Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 음식 연기에도 미세먼지가 포함되어 있나요 ?
안녕하세요. 음식 조리 과정에서 발생하는 연기는 확실히 미세먼지(particulate matter ; PM)와 같은 유해 입자들을 포함할 수 있습니다. 이는 특히 고온에서 기름을 사용하여 조리할 때나 음식이 탈 때 덩구 심화되며, 이러한 입자들은 호흡기 질환을 앓고 계신 분들에게 자극을 줄 수 있습니다. 음식 조리 중 발생하는 연기는 여러 가지 유해 화합물을 포함할 수 있습니다. 이는 지방산이 고온에서 분해되면서 생성되는 자유 라디칼(free radicals), 유기 화합물(volatile organic compounds ; VOCs), 일산화탄소(carbon monoxide, CO), 이산화질소(nitrogen dioxide, NO₂), 초미세 입자들로 구성됩니다. 특히, 고온 조리 시 기름에서 발생하는 연기는 폴리아로마틱 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons ; PAHs)와 같은 발암 물질을 포함할 수 있어 건강에 유의해야 합니다. 고온에서 음식을 조리할수록 미세먼지와 유해 화학물질의 발생 가능성이 증가합니다. 예를 들어, 고온에서의 볶음 요리나 바비큐 그릴에서의 고기 구이는 특히 많은 연기와 유해 물질을 발생시킬 수 있습니다. 이러한 연기는 미세먼지의 형태로 공기 중에 머물며, 실내 공기의 질을 저하시킬 수 있습니다. 미세먼지와 연기에 장기간 노출되는 것은 천식, 만성 기관지염, 다른 호흡기 질환의 증상을 악화시킬 수 있습니다. 특히, 호흡기가 예민한 개인에게는 이러한 노출이 기침, 호흡 곤란, 다른 호흡기 문제를 일으킬 수 있습니다. 실내에서의 조리 시 발생할 수 있는 유해 물질의 노출을 최소화하기 위해, 충분한 환기와 적절한 배기 시스템의 사용이 권장됩니다. 조리 시 발생하는 미세먼지와 유해 화학물질을 효과적으로 제거하기 위해 고효율의 배기 팬을 사용하거나 조리 중 창문을 개방하는 것이 좋습니다. 또한, 저온에서 천천히 조리하는 방법을 선택하는 것도 연기 발생을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 조치들은 조리 과정에서 발생할 수 있는 미세먼지와 유해 물질의 노출을 줄이고, 호흡기 건강을 보호하는 데 중요한 역할을 합니다.
물리
Q. 셔틀콕의 회전이 비행에 어떤 영향을 주나요?
안녕하세요. 셔틀콕의 비행에 있어 회전은 중요한 역할을 합니다. 특히, 자이로스코픽 효과(gyroscopic effect)와 각 운동량 보존의 법칙이 이를 규정하는 데 핵심적인 물리학적 원리로 작용합니다. 자이로스코픽 효과는 회전하는 물체가 그 회전축을 유지하려는 성질을 나타냅니다. 즉, 셔틀콕이 공중을 날아갈 때 회전하게 되면, 이 회전은 셔틀콕이 비행하는 동안 방향을 일정하게 유지하려는 경향을 강화합니다. 이는 셔틀콕이 더 안정적인 비행 경로를 유지하는 데 도움을 줍니다. 특히, 셔틀콕의 깃털 부분이 공기 저항을 만나면서 발생하는 토크에 의해 회전축이 뒤틀리려는 시도에 저항합니다. 이러한 자이로스코픽 효과로 인해 셔틀콕은 바람이나 다른 외부 힘에 의해 경로가 크게 이탈하는 것을 방지할 수 있습니다. 각운동량 보존의 법칙(conservation of angular momentum)은 고립된 시스템에서 외부 토크가 없을 경우, 각운동량이 보존된다는 원리입니다. 셔틀콕이 회전을 시작하면, 그 회전에 따른 각운동량이 생성됩니다. 셔틀콕이 공중에 있을 때 외부에서 추가적인 힘이 작용하지 않는 한, 이 각운동량은 일정하게 유지됩니다. 이는 셔틀콕이 비행 중 갑작스럽게 방향을 바꾸거나 회전축이 변하는 것을 어렵게 만듭니다. 결과적으로, 회전하는 셔틀콕은 비행 중 방향 변화에 더욱 저항하며, 더욱 안정적인 비행 경로를 유지할 수 있습니다. 회전속도를 달리한 셔틀콕을 선풍기 바람에 노출시켜 경로 이탈을 관찰하는 실험은 자이로스코픽 효과와 각운동량 보존의 법칙을 직접 확인하는 좋은 방법입니다. 회전이 빠른 셔틀콕일수록, 바람에 의한 경로 이탈이 더 적게 발생할 것으로 예상됩니다. 이는 빠른 회전이 자이로스코픽 효과를 강화시켜 외부 힘에 대한 저항력을 증가시키기 때문입니다. 이러한 실험을 통해 얻은 데이터는 보고서 작성 시 자이로스코픽 효과와 각운동량 보존에 대한 이해를 심화시키는 데 유용하게 사용될 수 있습니다. 실험 결과를 바탕으로 셔틀콕의 물리적 성질과 비행 안정성 사이의 관계를 명확히 설명할 수 있을 것입니다.
생물·생명
Q. 폭염으로 모기는 줄었는데 말벌은 늘었다네요 어떻게 생각하세요?
안녕하세요. 폭염이 모기 개체 수를 감소시키는 한편, 말벌의 개체 수는 증가하는 것과 같이 기후 변화가 생태계 내 동물군에 미치는 영향은 매우 다양하고 때로는 예상치 못한 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 현상은 기후 조건이 각종 생물들의 생활 사이클과 행동 패턴에 큰 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 모기와 말벌은 환경 변화에 다르게 반응합니다. 모기의 경우, 폭염이 지속되면 서식지인 물 웅덩이의 증발이 가속화되어 번식에 필요한 조건이 감소하게 됩니다. 반면, 말벌은 더운 환경에서 활동성이 증가할 수 있으며, 이는 개체 수의 증가로 이어질 수 있습니다. 또한, 폭염으로 인한 다른 곤충의 활동 감소는 말벌에게 먹이 경쟁에서의 우위를 제공할 수도 있습니다. 기후 변화는 단순히 온도 상승에 그치지 않고, 강수량 변화, 극단적인 날씨 패턴의 변화 등을 포함합니다. 이러한 변화들은 생태계 내 먹이사슬과 서식지에 영향을 미치며, 일부 종은 이로 인해 번성하는 반면 다른 종은 생존에 어려움을 겪을 수 있습니다. 이는 생물 다양성에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 각 생물 종의 역할과 상호작용이 변화할 수 있습니다. 사람들의 활동, 특히 이 경우에는 벌초 같은 계절적 활동도 이러한 변화된 생태계 조건과 맞물려 위험을 증가시킬 수 있습니다. 벌에 쏘임 사고가 증가한다는 것은 사람들이 이러한 변화에 적응하고, 필요한 조치를 취하는 데 있어 더 많은 주의가 요구된다는 신호입니다. 이러한 문제에 대응하기 위해서는 사람들에게 기후 변화가 생태계에 미치는 영향과 안전 수칙에 대해 교육하는 것이 중요합니다. 또 기후 변화에 따른 생태계 변화를 예측하고 이에 적응할 수 있는 전략을 수립하는 것이 필요합니다. 벌초와 같은 활동을 할 때는 적절한 보호복과 장비를 착용하고, 가능한 위험 지역을 피하는 등의 조치를 취하는 것이 좋습니다. 결론적으로, 기후 변화는 생물 다양성과 인간 사회에 중대한 영향을 미치며, 이에 대한 적극적인 연구와 대응 전략 개발이 점점 더 중요해지고 있습니다.
물리
Q. 최소 작용의 원리로 생명을 설명하는 방법
안녕하세요. 생명의 탄생과 죽음을 최소 작용 원리의 관점에서 이해하려는 시도는 생명현상을 근본적인 물리학적 법칙과 연결 지으려는 매우 과학도다운 접근입니다. 최소 작용의 원리는 물리 시스템이 특정 초기 상태에서 최종 상태로 이동하는 과정에서 작용(action), 즉 시간에 대한 에너지의 적분이 최소가 되는 경로를 선택한다는 원리입니다. 이는 고전역학뿐만 아니라 양자역학에서도 중요한 역할을 합니다. 생명의 탄생과 최소 작용의 원리 : 생명의 탄생을 최소 작용의 원리와 연결하여 생각할 때, 우리는 생명체가 복잡한 화학적, 물리적 과정을 거치면서 자발적으로 조직되고, 그 과정에서 에너지를 효율적으로 사용하여 엔트로피를 최소화하는 경로를 선택한다고 가정할 수 있습니다. 이러한 관점에서 볼 때, 생명의 탄생은 물질이 자발적으로 더 높은 구조적 복잡성과 기능적 효율성을 향해 진화하는 과정으로 볼 수 있습니다. 즉, 생명체는 주변 환경으로부터 에너지를 획득하고 이를 사용하여 내부 구조를 유지하고 복제하는 데 필요한 최소한의 작용을 달성합니다. 죽음과 최소 작용의 원리 : 반면, 죽음은 생명체가 더 이상 에너지를 효율적으로 관리하거나 환경 변화에 적응하지 못하게 될 때 발생합니다. 이는 시스템의 총 에너지 효율성이 저하되고, 내부적인 엔트로피가 증가하여 시스템이 더 이상 최소 작용의 경로를 유지할 수 없게 되는 상태로 볼 수 있습니다. 따라서 죽음은 생명체가 에너지와 엔트로피의 관리에서 최적의 상태를 유지하게 못하게 됨으로써 최소 작용의 원리에서 벗어나는 결과로 해석할 수 있습니다. 생명의 유지와 최소 작용의 원리 : 생명의 지속적인 유지는 에너지와 물질의 흐름을 통해 열린 시스템에서 지속적으로 엔트로피를 감소시키려는 경향과 관련이 있습니다. 생명체는 환경으로부터 에너지를 흡수하고, 이를 사용해 내부 질서를 증가시키며, 결과적으로 엔트로피를 감소시킵니다. 이 과정은 열역학 제 2법칙과 일치하며, 생명체가 존재하는 동안 최소 작용의 원리에 부합하는 경로를 따른다고 볼 수 있습니다. 종합적으로 생명의 탄생, 죽음, 유지는 최소 작용의 원리의 틀 안에서 서로 다른 방식으로 해석될 수 있습니다. 이러한 이해는 생명현상을 물리학적 법칙과 연결하는데 중요한 통찰을 제공하며, 생명의 본질과 진화에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 합니다.
물리
Q. 사람은 위기 순간에 일반적인 사람이 쓸 수 있는 그 이상의 힘을 쓸 수도 있나요?
안녕하세요. 인간이 위기의 순간에 평소보다 훨씬 더 큰 힘을 발휘할 수 있다는 현상은 실제로 존재합니다. 이를 '과도한 힘의 발현(hysterical strength)'이라고 합니다. 이 현상은 극도의 스트레스나 위험 상황에서 나타나는 인간의 신체적 반응으로, 아드레날린(adrenaline)과 다른 스트레스 호르몬들의 급격한 분비로 설명될 수 있습니다. 이 호르몬들은 근육의 힘을 극대화하고 통증을 둔감하게 함으로써, 평상시에는 접근하기 어려운 신체 능력을 일시적으로 활용할 수 있게 합니다. 위기 상황에서 부신에서 분비되는 아드레날린은 심장 박동을 가속화하고, 혈관을 확장시켜 근육으로의 혈류를 증가시킵니다. 이 과정은 근육의 효율성을 높이고, 보다 강력한 근육 수축을 가능하게 하여 평소에는 사용하지 않는 근육의 잠재력을 발휘하게 합니다. 아드레날린과 더불어 엔도르핀(endorphins)과 같은 자연적인 통증 억제제도 분비됩니다. 이 호르몬들은 통증을 감소시키고, 인간이 더 강력하고 오래 지속적인 물리적 활동을 할 수 있도록 도와줍니다. 평상시 근육은 자체 파괴를 방지하기 위해 전체 능력의 일부만을 사용합니다. 하지만 극한 상황에서는 이러한 자체 보호 메커니즘이 일시적으로 완화되어 근육이 평소보다 더 많은 힘을 발휘할 수 있게 됩니다. 이러한 현상은 많은 사건에서 보고되어 왔으며, 예를 들어 자동차 사고 현장에서 한 사람이 다른 사람을 구하기 위해 예상치 못한 힘을 발휘하여 무거운 차량을 들어올린 사례 등이 있습니다. 그러나 이러한 능력은 순간적이며, 일상적으로 접근할 수 있는 것은 아닙니다. 과도한 힘의 발현은 인간이 위기 상황에서 보여주는 놀라운 생체적 적응의 한 예로, 신체가 비상 상황에서 생존을 위해 자신의 일반적인 한계를 초월할 수 있음을 보여줍니다. 그러나 이러한 현상은 신체에 매우 큰 부담을 주며, 상황이 종료된 후에는 통증이나 근육 손상과 같은 부작용을 경험할 수 있습니다. 따라서, 이 현상은 인간의 잠재적인 신체 능력을 연구하는 데 있어 중요한 연구 대상이 되고 있습니다.