히읗

가로등 불은 누가 켜고 끄는 걸까(가로등의 작동 원리)

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낮과 밤중에 어떤 시간을 좋아하시나요?

저는 개인적으로 낮을 좋아하지만

계절에 따라서 태양 때문에 낮에 덥거나

밤에만 볼 수 있는 야경 때문에 밤을 더 좋아하는 사람들도 많이 있습니다

요즘에는 밤에도 낮처럼 밝기 때문에

활동을 하는데 큰 무리가 없지만

과거에는 밤에는 빛이 없었기 때문에 활동을 할 수 없었습니다

그래서 안전을 목적으로

야간에 통행을 금지하는 제도가 있기도 했죠

우리나라의 야간 통행금지는 1982년에 해제 되었습니다

지금은 건물에서 흘러 나오는 밝은 빛

가게 간판들에서 나오는 빛

그리고 거리에 설치 되어 있는 가로등 덕분에

밤에도 활동 할 수 있습니다

그런데 생각해보면 참 신기한게

살면서 가로등을 켜고 끄는 사람을 보지 못했는데

밤이 되면 가로등이 켜지고

낮이 되면 가로등은 꺼집니다

마치 스스로 낮과 밤을 알고 있는 것처럼 말이죠

가로등은 어떤 원리로 작동하는 것일까요?

우리나라에 가로등이 들어온 것은 1897년으로

지금처럼 전기 가로등이 아니라

석유를 사용하는 석유 가로등이었습니다

석유는 사람이 직접 채워야 했기 때문에

이때는 가로등지기라는 직업이 있었는데

이 사람이 가로등에 석유를 채우고 가로등을 작동시키는 역할을 했다고 합니다

이후에 전기 가로등이 등장하면서

가로등에 일출시간과 일몰시간을 입력해 놓는 타이머 방식이나

가로등 통제소가 무선으로 원격 조작하는 방식으로 발전되면서

가로등지기는 역사속으로 사라지게 되었습니다

하지만 타이머 방식은 계절마다 시간을 바꿔줘야 했습니다

게절에 따라서 해가 지는 시간, 해가 뜨는 시간이 다르기 때문이죠

그리고 원격 조작의 경우 가로등이 너무 먼거리에 있으면

작동이 잘 되지 않는다는 단점이 있었습니다

그래서 날씨가 갑자기 흐려지거나 안개가 껴

밤이 아닌데도 가로등을 켜야하는 경우

빠르게 대처하지 못했습니다

이후에 가로등은 센서를 이용해 자동으로 작동하는 방식으로 바뀌게 되었습니다

이런 방법은 황과 카드뮴의 화합물인

황화카드뮴 셀이라는 광전도 소자를 이용한 것입니다

광전도 소자는 빛이 들어오는 양에 따라 저항값이 달라지는 특징을 가지고 있습니다

전류가 잘 흐르는 물체를 도체라고 하고

전류가 잘 흐르지 못하는 물체를 부도체라고 합니다

전류는 전압/저항 이라는 것이 옴의 법칙입니다

이것은 전류의 세기는 전압에 비례하고

저항에 반비례한다는 뜻을 가지고 있습니다

전기 가로등은 언제나 일정한 양의 전압이 들어옵니다

낮이 되면 가로등은 햇빛을 많이 받게 되고

가로등에 있는 황화카드뮴 셀에 많은 전류가 흐르게 됩니다

전류와 저항 값은 반비례 하기 때문에

전류가 많이 흐르면 저항은 작아지게 됩니다

그럼 황화카드뮴 셀은 도체가 되죠

반대로 밤이 되면 빛을 받지 못하기 때문에

황화카드뮴 셀에 전류가 줄어들게 됩니다

그럼 저항값이 높아지고

황화카드뮴 셀은 부도체가 됩니다

단순하게 생각하면 도체가 됐을 때 전류가 잘 흐르니까

낮에 가로등이 켜져야 하는 것이 아닌가? 할 수 있겠지만

황화카드뮴 셀은 가로등을 켜는 직접적인 역할을 하는 것이 아니라

가로등을 켜는 스위치를 작동시키게 됩니다

낮이 되어 전류가 많이 흘러 도체가 되면

스위치를 작동시켜 가로등을 끄게 만들고

밤이 되어 전류가 줄어들어 부도체가 되면

스위치 작동을 멈춰 가로등을 켜게 만드는 것이죠

이렇게 황화카드뮴 셀을 이용하면

낮인데도 어두워 가로등을 켜야하는 경우

직접 조작하지 않아도 가로등이 켜지게 됩니다

그리고 지금의 가로등은 GPS를 이용해

자동으로 작동하는 방식으로 바뀌고 있다고 합니다

과거에 사용하던 타이머 방식과는 달리

지금의 가로등에는 1년치 일출, 일몰시간이 들어 있습니다

그래서 계절이 지나도 사람이 직접 타이머를 바꿔주지 않아도 됩니다

게다가 인공위성의 신호를 받는 GPS를 이용해

가로등을 작동시키는데

이런 방법을 사용하면 먼거리에 있는 가로등도 작동시킬 수 있다는 편리함이 있습니다

만약 공사를 하는 지역이라 통행이 통제 되어 있는 곳이 있다면

밤인데도 가로등이 켜진다면 불필요한 전력 낭비를 하게 됩니다

사람이 다니지 않는 곳은 가로등을 꺼 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있습니다

기술이 발전하면서 전자제품도 점점 스마트하게 발전하고 있습니다

사물에 인터넷을 넣기도 하고 인공지능을 이용해 사용자가 무엇이 필요한지

스스로 알 수 있게 바뀌고 있죠

이런 기술 발전 덕분에 가로등 역시 점점 발전하고 점점 스마트하게 변하고 있습니다

성별은 어떻게 결정될까 그리고 간성

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인간의 성별은 딱 두개밖에 없지만

그 비밀은 아직도 풀 수 없을 정도로 많이 있습니다

뭐든 다 똑같지만 성별 역시 우리가 선택해서 태어날 수 없습니다

그리고 어떤 성별로 태어나느냐에 따라서

완전 다른 인생을 살아가기도 하죠

동생이 있는 사람은 누나, 오빠, 형, 언니를 부러워하는 것처럼

남성인 사람은 여성을

여성인 사람은 남성을

부러워하는 경우도 있습니다

사람의 염색체는 총 46개로

22쌍의(44개) 상 염색체와

한쌍의(2개) 성 염색체로 이루어져 있습니다

이런 염색체는 태아 상태일 때 결정되기 때문에

우리의 성별은 엄마 뱃속에 있을 때부터 이미 결정돼 태어나게 됩니다

여러 염색체 중 성 염색체가 우리의 성별을 결정짓게 되는데

염색체가 XY라면 남자로 태어나게 되고

염색체가 XX라면 여자로 태어나게 됩니다

Y 염색체는 도대체 어떤 역할을 하기에

Y가 있으면 남자가 되는 것일까요?

엄마와 아빠가 성관계를 해

엄마의 난자와 아빠의 정자가 만나면 수정란이 만들어지고

임신이 시작됩니다

난자는 X 염색체를 가지고 있고

정자는 X 염색체 혹은 Y 염색체를 가지고 있습니다

X 염색체를 가진 정자가 난자와 만나면 XX가 만들어져 여자로 태어나게 되고

Y 염섹체를 가진 정자가 난자와 만나면 XY가 만들어져 남자로 태어나게 됩니다

즉 성별은 아빠에 의해서 결정지어지는 것이죠

남자와 여자의 가장 큰 차이점은 생식기에 있습니다

남자는 고환을 가지고 있고 여자는 난소를 가지고 있습니다

남자의 고환에서 나오는 안드로겐(남성호르몬)은 근육을 발달시키고 골격을 발달시킵니다

난소에서는 에스트로겐(여성호르몬)이 나오는데

가슴을 발달시키고

임신을 가능하게 만들어줍니다

처음 태가 만들어질 때는 아빠에게 X 염색체를 받든 Y 염색체를 받든

모두 같은 모양의 생식기를 가지고 있습니다

게다가 남자의 생식기로 발달되는 볼프관과

여자의 생식기로 발달되는 뮐러관을 모두 가지고 있죠

그래서 임신 초기에는 태아를 보더라도 남자인지 여자인지 알 수 없습니다

이후에 임신 8주~10주정도가 되면 생식기의 모양이 변하기 시작합닏

이때 영향을 주는 것이 Y 염색체입니다

Y 염색체 위쪽에는 SRY라고 불리는 유전자가 있습니다

SRY 유전자는 SOX9 유전자를 활성화 시키는데

SOX9 유전자가 활성화되면 고환이 발달됩니다

아빠에게 Y 염색체를 받았다면

SRY 유전자와 SOX9 유전자에 의해 뮐러관이 퇴화하고 볼프관이 발달하면서

고환, 정낭, 귀두같은 것들이 만들어지고

남성의 생식기 모양으로 바뀌게 됩니다

X 염색체에는 DAX1 이라는 유전자가 있는데

이 유전자가 두개 있다면 난소가 만들어집니다

아빠에게 X 염색체를 받으면 DAX1 유전자가 두개 있는 것이기 때문에 난소가 만들어지고

SOX9 유전자가 활성화되지 않으니 볼프관이 퇴화하고 뮐러관이 발달합니다

난소, 나팔관, 자궁같은 것들이 만들어지면서

여성의 생식기 모양으로 바뀌게 됩니다

성별을 결정짓는 것은 Y 염색체 그 자체가 아니라

Y 염색체에 있는 SRY 유전자인 것이죠

하지만 이런 성별 결정 방법에도 언제나 변수는 존재합니다

아빠에게 Y 염색체를 받았지만 Y 염색체에 SRY 유전자가 없다면

XY 염색체임에도 고환이 만들어지지 않고

여성의 생식기를 가진채로 태어나게 됩니다

그리고 아빠에게 X 염색체를 받아 XX 염색체가 됐음에도

알수 없는 이유 때문에 SOX9 유전자가 활성화 되면

고환이 만들어지면서 남성의 생식기가 만들어진채로 태어나게 됩니다

이런 경우를 인터섹스 한국말로는 간성이라고 합니다

간성은 0.05%의 확률

2000명중 한명꼴로 나타나는 것으로 알려져 있으며

세계 여러나라는 물론 우리나라에도 존재하고 있습니다

앞에서 DAX1 유전자가 두개 있으면 난소가 만들어진다고 했는데

XX 염색체를 가진 간성의 경우

X 염색체가 두개 있어서 DAX1 유전자가 두개가 되고 여성의 생식기도 같이 만들어지게 됩니다

그래서 이후에 자신의 진짜 성별을 알아챈 뒤

남성의 생식기를 제거하는 성보완 수술을 받기도 합니다

이것은 자신의 잃어버린 성을 되찾는 것일 뿐

트랜스젠더와 다른 개념으로 받아들어야 합니다

이처럼 성별은 단순히 아빠에게 어떤 염색체를 받느냐가 아니라

SRY 유전자가 있냐 없냐

SOX9 유전자가 활성화 되느냐 되지 않느냐

DAX1 유전자가 몇개 있느냐에 따라 다르게 결정되는

꽤 복잡한 과정을 가지고 있습니다

그리고 이런 유전자에 따라서 XY 염색체를 가졌음에도

여자로 태어나는 경우가 있고

여자이지만 임신을 하지 못하는 경우가 있습니다

영국과 미국의 국제공동연구팀은

쥐 실험을 통해 XY 염색체를 가졌음에도

SOX9 유전자를 비활성화시켜 암컷으로 태어나게 하는 실험에 성공했다고 합니다

성에는 많은 비밀이 숨어있는 만큼

이런 연구는 앞으로도 계속될 것으로 보여지며

성 발달 장애나 불임에 대한 해결책도 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다

운동을 하면 어떤 원리로 근육이 커지는 것일까

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평소 운동은 얼마나 자주 하시나요?

운동이 중요하다는 것은 알지만

바쁜 일정때문에 운동을 하는 것은 쉽지만은 않습니다

운동을 하면 뇌가 활성화 되기 때문에 건강한 정신을 가질 수 있고

근육이 달련되기 때문에 건강한 신체를 가질 수 있습니다

운동을 하면 근육이 커진다는 것은 누구나 알고 있지만

어떤 원리로 근육이 커지는 것인지는 잘 알지 못합니다

근육은 어떤 원리로 커지는 것일까요?

평균적으로 근육은 몸무게의 절반정도를 차지하는 것으로 알려져 있습니다

만약 70kg의 몸무게를 가지고 있다면 근육은 35kg정도 되는 것이죠

근육은 뼈와 신체 기관을 보호하고

관절을 움직일 수 있게 도와줍니다

우리가 어떤 물건을 집으려고 하면

뇌는 운동뉴런에게 신호를 보냅니다

그리고 운동뉴런은 근육에게 신호를 보내고

이때 근육이 이완됐다 수축되면서 관절이 움직이게 되고

물건을 집을 수 있게 됩니다

평소 우리는 근육을 많이 사용하고

관절을 많이 움직이지만

이런 움직임은 큰 힘이 필요하지 않아서

근육에 무리를 주지 않습니다

하지만 운동을 하는 경우라면 조금 다릅니다

평소보다 더 많은 힘이 필요하기 때문에

운동뉴런이 집중되고 더 많은 신호를 전달하게 됩니다

근육은 수많은 근섬유로 구성되어 있습니다

큰 자극에 노출되면 미세하게 손상됩니다

손상을 입은 근섬유는 사이토카인이라는 면역세포에 의해 자연스럽게 회복되죠

이때 우리의 몸은

같은 자극을 받았을 때

근육이 또 손상되는 것을 방지하기 위해

근육을 더욱 발달시킵니다

이런 과정을 반복하다보면

근육이 점점 커지게 되고

처음에는 무거워 잘 들지 못했던 덤벨이지만

이후에는 어렵지 않게 덤벨을 들 수 있게 됩니다

쉽게 말해서 근육이 자극에 적응을 하게 되고

적응을 하는 과정에서 근육이 발달해 커지는 것이죠

운동을 막 끝낸 뒤 거울을 보면

평소보다 근육이 커져있는 것을 볼 수 있습니다

이것을 근육이 펌핑 되었다고 말하는데

많은 자극으로 근육에 혈액이 몰리면서 발생하는 현상으로

시간이 지나면 다시 원래대로 돌아가게 됩니다

운동을 끝낸 뒤 거울을 보며 내 몸에 만족한다면

그것은 큰 착각을 하게 되는 것입니다

근육이 발달하기 위해선 휴식과 영양분

특히 단백질이 필요합니다

운동을 하면 테스토스테론이라는 호르몬이 나오는데

이 호르몬에 의해 단백질이 합성되고

근육을 발달시키는데 도움을 줍니다

여자는 남자보다 테스토스테론의 분비가 적기 때문에

같은 운동을 하더라도 근육을 키울 수 없고

나이가 들면 테스토스테론의 분비가 줄어들기 때문에

근육을 키우는 것이 힘들어집니다

무리한 운동을 하고 다음날이 되면 근육에서 통증이 오는데

이것을 근육통 혹은 알이 배겼다고 말합니다

근육통은 근섬유에 손상이 가고

회복되는 과정에서 느껴지는 통증으로

회복이 완료되면 사라지는 현상입니다

근육통은 보통 운동을 한 당일이 아닌

다음날에 오게 되는데

이 이유에 대해선 아직까지 밝히지 못했다고 합니다

가장 그럴듯한 이론은

근육통은 근육(근섬유)이 회복되는 과정에서 느껴지는 염증 작용이라는 것입니다

운동을 할 때 근육이 긴장된 상태로 있다가

잠을 자면 긴장이 풀어져 회복을 하게 되죠

잠을 자는 도중에는 코르티솔의 분비가 줄어들어 면역 세포가 활발하게 활동하게 되고

염증 작용이 일어나 통증이 느껴지지만

잠을 자는 중이라 통증을 느끼지 못하고 아침에 일어나면 근육이 땡기는 느낌을 받는 것이죠

일반적으로 운동을 열심히 해야 근육을 키울 수 있다고 생각하지만

근육을 키우기 위해선 휴식도 중요합니다

특히 근육 회복은 잠을 자는 동안 가장 활발하게 회복을 하기 때문에

근육을 키우기 위해선 운동을 하는 것만큼 휴식을 하는 것도 아주 중요합니다