답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.우레탄이라는 단분자를 차곡차곡 연결해서 폴리우레탄을 만드는 것으로 생각하기 쉽지만, 화학적으로 폴리우레탄은 우레탄 분자의 중합체가 아닙니다.폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리올의 화학 반응으로 우레탄 결합을 형성하는 고분자 화합물입니다. 핵심 구조적 특징은 단단함과 내열성을 갖춘 하드 세그먼트와 유연성과 탄성을 주는 소프트 세그먼트가 한 분자 내에 공존한다는 점입니다.하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 비율과 종류를 배합하는 비율에 따라, 돌처럼 단단한 플라스틱부터 고무처럼 말랑한 소재, 푹신한 쿠션까지 완전히 다른 성질을 마음대로 설계할 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다. 이러한 특성 덕분에 단열성이 뛰어난 경질 폼은 건축재나 냉장고 보온재로, 충격 흡수력이 좋은 연질 폼은 자동차 시트와 매트리스로 활용됩니다. 또한 높은 내구성을 활용해 옥상 방수재 및 바닥 도료로 쓰이며, 우수한 신축성을 바탕으로 스판덱스 등의 기능성 섬유로도 활약하고 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.옛날에는 치아 관리를 위해 숯을 태운 재, 굵은 소금, 심지어 계란 껍데기나 뼈가루를 빻아 이를 닦았다고 합니다. 하지만 옛날에는 단순히 표면의 때를 긁어내는 정도였다면, 오늘날의 치약은 치아 성분을 화학적으로 병들지 않게 합니다.치약을 구성하는 주성분인 불소는 치아 표면과 결합해 산성에 강한 보호막을 형성하여 충치를 예방하고 손상된 치아를 복원시키며 미세한 연마제와 치석 방지 성분을 첨가하여 플라그를 제거하고 잇몸 질환을 막아줍니다.옛날에 쓰던 숯재나 굵은 소금은 거친 입자로 물리적인 때를 긁어낼 뿐이라 치아 표면에 상처를 남기고 마모시켰습니다. 반면 오늘 치약은 고르고 미세한 연마제로 치아 손상 없이 플라그를 제거하며, 불소를 통해 세균의 산 공격을 화학적으로 막아내고 치아 구조 자체를 튼튼하게 재구성한다는 점에서 근본적인 차이가 있습니다.참고로 굵은 소금으로 이를 닦으면 소금의 억센 알갱이가 치아 표면에 수많은 미세 흠집을 만들고 시간이 지나면 치아가 깎여 나가 속살이 드러나면서 이가 심하게 시린 부작용이 발생합니다. 소금은 직접 문지르기보다 미지근한 소금물로 가글하는 정도로 활용하시는 것이 훨씬 안전합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.외부의 불씨나 스파크 없이도 스스로 불이 붙는 자연발화 현상은 열이 발생하는 속도가 열이 밖으로 빠져나가는 속도보다 훨씬 빠를 때 일어나는 현상입니다. 들기름 같은 건성유가 묻은 헝겊을 구겨놓거나 환기가 되지 않는 환경에서는 섬유가 단열재 역할을 하여 열이 밖으로 빠져나가지 못하고 내부에 축척되기 때문에 공기 중의 산소와 결합하여 산화열을 발생시킵니다.온도가 높아질수록 산화 반응 속도가 더욱 가속되어 열이 폭발적으로 증가하는 열 폭주 현상이 일어나, 결국 내부 온도가 헝겊의 발화점에 도달하면서 외부 불씨 없이도 스스로 불이 붙는 자연발화가 발생합니다. 농가의 퇴비장 역시 미생물이 만드는 발효열과 산화열이 빠져나가지 못하고 쌓이면서 동일한 원리로 자연발화가 일어납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.갯벌 깊은 곳의 진흙이 검게 변하고 달걀 썩는 냄새가 나는 것은 공기가 잘 통하지 않아 산소가 완전히 고갈된 무산소 상태가 되고 이곳에는 낙엽, 플랑크톤의 사체 등 유기물이 풍부하게 쌓여 있어, 산소 없이도 살아갈 수 있는 혐기성 미생물들이 살아가기 좋은 조건이 됩니다. 산소가 없는 상태에서 황산염 환원균이라는 혐기성 미생물이 산소 대신 황산염을 이용해 유기물을 분해하는데, 이 과정에서 썩은 계란 냄새를 풍기는 황화수소 가스가 생성됩니다.이렇게 발생한 황화수소가 갯벌 속 철분 이온과 화학 반응을 일으키면 검은색 불용성 침전물인 황화철이 만들어지는데, 이 황화철 입자들이 진흙 속에 쌓이면서 갯벌 안쪽이 새까만 흑색을 띠게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.서해나 소금 호수에서 사람도 둥둥 떠오르는 이유는 물질의 밀도차이에 의한 부력 때문입니다. 물속에 있는 물체는 위쪽으로 밀어 올리는 힘인 부력의 크기는 물체가 밀어낸 액체의 밀도에 비례합니다. 물에 소금이 녹으면 부피 증가에 비해 질량이 급격히 늘어나 액체의 밀도가 매우 높아집니다. 일반 바닷물의 밀도보다 사해와 같은 소금 호수의 밀도가 훨씬 크다는 것이죠. 사람 몸의 평균 밀도는 일반 물과는 비슷하지만, 염분이 높은 소금 호수 물보다는 훨씬 작습니다. 이처럼 액체의 밀도가 인체의 밀도보다 훨씬 크면 물이 위로 밀어 올리는 부력이 몸무게를 거뜬히 받쳐주므로, 수영을 하지 않고 가만히 있어도 몸이 코르크 마개처럼 물 위로 떠오르게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.화석 연료의 과다 사용으로 인해 대기 중에 이산화탄소의 농도가 증가하고, 대기 중의 이산화탄소가 바다에 과도하게 녹아들면 수소 이온이 증가가 하게 되면 해양 산성화가 진행됩니다. 문제는 늘어난 수소 이온이 조개와 산호가 껍데기를 만드는 핵심 재료인 탄산 이온과 결합하는 것이 문제입니다. 이로 인해 바닷물 속에서 해양 생물의 주요 성분을 형성할 수 있는 탄산 이온이 급격히 고갈됩니다.이때 바다는 부족해진 탄산 이온을 채워 넣어 깨진 화학적 용해도 평형을 다시 유지하려는 현상이 일어나게 되고, 부족한 이온을 보충하기 위해 기존 해양 생물들의 주요 성분인 탄산칼슘을 사용하게 되기 때문에 이러면서 조개껍데기나 산호의 골격이 약해지게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.단단하고 떫은 키위나 감이 완숙 사과 곁에서 놓아두면 빨리 익는 이유는 사과에서 방출하는 에틸렌 가스 때문으로 식물의 숙성 호르몬인 에틸렌 가스가 밀폐된 봉투에 쌓이게 되고 다른 과일 세포로 침투하면, 다른 과일의 숙성 효소들을 자극하게 됩니다. 이 가스의 자극으로 과일 내부에서는 연쇄 화학 반응이 일어납니다. 먼저 아밀레이스 효소가 고분자인 다당류의 녹말을 포도당과 과당으로 분해해 단맛을 높이고 펙티나아제 효소가 식물 세포벽을 단단하게 지탱하는 펙틴 결합을 끊어 조직을 말랑하게 만들어 줍니다. 떫은 감의 경우, 수용성 탄닌 성분이 화학 반응을 통해 불용성으로 묶이면서 떫은맛이 사라지게 되고 단맛을 나게 하는 것입니다.

가스레인지 불꽃의 색깔 차이는 산소가 얼마나 많이 공급되어 있느냐에 따라 연소 상태가 달라지기 때문입니다. 정상적인 상태에서는 충분한 산소와 만나면 연료과 완전 연소를 하고, 이산화탄소와 물로 완전히 분해되며 열에너지를 방출하기 때문에 불꽃이 푸른색을 띱니다. 반면, 버너 구멍이 막히거나 환기가 안 되어 산소가 부족해지면 불완전 연소를 하게 되고 연료가 다 타지 못하면서, 산소와 결합하지 못하고 남은 탄소 원자들이 그으름 형태로 남습니다. 이 탄소 입자들이 불꽃의 열을 받아 뜨겁게 달아오르며 빛을 발산하게 되고 붉고 노란 불꽃색을 띠게 되는 것입니다.즉, 붉은 불꽃은 미처 타지 못한 숯가루가 공중에서 가열되어 빛을 내는 현상입니다. 불완전 연소 시에는 유해한 일산화탄소도 함께 발생하므로 즉각적인 환기와 버너 점검이 필요합니다.

천연고무는 이소프렌이라는 긴 고분자 사슬들이 단순히 엉켜있는 상태로 분자 간의 약한 끌어당기는 힘으로만 유지되기 때문 결합이 약해 여름에는 열에 의해 사슬이 쉽게 미끄러져 끈적하게 녹고, 겨울에는 사슬의 움직임이 굳어 뚝뚝 끊어집니다.여기에 유황을 섞어 가열하는 가황 공정을 거치면 고무 사슬 내부의 이중 결합이 끊어지며 반응성이 높은 상태가 되고, 이때 첨가된 유황 원자들이 끊어진 탄소 원자들 사이를 파고들어, 유황은 독립적이던 서로 다른 고분자 사슬들을 강력한 공유 결합으로 연결하는 가교 결합을 형성합니다.결과적으로 고무는 3차원 그물망 구조로 변합니다. 유황 다리가 사슬을 단단히 붙잡아 여름철 고열에도 녹아내리지 않고, 겨울철에도 사슬 간 간격을 유지해 굳지 않습니다. 또한, 잡아당겼다 놓아도 유황 결합이 원래 형태를 기억해 본래 구조로 복원시키는 강력한 탄성을 갖게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.현재의 배터리는 사용과정에서 발열이 심해 열폭주 현상이 나타나고 화재의 위험성에 노출되어 있으며 에너지 효율도 떨어지는 단점이 있습니다. 그래서 차세대 배터리인 전고체 배터리가 한참 개발하여 곧 상용화 단계에 있습니다. 이런 전고체 배터리와 관련하여 설명해 드릴게요.전고체 배터리는 액체 전해질과 분리막을 불연성의 고체 전해질로 대체한 차세대 이차전지입니다. 충·방전 시 리튬 이온이 고체 전해질을 통해 양극과 음극 사이를 이동하며 전기를 발생시킵니다.​가장 큰 장점은 화재 및 폭발 위험이 없어 매우 안전하다는 점입니다. 또한 폭발 방지용 안전 부품을 줄이고 리튬 메탈 등 고용량 소재를 활용할 수 있어 배터리의 에너지 밀도를 극대화하고 부피를 크게 줄일 수 있습니다.​반면 고체 간 접촉으로 인한 높은 계면 저항 때문에 이온 전도율이 낮아질 수 있으며, 충·방전 과정에서 전극의 팽창과 수축으로 균열이 생기는 문제가 있습니다. 아울러 비싼 원자재와 까다로운 공정으로 인한 높은 제조 단가 극복이 상용화의 핵심 과제입니다.