Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 노이즈 캔슬링에는 소리음파의 원리가 들어 있다고 하는데, 정확히 이게 무엇인가요?
안녕하세요. 노이즈 캔슬링(Noise Cancelling) 기술은 주변의 원치 않은 소음을 감소시키기 위해 활용되며, 특히 헤드폰과 이어폰에서 많이 사용됩니다. 이 기술의 핵심 원리는 '음파 간섭' 현상에 기반을 두고 있습니다. 음파 간섭(Interference)은 두 개 이상의 음파가 만났을 때 서로 간섭하여 강화되거나 약화되는 현상을 말합니다. 노이즈 캔슬링 기능을 가진 장치는 주변의 소음을 실시간으로 감지하는 마이크를 통해 이 소음에 상응하는 음파의 위상을 반전시켜 생성합니다. 이를 '반대 위상 음파(Antiphase Sound Waves)'라고 하며, 이 음파는 원래의 소음 음파와 만나 간섭을 일으킵니다. 반대 위상의 음파는 원래의 소음 음파와 정확히 반대되는 진폭과 위상을 가지기 때문에, 두 음파가 만날 때 서로 상쇄(삭제)하게 됩니다. 이 과정을 '파괴적 간섭(Destructive Interference)이라고 합니다. 결과적으로, 사용자의 귀에 도달하는 소음의 양은 상당히 감소되어, 더욱 명료하고 깨끗한 청취 환경이 제공됩니다. 이 기술은 특히 엔진 소리나 도시의 교통 소음과 같이 일정한 리듬을 가진 소음에 효과적입니다. 하지만 갑작스럽고 예측 불가능한 소음에는 이 기술이 그 효과를 발휘하기 어려울 수 있습니다. 따라서 최신의 노이즈 캔슬링 기술은 이러한 다양한 소음 환경에 적응할 수 있도록 지속적으로 발전하고 있습니다.
화학
Q. 가스흡수제를 어떤 장소에 두고 재사용하나요?
안녕하세요. 실리카겔의 흡습성은 이 물질의 주된 화학적 성질 중 하나로, 광범위한 응용이 가능하며 특히 습기 조절이 중요한 환경에서 그 유용성이 두드러집니다. 실리카겔은 이산화규소(SiO₂)의 다공성 형태로, 고도의 미세 다공성 구조가 물 분자를 효율적으로 포착하는 능력을 부여합니다. 이는 실리카겔이 습기를 매우 빠르고 효과적으로 흡수할 수 있게 만들어 줍니다. 재사용 가능한 실리카겔 패킷은 특히 전자기기, 광학 장비, 중요 문서, 의류 보관 등의 용도로 적합합니다. 이 물질을 이러한 장소에 배치함으로써, 습기로 인한 손상이나 곰팡이 성장을 방지할 수 있으며, 그 결과 재산의 가치를 보존하고 사용 수명을 연장할 수 있습니다. 또한, 실리카겔은 식품 저장 용기 내에 배치될 때 식품의 신선도 유지에 기여하며, 향신료와 같은 물품의 응집을 방지하는 데에도 유용합니다. 실리카겔의 흡습 능력은 시간이 지남에 따라 감소할 수 있으나, 이는 가열을 통해 쉽게 재활성화될 수 있습니다. 특정 온도에서 가열함으로써 흡수된 수분을 방출시키고, 실리카겔의 흡습 능력을 복원할 수 있습니다. 이 과정에서의 온도와 시간은 제품의 종류와 제조사의 권장 사항에 따라 달라질 수 있으므로, 해당 정보를 확인하는 것이 중요합니다. 이와 같은 특성을 통해 실리카겔은 반복적으로 사용할 수 있으며, 환경적 지속 가능성 측면에서도 이점을 제공합니다.
화학
Q. 화재가 났을때 유독가스는 왜나오나요?
안녕하세요. 화재가 발생할 때 유독가스가 발생하는 주된 원인은 불완전 연소 및 다양한 재료의 화학적 분해로 인해 독성 화학물질이 공기 중으로 방출되기 때문입니다. 불완전 연소는 산소의 부족이나 연소 과정의 비효율성으로 인해 연료가 완전히 타지 않고 중간 생성물이 발생하는 현상을 말합니다. 이러한 중간 생성물 중 일부는 유독 가스로 방출될 수 있습니다. 화재 현장에서 흔히 발견되는 유독가스로는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 이산화황(SO₂), 질소 산화물(NOₓ), 아황산가스(SO₂), 그리고 아미악(NH₃) 등이 있습니다. 일산화탄소는 특히 위험한 가스로, 불완전 연소 시 발생하며 산소를 운반하는 혈액의 헤모글로빈과 결합하여 산소 결핍을 유발합니다. 이외에도 플라스틱, 스티로폼, 직물, 목재 등 다양한 건축 및 장식 재료가 연소할 때 각종 화학물질이 분해되어 여러 유독 가스가 발생할 수 있습니다. 화재로 인해 방출되는 유독가스는 화재의 종류, 연소되는 물질의 종류, 화재가 발생하는 환경에 따라 다를 수 있습니다. 예컨데, 합성 재료나 화학물질이 많이 사용되는 현대 건축물에서 화재가 발생할 경우, 이들 재료가 고온에서 분해되면서 더 다양하고 복잡한 유독가스가 방출될 수 있습니다. 따라서 화재 예방과 안전 관리, 초기 대응이 중요하며, 화재 발생 시 신속한 대피와 함께 적절한 호흡 보호구 사용이 필수적입니다.
생물·생명
Q. 문어가 자기 몸의 색깔을 변화시키는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 문어가 자신의 몸 색깔을 변화시키는 능력은 주로 환경에 대한 위장, 사회적 상호작용, 포식자로부터의 보호를 목적으로 사용됩니다. 이러한 변화는 문어의 피부에 위치한 특수한 세포들인 크로마토포어(Chromatophores), 이리디포어(Iridophores), 레우코포어(Leucophores)에 의해 이루어집니다. 크로마토포어는 피부 바로 아래에 위치한 색소를 포함하고 있는 탄력 있는 세포로, 문어가 빠르게 색상을 변화시킬 수 있게 합니다. 이 세포들은 다양한 색소를 가지고 있으며, 이들 색소는 주로 적색, 황색, 갈색 계열입니다. 문어가 이 크로마토포어를 확장시키거나 축소함으로써 피부의 색상을 조절할 수 있습니다. 근육의 수축과 이완을 통해 이 크로마토포어들의 확장과 수축이 조절되며, 이는 빛의 반사와 흡수를 변화시켜 문어가 주변 환경과 유사한 색을 띠게 합니다. 이리디포어와 레우코포어는 빛을 반사하는 세포로, 이 세포들은 피부 아래에서 빛을 반사하여 문어가 더욱 다양한 빛깔과 패턴을 나타낼 수 있도록 돕습니다. 이리디포어는 주로 푸른색과 녹색 빛을 반사하며, 레우코포어는 주로 흰색 빛을 반사합니다. 이와 같은 세포들의 복합적인 작용을 통해 문어는 극히 짧은 시간 내에 다양한 배경에 매우 정밀하게 적응할 수 있는 색상 변화를 실현할 수 있습니다. 이 변화는 또한 문어의 신경계와 밀접하게 연결되어 있어, 문어는 주변 환경을 인식하고 그에 맞는 색상 조정을 신속하게 수행할 수 있습니다. 이러한 능력은 포식자로부터의 보호뿐만 아니라 먹이 사냥과 같은 다른 생존 전략에서도 중요한 역할을 합니다.
물리
Q. 보냉백의 경우 어떤 원리로 인해 냉기가 지속적으로 유지가 가능한지 궁금합니다.
안녕하세요. 보냉백은 주로 저열전도율의 재료(thermal insulators)로 제작되어 외부 환경으로부터 내부 온도를 보호하는 기능을 수행합니다. 이러한 재료들은 열의 이동을 최소화하여, 백 내부에 저장된 식품이나 음료가 외부 온도의 영향을 적게 받도록 합니다. 보냉백의 핵심 기능은 열전도율이 매우 낮은 폴리에틸렌, 폴리우레탄 폼 또는 기타 발포 재료를 사용하는 것입니다. 이들 재료는 열이 백 내부로 침투하는 것을 효과적으로 막아, 내부 온도를 일정하게 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 백의 벽이 일종의 열 차단막(thermal barrier)으로 작용하여, 뜨거운 외부 공기가 내부의 차가운 공기와 직접 접촉하는 것을 방지합니다. 일부 고급 보냉백에는 내부에 반사 코팅이 추가되어 있어, 열 반사(reflective heat) 기능을 강화합니다. 이는 태양광이나 다른 열원으로부터 발생하는 열 에너지를 반사시켜, 추가적인 열 차단 효과를 제공합니다. 또한, 보냉백은 밀폐되는 디자인을 갖추고 있어 공기 교환이 최소화됩니다. 이는 내부 공기가 외부와 빠르게 교환되는 것을 방지하여, 내부 온도가 더 오랜 시간 동안 안정적으로 유지될 수 있게 합니다. 이러한 구조적 특징과 재료의 선택은 보냉백이 식품 보관과 운송에 있어 필수적인 도구로 자리 잡게 만들었습니다. 현대의 보냉백은 식품의 신선도를 유지하는 것 뿐만 아니라, 야외 활동이나 장거리 여행 중에도 음식과 음료를 적절한 온도에서 보관할 수 있는 효율적인 솔루션을 제공합니다.