답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.김치나 떡볶이, 제육볶음 같은 음식을 담아두었다가 밀폐용기에 붉게 물이 들었을 때 햇볕에 말리면 싹 사라지는 현상은 붉은 색소의 화학 구조를 파괴하는 광산화 작용 때문입니다.김치나 양념의 붉은색을 내는 주성분은 고추의 캡산 색소입니다. 캡산틴 분자는 긴 연속 이중결합 구조를 가지고 있는데, 이 긴 이중결합 구조가 특정 파장의 빛을 흡수하고 붉은빛을 반사하기 때문에 우리 눈에 강렬한 빨간색으로 보이게 되고, 지용성이 강해 플라스틱 용기의 미세한 틈새로 깊이 침투합니다.이 용기를 햇볕에 두면 햇빛 속 강력한 자외선 에너지가 캡산틴 분자의 이중결합을 끊어내고 공기 중의 산소와 반응하는 광산화 작용이 일어나면서 붉은색을 내던 분자 구조가 파괴되어 분해됩니다. 그리고 붉은 색소 분자가 색이 없는 투명하고 작은 조각들로 바뀌면서, 용기에 들었던 빨간 자국이 말끔히 사라지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.사탕이나 초콜릿을 먹은 뒤 입안에 남은 당분은 충치를 유발하는 대표적 구강 세균인 뮤탄스균이 서식하기 좋은 환경입니다. 충치가 발생하는 과정은 단순히 이빨이 썩는 것이 아니라, 뮤탄스균이 당을 먹고 배출한 산 때문에 치아를 구성하는 미네랄 결정이 화학적으로 녹아내리는 탈회 과정입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.구강 내 뮤탄스균은 음식물의 당분을 분해하는 과정에서 부산물로 젖산을 배출하는데, 젖산이 해리되며 방출된 수소 이온이 구강을 강한 산성 상태로 만들어 줍니다. 이렇게 높아진 산성은 치아 표면의 주성분인 인산칼슘 결정체, 즉 하이드록시아파타이트를 직접 공격합니다.수소 이온이 치아 결정과 반응하면 화학적 결합이 파괴되면서 단단한 구조를 유지하던 칼슘 이온과 인산 이온이 밖으로 녹아 나오는 탈회 현상이 발생합니다. 지속적인 탈회로 인해 치아 내부 미네랄이 유출되고 결정 구조가 붕괴하면서 결국 치아가 파이는 충치가 발생하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.보통 다른 물질들은 온도가 내려가면 입자들의 운동이 느려지면서 서로 엉겨 붙어 부피가 줄어듭니다. 하지만 물은 얼어붙을 때 수소 결합이라는 특별한 성질 때문에 오히려 가운데 큼직한 빈 공간이 있는 정교한 구조를 만들기 때문입니다.액체 상태의 물 분자들은 활발하게 움직이며 수소 결합이 계속 끊어지며 촘촘하게 엉켜져 있습니다. 그러나 온도가 내려가 물이 얼기 시작하면 분자의 운동이 둔해지면서 수소 결합이 끊어지지 않고 고정되어 있습니다. 이때 물 분자는 주변 분자들과 가장 안정적인 각도를 유지하며 결합하는데, 이 과정에서 3차원 육각형 결정 구조를 형성하며 육각형 구조 내부에 텅 빈 공간이 생겨나는 것입니다. 부피가 커진 만큼 무게 대비 공간을 많이 차지하게 되므로, 얼음은 물보다 밀도가 낮아져 물 위에 둥둥 뜨게 되는 것입니다. 만약 물이 여느 물질처럼 얼 때 부피가 줄어들어 바닥부터 가라앉았다면, 겨울철 바다나 호수 바닥부터 얼어붙어 수중 생태계가 살아남지 못했을 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.상처 부위에 과산화수소수 소독약을 바르면 하얀 거품이 일어나는 현상은, 우리 몸의 적혈구와 손상된 세포에 포함된 카탈레이스 효소가 과산화수소를 화학적으로 분해하는 과정에서 나타납니다. 이 과정에 대해 설명해 드릴게요.과산화수소는 자체로 산소와 물로 분해되려는 성질이 있는데 상처가 나면 파괴된 혈액과 조직 세포 속의 카탈레이스 효소가 외부로 노출되는데, 이 효소가 과산화수소를 순식간에 분해하는 강력한 촉매 역할을 합니다.과산화수소가 분해되는 과정에서 활성산소는 침입한 세균의 세포막과 DNA를 산화시켜 사멸시키는 화학적 살균 작용을 합니다. 동시에 폭발적으로 뿜어져 나오는 산소 거품은 상처 틈새에 들어간 이물질, 죽은 세포, 세균을 물리적으로 밀어내 세척해 줍니다. 나아가 다량의 산소가 즉각 공급되어 산소를 싫어하는 파상풍균 등 혐기성 세균이 살 수 없는 환경을 만들어 줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.여름철 땀을 억제해 주는 데오드란트는 단순하게 냄새를 제거하는 제품이 아니라 알루미늄 화합물을 활용해 땀샘 입구를 물리적으로 막아주는 원리로 작용합니다. 이와 관련된 내용을 설명해 드릴게요.먼저 제품을 바르면 활성 알루미늄 성분이 땀샘 입구 내부로 들어가게 되고, 땀샘 속에 들어간 알루미늄 이온이 땀 속의 수분 및 땀관 벽의 단백질과 화학 반응을 일으킵니다. 이 반응으로 인해 끈적끈적한 수산화알루미늄 젤 형태의 땀샘 마개가 형성됩니다. 완성된 마개가 땀샘 통로를 물리적으로 꽉 막아버리기 때문에, 내부에서 생성된 땀이 피부 표면 밖으로 나오지 못하게 됩니다.차단되어 배출되지 못한 땀은 체내로 다시 재흡수된 후 소변 등을 통해 자연스럽게 배출되고, 이렇게 형성된 알루미늄 마개는 피부 각질이 탈락하는 자연스러운 세포 재생 주기에 맞춰 함께 떨어져 나가므로 인체에 안전합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.사골국이나 족발을 진하게 우려낸 국물이 식었을 때 탱글탱글한 묵처럼 굳어지는 현상은, 동물의 결합조직을 이루는 콜라겐이 열과 수분에 의해 구조가 완전히 바뀌어 젤라틴으로 변하는 화학적 변성 과정 일어나기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드리도록 하겠습니다.뼈와 연골 속 콜라겐은 단단하게 꼬인 삼중 나선 구조의 불용성 단백질로 사슬 내부 및 사슬 간에 수많은 수소 결합과 화학적 결합이 촘촘하게 이어져 있어, 물 분자가 침투하기 어렵고 물에 녹지 않는데, 물에 넣고 장시간 끓이면 열에 의해 나선을 고정하던 수소 결합이 끊어지면서 구조가 풀어지는 열변성이 일어납니다. 이어서 수분이 지속적으로 결합을 끊어내는 가수분해 과정이 진행되면, 단단했던 콜라겐은 물에 잘 녹는 저분자 단백질인 수용성 젤라틴으로 변화합니다.이렇게 녹아 나온 젤라틴으로 인해 국물이 끈적해지며, 국물이 식으면 풀려 있던 젤라틴 사슬들이 부분적으로 재결합해 액체 상태의 국물이 묵처럼 탱글탱글한 젤 상태로 굳어지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.자철석과 적철석은 현대의 철강 산업에서 가장 핵심적인 두 광물입니다. 모두 철 산화물에 속하지만, 화학 구조와 물리적 특성, 그리고 만들어진 환경에 따라 명확한 공통점과 차이점을 가집니다. 이와 관련하여 설명해 드리도록 하겠습니다.자철석과 적철석은 주요 제철 원료인 산화철 광물로, 높은 밀도와 경도를 가진다는 공통점이 있지만 세부 성질과 환경에서는 명확한 차이를 보입니다.​화학적으로 자철석은 철 함량이 70% 이상으로 높으며, 고온의 환원 환경에서 주로 생성됩니다. 이름 그대로 매우 강한 자성을 띄어 자석에 강력하게 끌려오며, 자연 상태에서 스스로 자석 역할을 하는 천연 자석이 되기도 합니다.조흔색은 검은색을 띠어 제철 원료 외에도 자성 소재나 중액 선별재로 활용됩니다.​반면 적철석은 철 함량이 70% 이하이며, 산소가 풍부한 산화 환경이나 풍화 작용을 통해 생성됩니다. 자성이 없거나 매우 약 하며, 조흔색은 붉은색을 띠는 것이 핵심 차이점입니다. 세계 최대 채굴량의 제철 원료이자 붉은 안료, 광택제로도 널리 쓰입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.지구에서 생명체 탄생은 다양한 가설들이 있습니다. 그와 관련하여 설명해 드리도록 하겠습니다.약 38억 년 전 지구는 오존층이 없어 생명체에 유해한 자외선이 지표에 도달하고 운석 충돌이 빈번해 지표면에서는 생명체가 살ㅈ수 없는 환경이었습니다. 반면 깊은 바다는 이러한 자외선과 외부 충격을 차단하고 온도를 안정적으로 유지해 준 보호막이었습니다.먼저, ​최초의 생명체는 해저 깊은 곳의 심해 열수구에서 시작된 것으로 추정됩니다. 열수구는 지열로 데워진 뜨거운 물과 함께 풍부한 미네랄과 화학 에너지를 분출했습니다. 이 반응 공간에서 이산화탄소와 메탄 등 단순 무기물이 아미노산과 같은 필수 유기물로 합성되었습니다.​이후 유기물들이 외부와 구분되는 막을 형성하고 스스로 복제하는 능력을 갖추면서, 비로소 최초의 원시 단세포 생명체가 바다에서 탄생할 수 있었습니다.또다른 가설로는 외계유입설로 운석이나 미행성체가 지구에 떨어지고 여기에 생명체 유전자가 포함되어 생명체가 탄생했다는 가설입니다.마지막으로 화학진화설로 대기중에 질소나 메테인이 천둥 번개를 맞아 유기물이 생성되며 바다에 녹아 들어가 생명체가 탄생했다는 가설입니다. 이처럼 다양한 가설 속에 최초에 생명체는 바다에서 탄생했습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.전기차 배터리는 크게 양극재 화학 성분과 외형 형태라는 두 가지 축으로 나뉘는데, 한국 기업이 주력하는 삼원삼켈과중국 기업이 주도하는 리튬인산철로 나뉩니다.​삼원계 배터리는 리튬에 니켈, 코발트, 망간 또는 알루미늄을 조합한 에너지 밀도가 높은 배터리로 니켈 비중이 높을수록 멀리 갈 수 있습니다. 장점으로 압도적인 주행거리와 우수한 겨울철 저온 성능 및 출력 효율이 뛰어나지만, 코발트 가격 때문에 배터리가 비싸고, 화학 구조상 열 안정성이 낮아 세심한 배터리 관리 시스템의 필요성이 단점으로 지목됩니다.​반면, LFP 배터리는 양극제에 철과 인산을 주소재로 사용해 생산 단가가 낮고 화학적 안정성 및 수명이 뛰어납니다. 그러나 무겁고 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 상대적으로 짧고, 겨울철 성능 저하가 약점입니다.​현재 시장은 보급형 모델에 LFP를, 고성능, 장거리 모델에 삼원계를 탑재하며 이원화되고 있으며, 향후 두 기술의 한계를 극복할 차세대 배터리로 전고체 배터리와 나트륨 이온 배터리가 개발하고 있으며 곧 사용화 할 예정입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.당분이 알코올이 되는 과정은 에탄올 발효라 부르고, 알코올이 산소를 만나 식초로 변하는 과정은 아세트산 발효라고 부릅니다. ​마개가 열린 와인 속에서 일어나는 화학 반응을 설명해 드릴게요.마시다 남은 와인을 코르크로 제대로 막지 않고 상온에 두면, 공기 중의 산소와 와인 속 아세트산균이 반응하는 아세트산 발효가 일어납니다. 아세트산균은 산소를 매우 좋아하여 에탄올을 먹이로 삼아 영양분을 얻고, 그 부산물로 아세트산을 만들어 내는 것이지요. ​이 과정은 산화 반응으로 진행됩니다. 먼저 와인의 에탄올 성분이 산소를 만나 아세트알데히드라는 물질로 변하면서 특유의 퀴퀴하고 상한 냄새를 풍깁니다. 이후 아세트알데히드가 산소와 한 번 더 결합하면서 식초의 핵심 성분인 아세트산과 물로 최종 변화합니다.​아세트산균은 상온과 지속적인 산소 공급 환경에서 가장 활발하게 활동합니다. 결국 코르크를 열어둔 와인은 에탄올이 모두 아세트산으로 변하면서, 톡 쏘는 쉰내와 강한 신맛을 내는 식초로 변해버립니다.이미 쉰내가 나는 와인은 마시기 어렵지만, 버리지 않고 요리용 와인 식초나 고기 재우기용으로 활용해 보시는 것도 좋은 방법입니다.