자연과학 기초지식 (물리학,화학,의학,생명과학,지구과학 등)

안녕하세요

우리 생활에 무의식 중에 많이 밀접해있는 자연과학에 대해서 알아봅시다.

 

자연과학은 자연 세계를 연구하는 학문입니다.(세계의 구조, 성질, 법칙 등)

 

자연과학은 물리학, 화학, 생물학, 지구과학, 천문학 등 다양한 분야로 나뉘어 있습니다.

어렸을 때는 그냥 흰색가운입은 과학자를 생각했겠지만 우리가 먹는 질병을 치료하는 의약품,

우리가 사용하는 여러 물품들

세상과 자연을 구성하는 모든 것들의 원리라고 생각하면 흥미롭지 않을 수 없습니다. 

고로 인류, 문명발전 하면 떼놓을 수 없는 것이라고 할 수 있습니다.

 

 

실 예로 우리 일상에서 도 쉽게 볼 수 있습니다.

통마늘과 자른 마늘을 구우면 모두 열에 의해 마늘의 화학적 구조가 변화합니다.

그러나 두 가지의 차이점은

자른 마늘의 경우 마늘의 표면적이 넓어지고, 내부의 수분이 증발하기 때문에 더 많은 화학반응이 일어난다는 것입니다.

통마늘을 구우면 마늘의 알리신(alliin)이라는 물질이 열에 의해 알리신산(allicin)으로 변합니다. 알리신산은 강한 항산화제이며, 항균, 항염증, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.

또한, 통마늘을 구우면 마늘의 당분이 포도당과 과당으로 분해되며, 이 과정에서 단맛이 증가합니다.

그러나

자른 마늘을 구우면 통마늘을 구울 때보다 더 많은 화학반응이 일어납니다. 이는 자른 마늘의 표면적이 넓어져 열이 더 잘 전달되기 때문입니다.

자른 마늘을 구우면 알리신산은 더욱 풍부해지며, 추가로 메틸알릴설파이드(methyl allyl sulfide), 디알릴디설파이드(diallyl disulfide), 트리알릴트라이설파이드(tri allyl tri sulfide)와 같은 물질들이 생성됩니다.

이 물질들은 모두 항산화, 항염증, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 자른 마늘을 구우면 단맛이 더 증가하고, 마늘 특유의 매운맛이 감소합니다.

 

이처럼 화학은 만물의 연구가 가능한 정말 흥미로운 학문이 아닌가 생각됩니다.

 

<화학이란>

화학(化學 / Chemistry)

영어 chemistry는 납과 같은 평범한 금속을 금과 같은 귀금속으로 변환시키겠다는 '연금술'에서 유래된 것이고,

연금술을 뜻하는 'alchemy'는 '함께 주조하다'는 의미의 아랍어 '알키미아'(al-kimia)에서 유래됐습니다.

 

화학은 물질을 원자와 분자 수준에서 구조와 변화를 연구하는 자연과학의 한 분야입니다.

화학은 물질의 구성, 구조, 성질, 반응, 변환을 연구하는 과학입니다. 

물리학, 생물학, 의학, 공학 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

화학의 주요 분야는 다음과 같습니다.

• 무기화학: 무기물의 구성, 구조, 성질, 반응을 연구합니다.(무기물은 탄소를 포함하지 않는 화합물입니다. 무기물은 자연에서 광물 형태로 존재하거나, 화학반응을 통해 합성될 수 있습니다. 무기물은 다양한 용도로 사용되며 시멘트, 철강, 유리, 비료, 석탄, 가스, 설탕, 소금, 밀가루, 비타민, 미네랄등이 있습니다.)

 

• 유기화학: 유기물의 구성, 구조, 성질, 반응을 연구합니다.(유기물은 탄소를 포함하는 화합물입니다. 유기물은 생명체의 구성 성분으로, 생명체의 모든 기능을 수행하는 데 필수적인 물질입니다. 예를 들어 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산, 등 탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 황 등으로 이루어진 물질이며 생명체의 구성성분 및 에너지 저장 세포구성 호르몬운반 DNA저장 단백질합성등의 기능을 수행합니다.)

 

• 분석화학: 물질의 구성, 구조, 성질을 분석하는 방법을 연구합니다. (물질이란 공간을 차지하고 질량을 가진 것이며 원자, 분자로 구성되어 있고 유기물, 무기물로 나뉨)
• 생화학: 생물체의 구성, 구조, 성질, 반응을 연구합니다.(생물체는 스스로 살아가는 능력을 가진 물질, 세포로 이루어져 있고 세포 내 다양한 생화학적 반응을 통해 스스로 생명을 유지, 원핵생물과 진핵생물로 나뉨 원핵생물은 박테리아 등, 진핵생물은 동물, 식물, 균 등이 있습니다,)
• 물리화학: 화학적 현상을 물리학적 관점에서 연구합니다.(화학 현상의 물리적 근원을 다루는 학문으로, 화학반응의 속도, 열역학, 구조, 전기화학, 광화학 등의 분야를 연구합니다.) 물리학 기반의 화학적 현상이라는 물리학과는 차이점이 있습니다.

화학은 우리 생활과 밀접한 관련이 있습니다. 화학은 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.

• 식품: 식품의 맛, 향, 색, 질감을 개선하고 식품의 안전성을 높이는 데 사용됩니다.
• 의약품: 질병을 치료하거나 예방하기 위해 사용되는 약물의 개발과 제조에 사용됩니다.
• 에너지: 화석연료, 원자력, 태양에너지 등 다양한 에너지원의 개발과 이용에 사용됩니다.
• 첨단소재: 플라스틱, 세라믹, 섬유 등 다양한 첨단소재의 개발과 제조에 사용됩니다.

 

<물리학이란>

물질과 그 운동, 그리고 그와 관련된 에너지나 힘 등을 연구하는 자연과학의 한 분야입니다.

가장 기초적인 과학의 한 분야로,

물리학의 목표는 우주 또는 자연이 어떤 식으로 운동하는가를 논리적으로 이해하는 것,

즉 모든 물체의 운동 원리를 규명하는 것입니다.

물리학은 자연을 연구하는 학문으로서, 그 연구 대상은 매우 광범위합니다. 물리학은 다음과 같은 분야로 구분할 수 있습니다.

• 고전 물리학: 뉴턴의 운동 법칙을 기반으로 한 물리학입니다. 고전 물리학은 우리가 일상적으로 접하는 물체의 운동을 설명하는 데 사용됩니다.
• 상대성 이론: 아인슈타인의 상대성 이론을 기반으로 한 물리학입니다. 상대성 이론은 광속의 한계, 시간과 공간의 상대성, 중력의 본질 등을 설명합니다.
• 양자역학: 양자역학을 기반으로 한 물리학입니다. 양자역학은 원자와 같은 미시 세계의 현상을 설명하는 데 사용됩니다.
• 통계역학: 통계역학을 기반으로 한 물리학입니다. 통계역학은 많은 입자가 상호 작용하는 현상을 설명하는 데 사용됩니다.

 물리학은 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.

• 전자제품: 컴퓨터, 휴대폰, TV, 가전제품 등 다양한 전자제품의 개발과 제조에 사용됩니다.
• 에너지: 화석연료, 원자력, 태양에너지 등 다양한 에너지원의 개발과 이용에 사용됩니다.
• 의학: 진단, 치료, 예방 등 다양한 의료 분야에 사용됩니다.
• 우주탐사: 우주탐사선의 개발과 운용에 사용됩니다.

 

 

<생물학이란>

생명체의 구조, 기능, 생태, 진화 등을 연구하는 자연과학의 한 분야입니다.

생물학은 생명체의 근본 원리를 이해하고,

이를 바탕으로 새로운 기술과 산업을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다.

생물학의 주요 분야는 다음과 같습니다.

• 세포학: 생물체의 기본 단위인 세포의 구조, 기능, 생리를 연구합니다.
• 유전학: 생물체의 유전 정보와 유전 현상을 연구합니다.
• 분자생물학: 생물체의 구성단위인 분자의 구조, 기능, 생성을 연구합니다.
• 생화학: 생물체의 화학적 구성과 화학반응을 연구합니다.
• 생리학: 생물체의 생리적 기능을 연구합니다.
• 생태학: 생물체의 상호 작용과 환경과의 관계를 연구합니다.
• 진화학: 생물체의 기원과 진화 과정을 연구합니다.

생물학은 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.

• 의학: 질병의 진단, 치료, 예방에 사용됩니다.
• 농업: 작물의 생산량을 높이고 품질을 향상하는 데 사용됩니다.
• 환경: 환경오염을 예방하고 환경을 보호하는 데 사용됩니다.
• 에너지: 바이오에너지를 개발하고 이용하는 데 사용됩니다.
• 식품: 식품의 안전성과 품질을 향상하는 데 사용됩니다.

 

 

<의학이란>

인체의 구조와 기능을 조사하여

인체의 보건, 질병이나 상해의 치료 및 예방에 관한 방법과 기술을 연구하는 학문입니다.

기초 의학, 임상 의학, 사회 의학 등으로 나뉠 수 있습니다.

• 기초 의학 - 인체의 구조와 기능에 대한 근본적인 원리를 연구하는 학문입니다. 생화학, 생물학, 생리학, 병리학, 약리학 등이 여기에 속합니다.
• 임상 의학 - 환자를 대상으로 질병을 진단하고 치료하는 학문입니다. 내과, 외과, 소아과, 산부인과, 정신과 등이 여기에 속합니다. (임상의학에는 내과학, 외과학, 임상의학계열등으로 나뉘며 그 안에 가정의학 결핵, 내과 신경과, 방사선종양학과, 마취통증학과, 성형외과 산부인과등 여러 가지로 나뉩니다.)
• 사회 의학 - 질병의 발생, 유병률, 사망률과 같은 인구 집단의 건강 상태를 연구하는 학문입니다. 역학, 보건학, 사회학 등이 여기에 속합니다.

현대 의학의 발전으로 인해 과거에는 치료가 불가능했던 질병들도 치료할 수 있게 되었고,

평균 수명이 크게 증가했습니다. 또한, 의학의 발전은 건강과 질병에 대한 우리의 이해를 높이고, 더 나은 건강 관리 정책을 수립하는 데 도움이 되었습니다.

앞으로도 의학은 계속해서 발전할 것입니다. 유전학, 분자생물학, 나노기술 등의 발전은 새로운 질병 진단 및 치료법 개발에 새로운 기회를 제공할 것입니다. 또한, 인공지능과 빅데이터의 발전은 의학 연구 및 의료 서비스의 효율성을 크게 향상할 것이라고 생각됩니다.

 

 

<공학이란>

과학적 원리와 기술을 사용하여 인간의 필요와 문제를 해결하는 분야입니다.

공학은 다양한 분야로 나뉘어 있으며, 각 분야는 고유한 전문 지식과 기술을 가지고 있습니다.

공학의 일반적인 목적은 다음과 같습니다.

• 인간의 삶을 개선하는 것
• 사회의 발전에 기여하는 것
• 환경을 보호하는 것

공학의 발전으로 우리는 더 편안하고 안전한 삶을 누릴 수 있게 되었습니다.

또한 공학은 사회의 발전과 환경 보호에도 기여하고 있습니다.

공학의 주요 분야는 다음과 같습니다.

• 기계공학: 기계의 설계, 제조, 운용에 관한 공학
• 전자공학: 전기와 전자 기술을 응용한 공학
• 화학공학: 화학적 원리를 응용한 공학
• 토목공학: 토양과 암석을 다루는 공학
• 건축공학: 건축물의 설계, 시공, 유지 관리에 관한 공학
• 항공우주공학: 항공기와 우주선의 설계, 개발, 운용에 관한 공학
• 컴퓨터공학: 컴퓨터의 설계, 개발, 응용에 관한 공학
• 생명공학: 생명과학을 응용한 공학 (바이오테크놀로지 유전자를 다루는 유전공학을 비롯 세포배양 효소공학 발효공학 생물공정기술등이 포함됩니다.)

공학은 매우 넓은 분야이기 때문에, 각 분야에 대한 전문 지식과 기술을 갖춘 엔지니어가 있습니다. 엔지니어는 대학에서 공학을 전공하고, 졸업 후에는 관련 분야의 회사에 취업하거나 일하게 됩니다.

공학은 유망한 직업 중 하나입니다. 공학은 사회의 발전과 환경 보호에 중요한 역할을 하고 있기 때문에, 공학 분야의 전문가 수요는 지속적으로 증가할 것입니다.

 

 

 

<지구과학이란>

지구의 구조와 발전, 그리고 지구와 우주와의 관계를 연구하는 학문입니다.

지구과학은 물리학, 화학, 생물학, 지질학, 지구물리학, 지구환경학, 지구정보학 등 다양한 분야의 지식을 바탕으로 합니다.

 

지구과학의 주요 연구 분야

• 지질학: 지구의 구성과 구조, 지층, 화석, 지진, 화산, 침식, 풍화 등 지구의 물리적, 화학적 특성을 연구합니다.
• 지구물리학: 지구의 내부 구조와 운동, 지진, 자력, 자기, 전기, 열, 중력 등 지구의 물리적 특성을 연구합니다.
• 지구환경학: 지구의 환경과 그 변화, 대기, 수권, 암권, 생물권 등 지구의 환경 시스템을 연구합니다.
• 지구정보학: 지구의 공간적 정보를 수집, 분석, 관리하는 방법을 연구합니다.

지구과학은 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.

• 지하자원 개발: 석유, 가스, 지하수, 광물 등 지하자원의 개발과 이용에 지구과학의 지식이 사용됩니다.
• 자연재해 예방: 지진, 화산, 홍수, 태풍 등 자연재해의 예방과 대응에 지구과학의 지식이 사용됩니다.
• 환경 보호: 환경오염의 원인과 영향, 환경 보전 방법에 지구과학의 지식이 사용됩니다.
• 기후 변화 연구: 지구의 기후 변화 원인과 영향, 기후 변화 대응 방법에 지구과학의 지식이 사용됩니다.

지구과학은 사회의 발전과 환경 보호에 중요한 역할을 하고 있습니다.

지구과학의 역사는 오래되었습니다.

고대 그리스 시대부터 지구의 구조와 운동에 대한 연구가 시작되었으며, 중세 유럽에서는 지구의 크기와 모양에 대한 연구가 이루어졌습니다. 17세기에는 갈릴레오 갈릴레이와 아이작 뉴턴의 연구로 지구의 중력 법칙이 밝혀졌으며, 18세기에는 찰스 다윈의 진화론이 발표되면서 지구의 생물학적 진화 과정에 대한 이해가 깊어졌습니다. 19세기에는 지질학의 발전으로 지구의 역사와 구조에 대한 이해가 진전되었고, 20세기에는 지구물리학의 발전으로 지구의 내부 구조와 운동에 대한 이해가 진전되었습니다.

지구과학은 오늘날에도 활발한 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 지구 온난화, 해수면 상승, 지진, 화산 등과 같은 지구 환경 문제에 대한 연구가 이루어지고 있습니다.

 

 

<천문학이란>

 

지구 대기의 바깥쪽에서 일어나는 현상을 연구하는 자연과학의 한 분야입니다.

별, 행성, 혜성, 은하 등 천체의 물리적, 화학적 특성, 우주의 기원과 진화 등을 연구합니다.

천문학의 역사는 굉장히 오래되었습니다.

고대인들은 이미 별의 움직임을 관측하여 달력과 시간을 만들었고, 천체의 위치와 밝기를 통해 미래를 예측하기도 했습니다.

근대에 들어서면서 천문학은 과학이라는 학문으로 자리 잡게 되었습니다. 천체 망원경의 발명과 더불어 천문학자들은 우주의 새로운 모습을 발견하게 되었습니다. 또한, 물리학과 화학 등의 다른 학문과의 협력을 통해 천체의 구조와 물리적 특성을 이해하게 되었습니다.

오늘날 천문학은 우주의 기원과 진화, 우주에 존재하는 생명체의 존재 가능성 등을 연구하는 중요한 학문으로 자리 잡고 있습니다. 또한, 천문학은 우주 탐사를 위한 기초 과학으로서 우주 개발에도 중요한 역할을 하고 있습니다.

천문학의 주요 연구 분야로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 천체물리학: 천체의 물리적, 화학적 특성을 연구하는 분야
• 천체역학: 천체의 운동을 연구하는 분야
• 천체천문학: 천체의 구조와 진화를 연구하는 분야
• 태양물리학: 태양의 물리적, 화학적 특성을 연구하는 분야
• 우주생물학: 우주에 존재하는 생명체의 존재 가능성을 연구하는 분야

천체란 우주에 존재하는 모든 물체를 말합니다. 암석, 기체, 먼지 등 다양한 물질로 이루어져 있으며, 중력에 의해 묶여 있습니다. (별, 행성, 위성, 소행성, 혜성, 성운, 은하)등

 

자연 세계의 구조 성질 법칙 등을 연구하는 

자연과학에 대해 알아봤습니다.