답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.예전에 화학 비료가 귀하고 주족했을 때에는 분뇨가 화학 비료를 대신해 아주 중요한 역할을 하였습니다. 그래서 집집마다 분뇨를 모아두었다가 퇴비로 사용했는데 어떤 효과가 있는지 설명해 드릴게요.분뇨의 퇴비화는 미생물의 순차적 작용과 화학적 안정화 과정입니다. 초기 중온기에는 미생물이 수용성 유기물을 분해하며 온도를 올리고, 이어지는 고온기에는 고온성 세균이 섬유소 등 고분자 물질을 분해합니다. 이때 발생하는 고열로 병원균과 잡초 씨앗이 사멸하여 위생화됩니다. 이후 냉각, 숙성기에는 방선균 등이 난분해성 물질을 분해하며 토양에 유익한 부식질을 형성합니다.​화학적으로는 미생물 호흡으로 탄소가 이산화탄소로 방출되면서 탄소와 질소의 비율이 작물에 알맞게 낮아집니다. 또한 악취의 원인인 암모니아태 질소는 식물이 흡수하기 좋은 질산태 질소로 전환되며, 초기 유기산과 암모니아 발생으로 변동하던 pH는 최종적으로 중성 부근으로 안정화됩니다. 이러한 과정을 거쳐 분뇨는 안전하고 영양가 높은 유기질 비료로 탈바꿈합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.대부운의 사람들의 일상과 함께하는 것이 커피인 듯합니다. 그중에서도 요즘은 카페인을 원하지 않는 사람들이 늘고 있어 디카페인 커피가 유행인데요. 그럼 어떻게 커피에서 카페인만을 추출할 수 있는지 궁금증을 해결해 드리겠습니다.디카페인 커피는 로스팅 전 생두 상태에서 카페인과 향미 성분의 극성과 분자 크기 차이를 이용해 카페인만 쏙 빼냅니다. 그 방법에는 여러 가지가 있는데요.​첫째로 물 추출법은 농도 평형 원리를 씁니다. 향미 성분으로 이미 포화된 추출액에 새 생두를 넣으면, 맛 성분은 결합을 유지하고 카페인만 농도 차에 의해 확산되어 빠져나옵니다. 둘째로 유기용매 추출법은 비극성 친화력을 활용합니다. 용매가 약간의 비극성을 띤 카페인의 화학 구조만 조준해 녹여내며, 강한 극성을 띠는 당류나 산미 성분은 반응하지 않고 생두에 남습니다. 셋째로 초임계 이산화탄소 추출법은 기체의 침투력과 액체의 용해력을 동시에 가집니다. 완벽한 무극성 상태인 초임계 이산화탄소가 세포벽에 쉽게 침투해 조건이 맞는 카페인 분자만 표적 흡착하고, 분자가 거대하거나 극성이 강한 커피의 풍미 성분은 건드리지 않습니다.​이처럼 카페인과 맛 성분의 용해도 차이를 절묘하게 제어하기 때문에 커피 고유의 맛과 향을 고스란히 유지할 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.감자는 보통 6월에서 7월에 수확하는 작물인데, 예전에는 쌀을 수확하기 전에 주식으로 많이 먹었습니다. 지금은 반찬이나 별미로 많이 먹고 있지요. 그런데 감자는 저장을 잘못하거나 햇빛에 노출되면 싹이 나거나 초록색으로 변하는데 독성이 있어서 먹으면 안됩니다. 그 이유를 상세히 설명해 드릴게요.감자가 햇빛에 노출되면 표면이 초록색으로 변하며 천연 독소인 솔라닌을 만들어냅니다. 이는 해충으로부터 자신을 보호하려는 방어 기작인데, 솔라닌은 열에 강해 삶거나 구워도 파괴되지 않습니다. 독성이 있는 감자를 먹으면 구토, 복통, 설사 같은 소화기 장애와 두통, 어지러움 등 신경계 식중독 증상이 나타날 수 있어 주의해야 합니다.​이를 예방하려면 빛을 완벽히 차단하는 것이 중요합니다. 감자는 신문지에 싸거나 구멍 뚫린 종이 상자에 담아 8~10℃의 서늘하고 통풍이 잘되는 실온에 보관해야 합니다. 이때 사과를 같이 넣으면 에틸렌 가스가 나와 싹이 트는 것을 막아주며, 수분이 많은 양파와는 분리해 두어야 무르지 않습니다. 냉장 보관 시 유해 물질이 생길 수 있으므로 피하고, 초록색으로 변하거나 싹이 난 부위는 반드시 깊게 도려내고 먹어야 안전합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.인간은 다양한 인종으로 분류하고, 인종마다 특유의 냄새가 난다고 하잖아요. 왜 이렇게 사람마다 냉새가 다르게 나타나는지 상세히 설명해 드릴게요.사람의 체취는 땀 자체의 냄새가 아니라, 피부에 서식하는 세균이 땀을 분해하면서 만들어내는 화학적 부산물의 냄새입니다. 특히 겨드랑이 등에 집중된 아포크린 땀샘은 수분 외에도 단백질과 지질이 풍부한 땀을 분비합니다. 갓 분비된 땀은 무색무취하지만, 피부 표면의 세균들이 이 영양분을 먹이로 삼아 화학적 분해를 시작합니다.​이 과정에서 시큼한 냄새를 유발하는 휘발성 지방산이나 강한 양파 냄새를 풍기는 티오알코올 같은 물질이 분비되며 체취가 나게 되는 것입니다. 개인마다 냄새가 다른 이유는 아포크린 땀샘의 분비량을 결정하는 ABCC11 유전자의 형태가 각기 다르고, 사람마다 피부에 살고 있는 미생물 생태계의 종류와 비율이 다르기 때문입니다. 여기에 평소의 식습관과 호르몬 분비량의 차이까지 복합적으로 작용하여 개인만의 고유한 체취를 만들어냅니다. 특유의 냄새는 잘 없어지지 않이 때문에 샤워를 자주하고 청결제를 뿌려 냄새의 향을 중화시키는 수 밖에 없습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.화장실 거울에 뿌옇게 김이 서려 앞이 잘 보이지 않게 되는 현상처럼 김 서림은 것은 우리 주변에서 자주 볼 수 있는 현상입니다. 제가 안경을 쓰는데, 안경을 쓰는 사람이라면 김 서림이 일상생활에서 정말 많이 불편하다는 것을 느끼실 수 있을 겁니다. 이런 김 서림 현상이 왜 발생하는지 자세히 설명 드릴게요.뜨거운 물로 샤워를 하면 화장실은 수증기를 잔뜩 머금은 따뜻한 공기로 가득 차지만, 유리 재질인 거울은 주변 공기보다 온도가 훨씬 차갑습니다. 수증기를 품은 따뜻한 공기가 차가운 거울 표면에 닿으면 급격히 냉각되면서 수증기가 미세한 액체인 물방울로 변해 맺히게 되는데, 이를 응결 현상이라고 합니다. 표면에 맺힌 수많은 물방울이 빛을 이리저리 난반사시키기 때문에 우리 눈에 거울이 뿌옇게 흐려지는 것처럼 보이는 것입니다.김 서림을 방지하려면 물방울의 표면장력을 약하게 만들어야 합니다. 마른 수건에 린스, 샴푸, 비누 등을 묻혀 표면을 얇게 닦아주는 방법이 있고, 면도크림을 바르거나 생감자 단면을 문지른 뒤 마른걸레로 닦아주는 것도 효과적입니다. 이 성분들이 얇은 코팅막을 형성해 물방울이 맺히는 것을 방해하고 투명한 수막을 만들어 시야를 선명하게 유지해 줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.여름이나 겨울에 자주 사용하는 보온병이 온도를 오랫동안 유지 시켜주는 주된 원리에 대해 자세히 설명 드릴게요.먼저, 보온병은 내부와 외부 벽 사이의 공기를 빼낸 진공 상태의 이중 벽 구조를 가지고 있어 열이 이동하려면 매개체가 필요한데 진공 상태에서는 매개체가 없어 입자가 부딪혀 열을 전달하는 전도와 유체가 순환하며 열을 뺏는 대류가 완벽히 차단되지만 빛처럼 매개체 없이 직접 공간을 가로질러 이동하는 복사 열은 진공을 통과할 수 있습니다.이를 막기 위해 보온병의 내부 용기 표면에는 거울처럼 반짝이는 은도금 코팅이 되어 있습니다. 이 코팅이 뜨거운 내용물에서 방출되는 복사 열을 밖으로 빠져나가지 못하게 하고 다시 내부로 튕겨내는 반사 역할을 합니다.즉, 보온병의 이중 벽 진공 구조는 전도와 대류의 열 전달을 차단하고, 내부의 은도금 코팅이 복사 열을 반사하여 외부와의 열 교환을 완벽하게 차단하여 온도를 오랫동안 유지하게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.백열등은 전기에너지를 먼저 열에너지로 바꾼 뒤, 그 열을 이용해 빛을 내는 열복사 방식으로 전기 저항이 높은 텅스텐 재질의 필라멘트가 열을 많이 내기 때문에 지금은 거의 사용하고 있지 않죠. 반면 LED(발광 다이오드)는 뜨거운 열을 거치는 과정 없이 전기에너지를 빛에너지로 직접 변환하는 방식입니다. 칩 내부의 N형 반도체와 P형 반도체에서 전자와 양공과 결합할 때 생기는 에너지의 차이가 곧바로 빛의 형태로 방출되는 원리입니다. 두 전등에 대해서 에너지 효율에 대해서도 설명 드릴게요.두 전등의 발광 원리의 차이는 에너지 전환 효율에서도 큰 차이가 있습니다. 백열등은 공급된 에너지의 약 95%를 뜨거운 열로 낭비되기 때문에 고작 5%만 빛으로 바꾸어 전력 소모가 크고 만지면 화상을 입을 만큼 뜨겁습니다. 하지만 LED는 불필요한 발열 과정이 거의 없어 전기에너지의 40~50% 이상을 빛으로 전환됩니다. 덕분에 열 손실이 적어 전구 표면이 뜨겁지 않으며, 동일한 밝기를 내면서도 전기 요금을 획기적으로 절약할 수 있습니다.두 전등의 수명에서도 차이가 큽니다. 백열등은 필라멘트가 열에 의해 자주 끊어지기 때문에 수명이 짧고, LED는 열이 발생하지 않고 필라멘트도 없어 수명이 상당히 긴 편입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.냉장고에 보관했던 남은 피자나 족발을 그냥 데웠다가 돌덩이처럼 딱딱해졌던 경험은 누구나 한 번쯤은 있으실 겁니다. 이때 물을 컵에 담아 함께 넣고 돌리면 촉촉함이 유지되는 것은 우리가 알고 있는 꿀팁이죠. 왜 이런 현상이 일어나는지 과학적 원리를 자세히 설명해 드릴게요.먼저, 전자레인지는 마이크로파를 방출해 음식 내부의 물 분자를 빠르게 회전시키고, 이때 발생하는 마찰열로 음식을 데우는 원리입니다. 그런데 먹다 남은 피자나 족발이 냉장고에 보관되면서 이미 수분이 적은 상태인데, 전자레인지에 그냥 데우면 남은 수분마저 순식간에 끓어올라 증발하면서 음식이 딱딱하고 질겨지는 지는 것이죠.이때 물 한 잔을 함께 넣으면 두 가지 과학적 효과가 나타납니다. 첫째로 마이크로파의 에너지가 물로 분산되면서, 컵의 물이 에너지를 상당 부분 대신 흡수하여 음식이 과열되는 것을 막고 수분의 증발 속도를 늦춰줍니다. 둘째로 가열된 물이 증발하며 전자레인지 내부를 수증기로 가득 채웁니다. 밀폐된 공간의 습도가 높아지면 음식의 수분이 건조한 바깥 공기 중으로 빼앗기는 현상이 억제됩니다. 게다가 발생한 수증기가 음식 표면에 촉촉하게 내려앉아 잃어버린 수분을 일부 보충해 주기 때문에, 음식을 다시 부드럽고 맛있게 즐길 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.과거의 휴대폰은 통화를 주고 받는 통신 기기의 개념이라면, 요즘의 스마트폰은 단순한 통신 기기를 넘어 우리 삶의 방식을 완전히 바꿔 놓은 손안의 작은 컴퓨터라고 할 수 있죠. 이런 스마트폰이 손가락 터치 하나로 모든 것을 실행할 수 있는 원리에 대해 자세히 설명해 드릴게요.스마트폰이 미세한 터치에 반응하는 이유는 우리 몸이 전기가 통하는 전도체이기 때문입니다. 스마트폰에 쓰이는 정전식 터치스크린의 유리 아래에는 투명한 전도성 물질이 가로와 세로에 격자 무늬로 촘촘히 깔려 있습니다. 기기가 켜져 있는 동안 이 격자에는 미세한 전류가 흘러 일정한 전기장을 형성하게 됩니다. 수분과 전해질을 가진 손가락이 화면에 닿으면, 화면 표면의 전하 일부가 손가락 쪽으로 미세하게 끌려옵니다.스마트폰 내부의 센서는 이 변화를 즉각적으로 감지하여, 격자망에서 전하량이 줄어든 위치의 X축과 Y축 좌표를 정밀하게 계산합니다. 파악된 위치 데이터가 프로세서로 전달되면서 앱이 실행되거나 화면이 움직이는 것입니다. 전기가 통하지 않는 일반 장갑이나 손톱으로 터치하면 반응하지 않는 것도 바로 이러한 전기적 원리 때문입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.곰팡이라면 우리가 알고 있는 상식에서는 부패한 음식물이나 습기가 가득한 곳에서 생장하기 때문에 인체에 유해한 물질로 알고 있습니다. 하지만 푸른 곰팡이의 발견은 인류 역사에서 아주 중요한 최초의 항생제인 페니실린을 만들어낸 중요한 물질입니다. 푸른곰팡이의 생장 방식과 항생 물질을 만들어내는 과학적 원리를 상세하게 설명해 드릴게요.푸른곰팡이는 유기물에 실 모양의 균사를 뻗고 소화 효소를 분비해 영양분을 흡수하며 생장하는데, 생장이 진행되면 균사 끝에 푸른색 포자를 맺어 번식합니다. 항생제인 페니실린은 곰팡이가 한창 자랄 때가 아니라, 영양분이 고갈되어 생장이 멈추는 시기에 생성됩니다. 한정된 먹이를 두고 세균과 경쟁하게 될 때, 세균을 물리치고 자신의 생존을 도모하기 위한 방어 무기로 독성 물질인 페니실린을 분비하는 것입니다.페니실린의 항균 원리는 세균의 세포벽 합성을 억제하는 데 있습니다. 세균은 형태 유지를 위해 단단한 세포벽을 만드는데, 페니실린이 이 합성 과정을 차단하면서 세포벽이 얇아진 세균은 삼투압을 견디지 못하고 외부의 물이 유입되면서 터져 죽게 됩니다. 반면, 사람의 세포는 세포벽이 없으므로 페니실린의 공격을 받지 않아 안전합니다.