기상 기후 강의 노트

건강보조식품이란 일상생활에서 부족해지기 쉬운 각종 영양소를 효율적으로 섭취할 수있도록 만든것이다. 보통 영양제 또는 서플리먼트라고 부른다. 의약품이 아니다. 

건강보조식품은 성분에 따라 다음과 같이 분류된다. 

(1) 비타민계: 비타민 A,B,C, 판토텐산
(2) 미네랄계: 칼륨, 칼슘, 아연, 철 등
(3) 아미노산계: 콜라겐, 아스파라긴산 등
(4) 당질계: 키토산, 히알루론산, 콘드로이틴 등

제조법에 따라서는 다음과 같이 분류된다.

(1) 화학합성품: 대다수 비타민계
(2) 천연소재의 화학처리품: 대다수 아미노산계
(3) 완전 천연물: 허브 등 약초 유래품

건강보조식품은 특정 증상에 듣는 것이 있는가 하면, 일반적인 건강증진을 위한 것 등 효용성이 천차만별이다. 그러나 의약품과 달리 과학적, 의학적 근거가 반드시 있지는 않다. 오히려 만일 어떤 증상에 효험이 있다는 의학적 효용을 명확히 제시하면 과대광고에 해당해 식품위생법 위반이 된다. 

또한 건강보조 식품은 복용자에 따라 자각이 다르다. 표시된 효용이 자신에게도 그대로 적용되리라는 근거가 희박하다. 즉, 효과가 있을 수도 있고 없을 수도 있다 

건강보조식품의 함정은 이것에 지나치게 의지하여 불균형한 식생활을 하거나 운동부족 상태가 되면 사람이 본래 가지고 있는 자연 치유력이나 원기가 약화될 수 있다. 엘비스 프레슬리나 마이클 잭슨은 건강보조식품에 많이 의존했던 것으로 알려져 있다. 

옛부터 독과 약은 종이 한장차이라고 했다. 

 어른은 2정, 10세이하는 1정 하는 식으로 약은 적정 복용량이 정해져 있다. 이것은 적정량 이상 복용하면 위험하다는 것을 명시하는 것이다. 즉, 용량을 초과하면 약은 독으로 작용할 수 있다. 

약은 너무 소량을 먹으면 효과가 나지 않고, 어느정도 이상의 용량을 복용해야 효과가 난다. 효과를 보기 위한 최소량을 약의 역치라고 한다. 반대로 너무 많이 먹어고 부작용이 나타난다. 부작용이 나타나는 최소량을 부작용의 역치라고 한다. 

이 두가지 역치가 떨어져 있으면 실수로 다량 복용해도 큰 사고는 나지 않는다. 이와 같은 약은 안전한 약이라 할 수 있다.반대로 두 역치가 근접해 있으면 위험하다. 조금이라도 초과복용하면 즉시 부작용이 발생하는데, 이런 약은 위험한 약이라 할 수 있다. 

어떤 종류의 항암제는 부작용으로 고생하면서도 계속 먹어야 하는 경우가 있다. 이와 같은 약은 두 가지 역치가 매우 가깝다는 것을 뜻한다 

의약품은 위험물이라는 인식을 항상 가져야 한다. 먹지 않고 이겨낼 수 있다면 최선이다. 의약품에 의존하지 않는 식습관과 생활습관을 들여야 한다. 

새집증후군은 새로 지은 집에 이사한 사람이 원인불명의 인체 이상 증상을 보이는 것을 말한다. 주로 화학물질에 대한 과민반응, 즉 화학물질 과민증 때문이다.

원인물질로 여러가지가 있지만, 포름알데히드가 가장 크게 영향을 미친다. 포름알데히드는 그 자체로 독성이 강한 물질이다. 개구리 등의 생물 표본을 만들때 사용하는 포르말린은 포름알데히드(약 35%)에 물을 섞어 만든다.

건축 자재 중, 특히 목재에 사용하는 접착제를 만드는 원료중에 하나가 포름알데히드이다. 화학반응에 의해 포름알데히드는 사라지지만, 일부 소량이 완전한 화학반응을 하지 못하고 남게 되는데, 이것이 공기중으로 나와 새집증후군을 일으킨다. 

시간이 경과하면 이 미량의 포름알데히드는 모두 사라지지만, 그 시간이 약 6개월에서 1년이상 걸린다. 

환경에 대한 의식이 철저하고, 화학물질 과민증을 알고 있는 사람은 새집을 사서 단기간 전세를 주는 경우가 있다. 포름알데히드가 사라지는 시간을 벌기 위함이다. 하지만, 이는 세입자의 건강을 해칠 수 도 있다. 

따라서, 과학적인 대안을 알려드리고자 한다. 화학실험에는 오븐에서 전처리하는 기술있다. 불순물 걸러내기 위해서 열처리를 한 다음 시료를 분석하는 방법이다. 이와 동일하게, 새집에 입주하기 전에 약 24시간 정도 보일러는 최대로 올려 난방을 한다. 그리고 충분히 환기시킨다. 하루 지나서 다시 동일한 과정을 반복한다. 약 5회정도 실시하고 나면 80% 이상의 포름알데히드를 포함한 새집증후군 물질들이 사라진다. 

호흡을 통해 인체로 들어온 산소는 영양분을 태우는 산화반응을 통해 에너지를 만든다. 이 산화작용이 지나치게 강해지면 인체에 독으로 작용할 수 있다. 독성있는 산소를 활성산소라고 한다.

활성산소는 (1) 산소원자로만 구성된 것과 (2) 산소원자외 다른 원자를 포함한 활성산소로 나눌 수 있다. 

(1)에 속하는 종류는 1O2 (일중항산소),O2·(수퍼옥사이드아니온라디칼), 오존(O3) 등이 있고, (2)에는 과산화수소(H2O2), 히드록실라디칼(OH·),일산질소(NO),이산화질소(NO2) 등이 있다. 

활성산소는 분자의 에너지 준위가 높고(고에너지), 상태가 불안정해서 반응성이 뛰어나다. 즉, 강한 산화작용을 한다. 위에서 나열한 활성산소 분자 중, 홑전자로 존재하는 라디칼을 반응성이 대단히 큰데, 이것이 인체내에서 독성의 원인이 된다. 

체외에서의 대부분의 활성산소는 햇빛과 촉매물질이 존재하는 조건에서 발생하고, 대기오염과 흡연에 의해서도 발생한다. 

인체내에서는 격한 운동이나 스트레스가 주된 원인이고, 노화에 의한 요인도 있다. 체내에서 발생한 활성산소는 보통 산호 혹은 항산화물질이라는 화합물에 의해 분해되어 안정화되는 과정을 통해 독성이 제거된다. 하지만, 처리용량을 초과하는 양이 존재하면 건강에 해를 끼친다. 

이러한 산화작용은 인체에 유독하며 노화의 원인으로 알려져 있기도 하지만, 활성산소와 노화간에 상관관계가 없다는 주장도 있다. 하지만, 최소한 활성산소가 유익하다는 연구결과는 없으므로 주의하는 것이 중요하다. 

곰팡이는 식품 뿐만 아니라목제품, 타일의 틈새 등다양한 곳에 발생하여 건강을 해치고, 미관도 망친다. 

곰팜이 제거제는 곰팡이를 제거하고 죽이는 약제인데, 사실 곰팡이만 선택적으로 박멸하는 제거제 개발은 사실상 불가능하기 때문에, 주변의 미생물도 동시에 죽인다. 

가정에 주로 사용하는 곰팡이 제거제는 알콜류, 산화제, 지방산 비누(일반세제)이다. 알콜류는 에탄올, 석탄산(페놀), 크레졸이있고, 산화제로는 과산화수소나 염소화합물(표백제)가 있다. 일반세제는 수용성은 음이온(CO2-)으로 이루어져있고, 지성은 양이론(NR3+)이루어져 있다. 

알콜은 곰팡이 단백질을응고시기고, 지방산 비누는 곰팡이 세포막에 영향을 준다. 

따라서, 곰팡이 제거제는 우리 몸에 있는 단백질과 세포막에도 동일한 영향을 줄 수 있으므로, 고무장갑 등을 착용하는 것을 기본이고, 눈점막이나 생식기에 오염되지 않도록 사용에 주의가 필요하다. 

기상학적 요소의 시공간 분포 관측 및 분석

김O태 (장산중학교 2학년)

김O욱 (오륙도중학교 2학년)

김O연 (센텀중학교 2학년)

윤O은 (광안중학교 2학년)

조O주 (동아중학교 2학년)

초 록

대기의 연직구조의 시공간적 변화의 이해는 기온, 습도, 바람 등 기상요소들의 기상예보를 향상시키는데 매우 중요하다. 예를 들면 겨울과 봄철 대기환경에 가장 큰 영향을 미치는 미세먼지의 발원지를 연직구조를 파악함으로써 역추적할 수 있다. 또한 정확하고 정밀한 기상요소들의 연직관측 자료는 기상 수치모델과 인공위성 알고리즘을 개선하여 궁극적으로 기상예보를 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 표준 기상관측소(창원)에서 실시하는 고층기상관측 외에 수평적으로 약 50 km 떨어진 지점에서 추가적인 고층기상관측을 수행하여, 기상요소들의 고해상도 연직분포를 파악하고자 하였다. 2018년 6월 9일 오전 10시 30분부터 약 1시간 동안 라디오존데를 이용하여, 부산대학교 자연대연구실험동 옥상에서 실험을 수행하였다. 획득된 데이터는 관측지점과 가장 가까운 창원기상대 표준등압면 고층기상관측 자료와 비교 분석하였다. 부양된 라디오존데는 지속적으로 상승하면서, 약 800 hPa 미만의 고도에서 동풍에 의해서 서쪽으로 진행하다 약 750 hPa 상공 이후로 편서풍을 타고 동쪽방향으로 14 km 이동하였다. 라디오존데 고도가 상승함에 따라 기온도 지속적으로 감소하였고, 풍속은 증가, 풍향은 동풍에서 서풍으로 변화하였다. 주풍향은 서풍으로서 창원 기상대 주풍인 서남풍과는 차이를 보였다. 상대습도는 고도에 따라 지속적으로 감소하였는데, 약 2-6 km까지 변하지 않다가 6 km 이후로 8 km 고도까지 증가하는 경향을 보였다. 이는 상공에서 지속적으로 이동 중인 구름과 구름 주변의 수증기의 영향으로 판단된다. 대기의 연직구조에서 가장 중요한 요소 중의 하나인 경계층 고도를 계산하기 위하여, 연직온위분포를 분석였고, 추정한 경계층의 높이는 1.5 km였다.

발표자료 (일부 수정) 

 

 

참고문헌

• Kang. M., Y.-K. Lim, C. B. Cho, K. R. Kim, J.S. Park, and B.-J. Kim, 2016, Accuracy Assessment of Planetary Boundary Layer Height for the WRF Model Using Temporal High Resolution Radio-sonde Observations, Atmosphere. Korean Meteorological Society, Vol. 26, No. 4 (2016) pp. 673-686
• Kim, K.-H., Y.-H. Kim, and D.-E. Chang, 2009, The Analysis of Changma Structure Using Radiosonde Observational Data from KEOP-2007: Part Ⅱ. 2009b, The Dynamic and Thermodynamic Characteristics of Changma in 2007, Atmosphere, 19(4), 297-307, Atmosphere, 19(4), 297-307
• Kim, K.-H., Y.-H. Kim, and D.-E. Chang, The Analysis of Changma Structure using Radiosonde Observational Data from KEOP-2007: Part I. 2009a, The Assessment of the Radiosonde Data Ki-Hoon Kim, Yeon-Hee Kim* and Dong-Eon Chang, Atmosphere, 19(2), 213-226
• Seo, W.-S. S.-H. Eun, B.-G. Kim, D.-K. Seong, G.-M. Lee, H.-R. Jeon, B.-C. Choi, A.-R Ko, K.-H. Chang, and S.-G. Yang, Intercomparison between Temperature and Humidity Sensors of Radiosonde by Different Manufacturers in the ESSAY (Experiment on Snow Storms At Yeongdong) Campaign, Atmosphere. Korean Meteorological Society, Vol. 26, No. 2 (2016) pp. 347-356
• Sohn, D. H., K. D. Park, Y. H. Kim, 2013, Determination of Precipitable Water Vapor from Combined GPS/GLONASS Measurements and its Accuracy Validation, Journal of the Korean Society for Geospatial Information System, Vol.21 No.4 December 2013 pp. 95-100
• Wallace and Hobbs, 2006, Atmospheric Thermodynamics in Atmospheric Science an Introductory survey, Academic Press.

부 록

1. 라디오존데

1892년 프랑스 과학자 귀스타브 에르미트가 데이터를 수집하기 위해 최초로 실크 풍선을 이용하여 사용하였다. 이후 1901년 실크 풍선은 고무풍선으로 교체되었다. 20킬로미터 상공에 도달하며 풍선이 터지면 기상 관측 기구인 라디오존데는 낙하산에 매달린 채 지상으로 떨어지는데, 떨어진 라디오존데를 찾는 것은 순전히 운에 달려 있었다.제1차 세계대전 중, 군대는 라디오존데를 통한 더 많은 데이터를 필요로 했었는데, 저렴하고 가벼우면서도 신뢰할 수 있는 무선 시스템이자 온도, 기압, 습도를 무선 신호로 변조할 수 있는 라디오존데는 1930년대가 되어서야 쓰이기 시작하였다. 라디오존데는 러시아의 파벨 몰차노프가 개발하였으며 수많은 나라의 기상청에서 빠르게 채택되었다.

과거 라디오존데에는 기압 관측은 아네로이드기압계, 기온 관측은 바이메탈온도계, 습도 관측은 산화알루미늄 피막으로 된 습도계를 사용하였다. 하지만, 요즘은 전자식 센서를 사용한다. 관측기계는 5 ㎧의 속도로 상승하는 기구에 실려 20∼30 ㎞의 상공에 이르기까지 관측과 송신을 계속하면서 고도별 기압·기온·습도·풍향·풍속을 관측한다. 측정값은 모스부호를 사용하는 부호식이나 주파수 변조방식을 사용하여 발신하고, 지상에서는 수신기를 통해 라디오존데가 관측한 자료를 받는다.

2. Graw 라디오존데를 이용한 관측실험 방법

■ 장소: 부산대학교 옥상

■ 일시: 2018. 6. 9. 토요일 AM 10:30~11:30

■ 준비물: 헬륨 봄베(47L), 풍선, 라디오존데(센서, GPS), 수신기, 노트북

- 라디오존데는 풍선 형태의 기상 관측 기구로 고도에 따라 진행방향, 온위, 풍향, 풍속을 측정하였고, 독일 Graw사의 수신기(403.6Hz 주파수대)와 Grawmet 프로그램을 이용.

- 수신기는 독일 회사인 Graw 이용하였으므로 노트북에는 Grawmet 프로그램이 필요. GPS를 이용하여 축정한 풍향, 풍속 값이나 기압, 온도 등 각종 센서에서 측정한 데이터가 뜬다

- 풍선은 안쪽이 실로 터지지 않게 처리되어 있거나 이중으로 겹이 되어 있는 800g 들이 풍선을 사용하나 이 실험에서는 200g들이를 사용

■ 실험방법

① 노트북으로 프로그램을 켠다.

② 존데와 노트북을 연결하여 값을 초기화시킨다.

③ 기상 정보를 입력한다. 측정하고 있는 장소의 온도, 습도를 라디오존데가 측정하며, 풍향, 풍속 역시 입력해야 한다. (풍향 동 90, 풍속 1.8m/s)

*프로그램에는 Sounding 과 Simulation 버튼이 뜨는데, 이때 Sounding은 실제 실험을 할 때 이용한다.

*라디오존데는 400~406Hz까지 이용할 수 있다. (403.6Hz 이용)

④ 라디오존데가 보내는 값 중 어떤 정보를 띄울 것인지 결정한다.

*가공된 값, 미가공 값, 그래프가 있다. 가공된 그래프는 존데가 날아간 후 뜨고, 온도, 습도, GPS값은 미가공 값이다. 이때 GPS는 주변에 총 4개 이상이 있어야 안정적인 풍향, 풍속 정보를 받을 수 있다.

⑤ 풍선에 헬륨을 넣는다. *갑자기 세게 열 경우 봄베에서 헬륨이 한꺼번에 많이 빠져나와 빙글빙글 돌게 되기 때문에 사고에 주의해야 한다.

⑥ 존데를 실로 풍선에 묶어 날려 보낸다. *라디오존데를 묶기 전 캡을 씌워야 물기가 들어가 잘못된 값이 나오는 것을 막을 수 있다. 이때, 센서는 캡 밖으로 빼서 날리고, 보관할 때는 안으로 넣어서 보관한다.

⑦ 존데가 보내는 값들을 살펴본다. 화면 왼쪽에 뜨는 고도를 보고 현재 풍선이 어디까지 날아갔는지를 알 수 있다. 풍선이 하나밖에 없었기 때문에 실을 하나 더 매달아서 붙잡고 있어야 했다. 그러나 세 번째로 날려 보냈을 때 실이 끊어져서 8000m까지 올라가는 것을 볼 수 있었다.

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