생활속 과학의 원리

Q. 삶은 달걀과 날달걀을 깨보지 않고도 구분할 수 있을까?

 

A. 삶은 달걀과 날달걀을 각각 책상 위에 놓고 돌리면 삶은 달걀은 쉽게 돌지만 날달걀은 잘 돌지 않는다.

고체 상태인 삶은 달걀은 단단하기 때문에 계란 내부로 회전하려는 힘이 쉽게 전달되므로 바깥쪽과 안쪽이 함께 돈다. 그러나 날달걀의 내부는 액체 상태이기 때문에 외부의 힘이 안으로 전달되는 정도가 약하여 돌리면 바깥쪽은 빨리 돌지만 안쪽은 서서히 돌게 되고, 결국 달걀 내부에 생긴 회전 속력이 다른 층이 서로 마찰을 일으켜 회전 운동 에너지의 상당 부분이 열에너지로 전환되기 때문에 잘 돌지 않게 된다.

 

Q. 우리 몸이 회전감각을 느끼는 원리는?

 

A. 우리몸에서 회전 감각은 귓속에 있는 반고리관에서 감지한다. 반고리관은 관성을 이용해 몸이 회전하는지를 알아 낸다. 반고리관 속에는 림프액과 긴 섬모를 가진 감각 세포가 들어 있는데, 반고리관이 시계 방향으로 회전하기 시작하면 림프액이 바로 따라 움직이지 않으므로 반고리관의 내벽에 붙어 잇는 감각 세포에서 보면 림프액이 반시계 방향으로 회전하는 것이나 마찬가지가 된다. 이에 따라 섬모가 휘어지면서 감각 세포를 자극해 회전 감각을 느끼게 되는 것이다.

 

Q. 빗방울이 공기의 저항 없이 낙하하면 어떻게 될까?

 

A. 물체가 자유 낙하하면 중력 가속도가 9.8㎨이므로 물체의 속도는 매초 약 9.8㎧씩 증가한다. 이렇게 가속된 빗방울이 높은 곳에서 출발하여 지면 부근에 도달하면 매우 빠른 속력으로 낙하하기 때문에 우리가 이 빗방울을 맞게 되면 그 충격이 대단히 클 것이다. 그러나 실제로 빗방울의 낙하 속력은 그다지 크지 않다. 빗방울이 공기중에서 낙하할 때 크기에 따라 다르지만 낙하 속력이 10㎧ 정도가 되면 빗방울은 공기의 저항력과 중력이 평형을 이루어 더 이상 속력이 증가하지 않는다.

 

Q. 큰 차와 작은 차가 충돌하면 어떤 차가 더 큰 힘을 받을까?

 

A. 일반적으로 큰 차와 작은 차가 부딪치는 사고가 나면 작은 차가 훨씬 많이 부서지고, 작은 차에 탄 사람이 더 심하게 다친다.

 그래서 우리는 큰 차보다 작은 차가 더 큰 힘을 받았을 것이라고 생각하기 쉽다. 그러나 작용 반작용의 관계로 알 수 있듯이 큰 차와 작은 차는 같은 크기의 힘을 서로 주고받는다. 일반적으로 큰 차보다 작은 차의 차체가 약하기 때문에 작은 차가 더 많이 부서지고, 작은 차는 큰 차보다 질량이 작아서 가속도가 크기 때문에 작은 차에 탄 사람이 더 심하게 다치는 것이다.

 

Q. 왜 야구공은 그러브를 끼고 받을까?

 

A. 날아오는 야구공을 맨 손으로 잡으면 손이 받는 충격이 크지만 글러브를 끼고 잡거나 손을 뒤로 빼면서 잡으면 충격이 작아진다.

운동하는 물체는 질량과 속력을 곱한 양과 같은 크기의 운동량을 가지고 있다. 운동하던 물체가 충돌에 의해 정지하거나 속력이 느려지면 그 운동량이 작아지므로 운동량의 변화가 생긴다. 이 때 운동량의 변화는 충돌할 때 받는 힘과 힘이 작용하는 시간의 곱으로 나타낼 수 있는 충격량에 의해 일어나며, 운동량의 변화량은 물체가 받는 총력량과 같다. 따라서 운동량의 변화량이 같은 충돌에서도 충돌 시간을 길게하면 작용하는 힘이 작아진다. 즉 날아오는 야구공을 잡을 때는 글러브를 끼고 잡으면 맨 손으로 잡을 때보다 충돌 시간이 길기 때문에 작용하는 힘이 작아진다.

 

Q. 전류는 공기중에서도 흐를 수 있을까?

 

A. 공기가 전하로 분리되어 일정한 경로를 따라 이동하는 것이 번개이다. 그러므로 번개는 공기 중에서 흐르는 전류라 할 수 있다.

번개의 발생 원인이 되는 가장 보편적인 것은 뇌운으로, 그 상부에는 차고 밀도가 높은 공기가 존재하고, 하부에는 따뜻하고 습도가 높은 공기가 존재하는데, 이 때 하부늬 따뜻한 공기는 상승 기류가 되어 구름을 형성하고, 상부의 찬 공기는 하강한다. 이 때 뇌운의 상단부는 대체로 양전하를  띤 얼음 결정을 이루고, 하단부는 음전하를 띤 물방울로 이루어져 있다.

뇌운 속에서 전하 축적에 따라 그 바로 아래 지표면에는 뇌운 하단부 전하와 반대 전하인 양전하가 유도된다. 이 때 양자 사이에 불꽃 방전이 발생하면 번개가 일어나게 된다.

 

Q. 가전 제품이 병렬로 연결되어 있는 이유는?

 

A. 병렬로 연결되어 있는 가전 제품에 걸리는 가 전압은 연결 된 가전 제품의 수에 관계 없이 일정하다. 그러므로 각 가전제품에 흐르는 전류 역시 각 가전 제품에 맞게 흐르게 할 수 있다. 다만 병렬 연결한 가전 제품의 수가 많을수록 전체전류가 증가하여 최대 허용 전류 이상의 전류가 흐를 수 있으므로 주의해야 한다.

그러나 가전 제품이 모두 직렬로 연결된다면, 연결되는 가전제품의 수에 따라 각 가전 제품에 걸리는 전압이 달라져서 각 가전 제품에 적당한 전류를 흑르게 할 수 없다. 즉, 현재 켜져 있는 가전 제품의 수가 증가할수록 각 가전 제품에 걸리는 전압이 줄어들어 사용할 수 없게 된다.

 

Q. 곤충들이 내는 소리는 왜 다를까?

 

A. 파리가 날아갈 때 내는 소리와 모기가 날아갈 때 내는 소리는 다르다. 그이유는 곤추마다 내는 소리의 진동수가 다르기 때문이다.

큰 땅벌은 1초에 130번씩 날개를 흔들어 진동수가 130㎐인 소리를 만들어 내고, 꿀벌은 1초에 225번씩 날개를 흔들어 225㎐인 소리를 만들어 낸다. 또 모기는 진동수가 600㎐인 소리를 만들어 낸다.

이런 소리들은 곤충이 날개를 흔들 때 생기는 공기의 안력 변화로 만들어진다. 이와 같이 곤충이 내는 소리는 날개의 모양과 날개를 흔드는 진동수에 따라 다르다.

 

Q. 헬륨을 마시고 말을 하면 왜 목소리가 높아질까?

 

A. 헬륨은 공기보다 분자량이 작아서 같은 온도에서 공기 분자보다 운동이 더 활발하다 따라서 성대의 진동이 전달된ㄹ 때 공기보다 더 발리 전달될 수 있다.

즉 헬륨을 마시면 분자 운동이 활발해져서 충돌 횟수가 증가하고, 그 만큼 더 빨리 성대 근육이 진동하여 목소리가 높아지는 것이다.

 

Q. 전자 레인지에서 음식물이 데워지는 원리는 무엇일까?

 

A. 전자 레인지는 전자기파를 이용한 것이다. 물체의 온도를 높인다는 것은 그 물체를 구성하고 있는 분자의 운동(진동)을 활발하게 한다는 것을 의미한다. 그런데 분자가 진동하는 주기는 분자의 종류에 따라 다르다.

물분자의 진동수는 약 2450㎐이다. 만약 이와 진동수가 같은 주기의 전파를 물에 쬐면 물은 이 전파의 진동의 영향을 받아 더욱 심하게 진동하게 된다.

대부분의 음식에는 물이 있기 때문에 이 물을 진동시켜서 온도를 높일 수 있다.

 

Q. X선 촬영 때 황상바륨을 먹는 이유는?

 

A. 황산바륨을 마신 후 X선 촬영을 하면 위 속으로 들어간 황산바륨 앙금 때문에 위의 모양을 X선 모니터를 통해 잘 볼 수 있다. 황산바륨은 X선을 통과 시키지 않으므로 헐어서 울퉁불퉁해진 위벽 상태를 볼 수 있게 해 주는 것이다.

원래 바륨 이온 자체는 독성이 있지만 황산바륨으로 만들어 사용하면 물에 거의 녹지 않으므로 우리 몸에 흠수되지 않아 인체에 전혀 해가 없어 안전하다.

일반적으로 원자 번호가 큰 원소의 화합물일수록 X선 투과가 어려우므로 황산바륨 외에도 다른 난용성 화합물을 사용할 수 있다. 물론 전혀 해가 없어야 하며 X선 촬영 후에 배설도 잘 되어야 한다.

 

Q. 물에 잘 녹는 염화칼슘을 빙판 길에 뿌리는 이유는?

 

A. 염화칼슘이 빙판 길을 녹이는 원리는 다음과 같다.

눈이 내린 도로에 염화칼슘을 뿌리면 눈에 부려진 염화칼슘은 눈 속에 들어 있던 수분을 흡수하게 된다. 그런데 염화칼슘이 습기를 흡수하면 왜 눈이 녹게 되는 것일까?

습기를 흡수한 염화칼슘이 수분을 흡수해 녹으면서 열을 내놓기 때문이다. 이 열이 주변의 눈을 다시 녹게 할 수 있고, 그 과정이 반복되어 순식간에 눈과 빙판길을 계속 녹게 하는 것이다.

그러나 이 녹은 물이 추운 날씨에 다시 얼어버리면 아무 효과가 없을 것이다. 하지만 염화칼슘은 이 문제도 해결한다. 염화칼슘이 녹아있는 물은 다시 얼기 어렵다. 무려 영하 55℃가 되어야 얼 수 있다. 이것은 소금물이 순수한 물에 비해 낮은 온도에서 어는 것과 유사한 원리이다.

 

Q. 귤이 알칼리성 식품이라고요?

 

A. 산성 식품과 알칼리성 식품의 구별은 그 식품의 맛이 아니라 식품을 연소시켰을 때 최종적으로 어떤 원소가 남게 되는 지에 따라 달라진다, 예를 들면 대부분의 야채, 과일은 연소하면 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘과 같은 염기성 원소를 남기므로 알칼리성 식품이다. 그러나 육류 및 생선류 등은 염서, 인, 황과 같은 산성 원소를 남기므로 산성 식품이다. 즉 많은 양의 단백질을 포함하는 식품은 일반적으로 산성식품이고, 과일과 야채는 알칼리성 식품이다. 감귤류는 신맛을 내므로 자칫 산선 식품이라고 생각하기 쉬운데 감귤류의 성분인 구연산과 구연산칼륨은 인체 내에서 완전히 대사가 되면 칼륨 이온을 남기므로 신맛을 내더라도 알칼리성 식품인 것이다. 우리가 먹고 있는 일상 식품은 산성, 알칼리성을 동시에 공급한다. 건강한 사람의 경유 산성 식품을 과다하게 섭취하거나 대사 과정에서 산이 생성되면 혈액에 존재하는 완충제에 의해 재빠르게 중화된다. 따라서 일상 식사로 인한 산, 염기의 불균형에 대해서는 걱정하지 않아도 된다.

 

Q. 곤충들에게 물리면 왜 가려울까?

 

A. 보통 독침을 가지고 있는 곤충에게 분비되는 독물은 포름산인데, 이 포름산은 상온에서 무색의 자극적인 냄새가 나는 액체로 피부에 묻어면 수포가 생긴다. 따라서 벌레에 물리면 독선에서 분비되는 포름산 때문에 가렵고 그 부위가 부풀어 오르게 된다. 이 때 암모니아 수와 알칼리제로 산성인 포름산을 중화시키면 가려움을 없앨 수 있다. 그러나 곤충의 독물중에는 이런 정도로는 해독이 되지 않는 것도 많다.

포름산은 개미산이라고도 하는데 HCOOH의 화학식으로 나타내며, 분자량은 46.0으로 카르복시산류에 속한다. 끓는점 100.5℃, 녹는점은 8.4℃, 비중은 1.220이다. 상온에서는 무색의 자극적인 냄새가 나는 액체로 피부에 닿으면 수포가 생긴다. 1670년 S.피셔에 의하여 개미를 증류하여 처음으로 얻었으므로 라틴어의 formica(개미)에서 따서 이름을 붙였다. 천연적으로는 개미 외에 쐐기풀 등의 식물에도 함유되어 있다. 쐐기풀에 닿으면 짜릿짜릿한 원인 중의 하나가 포름산이다.

 

Q. 냉장고 속에 사과는 랩으로 싸서 보관해야 한다고?

 

A. 깨물면 입 안 한가득 새콤달콤한 맛이 퍼지는 사과, 새빨갛고 탐스러운 사과를 싫어하는 사람은 별로 없을 것이다.

그런데 맛있고 예쁜 사과를 잘못 보관하면 냉장고의 무법자로 변신한다는 사실을 알고 있나?

사과를 다른 과일과 함께 보관하면 사과와 함께 있는 과일들은 시들고 맛이 없어진다. 그것은 사과가 내보내는 '에틸렌'이라는 호르몬 때문이다.

에틸렌은 식물 호르몬의 일종으로 씨앗의 싹을 돋게 하기도 하고 잎을 떨어뜨리거나 열매를 잘 익게 하는 역할을 하기도 한다. 따라서 사과 주위에 있는 다른 과일들은 사과에서 나오는 에틸렌의 영향을 받아 빨리 익고, 빨리 시들게 되어 맛이 없어진다. 포도처럼 알갱이가 있는 과일은 알갱이가 떨어져 버리기도 한다.

그러나 감의 경우 사과의 에틸렌이 유용하게 쓰일 수 있는 곳이다. 사과의 에틸렌은 감을 숙성시켜 달게 만들어 준다. 따라서 덜 익은 감을 사과상자 속에 4~5일 정도 넣어두면 감이 빨리 익는다.

그러나 각각 성격이 다른 과일들을 보두 따로 분리해서 보관하기란 쉬운일이 아니다. 과일을 오랫동안 싱싱하게 보관하려면 사과는 랩으로 싸서 보관하는 것이 좋다. 랩은 에틸렌의 생성을 막아주기 때문이다.

 

Q. 배부른 과자봉지에 질소가 들어 있는 이유는?

 

A. 아몬드나 땅콩 과자, 감자 스낵 등은 실제 내용물보다 엄청나게 부풀려져 포장되어 있다. 그런데 일부러 커다랗게 보이려고 그렇게 만든 걸까? 아니다. 그것은 상품을 보고하기 위한 것이다.

우선 봉지를 부풀리는 데 사용한 기체는 우리가 숨 쉬는 일반 공기가 아니고 순수한 질소이다. 일반 공기는 산소나 질소, 이산화탄소 등 다양한 성분이 들어 있는데 그 숮ㅇ에서도 산소는 식품을 상하게 하는 주범이다. 사람에겐 없어서는 안되는 산소가 식품 보존에는 훼방꾼인 셈이다.

그러나 질소는 스낵에 묻어 있는 기름 들과는 화학 반을을 일으키지 않는다. 그래서 기름에 튀긴 음식이라도 질소를 넣어 밀봉해 놓으면 상당 기간 처음 튀길 때와 같은 맛을 유지할 수 있다.

부풀려진 과자 봉지는 잘 부서지는 스낵류들의 내용물을 보호하는 역할도 중요한 기능이다. 아이들이 고르면서 집어 던지고 만지고 해도 내용물이 망가지지 않는다.

 

Q. 돼지고기를 먹을 때 새우젓과 함게 먹거나, 고기를 잴때 배나 키위를 갈아서 넣는 이유는?

 

A. 돼지고기를 먹을 때 새우젓에 찍어먹기도 하는데, 새우젓에는 단백질을 분해하는 효소인 프로테아제와 지방을 분해하는 효소인 리파아제가 들어 있어 함께 먹으면 고기를 언하게 해주어 소화가 잘 일어난다.

마찬가지로 고기를 잴 때 배나 키위를 갈아서 넣는 이유는 배나 키위 안의 효소가 고기를 연하게 해주어 소화가 잘 일어나도록 한다.

 

Q. 미백 화장품의 원리도 효소의 성질을 이용한거라구요?

 

A. 피부의 색깔은 멜라닌 색소의 종류와 양에 의해 결정된다. 피부의 멜라닌 세포에서는 멜라닌을 생성하여 주변의 피부세포에 전달함으로써 피부색을 형성하는데, 멜라닌의 형성과정에는 타이로시나제라는 효소가 중요한 작용을 담당한다. 이 효소의 활성을 억제하는 기능을 이용한 것이 미백 화장품인데, 미백 화장품에는 누룩곰팡이의 발효액으로 얻은 코직산(Kojic acid)이 타이로시나제 효소의 활성을 억제하여 멜라닌의 생성을 억제한다.

 

Q. 나뭇잎은 어떻게 해서 빨갛고 노랗게 단풍이 드는 것일까?

 

A. 나뭇잎에는 녹생의 엽록소 외에 빛을 흠수하는 색소로 70여종의 카로티노이드가 있다. 이들 중 붉은색을 띠는 것이 카로틴이고, 노란색을 띠는 것이 크산토필이다. 이들 색소는 잎이 왕성하게 일을 하는 여름에는 많은 양의 엽록소에 가려져 눈에 띄지 않다가 가을이 되면 차고 건조한 기후 때문에 잎에서 엽록소가 분해됨으로써 이들 색소가 눈에 띄게 되는 것이다. 이들 색소의 분포에 따라 노란색이나 붉은색 등의 나뭇잎을 볼 수 있다.

또한, 단풍나무의 경우 붉은색의 단풍이 드는 것은 액포속에 붉은색 색소인 안토시안이 생성되기 때문이다.

 

Q. 밝은 곳에서 극장과 같은 어두운 곳에 들어갔을 때 시간이 지나야 보이는 이유는?

 

A. 어두운 곳에서는 간상 세포의 작용으로 시각이 형성된다. 간상 세포 내에 있는 로돕신이라는 감광성 물질이 빛에 의해 옵신과 레티넨으로 분해되면서 방출되믄 에너지가 시신경을 흥분시키고, 이 흥분이 대뇌에 전달되어 시각을 느끼게 된다. 밝은 곳에서는 빛에 의해 간상 세포의 로돕신이 모두 분해된 상태이며, 원추 세포의 작용으로 사물을 볼 수 잇다. 그런데 갑자기 어두운 곳으로 들어가면 원추 세포는 작용하지 못하고 간상 세포에서는 분해되었던 로돕신이 재합성되는 데 시간이 걸린다. 따라서 한동안 앞이 안 보이다가 재합성된 로돕신이 분해되면서 차츰 잘 보이게 되는 것이다. 이와 같은 현상을 암순응이라고 한다. 명순응은 어두우 곳에서 밝은 곳으로 나가면 로돕신이 한꺼번에 분해되어 눈이 부시다가 원추 세포가 작용하면서 차츰 잘 보이게 되는 현상이다.

 

Q. 비행이가 이륙할 때 귀가 멍해지는 이유는?

 

A. 비행기를 타고 이륙하면 주변 공기의 압력이 떨어지므로 고막 안쪽(중이)과 바깥쪽 (외이)의 기압 차이가 나타나게 된다. 이 때 고막이 한ㅉ고에서 더 큰 힘을 받기 때문에 귀가 멍멍해지고, 고망이 잘 진동을 하지 못해 소리가 잘 들리지 않게 된다. 이런 경우 유스타키오관이 외이와 중이의 기압이 같아지는 역할을 하는데, 목구멍과 연결되어 있는 유스타키오관은 하품을 하거나 침을 삼킬때 열려 고막 안팎의 기압이 같아지도록 조절한다. 비행기를 탔을 때 음료수나 사타을 주는 것ㅇ은 이런 이유 때문이다.

 

Q. 김치를 담글 때 손끝이 맵다고 하는 까닭은?

 

A. 보통 우리는 기본맛으로 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛을 들고 있다. 음식의 맛을 느낀다고 하는 것은 이들 네 가지 기본맛의 배합을 느끼는 것이다. 매운 맛의 경우는 맛을 느낀다고 하기보다는 강한 화학 물질이 혀를 자극하여 통증을 느끼는것이다. 따라서 김치를 담글 때 손끝이 맵다고 느끼는 것도 맛을 느끼는 것이 아니라 손의 피부를 자극하는 통증을 느끼는 것이다.

 

Q. 눈물은 왜 짠맛이 날까?

 

A. 눈물은 위쪽 눈꺼풀의 눈물샘에서 분비되는 투명한 액체로 98.5%가 물이다. 눈물이 짠 이유는 눈물 속에 Na이 함유 되어 있기 때문이다. 또한, 기쁠 때 흘리는 눈물과 슬플 때 흘리는 눈물은 짠 정도가 비슷하지만, 분노에 찬 눈물은 기쁘거나 슬플 때의 눈물보다 더 짜다. 이것은 분노에 차면 자율 신경의 교감 신경이 흥분되어 수분이 적고 Na이 많으 눈물이 나오기 때문이다.

 

Q.  당뇨병은 왜 생기는가?

 

A. 혈중 포도당의 양을 혈당량이라 하는데, 건강한 사람의 혈당량은 약 0.1%(혈액 100㎖ 중 포도당 100㎎)로 유지된다. 오줌이 형성되는 과정에서 세뇨관을 지나는 동안 포도당이 100% 재흡수되어야 하는데, 혈액 속에 포도당이 지나치게 많아지는 당뇨병에 걸리면 포도당이 100% 재흡수되지 못하고 오줌으로 배설된다. 이러한 당뇨병의 원인은 인슐린의 분비 부족으로 생긴다. 인슐린이 부족하면 포도당이 글리코겐으로 저장되지 않으므로 혈당량이 증가하게 된다. 당뇨병의 다른 원인으로는 인슐린이 정상적으로 분비되지만 표적 세포가 인슐린을 제대로 흡수하지 못하는 경우에도 당뇨병이 나타난다.

 

Q. 식물의 생장 호르몬인 옥신이 어덯게 제초제로 사용될 수 있을까?

 

A. 옥신의 생리적 작용의 하나는 선택적 살초성이다. 옥신은 식물체 내에서 농도가 일정한 범위를 넘게 되면 어떤 종류의 세포의 신장을 억제한다. 합성 옥신도 일반적으로 농도가 높으면 식물에 대하여 해로운 영향을 끼치는데, 그 해작용의 정도는 식물의 종류에 따라서 달라 선택적 살초성을 나타내게 된다. 이와 같은 옥신의 생리 작용을 이용하여 농업에서는 잡초를 제거하는 데 옥신을 이용하고 잇다. 이들 호르몬제는 화본과 식물에는 해롭지 않은 정도의 농도라 하더라도 쌍자엽식물인 잡초에는 현저한 살초성을 나타내므로, 논이나 보리밭 및 옥수수밭의 잡초를 제거하는데 이용되고 있다.

 

Q. 전립선의 역할은 무엇일까?

 

A. 정소의 세정관에서 생성된 정자는 정소 바로 위에 있는 부정소에서 성숙된다. 부정소에서 성숙되는 동안 운동 능력을 갖춘 정자는 수정관을 따라 이동하는 동안 저정낭, 전립선, 쿠퍼선 등에서 분비되는 물질들이 정자와 혼합되어 정액을 형성한다. 정액은 정자를 성숙시키고, 정자가 살아가는 데 필요한 환경을 유지하며 영양을 공급한다. 특히 전립선의 분비액은 염기성을 띠기 때문에 질 내의 강한 산성을 중화시켜 정자가 살아남도록 한다.

 

Q. 남성에게도 여성호르몬이 생성될까?

 

A. 일반적으로 남성의 체내에서는 남성 호르몬 (안드로겐)만 만들어지고 여성의 체내에서는 여성 호르몬(에스트로겐)만 생성된다고 생각하기 쉽다. 그러나 남성과 여성의 체내에서는 두 가지 호르몬이 모두 만들어지는데, 남성은 남성 호르몬을 많이 만들고 여성은 여성 호르몬을 많이 만든다. 여기에서 안드로겐은 남성의 2차 성징을 나타나게 하는 호르몬을 총칭하는 것이며, 테스토스테론은 남성 호르몬의 한 종류이다.

 

Q. 양수 검사로 진단할 수 있는 태아의 이상은?

 

A. 태아를 둘러싸고 있는 양막은 그내부가 양수로 채워져 있어 태아를 외부의 충격으로부터 보하한다. 태아의 노폐물은 탯줄을 거쳐 태반을 통해 모체로 이동하지만 태아로부터 떨어진 상피 세포, 털, 배설물 등의 일부는 양수에 떠다닌다. 이렇게 양수에 떠다니는 태아의 세포를 채취하여 배양한후 현미경으로 관찰하는 양수 겸사를 통해 태아의 염색체 구성을 알 수 있다. 따라서 염색체의 구조적인 이상이 있는 경우나 염색체의 수에 이상이 있는 경우를 미리 알 수 있는데, 이를 핵형 검사라 한다. 물론 핵형 검사를 통해 태아의 성별도 알 수 있지만, 양수 검사의 원래 목적은 염색체 검사를 통해 염색체 이상에 의한 기형아의 출산을 막는 것이다.

 

Q. 우리나라는 지진의 안전 지대일까?

 

A. 해양판인 태평양판이 대륙판인 유라시아판 아래로 섭입하는 동아 베니오프 대를 따라 지진이 발생하는데, 우리나라는 심발 지진이 발생하는 곳에 위치한다. 현재 우리나라의 지진은 연평운 17회 정도 발생되고 있다. 이중 사람이 느낄 수 있는 규모 3.0 이상은 연평운 10회이고, 피해 발생우려가 있는 규모 5.0 이상은 8~10년에 1회 정도 발생한다. 규모 5.0 이상으로 피해가 발생하였던 지진은 20세기 들어 총 4회 발생되었으며며, 최근에 발생된 대표적인 지진은 1978년 홍성 지진으로 건물 균열 등의 피해가 나는 정도 였다. 그러나 최근에 지진 발생 빈도는 증가 추세에 잇다.

 

Q. 우리나라의 동해는 어떻게 생겼을까?

 

A. 서해안과 남해안은 복잡한 굴곡을 가진 해안선과 크고 작은 섬으로 이루어져 있다. 이러한 해안선은 빙하기에 육지로 드러나 있던 황해와 남해의 해저가 간빙기에 해수면이 상승하면서 바닷물로 덮여 리아스식 해안이 만들어졌기 때문이다. 동해의 해안선은 매우 단조로운 모습으로 서해안이나 남해안과 다르다. 또, 대륙붕으로 되어 있는 황해나 남해와 달리 동해는 대륙붕이 좁고 대륙사면이 잘 발달하였고, 해저 분지와 해산이 발달해 있다. 그럼 동해는 어떻게 만들어졌을까? 동해의 성인에 관해서는 두 가지 이론이 있다. 함몰설은 한반도와 일본 열도 사이가 육지였으나, 이육지가 가라 앉아 바다가 되었다는 것이다. 열림설은 과거에 일본이 한반도에 붙어 있었으나 약 4500만 년 전부터 2500만 년 전 사이에 한반도로부터 분리되면서 동해 바다가 열렸다는 이론이다. 현재 여러 가지 조사 결과 열림설이 타당한 것으로 알려져 있다. 따라서 동해는 마치 대서양이 열리듯이 육지가 갈라지면서 생긴 바다이다.

 

Q. '흐리고 한 때'와 '흐리고 때때로'는 어떤 차이가 있을까?

 

A. '오늘 중부 지방은 흐리고 한 때 비가 오겠습니다.' 또, '오늘 중부지방은 흐리고 때때로 비가 오겠습니다.'

비슷하게 들리는 두 일기 예보의 내용은 어떻게 다를까?

일기 예보를 바르게 이해하고 생활에 응용하기 위해서는 일기 예보에 사용된 용어를 살펴보자.

 - 오늘 : 그 날의 일출에서 일몰까지

 - 오늘 밤 : 그 날의 일몰부터 다음 날 일출까지

 - 내일 : 다음날 의 일출에서 밤 12시까지

 - 모레 : 다음날 밤 12시부터 그 다음 날 밤 12시까지

 - 강수확률 : 1㎜이상의 비 또는 눈이 내릴 확률을 의미한다. 예를 들어 강수 확률이 30%라는 것은 과거에 같은 일기 조건의 100회 가운데 30회 비가 내렸다는 의미이다.

 - 흐리고 한 때 비 : 예보한 기간에 흐리며, 그 기간 중 비가 내리는 시간은 ¼보다 적다.

 - 흐리고 때때로 비 : 예보한 기간에 흐리며, 그 기간 중 비가 내리는 시간은 ¼이상 ½이하이다.

 - 비 : 예보한 기간의 ½이상이 비가 내린다.

 

Q. 집중호우란 무었일까?

 

A. 일반 적으로 1시간 동안의 강우량이 30㎜ 이상, 일 강수량이 100㎜이상의 많은 비로 단시간에 비교적 좁은 지역(보통 10~20㎞ 정도)에서 집중적으로 쏟아지는 경우를 집중호우라고 한다. 강우 현상은 20~30분에서 2~3시간의 주기로 강약의 병동을 보인다. 급격한 상승 기류에 의해 형성되는 뇌우(적란운)에서 매우 짧은 시간에 천둥, 번개와 함께 집중적으로 쏟아진다. 태풍, 장마 전선, 대규모의 저기압에 동원되어 2~3일 동안 지속될 경우에 많은 비로 인한 홍수 및 산사태가 유발된다. 6월과 9월 사이에 24시간누적 강수량이 100㎜ 이상인 관측소가 하나라도 발생하면 집중호우가 일어난 것으로 간주할때 연평균 10개 정도 발생하였다.

 

Q. 우리나라에 가뭄이 나타나는 경우는 언제인가요?

 

A. 우리나라에서 가뭄이 발생할 때의 기압 배치를 살펴보면 북태평양 해상에 중심을 해양성 열대 기단의 세력이 발달되어 우리나라를 완전히 덮거나 극도로 약해서 우리나라에 미치지 못할 때, 오호츠크 해 해상에 중심을 둔 해양성 한대 기단인 오호츠크해 기단이 발달하여 우리나라에 크게 영향을 미칠 때, 대륙으로부터 고기압이 남하하여 우리나라에 머무를 때 등이다. 또한, 강수량을 지배하는 해양성 열대 기단과 해양성 한대 기단 또는 대륙 기단의 어느 한족이 지나치게 강하거나 약하여 기단의 경계에 해당하는 기압골이 우리나라에서 벗어나게 되는 경우에도 가뭄이 발생한다. 즉, 전선이 우리나라에서 벗어날 때 가뭄이 발생한다.

 

Q. 바다마다 색이 다르나요?

 

A. 바닷물을 손으로 떠서 들여다 보면 보통의 물처럼 무색 투명하다. 그런데 우리 눈에 보이는 바다는 푸르게 보인다. 그것은 햇빛이 바다로 들어가면서 다른 색의 빛은 대부분 흡수되고 푸른색의 빛만 산란되기 때문이다. 또, 하늘의 푸른색이 바다의 수면에서 반사되기 때문이기도 하다. 그런데 세계의 여러 바다 중에는 우리나라의 왕해나 서아시아의 흑해처럼 이름에 색깔이 들어있는 것들이 있다. 이것은 바당 황토가 많이 포함되어 있거나 검은색의 침전물이 들어있어 그러한 이름이 붙여진것이다. 쿠로시오 해류는 아열대 해역에서 흘러와 산소와 영양 염류가 적어 검푸른색을 띠기 때문에 붙여진 이름이다. 또 여름철 양식장에 큰 피해를 주는 적조 현상은 바다의 수온이 갑자기 올라가서 조류가 크게 번성하면서 붉은 색의 띠기 때문에 붙여진 이름이다.

 

Q. 운석은 어디에서 온 것일까?

 

A. 운석은 지구의 암석과 매우 비슷하다. 특히, 석질 운석은 지구의 화산암과 매우 유사하여 대기와의 마찰로 인해 표면이 녹은 흔적을 통해 운석임을 판단할 수 있을 정도이다. 석질 운석 외에도 철과 나켈을 많이 포함하는 철질 운석도 발견된다. 과학자들은 운석의 대부분이 과거에는 행성의 일부였을 것으로 생각하고 있었다. 어떤 행성이 다른 천체와 충돌하거나 태양이나 목성의 인력에 의해 깨어져 현재의 소행성들이 되었고, 그 일부가 지구로 떨어져서 운석이 되었다는 것이다. 지구의 물질과 운석의 물질을 비교해 보면, 석질 운석은 지구의 맨틀부분, 철질 운석은 핵부분이었다고 추측할 수 있다. 즉, 지구의 핵이 철과 니켈로 되어 있다고 하는 근거는 바로 운석의 기원 철질 운석의 성분을 연구한 결과에 다른 것이다. 한편, 지구의 나이가 46억 년이라는 것도 운석의 나이를 측정하여 알아낸 것이다. 즉, 지구와 운석(행성)은 같은 시기에 생성되었다는 가정을 이용한 것이다.

 

Q. 베토벤은 납 중독으로 사망했다?

 

A. 베토벤이 1827년 빈의 베링거 묘지에 안장될 당시 사람들은 그가 간질환과 수종으로 사망했다고 믿었다. 그러나 베토벤이 납중독으로 사망했다는 사실이 172년만에 DNA 검사를 통해 새롧게 밝혀졌다.

미국의 수집가 이라브릴런트는 경매에서 베토벤의 머리카락을 구입하여 시카고의 한 연구소에 DNA 검사를 의뢰하였다. 4년에 걸친 조사 결과 15㎝ 길이의베토벤 곱슬머리카락하나로 사망 전 6개월간 신체의 화학적 상태를 규명하는데 성공하였고, 연구소 측은 베토벤의 머리카락에서 정상인의 100배나 되는 60ppm의 납이 검출되었음을 발표하였다. 음악 연구가들은 베토벤이 시골 신선한 공기를 즐겼고 특히 도나우 강에서 잡은 민물고기를 매우 좋아했다고 밝혔다. 그러나 산업 연구가들은 산업 혁명이 시작된 19세기 전반 도나우 강변의 많은 공장이 중금속 오염물질을 강으로 다량 배출했다고 확인했다. 이로써, 일부 연구가들은 베토벤은 납중독된 물고기를 먹음으로써 납중독에 의해 사망하였다고 추측하고있다.

 

Q. 군산 ― 아산만 100년뒤 물에 잠길수도…

 

A. 지구온난화 등으로 해수면이 1m 상승할경우 한반도 면적의 1.2%가 물에잡기고 125만여 명이 어떤 형태로든 영향을 받는다는 연구 결과가 나왔다.

또, 지리적으로는 저지대가 많은 서해안이 남해안이나 동해안에 비해 영향을 더 많이 받으며, 서해안 중에서도 북한이 남한보다 더 피해을 받는 것으로 나타났다.

이 같은 사실은 지구 온난화와 태풍, 해일 등에 의한 해수면상승을 고려해 14가지의 해수면 상승에 대한 취약성  평가를 실시한 결과 나온 것이다.

유엔 산하 기관인 '기후 변화에 관한 정부간 패널' 보고서에 따르면 21세기 말 지구 온난화로 인해 지구의 평균기온은 최대 5.8℃, 해수면은 88㎝까지 상승할 것으로 예측했다.

 

Q. 음악과 소음의 차이는?

 

A. 일반적으로 사람들은 듣기 좋은 소리는 '음악', 듣기 싫은 소리는 '소음'에 비유하곤 한다. 그러나 음악과 소음을 구분하는 명확한 기준은 없다. 소리를 느끼는 것은 사람들의 주관적인 감각이기 때문이다. 어떤 사람에게는 듣기 좋은 음악도 다른 사람에게는 소음이 될 수도 있다.

비록 소리를 느끼는 것이 주관적인 감각일지라도 소음은 소리의 세기와 관련이 있다.

열화관이나 연주장에서 대형 스피커 옆에 앉으면 처음에는 괴롭지만 곧 익숙해진다. 이것은 소리에 익숙해진다. 이것은 소리에 익숙해지는 것이 아니라 귀가 상하고 있는 것이다. 갑자기 큰 에너지를 가진 소리가 내이에 전달되면 청세포가 파괴된다. 청세포는 일단 파괴되고 나면 회복되지 않는다. 따라서 오토바이, 굴착기 등에서 나오는 소음에 지속적으로 노출되지 않도록 조심해야 한다.

 

아래 내용은 오픈백과에서 발췌한 것입니다.

 

1. 탁구를 하려고 오래된 탁구공을 꺼냈더니 찌그러져있었다. 뜨거운 물에 탁구공을 넣었더니 원래 모양으로 복구되었다.

 

*과학원리: 온도를 높아지면 부피가 팽창한다.(간단히)-샤를의 법칙

 

2. 호수에서 아빠와 돌 던져 물에 많이 튕기기 내기를 했는데 물의 표면과 거의 수평으로 맞닿도록 돌을 던지면 돌이 더 멀리 잘 튕겨져 나갔다.

 

*과학원리: 물은 다른물질보다 표면장력이 크다. 소금쟁이도 물의 표면장력에 의해 물위를 걷는다.

 

3. 사이다의 톡쏘는 맛을 더 강하게 느끼려고 사이다를 냉장고에 넣어 차갑게 해서 먹었다.

 

*과학원리: 기체(탄산)는 높은압력과 낮은온도에 잘 녹는다.

 

4. 아빠가 일하시다 남은 구리로된 판으로 연필꽂이를 만들었다. 녹이 슬까봐 페인트로 겉을 칠했다.(아니면, 음료수캔(알루미늄)을 잘라 곱게 펴서 구리판밖을 감쌌다.)

 

*과학원리: ①금속은 공기와 차단되면 녹슬지 않는다.-금속은 물과공기를 만나면 녹이 빨리슨다. ②구리보다 반응성이 큰 금속으로 도금하면 구리는 녹슬지 않는다.

 

5. 벌에 쏘여 암모니아 수를 발랐다.

 

*과학원리: 산과 염기의 중화반응

 

6. 친구가 빈혈로 고생한다. 그래서 말해주었다. 넌 일반인에 비해 적혈구가 모자란거야. 뿌듯했다.

*과학원리: 적혈구는 헤모글로빈을 함유하고 있어, 우리몸에 산소를 운반한다.

 

7. 며칠째 변비다. 그래서 원래 내가 하루에 먹는 물의 양보다 더 많이 물을 섭취했다.

 

*과학원리: 변비는 대장에서 물을 많이 흡수하여 변에 수분이 없어 매끄럽게 배출되지 못하는것이다.

 

8. 번개가 칠때 자동차 안으로 대피했다.

 

*과학원리: 번개속의 전자들은 자동차(금속) 표면을 따라 흐른다. 절대 안으로 침범하지 못한다.

 

9. 두꺼비집의 퓨즈가 떨어져나갔다. 당장 퓨즈를 살길이 없어 알루미늄 호일로 퓨즈를 대신하였다.

 

*과학원리: 알루미늄은 금속이다. 그래서 전기를 통한다.