답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.액상 담배의 현대적 형태는 2003년 중국의 약사에 의해 개발되었습니다. ​하루에 담배를 두 갑씩 피우던 중증 흡연자였던 그는, 아버지가 담배 때문에 폐암으로 돌아가시자 담배를 불로 태우지 않고 니코틴만 흡입해서 끊을 수 없을까?라는 고민을 하게 됩니다. 그렇게 해서 초음파 및 가열식 코일로 액체를 기화시키는 지금의 전자담배 형태를 상용화했습니다. 간편하고 냄새도 덜나기 때문에 젊은이들 사이에서 인기가 좋은 것 같습니다.액상 담배는 담뱃잎을 통째로 쓰는 게 아니라, 4가지 주요 성분을 정밀하게 비율 맞춰 혼합해 만듭니다. 첫째로 프로필렌 글리콜은 무색무취의 액체로, 물과 잘 섞이는 성질이 있습니다. 액체 상태의 향을 잘 전달하고 목을 긁어주는 타격감을 만들어냅니다. 둘째로 ​식물성 글글리세은 콩이나 야자유 등에서 추출한 끈적하고 달콤한 액체입니다. 기화되었을 때 연기처럼 보이는 풍성한 흰 수증기를 만드는 역할을 합니다. 셋째로 니코틴은 담뱃잎이나 줄기에서 순수하게 추출하거나, 실함실에서 화학 합성하여 액체 상태로 만듭니다. 최근에는 유기산을 결합해 흡수율을 높이고 목 통증을 줄인 니코틴 솔트 형태로도 많이 사용됩니다. 마지막으로 ​과일, 멘솔, 디저트 등 다양한 맛을 내기 위한 식품첨가물 화학 향료를 첨가하여 액상 담배를 만듭니다.액상 담배의 안전성은 일반 담배처럼 불을 피워 타르와 발암물질 폭탄을 마시는 위험은 피할 수 있지만, 화학물질을 기화시켜 폐에 지속적으로 넣는 것이므로 안전한 담배가 아니라 다른 형태의 위험성을 가진 담배로 보는 것이 가장 과학적으로 정확합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.이산화탄소는 대표적인 온실기체로 온실효과를 유발하는 기체 중에 하나 입니다. 온실효과는 대기 중의 온실가스가 지표면에서 방출되는 적외선을 흡수하고 다시 지표면으로 되돌려 보내 지구의 기온을 따뜻하게 유지해 주는 현상을 말합니다. 하지만 대기중에 이산화탄소의 양이 증가하면서 지구의 평균 기온이 계속 상승하면서 지구 온난화가 진행되고 있는 것입니다.이산화탄소가 지구의 적외선을 가두는 온실가스로 작용하는 비밀은 분자의 정적인 모양이 아니라, 분자가 춤추듯 움직이는 진동 모드에 있습니다. 이산화탄소 분자 구조의 어떤 특징 때문에 적외선을 흡수하고 재방출하는지 원리를 설명해 드릴게요. 이산화탄소 분자는 평소엔 대칭이지만 구부러지는 굽힘 진동을 할 때 전기적 균형이 깨지면서 적외선을 흡수하는 성질을 갖게 됩니다. 하필 이 구부러지는 진동 주파수가 지구가 내뿜는 열선과 정확히 일치하기 때문에 지구의 열을 효과적으로 가두게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.냉장고에서 막 꺼낸 차가운 음료 병 겉면에 물방울이 맺히는 것은 누구나 한 번쯤 경험해 본 현상입니다. 이 현상은 응결이라고 합니다. ​이것은 물이물 병 내부에서 새어 나온 것이 아니라, 공기 중에 떠다니던 눈에 보이지 않는 수증기가 차가운 물병을 만나 액체로 변한 것입니다.그 과정을 보면 냉장고에서 꺼낸 차가운 물병을 방 안에 두면, 물병 주위에 있는 공기의 온도가 급격히 낮아지고, 공기가 식으면 품을 수 있는 수증기의 양이 줄어들게되고 결국 더 이상 기체로 존재하지 못한 수증기들이 물방울이 되어 물병 표면에 달라붙게 됩니다. 그러면서 물병 주위에 물방울이 맺혀 있게 되는 것입니다.이외에도 일상에서 응결현상이 많이 일어나는데, 겨울철 창문에 서리는 김이나 에어컨 바람으로 차가워진 안경 알에 바깥의 더운 공기가 닿아 순간적으로 물방울이 맺히는 경우도 같은 현상입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.우리가 눈으로 볼 수는 없지만 물질을 이루는 분자들은 열에너지를 가지고 있기 때문에 멈추지 않고 끊임없는 움직입니다. 분자가 할 수 있는 운동은 분자의 구조에 따라 크게 병진 운동, 회전 운동, 진동 운동의 세 가지로 나눌 수 있습니다. 병진 운동은 분자 전체가 3차원 공간 상의 한 점에서 다른 점으로 위치를 바꾸며 이동하는 운동입니다. 기체와 액체 상태에서 매우 활발하게 운동하지만, 고체 상태에서는 입자들이 강하게 결합되어 있어 병진 운동을 거의 하지 못합니다. 회전 동분은 분자 전체가 이동하지 않고, 자신의 질량 중심이나 특정 회전축을 기준으로 빙글빙글 도는운동을 말합니다. 병진 운동과 마찬가지로 기체와 액체 상태에서 주로 일어나며, 고체에서는 주변 입자와의 상호작용 때문에 잘 일어나지 못합니다.마지막으로 진동 운동은 ​분자 내부의 원자들이 화학 결합을 스프링처럼 주고받으며 원자 간의 거리나 결합 각도가 주기적으로 변화하는 운동입니다. 고체, 액체, 기체 등 모든 물질 상태에서 항상 일어납니다. 고체 내부의 입자들도 제자리에서 떨리는 형태로 진동 운동을 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.아스피린의 합성은 인류의 삶과 질을 바꿔 놓은 대단한 물질입니다. 아스피린의 합성 배경에는 화학자 호프만이 류머티즘 관절염으로 살리실산을 복용하며 심각한 위통과 구토에 시달리던 아버지의 통증을 덜어주기 위해 만들었습니다. 살리실산의 하이드록시기를 에스터화하여 아스피린으로 바꿀 때 위장 장애가 획기적으로 줄어드는 이유에 대해 설명해 드릴게요. 살리실산 분자 구조에는 한 탄소 고리에 카르복실기와 하이드록시기가 바로 옆에 붙어 있는데, 이 구조 때문에 문제가 발생했습니다. 살리실산이 수소 이온을 내놓고 이온화될 때, 남아있는 음이온과 옆에 있는 하이드록시기의 수소가 분자 내 수소 결합을 형성하여 산성이 매우 강해집니다. 강한 산성과 페놀기의 직접 자극이 합쳐져 위점막을 직접 부식시키고 심각한 위경련, 구토, 위출혈을 일으켰습니다.호프만은 살리실산의 약점이었던 하이드록시기의 수소 대신 아세틸기가 들어가면서 에스터 결합이 형성하여 하이드록시기가 에스터 결합으로 덮이면서, 카르복실기와 형성하던 분자 내 수소 결합이 더 이상 불가능해집니다. 이로 인해 산도가 다소 약해져, 위장 안에서 위벽을 직접 부식시키는 강한 산성 자극이 대폭 완화되었습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.비가 내리거나 내린 직후에 나는 특유의 흙냄새를 과학에서는 페트리코라고 부릅니다. 이 냄새는 단순한 흙 냄새가 아니라 미생물이 대사 과정에서 나온 분비물, 식물 오일 등의 여러 가지 화학 물질이 섞여서 만들어진 냄새입니다. 흙 속에는 유기물을 분해하는 토양의 이로운 세균인 방선균이라는 미생물이 살고 있는데 날씨가 건조할 때 방선균은 포자를 만들고, 이 과정에서 대사 부산물로 지오스민을 흙 속에 쌓아둡니다. 비가 내리면 흙 속에 갇혀 있던 지오스민이 공기 중으로 방출되어 특유의 흙냄새가 나게 됩니다. 또한, 건조한 날씨에 식물들은 수분 증발을 막고 씨앗이 불필요하게 싹트는 것을 억제하기 위해 지방산 기반의 유기 오일을 분비하는데, 이 오일은 흙이나 바위 표면에 뿌려져 흡수되어 있다가, 비가 내리면 지오스민과 섞이면서 공기 중으로 방출되어 비가 내리면 나는 특유의 흙냄새로 풍기게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.스마트폰 배터리는 리튬이온 배터리인데, 그 안에 리튬 이온이 양극과 음극을 오가고 있습니다. 그런데 100% 완전 충전을 하게되면 리튬 이온이 한쪽에 빽빽하게 몰려 있어 내부 화학 구조에 높은 물리적, 화학적 압박을 받게 되고, 이 상태가 오래 유지되면 배터리 내부가 미세하게 열화가 됩니다. 그래서 수명이 줄어들게 됩니다.반대로, 0%로 완전 방전이 되는 경우, 전압이 너무 떨어져 배터리 내부의 집전체가 부식되어 다시는 충전되지 않는 영구적 손상이 일어날 수 있습니다. 따라서 20%~80%가 가장 안정적인 구간으로 배터리 잔량이 20% 밑으로 떨어지기 전에 충전기를 꽂고, 80% 정도 채워지면 충전기를 뽑는 습관을 들이는 것이 좋습니다. 이것만으로도 배터리의 수명 주기가 크게 늘어나게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.포도주나 막걸리를 만들 때 미생물인 효모에 의해 알코올 발효가 일어납니다. 알코올 발효의 과정을 보면 가장 먼저 탄소 6개로 이루어진 포도당 분자를 탄소가 3개 짜리인 피루브산 2개로 쪼갭니다. 이 과정에서 효모가 생명 활동에 사용할 에너지 얻게 됩니다.효모에 있는 피루브산 탈탄산효소가 피루브산에서 탄소 하나를 떼어내어 이산화탄소 기체로 날려 보내는데, 술이 익어갈 때 항아리에서 보글보글 기포가 올라오는 것이 바로 이 이산화탄소입니다. 이 과정을 거치면 탄소 2개짜리 아세트알데하이드가 만들어 집니다. 이어서 알코올 탈수소효소가 작용하여 아세트알데하이드에게 다시 수소와 전자를 넘겨주면서 환원시킵니다. 이 최종 반응의 결과물이 바로 우리가 마시는 에탄올입니다.포도주를 만들 때 포도 표면에 묻어있는 천연 효모가 포도의 과당이나 포도당을 바로 발효시키고, 쌀로 막걸리를 만들 때는 누룩의 곰팡이가 먼저 쌀의 녹말을 포도당으로 분해한 뒤에 효모가 위와 같은 과정으로 알코올 발효를 진행하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.과거 경찰이 사용하던 풍선형 음주 측정기는 운전을 하시는 분이시라면 한 번 쯤은 불어 보셨을 것입니다. 측정기의 색상 변화는 산화-환원 반응을 이용한 것입니다. 운전자가 내쉰 숨 속에 포함된 알코올 분자가 측정기 내부의 시약과 만나 전자를 주고받으면서, 시약의 화학적 구조와 색상이 변하는 원리입니다.알코올을 마신 사람의 날숨에는 휘발성이 강한 에탄올 기체가 섞여 있습니다. 이 숨을 기기에 불어넣으면 에탄올 분자는 강력한 산화제인 다이크로뮴산 이온과 만나 수소 이온과 전자를 빼앗기며 산화됩니다. 에탄올은 중간 단계인 아세트알데하이드를 거쳐 최종적으로 아세트산으로 변합니다. 에탄올이 방출한 전자는 다이크로뮴산 이온이 흡수할 때 주황색 크로뮴 이온이 전자를 받아들여 크로뮴(III) 이온으로 환원됩니다. 이 온이 짙은 녹색을 띠기 때문에 육안으로 색상 변화가 관찰되는 것입니다.참고로 현재의 음주 측정기는 디지털 방식으로 운전자의 날숨에서 나온 알코올 분자는 백금 전극의 양(+)극에 달라붙으며 산화 반응 합니다. 이때 알코올은 산화 반응 하며 전극에 전자를 전해주고 전류를 흐르게 하죠. 결국, 날숨 속에 알코올 분자가 많으면 많을수록 전류의 세기가 세지며, 이를 통해 혈중알코올 농도를 측정합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님이 말씀하시니 옛날 추억이 떠오르네요. 지금은 소독차가 자주 다니지 않지만 예전에는 일주일에 1번씩은 마을 곳곳에 돌아다니며 소독을 했던 것 같아요.소독차는 주변에 해충이나 벌레를 제거하기 위해 시행하는 것으로 모기나 해충 방역을 위해 여름철에 제한적으로 운영되고 있습니다. 사실 소독차에서 뿜어져 나오는 흰 연기는 기체가 아니라 액체 상태의 아주 미세한 기름 방울들이 공기 중에 떠 있는 에어로졸 형태입니다. 이를 연막 소독이라고 부릅니다. 그래서 소독차가 지나가면 기름 냄새가 나는 것이지요.흰 연기의 성분은 살충제 원액과 희석제를 섞은 것으로 모기, 파리, 바퀴벌레 등 위생 해충의 신경계를 마비시키는 델타메트린, 퍼메트린 등의 피레스로이드계 살충 성분이 사용됩니다. 이 성분들은 국화과 식물인 제충국에서 유래한 천연 살충 성분을 인공적으로 합성한 것으로, 포유류에게는 비교적 독성이 낮고 곤충에게 강하게 작용합니다.소독차가 효과가 좋음에도 불구하고 최근 아파트 단지나 지자체 방역에서 점점 줄어들고 있습니다. 그 이유는 경유를 태우는 과정에서 불완전 연소로 인한 휘발성 유기 화합물과 미세먼지가 발생하여 호흡기 질환을 유발하거나 환경을 오염시킬 우려가 크기 때문입니다.