안녕하세요 이주성 전문가입니다.
생물·생명
Q. 극한 지방에서도 살수있는 병균이 있나요
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.극지방 지역에서도 살아남을 수 있는 병균들이 있습니다. 이러한 극한 환경에서 생존하는 미생물들을 '익스트림오파일(extremophiles)'이라고 부릅니다. 극한환경 미생물(極限環境 微生物, 영어: extremophile)은 극한의 환경 조건에서만 증식할 수 있는 미생물들을 총칭입니다. 여기서 정의되는 극한의 환경이란 일반적인 동물, 식물, 미생물의 생활 환경에서 크게 벗어나는 것을 가리킵니다. 사람의 입장에서 극한환경이라고 정의해도, 극한환경 미생물에게는 오히려 사람의 생활 환경이 극한환경일 가능성도 있습니다. 극지방에서 발견되는 일부 병균은 다음과 같습니다:- 페리프로스트 지역에서 발견된 고세균(Archaea) : 고세균은 극한 환경에서 번성하는 데 능숙한 미생물입니다. 이들 중 일부는 인간이나 동물의 건강에 영향을 미칠 수 있는 병원균입니다.- 시베리아에서 발견된 고대 바이러스 : 빙하나 영구동토에서 발견되는 고대 바이러스들은 수천 또는 수백만 년 전에 땅에 묻혀있던 것들입니다. 이들 중 일부는 고생물과 동물에게 전염병을 일으킬 수 있는 것으로 추정되지만, 현재까지 인간에게 위험한 것으로 알려진 바이러스는 없습니다.- 프리온(Prions) : 프리온은 단백질 미생물로, 매우 견고하며 고온과 낮은 온도에서도 생존할 수 있습니다. 프리온은 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeldt-Jakob Disease), 영양성 위축성 사스포릴(Nutritional Amyotrophic Lateral Sclerosis) 등과 같은 신경계 질환을 일으키는 원인이 됩니다.이렇게 극한 환경에서 생존하는 병원균들은 기후 변화와 빙하의 녹아내림에 따라 미래에 인간과 동물의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 하지만 현재까지 인간 건강에 큰 위협을 가하는 극지방 병균은 발견되지 않았습니다.
전기·전자
Q. 마이크는 어떤 원리로 소리르 크게 해 주나요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.쉽게 설명하면 마이크는 스피커(라우드스피커, Loudspeaker)와 정반대의 역할을 하는 장치입니다. 좀더 정확하게 말하자면 마이크는 ‘소리를 전기적 신호로 바꾸어주는 장치’라고 할 수 있습니다.영국의 과학자 알렉산더 플레밍은 자석의 두 극 사이에 전선을 통과시키면 전기가 발생하고 두 극 사이에 위치해 있는 전선에 전기를 통해주면 전선이 움직인다는 것을 밝혀냈습니다. 이 두 가지 원리가 바로 ‘플레밍의 오른손 법칙’, ‘플레밍의 왼손 법칙’입니다.마이크에는 얇은 떨판에 붙인 아주 가는 원형 코일이 자석의 극 사이에 놓여 있습니다. 소리가 떨판을 진동시키면 코일이 자극 사이를 움직여 전기를 만들어 내고 이를 증폭시켜 스피커로 보냅니다. 스피커는 떨판 대신에 특수재질의 종이(콘)에 붙인 원형 코일이 자석의 극 사이에 놓여 있습니다. 이 코일에 전기신호를 가하면 코일과 콘이 진동하여 소리를 만들어 내는 것입니다. 결국 마이크와 스피커는 떨리는 재질과 흐르는 전기의 크기만 다를 뿐 나머지 장치는 같은 원리로 만들어진 것입니다.따라서 아주 급한 경우에는 음질은 그다지 좋지 않더라도 스피커를 마이크 대신 사용할 수도 있습니다. 그러나 실제로 마이크를 스피커 대신 사용할 경우, 전기용량의 차이로 마이크의 코일이 끊어집니다.
토목공학
Q. 버스타면 앞뒤 사이 좌석이 높게되서 앉기가 불편한데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.시내버스의 앞 두좌석은 마치 언덕처럼 높습니다.시내버스의 앞좌석이 높은 이유는 버스의 앞 두바퀴가 크기 때문입니다.앞 두바퀴가 크기 때문에 공간의 문제로 좌석을 설계하려면 높게 둘 수 밖에 없는 거죠.
화학
Q. 라이터에 사용되는 가스는 무엇인지요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.부탄가스입니다.부탄가스를 사용하는 이유는 다음과 같습니다.가연성가스이고 발열량이 좋습니다.라이터의 연료로 사용하려면 일단 불이 잘 붙는 가연성 가스여야 합니다. 가연성 가스에는 수소, 아세틸렌, 메탄, 프로탄, 부탄, LPG, LNG 등이 있습니다. 이중 파라핀 계열이 안정적인 물질이어서 일부러 점화원을 가까이 하지 않는다면 쉽게 폭발하거나 불이 붙지 않습니다. 또한 발열량도 프로판 보다 더 월등합니다. 프로판의 발열량이 12,000Kcal/kg인데 반해 부탄의 발열량은 두 배인 24,000Kcal/Kg에 해당합니다.화학적으로 안정된 성질인 파라핀 계열입니다.연소범위가 가장 넓은 아세틸렌은 불을 발생시키는 것은 자신 있지만, 자체적으로 분해하면서 폭발하는 특징이 있어서 위험한 가스에 속합니다. 그래서 함부로 사용할 수 없습니다. 그래서 화학적으로 반응성이 가장 안전하면서도 점화가 잘되는 가스를 선택한 것이 파라핀 계열의 가스입니다.낮은 압력으로 상온에서 액화하기 쉽습니다.파라핀 계열에는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등이 있는데 이 중 부탄을 선택한 이유는 끓는점과 어는점이 높아서 낮은 압력(1kg/㎠)으로도 액화하기 쉽다는 점 때문입니다. 다른 가스는 상온에서 액체로 만들려면 높은 압력으로 액화를 해야 하는데 그러면 용기가 더 튼튼해야 합니다. 용기의 값이 높아지면 라이터의 값도 올라가야 하기 때문에 경제성 원리에서 밀립니다.라이터의 무게를 가볍게 할 수 있습니다.프로판은 우리가 가정용 LPG로 사용하는 것인데 가스가 떨어져 가스집에 한 통 배달시키면 20kg 무게의 통을 굴리면서 배달하는 것을 봤을 것입니다. 무게가 상당한 이유는 그만큼의 액화 압력(7Kg/㎠)을 이겨내야 하기 때문에 철로 만듭니다. 그런데 휴대용 가스레인지에 사용하는 부탄 용기는 가벼운 휴대용 캔으로 만들어집니다. 그만큼 압축 압력이 낮다는 의미입니다. 가스라이터에 부탄을 사용하는 이유도 동일합니다. 라이터의 무게를 휴대가 간편하도록 가볍게 할 수 있기 때문입니다.
전기·전자
Q. 군에서 사용하는 야시경의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.야간투시경 (야시경)에는 일단 크게 2가지 타입이 있는데요.- 광증폭식 : 미세한 빛을 증폭관이란 것을 통해 수십 배로 높이는 것.- 열상감시장비 : 사물이 방출하는 적외선을 감지하는 장비우리가 야간투시경이라 하는 방식은 주로 광증폭식을 말합니다.광증폭식은 말 그대로 물체에 반사되는 빛을 증폭한 것으로, 인공적인 빛이 없는 곳의 밤이라고 해도 달빛, 별빛 등으로 약하지만 희미한 빛이 있습니다. 이것을 증폭한 것이지요. 그렇기에 아예 빛이 없는 곳에서는 소용없습니다.이런 광증폭식 야간투시경은 주로 '녹색'으로 보이는데요.그 이유는 증폭하는 과정에서 형광스크린 소재인 '인' 때문에 녹색으로 보이는 것입니다. 좀 더 설명하면 증폭하는 과정에서 빛을 직접 증폭하는 것이 아닌 전자로 바꿔 증폭한 뒤 형광 스크린을 통해 다시 빛으로 표시하기 때문에 색상 정보를 잃게 됩니다. 그래서 형광스크린의 영향을 받아 녹색으로 표시되는 것이지요.다만 요즘은 개발된 장비들은 컬러로 보인다고 하네요.
화학
Q. 삶은 달걀을 차가운물에 넣으면 왜 잘까지나요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.계란 껍질안 난각 안쪽에 붙어 있는 난각막 때문입니다. 난각막은 흰자에 붙어 있는 안쪽막과 껍질 쪽에 붙어 있는 막까지 모두 두 개의 층으로 이뤄져 있습니다.계란의 껍질이 빨리 벗겨지느냐 마느냐 문제는 이 안쪽막과 흰자 사이에 얼마나 단단하게 흡착이 이뤄져 있는가에 달린 것입니다.계란을 삶으면 내부에 있는 수분이 열을 받아 팽창하고, 이후 차가운 물에 넣으면 흰자와 노른자의 수축이 일어납니다수축이 일어난 흰자와 안쪽막 사이가 분리되면서 미세한 공간이 생기고, 그 공간 덕분에 껍질 벗기기가 수월해진다는 것입니다.실온에서 보관된 계란을 기준으로 끓는 물에 넣고 완숙은 12분, 반숙은 8분 정도 취향껏 삶아준 뒤 차가운 물에 삶은 계란이 식을 때까지 대략 20~30분간 담가주세요. 그러면 계란 껍질을 빠르게 그리고 예쁘게 깔 수 있습니다.
화학
Q. 흰 머리는 왜 생기나요? 궁금합니다
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.부모님이 백발이라면, 가족력 때문같은 연령대에 비해 과도하게 흰머리가 많이 난다면 유전자가 원인일 수 있습니다. 흰머리를 나게 하는 유전자는 우성인자로, 부모 중 한 명이라도 이른 나이에 흰머리가 났다면 자녀 역시 흰머리가 일찍 생길 확률이 높습니다. 과도한 다이어트와 스트레스다이어트로 인한 불규칙한 식사와 영양소 섭취 부족은 모낭에 영양 공급을 방해합니다. 반대로 기름진 음식을 즐겨 먹는 식습관 역시 마찬가지입니다. 스트레스를 많이 받으면 아드레날린 분비가 증가해 모근 주변의 혈관을 수축시킵니다. 당연히 영양 공급이 떨어지고 멜라닌 색소도 적게 만들어져 검은 머리 대신 흰머리가 만들어집니다. 스트레스가 사라지면 자연스럽게 다시 검은색으로 변합니다. 질병에 의한 이상 신호당뇨, 고혈압, 비만과 같은 대사증후군과 골다공증 같은 질병이 있을 경우, 건강한 사람보다 흰머리가 생길 가능성이 2~4배 높습니다. 특히 흰머리가 옆머리에 집중됐다면 만성 염증으로 인한 고혈압을 의심해볼 수 있습니다. 갑상샘(갑상선) 기능이 항진되거나 저하되는 경우, 빈혈, 신장질환이 있는 경우 역시 눈에 띄게 흰머리가 늘어납니다. 두피에 생긴 백반증이 원인일 수도유독 흰머리가 한 부위에만 집중적으로 생겼다면 백반증을 의심해야 합니다. 백반증은 자가면역질환의 일종으로, 피부 색소를 결정하는 멜라닌 색소가 파괴돼 피부에 얼룩덜룩 흰 얼룩이 생기는 피부질환입니다. 손이나 발에 주로 생긴다고 알고 있지만, 사실 모낭이 있는 부위라면 피부 어디에나 생길 수 있어 머리카락과 눈썹, 속눈썹도 백반증으로 인해 흰색으로 변할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 바닷물은 지구에 몇퍼센트를 차지 하나요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.바다가 지구의 2/3를 차지하고 있다는 사실은 이미 많이 알려져 있지요. 지구 면적의 70% 이상이 바다입니다.또한 지구상에 존재하는 물의 총량은 약 14억㎦라고 합니다. 이 물은 지구 표면을 약 2.7㎞ 깊이로 덮을 수 있는 양이랍니다.
생물·생명
Q. 다른 동물의 장기를 이식할 시에 생길 수 있는 문제는 어떤게 있을까요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.우리 몸은 다른 동물의 장기가 이식되면 해당 조직을 파괴하는 면역 거부반응을 일으킵니다. 이러한 거부반응을 예방하기 위하여 면역억제제를 복용합니다.거부반응의 적신호들- 고열 및 몸살 감기 증상- 이식 부위 동통 또는 압통- 체중 증가 또는 부종- 소변량 감소- 배뇨통 또는 혈뇨- 두통 또는 피로감이러한 문제를 극복하기 위해 면역 거부반응을 일으키는 다양한 인자들을 유전적으로 조작하여 장기이식용 돼지를 개발하려는 노력이 이어지고 있습니다. 하지만 개발한 돼지의 장기가 인체에 적합한지 검증할 수 있는 방법이 제한적이어서 개발이 지연되고 있습니다.
전기·전자
Q. 전기에서 전기장은 무엇을 의미하나요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.전하로 인한 전기력이 미치는 공간입니다. 전기장의 세기는 전기장 내의 한 점에 단위양전하(+1C)를 놓았을 때 그 전하가 받는 전기력의 크기로 정합니다. 전기장의 방향은 고전위인 양극에서 저전위인 음극으로 향합니다. 전기를 띤 전하나 시간에 따라 변하는 자기장 주위의 공간에는 전기장이 형성됩니다. 이 전기장 안에서 하전된 물체는 전기력을 받게 됩니다. 전기장은 패러데이(Michael Faraday)가 처음 소개한 물리량으로 전장 또는 전계라고도 합니다. 전기장은 보통 기호 E로 표시하며, 크기와 방향을 갖는 벡터량입니다. 국제표준단위계의 단위로 N/C(newton per coulomb), 혹은 V/m(volt per meter)를 사용합니다.