답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.형광펜이 색연필보다 유독 눈에 잘 띄는 이유는 빛을 반사하는 원리가 다르기 때문이예요. 색연필은 빛이 들어오면 자기 고유의 색만 반사하고 나머지는흡수합니다. 반면 형광펜은 펜속에 피라닌이나 로다민 같은 특수한 형광 염료 성분이 들어있는데요. 이 성분이 햇빛이나 전등 불빛 속에 섞여 있는 눈에 보이지 않는 자외선을 흡수하는 성질이 있습니다. 형광 염료는 이 자외선 에너지를 흡수한 뒤, 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선으로 바꾸어 다시 밖으로 방출합니다. 즉, 일반 색연필은 원래 빛보다 줄어든 양의 빛을 반사하지만, 형광펜은 원래 반사해야 할 빛에다가 자외선에서 바뀐 빛까지 더해서 우리 눈에보들어오기 때문에 주변보다 더 많은 양의 빛을 스스로 내뿜는 것처럼 전달하기 때문에 조명을 켠 듯 유독 밝고 선명하게 느껴지는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.암모니아는 염기성을 띠는 물질이기 때문에 다른 물질을 손상시키는 주된 원인이 됩니다. 울이나 실크 같은 동물성 섬유는 단백질로 이루어져 있는데, 암모니아의 염기 성분이 단백질을 직접 녹여버립니다. 나일론이나 폴리에스터 같은 합성 섬유 역시 암모니아수와 만나면 분자 사슬이 잘려 나가는 가수분해 현상이 일어나 쉽게 찢어집니다.​바위나 콘크리트의 경우, 암모니아가 내부의 광물이나 금속 성분과 강하게 반응하기 때문에, 콘크리트 내부에 스며든 암모니아는 콘크리트 구조를 푸석하게 만들 뿐만 아니라, 지탱하는 철근의 부식을 급격히 촉진하여 균열을 일으킵니다. 바위 역시 암모니아의 염기성 성분 때문에 표면의 광물이 녹아내리거나, 틈새에 새로운 화학 물질이 생성되어 부피가 커지면서 서서히 쩍쩍 갈라지고 부서지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.소금​과 설탕의 가장 큰 차이는 결합 방식에 있어요. 소금은 나트륨 이온과 염화 이온이 정전기적 인력으로 결합되어 있는 이온 결합 물질입니다. 반면 설탕은 탄소, 수소, 산소가 전자를 공유하며 결합한 공유결합 물질입니다.​소금은 물에 녹으면 전기적 성질을 띤 이온으로 분리되어 전류를 흐르게 하는 전해질 물질이지만 설탕은 물에 녹아도 이온으로 쪼개지지 않고 분자 형태를 그대로 유지하기 때문에 전기가 통하지 않는 비전해질 물질입니다.​또한, 소금은 이온 간의 결합이 매우 강해 녹는점이 높으며, 아무리 가열해도 타지 않습니다. 하지만 설탕은 분자 간의 인력이 비교적 약해 녹는점이 낮고, 계속 가열하면 열분해되면서 갈색의 캐러멜로 변합니다.​마지막으로 맛이 다른 이유는 우리 혀가 두 물질을 인식하는 방식이 다르기 때문입니다. 소금에서 나온 나트륨 이온은 혀의 세포막을 직접 통과해 짠맛을 내지만, 설탕 분자는 미각 세포 표면의 수용체와 결합하여 뇌에 단맛 신호를 보냅니다. 결국 분자 수준의 구조적 차이가 전혀 다른 성질을 만들어내는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.모든 원소의 원자핵 속에 있는 양성자와 중성자의 수가 항상 똑같은 것은 아니예요. 헬륨, 탄소, 산소처럼 비교적 가벼운 원소들은 양성자와 중성자의 개수가 원자핵 속에 같은 수로 있을 때 가장 안정적인 상태를 유지합니다. 예를 들어 헬륨은 양성자 두 개와 중성자 두 개를 가지고 있고, 탄소도 각각 여섯 개씩 가지고 있어요.​하지만 원소가 무거워질수록 양성자들은 모두 양전하를 띠고 있어서 서로 밀어내려는 힘이 강하게 작용하기 태문에 원소가 무거워지면 양성자 개수가 많아지면 밀어내는 힘이 엄청나게 커지고, 이때 전하를 띠지 않으면서 원자핵을 뭉치게 도와주는 중성자가 양성자보다 훨씬 더 많아지게 됩니다. 그래서 무거운 원소인 금은 양성자가 79개인데 중성자는 118개나 되고, 우라늄은 양성자 92개에 중성자가 146개나 존재합니다.​그렇다고 이 개수들이 완전히 무작위로 정해지는 것은 아니고 원자핵이 깨지지 않고 안정 상태를 유지할 수 있는 최적의 비율이 원소마다 정해져 있습니다. 한 원소 안에서 중성자 개수가 몇 개씩 차이 나는 동위원소들이 존재하기도 하지만, 중성자가 너무 많거나 적어서 이 균형이 깨지면 원자핵이 불안정해져 방사선을 내뿜으며 붕괴하게 되기도 합니다. 즉, 무거울수록 중성자가 많아지며 철저한 물리적 안정성 법칙에 따라 개수가 결정됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.갓 구운 식빵이 딱딱해지는 이유은 녹말의 화학적 구조 변화 때문입니다. 밀가루의 녹말은 오븐에서 열과 수분을 가하면 그 결정 구조가 풀어져 말랑해지는 과정을 거칩니다. 하지만 빵이 식으면 녹말 분자들은 다시 원래의 단단한 결정 구조로 되돌아가려는 성질이 있습니다. 이 과정에서 녹말 사이에 있던 수분이 밖으로 빠져나와 구조가 단단하게 뭉치게 됩니다. 그러기 때문에 빵을 밀폐하지 않으면 수분이 공기 중으로 증발해 버려 겉과 속이 모두 돌처럼 굳어버리는 것입니다.​이러한 현상은 영상 1도에서 5도 사이인 냉장실 온도에서 가장 빠르게 일어나기 때문에 먹고 남은 식빵을 부드럽게 오래 보관하려면 냉장실이 아닌 냉동실에 밀봉하여 얼려두어야 합니다. 영하의 온도에서는 녹말 분자가 굳는 현상이 정지되기 때문이며, 얼린 빵을 다시 가열하면 수분과 열에 의해 다시 호화가 일어나 원래의 말랑한 식감을 즐길 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.레티놀과 레티날에 대해 설명 드릴께요. 레티놀과 레티날 모두 비타민 A 계열 성분입니다. 둘 다 피부 세포의 재생을 도와 주름과 탄력을 개선해 주는 성분입니다. 피부에서흡수된된 후에 최종 활성 상태로 변환되어야 효과가 나타나는데, 이 변환 단계에서차이가가 있습니다.레티놀은 피부 속에서 두 단계를 거쳐 변환되므로 효과가 완만하게 나타나고 자극이 적습니다. 반면 레티날은 한 단계만 거치면 되기 때문에 효과가 훨씬 빠르게 나타나지만 피부가 따갑거나 붉어지는 자극을 유발할 확률도 더 높습니다.​처음 사용할 때는 피부가 적응할 시간이 필요하므로 아주 소량만 짜서 수분크림에 섞어 이틀에 한 번꼴로 밤에만 바르는 것이 좋습니다. 피부가 적응하면 매일 밤 사용하는 것으로 늘리되, 성분의 특성상 일시적으로 피부가 건조해지고 자외선에 취약해지므로 보습제를 평소보다 듬뿍 바르고 다음 날 아침에는 자외선 차단제를 반드시 챙겨 발라야 합니다.임산부나 수유부는 태아에게 영향을 줄 수 있어 사용하지 않는 것이 안전합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.리튬 이온 배터리의 충전과 방전은 리튬 이온과 전자가 양극과 음극을 오가는 과정을 말합니다. 배터리를 충전할 때는 외부 전기에너지를 이용해 양극에 있던 리튬 이온과 전자를 분리하고, 분리된 이온은 내부 전해액을 통해, 전자는 외부 전선을 통해 음극으로 이동해 흑연 구조 사이에 갇힙니다. 이처럼 에너지를 화학적 위치 에너지가 높은 상태로 가둬 두는 것이 충전이고, 반대로 방전은 음극에 갇혀 있던 이온과 전자가 원래의 안정적인 양극으로 되돌아가는 과정을 말하며, 이때 전자가 전선을 타고 흐르는 과정이 우리가 쓰는 전기가 됩니다.하지만 이 과정을 반복하면 배터리 수명이 줄어듭니다. 충전과 방전 시 전해액과 리튬이 반응하면서 음극 표면에 미세한 피막이 형성되는데, 이것이 점차 두꺼워지면 리튬 이온들이 내부에 갇혀 움직일 수 없게 됩니다. 동시에 이온이 전극 구조를 지속적으로 드나들면서 전극 자체가 미세하게 뒤틀리고 균열이 생겨 이온을 받아줄 공간도 파괴됩니다. 이 과정에서 결국 배터리 용량이 감소하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수소연료전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기를 만들어 내는 장치입니다. 보통의 배터리처럼 전기를 저장하는 것이 아니고 연료를 공급받아 전력을 만드는 발전기와 같은 역할을 하는 것입니다.기본 원리는 물의 전기분해 과정의 반대 과정으로 연료전지 내부에는 두 개의 전극인 연료 전극과 공기 전극이 있고, 그 사이에 이온만 통과시키는 전해질막이 있습니다. 먼저 연료 전극에 수소 가스를 공급하면, 수소 분자가 촉매를 만나 수소 이온과 전자로 분리되고 분리된 수소 이온은 전해질막을 통과해 반대편 공기 전극으로 이동합니다. 반면 전자는 전해질막을 통과하지 못하고 외부 전선을 통해 돌아가게 되는데, 이 과정에서 전자의 흐름이 발생하며 우리가 사용하는 전류, 즉 전기가 만들어 지는 것입니다.마지막으로 공기 전극에 공급된 산소는 전선을 타고 넘어온 전자, 그리고 전해질막을 거쳐 온 수소 이온과 결합하여 최종적으로 물을 생성합니다. 이처럼 수소연료전지는 수소와 산소가 결합해 물이 되는 자연스러운 화학 반응을 이용하므로 오염 물질을 전혀 배출하지 않고 전기를 얻을 수 있는 친환경적인 기술입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.높은 산에서 부탄가스 버너의 화력이 약해지고 가스통이 쉽게 차가워지는 현상은 기압 저하와 가스의 기화 열역학적 특성 때문에 발생합니다.부탄가스통 내부에는 가스가 높은 압력으로 압축되어 액체 상태로 들어있습니다. 버너를 켜면 액체 가스가 기체로 변하며 분출되는데, 이때 주변의 열을 흡수하는 기화열 현상으로 인해 가스통이 차가워집니다. 높은 산은 평지보다 기압이 낮기 때문에 액체가 기체로 변하는 속도가 훨씬 빨라집니다. 가스가 순식간에 기화하면서 주변 열을 급격하게 빼앗아가므로 가스통이 평지보다 훨씬 더 빠르게 얼어붙듯 차가워지는 것입니다.이렇게 가스통의 온도가 지나치게 떨어지면 화력이 약해지는 원인이 됩니다. 부탄가스는 온도가 낮아지면 기화가 잘 되지 않는 성질이 있습니다. 기압이 낮아 초반에는 가스가 빠르게 기화했지만, 그 결과 가스통 자체가 너무 차가워지면서 점차 액체 가스가 기체로 증발하지 못하게 가로막는 역효과가 일어납니다. 결국 버너로 공급되는 가스의 양이 줄어들어 불꽃이 약해집니다.여기에 고지대의 낮은 기압과 평지보다 부족한 산소량으로 인해 가스가 제대로 타지 못하는 불완전 연소까지 더해지면서 전체적인 화력이 눈에 띄게 떨어지게 됩니다.