안녕하세요 성심껏 답변 드릴 김경렬 전문가입니다.
화학
Q. 혈액 안의 철분에 대한 궁금증
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.헤모글로빈 내의 철분의 경우, 산소 분자를 흡착했는지 여부에 여부에 따라 쌍을 이루지 않은 전자의 개수가 달라집니다.산소를 품지 않은 헤모글로빈은 4개의 쌍을 이루지 않은 전자를 가지며 그래서 자석에 끌리는 상자성 반응을 보입니다.산소를 품은 헤모글로빈은 쌍을 이룬 전자만을 가지며 반자성 반응을 보여 자석에 밀어냅니다.그리고 인체 내의 헤모글로빈 중, 상자성체 역할을 할 수 있는 산소를 품지 않은 헤모글로빈의 양은 극도로 작습니다. 동맥의 경우 1~4% 정도, 정맥의 경우 20~40% 정도만이 차지하고 있습니다.문제는, 혈액의 절반 정도를 차지하는 물 자체도 반자성체라는 점입니다. 물에 아주 강한 자석을 갖다대면, 희미하게 밀어냅니다. 상자성체나 반자성체는 자력원을 제거하면 반응을 보이지 않으며, 반응을 하더라도 매우 미세하기 때문에 우리가 잘 알지 못합니다만, 사실 공기는 상자성체, 물은 반자성체입니다.철과 같은 자석에 강하게 끌리는 물질은 외부에서 강한 자기장을 걸어주면 자기쌍극자가 한 방향으로 일정하게 배치되면서 계속 자력을 띕니다.이런 물질은 강자성체라고 하죠.혈액 내에는 상자성 반응을 보일 수 있는 산소를 품지 않은 헤모글로빈보다, 반자성 반응을 보이는 물이 훨씬 많기에 혈액이 강한 자석에 반발해서 밀려나는 것입니다.
기계공학
Q. 다이아몬드는 인공적으로 만들수 있는데 금도 가능한가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.현재 금으로 만들 수 있는 방법은 핵분열이나 핵융합을 통해서 인데 이를 이루어내기 위해서 많은 양의 에너지가 필요합니다. 그래서 이 부분을 고려하면 미래든 아니든 많은 양의 에너지가 필요합니다.만약 우리가 생산하고 사용하는 에너지 출력이 핵분열 또는 핵융합을 통해 금을 합성하는 데 필요한 에너지를 감당가능하고 해당 에너지의 가치와 재료값이 생산물이 금보다 가치가 낫다면 이러한 합성이 이득이 되겠죠.하지만 현재로써는 이득은 아닙니다. 단순이 재료값만 따져도 그래요. 백금을 이용해 금을 만들 수 있습니다.다만 백금이 금보다 더 비싸요.
생물·생명
Q. 새 똥으로 거름을 쓰면 좋은가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.새똥에는 질소 ,인 유기물질이 풍부해서 텃밭의거름으로 좋답니다.그냥뿌려줄려면 완전숙성시켜서 주어야되고 숙성시키기귀찮으면 말린다음에 식물의뿌리가 먼곳에 묻어주면 자체에서 숙성되어 퇴비가됩니다.단 그러나 일반 새의 똥은 식물의 비료로 함부로 줬다간 식물의 뿌리가 타들어 가서 식물들이 죽을 수도 있습니다.새의 똥에는 요산이라는 강한 산성물질이 있기 때문에 식물에게 않좋을 수 있읍니다.
기계공학
Q. 수막 현상이 일어나는 원리는 무엇인가요.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.물(유체)은 기름보다는 점성이 작지만 점성을 가지고 있습니다. 끈적거리는 성질이죠. 점성력이란 유체의 속도가 빠르면 빠를수록 커집니다. 자동차와 물의 상대 속도가 크면 클수록 물의 성질은 돌처럼 굉장히 단단해집니다. 다시말하면, 자동차가 아주 고속이라면 물에서 공중부양하듯 타이어로 지탱하며 떠서 갈 수 있는 것입니다. 이런 현상중 특별히 자동차 도로에서 특히 비오는날 생기는 것을 수막현상이라고 합니다. 이런 수막현상이 생기면 굉장히 미끄럽기 때문에 위험합니다.
생물·생명
Q. 뱀은 암컷과 수컷은 어떻게 구분해야 하나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.뱀의 항문을 양쪽에서 누르면 (배애서 찾아보면 구멍이2개 있을텐데 하나는 생식기,하나는 항문입니다)수컷은 성냥꼬투리만한 성기가 나오면 수컷, 나오지 않으면 암컷입니다.
전기·전자
Q. 프리볼티의 원리는 무엇인지요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.프리 볼트’ 전기 제품들에는 입력 전압이 변동해도 출력 전압을 일정하게 유지해주는 회로인 정전압 회로가 내장되어 있습니다. 제너 다이오드의 정전압 특성을 이용하여 정전압 회로 즉, 스위칭 레귤레이터 회로가 내장되어 있어서 입력 전압이 AC 90V 정도~AC 270V 정도의 범위 내에서 변동해도 스위칭 레귤레이터의 출력 전압이 자동으로 DC 50V 정도로 일정하게 유지됩니다
지구과학·천문우주
Q. 아스파탐 안전성은 완전히 입증 됐나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.아스파탐에 대해서는 많은 연구가 이루어졌고 미 FDA, 유럽 EFSA를 비롯해 다양한 기관에서 이미 안전하다고 승인했지만, 아직 미심쩍은 눈길을 보내는 사람도 적지 않습니다.해외 자료를 보면 아스파탐은 가장 철저하게 연구된 대체 감미료 중 하나라고 합니다. 많은 규제 기관에서 아스파탐이 안전하며, 영유아, 어린이, 임신부, 수유부를 포함한 일반 인구에게 사용할 수 있다고 승인했습니다. 여기에는 미국 식품의약국(FDA), 유럽 식품안전청(EFSA), 캐나다 보건부, 호주와 뉴질랜드 두 나라를 관할하는 식품기준청, 영국 식품기준청, 유엔식량농업기구, 세계보건기구, FAO/WHO 합동 식품첨가물 전문위원회 등이 포함됩니다. 사실상 전부라고 해도 과언이 아닐 정도죠. 또 미국 영양 및 식이요법학 학회, 당뇨병 협회, 심장 협회, 암 협회, 국립암연구소 등에서는 아스파탐이 어떤 부작용하고도 결정적으로 연관되지 않았다고 지적하고 있습니다. 2013년 EFSA는 아스파탐에 대한 연구에서 600개 이상의 데이터셋을 검토하고 안전성을 재평가하라는 요청을 받았지만, 시장에서 아스파탐을 제거할 이유를 찾지 못했다고 합니다. 한편 2019년에는 아스파탐의 안전성에 대한 EFSA의 이러한 결론에 대해 의문을 제기하는 연구 집단도 나타났습니다. EFSA가 위험 평가를 위한 자체적인 절차를 따르지 않았다는 것입니다. 2022년 12월에 발행된 한 연구는 설치류를 대상으로 했지만 주목해볼 만합니다. PNAS라는 학술지에 실린 "Transgenerational transmission of aspartame-induced anxiety and changes in glutamate-GABA signaling and gene expression in the amygdala(편도체에서 아스파탐 유발 불안과 글루타메이트-GABA 신호 및 유전자 발현의 변화의 세대 간 전달)"라는 긴 제목의 논문입니다. 위에서 FDA가 제안한 인간의 일일 최대 섭취량을 살펴보았는데요. 이 섭취량의 8~15%에 해당하는 양의 아스파탐에 쥐를 노출시켰더니 불안과 유사한 행동이 나타났다는 것입니다. 이런 행동은 항불안제인 디아제팜으로 완화되는 것으로 나타났습니다.쥐의 이러한 행동 변화는 아스파탐 노출이 뇌의 편도체에서 흥분-억제 균형을 조절하는 유전자 발현에 변화를 일으키면서 나타났다고 하는데요. 더 놀라운 것은 아스파탐에 노출된 개체만이 아니라 해당 수컷으로부터 2세대에 걸쳐 후손에게까지 유전자 발현 변화가 이어졌다는 것입니다. 물론 쥐는 인간과 다릅니다. 쥐에게 나타난 효과가 인간에게 나타나지 않는 경우도 허다합니다. 하지만 아스파탐이 잠재적으로 정신 건강에 영향을 줄 가능성이 있고 심지어 후손에게까지 그 영향이 이어질 수도 있다면 아무래도 찜찜한 느낌이 드는 것은 어쩔 수 없습니다.
전기·전자
Q. 와이파이가 인체에 안좋다고 들었는데요 맞는 말인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.와이파이을 켜놓고 고주파수 측정기를 가까이 가져가면 1~3 mw/㎡ 정도 나옵니다.휴대폰을 켜놓으면 0.14 mw/㎡ ~ 4.0 mw/㎡ ,휴대폰 전화 통화중일때 3.9 mw/㎡ ~ 5.2 mw/㎡그런데 와이파이하고는 보통 많이 떨어져 있는데 반해, 휴대폰은 저렇게 강한데도 얼굴에 붙이고 통화하거나 몸에 가깝게 갖고 있읍니다.그래서 휴대폰이 훨씬 더 안좋다고 할 수 있읍니다.전자파는 인체에 해롭게 작용을 하오니 세계보건기구에서도 발암물질로 규정해두고 조심하도록 권고하고 있으니 필요할때만 사용하는게 좋을것 같읍니다.
생물·생명
Q. 동물들은 양치를 안해도 충치가 안생기나요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.동물의 이빨은 이물질이 치아 사이에 낄 공간이 별로 없습니다. 듬성듬성하면서 톱처럼 날카롭기도 합니다.그렇게 때문에 이물질이 잘 끼지 않습니다.그리고 자연에서 사는 동물들의 경우 각기 이빨을 청결하게 하는 방법들이 있습니다.나무를 갉는다거나 동물의 뼈등을 앂는다거나 하면서 말입니다.하지만 집에서 키우는 애완견의 경우는 사료를 먹고 살고 자연에서 스스로 이빨을 닦을 방법이 봉쇄되어 있기 때문에 양치를 해줘야 합니다.
물리
Q. 모든 물체에 중력이 생기는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.만유인력 법칙에 의해 질량이 있는 두물체는 서로 끌어당기는힘 "인력"을 가지게되는데요.지구와 지구에있는 질량을 가진. 모든 물체에 작용하는 인력이 바로 중력인것입니다.그러므로 지구의 질량에 의해 중력이 발생한다고 보시면됩니다.