Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 개미는 집단생활 하는이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 개미의 집단생활은 생존과 번식의 효율성을 극대화하기 위해 필수적입니다. 이러한 사회적 구조는 집단 내에서 고도로 조직화된 역할 분담을 통해 자원 관리와 방어 메커니즘을 최적화합니다. 특히, 개미 사회는 '이종 공생(symbiosis)'이라는 개념을 통해 서로 다른 종의 생물과도 유기적인 관계를 유지하며 생태계 내에서 중요한 역할을 수행합니다. 먼저, 자원의 효율적인 활용은 개미가 집단을 이루는 주된 동기 중 하나입니다. 개미들은 협동을 통해 식량을 채집하고 공유함으로써 개별적으로 노력할 때보다 훨씬 많은 자원을 확보할 수 있습니다. 이는 '집단 선택(group selsction)' 이론에 기초를 두고 있으며, 개체가 아닌 집단의 운명이 자연 선택의 단위가 될 수 있음을 시사합니다. 다음으로, 집단 내에서의 역할 분담은 개미 사회의 복잡성을 증가시키는 주요 요소입니다. 각 개미는 여왕, 일개미 등 특정한 역할을 수행하며, 이는 '분업(division of labor)'의 원칙에 따라 최적화됩니다. 이러한 분업 시스템은 개미 둥지의 안정성과 성장을 도모하며, 복잡한 사회 구조를 가능하게 합니다. 마지막으로, 방어적인 측면에서 개미는 집단을 형성하여 포식자로부터 스스로를 보호합니다. 이는 '집단 방어(collective defencs)' 메커니즘에 의해 구현되며, 개미들이 위험을 감지하고 적절히 대응할 수 있는 능력을 향상시킵니다. 개미는 또한 복잡한 통신 시스템을 이용하여 위험에 신속하게 반응하고, 이는 집단의 생존 가능성을 높입니다.
물리
Q. 각기둥보다 원기둥의 다리가 더 무거운 물체를 버티는 이유?
안녕하세요. 원기둥이 각기둥에 비해 더욱 효과적으로 무거운 물체를 지탱할 수 있는 원인은 여러 공학적 및 물리적 특성에 기인합니다. 이러한 차이를 분석하기 위해서는 구조적 강도와 하중 분산의 메커니즘을 이해해야 합니다. 균일한 하중 분산(uniform load distribution)이 중요한 역할을 합니다. 원기둥의 원형 구조는 모든 방향으로 하중을 균일하게 분산시키는 능력이 뛰어나며, 이는 구조적 강도를 극대화합니다. 반면, 각기둥은 코너(corner) 또는 에지(edge)에서 스트레스가 집중되기 쉬워 구조적 약점이 발생할 수 있습니다. 스트레스 집중 감소(reduction un stress concentration)는 원기둥이 가진 또 다른 장점입니다. 원기둥은 모서리가 없어 스트레스가 특정 부위에 집중되는 현상을 방지하며, 이로 인해 전체 구조의 파손 가능성이 감소합니다. 이러한 특성은 원기둥이 고압력 및 충격을 더 잘 견딜 수 있도록 돕습니다. 비틀림 강도(torsional strength)의 향상 또한 원기둥의 주요 이정 중 하나입니다. 원형 주고는 비틀림 또는 회전력(torque)에 대한 저항력이 높아, 구조적 무결성을 유지하는데 유리합니다.
화학
Q. 일반화학 극성분자에서의 분산력 질문
안녕하세요. 질문을 명료하게 써주셔서 질문으로 구분구획해서 설명드리겠습니다. 질문 1 극성분자와 무극성분자가 상호작용할 때, 극성분자의 영구 쌍극자가 무극성분자 주변의 전자구름을 왜곡시켜 유발 쌍극자를 만듭니다. 이 과정에서 발생하는 인력은 쌍극자 - 유발 쌍극자 인력이라고 하며, 이는 런던 분산력(London dispersion forces)의 한 형태입니다. 분산력은 모든 분자 간에 존재하는 가장 약한 인력 중 하나로, 순간적인 쌍극자와 유발 쌍극자 사이에서도 작용합니다. 그러므로, 극성분자 - 무극성분자 사이에도 분산력과 쌍극자 - 유발 쌍극자 인력이 동시에 존재할 수 있습니다. 질문 2 극성분자도 분산력을 가진다는 것은, 극성분자 역시 전자구름의 순간적인 비대칭 때문에 순간적인 쌍극자를 생성할 수 있다는 의미입니다. 분자의 전자구름은 항상 움직이고 있으며, 이 동적인 특성은 순간적으로 전자 밀도의 불균형을 초래할 수 있습니다. 이러한 순간적인 불균형은 인접한 분자에 유발 쌍극자를 생성할 수 있으며, 이것이 분산력의 원리입니다. 따라서, 극성분자라 할지라도 분산력은 여전히 존재합니다. 질문 3 극성분자 간에도 분산력이 존재합니다. 분산력은 모든 종류의 분자, 즉 극성이든 무극성이든 간에 보편적으로 작용하는 인력입니다. 극성분자 간에는 영구 쌍극자 - 영구 쌍극자 인력(쌍극자 인력)과 함께 분산력도 작용합니다. 이는 분자 간의 전체 상호작용을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 분산력은 극성분자 - 극성분자 사이뿐만 아니라 개별 극성분자에서도 발생할 수 있습니다.이와 같이 분자 간의 상호작용은 다양하며, 특히 극성분자와 무극성 분자 사이, 그리고 극성분자들 사이에서의 인력은 화학적 성질과 물질의 거동을 이해하는 데 필수적인 요소입니다.
화학
Q. 일반화학 두 물질이 잘 섞인다는 뜻 알려주세요
안녕하세요. 오랜만에 뵙습니다.두 물질이 서로 '잘 섞인다'는 표현은 일반적으로 두 번째 의미에 가깝습니다. 바꿔 말하면, 두 물질이 화학적 결합을 형성하지 않으면서도 서로 완전히 혼합되어 균일한 혼합물을 형성한다는 뜻입니다. 이러한 현상은 용액에서 흔히 볼 수 있으며, 이를 '호환성'이 좋다고 표현하기도 합니다. 물과 에탄올로 예를 들어보겠습니다. 둘은 화학적 결합을 형성하지 않지만, 양 물질이 잘 섞여 균일한 용액을 형성합니다. 이때 두 물질 간의 상호작용은 주로 용매와 용질 간의 분자 간 힘, 수소 결합이나 반데르발스 힘 등에 의해 이루어집니다. 반면, 첫 번째 설명처럼 '화학결합이 잘 된다'는 표현은 두 물질이 새로운 화합물을 형성하는 것을 의미하며, 이는 일반적으로 화학 반응을 통해 일어나는 과정입니다. 이 경우 두 물질의 원자들이 전자를 공유하거나 전달하는 과정을 통해 화학적으로 결합하여 완전히 다른 성질을 가진 새로운 물질을 형성합니다.
생물·생명
Q. 수경재배를 통해서 채소를 생산하면 어떤 장점이 있나요?
안녕하세요. 수경재배(hydroponics)는 전통적인 토양 기반 재배 방식에 대한 혁신적인 대안으로 주목받고 있습니다. 이 재배 방식의 주요 장점들로는 먼저, 자원의 효율적 사용이 가능합니다. 수경재배 시스템은 물을 순환시켜 사용하기 때문에, 토양 재배에 비해 물 사용량을 현저히 줄일 수 있습니다. 이는 특히 물 자원이 부족한 지역에서 중요한 장점으로 작용합니다. 또한, 영양소 용액(nutrient solution)을 직접 식물의 뿌리에 공금함으로써 영양소의 사용 효율성을 극대화하고, 불필요한 비료 사용을 감소시킬 수 있습니다. 또한, 환경 조건의 최적화 및 제어가 용이합니다. 수경재배는 온실이나 실내에서 이루어지는 경우가 많으며, 이는 외부 기후 조건의 영향을 받지 않고 일정한 환경을 유지할 수 있게 합니다. 이러한 환경에서는 온도, 습도, CO₂ 농도(carbon dioxide concentration) 및 빛의 강도 등을 정밀하게 조절할 수 있어, 식물의 생장 조건을 이상적으로 만들 수 있습니다. 이는 생산성을 향상시키고, 특정 작물의 품질을 일관되게 유지할 수 있는 이점을 제공합니다. 끝으로, 공간 활용의 극대화 및 확장성입니다. 수경재배 시스템은 수직적으로 구축할 수 있어, 제한된 공간에서도 높은 생산성을 달성할 수 있습니다. 이는 도시 농업(urban agriculture)과 같은 환경에서 특히 유리하며, 식량 생산을 지역화하고 신선도를 유지하는 데 기여합니다. 또한, 시스템의 모듈화(modularity)는 필요에 따라 쉽게 확장할 수 있어, 대규모 상업적 재배 또는 소규모 가정용 재배 등 다양한 규모에 적용 가능합니다.