Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 기화가 일어날때는 왜 온도가 떨어지는 건가요?
안녕하세요. 기화는 액체 상태의 물질이 기체 상태로 전환되는 과정을 말하며, 이 과정에서 에너지가 필요합니다. 이 에너지는 주변 환경, 즉 액체 자체나 주변의 다른 물질로부터 흡수됩니다. 물이 기화할 때, 가장 활동적인 분자들이 액체의 표면에서 기체 상태로 이탈하게 됩니다. 이 분자들은 액체를 떠날 때, 주변 환경으로부터 열 에너지를 흡수하여 사용합니다. 이 열 에너지는 주로 액체와 직접 접촉하고 있는 주변 공기나 액체 자체로부터 제공됩니다. 따라서, 열 에너지가 분자들의 기화를 위해 사용되면, 액체와 주변 환경의 온도는 낮아지게 됩니다. 이 과정을 통해 액체와 주변 공기의 열 에너지가 감소하므로, 온도가 떨어지는 것을 느낄 수 있습니다. 예컨데, 땀이 피부에서 증발할 때, 땀 분자들은 피부의 열을 흡수하여 기화합니다. 이 과정에서 피부의 열 에너지가 줄어들기 때문에, 우리는 시원함을 느낍니다. 이는 자연 기화 과정에서 일반적으로 관찰되는 현상입니다. 물이 끓는 경우에도 기화는 발생하지만, 이 경우 열원(ex : 스토브)에서 지속적으로 열이 공급되기 때문에 전체 시스템의 온도는 오히려 상승할 수 있습니다. 따라서 물이 끓는 동안에는 주변 온도가 떨어지는 현상을 경험하지 않습니다. 반면, 자연 기화는 추가적인 외부 열원 없이 일어나므로, 열 에너지가 주변으로부터 흡수되고, 그 결과로 주변 온도가 떨어지게 됩니다. 이와 같은 원리로 기화가 일어날 때 온도가 감소하는 현상을 설명할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 정원수로 쓰이는 이 나무는 소나무가 맞는 것인가요?
안녕하세요. 카페에서 제공되는 디카페인 커피는 이미 카페인이 제거된 원두를 사용하여 제조됩니다. 이 원두는 카페인 제거 과정을 거친 후에 카페로 배송되어, 일반 커피와 유사한 방식으로 다양한 음료를 만드는데 사용됩니다. 카페인 제거 과정은 생두 상태에서 주로 이루어지며, 여러 기술적 방법을 통해 수행됩니다. 대표적인 방법으로는 용매 추출 방법, 슈퍼크리티컬 이산화탄소 방법(super critical carbon dioxide method), 스위스 워터 프로세스(Swiss Water Process)가 있습니다. 용매 추출 방법은 화학 용매를 이용해 카페인을 용해시키는 방식으로, 주로 메틸 클로로폼이나 에틸아세테이트를 사용합니다. 이 방법은 카페인을 효과적으로 제거할 수 있으나, 용매의 사용으로 인한 환경적, 건강적 우려가 있을 수 있습니다. 슈퍼크리티컬 이산화탄소 방법은 고압의 이산화탄소를 사용하여 카페인을 추출하는 고도의 기술적 접근 방식이며, 용매를 사용하지 않는 친환경적인 대안으로 간주됩니다. 스위스 워터 프로세스는 완전히 물만을 사용하여 카페인을 제거하는 방법으로, 화학 물질을 전혀 사용하지 않아 가장 자연스럽고 안전하다고 평가받습니다. 이렇게 다양한 기술을 통해 제조된 디카페인 원두는 볶음 과정을 거쳐 카페에 공급됩니다. 카페에서는 이 원두를 사용하여 에스프레소, 아메리카노, 라떼 등 다양한 형태의 디카페인 커피 음료를 제공하며, 카페인 섭취를 제한하고자 하는 소비자들에게 안전하고 건강한 선택지를 제공합니다. 이 과정을 통해 카페인에 민감한 소비자도 커피의 풍부한 맛과 향을 즐길 수 있으며, 커피의 사회적, 문화적 즐거움을 누릴 수 있습니다.
화학
Q. 카페에서 판매중인 디카페인 음료는 카페인을 먼저 제거한 원두를 사용하는건가요?
안녕하세요. 카페에서 제공되는 디카페인 커피는 이미 카페인이 제거된 원두를 사용하여 제조됩니다. 이 원두는 카페인 제거 과정을 거친 후에 카페로 배송되어, 일반 커피와 유사한 방식으로 다양한 음료를 만드는 데 사용됩니다. 카페인 제거 과정은 생두 상태에서 주로 이루어지며, 여러 기술적 방법을 통해 수행됩니다. 대표적인 방법으로는 용매 추출 방법, 슈퍼크리티컬 이산화탄소 방법(super critical carbon dioxide method), 그리고 스위스 워터 프로세스(Swiss Water Process)가 있습니다. 용매 추출 방법은 화학 용매를 이용해 카페인을 용해시키는 방식으로, 주로 메틸 클로로폼이나 에틸 아세테이트를 사용합니다. 이 방법은 카페인을 효과적으로 제거할 수 있으나, 용매의 사용으로 인한 환경적, 건강적 우려가 있을 수 있습니다. 슈퍼크리티컬 이산화탄소 방법은 고압의 이산화탄소를 사용하여 카페인을 추출하는 고도의 기술적 접근 방식이며, 용매를 사용하지 않는 친환경적인 대안으로 간주됩니다. 스위스 워터 프로세스는 완전히 물만을 사용하여 카페인을 제거하는 방법으로, 화학 물질을 전혀 사용하지 않아 가장 자연스럽고 안전하다고 평가받습니다. 이렇게 다양한 기술을 통해 제조된 디카페인 원두는 볶음 과정을 거쳐 카페에 공급됩니다. 카페에서는 이 원두를 사용하여 에스프레소, 아메리카노, 라떼 등 다양한 형태의 디카페인 커피 음료를 제공하며, 카페인 섭취를 제한하고자 하는 소비자들에게 안전하고 건강한 선택지를 제공합니다. 이 과정을 통해 카페인에 민감한 소비자도 커피의 풍부한 맛과 향을 즐길 수 있으며, 커피의 사회적, 문화적 즐거움을 누릴 수 있습니다.
생물·생명
Q. 산소를 활용한 박테리아는 어떻게 생기고 왜이들이 지배했나요?
안녕하세요. 산소를 활용하는 박테리아의 출현과 그들이 지구상에서 지배적인 역할을 하게 된 배경은 생명의 진화와 지구 환경의 변화에 밀접하게 연결되어 있습니다. 산소를 활용하는 박테리아, 특히 산소를 생산하는 광합성 미생물인 시아노박테리아(cyanobacteria)의 출현은 지구상의 생명에 혁명적인 변화를 가져왔습니다. 시아노박테리아는 약 24억 ~ 35억 년 전에 등장했다고 추정됩니다. 이들은 광합성을 통해 태양 에너지를 활용하여 물과 이산화탄소를 분해하고, 그 과정에서 산소를 방출합니다. 이는 "산소혁명(Oxygen Revolution)" 또는 "대기 산화(Great Oxidation Event)"로 불리는 중대한 전환점을 초래했습니다. 시아노박테리아의 활동으로 산소가 대기 중에 점차 축적되기 시작했습니다. 초기의 지구 대기는 산소가 거의 없는 환원 상태였지만, 이 광합성 과정으로 인해 산소 수준이 증가하였습니다. 이 산소의 축적은 다른 생명형태에게는 치명적이었을 수 있는 환경 변화를 초래했습니다. 많은 초기 무산소 생명체들은 산소가 많은 환경에서 살아남지 못했으며, 산소를 이용할 수 있는 새로운 생명체들이 진화하게 되었습니다. 산소를 이용할 수 있는 생명체, 즉 호기성 생물(aerobic organisms)은 더 효율적인 에너지 생성 과정을 개발할 수 있었습니다. 호기성 호흡은 무산소 호흡보다 훨씬 더 많은 에너지를 생성할 수 있으며, 이는 성장과 복잡한 생체 구조의 발달을 가능하게 했습니다. 결과적으로, 산소를 사용할 수 있는 생명체들은 더 다양하고 복잡한 생태계를 형성할 수 있는 진화적 우위를 가지게 되었습니다. 이러한 변화들은 최종적으로 산소를 활용하는 생명체들이 지구상에서 지배적인 위치를 차지하게 만들었습니다. 산소의 축적은 또한 지구의 오존층 형성을 도왔고, 이는 생명체가 해로운 태양의 자외선으로부터 보호받을 수 있게 하여, 육상에서의 생명이 번성할 수 있는 환경을 조성했습니다. 이처럼 산소를 활용하는 박테리아의 출현은 지구 생태계와 대기의 근본적인 변화를 가져왔으며, 지구상의 생명체가 발전하는 데 결정적인 역할을 하였습니다. 이러한 과정을 통해 현대의 복잡한 생물 다양성과 생태계가 형성되었습니다.
생물·생명
Q. 지구 최초의 생명체는 무엇이며 어떤 특징을 갖고 있나요
안녕하세요. 과학자들은 지구상의 최초 생명체가 약 38억 년 전에 등장했다고 추정하고 있습니다. 이러한 초기 생명체는 대체로 단세포 미생물로, 프로카리오테(prokaryotes)에 속하는 것으로 가정되고 있습니다. 최초의 생명체는 매우 간단한 형태의 생명체였을 것으로 추정됩니다. 이들은 핵이 없는 세포 구조를 가진 프로카리오테였으며, 세포막, 세포질, DNA를 포함하고 있었을 것입니다. 이 생명체들은 자가 복제 능력을 가지고 있었고, 화학적 물질의 교환을 통해 에너지를 얻는 형태였을 가능성이 높습니다. 최초의 생명체가 어떻게 형성되었는지에 대한 이론 중 하나는 "원시 스프(primordial soup)" 이론입니다. 이 이론은 지구 초기 대기의 화학적 조건 하에서 간단한 유기 분자가 생성되고, 이러한 분자들이 점차 복잡해져 최초의 생명체로 발전했다고 설명합니다. 다른 이론으로는 철황세균(Iron-sulfur world theory)이 있으며, 이는 수열 환경이나 화산 활동과 같은 지질학적 조건 하에서 생명이 시작되었다고 제안합니다. 최초의 생명체는 아마도 매우 간단한 대사 경로를 가지고 있었으며, 자신의 환경에서 사용할 수 있는 물질들을 이용하여 에너지를 생성하고, 자가 복제를 통해 번식했을 것입니다. 이 초기 생명체들의 진화는 다양한 생명 형태의 출현과 복잡한 생태계의 발달로 이어졌으며, 지구상의 생명 다양성의 기원을 제공하였습니다. 이러한 최초의 생명체에 대한 이해는 지구 생명의 진화와 초기 조건에 대한 통찰을 제공하며, 우주 다른 곳에서 생명체의 가능성을 탐구하는 데도 중요한 역할을 합니다.