히읗

엑스레이를 찍으면 어떤 원리로 몸 속이 보이는 걸까

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우리가 생활을 하다가 피부를 다치게 되면
어디가 얼마나 다쳤는지
우리의 눈으로 확인할 수 있습니다

하지만 뼈가 부러지거나 종양이 생기는 것처럼
몸속에 문제가 생기는 경우
얼마나 심하게 이상이 생긴 것인지
눈으로 확인할 수 없습니다

그래서 병원에 가 엑스레이 촬영을 하게 되는데
신기하게 사진을 한번 찍는 것으로
몸속이 어떤 상태인지 알 수 있게 됩니다

엑스레이는 어떤 원리로 몸속을 촬영하는 것일까요

전자기파는 우리 눈에 보이지 않지만
파장에 따라 여러 가지 종류로 나누어집니다

흔히 빛으로 이야기되는 가시광선을 중심으로
더 짧은 파장을 가지고 있는 것이 자외선
그리고 자외선보다 더 짧은 파장을 가지고 있는 것이
X선입니다

X선은 1895년 독일의 물리학자 뢴트겐이 처음 발견했습니다

뢴트겐은 음극선관에 대한 실험을 하던 중
빛이 나올 수 없도록 완벽하게 밀봉된 곳에서
알 수 없는 빛이 새어나간다는 사실을 알게 되었습니다

뢴트겐은 새어나간 빛을 유심히 관찰하던 중
이 빛이 자신의 손가락뼈를 인화시킨다는 것을 발견했죠

처음에는 자신이 헛것을 보는 것이 아닌가 생각했지만
이후에 아내의 손을 찍어본 뒤
보이지 않는 어떤 새로운 빛이 있다는 것을 확신했습니다

그리고 이것이 바로 그 당시 X선으로 찍은
인류 최초의 엑스레이 사진입니다

뢴트겐은 이 빛을 수학에서 사용하는 미지의 수 X를 대입해
알 수 없는 선이라 하여 X선이라고 불렀습니다

물질을 이루고 있는 가장 작은 단위를 원자라고 합니다
원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있고
원자핵은 양성자와 중성자가 결합한 형태로 이루어져 있습니다

이때 양성자와 중성자의 비율에 따라 안정성에 차이가 나는데
불안정한 상태의 원자핵은 에너지를 방출하면서
안정된 상태로 바뀌려는 성질을 가지고 있습니다

이때 방출되는 에너지가 바로 방사선입니다

방사선은 형태에 따라 질량을 가지고 있는
알파선, 베타선, 중성자선 같은 입자 방사선과
파동 형태로 존재하는
X선, 감마선 같은 전자파 방사선으로 나누어집니다

방사선은 질량이 클수록 관통력이 떨어집니다
여기서 관통력이란 에너지가 물질에 흡수된다는 뜻입니다

질량이 가장 큰 알파선은 종이 한 장으로 막을 수 있고
알파선보다 가벼운 베타선은 종이는 통과하지만 얇은 금속으로 막을 수 있습니다
감마선과 X선은 두꺼운 납으로 막을 수 있고
중성자선은 물로 막을 수 있습니다

방사선은 필름이나 건판을 흑화 시키는 특징을 가지고 있는데
이런 작용을 사진작용이라고 합니다

엑스레이는 방사선의 이런 사진작용을 이용해
몸 안을 촬영하게 됩니다

엑스레이 촬영은 X선이 관통하는 정도에 따라 색이 다르게 나타납니다
공기는 잘 관통하기 때문에 까만색으로 나오고
물과 지방은 잘 관통하지 못하기 때문에 회색으로 나오고
뼈는 거의 관통하지 못하기 때문에 하얀색으로 나옵니다

만약 뼈가 부러졌다면 X선이 그 부분을 관통하기 때문에
회색 선으로 나타나게 되니
사진을 통해 부러진 정도를 알 수 있습니다

원래 아무것도 없어서 까만색으로 나와야 하지만
사진에 하얀색 혹이 나타났다면
종양이 생겼다는 것을 알 수 있습니다

이런 원리를 이용해 신체 어느 부위든 촬영할 수 있기 때문에
굳이 들여다보지 않아도 몸속의 이상 유무를 확인할 수 있는 것입니다

뢴트겐은 X선을 발견한 뒤 특허를 내 큰돈을 벌 수 있었지만
자신은 발명한 것이 아니라 발견한 것이니
인류가 공유해야 한다며 특허를 내지 않았다고 합니다

그런 덕분에 의학 기술은 크게 발전할 수 있었습니다

고층 건물 입구에 회전문이 설치되어 있는 과학적 이유

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백화점이나 호텔, 고층 빌딩 1층 입구에는
회전문이 설치되어 있습니다

회전문은 일반적인 문과 다르게
입구와 출구가 회전하면서 열리고 닫히게 됩니다

처음 회전문을 경험할 때는
문이 돌아간다는 것 때문에 신기하고 재밌게 느껴지지만

수동 회전문의 경우 문을 돌리는 것이 힘들고
자동 회전문의 경우 속도가 그리 빠르지 않다는 단점이 있습니다

그리고 통과할 수 있는 공간이 좁아
많은 사람들이 빠르게 이동할 수 없다는 단점도 있죠

그럼에도 불구하고 대형 건물 입구에는
어김없이 회전문이 설치되어 있습니다

이런 이유는 무엇일까요

회전문은 1888년 미국의 반 카넬이 처음 발명한 것으로
말이 건물 안으로 들어오는 것을 방지하기 위해
만들어졌다고 알려지기도 했지만
이것은 사실이 아니라고 합니다

1899년 미국의 렉터스라는 레스토랑에 처음 설치되었는데
회전문 덕분에 음식보다 회전하는 문이 있는 곳으로 더 유명해졌다고 합니다

회전문은 다른 문과 다르게
바람이 통하지 않는 구조입니다

일반적인 문은 사람이 들어가거나 나갈 때
문이 열리면서 공기도 같이 이동하게 됩니다

회전문은 세 개나 네 개의 문이 돌아가는 구조로 만들어지는데
문의 구조상 사람이 들어가거나 나가는 순간에도
언제나 닫혀있기 때문에 공기의 흐름을 최소화할 수 있습니다

건물의 경우 여름에는 에어컨을 틀어 내부를 시원하게 만들고
겨울에는 히터를 틀어 내부를 따뜻하게 만듭니다

건물 입구는 출입이 자주 발생하는 곳입니다

만약 건물 입구가 일반적인 문으로 되어있다면
누군가 들어오고 나갈 때마다
공기가 이동하게 될 것입니다

여름이라면 건물 외부의 뜨거운 공기가 안으로 들어오고
겨울이라면 건물 내부의 따뜻한 공기가 밖으로 빠져나가게 됩니다

그렇게 된다면 건물 1층은 언제나 덥거나 추울 것이고
그로 인해 냉난방비가 많이 들게 될 것입니다

하지만 입구가 회전문으로 되어있다면
공기의 흐름을 최소화할 수 있어 냉난방비를 절약할 수 있습니다

또한 입구가 회전문이라면 문이 열릴 때마다 바람이 강하게 불어
입구가 난장판이 되는 것도 막을 수 있습니다

뜨거운 공기는 위로 올라가고 차가운 공기는 아래로 내려갑니다

건물 내부에서 데워진 공기는 엘리베이터 통로, 계단 통로를 통해
위쪽으로 올라가게 됩니다

만약 입구 쪽 문이 자주 열린다면 공기의 흐름이 빨라져
문이 쾅 닫히거나 엘리베이터가 작동할 때 문제가 발생할 수 있습니다

혹시라도 건물에 화재가 발생하게 되면
빠른 공기의 흐름 때문에
불길이나 유독가스가 순식간에 위쪽으로 이동해
위험한 상황이 발생할 수 있습니다

그래서 이런 것들을 방지하고자 건물 입구에 회전문을 설치하는 것입니다

하지만 건물 입구를 잘 보면
회전문만 설치되어 있지는 않습니다

회전문은 비상시에 빠르게 이동할 수 없는 구조이기도 하고
사람에 따라 통행이 불편한 경우가 발생할 수도 있어
별도로 다른 문을 설치해야 하는 규정이 있기 때문입니다

알람을 여러개 맞추면 아침에 일어나기 더 힘들다고?

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아침에 잠에서 깨는 일은 언제나 힘듭니다

잠을 많이 자지 않았을 때는 물론이고
잠을 많이 잤다고 생각했을 때도
일어나는 것은 똑같이 어렵죠

아침에 개운하게 일어나는 것이
과연 가능한 것인지 의문이 들기도 합니다

가능하면 더 이상 잠이 오지 않을 때까지 자고 싶지만
해야 할 일이 있기 때문에
하루를 시작하기 위해
졸린 눈을 비비고 일어나야 합니다

보통 잠에서 깨기 위해 모닝콜을 이용하는데
때로는 나 자신을 믿지 못해
5분이라도 더 자기 위해
여러 개를 맞춰놓는 경우가 있습니다

그런데 알람을 여러 개 맞춰놓으면
하나만 맞춰놨을때 보다
잠에서 깨는 게 더 힘들어진다고 합니다

스마트폰을 계속 사용하고 있으면 배터리가 달아
충전을 해야 하는 때가 옵니다

사람 역시 계속 활동을 하고 있으면 에너지가 소비돼
휴식을 해야 하는 때가 옵니다

스마트폰은 전기를 이용해 충전을 하지만
사람은 잠을 자는 것으로 충전을 합니다

밤이 되면 졸리고 잠이 오는 이유는
멜라토닌이라는 호르몬이 분비되기 때문입니다

뇌에는 시교차 상핵이라는 부위가 있는데
시교차 상핵은 외부로부터 정보를 받아 호르몬을 조절해
사람의 생체 리듬을 컨트롤하는 곳입니다

빛이 들어오면 코르티솔을 분비해 잠에서 깨게 만들고
빛이 사라지면 멜라토닌을 분비해 잠에 빠지도록 만듭니다

깊은 잠에 빠지기 위해서 불을 끄고 커튼을 쳐
방을 최대한 어둡게 합니다

우리는 보통 알람 소리를 듣고 잠에서 깨게 됩니다
하지만 방을 최대한 어둡게 한 덕분에 빛은 잘 들어오지 못합니다

빛을 받지 못하면 시교차 상핵은 여전히 멜라토닌을 분비합니다
깨어날 시간이 됐지만 빛을 받지 못했기 때문에
뇌는 여전히 밤이라고 생각하고 있는 것이죠

그렇기 때문에 아침에 일어나기가 힘든 것입니다

대뇌에서 가장 넓은 면적을 차지하는 전두엽은
기억력, 사고력, 운동 능력, 감정 등 여러 가지를 담당하는 곳입니다

빛이 아닌 알람에 의해 잠에서 깨게 되면
멜라토닌이 여전히 많이 분비되고 있어
전두엽이 완벽하게 활성화되지 못합니다

그래서 운동 능력이나 인지 능력, 방향 감각 같은 것들이 떨어지게 되고
감각과 신경이 예민해지게 됩니다

이런 상태를 수면 관성이라고 부르죠

수면 관성은 사람에 따라 다르지만 30분 정도 지속된다고 합니다
시간이 지나 잠에서 완전히 깨 전두엽이 활성화되면
수면 관성은 사라지게 됩니다

만약 처음 알람을 들었을 때 빛을 받았다면
멜라토닌 분비가 줄어들면서 잠에서 깰 수 있지만

알람을 끄고 다시 한번 잠에 들게 되면
이후에 다시 알람에 의해 잠에서 깨더라도
멜라토닌이 여전히 분비되고 있어 몽롱한 상태
즉 수면 관성 상태에 계속 빠지게 됩니다

수면 관성이 지속되면 피로가 쌓이게 되는데
이것 때문에 더 잤음에도
피로가 풀리지 않고 깨어나기 힘든 상태가 되어버립니다

5분 단위로 알람을 맞춰
깨고, 자고, 깨고, 자고를 반복하면
수면 관성이 지속되면서 자도 자도 졸리고
깨고 싶어도 깰 수 없게 되는 것입니다

그렇기 때문에 빛을 받으며 잠에서 깨는 것이 가장 좋지만
어쩔 수 없이 알람을 써야 한다면
첫 알람에 의해 잠에서 깼을 때 바로 일어나 활동을 하거나
빛을 쫴 멜라토닌의 분비를 줄이는 것이 좋다고 합니다

알람은 누워서 손에 닿지 않는 곳에 두는 것이 좋고
자신을 믿지 못해 알람을 여러 개 맞춰야 한다면
연습을 통해 알람을 조금씩 줄여보는 것이 좋다고 합니다