답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.고추를 먹었을 때 타는 듯한 매운맛을 느끼는 현상은 매운 성분인 캡사이신 분자가 입안의 통각 수용체인 TRPV1과 결합하면서 시작됩니다. TRPV1은 본래 섭씨 사십삼 도 이상의 위험한 열이나 통증을 감지하는 수용체입니다. 하지만 캡사이신이 이 수용체에 결합하면 세포막의 통로가 열려 이온이 유입되고, 신경을 통해 뇌로 전기적 신호가 전달됩니다. 이때 뇌는 실제 온도가 높지 않음에도 입안이 불에 타는 듯한 뜨거운 통증으로 착각하여 매운맛을 인지하게 됩니다.​이렇게 발생한 통증을 가라앉히기 위해 맹물을 마시는 것은 별로 도움이 되지 않습니다. 화학 구조상 캡사이신은 전하를 띠지 않는 비극성 분자입니다. 반면 물은 강한 전하적 특성을 지닌 극성 분자입니다. 성질이 비슷한 물질끼리 잘 섞이는 화학적 원리 때문에 비극성인 캡사이신은 극성인 물에 전혀 녹지 않습니다. 따라서 물을 마시면 캡사이신이 씻겨나가지 않고 오히려 입안 전체로 번져 통증이 심해질 수 있습니다.​반면 지방이 포함된 우유를 마시면 매운맛이 빠르게 가라앉습니다. 우유에는 유지방이라는 비극성 성분이 풍부하게 들어있어 수용체에 붙어 있던 비극성의 캡사이신 분자를 쉽게 녹여냅니다. 또한 우유 속 단백질인 카세인 성분도 캡사이신을 감싸 쥐고 수용체로부터 떼어내는 역할을 합니다. 결국 우유의 유지방과 단백질이 캡사이신을 흡수하여 함께 삼켜지도록 만들기 때문에 입안의 매운맛이 효과적으로 씻겨나가게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.자동차 유리창에 발수 코팅제를 바르면 빗물이 넓게 퍼지지 않고 동글동글한 구형을 유지하며 쉽게 흘러내리게 됩니다. 이러한 현상은 발수 코팅제가 유리 표면에 유기 규소 화합물 피막을 형성하여 표면 특성을 완전히 바꾸어 놓기 때문입니다.​본래 자동차 유리는 표면 에너지가 높아 물 분자를 강하게 끌어당기는 성질이 있습니다. 이 때문에 비가 오면 물방울이 유리에 닿는 순간 얇고 넓게 퍼지면서 수막을 형성하여 운전자의 시야를 가리게 됩니다. 여기에 발수 코팅제를 바르면 코팅제 성분인 유기 규소 화합물이 유리 표면과 화학적으로 결합하면서 얇고 단단한 분자 피막을 형성합니다. 이 피막의 바깥쪽은 물을 극도로 싫어하는 소수성 성질을 띠고 있습니다.​이 소수성 피막은 유리의 표면 에너지를 극도로 낮추는 역할을 합니다. 표면 에너지가 낮아지면 유리가 물 분자를 잡아당기는 힘이 물 분자들끼리 서로 뭉치려는 응집력보다 훨씬 약해집니다. 결과적으로 유리에 떨어진 빗물은 유리 면으로 퍼지지 못하고 자기들끼리 꽁꽁 뭉쳐 둥근 공 모양을 이루게 됩니다.​이때 물방울과 유리 표면이 이루는 접촉각은 구형에 가까워지면서 구십 도 이상으로 크게 늘어납니다. 접촉각이 커질수록 물방울이 유리에 닿는 면적이 최소화되기 때문에, 유리에 붙어 있는 힘이 매우 약해집니다. 따라서 자동차가 달릴 때 맞바람을 받거나 미세한 경사만 생겨도 빗물이 유리창에 머물지 못하고 동글동글하게 굴러서 저항 없이 빠르게 흘러내리게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.세탁 세제는 물의 온도에 따라 작용하는 방식이 크게 달라지며 이는 세탁 결과에 결정적인 영향을 미칩니다. 같은 세제를 쓰더라도 찬물과 온수에서 차이가 발생하는 이유는 세제 성분의 화학적 활성도와 오염물의 물리적 특성이 온도에 따라 변하기 때문입니다.​우선 세제의 핵심 성분인 계면활성제의 능력이 달라집니다. 계면활성제는 물과 기름을 섞이게 하여 옷감에서 때를 떼어내는 역할을 합니다. 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 계면활성제가 물에 고르게 녹아들며 오염물 표면에 쉽게 침투합니다. 반면 찬물에서는 계면활성제가 잘 녹지 않고 분자 운동이 둔해져 오염물을 감싸 안고 분리해내는 능력이 떨어집니다. 가루 세제의 경우 찬물에서 미처 녹지 못한 찌꺼기가 옷감에 남기도 합니다.​세제에 포함된 효소 성분도 온도에 민감합니다. 세제 속 효소들은 단백질이나 지방 같은 오염물을 잘게 쪼개는 역할을 합니다. 이 효소들은 대개 삼십오 도에서 사십 도 사이의 미지근한 온수에서 가장 활발하게 작용하여 피나 땀 같은 까다로운 오염을 잘 분해합니다. 하지만 이십 도 이하의 찬물에서는 효소의 활성도가 크게 떨어져 분해 능력이 저하됩니다. 반대로 육십 도 이상의 너무 뜨거운 물에서는 효소의 단백질 구조 자체가 파괴되어 제 기능을 잃게 됩니다.​오염물 자체의 변화도 있습니다. 옷감에 묻은 기름때나 피지 등은 온도가 높을수록 녹아 부드러워지므로 세제가 쉽게 파고들어 제거할 수 있습니다. 그러나 찬물에서는 기름때가 굳어 단단해지기 때문에 세제가 접근하기 힘들어집니다. 결론적으로 온수는 세제의 화학 반응과 오염물의 연화를 도와 세탁력을 극대화하므로 적절한 온수를 사용하는 것이 훨씬 깨끗한 세탁 결과를 만들어냅니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.다이아몬드가 지구상에서 가장 단단한 물질이 된 비밀은 탄소 원자들이 서로 결합하는 삼차원 입체 그물망 구조에 있습니다.​다이아몬드와 연필심의 재료인 흑연은 놀랍게도 둘 다 오직 탄소라는 한 가지 원소로만 이루어진 똑같은 물질입니다. 하지만 탄소 원자들이 어떤 모양으로 배치되고 연결되느냐에 따라 한쪽은 세상에서 가장 단단한 보석이 되고, 다른 한쪽은 손으로 살짝 눌러도 부서지는 부드러운 필기구가 됩니다.​탄소 원자는 주변의 다른 원자와 최대 네 개의 전자 쌍을 공유하며 결합할 수 있는 성질을 가집니다. 이를 공유 결합이라고 하는데, 이는 화학 결합 중에서도 가장 끊기 힘든 아주 강력한 방식입니다. 다이아몬드 내부의 모든 탄소 원자는 자신이 가진 네 개의 결합 능력을 단 하나도 남기지 않고 주변 탄소들과 완벽하게 결합하는 데 사용합니다.​이때 하나의 탄소 원자는 주변의 다른 탄소 원자 네 개와 정확히 같은 거리와 각도를 유지하며 입체적인 정사면체 모양을 이룹니다. 이 정사면체 구조가 끝없이 연속적으로 이어지면서 빈틈없는 삼차원 그물망 구조를 만듭니다. 이 구조 덕분에 외부에서 충격이나 압력이 가해졌을 때, 그 힘이 어느 한 곳에 집중되지 않고 그물망 전체로 분산되어 어느 방향에서 힘을 주어도 결합을 끊기가 극도로 어려워집니다.​반면 흑연은 탄소 원자들이 평면적인 육각형 벌집 모양의 판을 만들고, 이 판들이 아주 약한 힘으로 겹겹이 쌓여 있을 뿐입니다. 그래서 힘을 주면 층들이 미끄러지며 쉽게 부서집니다. 결국 다이아몬드가 단단한 이유는 탄소 원자들이 빈틈없이 네 개의 강력한 공유 결합을 형성하고, 이것이 입체적인 정사면체 그물망을 이루어 외부의 힘을 완벽하게 분산시키기 때문입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.세포 내에서 DNA의 유전정보가 RNA로 옮겨지는 전사 과정은 유전자가 실제로 발현되는 첫 번째 단계입니다. 생명체의 모든 형질을 결정하는 설계도인 DNA는 핵 속에 보관되어야 하므로, 세포는 단백질을 만들 때마다 DNA의 특정 유전자 부위만을 복사한 전달체인 RNA를 만드는데 이 과정을 전사라고 합니다.​전사가 시작되면 RNA 중합효소라는 핵심 효소가 DNA의 특정 유전자 시작 부위에 결합하여 꼬여 있던 DNA 이중나선을 일부분 풀어냅니다. 그런 다음 분리된 DNA 가닥 중 한 가닥을 주형으로 삼아 이동하면서, DNA 염기 서열에 상보적으로 대응하는 RNA 뉴클레오타이드를 하나씩 연결하여 RNA 사슬을 길게 합성해 나갑니다. 이후 효소가 종결 서열에 도달하면 합성된 RNA와 DNA로부터 분리되며 과정이 마무리됩니다.​이 과정에서 핵심 역할을 하는 RNA 중합효소는 스스로 DNA 가닥을 열고 정확한 염기쌍 결합을 찾아내어 사슬을 연장하는 복합적인 기능을 수행합니다.​이렇게 전사된 RNA는 이중나선인 DNA와 달리 단일 가닥 형태로 존재합니다. 또한 DNA를 구성하는 당인 디옥시리보스 대신 리보스를 당으로 가지며, 염기 구성에서도 차이가 있습니다. DNA의 염기 중 티민 대신 우라실을 사용하여 DNA의 아데닌과 상보적인 결합을 이룹니다. 이렇게 완성된 단일 가닥 RNA는 핵을 빠져나가 세포질의 리보솜으로 이동하여 단백질을 합성하는 설계도로 쓰이게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.분자요리에서 인공 연어알 모양의 젤을 만드는 기술은 알긴산나트륨의 나트륨 이온이 염화칼슘의 칼슘 이온으로 교체되면서 일어나는 구조적 변화를 이용한 것입니다. 다시마나 미역 등에서 추출한 알긴산나트륨은 기다란 사슬 모양의 물질인데, 물에 녹으면 느슨하고 유연하게 풀어져 액체 상태를 유지합니다. 이는 나트륨 이온의 결합력이 약해 사슬들을 단단하게 묶어주지 못하기 때문입니다.​이 알긴산나트륨 액체를 염화칼슘 수용액에 한 방울씩 떨어뜨리면 액체 방울의 표면에서 이온 교환 반응이 일어납니다. 염화칼슘 속의 칼슘 이온은 나트륨 이온보다 결합력이 훨씬 강해서 기존의 나트륨 이온을 밀어내고 알긴산 사슬의 자리를 차지합니다. 특히 칼슘 이온은 양옆에 있는 여러 개의 알긴산 사슬을 동시에 붙잡아 그물망처럼 단단하게 엮어주는 가교 결합을 형성합니다.​그 결과 알긴산나트륨 액체 방울이 염화칼슘 수용액과 닿는 즉시 겉면의 사슬들이 촘촘하게 엉키면서 물에 녹지 않는 단단한 알긴산칼슘 막으로 바뀝니다. 이때 액체 방울의 중심부까지 반응이 가기 전에 건져내면 겉은 탱글탱글한 막이 감싸고 내부에는 미처 굳지 않은 원래의 액체가 그대로 갇히게 됩니다. 표면장력으로 둥근 모양을 유지한 채 겉면만 얇은 막으로 코팅되므로, 입안에 넣었을 때 연어알처럼 톡 터지며 안쪽의 액체가 흘러나오는 독특한 식감의 분자요리가 완성됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울철 눈길에 염화칼슘을 뿌리면 눈이 녹아 미끄러지지 않게 되는데, 여기에는 세 가지 원리가 함께 작용합니다.​첫째는 어는점 내림 효과입니다. 순수한 물은 0도에서 얼지만 다른 물질이 섞이면 얼기 시작하는 온도가 낮아집니다. 염화칼슘은 물에 녹아 칼슘 이온과 염화 이온으로 분리되는데, 이 이온들이 물 분자가 얼음 결정을 만드는 과정을 방해합니다. 이 때문에 어는점이 영하 30도 이하까지 뚝 떨어져 추운 날씨에도 녹은 눈이 다시 얼어붙지 않습니다.​둘째는 수화열 방출입니다. 염화칼슘은 물과 결합할 때 주변으로 엄청난 양의 열을 내뿜는 발열 반응을 일으킵니다. 눈 위에 뿌려진 가루가 주변의 눈을 자체 열기로 강제로 녹이고, 이로 인해 생긴 물에 염화칼슘이 더 녹아들면서 눈을 녹이는 반응이 주변으로 빠르게 퍼집니다.​셋째는 조해성입니다. 염화칼슘은 주변의 수분을 스스로 강하게 빨아들이는 성질이 있습니다. 눈 위에 닿자마자 눈 속의 수분을 흡수하여 순식간에 염화칼슘 수용액으로 변하므로 눈을 빠르게 녹여줍니다.​결국 염화칼슘은 강한 흡수력으로 눈을 녹인 뒤, 자체 열기로 얼음을 한 번 더 녹이고, 녹은 물이 다시 빙판길로 얼어붙지 않도록 어는점을 낮추어 미끄러짐을 방지합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.레티놀의 빛과 열 취약성 때문에 걱정이 많으셨겠지만 결론부터 말씀드리면 방 불을 모두 끄고 암흑 속에서 생활할 필요는 없으며 여름철 보관도 몇 가지 원칙만 지키면 어렵지 않습니다.​우선 밤에 레티놀을 바른 뒤 실내 전등을 켜두거나 스마트폰을 보는 것은 성분 파괴에 큰 영향을 주지 않습니다. 레티놀을 변질시키는 주범은 실내등이 아니라 태양의 강력한 자외선입니다. 밤에 바르라고 권장하는 이유는 낮 동안 햇빛을 받으면 성분이 파괴될 뿐만 아니라 피부가 자극을 받아 뒤집어질 수 있기 때문입니다. 따라서 불 켜진 방에서 편하게 바르시되 다음 날 아침에 깨끗이 세수하여 잔여물을 없애고 자외선 차단제를 잘 바르는 것이 훨씬 중요합니다.​여름철 외출 시 실내 온도가 높이 올라간다면 냉장 보관을 하는 것이 성분 효능을 유지하는 데 도움이 됩니다. 다만 우려하신 대로 냉장고 문을 자주 열고 닫으며 생기는 온도 변화는 화장품의 구조를 망가뜨릴 수 있습니다. 이를 방지하려면 외부 공기와 자주 접하는 냉장고 문 쪽 대신 온도가 일정하게 유지되는 냉장고 안쪽 깊은 곳이나 신선실에 보관하는 것이 좋습니다. 만약 냉장고를 너무 자주 열어 찝찝하다면 집안에서 태양 빛이 전혀 들지 않고 비교적 서늘한 방 안의 서랍이나 옷장 깊숙한 곳에 두는 것도 좋은 방법입니다.