답변 내역

안녕하세요.에너지는 ‘일을 할 수 있는 능력’이라는 가장 넓은 개념이며 열량은 에너지의 여러 형태 중 하나로 ‘온도 차이로 이동하는 에너지'라고 보시면 되겠습니다. 물리학에서 에너지는 일을 할 수 있는 능력이라는 가장 포괄적인 개념으로, 물체를 움직이거나 상태를 변화시키고 화학 반응이나 생명 활동을 가능하게 하는 모든 능력을 포함하기 때문에 우리가 음식을 먹고 움직이거나, 근육을 수축시키고, 뇌가 활동하는 데 쓰이는 것은 모두 에너지이며, 이 에너지는 화학 에너지, 운동 에너지, 전기 에너지, 열 에너지 등 다양한 형태로 존재할 수 있습니다.반면 열은 에너지의 한 종류로, 온도 차이에 의해 이동하는 에너지를 의미합니다. 즉, 열은 더 뜨거운 곳에서 더 차가운 곳으로 이동하는 과정에서 전달되는 에너지이며 그래서 물리학적으로는 열을 가지고 있다기보다는 내부에너지가 크다라고 표현하는 것이 더 정확합니다.일상생활에서 음식의 에너지를 흔히 열량(kcal)으로 표현하는 이유는, 음식에 들어 있는 화학 에너지를 직접 측정하기 어렵기 때문에 그 음식을 태웠을 때 발생하는 열의 양으로 에너지 크기를 환산해 왔기 때문입니다. 따라서 열량은 에너지의 일종이 아니라, 에너지를 열의 형태로 바꾸어 측정한 값이라고 이해하시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.일반적인 음료용 페트병에 사용되는 PET라고 불리는 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 현재 사용되는 식품용 플라스틱 중에서는 가장 안전성이 검증된 축에 속하며,그 안에서도 첨가제가 거의 없는 순수 PET가 가장 낫습니다.PET는 고분자 화학물로 분자 구조가 안정적인 방향족 에스터 결합을 가지고 있고 실온에서 가수분해나 산화가 매우 느리며 지방에 잘 녹지 않아 용출 가능성이 낮고 체내에서 호르몬 수용체와 결합할 구조가 거의 없다는 특징을 갖습니다. 이 때문에 PET는 내분비계 교란물질로 분류되지 않고 발암성 물질로 지정되지 않았으며 전 세계적으로 물이나 탄산음료, 주스 용기에 허용되어 있습니다. 페트병 자체보다 사람들이 우려하는 성분은 비스페놀 A(BPA), 프탈레이트계 가소제, 중금속 촉매 잔류물인데요, PET에는 원칙적으로 BPA와 프탈레이트가 들어가지 않습니다.PET 자체는 동일하더라도, 제조 방식과 첨가물 유무에 따라 안전성 차이가 생기는데요 이중에서 가장 안정한 경우는 투명한 1회용 생수병입니다. 착색되지 않은 PET이고 그냥 PET 단일재질인 제품은 첨가제가 최소화되었고 분자 구조 단순하기 때문에 용출 가능성 극히 낮습니다. 즉 이처럼 불필요한 성분이 최소화되어 있는 PET가 가장 안정하다고 볼 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.배우신 것과 같이 식초와 베이킹소다 반응 자체에서는 질량이 절대로 사라지지 않으며, 다만 열린 용기에서는 생성된 기체가 계 밖으로 빠져나가 마치 질량이 줄어든 것처럼 보이고, 닫힌 용기에서는 기체가 빠져나가지 못하므로 반응 전후의 총질량이 동일하게 유지되는 것입니다. 식초와 베이킹소다 간의 반응에서 발생한 거품은 CO₂ 기체가 액체 속에서 빠져나오는 과정인데요, 이때 질량보존의 법칙이란 화학 반응 전후에, 계 안에 포함된 모든 물질의 총질량은 변하지 않는다는 것입니다. 하지만 이는 계 내부를 기준으로 고려해야 합니다. 열린 컵이나 비커에서 식초와 베이킹소다를 섞으면, 반응이 시작되자마자 CO₂ 기체가 공기 중으로 빠르게 확산되며, 따라서 저울로 측정하는 것은 보통 용기 안에 남아 있는 액체와 고체의 질량입니다. 따라서 반응 전에는 식초와 베이킹소다의 질량이 모두 측정되지만, 반응 후에는 생성된 CO₂ 중 상당 부분이 공기 중으로 빠져나가 계 밖으로 사라집니다. 그 결과, 저울 위에 남아 있는 물질의 질량은 반응 전보다 감소하며 이 때문에 질량이 줄어든 것처럼 보일 수 있으나 실제로는 CO₂의 질량이 공기 중으로 이동했을 뿐이며, 우주 전체 또는 방 전체를 계로 잡으면 질량은 정확히 보존됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.온도가 높아질수록 설탕이 더 빨리 녹는 이유는 물 분자와 설탕 분자 모두의 열운동이 증가하여, 설탕 결정이 분리되고 확산되는 속도가 동시에 빨라지기 때문입니다. 설탕은 고체 상태에서 수많은 설탕 분자들이 결정 격자 구조를 이루며 강한 분자 간 인력으로 서로 결합해 있는데요 설탕이 물에 녹는다는 것은, 이 결정 표면에서 설탕 분자 하나하나가 물 분자에 둘러싸여 격자에서 떨어져 나오고, 이후 물 전체로 퍼져 나가는 과정을 의미합니다. 이때 온도가 높아진다는 것은 곧 물 분자 하나하나가 더 큰 평균 운동 에너지를 가진다는 뜻인데요, 저온에서는 물 분자들이 비교적 느리게 움직이며 설탕 결정 표면을 두드리는 정도지만 반면 온도가 높아지면 물 분자들은 훨씬 빠르고 강하게 움직이며 설탕 결정 표면과 충돌합니다. 이 강한 충돌은 설탕 분자들이 서로 붙잡고 있던 결합을 끊는 데 필요한 에너지를 더 자주, 더 효율적으로 제공하며 그 결과 설탕 결정 표면에서 분자가 떨어져 나오는 속도가 증가하는 것입니다. 이와 함께 고체 상태의 설탕 분자는 완전히 정지해 있는 것이 아니라, 제자리에서 미세하게 진동하고 있는데요 온도가 높아질수록 이 진동의 진폭이 커지며, 분자 간 결합은 상대적으로 느슨해집니다. 즉, 설탕 결정은 고온일수록 구조적으로 잘 부서지기 쉬운 상태가 되고, 이 상태에서 물 분자가 충돌하면 설탕 분자가 격자에서 이탈할 확률이 훨씬 높아집니다. 감사합니다.

안녕하세요.겨울잠을 자는 동물이 오랫동안 먹지 않아도 살아 있을 수 있는 이유는 에너지를 저장하는 방식이 인간과 다르고, 이 에너지를 쓰는 속도 자체를 생리적으로 극단까지 낮추며, 또한 장기 단식에서 치명적인 손상을 예방하는 보호 메커니즘을 함께 작용하기 때문입니다. 겨울잠 동물은 가을철에 과도하다고 느껴질 정도로 지방을 축적하는데요 이 지방은 겨울잠 기간 전체를 버티도록 설계된 주 에너지원입니다. 지방은 같은 질량의 탄수화물이나 단백질보다 약 2배 이상의 에너지를 저장할 수 있고, 대사 과정에서 물을 함께 생성하기 때문에 수분 공급원 역할까지 하는데요 예를 들어 대표적으로 겨울잠을 자는 동물인 곰의 경우, 겨울잠에 들어가기 전 체중의 30~40%까지 지방을 축적하며, 이 지방만으로 수개월을 버팁니다. 인간이 장기간 단식 시 근육 단백질을 빠르게 분해하는 것과 달리, 겨울잠 동물은 근육을 거의 소모하지 않고 지방 위주로 에너지를 사용하도록 대사가 전환됩니다. 이와 함께 겨울잠을 자는 동안 심박수는 정상의 수십 분의 1 수준으로 감소하고, 호흡은 분당 몇 회 이하로 떨어지며, 체온도 외부 환경에 가깝게 낮아집니다. 이로 인해 전체 에너지 소비량은 평상시의 5~10% 이하로 감소하는데요 예를 들어 땅다람쥐의 경우 체온이 거의 0℃ 근처까지 떨어지며, 뇌와 심장의 최소 기능만 유지한 채 대부분의 세포 활동이 억제됩니다. 즉 겨울잠을 자는 동물들은 에너지를 많이 저장했을 뿐만 아니라, 에너지를 거의 쓰지 않도록 생리 상태 자체를 바꾼 것이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요.꿈은 단순한 상상이 아니라 깨어 있을 때와 전혀 다른 신경 회로 상태에서 만들어지는 뇌의 산물이기 때문에 현실에서는 불가능한 일이 자연스럽게 벌어지는 것입니다. 꿈을 꾸는 상태의 뇌는 우리가 깨어 있을 때와 작동 원리 자체가 다른데요 특히 꿈이 가장 생생해지는 렘수면 동안에는, 감정과 기억을 담당하는 뇌 영역은 매우 활발해지는 반면, 현실 판단과 논리적 검증을 담당하는 전두엽은 기능이 현저히 억제됩니다. 이 전두엽은 깨어 있을 때에는 현실에서의 실현 가능성에 대해서 검증을 하지만 꿈을 꾸 때에는 따로 검증 과정을 거치지 않기 때문에 뇌는 떠오르는 장면과 사건을 비판 없이 그대로 받아들이게 됩니다.즉, 기억과 감정을 저장하고 재조합하는 시스템이 제약 없이 작동하는데요 뇌는 과거의 경험, 이미지, 감정, 공포, 욕망을 조각조각 불러와 이를 하나의 서사로 엮으려고 합니다. 중요한 점은 이 과정이 현실의 물리 법칙이나 시간적 인과관계를 따를 필요가 전혀 없다는 것입니다. 왜냐하면 꿈의 목적은 현실 시뮬레이션의 정확성이 아니라 기억 정리, 감정 처리, 학습된 정보의 재배치이기 때문입니다. 따라서 꿈속에서는 갑자기 장소가 바뀌거나, 이미 죽은 사람이 등장하거나, 사람이 날아다니는 장면이 전혀 이상하지 않게 이어지는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.곰팡이의 생활사는 크게 포자, 발아,균사 성장, 포자 형성의 순환 구조를 갖는데요 욕실, 지하실, 창틀에서 곰팡이가 반복적으로 발생하는 현상은 이 중 포자의 지속적 존재와 발아 및 균사 성장 단계가 반복적으로 허용되는 환경이 복합적으로 결합된 결과라고 보시면 됩니다. 우선 실내 환경에는 곰팡이 포자가 없어진 적이 없다고 보시는 게 좋습니다. 곰팡이 포자는 공기 중에 상시 부유하며, 크기가 수 마이크로미터 수준으로 매우 작아 환기, 청소, 심지어 소독 후에도 완전히 제거되기 어렵습니다. 따라서 욕실이나 창틀에서 곰팡이를 제거했다 하더라도, 이는 균사를 제거했을 뿐 포자 자체를 제거한 것이 아니라는 점이 핵심입니다. 즉, 포자는 그 공간에 계속 유입 및 잔존하고 있으며, 환경 조건이 맞춰지는 순간 언제든지 다음 단계로 넘어갈 준비 상태에 있습니다. 곰팡이 포자는 건조하고 불리한 조건에서는 대사 활동을 거의 멈춘 휴면 상태로 존재하지만 욕실 사용 후의 잔습, 지하실의 구조적 결로, 창틀의 온도차로 인한 물방울은 모두 포자 발아를 유도하는 국소적 미세 수환경을 제공하기 때문에 이와 같은 환경에서 곰팡이가 반복적으로 발생하는 것처럼 보이는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.생물의 항상성 조절 시스템은 외부 환경이 변하더라도 내부 환경을 일정 범위로 유지하도록 설계된 동적 평형 체계인데요, 이 시스템이 제대로 작동하지 못한다는 것은 세포 기능을 지탱하는 물리화학적 조건 자체가 무너진다는 의미입니다. 따라서 붕괴는 작은 범위에서 보다 더 큰 범주인 세포 수준 → 조직 및 기관 수준 → 개체 수준으로 연쇄적으로 확산됩니다. 이때 항상성 붕괴의 가장 직접적인 타격은 효소 기능 상실인데요 대부분의 세포 효소는 특정 온도, pH, 이온 농도 범위에서만 정상적으로 작동합니다. 체온이 과도하게 상승하거나 하강하면 단백질의 3차 구조가 불안정해져 효소 활성이 급격히 감소하거나 변성되며 이는 곧 해당 효소가 관여하던 대사 경로 전체가 느려지거나 멈추는 결과로 이어집니다. 예를 들어 ATP 생성 효율이 떨어지면 세포는 에너지 부족 상태에 빠지고, 능동 수송, 단백질 합성, 세포 내 항상성 유지 자체가 불가능해집니다. 이와 함께 이온 항상성 역시 붕괴되는데요, 혈중 Na⁺, K⁺, Ca²⁺ 농도가 정상 범위를 벗어나면 세포막 전위 유지가 불가능해지고, 신경세포와 근육세포에서는 흥분 전달 자체가 실패합니다. Ca²⁺ 항상성 붕괴는 미토콘드리아 기능 장애와 세포자멸사를 촉진하여, 단일 세포 차원을 넘어 조직 손상을 유발하며 이와 함께 삼투압 조절 실패까지 겹치면 세포는 과도한 팽창이나 수축을 겪고, 결국 막 파열이나 기능적 사멸로 이어질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 겉보기에는 조개들이 모두 비슷해 보이는데도 백합, 꼬막, 대합, 모시조개, 동죽, 피조개, 비단조개처럼 이름이 매우 다양한 이유는 조개의 이름이 단순히 생김새 하나만으로 붙은 것이 아니라 사람들의 생활 경험을 중심으로 여러 기준이 겹쳐서 형성되었기 때문입니다. 다시 말해 조개 이름은 과학자 한 사람이 체계적으로 지은 것이 아니라, 오랜 시간 동안 어부나 채취민, 상인, 학자들이 사용해 온 생활 언어가 누적된 결과라고 보시면 되겠습니다. 이름이 달라지는 가장 중요한 기준은 형태와 크기인데요, 예를 들어 ‘대합'은 말 그대로 '큰 조개'라는 뜻에서 나온 이름이고, ‘백합’은 껍질이 비교적 희고 단정한 형태를 띠는 조개를 지칭하면서 붙은 이름입니다. ‘꼬막’은 크기가 작고 둥글며 단단한 껍질을 가진 조개를 가리키는 방언적 표현에서 발전한 이름으로 알려져 있습니다.조개의 이름을 짓는데 영향을 준 다른 기준은 색과 외형적 특징인데요 ‘피조개’는 껍질이 붉고, 특히 살이 붉은색을 띠어 마치 피가 묻은 것처럼 보인다는 점에서 이름이 붙었습니다. ‘비단조개’ 역시 껍질 표면의 무늬와 광택이 비단처럼 고와 보인다는 시각적 인상에서 유래한 명칭이며, 이런 이름들은 과학적 분류 이전에 사람들이 직관적으로 느낀 특징을 그대로 언어로 옮긴 사례입니다. 따라서 특정한 개인이 최초 명명자라고 단정하기는 어렵지만 다만 기록으로 남은 가장 이른 정리 작업은 조선 시대 학자들에 의해 이루어졌습니다. 예를 들어 정약전의 자산어보에는 당시 어민들이 쓰던 조개, 물고기 이름이 대거 수록되어 있으며, 이는 이미 그 이전부터 민간에서 널리 쓰이던 명칭을 학술적으로 기록한 사례입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 물고기들 중에도 환경 변화나 위협 상황에 따라 몸 색을 능동적으로 바꾸는 종들이 존재합니다. 대표적인 예시로는 가자미나 넙치가 있는데요, 이들은 바닥에 붙어 생활하면서 주변 모래나 해저 지형의 색과 무늬를 실시간으로 모방합니다. 포식자가 접근하면 몇 초 안에 피부 색과 패턴이 바뀌어 거의 배경과 구분되지 않게 되며, 이는 매우 효과적인 보호색 전략입니다. 다른 예시로는 산호바리와 같은 산호초 어류가 있는데요, 이들은 평상시에는 선명한 색을 띠지만, 포식자의 그림자나 갑작스러운 위협이 감지되면 몸 색을 어둡게 바꾸거나 대비를 줄여 배경에 녹아드는 방향으로 반응합니다. 이는 신경계가 직접 색소세포를 조절하는 빠른 반응형 보호색에 해당합니다.이처럼 물고기도 상황에 따라서 자신의 색을 변화시킬 수 있는 이유는 색소세포 때문인데요, 물고기의 피부에는 멜라노포어, 크산토포어, 에리트로포어, 이리도포어와 같은 여러 색소세포가 층을 이루고 있습니다. 위협이 감지되면 신경 신호나 호르몬에 의해 이 색소들이 퍼지거나 응축되면서 색이 달라 보이게 되며 이 과정은 매우 빠르고, 일부 종에서는 수 초 이내에 일어납니다. 감사합니다.