정은 전 조직에서 일어나지만, 특히 대사 활동이 활발한 간, 근육, 심장에서 두드러집니다. 당신생(Gluconeogenesis)의 과정은 주로 간과 신장에서 일어납니다. 비탄수화물 원으로부터 포도당을 합성하고, 혈당 조절에 중요한 역할을 합니다. 금식 상태에서 에너지 공급을 지속하기 위해 필수적입니다. 글로코겐 합성은 주로 간과 근육 조직에서 이루어집니다. 간에서는 혈당 조절을 위해, 근육에서는 에너지 저장을 위해 글리코겐을 합성하고 분해합니다. 글리코겐 분해는 필요할 때 빠르게 에너지를 제공하기 위해 글리코겐을 포도당으로 전환시킵니다.
Q. 불에 관련하여 열폭주 현상은 무엇인가요?
안녕하세요. 열폭주(thermal runaway)현상은 특히 리튬 배터리에서 중대한 안전 이슈를 야기할 수 있습니다. 이 현상의 발생 원리는 다음과 같습니다. 리튬 배터리 내에서는 리튬 이온이 양극(positive electrode)과 음극(negative electrode) 사이를 이동하면서 전기적 에너지를 생성합니다. 이 과정 중 배터리의 내부 구성 요소가 손상되거나, 배터리가 과도한 열을 받게 되면, 내부의 화학 반응 속도가 증가하여 열을 발생시킵니다. 이 열이 배터리 내부에서 충분히 빠르게 배출되지 않을 경우, 열이 누적되어 추가적인 화학 반응을 촉진합니다. 이러한 자기 가속화 과정에서 발생하는 열은 배터리의 온도를 급격히 상승시키며, 이는 배터리 내부의 재료들이 열적 분해를 일으키기 시작하는 온도에 도달할 수 있습니다. 열적 분해는 리튬 배터리의 구성 요소가 열에 의해 분해되어 가스를 방출하고, 이 가스는 종종 화재나 폭발로 이어질 수 있는 더욱 위험한 화학 물질을 포함하고 있습니다. 따라서 리튬 배터리에서 열폭주 현상은 과충전, 과방전, 내부 단락 등의 배터리 관리 부적절이나 외부 충격으로 인해 시작될 수 있으며, 한번 시작된 열폭주는 배터리의 파괴뿐만 아니라 심각한 안전 문제를 초래할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 배터리 관리 시스템(Battery Management System ; BMS)을 통한 정확한 전압 및 온도 모니터링과 조절이 필수적입니다.
Q. 새벽에 우는 닭은 수탉뿐인가요? 왜 새벽에 우는 건가요?
안녕하세요. 일반적으로 새벽에 우는 닭은 수탉입니다. 수탉은 자신의 영역을 표시하고, 다른 수탉에게 도전적인 메세지를 보내며, 무리 내에서 자신의 지배적인 위치를 확립하기 위해 울음소리를 사용합니다. 이 소리는 또한 암탉을 끌어들이는 신호 역할을 하기도 합니다. 수탉의 울음소리는 각 수탉마다 독특할 수 있으며, 이는 그들의 개체 식별에도 도움을 줍니다. 수탉이 새벽에 우는 이유는 여러 가지가 있습니다. 가장 주된 이유는 생물학적 시계에 따라 자연스럽게 일어나는 행동 패턴입니다. 새벽이 되면 빛의 변화를 감지하는 수탉의 내부 리듬이 활성화되어 울음소리를 내기 시작합니다. 이 시간대에 우는 것은 또한 수탉이 하루를 시작하면서 영역을 다시 확립하고, 무리를 깨우며 활동을 준비하는 신호로 작용합니다. 수탉의 새벽 울음은 또한 포식자로부터 무리를 보호하는 역할을 할 수 있습니다. 크고 지속적인 소리는 포식자에게 강한 수탉이 지역을 지키고 있음을 알려 위험을 줄일 수 있습니다.