Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 슈뢰딩거의 고양이는 물리학에서 어떤 부분을 의미하는 것인가요?
안녕하세요. 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 특이한 성질을 설명하기 위해 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 제안한 사고 실험입니다. 이 실험은 양자역학의 본성과 그 해석에 대한 문제를 독특하고도 직관적인 방식으로 표현한 것으로, 특히 양자중첩(quantum superposition)의 개념을 일반인들에게도 이해시키기 위한 목적으로 사용되었습니다. 사고 실험의 설정은 다음과 같습니다 : 한고양이가 밀폐된 상자 안에 있습니다. 이 상자 안에는 독가스를 방출할 수 있는 장치와 그 장치를 작동시킬 수 있는 방사성 원소가 함께 들어 있습니다. 방사성원소의 붕괴 여부에 따라 독가스가 방출될지 말지 결정되는데, 방사성 원소의 붕괴는 확률적인 양자 이벤트에 의해 결정됩니다. 양자역학에 따르면, 원소가 아직 관측되지 않았다면 그 원소는 붕괴된 상태와 붕괴되지 않은 상태가 중첩된 상태로 존재합니다. 따라서, 이 이론에 따르면 고양이 역시 죽은 상태와 살아 있는 상태가 동시에 중첩된 상태로 존재합니다. 슈뢰딩거는 이 사고 실험을 통해 양자역학의 중첩 원리가 거시적인 객체에 적용될 때 나타나는 비현실적으로 패러독스한 상황을 지적하고자 하였습니다. 즉, 고양이가 동시에 살아 있고 죽어 있을 수 있다는 것은 우리의 직관과 상식에 반한다는 것이 포인트입니다. 이 사고 실험은 양자역학이 어떻게 거시 세계와 연결될 수 있는지, 그리고 이론적 예측과 실제 관찰 사이의 괴리를 어떻게 이해해야 하는지에 대한 논의를 촉발시켰습니다. 이는 양자역학의 '코펜하겐 해석'과 같은 다양한 해석의 필요성을 보여 주며, 현재까지도 물리학에서 매우 중요한 논의 주제 중 하나로 남아 있습니다.
물리
Q. 형광등과 LED의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 형광등과 LED 등은 조명 기술에서 주로 쓰이는 두 가지 형태입니다. 이들의 주요 차이점은 빛을 생성하는 방식과 에너지 효율성, 수명, 환경 영향에서 나타납니다. 특히, 자외선의 유무는 두 조명 방식을 비교할 때 중요한 요소 중 하나입니다. 형광등은 전기를 소량의 수은 증기에 통과시켜 자외선을 생성하고, 이 자외선이 형광체를 통해 가시광선으로 변환되는 방식으로 작동합니다. 이 과정에서 자외선이 발생하지만, 대부분의 형광등은 이 자외선을 효과적으로 차단하여 실내 환경에 영향을 주지 않도록 설계되어 있습니다. 그러나, 형광등 내부의 수은으로 인해 환경에 해로울 수 있는 요소가 있으며, 파손 시 수은 노출 위험이 있습니다. 반면, LED(Light Emitting Diode)는 반도체 소재를 이용하여 직접 빛을 발산합니다. LED는 전기를 사용하여 p-n 접합에서 직접 광자를 생성하는데, 이 과정에서 자외선이 발생하지 않습니다. 따라서 UV 노출에 대한 우려가 없으며, 에너지 효율도 형광등에 비해 더 높습니다. LED는 또한 수명이 길고, 에너지 소모가 적어 환경적으로도 더 이로운 선택이 될 수 있습니다.
생물·생명
Q. 우리나라 평균 키에 과거에는 더 컸을까요?
안녕하세요. 현대 한국인의 평균키는 영양 상태의 개선, 의료 서비스의 진보, 전반적인 생활 환경의 향상으로 인해 과거보다 높아졌습니다. 과거 조선 시대와 같은 시기의 한국인은 현재보다 평균키가 작았습니다. 이는 주로 당시의 영양 상태와 의료 서비스의 한계 때문입니다. 고단백질 식품의 접근성이 제한적이었고, 일반적인 영양 결핍 상태가 흔했습니다. 현대에 들어서며 개선된 영양 상태와 보다 나은 의료 서비스는 평균키 증가에 기여하였습니다. 산업화와 도시화 과정을 거치면서 생활 환경이 크게 개선되었습니다. 보다 안정적인 식량 공급과 체계적인 보건 위생 환경은 성장기 어린이와 청소년의 건강을 향상시켰으며, 이는 키 성장에 긍정ㅈ거인 영향을 미쳤습니다. 경제 성장과 사회적 안정은 개인의 건강과 영양 상태에 큰 영향을 미칩니다. 경제적 여유는 더 나은 식사 선택과 건강 관리를 가능하게 하며, 이는 공통체 전체의 건강과 발달 수준을 향상시키는 결과를 낳습니다.
화학
Q. 요즘 유독 화재사건이 많이 일어나는거 같습니다. 왜그런걸까요?
안녕하세요. 화재 발생률이 증가하는 원인은 다양하고 복합적일 수 있으며, 여러 환경적, 기후적, 인간활동에 원인이 되는 요소들이 영향을 미칩니다. 여기에는 계절적 변화, 기후 변화, 인구 밀집도 증가, 인프라 관리 문제 등이 포함될 수 있습니다. 질문자께서 언급한 더위와 습도는 화재 발생에 중요한 요소입니다. 더운 나리는 화재 발생률을 높일 수 있습니다. 고온은 자연적으로 건조한 조건을 조성하여, 쉽게 불이 붙을 수 있는 환경을 만듭니다. 이는 산불과 같은 대규모 화재에 특히 취약하게 만듭니다. 또한, 높은 기온은 전력 수요를 증가시켜 전기 시설의 과부하로 이어질 수 있으며, 이는 도시 환경에서 화재 위험을 증가시킬 수 있습니다. 습도가 높은 환경에서도 화재가 발생할 수 있습니다. 습도가 화재에 미치는 영향은 상황에 따라 다를 수 있습니다. 예컨데, 실내에서는 높은 습도가 화재 확산을 늦출 수 있지만, 일정 조건 하에서는 습한 날씨가 기타 인화성 물질의 화학적 특성을 변화시켜 불을 붙이기 쉽게 할 수도 있습니다. 인간 활동은 화재 발생률에 큰 영향을 미칩니다. 건축 자재의 품질, 전기 배선의 안전성, 불법적 또는 부주의한 불 사용 등이 주요 요인으로 작용할 수 있습니다. 도시화가 진행됨에 따라, 인구 밀집 지역에서 화재 위험이 높아질 수 있으며, 특히 인프라가 불충분하거나 낙후된 지역에서 더욱 그러합니다.
생물·생명
Q. 캡사이신은 포유류들이 왜 못먹나요?
안녕하세요. 캡사이신은 고추와 같은 고추류capsicum spp.)의 과일에 존재하는 화학 물질로, 매운맛을 내는 주요 성분입니다. 캡사이신은 많은 포유류에게 불쾌한 자극을 제공하며, 이로 인해 이들 동물은 고추를 피하게 됩니다. 그러나 인간을 포함한 일부 영장류는 매운맛을 즐기는 경우가 많으며, 이는 캡사이신에 대한 생물학적 반응과 진화적 적응의 차이에서 기인합니다. 캡사이신은 포유류의 통증 수용체인 TRPV1(Transient Receptor Potential Vanilloid 1)을 활성화시킵니다. 이 수용체는 고온, 산성 조건, 기타 자극적인 조건에 반응하여 통증 신호를 보내는 역할을 합니다. 캡사이신이 이 수용체와 결합하면 화상을 입은 것처럼 느껴지는 통증이 유발되며, 대부분의 포유류는 이러한 불쾌감을 피하기 위해 자연스럽게 캡사이신을 함유한 식물을 회피합니다. 캡사이신의 존재는 고추류 식물이 자신의 종자를 포식자로부터 보호하기 위한 방어 메커니즘으로 볼 수 있습니다. 캡사이신은 포유류가 고추의 씨를 갉아먹거나 소화시키는 것을 방지함으로써, 씨앗이 손상되지 않고 더 멀리 퍼질 수 있돌고 합니다. 영장류와 같은 일부 동물들은 캡사이신에 의한 통증 반응이 덜하거나 이를 감내할 수 있기 때문에 고추를 섭취하고 씨앗을 퍼뜨릴 수 있습니다. 인간과 일부 영장류는 캡사이신에 대한 반응이 다른 포유류와 달리 매운맛을 즐기는 문화적 요소와 연결되어 있습니다. 인간은 매운맛을 즐기는 능력을 통해 다양한 식재료와 요리법을 개발하였고, 이는 인간의 식문화와 밀접한 관련이 있습니다. 또한, 캡사이신은 항염증, 통증 완화 등의 효능이 있어 의학적으로도 활용됩니다. 따라서, 포유류 대부분이 캡사이신을 섭취하지 않는 것은 진화적으로 발달한 통증 회피 반응과 고추류 식물의 성공적인 생존 전략이 결합된 결과라고 볼 수 있습니다.