Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 질병에 관련해서 바이러스는 자꾸 생기고 없어지고 강력하게 변이하는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 바이러스 지속적인 변이와 새로운 형태로의 출현은 그들의 생물학적 특성과 진화적 메커니즘에 근거합니다. 바이러스는 유전자 복제 과정에서 높은 오류율을 보이며, 이는 변이를 통한 적응의 기회를 제공합니다. 또한, 자연 선택을 통해 새로운 환경 조건에 더욱 잘 적응하는 변이들이 생존하고 번식하게 됩니다. 바이러스의 RNA 또는 DNA 복제 과정 중 발생하는 오류는 변이(variation)를 초래하며, 이러한 변이는 새로운 바이러스의 특성을 결정짓습니다. 바이러스의 유전자는 그 크기가 작고 복제 메커니즘이 상대적으로 간단하여, 복제 오류가 자주 발생하고 이는 변이의 주요 원인이 됩니다. 변이 바이러스 중 일부는 주어진 환경 조건, 예컨데 면역 체계의 압력이나 항바이러스 치료제의 존재 하에서 생존할 수 있는 유전적 특성을 가지게 됩니다. 이런 특성을 가진 바이러스는 더 많이 번식하며, 따라서 그 유전자는 바이러스 집단 내에서 우세하게 됩니다. 이는 바이러스가 시간이 지남에 따라 강력해지거나 새로운 숙주를 감염시킬 수 있도록 만듭니다. 또, 일부 바이러스가 강력하게 느껴지는 것은 그들이 숙주의 면역 체계를 효과적으로 회피하거나 빠르고 광범위하게 세포에 피해를 줄 수 있는 능력 때문입니다. 예를 들어, 에볼라 바이러스와 같은 경우, 숙주의 면역 반응을 심각하게 방해하고 빠른 속도로 조직을 손상시켜 인간에게 치명적입니다. 인류의 과학 기술 발전에도 불구하고, 바이러스를 완전히 통제하기 어려운 이유는 바이러스의 높은 변이 속도와 그 결과로 나타나는 다양한 새로운 형태 때문입니다. 백신 개발과 항바이러스 치료제의 발전은 계속해서 진행되고 있지만, 바이러스의 빠른 진화 속도에 대응하기 위해서는 지속적인 연구와 감시, 그리고 국제적인 협력이 필수적입니다. 이를 통해 바이러스 질병의 확산을 효과적으로 관리하고, 공중 보건을 보호할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 코로나19가 다시 번지고 있다고 합니다. 그런데 얼마나 번진건가요.?
안녕하세요. 최근 COVID-19의 감염률이 다시 증가하고 있는 상황입니다. 이는 주로 새로운 변이 바이러스의 출현과 함께, 기존 백신에 대한 면역 효과가 점차 감소하고 있기 때문입니다. 미국에서는 KP.1, KP.2, KP.3 등의 새로운 변이가 대부분의 감염을 차지하고 있으며, 이들 변이는 이전보다 전파력이 더 강하고, 기존 면역에서 부분적으로 벗어나고 있습니다. COVID-19의 치사율인 이전 대유행 당시보다는 상당히 감소하였지만, 여전히 새로운 변이의 출현과 감염 사례의 증가는 공중 보건에 중대한 문제가 되고 있습니다. 특히, 최근 몇 달 동안 감염 사례가 80% 증가한 반면, 사망률은 57% 감소한 것으로 보고 되고 있습니다. 감염이 많다는 것이 치사율이 낮음을 반증하기도 합니다. 만약 치사율이 반대로 높다면, 감염자가 사망할 확률이 높은만큼 전파가 둔해지는 것이겠지요. 지금은 반대의 상황이라 생각해주시면 될 것 같습니다. COVID-19를 효과적으로 관리하기 위해서는 기존과 같은 주의와 예방을 지속할 것을 권고하고 있습니다. 개인의 기본 방역 수칙인, 마스크 착용, 손 씻기, 사회적 거리두기 등을 지속적으로 준수하는 것이 중요합니다. 또 최신의 COVID-19 관련 정보를 지속적으로 업데이트하고 이해하고 있는 것을 권장하며 올바른 정보에 근거한 주의를 하는 것이 중요합니다. 결국 이런 조치들은 개인과 더 나아가 공동체의 건강을 보호하고, COVID-19의 추가적인 확산을 억제하는 데 기여할 수 있습니다.
물리
Q. 사이펀의 원리는 어떻게 되는 건가요?
안녕하세요. 사이펀의 작동 원리는 주로 유체역학의 법칙을 따르며, 그 과정은 대기압, 중력, 액체의 흐름 연속성에 기반합니다. 사이펀은 본질적으로 두 개의 다른 높이에서 연결된 U자 형태의 튜브로 구성되며, 이 구조를 통해 높은 곳에 있는 용기에서 낮은 곳으로 액체를 이동시킬 수 있습니다. 사이펀을 사용하기 위해 튜브는 먼저 액체로 완전히 채워져야 하며, 튜브 내부의 공기는 가능한 한 제거됩니다. 이 과정은 튜뷰 내에서 액체가 연속적으로 이어지고, 대기압과 중력 효과를 최적화합니다. 튜브의 한쪽 끝을 액체가 담긴 용기보다 높은 곳에 위치시키고 다른 쪽 끝을 용기 밖 낮은 위치에 놓으면, 튜브 내의 액체는 중력의 작용으로 낮은 곳으로 흘러가기 시작합니다. 이 때, 높은 곳의 액체가 낮은 곳으로 이동하면서 대기압이 튜브 내부의 액체에 작용하여, 용기 내의 액체를 계속해서 빨아들이게 됩니다. 액체가 튜브를 통해 이동함에 따라, 베르누이의 원리(Bernoulli`s principle)와 유체의 연속 방정식(eontinuity equation)이 적용됩니다. 이는 액체의 속도와 압력 간의 관계를 설명하며, 액체의 흐름이 연속적이며 균일하게 유지되도록 합니다. 사이펀 내에서 액체의 속도가 증가함에 따라, 해당 지점의 압력은 감소하고 이는 액체가 튜브를 따라 계속해서 이동하도록 유도합니다. 이러한 원리들은 사이펀이 액체를 한 용기에서 다른 용기로 또는 낮은 위치로 효과적으로 이동시킬 수 있도록 합니다. 사이펀의 사용은 단순히 물리적인 조작을 넘어서서 유체역학의 복합적인 상호작용을 이해하고 활용하는 데서 기인합니다. 이러한 이해는 공학, 화학공학, 생물학 실험 등 다양한 분야에서 유용하게 적용될 수 있습니다.
생물·생명
Q. 새우의 한 종류인 대하는 왜 양식이 어렵다고 하나요?
안녕하세요. 대하(Penaeus monodon)의 양식이 어려운 이유는 여러 복합적인 생물학적, 환경적 요인에 의해 설명됩니다. 대하는 그 크기와 고가치로 인해 상업적으로 중요한 종이지만, 양식에 있어서는 상당한 도전과제를 안고 있습니다. 대하는 특정한 수질 조건을 요구합니다. 이들은 염분 농도(salinity)와 수온(temperature)이 정밀하게 조절되어야 하는데, 이 조건들이 적절히 유지되지 않으면 성장이 저해되거나 고사할 수 있습니다. 또한, 대하는 깨끗하고 오염되지 않은 환경을 필요로 하는데, 대규모 양식 환경에서는 이를 유지하기가 매우 어렵습니다. 또, 대하 양식은 질병과 기생충 감염에 매우 취약합니다. 특히, 백점병(White spot syndrome)과 같은 바이러스성 질병은 대하 양식장에서 큰 피해를 입힐 수 있습니다. 이러한 질병은 빠르게 퍼지며 전체 양식장을 위협할 수 있어, 지속적인 모니터링과 관리가 필수적입니다. 대하는 생식주기가 복잡하고, 인공적인 환경에서의 번식률이 자연 상태에 비해 상대적으로 낮습니다. 성공적인 번식을 위해서는 성숙한 개체의 선택, 적절한 산란 환경의 제공, 초기 발달 단계에서의 섬세한 관리가 요구됩니다. 또한, 유생의 생존율을 높이기 위한 기술적, 환경적 조건을 충족시키는 것도 중요한 도전 과제입니다. 이러한 요인들로 인해 대하 양식은 고도의 전문 지식을 요구하며, 높은 초기 투자비용과 지속적인 관리 비용이 들어갑니다. 따라서 대하의 상업적 양식은 한정된 지역과 규모에서만 경제적으로 실행 가능합니다. 이와 같은 이유로 대부분의 대하는 자연상태에서 포획되어 유통되며, 양식 대하의 비중은 상대적으로 낮은 편입니다.
화학
Q. 음료 안의 얼음 알갱이 크기에 따른 시원한 정도 차이에 대한 접근(과학적 설명 요청)
안녕하세요. 얼음의 크기가 음료의 초기 냉각 속도와 최종 온도에 미치는 영향은 열역학적 원리에 기반을 두고 있습니다. 작은 얼음 알갱이는 동일 질량의 큰 얼음 알갱이에 비해 상대적으로 더 큰 표면적을 가지고 있습니다. 이 증가된 표면적은 음료와의 접촉 면적을 확장시키며, 따라서 열전달(heat transfer)과정이 보다 효율적으로 이루어집니다. 결과적으로, 작은 얼음을 사용한 음료는 빠른 시간 내에 초기 온도가 낮아집니다. 이 과정은 뉴턴의 냉각 법칙(Newton`s law of cooling)을 따르며, 이는 외부 환경과의 온도 차에 비례하여 물체의 온도가 변화한다고 설명합니다. 초기에 음료와 얼음 사이의 온도 차가 클수록, 열의 흐름이 더욱 빠르게 발생하고 따라서 음료는 빠르게 차가워집니다. 그러나 이후 시간이 경과함에 따라 음료의 온도와 얼음의 온도는 점차 평형 상태(equilibrium state)에 도달하게 됩니다. 이 평형 상태에서는 얼음의 크기와 관계없이 음료의 최종 온도는 주변 환경과 얼음이 녹는 점 사이의 어떤 지점에 도달할 것입니다. 작은 얼음의 또 다른 단점은 그것이 빠르게 녹는다는 것입니다. 이는 녹는 과정에서의 열흡수(heat absorption)가 빨라지고, 음료가 빨리 묽어지게 만들 수 있습니다. 반면, 큰 얼음은 더 천천히 녹으므로 음료를 오랫동안 차갑게 유지할 수 있습니다. 종합적으로 볼 때, 음료의 냉각 효율성은 얼음의 표면적에 의해 좌우되지만, 장기적인 온도 유지는 얼음의 크기와 녹는 속도에 의존합니다. 따라서 사용자의 요구에 따라 적절한 얼음의 크기를 선택하는 것이 중요합니다. 이는 열역학적 균형과 관련된 실질적인 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있습니다.