허약한 슈퍼박테리아?

한때 마이클 잭슨 생전 슈퍼박테리아에 감염된 것이 아닌가 하는 기사가 종종 눈에 띈 적이 있었다. 사실 슈퍼박테리아에게는 "슈퍼"라는 말은 잘 어울리지 않는다. 보통의 박테리아 미생물류가 페니실린과 같은 항생제에 의해 소멸하는데 반해 슈퍼박테리아들은 이러한 항생제가 통하지 않는 "기형" 혹은 "돌연변이" 박테리아에 불과하기 때문이다.

이러한 돌연변이는 유전되지 않는 것으로 알려져 있지만 미생물 단위에서는 세포분열이 곧 번식이기 때문에 변이된 유전자가 그대로 복제된다. 사실은 돌연변이가 유전되지 않는 것이 아니라 고등생물일수록 이를 방지하는 메카니즘이 강력할 뿐이다. 심지어 획득형질도 어느정도는 유전되는 것으로 알려져 있다. 생물 교과서에 실린 진화 등에 대한 내용들은 심히 오래된 내용 뿐이어서 근거도 부족하고 단순 참고만 하는 것이 좋겠다 할 만큼 한심했던 적도 있었다.



각설하고 이러한 돌연변이들은 당연히 항생제가 통하지 않으니 자연에서 생존에 유리할 것으로 생각되지만 실제로는 그렇지 않다. 어디까지나 돌연변이는 돌연변이고 대개의 돌연변이는 생존에 불리한 쪽으로 적용된다. 돌연변이가 어쩌다 우연히 우리에게 항생제로 알려진 성분들에는 강한 내성을 얻었을지 모르지만 다른 기본적 생존능력에 있어서는 돌연변이 박테리아들이 건강한(?) 박테리아들보다 부족한게 사실이다. 따라서 자연상에서 이러한 슈퍼박테리아가 발생된다면 이는 슈퍼라는 명칭이 무색하게 경쟁에서 뒤쳐지게 되고 기를 펴지 못하고 금새 멸종하게 될 것이다.

문제는 항생제를 복용한 인간의 몸 속에서 이러한 슈퍼박테리아가 발생할 경우이다. 주변에 경쟁할 다른 건강한(?) 박테리아들은 항생제에 의해 모두 죽어 없어지고 나면 슈퍼박테리아에게는 이젠 경쟁자가 없는 내세상인 것이다. 슈퍼박테리아들의 적은 항생제가 아니라 동료 박테리아들이었던 것이다. 그렇다고 구더기 무서워서 장 못 담글 수도 없고 전 인류의 적이 될 슈퍼박테리아를 예방하기 위해 내 한몸 쯤 항생제를 복용않고 순순히 박테리아에게 죽어줄 수도 없는 일이다. 그렇다면 우리가 택할 수 있는 선택은 어떤 것이 있는가?

슈퍼박테리아를 막기 위해서는

전반적 오남용을 피해 버릇해야 한다. 감기 등에도 항생제를 복용해 버릇하면 괜히 자연상에서의 슈퍼박테리아의 발생확률만 높여주는 일이다. 특히 이러한 항생제는 몸에서 잘 분해되지 않고 배설 등으로 자연상에 쌓이는 경우가 있는데 이렇게 되면 항생제를 복용한 인간의 몸속이 아니라 자연 어느곳에서라도 슈퍼박테리아가 발생할 확률이 높아지게 된다. 현재처럼 동물들의 사료에 항생제를 죽어라 섞어서 키우는 것도 지양해야 할 일이다. 자연속에 돌고 있는 항생제는 인간이 약으로 먹는 항생제보다 오히려 이처럼 가축들이 먹고 싸는 항생제가 거의 대부분이다.

또 어설피 항생제를 복용하느니 제대로 먹어야 한다. 일단 의사의 처방대로 세균 제대로 잡힐 때까지 제대로 먹어야 한다. 어설피 먹다 말다 끊었다 하면서 박테리아 숫자만 줄었다 늘었다 다시 감염되게 되면 이 때야 말로 돌연변이 슈퍼박테리아의 발생에 딱 좋은 시츄에이션이다. 항생제에 의해 박테리아가 셧아웃되면 돌연변이고 뭐고 탄생할 수 없다. 어설피 항생제도 제법 있고 박테리아도 죽지 않고 어떻게 견딜 정도일 때 슈퍼히어로슈퍼박테리아가 탄생하기 가장 좋은 환경이다.



어린아이들이나 저항력이 약한 노인의 경우 대형병원을 피해야 할 것이다. 대형병원에는 별의 별 종류의 환자가 있기 때문에 결국 별의 별 종류의 항생제가 사용되고 있고 별의 별 종류의 미생물들이 자라고 있기 마련이다. 이런 경우 힘이 약한(?) 슈퍼박테리아들은 저항력이 약한 노인과 어린이들을 숙주로 세상에 불쑥 튀어나오는 수가 많다. 병원감염은 선진국에서도 도저히 약발이 없는 성격의 것으로 웬만하면 대형병원을 찾는 습성부터 고칠 필요가 있다.


사실 신체가 건강하고 인체 저항 능력이 정상일 땐 슈퍼박테리아는 커녕 몸속에서 악성 미생물들이 제대로 기를 펼 수 없다. 그리고 앞에도 언급했듯이 슈퍼박테리아의 일반적 생존능력은 평범한 박테리아보다 오히려 약하다. 당신이 건전한 신체와 저항능력을 유지하는 것이 가장 우선이다. 항생제가 자주 사용되다보면 인체의 기본적 저항능력이 갈수록 쓰이지 않게 되고 약물에 의존하게 되므로 기본적 저항능력부터가 감소된다는 것을 알 수 있다. 오히려 선진 유럽의 어머니들은 아이들이 흙도 먹고 코딱지도 먹고-_- 하면서 강한 저항능력을 가지고 크도록 하는 것을 권장한다.

Posted by musiki

과거 그리스 철학자들은 만물의 근원이 물이라고 생각했다. 그도 그럴 것이 물은 지구 표면의 70% 이상을 차지하고 있으며 인체의 70% 이상이 물로 구성되어 있기 때문이다. 인간은 아무것도 먹지 않고 수개월을 견디는 경우도 존재하는데 반해 물없이는 단 며칠도 견뎌내기 힘들다. 대체로 어린 학생들이 묻는 것 중의 하나가 인체는 액체,고체,기체 중 어느 것으로 이뤄졌느냐 하는 것이다. 이에 제대로 대답하는 교사가 별로 없는데 실제로 인체는 "용액"으로 이뤄졌다고 보면 큰 문제가 없다. 인체를 구성하는 콜로이드라는 형태의 수용액의 예로서는 흔히 보는 젤리, 묵 등을 들 수 있다. 대체로 반투명하며 고체같으면서도 유연성이 있다. 얘기가 딴데로 샌 것 같지만 결국 종합하면 인체는 거의 물로 이뤄졌다는 것이다.

자화 육각수니 해저심층수니 환원알칼리수니 천연광천수니 넘쳐나는 물의 종류만도 가지가지. 오늘은 환원 알칼리수에 대해서 짧게 한마디 해볼까 한다.   

musiki의 집에는 수소 발생장치를 내장한 H모사의 정수기가 설치되어 있다. 일종의 환원 알칼리수를 만들어준다는 것 같다. 물은 두개의 수소 원자와 한개의 산소 원자로 이뤄져 있다는 사실은 삼척동자도 아는 사실이다. H-O-H 의 구조로 되어 있는 물분자가 한개의 H+ 이온과 한개의 OH- 이온으로 갈리게 되면서 산성이냐 알칼리성이냐가 구분되게 된다. H이온의 농도가 높아지면 이는 산성이 될 것이요, H이온의 농도가 줄어들고 OH 이온의 농도가 높아지면 이는 알칼리가 될 것이다.

물분자는 H+이온과 OH- 이온으로 분리된다. 

만약 musiki의 집에 있는 정수기가 물에 수소이온을 주입시켜주는 장치라면 수소이온 농도가 높아져서 물은 산성화가 될 것이다. 그렇다면 물은 산성수가 된다. -_-;;;; 뭐냐? 아하, 아마 이런 의미일 것이다. 물을 전기분해해서 수소기체를 물밖으로 빼내주는 역할을 한다는 얘기겠구나. 수소기체를 발생시킨다는 얘기는 물에서 수소기체를 뽑아낸다는 얘기일 것이다. 그렇다면 물은 다소 알칼리성이 될 것이다.

그런데 이러한 수소 발생장치가 활성산소 라디컬을 잡아준다는 광고문구를 보고는 맛탱이 가고 말았다. 활성산소 라디컬의 예중에는 OH-가 존재하기 때문이다. 윽. 그렇다면 OH- 이온은 몸에 안좋은 활성산소 라디컬이라는 얘기이네? 거기다 H+이온을 결합시켜서 알칼리성을 중화시킨다는 얘기잖아? 물을 알칼리화한다는 얘기가 아니네? 오늘 찾아온 기사에게 개념을 물어봤지만 일개 A/S 기사가 제대로 알고 있을리는 만무하다.

결론은 뭐냐. 환원알칼리수에 있는 OH-기는 활성산소의 일종으로 몸에 유해하다는 얘기가 되네? 그렇다면 환원알칼리수는 몸에 유해하다는 얘기냐 뭐냐? 뭐 당연한 얘기겠지만 사실 알칼리성 용액은 몸에 유해하다. 중학교때 다 배웠다시피 알칼리 용액은 단백질을 녹이는 성향이 있으며, 조선시대때 사약으로 이용한 것 역시 강알칼리 용액이다. 먹으면 강알칼리에 식도가 다 녹아버리니 죽는게 당연하다. pH 8.5 정도의 약알칼리가 그다지 위험성이 있는 것은 아니다마는 알칼리가 무조건 몸에 좋은 것인양 선전하는데에는 문제가 있다.

 

활성 산소 라디칼이라 


어찌보면 전혀 엉뚱한 얘기로 샌 것 같은데 결국 물의 개념, 어떤 물이 어떤 물이고 원리가 어떻게 되는지 기업에서는 사실 제대로 이해하지 못하고 영업을 하고 있다는 것이다. 아 뭐 물 업체만 그런건 아니고 대개의 경우 그렇다. 당연한 얘기지만 화학박사가, 생리학 박사가, 아니 최소한 전공자가 광고를 만들고 영업을 하는 것은 아니지 않는가? 그냥 앞뒤 다 잘라먹고 "좋다는 얘기네요?" 하고는 그대로 광고하고 영업해서 갖다 팔아먹는거다.

필자는 환원알칼리수가 몸에 좋고 맛이 부드럽다는 얘기 그냥 X소리로 치부한다. 확실히 말하건대 환원알칼리수는 쓰다. 알칼리는 쓴맛이라는 것은 중학교때 모두가 배우는 사실이다. 객관적으로 보건대 우리집 물맛도 쓰다. 아 이거 과장광고한것은 아니었다. 분명 알칼리수가 나오긴 나오는구나. 하여간 두X의 "Like first time" 어쩌고 소주 맛이 알칼리수를 썼다면 다른 소주보다 쓴게 당연하다. 필자는 쓴술 싫어하기 때문에 굳이 이거 마실 필요가 없네?

2등급 의료기기로 분류된다고 한다


혹자는 환원알칼리수가 식용으로 부적합하다고도 말한다. 음. 그양반이 화학박사라는 건 허풍이지만 그 주장 자체는 말되는 소리다. 어디까지나 인체가 좋아하는 것은 알칼리가 아니라 중성이다. 단, 현대인들이 하도 산성화될 음식들만 골라먹다 보니까 체액이 산성화되고 알칼리수 좀 마셔서 중화시켜야 한다는 개념은 인정 안하는 바 아니나, 건강한 중성의 몸을 가진 사람들이 굳이 알칼리수 마셔서 몸을 알칼리화해서 좋을게 없다. 뭐든지 과해서 좋은 건 없다. 중도가 가장 좋은 것이다.   

실제로 알칼리성 음료가 몸에 좋은 이유는 따로 있다. 물의 알칼리성이 중요한 것이 아니라 알칼리나 알칼리 토금속류가 다소 녹아있는 물이 몸에 좋다. 그렇다고 다량 녹아있으면 당연히 먹고 골로 가는거고 그냥 바위틈새에서 지하수에 자연스럽게 녹아들어가있는 알칼리나 알칼리 토금속류 -바위들은 광물이므로 미네랄이라고도 부른다.- 는 자연스러우면서도 인체에 미량이나마 꼭 필요한 필수아이템이다. 알칼리나 알칼리 토금속류는 물에 녹으면서 수소기체를 발생시키고 OH- 이온을 생성시켜 물을 알칼리성으로 만든다.

알칼리 금속들 


그런데 이놈의 환원알칼리수라는것은 걍 억지로 수소를 뽑아내고 OH-만 남기니 정작 중요한 알칼리와 알칼리 토금속류의 미네랄은 쏙 빼먹고 알칼리성만 남긴 물이 대체 인체에 어떤 도움을 준다는 것인가? 이런 물은 어짜피 알칼리 상태가 오래 유지되지도 않고 걍 위장에 닿는 순간 위액에 의해 산성화되어버리는데 의미가 있나? 위액의 산도를 조금은 낮춰주니 위산과다인 환자한테 효과가 있거나 아까 말했듯 현대인들의 산성화된 체액을 환원하기 위해 약용으로 쓰는 것은 당연히 의미가 있고 좋은 약이 되겠지만 그런 용도가 아니라면 대체 인체에 있어 어떤 의미가 있는 것일까? 오히려 위산이 약한 사람은 위액이 희석되어서 소화불량만 걸리는거 아닌가? 어쩌면 병원에서 자신의 혈액 등의 산성도를 측정하고 알칼리수를 먹을지 말지 결정하는게 아무래도 나을 지 모르겠다.

우리가 고교까지 배운 화학에만 해도 모든 답은 나와있다. 어떤 학생들은 과학이 실생활에 아무짝에도 쓸모없는 성격의 것이라며 배우기를 기피하는 경향이 있다. 그러나 대중들이 조금만이라도 과학적인 지식과 사고방식을 갖춘다면 과장 허위광고 법정싸움 입씨름 따위에 놀아나는 일은 없을 것이다.

Posted by musiki

빛의 파장과 주파수

 

빛은 파동이기 때문에 다양한 파장(혹은 주파수)의 구성요소를 가지고 있다. 파장과 주파수(진동수)의 관계는 다음과 같다.

속도=주파수×파장

 

파장은 파동이 한번 진동하면서 진행하는 거리이다. 속도가 일정하다고 보았을 때 주파수가 높아진다는 것은 파장이 짧아진다는 의미이고 주파수가 낮아진다는 것은 그 반대의 의미이다. 따라서 이 둘은 반비례 관계이다. 만약 주파수가 일정하고 속도가 더 느려진다면 파장은 짧아질 것이다.

 

파장별 빛의 종류

 

보통 공기중에서 700nm 정도의 파장을 가지며 의 주파수를 가진 빛은 우리 눈에서 붉은 계열로 인식된다. 파장이 짧고 주파수가 높아질수록 우리 눈은 점점 붉은 색에서 노랑 초록 파랑 보라 색으로 인식하게 된다. 그리고 주파수가 어느 정도 이상이(혹은 파장이 어느 정도 이하가) 되면 보라색을 뛰어넘어 울트라 보라색(U.V. Ultra Violet, 자외선)이라고 불리우며 더 이상 우리 눈에 보이지 않게 된다. 물론 주파수가 어느 정도 이하로 내려가도 마찬가로 인프라 붉은색(I.R. Infra Red, 적외선) 이라고 부르며 눈에 보이지 않는다. 사실 무수히 많은 종류의 빛중 인간의 눈으로 볼 수 있는 빛은 얼마 되지 않는다. 우리는 이 얼마되지 않는 종류의 빛을 가시광선(Invisible Light)이라고 부른다.

 

다양한 종류의 전자파

 

적외선보다 주파수가 낮은(파장이 긴) 빛은 흔히 전자파, 혹은 줄여서 전파라고 부른다. 전자파의 종류만도 RF,UHF,VHF 등 방송에 쓰이는 전자파를 비롯해서 Show, T등의 3G 화상이동전화에 쓰이는 2.4Ghz 마이크로파까지 다양하다. 여담이지만 한국은 세계에서 2번째가는 3G 이동전화시장이다. 전파가 빛의 속도로 움직인다는 것은 알았지만 전파가 빛의 일종이라는 사실을 아는 사람은 별로 되지 않는다. 물론 이보다는 빛이 전파의 일종이라고 배우는 것이 더 현명한 발상일 것이지만 말이다. 자외선보다 주파수가 높은(파장이 짧은) 빛은 흔히 방사선이라고 부른다. X선이나 감마선, 혹은 그 이상의 우주선들은 에너지가 매우 높다. 파동의 주파수가 높을수록, 파장이 짧을 수록 파동의 에너지는 높다. 따라서 찢어지듯 높은 음의 소리는 더 적은 소리라 해도 멀리까지 전달되며 사람의 귀를 더 아프게 한다.

 

빛도 마찬가지이다. 같은 레이저라 하더라도 적색보다 녹색이나 푸른색 레이저가 훨씬 강력하며 심지어 인체에 사용할 시 화상을 입게 만들고 눈을 멀게 만든다. 이보다 더 강력한 자외선은 지구상에 오존층이 없었더라면 전 인류를 충분히 피부암으로 전멸시킬 수 있었을 것이다. X선이나 감마선 등의 방사선은 이보다도 너무 에너지가 높아서 기계와 사람의 몸을 쉽게 관통해버린다. 순순히 관통만 하면 다행이지만 방사선의 고에너지는 우리 몸을 관통하면서 각 세포의 DNA의 구조에 영향을 끼칠수도 있다. 다행히도 지구상에서는 지구 자기장이 이러한 방사선들의 침략을 막아주는 덕에 우리는 살아남아 있다. 부시 대통령이 공약으로 내걸었던 유인 화성 탐사 계획은 이러한 우주 방사선을 막을 방법이 없다는 것을 알고는 유야무야되고 말았다.

 

여기서 퀴즈가 있다. 사람의 눈은 색깔을 인식할 때 과연 파장을 인식할까 아니면 주파수를 인식할까? 같은 빛이라 할지라도 물속의 빛 파장보다 공기중의 빛 파장이 길 것이다. 따라서 사람이 파장을 인식한다면 같은 주파수의 빛을 보더라도 물속에서 빛을 본다면 파란색으로 치우칠 것이고 공기중에서는 빨간색으로 치우친 빛을 보게 될 것이다. 과연 맞을까? 글쎄? 아닐 것이다. 아무리 빠른 빛이건 느린 빛이건간에 결국 눈 안을 지나가면서 눈 안의 액체에 의해 같은 속력이 될 것이고 결국 같은파장으로 변하게 될 것이다. 그렇다면 눈에 바늘을 찔러 액체를 바꿔가면서 실험하는 수밖에 없다는 얘긴데, 불행인지 다행인지 이런 무식한 실험은 커녕 발상이라도 해본 미치광이 과학자는 역사적으로 없었다. 역사적으로 자신의 눈을 가장 학대했던 미치광이 과학자는 아이작 뉴턴이었다. 뉴턴은 자신의 눈에 바늘을 가능한 깊이 꽃아보는 실험을 했다가 사흘간 암실 신세를 졌다고도 한다. 때로는 태양을 얼마나 오랫동안 쳐다볼 수 있는가 하는 무모한 실험을 하기도 했다. 그럼에도 그가 실명하지 않았던 것은 기적이라고밖에 볼 수 없다.

 

의외로 백색광은 거의 무한히 다양한 색의 빛으로 이뤄져 있다.

 

대개의 경우 우리 눈이 흰색이라고 인지하는 색은 모든 가시광선의 결합체이다. 빛의 3원색이라고 알려져 있는 적색(Red),녹색(Green),파랑색(Blue)을 모두 같은 비율로 꽉꽉 채워 섞으면 흰색의 빛을 만들 수 있다. 따라서 흰색의 RGB 부호는 R255,G255,B255이다. 적색의 파장은 700nm이고 녹색의 파장은 500nm이다. 노란색의 파장은 대략 600nm 안팎일 것이다. 그러나 700nm와 500nm의 빛을 어케어케 잘 섞으면 우리 눈에 노란색으로 보이는 빛을 만들 수는 있다. 그러나 순수한 노란색 빛과 적색과 녹색을 적당히 섞어 만든 노란색은 분명 서로 다른 존재이다. 물론 LCD 모니터를 보는 우리 눈에는 그다지 차이없이 보인다. 그럼에도 그 스펙트럼을 자세히 조사해 보면 차이를 발견할 수 있다. 어디까지나 색의 3원색만으로 총천연색을 만든다는 것은 우리의 착시현상을 이용하는 방식이라 할 수 있다. 실제의 빛은 수없이 많은 다양한 파장의 빛으로 이뤄져 있다. 3파장 형광등은 기존의 형광등보다는 천연색에 가깝지만 그렇다고 완벽한 것은 아니다. 태양빛이 100이라 하면 3파장 형광등은 80% 정도에 불과하다. 최근 5파장 형광등이라 해서 더 다양한 파장을 함유하고 있는 형광등이 발매되고 있다. 이제서야 점점 천연색에 가까운 장치들이 개발되고 있는 것이다. 

 

한때 초소형 레이저 프로젝터를 만들기 위해 SK 삼성 등의 각 회사에서 R,G,B 세개의 색 레이저만 가지고 어떻게 해서건간에 총천연색 프로젝터를 만들려 했던 시도가 있었지만 잘 생각해보면 애초부터 어림없는 시도라는 것을 알 수 있다. 단순히 700nm의 빛과 500nm의 빛을 섞어서 600nm의 빛을 만든다는 것은 불가능하다. 파동은 중첩될 뿐 우리 생각처럼 희석되지 않는다. 우리가 쓰는 붉은 색 광원은 다양한 붉으스름한 파장의 빛이 섞여있는 것이고 레이저는 정확히  한가지 파장에 근접한 빛만을 발사하게 된다. 700nm 레이저라면 705nm나 710nm의 빛은 거의 섞여있지 않다고 봐도 무방하다. 이것을 이용해서 총천연색을 만든다는 것은 결국에는 엄청난 어려움에 봉착하게 될 것이다. RGB 레이저로 총천연색을 만든다는 것은 처음부터 현명한 생각은 아니었다. 결국 SK와 삼성의 휴대폰용 프로젝터는 분출되는 빛의 파장이 레이저보다는 다양한 RGB 다이오드를 사용한다.

Posted by musiki

직진하는 빛을 눈으로 본다는 것

 

앞에서 빛은 파동(wave)이지만 이상한 성질을 가진 파동이라는 사실을 배웠다. 빛은 밀도가 적어 0에 가까운 진공중에서 가장 빠르고 밀도가 높은 물질에서는 대체로 느려진다. 파동은 밀도가 높은 고체에서 가장 빠르고 밀도가 낮은 기체 등에서 가장 느리며 매질의 밀도가 너무 낮아 0에 가깝게 되면 파동은 아예 풀려버려 전파되지조차 않는다. 그렇지만 파동과의 공통점 역시 많이 존재한다.

 





일단 빛이 들어와야 보건 말건 할 것 아닌가

 

우선 빛은 직진한다는 점이다. 파동도 일단 직진한다. 우리 눈으로 뭔가를 본다는 것, 혹은 카메라로 뭔가를 찍는다는 것은 눈이나 렌즈 안으로 빛이 들어와야만 가능하다. 만약 빛이 단순히 직진만 한다면 직사광선(Direc light)이 아니면 눈에 보이지 않는다는 얘기가 된다. 눈과 광원(Light source)이 일직선이 아니면 그 빛은 내 눈에 전혀 안 들어올거라는 얘기다. 햇빛을 직접 쳐다보지 않는다면 햇빛을 볼 수 없다는 얘긴데? 그런데 빛은 반사와 회절 등의 운동도 한다. 그래서 우리 눈으로 여러가지 물질을 볼 수 있는 것이다. 파동도 마찬가지이다. 소리는 반사와 회절 등을 통해서 코너 돌아서 나온 소리일지라도 쉽게 들을 수 있는 것이다.

 


어떻게든 돌고 돌아서 눈과 귀로 들어온다

 

빛의 반사 법칙

 

파동이 어딘가에 부딛혀 반사(Reflection)할 경우 스넬(Willebroad Snell)이라는 양반이 발견해낸 스넬의 법칙(Snell's law)을 만족한다. 입사각과 반사각이 같다는 단순한 법칙이면서 당구공에 있어서의 탄성충돌(Elastic Collision) 의 법칙과 동일하다. 파동은 마치 벽에 부딛히는 둥근 당구공과도 성질이 비슷하다는 것을 알았.! 만약 여러분이 현재 "입자(Particle)"라는 개념이 무엇인지 지금 알고 있다면 이러한 사소한 점에서 파동과 입자가 한가지 동일한 성질을 가지고 있다는 점을 깨달았을 것이다!

 


Snell의 반사(Reflection)와 굴절(Refraction)의 법칙

 

그런데 반사만으로 우리 눈에 물질이 보이는 이유를 설명할 수는 없다. 그래서 난반사(Diffuse Reflection)의 개념을 이해해야 한다. 물질의 표면은 생각보다 평평하지 않고 거끌거끌한 표면으로 이뤄져 있다. 그래서 부딛히는 위치에 따라 입사각이 마구 달라진다. 입사각이 달라지면 반사각도 달라진다. snell의 법칙이 입사각=반사각 이라는 법칙이었잖아. 그래서 정확한 입사각으로 들어오지 않은 빛도 난반사라는 현상을 통해 내 눈에 충분히 들어올 수 있다. 물질에 따라 파장에 따라 반사율은 달라질 수 있다. 우리 눈에 붉은 색으로 비취는 물체는 붉은 계열의 빛을 잘 반사하고 그 외의 빛은 흡수되는 경향이 큰 것이다. 난반사를 통해 우리 눈에 보이는 물체의 색깔 역시 결정된다고 할 수 있겠다.

 


정반사와 난반사

 

앞에도 지적했듯 내 얼굴앞을 스쳐 왼쪽에서 오른쪽으로 지나가는 빛은 내 눈에 보이지 않는다. 왜냐 그 빛은 내 눈에 들어오지 않고 그냥 오른쪽으로 지나갔기 때문이다. 붉은 색 레이저를 켜도 그 경로는 거의 눈에 보이지 않는다. 그렇다. 우리는 지나가는 빛을 눈으로 볼 수 없다. 지나가는 태양빛을 눈으로 볼 수 있을까? 우주공간에서는 태양에서 나오는 빛이나 지구 수성 달 등에 난반사된 빛이 아니라면 단지 내 앞을 지나가기만 하는 태양빛은 눈으로 전혀 볼 수 없다. 그래서 우주공간은 밤이고 낮이고간에 깜깜한 것이다. 가끔 출제되는 문제중에 만약 달이 은영전에 나오는 이젤론 요새처럼 생겨가지고 깨끗한 거울처럼 정반사만 하면 어떤 일이 벌어질까 하는 문제가 있는데, 그렇게 될 경우 달은 거의 보이지 않게 될 것이다.

 


광원이 아무리 밝아도 빛을 반사할 배경이 없으면 어두컴컴해 보일 뿐이다.

 

그런데, 지구상에서는 낮에 하늘 가득한 햇빛을 볼 수 있다. 녹색이나 푸른 레이저는 간혹 진행경로가 눈에 보이기도 한다. 이게 대체 어떻게 가능할까? 공기중의 공기분자나 먼지, 안개 등에 빛이 충돌해서 난반사한 것이 내 눈으로 들어오는 것이다. 이를 공기중의 산란현상이라고 한다. 이로 인해 공기분자는 푸른 빛을 산란시켜 푸르게 보이게 된다. 저녁에는 햇빛이 공기를 길게 통과하기 때문에 이런 푸른 빛이 다 산란되고 남은 찌꺼기인 붉은 빛만 남게 된다. 이를 우리는 노을(Red sky) 이라고 부른다. 진행하는 붉은 레이저 빛의 모습을 보고 싶다면 이러한 산란하기 좋은 분자를 공기중에 많이 뿌리면 된다. 분필가루를 공기중에 퍼뜨리면 빛의 진행경로를 잘 볼 수 있다. 하지만 이런 실험을 너무 자주 하면 진폐증에 걸릴지도 모른다. 하여간 공연장 등에는 이러한 조명효과를 위해서 일부러 안개를 뿌리곤 한다.

 


장난치지마라. 장님되는 수가 있다.

 

빛의 굴절은 속도의 차이 때문이다

 

빛은 진공에서 초속 30만Km로 가장 빠르고 공기중에서는 진공의 1/1.0027 의 속도를 가진다. 별 차이없네? 그런데 유리쯤 되면 대략 2/3의 속도를 가진다. 점점 느려진다. 그래서 굴절이라는 현상이 벌어진다. 앞서 말한 스넬의 법칙에 따르면 속도가 느려질수록 입사각보다 굴절각이 적어진다. 속도가 빨라지면? 굴절각이 더 커져버린다. 이때 모든 빛이 굴절하는 것은 아니다. 적은 양의 빛(유리의 경우 4%)이 프레넬 반사(Fresnel Reflection)라는 과정을 통해서 반사된다. 물이나 유리는 빛을 통과시키기도 하지만 어느 정도의 프레넬 반사를 일으켜 물질이 비춰보이기도 한다.

 

그런데 여기서 희한한 물질이 있다. 메타물질이라는 물질에서는 굴절률이 음수가 되어버린다. 보통 물질에서 굴절각이 30도라면 메타물질에서는 굴절각이 -30도가 되어버리는 엽기적 현상이 벌어져 버린다. 이를 잘 활용하면 투명인간이 되는 것도 완전히 불가능한 일만은 아니다. 하지만 이러한 빛의 굴절률은 빛의 주파수에 따라 달라진다. 따라서 사람은 완전하게 안보일지 몰라도 색상별로 굴절률이 달라 색수차가 번지는 것을 예방하는 건 매우 힘든 일일 것이다.

 


만약 빛이 이렇게 굴절되는 물질이 있다면?

 

만약 파동의 굴절각이 90도가 넘어버리면 굴절의 법칙에 위배되는 일이 벌어질 수 있다. 이 경우에는 희한한 현상이 생긴다. 바로 전반사라는 현상이다. 굴절이 한계에 달하면 모든 빛을 반사해버리는 것이다. 유리섬유에 갇힌 빛이 밖으로 빠져나오지 않는 현상이나 DSLR에 사용되는 펜타프리즘을 이용한 빛의 반사, 물속에서 비스듬한 물 바깥쪽이 보이지 않는 경우 역시 전반사 현상에 의한 것이다. LCD의 백라이트 역시 전반사에 의해서 빛을 반사하게 된다.

 

DSLR에서는 전반사 프리즘을 통해 미리 볼 수 있다.

 

소리의 전반사 현상은 어떨까? 물 밖에서는 물속에서의 소리가 잘 들리지 않는 경우 역시 소리의 전반사 현상에 의한 것이다. 반면에 물밖에서의 소음 진동은 물속에 무진장 잘 전해지며 속도도 빨라진다. 작은 공사소음이라도 물속에서는 엄청난 스트레스일 것이다. 물고기들은 항만이나 방조제 공사로 인한 소음으로 인간들에게 손해배상 소송을 준비하고 있을지도 모른다.

Posted by musiki

빛은 파동과 동일한 성질을 많이 가지고 있다. 따라서 고등학교 문과 과정까지는 빛=파동 이라고 가정하고 모든 과정을 살핀다 해도 별 지장은 없다. 만약 이 글을 읽는 독자가 중학생이거나 고교 문과 학생이라면 빛은 파동이라고 기억해 두길 바란다. 빛과 파동은 여러가지 면에서 비슷한 성격을 많이 가지고 있어 빛에서 몇가지 성질을 기억해 둔다면 중학 1학년에서, 아니 중등 3년을 통틀어 가장 어려운 파동 장에서 동일한 성질을 찾을 수 있게 될 것이다. 빛과 파동의 공통적 특징으로는 회절,반사,굴절 등의 다양한 운동원리를 들 수 있다.
 

빛의 속력과 매질 "에테르" 

 
빛의 속력은 대충 잡아서 초속 30만Km=초속 3억m 정도이다.
 
이러한 빛의 속력은 진공중에서만 그렇다. 공기중에서는 이보다 아주 약간 느려지고 물이나 유리같은 물질속에서는 절반 이하로 뚝 떨어지게 된다. 공기->물->유리 등으로 기체에서 고체로 물질의 밀도가 높아질수록 빛의 속도는 점점 느려진다. 희한하게도 이점은 파동의 성질과 전혀 다른 점이다. 물질의 밀도가 높아질수록 파동의 속도는 빨라진다. 예를 들어 소리는 공기속보다 물 속에서, 물 속보다 고체 속에서 더 빨리 달린다. 같은 파동이라면 같은 원리로 움직여야 하지 않는가? 이를 어떻게 설명할 수 있을까?
 

noise-canceling-headphone-7_musiki

내참, 어이가 없어서. 빛이 파동이랜다.

 
이를 설명하기 위해 많은 물리학자들은 에테르라는 물질을 도입했다. 에테르란 아리스토텔레스의 5원소설에 나오는 제5원소처럼 우리가 접해보지 못한 전설속의 신비의 물질이다. 만약 우주가 진공이라면 진공은 완전히 물질이 없는 것이 아니라 에테르라는 우리가 감지할 수 없는 물질로 가득차 있는 것이다. 그리고 에테르는 세상의 어떤 물질보다도 밀도가 높아야만 한다. 그래야 빛이 가장 빨리 달릴 수 있는 것이다. 공기나 물속에는 공기와 물이 차지하고 있는 공간 때문에 에테르의 밀도가 적어서 빛의 속도가 느려지는 것이다. 물속에 어떻게 에테르가 들어있을 수 있을까? 물을 이루는 분자의 크기는 생각보다 작고 물 분자와 분자 사이는 진공(에테르)으로 가득차있지 않은가? 아하 그렇군, 그리고 원자핵은 원자의 크기의 만분의 1밖에 안되잖아. 남은 공간은 모두 에테르로 가득차 있다는 얘기다.
 

atom_musiki

핵 크기가 고작 만분의 1이라고? 이정도 크기는 되는거 아니었어?

 
아하, 그래서 빛은 에테르로 가득찬 진공속에서 가장 빠르고 에테르가 적은 물이나 유리속에서는 느린 것이다. 그런데 에테르라는 그런 상상을 초월하는 엄청난 밀도를 가진 물질이 우주를 가득 채우고 있는데 대체 지구가 어떻게 그틈을 헤엄쳐서 공전을 하지? 난관에 부딛힌다. 그렇게 밀도높은 물질이 우주를 가득 메우고 있다면 우주선이 우주 밖으로 나가려 해도 무지 힘들텐데? 공기의 밀도가 두배만 되어도 우리의 몸은 짜부러질텐데 어떻게 진공속에서는 오히려 부풀어오를까?
 

uesc_06_img0318_musiki

에테르가 있다면 거울 1과 2에서 반사된 빛의 속도가 다르겠지...

 
미국의 마이켈슨과 몰리는 그래서 실험을 해봤다. 에테르가 있다면 지구가 움직이는 방향으로 지구가 에테르를 누르고 있을 것이다. 따라서 지구가 움직이는 방향에 있는 에테르의 밀도가 높을 것이고 당연히 그쪽으로 빛의 속도가 더 빨라져야 한다. 실험결과 두 빛의 속도는 마찬가지라는 결론이 나왔다. 결국 마이켈슨의 실험으로 에테르를 찾고 싶어했던 수많은 과학자들은 "제길슨" 하고 외칠 수 밖에 없었다. 물론 에테르를 지구가 누르고 있는 쪽에는 에테르가 밀도가 높은 만큼 공기 밀도는 오히려 적어야 하잖아. 그 생각을 했다면 마이켈슨처럼 어려운 실험할 필요도 없이 어느축의 공기밀도가 높은지 재보기만 해도 됐을텐데! 뭐 이런 바보같은 방법으로 에테르가 있다 없다를 증명하기란 어렵다. 하여간 에테르에 대한 아이디어는 아무래도 잘못 생각한 것 같다.
 
그렇다면 수사는 원점으로!
 

20070629142018_musiki

내가 해결했지롱.

 
세계에서 가장 머리가 좋은 사나이 알버트 아인슈타인은 "원래 빛은 매질이 필요없나보지" 한마디로 이 곤경을 벗어나는데 성공한다. 그래서 빛은 파동인데 매질이 필요없는 이상한 파동이라는 결론이 나온다. 그래서 우리는 다른 파동과 달리 밀도가 높으면 속도가 느리고 밀도가 낮으면 속도가 빠른 이상한 파동이라고 결론내리고 들어가버릴 수 밖에 없다. 사실 이 이유는 빛이 파동이 아니기 때문에 나오는 현상이지만 거기까지는 너무 어렵다. 그냥 빛은 파동이구나. 그런데 성질은 이상한 파동이구나 생각할 수 밖에 없다. 물리학자들은 결국 에테르라는 이름을 쓰레기통에 던져버리고 순발력 좋은 화학자들이 이를 재빨리 주워서 R-O-R' 의 화학식을 가진 유기화합물에 에테르 결합물이라는 이름을 붙여서 쓰게 된다.
 
이렇게 에테르는 완전 폐기상태의 이론이 되는 듯 하지만 어쩌면 첨단과학에 있어 어떠한 상태보다도 더 밀도가 높은 디랙의 바다라던가 진공에너지라던가 하는 형태로 되살아나고 있는 것일지도 모른다. 기존에 생각했던 빛의 매질로써의 에테르의 모습과는 사뭇 다르지만 말이다.
 
빛의 파동적 성질에 대해서는 다음편에 계속된다.

Posted by musiki

허약한 슈퍼박테리아?
 
최근 마이클 잭슨이 슈퍼박테리아에 감염된 것이 아닌가 하는 기사가 종종 눈에 띄더만. 사실 슈퍼박테리아에게는 "슈퍼"라는 말은 잘 어울리지 않는다. 보통의 박테리아 미생물류가 페니실린과 같은 항생제에 의해 소멸하는데 반해 슈퍼박테리아들은 이러한 항생제가 통하지 않는 "기형" 혹은 "돌연변이" 박테리아에 불과하기 때문이다.
 
이러한 돌연변이는 유전되지 않는 것으로 알려져 있지만 미생물 단위에서는 세포분열이 곧 번식이기 때문에 변이된 유전자가 그대로 복제된다. 사실은 돌연변이가 유전되지 않는 것이 아니라 고등생물일수록 이를 방지하는 메카니즘이 강력할 뿐이다. 심지어 획득형질도 어느정도는 유전되는 것으로 알려져 있다. 생물 교과서에 실린 진화 등에 대한 내용들은 심히 오래된 내용으로써 근거도 부족하고 참조만 하는 것이 좋다.
 

48946905_chip2_mix_t7h05m_opt_croped_musiki

 
각설하고 이러한 돌연변이들은 당연히 항생제가 통하지 않으니 자연에서 생존에 유리할 것으로 생각되지만 실제로는 그렇지 않다. 어디까지나 돌연변이는 돌연변이고 대개의 돌연변이는 생존에 불리한 쪽으로 적용된다. 돌연변이가 어쩌다 우연히 우리에게 항생제로 알려진 성분들에는 강한 내성을 얻었을지 모르지만 다른 기본적 생존능력에 있어서는 돌연변이 박테리아들이 건강한(?) 박테리아들보다 부족한게 사실이다. 따라서 자연상에서 이러한 슈퍼박테리아가 발생된다면 이는 슈퍼라는 명칭이 무색하게 경쟁에서 뒤쳐지게 되고 기를 펴지 못하고 금새 멸종하게 될 것이다.
 
문제는 항생제를 복용한 인간의 몸 속에서 이러한 슈퍼박테리아가 발생할 경우이다. 주변에 경쟁할 다른 건강한(?) 박테리아들은 항생제에 의해 모두 죽어 없어지고 나면 슈퍼박테리아에게는 이젠 경쟁자가 없는 내세상인 것이다. 슈퍼박테리아들의 적은 항생제가 아니라 동료 박테리아들이었던 것이다. 그렇다고 구더기 무서워서 장 못 담글 수도 없고 전 인류의 적이 될 슈퍼박테리아를 예방하기 위해 내 한몸 쯤 항생제를 복용않고 순순히 박테리아에게 죽어줄 수도 없는 일이다. 그렇다면 우리가 택할 수 있는 선택은 어떤 것이 있는가?
 
슈퍼박테리아를 막기 위해서는
 
전반적 오남용을 피해 버릇해야 한다. 감기 등에도 항생제를 복용해 버릇하면 괜히 자연상에서의 슈퍼박테리아의 발생확률만 높여주는 일이다. 특히 이러한 항생제는 몸에서 잘 분해되지 않고 배설 등으로 자연상에 쌓이는 경우가 있는데 이렇게 되면 항생제를 복용한 인간의 몸속이 아니라 자연 어느곳에서라도 슈퍼박테리아가 발생할 확률이 높아지게 된다. 현재처럼 동물들의 사료에 항생제를 죽어라 섞어서 키우는 것도 지양해야 할 일이다. 자연속에 돌고 있는 항생제는 인간이 약으로 먹는 항생제보다 오히려 이처럼 가축들이 먹고 싸는 항생제가 거의 대부분이다.
 
또 어설피 항생제를 복용하느니 제대로 먹어야 한다. 일단 의사의 처방대로 세균 제대로 잡힐 때까지 제대로 먹어야 한다. 어설피 먹다 말다 끊었다 하면서 박테리아 숫자만 줄었다 늘었다 다시 감염되게 되면 이 때야 말로 돌연변이 슈퍼박테리아의 발생에 딱 좋은 시츄에이션이다. 항생제에 의해 박테리아가 셧아웃되면 돌연변이고 뭐고 탄생할 수 없다. 어설피 항생제도 제법 있고 박테리아도 죽지 않고 어떻게 견딜 정도일 때 슈퍼히어로슈퍼박테리아가 탄생하기 가장 좋은 환경이다.
 

 bacteria_musiki


어린아이들이나 저항력이 약한 노인의 경우 대형병원을 피해야 할 것이다. 대형병원에는 별의 별 종류의 환자가 있기 때문에 결국 별의 별 종류의 항생제가 사용되고 있고 별의 별 종류의 미생물들이 자라고 있기 마련이다. 이런 경우 힘이 약한(?) 슈퍼박테리아들은 저항력이 약한 노인과 어린이들을 숙주로 세상에 불쑥 튀어나오는 수가 많다. 병원감염은 선진국에서도 도저히 약발이 없는 성격의 것으로 웬만하면 대형병원을 찾는 습성부터 고칠 필요가 있다.
 
사실 신체가 건강하고 인체 저항 능력이 정상일 땐 슈퍼박테리아는 커녕 몸속에서 악성 미생물들이 제대로 기를 펼 수 없다. 그리고 앞에도 언급했듯이 슈퍼박테리아의 일반적 생존능력은 평범한 박테리아보다 오히려 약하다. 당신이 건전한 신체와 저항능력을 유지하는 것이 가장 우선이다. 항생제가 자주 사용되다보면 인체의 기본적 저항능력이 갈수록 쓰이지 않게 되고 약물에 의존하게 되므로 기본적 저항능력부터가 감소된다는 것을 알 수 있다. 오히려 선진 유럽의 어머니들은 아이들이 흙도 먹고 코딱지도 먹고-_- 하면서 강한 저항능력을 가지고 크도록 하는 것을 권장한다.

'Scientific World' 카테고리의 다른 글

musiki의 중학 과학 특강 - 빛 [2]  (0) 2014.05.26
musiki의 중학 과학 특강 - 빛 [1]  (0) 2012.11.25
환원알칼리수 이야기  (0) 2012.11.15
껌이야기 [2]  (0) 2012.11.15
탄수화물도 중독된다고?  (0) 2012.11.15
Posted by musiki

과거 그리스 철학자들은 만물의 근원이 물이라고 생각했다. 그도 그럴 것이 물은 지구 표면의 70% 이상을 차지하고 있으며 인체의 70% 이상이 물로 구성되어 있기 때문이다. 인간은 아무것도 먹지 않고 수개월을 견디는 경우도 존재하는데 반해 물없이는 단 며칠도 견뎌내기 힘들다. 대체로 어린 학생들이 묻는 것 중의 하나가 인체는 액체,고체,기체 중 어느 것으로 이뤄졌느냐 하는 것이다. 이에 제대로 대답하는 교사가 별로 없는데 실제로 인체는 "용액"으로 이뤄졌다고 보면 큰 문제가 없다. 인체를 구성하는 콜로이드라는 형태의 수용액의 예로서는 흔히 보는 젤리, 묵 등을 들 수 있다. 대체로 반투명하며 고체같으면서도 유연성이 있다. 얘기가 딴데로 샌 것 같지만 결국 종합하면 인체는 거의 물로 이뤄졌다는 것이다. 

 
자화 육각수니 해저심층수니 환원알칼리수니 천연광천수니 넘쳐나는 물의 종류만도 가지가지. 오늘은 환원 알칼리수에 대해서 짧게 한마디 해볼까 한다.
 
musiki의 집에는 수소 발생장치를 내장한 H모사의 정수기가 설치되어 있다. 일종의 환원 알칼리수를 만들어준다는 것 같다. 물은 두개의 수소 원자와 한개의 산소 원자로 이뤄져 있다는 사실은 삼척동자도 아는 사실이다. H-O-H 의 구조로 되어 있는 물분자가 한개의 H+ 이온과 한개의 OH- 이온으로 갈리게 되면서 산성이냐 알칼리성이냐가 구분되게 된다. H이온의 농도가 높아지면 이는 산성이 될 것이요, H이온의 농도가 줄어들고 OH 이온의 농도가 높아지면 이는 알칼리가 될 것이다.

 
             
물분자는 H+이온과 OH- 이온으로 분리된다.

 
만약 musiki의 집에 있는 정수기가 물에 수소이온을 주입시켜주는 장치라면 수소이온 농도가 높아져서 물은 산성화가 될 것이다. 그렇다면 물은 산성수가 된다. -_-;;;; 뭐냐? 아하, 아마 이런 의미일 것이다. 물을 전기분해해서 수소기체를 물밖으로 빼내주는 역할을 한다는 얘기겠구나. 수소기체를 발생시킨다는 얘기는 물에서 수소기체를 뽑아낸다는 얘기일 것이다. 그렇다면 물은 다소 알칼리성이 될 것이다.
 
그런데 이러한 수소 발생장치가 활성산소 라디컬을 잡아준다는 광고문구를 보고는 맛탱이 가고 말았다. 활성산소 라디컬의 예중에는 OH-가 존재하기 때문이다. 윽. 그렇다면 OH- 이온은 몸에 안좋은 활성산소 라디컬이라는 얘기이네? 거기다 H+이온을 결합시켜서 알칼리성을 중화시킨다는 얘기잖아? 물을 알칼리화한다는 얘기가 아니네? 오늘 찾아온 기사에게 개념을 물어봤지만 일개 A/S 기사가 제대로 알고 있을리는 만무하다.
 
결론은 뭐냐. 환원알칼리수에 있는 OH-기는 활성산소의 일종으로 몸에 유해하다는 얘기가 되네? 그렇다면 환원알칼리수는 몸에 유해하다는 얘기냐 뭐냐? 뭐 당연한 얘기겠지만 사실 알칼리성 용액은 몸에 유해하다. 중학교때 다 배웠다시피 알칼리 용액은 단백질을 녹이는 성향이 있으며, 조선시대때 사약으로 이용한 것 역시 강알칼리 용액이다. 먹으면 강알칼리에 식도가 다 녹아버리니 죽는게 당연하다. pH 8.5 정도의 약알칼리가 그다지 위험성이 있는 것은 아니다마는 알칼리가 무조건 몸에 좋은 것인양 선전하는데에는 문제가 있다.
 

활성 산소 라디칼

 
어찌보면 전혀 엉뚱한 얘기로 샌 것 같은데 결국 물의 개념, 어떤 물이 어떤 물이고 원리가 어떻게 되는지 기업에서는 사실 제대로 이해하지 못하고 영업을 하고 있다는 것이다. 아 뭐 물 업체만 그런건 아니고 대개의 경우 그렇다. 당연한 얘기지만 화학박사가, 생리학 박사가, 아니 최소한 전공자가 광고를 만들고 영업을 하는 것은 아니지 않는가? 그냥 앞뒤 다 잘라먹고 "좋다는 얘기네요?" 하고는 그대로 광고하고 영업해서 갖다 팔아먹는거다.
 
필자는 환원알칼리수가 몸에 좋고 맛이 부드럽다는 얘기 그냥 X소리로 치부한다. 확실히 말하건대 환원알칼리수는 쓰다. 알칼리는 쓴맛이라는 것은 중학교때 모두가 배우는 사실이다. 객관적으로 보건대 우리집 물맛도 쓰다. 아 이거 과장광고한것은 아니었다. 분명 알칼리수가 나오긴 나오는구나. 하여간 두X의 "Like first time" 어쩌고 소주 맛이 알칼리수를 썼다면 다른 소주보다 쓴게 당연하다. 필자는 쓴술 싫어하기 때문에 굳이 이거 마실 필요가 없네?
 

2등급 의료기기로 분류된다고 한다

 
혹자는 환원알칼리수가 식용으로 부적합하다고도 말한다. 음. 그양반이 화학박사라는 건 허풍이지만 그 주장 자체는 말되는 소리다. 어디까지나 인체가 좋아하는 것은 알칼리가 아니라 중성이다. 단, 현대인들이 하도 산성화될 음식들만 골라먹다 보니까 체액이 산성화되고 알칼리수 좀 마셔서 중화시켜야 한다는 개념은 인정 안하는 바 아니나, 건강한 중성의 몸을 가진 사람들이 굳이 알칼리수 마셔서 몸을 알칼리화해서 좋을게 없다. 뭐든지 과해서 좋은 건 없다. 중도가 가장 좋은 것이다.
 
실제로 알칼리성 음료가 몸에 좋은 이유는 따로 있다. 물의 알칼리성이 중요한 것이 아니라 알칼리나 알칼리 토금속류가 다소 녹아있는 물이 몸에 좋다. 그렇다고 다량 녹아있으면 당연히 먹고 골로 가는거고 그냥 바위틈새에서 지하수에 자연스럽게 녹아들어가있는 알칼리나 알칼리 토금속류 -바위들은 광물이므로 미네랄이라고도 부른다.- 는 자연스러우면서도 인체에 미량이나마 꼭 필요한 필수아이템이다. 알칼리나 알칼리 토금속류는 물에 녹으면서 수소기체를 발생시키고 OH- 이온을 생성시켜 물을 알칼리성으로 만든다.
 

알칼리 금속들

 
그런데 이놈의 환원알칼리수라는것은 걍 억지로 수소를 뽑아내고 OH-만 남기니 정작 중요한 알칼리와 알칼리 토금속류의 미네랄은 쏙 빼먹고 알칼리성만 남긴 물이 대체 인체에 어떤 도움을 준다는 것인가? 이런 물은 어짜피 알칼리 상태가 오래 유지되지도 않고 걍 위장에 닿는 순간 위액에 의해 산성화되어버리는데 의미가 있나? 위액의 산도를 조금은 낮춰주니 위산과다인 환자한테 효과가 있거나 아까 말했듯 현대인들의 산성화된 체액을 환원하기 위해 약용으로 쓰는 것은 당연히 의미가 있고 좋은 약이 되겠지만 그런 용도가 아니라면 대체 인체에 있어 어떤 의미가 있는 것일까? 오히려 위산이 약한 사람은 위액이 희석되어서 소화불량만 걸리는거 아닌가? 어쩌면 병원에서 자신의 혈액 등의 산성도를 측정하고 알칼리수를 먹을지 말지 결정하는게 아무래도 나을 지 모르겠다.
 
우리가 고교까지 배운 화학에만 해도 모든 답은 나와있다. 어떤 학생들은 과학이 실생활에 아무짝에도 쓸모없는 성격의 것이라며 배우기를 기피하는 경향이 있다. 그러나 대중들이 조금만이라도 과학적인 지식과 사고방식을 갖춘다면 과장 허위광고 법정싸움 입씨름 따위에 놀아나는 일은 없을 것이다.

'Scientific World' 카테고리의 다른 글

musiki의 중학 과학 특강 - 빛 [1]  (0) 2012.11.25
그다지 슈퍼스럽지 않은 슈퍼박테리아  (0) 2012.11.21
껌이야기 [2]  (0) 2012.11.15
탄수화물도 중독된다고?  (0) 2012.11.15
원소와 원자- 일반화학  (0) 2012.11.15
Posted by musiki

껌이야기 [2]

chewing-gum_musiki앞에도 말했듯이 미국에는 이미 1848년부터 존 커티스에 의해 Spruce 나무 껌을 만들었다거나 이외에도 여러가지 형태의 수지가 껌으로 이용되고 있었던 사실을 알아냈지만 다른 수지나 파라핀 같은 재질들은... 혹시 먹어 본사람? 아시다시피 대세에서 밀려난지 오래이고 현대에 와서도 구하는 것이 불가능한 것은 아니지만 매우 희귀하며 굳이 열심을 다해 찾아다닐 필요도 없는 것이 힘들게 찾아 씹게 되는 순간 배신감만을 느낄 맛들을 가지고 있다.
 
하여간 여차여차해서 토마스 아담스 & 아들 회사 -_- (Thomas Adams & son company)가 만든 치클껌이 대세를 이루고 말았고, 여기에 치클 껌에 감명을 받은 콜간(John Colgan)이라는 약사는 기존에 자신이 판매하던 설탕섞인 발삼나무 껌을  완전히 접고 치클껌에 설탕을 섞어 타피 톨루(Taffy Tolu)라는 이름으로 팔기 시작하고 큰 성공을 거두었다. 거기에 윌리엄 화이트(William J. White)는 향까지 섞어 지금과 같은 달콤한 향과 맛을 가진 껌을 개발해난다. 껌에 향을 넣겠다는 의도는 예전부터 행해져 내려왔지만 도무지 의도대로 되질 않았다. 그러나 설탕에는 향료가 잘 섞인다는 사실. 일단 치클에 설탕을 섞고 났으니... 뭐 향은 두말할 나위 없는 수순이었던 것이다.
 
놀랍게도 이렇게 곳곳에서 탄생한 껌 개발자들은 껌 개발자 연맹(?)을 이루는 엽기적인 일이 벌어지고 이들은 미국 치클회사(American Chicle Company)를 세우고 진정한 껌의 레전드, 토마스 아담스의 아들 주니어를 회장으로 추대한다. 그 다음 사장 자리에 앉은 사람은? 윌리엄 화이트였다.
 
ap_wrigley_gum_070925_mn_musiki이시점에서 윌리엄 리글리 주니어라는 상술의 대가가 탄생한다. 이인간은 원래 비누회사 사장이었으나 끼워팔기로 나눠주던 베이킹 파우더 -가성소다라고 하지- 라는 제품이 더 인기가 있어지자 주사업을 아예 베이킹 파우더로 바꾸게 된다. 이미 베이킹 파우더에 익숙해진 고객들은 이제 유료로 제공되더라도 돈을 주고 베이킹 파우더를 살 수 밖에 없었다. 이번엔 베이킹 파우더를 팔면서 껌을 끼워팔기 시작했다. 리글리의 스피아민트와 쥬시 후르츠에 맛들인 고객들은 이젠 돈을 주고서라도 리글리의 껌을 찾을 수 밖에 없었다. 얼렁뚱땅 리글리의 주업종은 어느새 껌이 되어버렸다. 리글리 껌 회사는 현 21세기에도 세계적 재벌로 유명해서 시카고의 리글리 빌딩과 컵스 야구팀을 소유하고 있으며 컵스의 홈구장 이름이 리글리 필드인 이유 역시 이때문임은 더 말할 필요도 없다.
 
플레어 형제는 여기에 만족하지 않고 "풍선껌" 이란 놈 만들어 팔기 시작하는데 형제간에도 의리보다는 경쟁이 치열했는지 동생 헨리가 먼저 제대로 된 제품을 내밀었고 시장에서 성공할 수 있었다. 이후로 전세계의 껌은 미국이 독점하게 되었다.
 
전후 일본의 야마모토는 미군만 보면 아이들이 저글링처럼  "기브미 초코렛" "기브미 껌" 러시하는 참상을 보면서 우리 부모세대가 그랬을 듯이 가슴시려했다. 천연치클은 특산품이기 때문에 너무 비쌌고 전후세대의 일본인들이 쉽게 맛볼 수 있는 가격의 물건이 아니었다. 전후세대 일본인들에게 맛있는 껌을 제공하고 싶었던 야마모토씨는 초산비닐에 설탕과 향을 섞어서 껌을 만들어 봤는데 한번에 성공...했으면 좋겠지만 이놈의 초산 냄새라는게 시큼털털하고 역한게 장난이 아닌것 웬만한 사람들은 알 것이다. 초산이 뭐냐면 100% 농도의 식초다. 식초와 비닐의 화합물이 초산비닐이니 이게 사람 먹을게 되겠는가.
 
난감해진 야마모토씨는 비닐제조업체에 가서 냄새안나는 비닐을 함께 좀 개발해보자고 매달리나 비닐가게에서는 싱겁게도 그딴거 개발 안해도 당장 쉽게 만들수 있다는 반응을 보인다. 바로 제작된 냄새안나는 초산비닐수지에 설탕과 향료를 섞어본 야마모토씨. 곧바로 빙고! 인데다 특허고 판매고 바로바로 일사천리 아닌가. 야마모토씨의 하리스 제과는 이렇게 아시아 최고는 물론이고 전세계에 껌을 공급하는 최고의 제과업체로 등극하게 된다.
 
재일교포 한국인 신격호는 리글리씨처럼 시작은 비누업체 사장으로 시작했으나 이넘의 비누 공장이 신통치 않았는지 어떤 생각이었는지 장비를 약간 개조해 껌을 만들어 팔 생각을 하게 된다. 신격호의 롯데제과는 하리스 제과와 맞서면서 멕시코산 오리지널 천연 치클을 이용한 고급껌으로 전략을 돌리게 되고 이는 맞아떨어져 롯데제과는 하리스 제과를 저멀리 넘사벽 너머로 제끼고 전 아시아를 장악하게 되어 아시아 최고의 제과업체로 급부상하였으며 한국과 일본에 자이언츠 야구팀을 소유하고 한국에 500m 규모의 빌딩을 짓기 위해 정부와 협력중이다.
 

lotte_musiki 

그럼에도 불구하고 롯데에서도 지금와서 비싼 천연치클만을 사용하는 껌은 거의 나오지 않고, 가격과 물량의 한계로 거의 대부분의 껌은 소량의 치클에 초산비닐수지를 믹싱해서 나오고 있다. 최근 껌 역사를 다시 쓴 것은 "자일리톨 껌"이다. 기존 껌의 설탕을 사실상 사용하지 않고 오히려 세균증식을 억제하는 자일리톨이라는 자작나무 추출물을 이용해 오히려 충치를 예방하는 효과를 가지고 있어 치과의사들과 연합하는 마케팅 전략을 통해 사실상 시장의 70% 이상을 장악하게 된다. 최근의 자일리톨은 옥수수 줄기로부터 중금속 촉매를 이용한 화학반응을 통해 제조하거나 유전공학을 통해 제조된다.

Posted by musiki

한국인들은 세계에서 손꼽힐 만큼 야채 섭취가 많은 민족이다. 또한 지방 단백질의 섭취보다는 탄수화물의 섭취가 압도적으로 많다. 따라서 가장 긍정적인 식사습관을 가졌다고 착각하기 일쑤이다. 무엇이든 하나에 치우치는 것은 과유불급을 낳는다.

채식이 육식보다 낫다는 것은 사실 이견이 필요하지 않다. 그러나 곡류에 치우친 채식은 그다지 긍정적이지 않다. 탄수화물은 결국 당류이고 당의 지나친 섭취는 -당연한 얘기겠지만- 당뇨 환자에게는 치명타가 된다. 당뇨가 있건 없건 탄수화물에 지나치게 편중된 한국 여성들의 식사습관은 정말 위험하다.

 

cabon_musiki
뭐든지 과유불급

사실 몸매가 적당한 아가씨들의 특징은 먹을 거 다 먹는다는 점이다. 한국 여성의 대부분이 변비인 이유는 굶는 다이어트를 하기 때문인데, 자신들은 지방이 적은 쌀밥 등의 식물성 식품만을 섭취하는데 살이 찌는 이유를 도저히 모르겠다고 생각한다.

비만과 동맥경화의 가장 큰 원인은 물론 튀긴 음식과 패스트푸드 트랜스 지방 등이다. 그러나 한국형 비만들은 이러한 형태와 다소 거리가 있다. 대개의 젊은 아가씨들의 살은 하체에 집중되어 있으며 상체는 호리호리함에도 굵은 종아리를 가지는 이유는 많은 수가 탄수화물 중독에 희한 것이다.

 

ele_musiki
나도 풀만 먹는다.

당연히 젊은 아가씨들은 임신을 위해 하체에 지방을 비축하는것이 당연한 것이고 이에 지나치게 반응해 억지로 살을 빼려 들 필요는 없을 것이다. 문제는 남성들의 비정상적인 여성관에 있을 뿐, 당신들이 정상범주에 들어간다는 사실을 잊어서는 안될 것이다. 그러나 문제는 탄수화물 중독에 의한 부종형 다리이다. 이들은 고기도 참고 식물성 식품만을 먹는데 왜 다리가 이모양인지 원인을 도저히 모르는 것이다.

오히려 적당한 육식을 곁들이지 않으면 균형잡힌 몸매를 갖추는 것은 불가능하다. 특히 탄수화물에 치중된 식사는 탄수화물에 포함된 글루텐 중독을 일으키기 일쑤이고 결국 여성들은 당분을 "탐닉"하게 된다. 비오는 날의 부침개, 쫄면, 수제비, 떡볶이 여성들의 군침을 불러일으키는 이러한 식품들의 글루텐이 그녀들의 폭식과 굵은 종아리의 원인이 된다.
 

brachiosaurus_musiki

난 뭐 육식하냐?

그렇다고 육식 단백질에 치우치면 당연히 신장에 부하가 가고 따라서 몸이 붓기 일쑤이고 결국 또 살찌게 된다. 지방질에 치우치면 먹는 족족 살로만 갈것이다. 어쩌란 말인가? 글쎄? 적당한 양과 균형잡힌 식사와 운동. 그 이상 해줄 수 있는 말은 없다. 3대영양소는 항시 적당량만 섭취하고 과일과 야채에 올인하는 수밖에 없다.

영양소는 곧 독이기도 하다는 사실을 잊지 말자.

'Scientific World' 카테고리의 다른 글

환원알칼리수 이야기  (0) 2012.11.15
껌이야기 [2]  (0) 2012.11.15
원소와 원자- 일반화학  (0) 2012.11.15
꿈의 발명품 프레온 가스  (0) 2012.11.07
껌 이야기 [1]  (0) 2012.11.07
Posted by musiki

고대의 학자들 역시 물질을 잘게 쪼개고 또 쪼개서 눈에 보이지 않는 작은 크기까지 쪼개보면 과연 무엇이 나올까 하는 의문을 가지고 있었던 모양이다. 당연히 그당시에는 "과학"이라는 개념조차 없었고  고대 학자들은 실험/관측에 의한 별도의 증거 없이 단순히 자신들의 "영감"에 의존해 철학적 사고를 통한 자연과학 모델을 세웠다.
 
BC.6세기경 탈레스는 물로 모든 물질을 만들수 있다는 1원소설을 세웠다. 모든 생명의 근원이 물이라는 단순한 발상에서 시작했지만 아이러니하게도 정작 전 우주에서 물로 구성되어진 물질은 0.0001%도 안된다는 사실이 알려지기까지는 제법 오랜 세월을 필요로 하였다. 동양에서는 그동안 음양설이 자리잡았는데 음과 양은 물질에 있어서 상대적으로 적용되는 기본적 성질일 뿐 어떤 물질의 구성요소라 보기는 어렵다. 1원소라 하더라도 동전의 양면과 같은 음과 양의 기질이 영향을 끼치게 된다.

 

water_musiki
물이 만물의 근원이라면 이분은 절대신?

아낙시메스는 물을 끓이면 공기가 된다는 점에서 물이 공기의 일종에 불과하고 공기만이 진정한 원소임을 주장했고 유명한 헤라클레이토스는 물을 끓이는데 불이 들어가니 불이 기본원소라고 주장할만도 했다. 아무리 싸워도 답이 안나오자 엠페도클래스는 물/불/흙/공기를 아예 다 별개의 원소로 쪼개기로 했고 4원소설은 다분히 정치적(?) 이유로 -각 이론간에 싸우지 말고 합치자 이거지- 주창되었을지도 모를 일이다. 이렇게 탄생한 4원소설은 생각보다 오랜기간동안 -거의 2000년 이상 서구의 과학을 주도하게 되었다.
 
여기에 위대한 아리스토텔레스-하지만 정작 과학적 업적은?- 께서는 엠페도클래스의 4원소설을 강력히 지지하였고 단, 제 5원소, 달을 구성하는 다섯번째 원소가 있다고 잠정 결론지었다. 놀랍게도 전국시대 동양철학에는 오행사상이 자리잡기 시작했는데 우연의 일치였을지 아니면 사고의 일치를 이룰 자연상의 어떠한 사유가 존재하는지에 대해서 의문이나, 물/불/흙 까지의 원소는 일치했던데다가 "금속" 과 "나무"를 추가했다는 점이 다르다. 5원소설과 5행설의 공통점은 그다지 없지만 딱히 특별한 근거없는 사유를 통해 동시에 5가지 원소를 제시했다는 점에서 일종의 신비감을 감출 수 없다.
 
그럼에도 결국 음양이나 오행의 이치는 근본원소를 의미하기보다는 사물의 로테이션을 표현하기 위한 방법이며 사실 5원소라는 숫자를 제외하고는 양자간의 공통점을 찾기란 솔직히 여간 힘든것이 아니다. 5원소설 역시 근본은 4원소설이기 때문에 19세기말 정작 서양의 학문이 동양에 다시 유입될 당시 4행설이라는 명칭으로 유입되었다는 사실만 봐도 4원소설과 5행설의 연계점을 논하는 것은 합리적이지는 않다.
 

moon_musiki

다섯번째 원소는 여기에 있다.
 
원소와 원소를 믹싱하거나 상태간에 변형을 지속하다보면 결국 지구상의 모든 물질을 재창조해낼 수 있다는 아리스토텔레스의 의견을 기본삼아 최고의 완벽한 물질(?) "금"을 제작하기 위한 갖가지 방법이 연금술사들을 통해 제시되었으나 결국 그들이 얻은 것은 유독물질 중독 등이 아니면 때론 오컬트 매지션이나 마녀로 몰려 화형당하기 일쑤였다.
 
당시에 사람들이 생각했던 원소는 최소단위라는 것이 존재하지 않으며 쪼개고 또 쪼개다보면 결국 모두 사라지는 "無" 의 상태가 될 것이라는 결론을 내릴 수 밖에 없었다. 결국 물질을 무한히 쪼갠다고 해서 순수한 원소를 얻을수는 없는 것이었다. 무한히 작은 원소가 있다는 것은 무한히 작은 혼합물이 존재한다는 의미 또한 되기 때문이다. 혼합물은 원소로 쪼개지기 전에 너무 작게 분쇄되어 사라질 수도 있다.
 
이에 반기를 들었던 것이 어쩌면 돌턴의 원자가설이라 할 수 있겠다. 필자는 개인적으로 원자론이야 말로 어쩌면 -단순히 언어적으로- 양자론의 시초라고 생각한다. 물질에 최소단위가 있다는 것, 에너지에 최소단위가 있다는 양자론과 어쩌면 특별히 다를 바 없는 인류 최대의 업적이며 리처드 파인만은 인류가 멸망하여 후대에 자연적으로 발생할 지 모르는 문명을 위해 단 한가지 과학 법칙을 남긴다면 바로 원자론을 남기고 싶다고 말하기도 했다.
 
당연히 그당시만 해도 원자 크기를 눈으로 볼 수 없었기 때문에 상당히 간접적이고 한정된 정보만으로 이러한 결론을 유추해야만 했는데 , 굳이 그당시를 논하지 않더라도 원자를 눈으로 보는것은 동서고금을 막론하고 누구나 불가능하다. 원자의 크기가 얼마나 작은지 또다시 논해야 할 필요는 없을 것이라고 보고, 그당시나 지금이나 결국 원자가 존재한다는 사실은 결국 간접적 증거만을 통해 유추할 수 밖에 없는데, 어쨌거나 그런 한정된 증거를 통해 이러한 사실을 유추해낼 수 있었다는 점에서 원자론의 도래는 위대한 과학적 업적이라 할 수 밖에 없다.
 

orbit_musiki

현대과학이라 해도 원자의 모습을 유추하기란 쉬운일이 아니다.
 
돌턴의 원자론이 발생한지 1-2세기만에 결국 물이라는 원소가 있다고, 불이라는 원소가 있다고 생각했던 과거의 원소가설은 잘못된 것임이 드러났고 물은 수소와 산소라는 원자의 결합이며, 불은 산소와 다른 원소가 결합하면서 발생하는 일종의 플라즈마이며 방출에너지의 한 형태라는 사실을 알게 되었다. 흙은 대체로 실리콘 철 알루미늄들과 산소의 결합물들이며 공기는 여러가지 기체분자의 혼합물이라는 사실을 알게 되었다.
 
단, 우리 인류는 돌턴이 제안한 원자가설이 상당히 한정된 형태의 물질에 한해 맞아떨어질 수 있다는 사실을 알았고 대부분의 원자는 쉽게 쪼개진다는 사실을 알게 되었다. 우리가 알기로 쪼개지기 힘든 것은 원자"핵"이지 원자를 이루는 전자들은 의외로 쉽게 원자로부터 분리된다는 사실을 알게 된 것이다. 아레니우스가 이런 이온화에 대한 이론을 처음 제안했을 당시만 해도 상당히 파격적이어서 대부분의 사람들에게 받아들여지기 힘든 개념이었던 것은 사실이다. 돌턴의 원자가설은 전 우주의 1% 정도를 이루고 있는 non-plasma matterial 에 한해 성립하며 그나마도 일부 방사성 동위원소의 경우 자연적으로 붕괴해 다른 원소로 변하기도 한다. 결국 원소도 원자도 물질의 최소단위라 하기는 곤란했고 과학자들은 전자 양성자 중성자와 같은 소립자(Subatomic Particle)를 도입하기에 이른다.

'Scientific World' 카테고리의 다른 글

껌이야기 [2]  (0) 2012.11.15
탄수화물도 중독된다고?  (0) 2012.11.15
꿈의 발명품 프레온 가스  (0) 2012.11.07
껌 이야기 [1]  (0) 2012.11.07
엘리베이터의 속력을 빠르게 하는 방법...  (0) 2012.11.07
Posted by musiki