Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 전해수기 정말 소독약 대신으로 사용할만 한 물건인지 궁금합니다.
안녕하세요. 전해수기는 전기분해(electrolysis)를 통해 물을 산성 또는 알칼리성 전해수로 전환하여 소독 및 살균 목적으로 사용되는 기기입니다. 이 기기는 물에 전기적인 자극을 가하여 차아염소산(Hypochlorous acid, HOCl) 및 차아염소산 나트륨(sodium hypochlorite, NaOCl)과 같은 살균성 화학물질을 생성합니다. 이러한 화학물질은 강력한 살균 능력을 지녀 일반적인 소독약으로 사용되는 다양한 화학물질과 비교할 때 효과적인 대안이 될 수 있습니다. 전해수의 살균 효과는 그 구성 성분인 차아염소산이 뛰어난 살균력을 지니고 있기 때문에 가능합니다. 차아염소산은 물리적 표면 뿐만 아니라, 식품 처리 및 의료 기구 소독 등 다양한 살균 응용 분야에서 그 효과가 입증되었습니다. 특히, 이 산성은 인체에 상대적으로 안전하며 환경적 부담이 낮아 지속 가능한 소독 방법으로 각광받고 있습니다. 그러나 전해수의 사용 시 몇 가지 고려해야 할 사항이 있습니다. 첫째, 전해수는 제조 후 일정 시간이 경과하면 그 살균 효과가 감소할 수 있으므로, 신선하게 생성하여 사용하는 것이 중요합니다. 둘째, 전해수의 pH 및 농도는 그 효과와 안전성에 영향을 미칠 수 있으므로, 이를 정확히 조절하는 기술이 요구됩니다. 셋째, 전해수기의 성능은 제품에 따라 다르므로, 소비자는 구매 전 해당 제품의 기술 사양과 사용 후기를 면밀히 검토해야 합니다. 결론적으로, 전해수기는 일반 소독약을 대체할 수 있는 유효한 수단이 될 수 있습니다만, 그 사용은 적절한 기기의 선택, 정확한 운용, 지속적인 성능 평가에 의존합니다. 추가적인 소독 수단의 사용을 고려하지 않고 전해수기에만 의존하는 것은 특정 환경에서 적합하지 않을 수도 있습니다. 따라서, 전해수기를 사용할 때는 전체적인 위생 관리 계획의 일부로 통합하는 것이 권장됩니다.
물리
Q. 물리과학에서 양자역학은 고전역학과 어떻게 다를까요?
안녕하세요. 물리학에서 양자역학과 고전역학은 근본적으로 다른 패러다임에서 우주의 현상을 설명합니다. 고전역학은 뉴턴의 운동 법칙과 맥스웰의 방정식(Maxwell`s equations)에 근거하여 시공간을 연속적이고 결정론적인 구조로 해석합니다. 이와 대조적으로, 양자역학은 에너지와 물질의 미시적인 세계를 다루면서, 기존의 직관과는 동떨어진 비결정론적(non-deterministic) 및 확률적(probabilistic) 자연을 강조합니다. 양자역학의 핵심 원리로는 여러 가지가 있으나, 대표적으로 불확정성 원리(Heisenberg`s Uncertainty Principle), 파동 함수(Wave Function), 양자 중첩(Quantum Superposition), 양자 얽힘(Quantum Entanglement)이 있습니다. 불확정성 원리는 위치와 운동량 같은 물리량을 동시에 정확히 알 수 없다는 것을 명시하며, 이는 다음과 같은 수식으로 표현됩니다 : ΔxΔp ≥ ℏ/2 여기서 Δx와 Δp는 각각 위치와 운동량의 불확정성을 나타내고, ℏ는 디랙 상수(Dirac constant)입니다. 파동 함수는 미시적 입자의 상태를 기술하는 함수로, 그 절대값의 제곱은 입자가 특정 위치에 존재할 확률 밀도를 제공합니다. 양자 중첩은 하나의 입자가 동시에 여러 상태에 있을 수 있다는 개념을 도입하며, 이는 클래식 세계에서는 경험할 수 없는 현상입니다. 양자 얽힘은 두 입자 또는 그 이상이 서로의 상태에 대해 즉각적으로 정보를 공유하며, 이 현상은 광대한 거리에도 불구하고 즉각적인 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 이러한 원리들은 현대 기술에 매우 중요한 응용을 가지고 있습니다. 예컨데, 반도체와 레이저 기술은 양자역학의 이해 없이는 개발되지 않았을 것이며, 최근에는 양자 컴퓨팅과 양자 통신이 이러한 기초 이론을 바탕으로 발전하고 있습니다. 또한, 양자역학은 화학반응과 생물학적 과정에서 일어나는 전자의 거동을 설명함으로써 이 분야들에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 이처럼 양자역학은 과학의 다양한 분야에서 근본적인 이해를 제공하는 데 기여하고 있습니다.
물리
Q. 자유낙하 운동을 할 때, 물체의 속력이 증가된다고 하는데요 물체에 주는 힘의 양은 변하지 않는데 어떻게 속력이 증가할수 있는건가요?
안녕하세요. 자유낙하 운동에서 물체의 속력이 증가하는 이유를 이해하려면 뉴턴의 운동 법칙과 중력 가속도의 개념을 적용해야 합니다. 자유낙하 상태에서 물체에 작용하는 유일한 힘은 중력입니다. 중력에 의한 힘은 일정하므로 가속도도 일정합니다. 지구의 중력은 모든 물체에 대해 일정한 방향(지구 중심을 향해 아래쪽)과 크기로 작용합니다. 이 힘은 물체의 질량(m)과 중력 가속도(g, 약 9.81 m/s²)에 의해 결정됩니다. 따라서 중력에 의한 힘(F)은 F = mg로 표현됩니다. 뉴턴의 두 번째 법칙에 따르면, 가속도(a)는 힘을 질량으로 나눈 값입니다. 즉 a = F / m 입니다. 여기에서 F = mg 이므로, a = mg / m = g 가 됩니다. 이는 모든 물체가 중력의 영향을 받아 동일한 가속도로 떨어진다는 것을 의미합니다. 물체가 자유낙하할 때, 가속도가 일정하게 유지되므로 시간이 지남에 따라 속도는 지속적으로 증가합니다. 초기 속도가 0이라면, 시간 t 후의 속도 v는 v = gt로 계산됩니다. 즉, 떨어지는 시간이 길어질수록 속도는 계속 증가합니다. 중력이 일정하므로 작용하는 힘도 변하지 않지만, 가속도가 지속적으로 속력에 영향을 미치기 때문에 물체의 속력은 계속해서 증가하게 됩니다. 이는 공기 저항과 같은 다른 외부 요인이 없는 이상적인 상황에서 적용되는 설명입니다. 실제 상황에서는 공기 저항 등의 요소도 속력에 영향을 줄 수 있습니다.
생물·생명
Q. 우리 몸에서 시간이 지나면 코딱지가 생기는 것으로 알고 있습니다.
안녕하세요. 코딱지의 형성은 인체의 자연스러운 방어 메커니즘의 일부로서, 코 내부의 점막에서 분비되는 점액(mucous)이 건조하고 오염된 공기 중의 입자들과 결합하여 이루어집니다. 이 점액은 기본적으로 코와 호흡기 계통을 보호하는 기능을 수행하며, 먼지, 미생물, 알레르겐 등의 유해한 입자들을 포획하여 호흡기 내로의 유입을 방지합니다. 점액이 외부 공기와 반응하여 건조해지면서, 더 크고 단단한 물질인 코딱지가 형성됩니다. 이 과정은 코 내부의 습도와 외부 환경의 영향을 받으며, 특히 건조한 환경에서 코딱지 형성이 더욱 촉진됩니다. 코딱지는 포획된 입자들이 코 밖으로 자연스럽게 제거될 수 있도록 도와주는 역할을 합니다. 이는 코 점막의 손상을 최소화하여, 호흡기 질환으로부터 보호하는 데 기여합니다. 건강상의 관점에서 코딱지는 해롭지 않으며, 오히려 호흡기를 보호하는 이로운 기능을 합니다. 그러나 코딱지를 제거하는 과정에서 코를 과도하게 파거나 긁는 행위는 코 점막을 손상시킬 수 있으므로, 이를 피하고 부드럽게 코를 청소하는 것이 권장됩니다. 적절한 위생 관리와 온화한 방법을 사용하여 코의 정결을 유지하는 것이 중요합니다. 이러한 방법은 점막을 보호하고 자극이나 감염의 위험을 줄일 수 있습니다.
물리
Q. 탁구공과 쇠구슬이 동시에 자유낙하 운동을 했을 때 쇠구슬이 먼저 떨어지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 탁구공과 쇠구슬이 자유낙하 운동을 할 때 쇠구슬이 먼저 떨어지는 현상은 물리적 원리에 기반을 둔 결과입니다. 이론적으로, 무게력만 작용하는 진공 상태에서는 모든 물체가 동일한 가속도(g ; 중력가속도)로 낙하하므로, 질량에 관계없이 모든 물체가 동시에 지면에 도달합니다. 그러나 실제 대기권 내에서는 공기 저항이라는 추가적인 요소가 작용하며, 이는 물체의 낙하 속도에 영향을 미칩니다. 공기 저항은 물체가 공기 중을 움직일 때 공기 분자와의 상호작용으로 발생하는 저항력입니다. 이 저항력은 물체의 속도와 표면적에 비례하여 증가하며, 물체의 형태와 밀도에 따라 다르게 나타납니다. 탁구공과 쇠구슬의 경우, 두 물체의 밀도와 표면적의 차이가 중요한 역할을 합니다. - 탁구공 : 가벼우며 상대적으로 큰 표면적을 가지고 있어 공기저항을 많이 받습니다. 이는 탁구공이 낙하 중 속도를 증가시키는 데 한계를 가지며, 따라서 느리게 낙하하게 만듭니다. - 쇠구슬 : 무겁고 밀도가 높아 표면적 대비 질량이 큽니다. 이로 인해 공기 저항의 영향을 상대적으로 덜 받으며, 빠르게 낙하할 수 있습니다. 이러한 차이는 각 물체가 대기 중을 통과할 때 받는 공기 저항의 크기가 다르기 때문에 발생합니다. 쇠구슬은 공기 분자를 더 효과적으로 밀어내며 빠르게 낙하하는 반면, 탁구공은 이러한 저항을 덜 극복하므로 속도가 상대적으로 느려집니다. 결과적으로, 공기 중에서의 낙하 실험에서 쇠구슬이 탁구공보다 먼저 지면에 도달하는 현상을 관찰할 수 있습니다. 이러한 현상은 공기 저항의 다이내믹스(dynamics)와 관련된 물리학적 원리에 의해 설명될 수 있습니다.