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[주요기사][통합과학 교과서] <콩쥐 팥쥐> 콩쥐에게 화가 난 두꺼비?

 

 

# 동화마을에 무슨 일이?

멈추지 않는 콩쥐의 눈물

 

꿀록 탐정과 개코 조수는 콩쥐와 두꺼비에게로 다가갔어요. 

“왜 그렇게 초조한가요? 진정하시죠.”

꿀록 탐정이 화를 내며 발을 구르는 두꺼비를 말렸습니다.

“콩쥐가 계속 눈물을 흘리느라 일을 해결하지 못하고 있어요.”

팥쥐와 새엄마는 콩쥐에게 항아리에 물을 가득 채우고 오라는 말을 남긴 채, 마을 잔치를 즐기러 갔어요. 콩쥐도 잔치에 가고 싶었지만, 항아리 바닥이 깨져 있어 물이 계속 새서 채울 수가 없었습니다. 

“저도 잔치에 가고 싶은데눈물이 멈추지를 않아요. 왜 이럴까요?”

콩쥐가 눈물을 흘리자, 개코 조수가 콩쥐의 등을 토닥였습니다.

“제가 분명 해결책을 알려줬는데도 왜 우는 걸까요? 제가 몸으로 항아리 구멍을 막아주면 되는데 말이에요.”

콩쥐의 눈물을 보자 두꺼비는 황당해 했고, 콩쥐는 눈물을 왈칵 다시 쏟았어요.

“콩쥐, 이제 그만 울고 두꺼비와 함께 물을 슬슬 채워야 하지 않을까요? 이러다 잔치가 끝나겠어요. 두꺼비도 진정해요.”

꿀록 탐정이 둘을 달랬습니다.

“저도 알고 있어요! 그런데 전 이 상황이 너무 속상해요. 새엄마에게 너무 서운해요. 저에게도 팥쥐에게 주는 사랑을 반만이라도 줬으면 좋겠어요.”

꿀록 탐정은 두꺼비에게 귓속말로 말했습니다.

“콩쥐의 눈물을 멈추려면 지금 필요한 건 공감이에요, 해결책이 아니라.”

 

# 통합과학 개념 이해하기

눈물은 어떻게 날까?

 

우리 눈은 약 3μm(마이크로미터) 두께의 눈물 막이 표면을 늘 덮고 있어요. 눈물을 이루는 물은 눈을 촉촉하게 유지해 줘요. 눈물 속 단백질과 나트륨 이온 등의 전해질은 눈에 영양분을 전달하고 노폐물을 배출시킵니다. 

 

눈물은 점액층과 수성층, 지방층 3개의 층으로 나눠져 있어요. 수성층은 눈물에 필요한 물과 단백질, 전해질을 품고 있고, 점액층은 눈 표면과 눈물 사이를 결합해 주는 역할을 해요. 지방층은 기름 막으로 수성층을 덮어 수성층이 증발하지 않도록 막아주는 역할을 해요.

 

우리가 무의식적으로 눈을 깜빡일 때마다 눈 위쪽에 있는 눈물샘에서 눈물이 나와요. 1분에 약 15번 눈을 깜빡이고 약 1.2μl(마이크로리터)의 눈물이 나오죠. 눈을 덮고 남은 눈물은 눈 안쪽 눈물점으로 흘러간 뒤 코안에 있는 눈물주머니를 거쳐 눈물관으로 흘러가요. 눈물관에서 코로 넘어가 콧물로 나와요.

 

눈물은 눈이 따갑거나 우리가 슬픔, 분노 등의 감정을 느낄 때도 나와요. 양파에서 매운맛을 내는 황 화합물이 눈을 자극하거나 먼지가 눈에 들어와 눈을 따갑게 만들면, 눈에 있는 감각 신경이 자극받은 신호를 뇌의 아래쪽 부분인 뇌교로 전달해요. 뇌교에서 눈물샘 자극을 담당하는 눈물샘 핵이 자율신경을 통해 호르몬을 분비하면 눈물샘이 호르몬의 자극을 받아 눈으로 눈물을 내보내요. 자율신경은 호흡과 체온 유지 등에 관여하는 신경입니다.

 

슬픔이나 분노 등 강렬한 감정을 느낄 때는 뇌에서 감정을 다루는 변연계가 이 신호를 감지해요. 그러면 변연계 안에서 감정 표출 등 다양한 인간의 행동을 조절하는 시상하부가 눈물샘 핵으로 신호를 보냅니다. 눈이 따가울 때처럼 눈물샘 핵이 눈물샘을 자극하면서 눈물이 나오죠. 눈이 따갑거나 감정에 영향을 받아 눈물이 나올 때는 평소보다 훨씬 많은 양의 눈물이 나와, 눈물이 눈물주머니로 모두 넘어가지 못하고 눈밖으로 흘러넘쳐요. 

 

 

 

# 통합과학 넓히기

눈물로 코로나19 검사한다

 

코로나19 바이러스에 감염됐는지 검사하려면 콧구멍이나 목구멍에 면봉을 넣어 점액을 닦아낸 뒤 바이러스가 있는지 확인해야 해요. 6월 24일 더 빠르게 코로나19 검사를 할 수 있는 방법이 나왔어요. 성균관대학교 안과학교실 한지상 교수 등이 참여한 공동연구팀은 눈물을 이용해 코로나19 검사를 하는 기술을 공개했습니다. 

 

연구팀은 눈물을 이루는 성분을 감지하는 기기를 만들기 위해 반도체 회로로 쓰이는 이황화몰리브덴에 금 나노 입자를 입혔어요. 모든 물질의 분자는 빛이 닿으면 진동하는데 이 진동의 크기는 분자마다 달라요. 금 나노 입자를 활용하면 진동의 크기를 1억 배 이상 증폭할 수 있습니다. 빛을 금 나노 입자에 쏠 때 빛이 전반사될 수 있는 각도로 쏘면, 금 나노 입자 속 전자의 진동이 커지는 ‘표면 플라즈몬 공명 현상’이 발생하기 때문이에요. 빛은 물질을 통과할 때 굴절이 되는데, 굴절률이 커 빛이 모두 반사되는 현상을 전반사라고 합니다.

 

장치를 만든 뒤, 연구팀은 코로나19에 걸린 사람 12명과 코로나19에 걸리지 않은 사람 12명의 눈물을 수집했어요. 눈물을 금 나노 입자에 떨어뜨려 신호를 분석한 뒤, 눈물을 이루는 분자를 장치와 연결된 컴퓨터에 학습시켰어요. 학습이 끝난 뒤 컴퓨터가 눈물의 성분을 토대로 코로나19 감염자를 구별할 수 있는지 기능을 평가해 봤어요. 그 결과, 컴퓨터는 98.5%의 정확성으로 코로나19에 걸린 사람을 구별할 수 있었어요.

 

한지상 교수는 “감염 여부를 신속하고 정확하게 평가할 수 있다는 사실을 확인했다”며 “코로나19뿐 아니라 신속하고 정확한 진단이 필요한 다양한 질환을 파악하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 기대했어요.

 

▲셔터스톡
 

 

▲Samjin Choi et al.
이황화몰리브덴에 입힌 금 나노 입자(왼쪽)와 컴퓨터가 코로나19 바이러스 눈물을 학습하는 과정(오른쪽).

 

# 에필로그

 

 

“콩쥐가 새엄마의 사랑을 받지 못해 많이 서운했구나.”

두꺼비가 콩쥐의 마음에 공감하며 작은 손으로 콩쥐를 토닥여줬어요. 

“많이 힘들겠지만 항아리를 얼른 채워서 오늘 새엄마와 잘 이야기해 보자.”

두꺼비의 말을 듣고 힘이 난 콩쥐가 눈물을 닦고 미소를 지었어요. 

“고마워, 두꺼비! 속상했지만 네 말을 들으니까 다시 물을 채울 힘이 나! 

 

 

 

용어 설명

●㎛(마이크로미터) : 100만 분의 1m.

●μL(마이크로리터) : 100만 분의 1L.

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2024년 12월 1일 어린이과학동아(23호) 정보

  • 장효빈
  • 디자인

    정영진
  • 일러스트

    박정제

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