답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물질의 상태 변화는 입자들의 결합 정도와 배열 상태가 어떻게 달라지는에 따라 결정됩니다. 온도와 압력에 따라 입자들이 서로 얼마나 단단히 붙어있는지, 혹은 얼마나 격렬하게 움직이는지가 달라지기 때문입니다.​고체에서 액체로, 액체에서 기체로 변할 때의 내부 변화와 일상 속 활용 사례들을 설명해 드릴게요.고체가 액체로 변하는 융해는 열을 받은 입자들의 규칙적인 배열이 느슨해지며 유동성을 갖는 현상입니다. 일상에서는 용광로에 철을 녹여 자동차 부품 등의 제품을 만들거나, 고체 초콜릿을 녹여 디저트 모양을 잡을 때 활용됩니다.​액체가 기체로 변하는 기화는 입자들이 인력을 완전히 끊고 사방으로 멀리 떨어져 자유롭게 날아다니는 현상입니다. 운동 후 흘린 땀이 마르면서 몸의 열을 빼앗아 체온을 조절해 주거나, 젖은 빨래가 건조되는 원리가 이에 해당합니다. 고온의 수증기로 찌든 때를 제거하는 스팀청소기도 기화를 활용한 대표적인 예입니다.​이처럼 상태 변화는 온도에 따른 입자의 운동성 변화를 뜻하며, 인류는 이 과정에서 생기는 물질의 성질과 에너지 이동을 일상과 산업 전반에 유용하게 활용하고 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.우리가 과학 시간에 간단한 주제 탐구 활동으로 했던 콜라에 멘토스를 넣으면 분수처럼 폭발하는 실험은 물질이 새로 변하는 화학 반응이 아니라, 순수한 물리적 현상입니다. 이와 관련된 내용을 설명 드리도록 할게요.폭발이 일어나는 핵심 원리는 멘토스 표면에 있는 수많은 미세한 구멍입니다. 눈에는 매끄러워 보이지만 현미경으로 보면 무수히 많은 흠집이 있는데, 이곳이 콜라 속 이산화탄소 가스가 기체 방울로 빠르게 뭉치는 핵형성 부위 역할을 합니다.​여기에 멘토스의 아라비아검과 젤라틴 성분이 콜라의 표면장력을 약화시켜 탄산이 저항 없이 폭발적으로 부풀어 오르게 만듭니다. 동시에 무거운 멘토스가 병 바닥으로 빠르게 가라앉으며 이산화탄소를 연쇄적으로 자극하고, 밑바닥에서부터 급격히 팽창한 가스의 압력이 콜라 액체를 밖으로 세차게 밀어 올리면서 순식간에 분수처럼 뿜어져 나오게 됩니다.일반 콜라로도 실험이 가능하지만, 다이어트 콜라는 인공 감미료가 들어 있어 일반 설탕보다 콜라의 표면장력을 훨씬 더 많이 낮춰주기 때문에 탄산이 훨씬 더 격렬하게 폭발적으로 발생합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.제가 꽃가루 알러지가 있어 봄철만 되면 비염이 심해지고 재째기가 납니다. 심해질 경우 호흡곤란이 오는 경우도 있어요. 또 어떤 사람은 갑각류 알러지가 있어 새우나 랍스터, 꽃개를 전혀 먹지 못하는 사람도 있구요. 이렇게 사람마다 알러지 반응이 다른데, 그 이유에 대해 설명 드리도록 할게요.사람마다 알러지 반응이 다른 이유는 우리 몸의 면역계가 저마다 다른 외부 물질을 위험한 적으로 오인하기 때문입니다.​이 오인의 방향을 결정하는 가장 큰 요인은 유전과 환경으로 부모에게 물려받은 알러지성 체질을 바탕으로, 개인이 가진 면역글로불린 E 항체가 어떤 물질을 표적으로 삼느냐에 따라 반응 대상이 달라집니다. 여기에 성장기 환경, 장내 미생물 상태, 특정 물질에 노출된 타이밍 등이 결합하여 면역계의 학습 방향이 최종 결정됩니다. 때로는 꽃가루와 과일처럼 서로 다른 물질의 단백질 구조가 비슷해 면역계가 착각하는 교차 반응이 원인이 되기도 합니다.​즉, 타고난 유전적 체질과 개개인이 살아온 환경적 경험이 복합적으로 작용하여 사람마다 고유한 알러지 유발 물질이 정해집니다.가장 중요힌 것은 본인이 평소에 잘 인지하고, 믚식물이나 환경을 잘 파악해서 섭취하는 것이 중요합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.결론부터 명확히 말씀드리자면, 현재 시중에서 판매되는 디카페인 커피는 발암물질 걱정 없이 안심하고 드셔도 괜찮습니다. 이런 오해가 생긴 배경과 현실적인 사실들을 명확하게 설명해 드릴게요.이런 오해는 과거 커피 원두에서 카페인만 쏙 빼내기 위해 화학 용매 추출법을 사용하는 경우가 있었는데, 이때 주로 쓰이는 용매 중 하나가 염화메틸렌 입니다. 이 성분이 고농도로 장기간 노출될 경우 발암 위험이 있는 물질로 분류되어 있기 때문에 소문이 와전된 것입니다. 하지만 이 성분은 40°C 정도의 낮은 온도에서도 쉽게 기화하므로, 200°C가 넘는 고온의 원두 로스팅 과정을 거치면서 완벽하게 증발하여 사라집니다. 또한, 국가 기관의 엄격한 잔류 기준치 검사를 통과해야만 유통될 수 있어 인체에 무해합니다.최근에는 화학 물질을 아예 쓰지 않고 물과 필터만 이용하는 스위스 워터 프로세스나 이산화탄소 추출법 등 안전하고 친환경적인 방식이 훨씬 더 널리 쓰이고 있습니다. 따라서 발암물질 우려 때문에 일반 커피를 고집하실 필요는 없으며, 본인의 체질과 카페인 민감도에 맞춰 안심하고 디카페인 커피를 즐기시면 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.기저귀나 생리대에 들어있는 마법 같은 하얀 가루인 고흡수성 수지가 자기 무게의 수백 배에 달하는 물을 흡수해 젤리로 변하는 현상은 삼투압과 정전기적 반발력, 그리고 수소 결합이라는 세 가지 화학적 원리가 적용되어 집니다. 지금부터 흡수 흡수 원리를 알기 쉽게 설명해 드리겠습니다.먼저, 수지 내부의 높은 이온 농도로 인해 강한 삼투압이 발생하여 외부 수분이 안으로 거세게 밀려 들어옵니다. 물이 스며들면 내부 이온이 분리되며 폴리머 사슬에 음전하가 남습니다. 이 음전하들끼리 밀어내는 정전기적 반발력에 의해 3차원 그물망 구조가 사방으로 팽창하며 수분을 가둘 넓은 공간을 형성하게 됩니다.마지막으로 이 빈 공간 속으로 들어온 수많은 물 분자들이 폴리머 사슬과 강력한 수소 결합을 맺습니다. 물 분자가 뼈대에 단단히 묶여 겔 상태로 굳어지기 때문에 압력을 가해도 수분이 다시 새어 나오지 못하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.스마트폰 액정이나 안경 렌즈에 적용되는 지문 방지 코팅은 흔히 올레오포빅 코팅이라고 하는데, 이 코팅제는 주로 플루오린 화합물로 만들어지며 물과 기름을 밀어내는 강력한 화학적 성질을 이용하는데, 그 원리와 주요 특징에 대해 알기 쉽게 설명해 드릴게요.플루오린 원자는 전자를 끌어당기는 힘이 매우 강해 다른 물질과 잘 반응하지 않으며, 이로 인해 코팅 표면은 극도로 낮은 표면 에너지를 갖는데 스마트폰 액정이나 안경 렌즈의 지문 방지 코팅은 이 원리를 이용합니다.손가락의 피지 같은 지질 성분은 표면 에너지가 높은 곳에 넓게 퍼져 달라붙으려는 성질이 있습니다. 하지만 코팅막의 에너지가 기름의 표면 장력보다 훨씬 낮기 때문에, 기름 분자들은 표면에 퍼지지 못하고 자기들끼리 둥글게 뭉치게 됩니다. 이처럼 물질 간의 에너지 차이로 발생하는 강력한 화학적 반발력 덕분에 기름때의 접촉 면적이 최소화되어 표면에 단단히 흡착되지 못하고, 가벼운 마찰만으로도 부드럽게 닦여 나가는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.립틴트는 립스틱과는 달리 음식을 먹거나 시간이 지나도 색이 사라지지 않고 선명하게 남는 비결은 단순히 입술 위에 색을 바르는 것이 아니라, 피부 표면에 화학적으로 물들이는 현상 때문입니다. 이렇게 피부에 물들이는 화학적 성질에 대해 설명해 드릴게요.립틴트가 오랫동안 지워지지 않는 이유는 수용성 염료가 입술 표면에 화학적으로 염착되기 때문입니다. 틴트를 바르면 작은 염료 분자가 각질층의 미세한 틈으로 얕게 스며듭니다.이때 음전하를 띤 염료 분자와 입술 단백질의 양전하를 띤 아미노산 기가 만나 강력한 이온 결합을 형성합니다. 두 물질이 자석처럼 서로를 단단히 끌어당겨 색소가 각질 구조 안에 완전히 갇히게 되므로 물리적 마찰이나 물에도 쉽게 지워지지 않습니다. 이후 시간이 지나 색소를 품고 있던 각질 세포 자체가 수명을 다해 자연스럽게 떨어져 나가는 과정을 거치면서 틴트 색상도 서서히 옅어지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.향수는 고대 이집트와 메소포타미아 등에서 신에게 제사를 지낼 때, 신과 소통하기 위해 향기로운 나뭇가지나 수지를 태워 향기로운 연기를 피운 것이 향수의 시초입니다. 사람의 지독한 체취나 가죽 제품을 가공할 때 나는 불쾌한 냄새를 가리기 위해 향수가 본격적으로 실생활에 널리 사용되면서, 현재는 현대인의 필수품으로 자리잡았습니다. 이런 향수는 시간에 따라 향일 달라지는데 그 원리에 대해 설명해 드릴게요.향수가 시간에 따라 다른 향을 내는 이유는 향료 성분들의 분자량과 휘발 속도가 다르기 때문입니다. 향수는 다양한 크기의 분자가 섞인 혼합물로, 분자량에 따라 기화하는 시간이 다릅니다. 뿌린 직후의 탑 노트는 분자량이 작고 가벼운 감귤류 등의 성분이라 가장 먼저 빠르게 날아갑니다. 이들이 증발한 뒤에는 중간 크기 분자인 미들 노트가 천천히 본연의 향을 냅니다. 마지막 잔향인 베이스 노트는 분자량이 매우 크고 무거워서 피부에 가장 오래 머무릅니다. 이처럼 가벼운 분자부터 무거운 분자 순으로 차례대로 증발하는 분별 휘발 현상 덕분에 계속해서 새로운 향을 느끼게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.양치질이 치아 표면의 때나 찌꺼기를 닦아내는 물리적 청소라면, 미백은 치아 내부 깊숙이 파고든 착색 물질의 색을 없애는 화학적 작용이라고 생각하시면 됩니다. 셀프 치아 미백에 대한 과정을 쉽게 설명해 드릴게요.셀프 치아 미백제로 치아가 하얗게 변하는 현상은 과산화수소의 강력한 산화 작용 덕분입니다. 치아 겉면인 법랑질은 현미경으로 보면 미세한 틈새가 있으며, 여기에 음식물 등으로 인한 누런 유기 착색 물질이 스며들어 쌓이게 되는데, 미백제를 바르면 분자 크기가 작은 과산화수소가 법랑질 틈새로 깊숙이 파고듭니다. 이후 과산화수소는 체내 효소와 침에 의해 물과 산소로 분해되는데, 이 과정에서 반응성이 강한 활성산소 라디칼이 방출됩니다. 이 활성산소들은 강력한 산화력으로 누런색을 띠던 복잡한 거대 착색 분자 구조를 조각조각 깨뜨려 단순한 구조로 바꿉니다. 분자 구조가 파괴되면 더 이상 황색광을 반사하지 못하고 빛을 통과시켜 누런색이 사라지며, 잘게 부서진 노폐물들이 물에 녹아 씻겨 내려가면서 치아가 점차 하얗게 변하게 됩니다. 요즘은 치아 관리에 각별히 신경을 쓰고 있는 추세라 미백제를 사용하여 치아를 관리하는 것은 좋지만 잇몸 화상이나 염증, 지나친 마모에도 신경을 써야 합니다. 셀프 미백제 도포 시 잇몸에 닿지 않도록 주의하고, 침이 고여 미백제가 흘러내리지 않게 거즈 등으로 침을 차단해 주는 것이 좋습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.요즘처럼 날씨가 습하고 더워서 앉아만 있어서 땀이 줄줄 흘러내립니다. 그래서 땀을 많이 흘리시는 분들은 땀 발생을 억제하는 데오드란트를 바르시는데요. 데오드란트가 어떻게 해서 땀을 잘 흘리지 않게 하는지 그 원리에 대해 설명해 드리도록 하겠습니다.데오드란트에는 염화알루미늄 화합물이 포함되어 있는데, 염화알루미늄은 땀 속 수분에 녹아 알루미늄 이온으로 녹은 다음 땀샘 내부로 침투합니다. 이 이온이 물 분자와 만나면 가수분해 반응을 일으켜 알루미늄 수산화물을 형성합니다.이렇게 생성된 수산화물은 땀 속에 포함된 전해질 및 땀샘 벽의 단백질 성분과 강한 상호작용을 하는데, 알루미늄 이온의 전하가 단백질과 엉겨 붙어 점성이 높은 끈적끈적한 폴리머 겔 마개로 바뀝니다. 이 겔이 땀샘 통로를 꽉 막아 피부 표면으로 땀이 분비되는 것을 차단하게 되는 것입니다.이 마개는 영구적이지 않으며, 피부의 자연스러운 각질 탈락 주기에 따라 각질 세포와 함께 몸 밖으로 밀려 나가 배출되므로 일정 시간이 지나면 땀샘은 다시 정상 상태로 회복됩니다.