안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 우리나라의 고유견들은 무엇이 있나요?
네, 말씀하신 것처럼 우리나라에도 생각보다 다양한 토종견들이 전통적으로 존재해 왔는데요 대부분은 오랜 세월 동안 농경 생활, 사냥, 가축 방목, 집 지킴이 등 사람과 밀접한 관계 속에서 길러지며 고유한 특성을 가지고 있습니다. 가장 대표적인 토종견으로는 말씀하신 것처럼 '진돗개'가 있는데요, 가장 널리 알려진 한국 토종견으로, 천연기념물 제53호이며 충성심, 지능, 주인에 대한 귀소 본능이 매우 뛰어나며 경계심도 강합니다. 또한 한국을 대표하는 견종으로 국제적으로도 공인되었습니다.다음으로는 삽살개가 있는데요, 천연기념물 제368호로 지정되어 있으며 긴 털이 얼굴을 덮어 사납게 보이기도 하지만 성격은 온순하고 충직하며 예로부터 집을 지키고, 잡귀를 쫓는 개로 알려져 있습니다.마지막으로는 풍산개가 있습니다. 이는 함경북도 풍산 지방에서 기원한 개이며 체격이 크고 힘이 세며, 특히 늑대나 맹수와 맞서 싸울 수 있는 용맹성으로 유명합니다. 추위에도 강하며 사냥견·경비견으로 활용되었습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 우리나라에 토종동물 중 아무르 고슴도치가 있나요?
네 우리나라에도 토종 고슴도치가 살고 있으며, 그 종이 바로 아무르 고슴도치인데요, 이는 흔히 애완용으로 키우는 아프리카 피그미 고슴도치와는 전혀 다른 종이고, 동아시아 지역에 자연적으로 분포하는 야생종입니다. 아무르 고슴도치는 한국, 중국 동북부, 러시아 연해주, 몽골 등지에 걸쳐 분포하는데요 우리나라에서는 남부 지역보다 중부와 북부 산림, 그리고 초지에서 더 자주 발견됩니다. 또한 우리나라에서는 아주 흔한 동물은 아니지만, 전국적으로 분포하는 것으로 알려져 있는데요, 다만 도시화와 서식지 파괴 때문에 예전보다 관찰하기는 더 어려워졌습니다. 환경부 지정 멸종위기종은 아니며, 비교적 개체수가 안정적인 편인데요 하지만 야생에서 보기 쉽지 않은 이유는 야행성이어서 낮에는 잘 보이지 않기 때문입니다. 감사합니다.
화학
Q. 평형 상수를 계산할 때에는 왜 고체와 액체의 농도는 계산하지 않는 것인가요?
화학 반응에서 평형 상수를 계산할 때 고체나 순수한 액체의 농도를 고려하지 않는 이유는 이들의 농도가 일정하게 유지되기 때문인데요, 기체나 용질의 경우 활동도는 대체로 농도 또는 분압으로 표현할 수 있습니다. 하지만 순수한 고체나 액체는 밀도가 일정하여, 일정한 압력과 온도에서 그 양이 변해도 단위 부피당 입자 수가 변하지 않는데요 즉, 고체와 액체의 활동도는 항상 1로 취급됩니다. 예를 들자면 물이 반응에 참여하는 경우, 용매로서의 물의 양이 반응 전후에 큰 차이를 만들지 않으므로 활동도는 1로 두고 계산합니다. 정리하자면 고체나 액체의 양을 늘려도 농도가 변하지 않으므로, 평형 위치에 영향을 주지 않으며 반대로, 기체나 용질은 농도 변화에 민감하게 반응 평형을 바꿀 수 있습니다. 감사합니다.
화학
Q. 수소를 액화시킬 때, 발생하는 냉기로 바닷물 담수화를 시킨다면 경제적인 운영이 가능한가요?
액화수소에서 나오는 냉기를 이용해 해수를 담수화하는 것은 원리적으로 가능하지만, 현재로서는 경제성이나 실무성 면에서 보통의 조건에서는 불리한 편인데요 다만 LH₂ 생산 및 기화 과정에서 버려지는 폐냉기가 충분히 있고, 설비가 공장과 공교롭게 한곳에 모여 있다면 경제성을 개선할 여지는 있긴 합니다. 반면 액화천연가스의 약 −160℃ 수준에서 기화되며 방출되는 냉기을 회수해 담수화하거나 전력생산이나 냉방에 활용하는 기술은 이미 다수 연구, 파일럿, 상용화 시도가 진행되어 있어 현실적, 경제성 확인이 더 쉬운 편인데요 따라서 현재로서는 LNG의 냉기 회수가 더 현실적입니다. 감사합니다.
화학
Q. 보조배터리가 폭발하는 원인이 무엇인지 궁금합니다
보조배터리는 보통 리튬이온 배터리로 구성되어 있는데, 이 배터리는 에너지 밀도가 높아 효율적이지만 동시에 폭발 위험성을 내포하고 있습니다. 반면 일반적인 작은 건전지(AA, AAA 등 알카라인 전지)는 에너지 밀도가 낮아 폭발 가능성이 매우 희박합니다. 우선 보조배터리의 폭발 원인으로는 '내부 단락'을 고려해볼 수 있는데요, 배터리 내부에서 양극(+)과 음극(–)이 직접 맞닿으면 급격한 전류가 흐릅니다. 이때 순간적으로 많은 열이 발생하여 전해질이 끓고, 가스가 차면서 압력이 높아져 폭발할 수 있으며 절연체 손상과 같은 제조 불량이나 충격으로 내부 단락이 생길 수 있습니다.또한 리튬이온 배터리는 충전 전압이 일정 수준 이상 올라가면 전극 구조가 불안정해지는데요, 그 결과 산소와 가연성 가스가 발생하고, 이것이 폭발의 원인이 됩니다. 정상적인 보조배터리는 PCM, BMS와 같은 보호회로가 있어 과충전을 방지하지만, 저품질 제품은 회로가 부실할 수 있습니다. 감사합니다.
화학
Q. 얼음을 빨리 녹이는 방법은 뭐가 있을까요??
얼음을 빨리 녹이는 가장 단순한 방법은 당연히 주변 온도를 높이는 것이지만, 그 외에도 물리적이나 화학적 원리를 이용해 녹는 속도를 크게 앞당길 수 있는 방법들이 있습니다. 우선 얼음 위에 소금을 뿌리면 얼음 표면의 어는점이 낮아지기 때문에 얼음이 더 빨리 녹게 되는데요, 소금이 녹으면서 주변의 액체 물을 끌어내고, 그 결과 얼음이 안정적으로 유지되기 어려워져 빠르게 녹게 됩니다. 실제로 겨울철 도로 제설 작업에 소금을 사용하는 것도 같은 원리입니다.또한 얼음 위에 물을 부어주면 물이 열을 잘 전달하기 때문에 공기 중에 둘 때보다 훨씬 빠르게 녹는데요 이는 물이 열전도율이 공기보다 훨씬 높아서, 주변 환경의 열을 얼음에 효과적으로 전달하기 때문입니다. 그래서 냉동실에서 꺼낸 얼음을 그대로 두는 것보다 물속에 담그는 것이 훨씬 빨리 녹습니다. 감사합니다.
화학
Q. 꿀벌이 만드는 꿀은 썩지 않는다고 하는데 그 이유는 무엇인가요?
네, 꿀은 고대 이집트 무덤에서 수천 년이 지나 발견된 것도 여전히 먹을 수 있었을 정도로, 자연에서 거의 부패하지 않는 식품에 해당하는데요 우선 꿀의 수분 함량은 약 17~18%로, 세균이나 곰팡이가 번식하기에 너무 건조한 환경입니다. 대부분의 미생물은 번식하기 위해 20% 이상의 수분을 필요로 하는데, 꿀은 그 이하이므로 증식이 어렵습니다.또한 꿀은 포도당이나 과당과 같은 당 성분이 약 80% 이상을 차지하는데요 이렇게 고농도의 당 용액에서는 삼투압이 매우 강해서, 세균이나 곰팡이 세포 속의 수분이 빠져나가 미생물이 탈수되어 살아남기 힘듭니다. 게다가 꿀은 천연적으로 산성을 띠는데, 이 역시 미생물 성장을 억제하며 대부분의 부패균은 중성(pH 7) 근처에서 잘 자라므로 꿀 속에서는 활동이 어렵습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 지렁이 중에서 몸에 하얗게 밴드처럼 된 부분이 있는 지렁이들도 있던데 밴드처럼 된 부분은 왜 그런건가요?
지렁이 몸에 보이는 하얗게 밴드처럼 불룩한 부분은 지렁이에게 이상이 생긴 것이 아니라, 정상적으로 존재하는 기관인 환대인데요, 이 환대는 지렁이 몸통의 앞쪽, 보통 머리 쪽에서 1/3 정도 지점에 위치하며 다른 마디보다 두껍고 불룩하며, 색이 하얗거나 연한 갈색 또는 분홍색으로 띠처럼 보입니다. 지렁이는 양성생식 동물로 암컷과 수컷 생식기를 모두 가지고 있는데요 환대는 교미와 번식에 중요한 구조로, 점액질을 분비해 교미할 때 서로 몸을 붙잡을 수 있도록 도와줍니다. 교미 후에는 환대에서 점액질 고리가 형성되는데, 여기에 알과 정자가 담겨서 몸 밖으로 빠져나오면서 알주머니를 형성합니다. 이 고치 안에서 새끼 지렁이가 부화하게 됩니다.환대가 있다는 것은 지렁이가 성적으로 성숙한 개체라는 뜻인데요 어릴 때는 환대가 없고, 일정 크기 이상으로 성장하면 환대가 발달합니다. 따라서 환대가 있는 지렁이는 성체, 환대가 없는 지렁이는 아직 미성숙한 개체라고 볼 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 장수, 생명 연장과 관련한 의학 개발은 이루어지고 있는건가요?
인류가 오래 전부터 무병장수를 꿈꾸어 온 만큼 현대 의학과 생명과학에서도 이 주제는 활발하게 연구되고 있는데요 다만 현재까지의 연구 성과를 종합하면, 수명을 무한히 연장하는 것은 사실상 불가능에 가깝지만, 노화 속도를 늦추고 건강 수명을 늘리는 것은 점차 현실화되고 있습니다. 우선 텔로미어 단축, 세포 노화, DNA 손상 축적, 단백질 항상성 붕괴, 미토콘드리아 기능 저하, 염증 반응 증가 등이 노화를 일으키는 주요 요인으로 밝혀졌는데요 이를 바탕으로 항노화 연구는 노화 자체를 질병처럼 다루자는 방향으로 발전하고 있습니다.항노화 약물들도 개발되고 있는데요, 예시로 라파마이신은 면역 억제제로 알려졌지만, mTOR 경로를 억제해 동물에서 수명 연장을 보인 약물이며 메트포르민은 원래 당뇨병 치료제지만, 노화 억제 효과와 심혈관계 질환 예방 가능성 때문에 임상 시험이 진행 중입니다. 감사합니다.
화학
Q. 화학반응이 진행될 때 엔트로피가 증가하는 방향이 자발적인 이유는?
열역학에서 자발적인 과정이란 외부에서 에너지를 공급하지 않아도 스스로 일어나는 변화를 말하는 것인데요, 이때 엔트로피란 무질서 정도를 나타내는 척도입니다. 즉 엔트로피는 물리학적으로 계의 무질서도 혹은 미시 상태의 가능한 수를 정량화한 개념이기 때문에 계가 가질 수 있는 미시 상태가 많을수록 엔트로피가 큽니다. 따라서 엔트로피는 계가 더 무작위적이고, 예측하기 어려운 상태로 가려는 경향을 나타내는 척도입니다.열역학적으로 자발적 반응이란 외부에서 일이나 에너지를 강제로 공급하지 않아도 자연스럽게 일어나는 반응을 말하는데요, 계와 주위의 엔트로피 합이 증가할 때, 반응은 자발적이며 반대로, 우주의 엔트로피가 감소하는 반응은 외부 에너지를 필요로 하기 때문에 비자발적입니다. 즉, 엔트로피가 증가하는 방향이 자발적이라는 말은 자연적으로 가능한 미시 상태 수가 증가하는 방향으로 진행된다는 의미입니다. 감사합니다.