Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 배터리가 연소하면 소화하기 힘든 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 전기차의 리튬이온 배터리가 화재 상황에서 소화하기 어려운 이유는 그 구조와 내부 화학 반응의 복잡함이 원인이 됩니다. 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문에 이는 배터리가 손상되거나 부적절하게 관리될 때 심각한 화재 위험을 초래할 수 있습니다. 배터리 내부의 리튬과 전해질은 과열될 경우 열적 폭주를 일으킬 수 있습니다. 이 현상은 일단 시작되면, 배터리 내부에서 연속적으로 발생하는 체인 반응으로, 발생한 열이 추가적인 화학 반응을 촉진하여 더 많은 열과 가스를 방출합니다. 이러한 반응은 자체적으로 계속해서 열과 가스를 생성하므로, 일반적인 소화 방법으로는 통제하기 어렵습니다. 리튬이온 배터리는 손상될 경우, 산소를 포함한 가스를 방출할 수 있는 화학 물질을 포함하고 있습니다. 이 내부 산소는 화재를 지속시키는 데 필요한 산화제 역할을 하며, 외부 공기로부터의 산소 공급이 차단되더라도 불이 계속 유지될 수 있습니다. 또한, 리튬이온 배터리의 구조는 여러 셀로 구성되어 있어, 한 셀에서 시작된 화재가 다른 셀로 확산될 가능성이 큽니다. 이러한 구조적 특성 때문에, 내부적으로 시작된 화재는 외부에서 접근하기 어렵고, 일반적인 물이나 폼 소화기로는 소화하기 힘듭니다. 전문적인 소화 절차와 장비가 필요하며, 때로는 화재가 자체적으로 소진될 때까지 지속적인 감시가 필요합니다. 이런 요인들로 인해, 전기차 배터리 화재는 통제하기 매우 까다로울 수 있으며, 이는 소방 전문가들 사이에서도 특별한 대응 방안을 요구하는 상황입니다. 배터리 기술의 발전과 더불어, 이러한 위험을 최소화하기 위한 안전 기준과 소화 기술의 개발이 지속적으로 이루어지고 있습니다.
생물·생명
Q. 땀이 나면 끈적끈적해지는 이유가 뭔가요??
안녕하세요. 땀이 나면 피부가 끈적해지는 현상은 땀의 화학적 구성 요소와 피부의 생리적 특성 간의 복잡한 상호작용에 기인합니다. 땀에 주로 물을 기반으로 하지만, 나트륨 염화물(일반적으로 염분), 요소, 락테이트와 같은 다양한 용해성 물질을 포함하고 있습니다. 이 성분들이 증발 과정 중 피부 표면에 잔류하게 되고, 특히 염분은 물분자를 끌어당기는 속성이 있어 땀이 마르면서 피부 표면에 소금이 남게 됩니다. 이 소금이 주변의 수분을 흡수하면서 피부가 끈적거리게 됩니다. 또한, 땀에 포함된 유기 성분들은 증발 후 표면에 얇은 막을 형성하게 되며, 이 막은 피부의 자연 유분과 결합하여 끈적임을 증가시키는 결과를 낳습니다. 피부는 자체적으로도 피지선을 통해 유분을 분비하는데, 땀과 이 유분이 혼합되어 피부의 표면 장력이 변화하고 끈적거리는 느낌을 더욱 강화시킵니다. 이런 이유로, 땀이 마르고 난 후에도 피부가 단순히 수분을 잃은 것 이상으로 끈적거릴 수 있는 것입니다.
생물·생명
Q. 개미와벌같은 경우 여왕벌과 여왕개미만
안녕하세요. 곤충 사회에서 여왕개미와 여왕벌은 집단 내에서 중추적인 역할을 수행하며, 유일하게 번식 능력을 갖춘 개체로서 집단의 유전적 연속성을 책임지고 있습니다. 이들의 번식 전략은 사회성 곤충의 복잡한 사회 구조를 유지하고 확장하는 데 필수적입니다. 여왕벌과 여왕개미는 특별한 영양과 환경 조건 하에서 성장합니다. 이러한 조건은 여왕의 발달을 촉진하며, 결국 집단 내에서의 그들의 역할을 위한 필수적인 특성들을 갖추게 합니다. 여왕벌은 일명 '로얄 젤리(royal jelly)'라고 불리는 특수한 영양분을 공급받으며 성장하고, 이는 번식 능력을 최대화합니다. 여왕개미 역시 유사한 조건 하에서 성장하며, 종종 집단 내에서 선택적으로 여왕을 육성하기 위해 추가적인 영양을 제공받습니다. 여왕의 탄생과 성장 과정은 통상적으로 잠재적 여왕에게 특별한 먹이와 보호를 제공하여 성공적으로 성장하고 번식할 수 있도록 해주며, 성장한 여왕은 집단 내에서 번식을 담당하며, 페로몬을 분비하여 집단의 행동과 구조를 조정합니다. 또, 여왕은 집단의 유전적 다양성과 확장을 위해 수많은 알을 낳고, 때로는 새로운 집단을 형성하기 위해 원래 집단을 떠나기도 합니다.
물리
Q. 핵융합 질량 결손이 이해를 못하겠습니다 도와주십쇼..급해요...!
안녕하세요. 핵융합 과정에서 질량 결손이 발생하는 이유는 에너지와 질량 사이의 관계를 설명하는 아인슈타인의 상대성 이론에 기초합니다. 질량 결손은 핵융합 과정에서 반응물의 총 질량이 생성물의 총 질량보다 클 때 발생하며, 이 차이만큼의 질량이 에너지(E)로 변환되는 것을 의미합니다. 이 변환은 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc² 로 설명될 수 있습니다. 여기서 m은 질량 결손, c는 빛의 속도를 의미합니다. 수소 원자핵 4개(프로톤)가 합쳐져 헬륨 원자핵을 형성할 때, 각 원자핵의 결합 에너지가 합쳐진 원자핵의 결합 에너지보다 낮습니다. 원자핵의 결합 에너지는 그 핵을 구성하는 입자들을 함께 묶어두는데 필요한 에너지이며, 이 에너지가 높을수록 핵을 더 안정적입니다. 핵융합 과정에서 초기의 수소 원자핵들이 결합하여 더 안정적인 헬륨 원자핵을 형성할 때, 그 과정에서 초과된 결합 에너지가 방출되고, 이 에너지의 방출이 질량으로 계산될 때, 그 질량이 소실된 것처럼 보이는 현상입니다. 태양과 같은 별에서의 핵융합 반응은 주로 프로톤-프로톤 연쇄 반응으로 설명됩니다. 이 과정에서는 수소 원자핵 4개가 핵융합을 거쳐 헬륨 원자핵을 생성합니다. 이 반응의 과정은 다음과 같습니다: - 두 개의 프로톤이 핵융합하여 중수소(양성자 1개와 중성자 1개가 포함된 원자핵), 양전자, 그리고 중성미자를 생성합니다. - 생성된 중수소 원자핵이 또 다른 프로톤과 핵융합하여 삼중수소(양성자 1개와 중성자 2개가 포함된 원자핵)와 감마선을 생성합니다. - 두 개의 삼중수소가 핵융합하여 헬륨 원자핵(양성자 2개와 중성자 2개가 포함된 원자핵), 중성자, 그리고 에너지를 생성합니다. 이와 같은 핵융합 반응을 설명할 때는 "수소 원자핵 4개가 핵융합을 통해 헬륨 원자핵을 형성한다"고 설명하는 것이 가장 기본적이고 간단합니다.
생물·생명
Q. 해양 포유류의 사이즈가 커진 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 해양 포유류의 크기가 일반적으로 육상 포유류보다 큰 것은 진화적 적응의 결과로, 해양 환경에서의 생존과 번식에 유리한 여러 메커니즘을 포함합니다. 해양 포유류의 큰 신체 사이즈는 열 조절(thermoregulation)에 중요한 역할을 합니다. 베르크만의 법칙(Bergmann's Rule)에 따르면, 큰 체구는 낮은 외부 온도에서 체온을 유지하는 데 효과적입니다. 특히, 물은 공기보다 열전도율이 높기 때문에, 큰 체질량은 해양 포유류가 체열을 보다 효율적으로 보존하도록 돕습니다. 이는 특히 차가운 해양 환경에서 활동하는 종들에게 생존적 이점을 제공합니다. 큰 체사이즈는 이동 효율성(migratory efficiency)을 향상시킵니다. 해양 포유류는 종종 광범위한 거리를 이동하며, 큰 몸집은 이동 중 에너지 소비를 최소화하면서 먼 거리를 효과적으로 이동할 수 있게 합니다. 또한, 큰 체사이즈는 더 많은 에너지와 산소 저장능력을 갖게 하여 장기간 수중 활동을 지원합니다. 또한, 포식자로부터의 보호 및 먹이 확보 측면에서도 유리합니다. 해양 포유류 중 일부는 큰 크기 덕분에 자연적인 포식자가 적거나 없으며, 더 큰 먹이를 처리할 수 있는 능력도 갖추고 있습니다. 이러한 특성은 특히 대형 먹이를 섭취하는 고래와 같은 종들에게 명확히 나타납니다.