Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 다공성구조이면 발열량이 높은건가요?
안녕하세요. 다공성 구조가 있는 물질이 화학 반응에서 보다 활성화되는 것은 사실입니다. 다공성 구조는 물질의 표면적을 늘려주어, 더 많은 화학 반응이 일어날 수 있는 활성 사이트를 제공합니다. 이는 특히 촉매로서의 활용에서 중요한데, 더 많은 분자가 촉매의 표면과 접촉하여 반응할 수 있기 때문입니다. 발열량은 물질이 연소될 때 방출되는 열의 양을 나타내는데, 이는 물질의 화학적 조성에 의해 주로 결정됩니다. 다공성 구조 자체가 발열량을 직접적으로 높이지는 않습니다. 다만, 다공성 구조가 화학 반응의 효율을 증가시킬 수 있으므로, 연소 과정에서 물질이 더 완전하게 연소되게 할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 더 많은 에너지가 방출되게 할 수 있어, 발열 효율이 개선될 수 있습니다. 예를 들어, 커피박과 같은 다공성 유기물이 연소될 때, 그 구조로 인해 공기(산소)와의 접촉이 증가하고, 이는 연소 반응의 효율으 높여 전체적으로 더 많은 열을 방출할 수 있게 합니다. 그러나 이것은 발열량의 절대값이 높아진다는 것을 의미하지는 않습니다. 발열량은 물질의 구성 요소에 따라 이미 정해져 있으며, 다공성 구조는 이를 더 효율적으로 사용할 수 있게 하는 역할을 합니다. 따라서, 다공성 구조는 발열량을 직접적으로 증가시키지는 않지만, 연소 과정의 효율을 높여 실제 사용되는 열의 양을 증가시킬 수 있습니다. 이는 물질이 더 완전하게 연소되어 기대할 수 있는 열의 양을 최대화하는데 기여할 수 있습니다. 이러한 이해는 다공성 물질을 에너지 생성이나 촉매적용 등에서 효율적으로 사용하는데 도움이 될 수 있습니다.
Q. 흰머리카락이 나는 데는 유전적인 영향이 큰가요?
안녕하세요. 흰머리카락의 발생에 있어 유전적 요인은 상당히 중요한 역할을 합니다. 흰머리는 주로 멜라닌 색소의 생산 감소에 의해 발생하는데, 이는 멜라노사이트(melanocytes)라는 세포들이 나이가 들면서 점점 더 적은 색소를 생성하기 때문입니다. 멜라닌(melanin) 색소는 머리카락 뿐만 아니라 피부와 눈의 색까지 결정짓는 중요한 요소입니다. 유전적 요인은 흰머리가 얼마나 빨리 나게 될지, 그리고 그 과정이 어떻게 진행될지에 대한 경향성을 결정합니다. 연구에 따르면 특정 유전자 변이는 흰머리의 조기 발생과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, IRF4 유전자(Gene)는 머리카락 색소의 생성과 관련된 주요 유전자 중 하나로, 이 유전자의 특정 변이는 흰머리가 일찍 발생할 가능성을 높일 수 있습니다. 또한, 가족력(Family history) 또한 중요한 지표로 작용합니다. 부모나 조부모가 일찍 흰머리가 생겼다면, 그 자녀들도 유사한 패턴을 경험할 가능성이 높습니다. 이러한 유전적 경향은 흰머리의 발생 시기와 진행 속도에 영향을 미칠 수 있습니다. 비록 유전적 요인이 흰머리 발생의 중요한 원인 중 하나지만, 외부 환경 요인 역시 영향을 미칩니다. 스트레스(stress), 영양 결핍(Nutritional deficiencies), 및 특정 건강 상태는 모두 머리카락의 색소에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 비타민 B12 결핍은 흰머리 발생을 촉진할 수 있습니다. 결론적으로, 흰머리의 발생은 유전적인 요인과 환경적 요인이 복합적으로 작용하는 결과입니다. 이에 대한 이해는 예방적 조치나 치료 방법의 개발에 있어 중요한 정보를 제공할 수 있습니다.
Q. 석유와 석탄의 화학공식은 비슷한가요?
안녕하세요. 석유와 석탄은 모두 유기 화합물로 구성된 화석 연료이지만, 그들의 화학적 구성과 구조는 상당히 다릅니다. 이러한 차이는 각각의 형성 과정과 원시 물질의 종류에 기인합니다. 석탄은 주로 탄소를 많이 함유하고 있으며, 다른 화학 성분으로는 수소, 산소, 황, 질소가 소량 포함되어 있습니다. 석탄의 구조는 주로 탄소 원자들이 긴 사슬이나 링 형태로 배열된 고분자 형태를 띠고 있습니다. 석탄의 화학적 구성은 대체로 C₁₃₅H₉₆O₉NS와 같이 표현할 수 있으나, 이는 석탄의 종류에 따라 크게 변할 수 있습니다. 석유는 탄화수소를 주요 구성 성분으로 하며, 이는 수많은 다양한 탄화수소 화합물들의 복잡한 혼합물입니다. 석유의 주요 성분은 알칸(직쇄 및 지방족 탄화수소), 싸이클로알칸(고리형 탄화수소), 그리고 방향족 탄화수소 등입니다. 석유 내 개별 화합물의 화학식은 매우 다양하며, 예를 들어 옥탄은 C₈H₁₈, 벤젠은 C₆H₆ 등으로 표현할 수 있습니다. 화학적 관점에서 석탄과 석유의 주요 차이는 그들이 함유하고 있는 탄소와 수소의 비율, 즉 수소-탄소 비율에서 명확하게 드러납니다. 석탄은 상대적으로 높은 탄소 비율을 가지고 있어 더 높은 탄소 함량을 보이며, 석유는 더 높은 수소 함량을 가지고 있어 더 다양한 탄화수소 화합물을 생성합니다.
Q. 석탄을 석유로 물리적인 압력이나 힘을 가하면 바꿀 수 있을까요?
안녕하세요. 석탄을 석유로 변환하는 과정은 단순히 물리적 압력이나 힘을 가하는 것만으로는 이루어지지 않습니다. 석탄과 석유는 모든 유기물이 수백만 년에 걸쳐 다양한 지질학적 과정을 거쳐 형성된 화석 연료입니다만, 그 형성 과정과 화학적 성분에는 상당한 차이가 있습니다. 석탄은 주로 산소가 부족한 환경에서 식물 잔재가 묻히고, 지질학적 압력과 열을 받아 수백만년에 걸쳐 형성됩니다. 석탄은 탄소가 매우 높은 비율로 존재하며, 수소, 산소, 황, 질소 등의 다른 원소는 상대적으로 적은 비율로 포함되어 있습니다. 석유는 고대 바다의 미생물, 식물, 동물의 유해가 쌓이고, 열과 압력의 영향을 받아 수백만년 동안 변화하여 형성됩니다. 석유는 탄화수소를 주성분으로 하는 복잡한 혼합물로, 석탄보다 더 다양한 화학적 구성을 가지고 있습니다. 석탄을 석유로 변환하는 기술 비록 물리적인 힘만으로는 석탄을 석유로 직접 변환할 수 없지만, 석탄액화(coal liquefaction) 기술을 통해 석탄을 액체 연료로 변환하는 것이 가능합니다. 이 과정은 석탄을 가스화하여 먼저 일산화탄소와 수소의 혼합물인 시너가스(syngas)를 만들고, 이 시너가스를 다시 액체 연료로 전환하는 화학적 과정을 포함합니다. 석탄액화는 직접 액화, 간접 액화 두 단계로 나뉘어 집니다. 직접 액화는 석탄을 수소와 반응시켜 직접 액체 연료로 변환합니다. 이 과정에는 고온, 고압이 필요하며, 촉매가 사용될 수 있습니다. 간접 액화는 석탄을 먼저 가스화하여 시너가스를 생성하고, 이를 피셔-트롭쉬 과정(Fischer-Tropsch process)을 사용하여 액체 연료로 전환합니다. 이러한 기술은 에너지 전환의 효율성을 높이고, 석탄의 경제적 가치를 증진시키는 방법을 제공하지만, 대규모 에너지 소비, 비용, 환경적 영향 등의 도전적인 요소가 있습니다. 따라서 석탄을 석유로 변환하는 과정은 복잡한 화학적 조작과 고도의 기술적 개입을 필요로 합니다.
Q. 미세플라스틱이 발생하지 않는 페트병도 있나요?
안녕하세요. 페트병(PET bottles)은 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate ; PTE)로 만들어집니다. PET는 경량성, 투명성, 뛰어난 방수 및 방습 특성으로 인해 음료수 및 기타 제품의 용기로 널리 사용되지만, 일반적인 페트병은 사용과 재활용 과정에서 미세플라스틱을 방출할 수 있습니다. 이는 페트병이 물리적, 화학적 스트레스를 받을 때 작은 플라스틱 입자가 분리되어 나오기 때문입니다. 현재 미세플라스틱이 전혀 발생하지 않는 페트병은 존재하지 않습니다. 그러나 미세플라스틱 발생을 줄이기 위한 다양한 접근 방법이 연구 및 개발되고 있습니다. 예를 들어, 더 안정적인 폴리머 구조를 가진 페트병이나 , 천연 소재를 혼합한 생분해성 플라스틱 용기 등이 개발 중입니다. 이러한 대체 소재는 기존 PET보다 환경에 덜 해로울 수 있으며, 사용 후 분해 과정에서 미세플라스틱 발생을 줄일 수 있습니다. 대안 소재로는 폴리락틱산(Polylactic Acid ; PLA)과 같은 생분해성 플라스틱은 식물에서 유래한 재료로 만들어져 자연 분해가 가능하므로, 전통적인 PET 용기에 비해 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 또, 재활용 과정을 개선하여 페트병에서 미세플라스틱이 덜 발생하도록 하는 연구도 진행 중입니다. 이는 용기의 수명주기 동안 플라스틱 입자의 방출을 최소화하고자 하는 목적을 가지고 있습니다. 현재로서는 완전히 미세플라스틱이 발생하지 않는 페트병은 존재하지 않지만, 대체 소재의 개발과 함께 더 나은 재활용 기술 및 폐기 방법을 연구함으로써 이 문제에 대응하고 있습니다. 소비자로서는 플라스틱 사용을 줄이고, 재활용을 적극적으로 실천하는 것이 현재로서는 미세플라스틱 문제에 대처하는 가장 실질적인 방법일 수 있습니다.