Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 핫팩 제품 속에 있는 화학 원리는 어떤 것들이 있을까요?
안녕하세요. 핫팩은 낮은 온도에서도 비교적 높은 수준의 열을 발생시킬 수 있는 화학적 원리를 이용한 제품입니다. 시중에는 다양한 종류의 핫팩이 있으며, 그 중에서도 가장 흔히 사용되는 두 가지 유형은 화학 반응을 이용하는 일회용 핫팩과 결정화 현상을 이용하는 재사용 가능한 핫팩입니다. 일회용 핫팩에서 발생하는 열은 대부분 산화철 반응을 이용합니다. 이러한 핫팩은 주로 산화철(Fe₂O₃), 탄소, 소금, 흡수제ㅡ종종 수분을 함유하는 버미큘라이트ㅡ를 포함하고 있습니다. 핫팩이 활성화되면, 산화철이 공기 중의 산소와 반응하여 다음과 같은 화학 반응을 일으킵니다 : 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ 이 반응은 발열 반응으로, 산화철이 산화되면서 열을 방출합니다. 탄소는 이 반응을 촉진시키는 촉매 역할을 하고, 소금은 반응 속도를 조절하여 열이 너무 빠르게 발생하는 것을 막습니다. 재사용 가능한 핫팩은 대부분 초과 냉각된 액체 상태의 아세트산 나트륨(NaC₂H₃O₂)을 포함하고 있습니다. 이 핫팩은 사용자가 금속 디스크를 클릭할 때 작은 충격이 전달되어 초과 냉각된 액체가 결정화를 시작합니다. 이 결정화 과정은 다음과 같은 발열 반응을 일으킵니다 : NaC₂H₃O₂·3H₂O(액체) → NaC₂H₃O₂·3H₂O(고체) + 열 이 반응에서 발생하는 열을 핫팩을 따뜻하게 만들어 주며, 사용 후 핫팩을 끓는 물에 넣어 다시 액화시킴으로써 재사용할 수 있습니다.
Q. 나그네쥐가 집단자살을 하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 나그네쥐가 집단자살을 한다는 이야기는 잘 알려진 도시 전설 중 하나입니다. 하지만 이는 과학적으로 근거가 부족한 미신이나 오해에서 비롯된 것으로, 실제로 나그네쥐들이 집단 자살을 하는 것은 아닙니다. 이 오해는 주로 나그네쥐의 대규모 이동 행동과 관련이 있습니다. 나그네쥐는 주기적으로 인구 밀도가 과도하게 증가하면 새로운 서식지를 찾아 대규모로 이동하는 종입니다. 이러한 이동 중 일부 나그네쥐들이 물가나 절벽 등을 만나면, 집단적으로 위험한 상황에 처할 수 있으며, 이 과정에서 대량의 사망이 발생할 수 있습니다. 이러한 모습이 외부에서 보기에는 마치 자살하는 것처럼 보일 수 있지만, 이는 자연스러운 이동 과정 중 발생하는 사고로 봐야 합니다. 과학자들은 나그네쥐의 이러한 행동을 자세히 연구하였고, 이들이 실제로 자살 행위를 하는 것이 아니라는 것을 밝혀냈습니다. 나그네쥐의 집단 이동은 주로 생존을 위한 행동으로, 식량 자원을 찾거나 새로운 번식지를 탐색하기 위한 본능적인 행위입니다. 때때로 이러한 대규모 이동이 위험한 상황으로 이어질 수 있으나, 이는 계획된 행동이나 집단 자살 의도와는 무관합니다.
Q. 대기 중에 있는 미세먼지가 식물의 광합성을 방해하기도 하나요?
안녕하세요. 대기 중의 미세먼지가 식물의 광합성 과정에 미치는 영향은 식물 생리학과 환경 과학의 중요한 연구 주제입니다. 미세먼지는 식물의 잎 표면에 쌓이며 이는 식물의 광합성 능력에 여러 가지 방식으로 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 우선, 미세먼지가 식물의 잎 표면에 쌓이면, 식물 잎의 기공을 막을 수 있습니다. 기공은 식물이 이산화탄소를 흡수하고 산소와 수증기를 방출하는데 필수적인 작은 구멍입니다. 기공이 막히면 이산화탄소의 흡수가 감소하고, 이는 광합성 과정의 효율성을 저하시킬 수 있습니다. 또한, 미세먼지는 잎 표면에서 빛의 산란을 증가시켜, 식물이 받는 햇빛의 양과 질을 감소시킵니다. 이는 빛 에너지를 포획하는 광합성 색소인 엽록소의 효율성을 저하시켜, 광합성 능력을 더욱 감소시킵니다. 더불어, 미세먼지에 포함된 중금속이나 유해 화학물질은 식물의 대사 과정에 독성을 미칠 수 있습니다. 이러한 물질들은 식물 세포 내의 생화학적 경로를 방해하며, 광합성뿐만 아니라 성장과 발달에도 악영향을 미칠 수 있습니다.
Q. 동양인에 비해 서양인의 머리카락 색은 다양한데 그 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 동양인과 서양인 사이에 머리카락 색의 다양성이 차이 나는 것은 주로 유전적 요인에 원인이 있습니다. 동양인의 경우, 유전적으로 오이멜라닌(검은색과 갈색을 담당)의 생산이 더 활발하며 페오멜라닌(적색을 담당)은 상대적으로 적게 생산됩니다. 이로 인해 대부분의 동양인은 자연적으로 검은색 또는 짙은 갈색 머리를 가지게 됩니다. 반면, 서양인의 경우 멜라닌의 양과 종류에 고나여하는 유전자의 변이가 더 많아 머리카락 색상의 범위가 넓습니다. 이들은 검은색, 갈색, 금발, 적발 등 다양한 색상의 머리카락을 가질 수 있습니다. 서양인의 머리카락 색 다양성은 역사적, 지리적 환경의 영향을 받은 유전적 적응의 결과로 볼 수 있습니다. 예를 들어, 낮은 일조량의 지역에서 밝은 머리카락 색은 비타민D의 합성을 돕는 유리한 적응이 될 수 있습니다. 이와 대조적으로, 동양 지역에서는 강한 일조량에 대응하기 위해 검은색 머리카락이 자외선으로부터 보호하는 역할을 하며 이는 생존적 이점을 제공합니다. 최근의 유전학 연구에서는 머리카락 색을 결정하는 유전자(ex : MC1R, TYR 등)에 다양한 변이가 있음을 밝혀내고 있습니다. 이러한 유전자들은 멜라닌의 생산과 관련이 깊으며, 인종 간에 다른 패턴의 변이를 보이는 경우가 많습니다.
Q. 항생제 회사들은 내성이 생기는 균에 대해 어떻게 대처하나요?
안녕하세요. 항생제 내성 문제는 현대 의학에서 가장 중대한 공중 보건의 과제 중 하나 압니다. MRSA, VRE, MRAB, CRP 등등 항생제에 내성이 생긴 이른바 슈퍼 바이러스들은 계속 생겨나고 있습니다. 그래서 항생제를 생산하는 제약 회사들은 이 문제에 대처하기 위해 여러 전략을 수립하고 있습니다. 항생제 내성은 박테리아가 항생제의 작용을 회피하거나 무력화하여, 기존의 항생제들이 더 이상 효과적으로 작용하지 못하게 만드는 현상입니다. 이에 대한 대처 방법으로는 신규 항생제 개발이 가장 직접적으로 내성이 생긴 바이러스들을 해결할 수 있습니다. 제약 회사들은 지속적으로 새로운 항생제를 개발하기 위해 연구 및 개발에 투자합니다. 이는 새로운 작용 기전을 가진 항생제의 발견 혹은 기존 항생제의 구조를 변경하여 개선된 효능을 가진 항생제를 개발하는 것을 말합니다. 또, 항생제를 조합해서 치료 하는 방법을 사용합니다. 이는 서로 다른 메커니즘을 가진 두 개 이상의 항생제를 함께 사용하여, 하나의 항생제에 대한 내성을 갖는 균도 다른 항생제의 작용에는 취약하게 만드는 전략입니다. 이러한 조합은 박테리아가 동시에 여러 항생제에 대해 내성을 갖기 어렵게 만들어, 치료 효과를 높입니다. 다른 방향성으로는, 바이오테크놀로지를 이용한 새로운 치료제 개발에도 주목하고 있습니다. 유전공학. 나노기술, 바이오인포매틱스 등의 첨단 과학 기술을 활용하여, 항생제 내성 메커니즘을 정밀하게 타겟팅하거나 항생제의 작용을 강화할 수 있는 새로운 물질을 개발하는 연구가 진행 주잉ㅂ니다.