Doctor of Public Health 전상훈입니다
화학
Q. 종이 크로마토그래피를 가지고 실험을 할 땐 크로마토크래피 전용 용지 또는 거름 종이를 사용하는데요 근데 이 두 종이의 차이점은 뭔가요?
안녕하세요. 실험의 기본은 재현성이 있어야 합니다. 어떤 술자가 동일한 실험을 했을때, 일관된 데이터가 나오는 것이 실험의 기본인데 크로마토그래피 전용 용지와 거름 종이의 가장 큰 차이는 일관된 데이터를 획득하는데의 차이가 있습니다. 크로마토그래피 전용 용지는 주로 크로마토그래피 실험에 특화되어 제작된 용지입니다. 이 용지는 매우 균일한 섬유 구조를 가지고 있어 모세관 현상에 의해 용매가 종이 전체에 균일하게 퍼질 수 있습니다. 이러한 균일성은 실험의 재현성과 정확성을 높이는 데 기여합니다. 또한, 크로마토그래피 전용 용지는 화학적으로 처리되어 특정 용매와 화합물에 대한 반응성이 최적화되어 있습니다. 이는 분석 대상 물질의 이동을 더 명확하게 분리할 수 있게 하며, 높은 순도를 유지하여 분석 결과에 영향을 미칠 수 있는 외부 요소를 최소화합니다. 반면, 거름 종이는 주로 여과 용도로 사용되며 고체 입자를 여과해내는 데 중점을 두고 설계되었습니다. 따라서 섬유 구조가 크로마토그래피 용지보다 덜 균일할 수 있으며, 다양한 두께와 품질로 제공됩니다. 이는 크로마토그래피 실험에서 일관된 결과를 얻기 어렵게 만들 수 있습니다. 거름 종이는 크로마토 그래피에 필요한 특정 화학적 처리가 되어 있지 않기 때문에 용매와의 반응성에서 차이가 날 수 있습니다.
화학
Q. 같은 산성이지만, 염산은 위험하고 레몬은 먹을 수 있는 이유?
안녕하세요. 염산은 강산으로, 물에 용해되면 완전히 이온화되어 높은 농도의 수소 이온(H⁺)을 방출합니다. 이는 염산이 매우 낮은 pH를 가지게 하며 강한 부식성을 띠게 됩니다. 이러한 특성으로 인해 염산은 조직을 심각하게 손상시키며, 섭취 시 소화관을 비롯한 신체 내부에 치명적인 손상을 입힐 수 있습니다. 염산은 위액의 주성분으로 존재하지만, 위는 강력한 점막 보호 장벽을 가지고 있어 위벽이 손상되지 않도록 보호합니다. 그러나 고농도의 염산은 이 보호 기작을 무력화시키고 심각한 화상을 유발할 수 있습니다. 반면, 레몬의 산성 성분인 구연산(citric acid)은 약산으로 분류됩니다. 구연산은 물에 용해되었을 때 부분적으로만 이온화되며, pH가 대략 2~3 정도로 상대적으로 덜 산성입니다. 구연산은 인체 내에서 대사되어 무해한 물질로 전환될 수 있으며, 비타민 C와 같은 영양소를 함유하고 있어 건강에 유익합니다. 또한, 구연산은 소화과정을 돕고, 신진대사를 촉진하는 등의 이점을 제공합니다.
물리
Q. 속력이 빠를수록 바로 멈추지 못하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 속력이 빠를수록 물체가 즉시 멈추지 못하고 제동하는 데 더 많은 시간이 걸리는 이유는 물리학적 원리인 운동량(Momentum), 관성(Inertia), 마찰력(Friction)과 관련이 있습니다. 운동량은 물체의 질량과 속도의 곱으로 정의되며 수식으로는 p = mv (여기서 p는 운동량, m은 질량, v는 속도)로 나타냅니다. 속력이 빠를수록 물체의 운동량이 증가합니다. 이는 물체를 정지시키기 위해 더 큰 힘이 필요함을 의미합니다. 이 힘은 일정한 시간 동안 작용해야 물체를 멈출 수 있기 때문에, 높은 속도에서 멈추는 데 더 많은 시간이 걸립니다. 또한, 뉴턴의 제 1법칙에 따르면 물체는 외부 힘이 작용하지 않는 한 현재의 운동 상태를 유지하려고 합니다. 이는 관성의 법칙으로 알려져 있으며 속력이 빠를수록 관성의 크기가 커져 물체를 정지시키기 위해 더 큰 제동력이 필요하게 됩니다. 마찰력은 물체가 움직일 때 표면 간의 접촉으로 발생하는 저항력인데, 제동 시스템은 마찰력을 이용하여 속도를 줄이지만 마찰력은 속도가 높을 때 더 큰 제동력을 필요로 합니다.
생물·생명
Q. 스마트팜은 뭔가요? 국가지원도 가능한가요?
안녕하세요. 스마트팜(Smart Farm)은 정보통신기술(Information and Communication Technology ; ICT)을 활용하여 농업의 생산성과 효율성을 극대화하는 첨단 농업 시스템을 의미합니다. 이 시스템은 센서, 자동화 장비, 빅데이터 분석 및 인공지능(AI) 등의 기술을 통합하여 작물의 생육 환경을 실시간으로 모니터링하고 제어합니다. 스마트팜을 통해 농작물의 성장 상태를 최적화하고, 병해충을 예방하며, 자원의 사용을 최소화하여 지속 가능한 농업을 실현할 수 있습니다. 스마트팜의 주요 구성 요소에는 다양한 센서가 포함되어 있습니다. 예를 들어, 토양의 수분 함량, 공기의 온도와 습도, 광량 등을 측정하는 센서가 사용됩니다. 이러한 데이터를 기반으로 자동화 시스템이 작동하여 적절한 시기에 물을 주거나, 비료를 공급하고, 온도를 조절합니다. 또한, 빅데이터 분석 및 인공지능을 통해 수집된 데이터를 분석하여 작물의 생육 상태를 평가하고, 향후 생육 패턴을 예측할 수 있습니다. 이러한 기술은 생산성을 높이고, 비용을 절감하며, 환경에 미치는 영향을 최소화하는 데 도움을 줍니다. 정부는 스마트팜 기술의 발전을 촉진하기 위해 다양한 지원 프로그램을 운영하고 있습니다. 예를 들어, 농림축산식품부는 스마트팜을 도입하려는 농가와 기업을 대상으로 기술적 지원과 재정적 지원을 제공하고 있습니다. 또한, 창업을 원하는 청년 농업인들에게는 창업 자금을 지원하고, 관련 교육과 컨설팅을 제공하여 성공적인 사업 운영을 도와줍니다.
생물·생명
Q. 생물학적으로 남자는 왜 아직도 젖꼭지가 있는 것인가요?
안녕하세요. 남성에게 젖꼭지가 존재하는 이유는 주로 발생학적(Embryological) 과정과 진화론적(Evolutionary) 관점에서 설명할 수 있습니다. 인간의 발생 과정에서 남성과 여성은 초기 발달 단계에서 동일한 기본 구조를 공유하며, 이는 배아가 성적으로 분화되기 전에 형성됩니다. 이로 인해 남성에게도 젖꼭지가 존재하게 됩니다. 인간 배아는 초기 발달 단계에서 기본적으로 여성형 신체 구조를 따릅니다. 배아 발달의 약 7주차까지는 남성과 여성 모두 동일한 기본 신체 구조를 형성하며, 이 과정에서 유선 조직과 젖꼭지가 형성됩니다. 성적 분화는 배아 발달 약 7주차에 시작되며, 이 시점에서 남성은 Y 염색체에 있는 SRY 유전자의 영향을 받아 남성 호르몬인 테스토스테론(Testosterone)이 분비되기 시작합니다. 이로 인해 남성의 성적 특성이 발달하게 되지만, 이미 형성된 젖꼭지는 그대로 남게 됩니다. 진화론적 관점에서 보면, 남성에게 젖꼭지가 존재하는 것은 생존과 번식에 큰 해를 끼치지 않기 때문에 자연 선택(Natural Selection) 과정에서 제거되지 않았습니다. 젖꼭지는 기능적으로 필요하지 않지만, 그 존재 자체가 남성의 생존이나 번식에 부정적인 영향을 미치지 않기 때문에 진화 과정에서 그대로 남아있게 되었습니다.