답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.빵이 냉장고 속에서 급속도로 딱딱해지는 것은 단순히 마르는 현상이 아니라, 전분의 재결정화 반응 속도가 냉장 온도에서 가장 빠르게 나타나기 때문입니다.빵을 만들 때 반죽에 열과 수분이 더해지면 규칙적이던 전분 구조가 풀리고 수분을 흡수하여 부드럽고 수분감이 넘치는 호화 상태가 되지만, 시간이 지나면서 풀려있던 전분 사슬들이 다시 서로 결합하여 억세고 단단한 결정 구조로 돌아가려고 합니다. 이때 전분 그물망에 갇혀 있던 수분이 밖으로 밀려나면서 빵이 딱딱하게 굳어지게 됩니다.그런데, 전분 분자가 수분을 뱉어내며 결정화되는 속도는 온도가 떨어질수록 빨라지다가, 얼기 직전인 0~4도 구간에서 가장 활발한데 가정용 냉장고의 냉장실 온도가 이와 유사합니다. 그래서 더 빠르게 굳어집니다. 그리고 밀봉하지 않은 빵은 냉장고 내부의 증발기 작용으로 인해 수분을 지속해서 빼앗깁니다. 즉, 전분의 화학적 노화와 냉장고 바람에 의한 물리적 건조가 동시에 폭발적으로 일어나면서 순식간에 굳어버립니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.실리카겔이 수분을 흡수하는 원리는 수많은 나노 구멍을 이용한 물리적 흡착과 '모세관 응축 현상 때문입니다. 성분이 수분과 직접 반응해 다른 물질로 변하는 화학 반응이 아니라, 겉면의 구조적 특성을 활용해 공기 중 수증기를 가두는 방식입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.실리카겔은 이산화규소 분자가 엉켜 형성된 삼차원 망상 구조의 물질로 내부에는 눈에 보이지 않는 무수한 미세 구멍이 빼곡히 뚫려 있으며, 단 1g의 실리카겔이 지닌 내부 표면적은 축구장 넓이 정도의 크기 입니다. 실리카겔 표면에 존재하는 수산기는 극성 분자인 물 분자와 강한 수소 결합을 형성하여 수증기를 표면에 달라붙게 만들며, 아주 좁은 나노 구멍 내부로 들어온 수증기 분자들은 모세관 현상에 의해 증기압이 낮아지면서, 기체에서 액체 상태로 쉽게 응축되어 구멍 안에 갇히게 됩니다. 또한, 실리카겔은 물질 자체의 변형 없이 물 분자만 표면에 끌어당기는 물리적 흡착 방식입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.냉장고에 넣어 놓은 숯이 악취를 제거하는 원리는 넓은 비표면적을 가진 미세 구멍 내부로 냄새 가스 분자가 끌려 들어 가 결합하는 물리화학적 흡착 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.숯은 나무를 고온에서 탄화하면 내부의 수분과 유기물이 날아가면서 벌집 형태의 복잡한 다공성 구조가 만들어지는데, 숯의 내부 표면적은 1g당 축구장 하나의 크기에 해당할 만큼 엄청나며, 이 미세 구조가 냄새 분자를 가두는 포집 틀 역할을 합니다. 미세 구멍 내부로 들어온 냄새 분자는 탄소 벽면과 분자 간 인력을 형성하며, 구멍 크기가 냄새 분자 크기와 비슷할수록 양쪽 벽면에서 끌어당기는 인력이 중첩되어 냄새 분자가 강력하게 끌려 들어갑니다. 좁은 미세 구멍 안으로 들어온 분자들은 압력이 높아진 것과 같은 효과를 받아 기체 상태에서 액체 상태로 응축되어 구멍 내부에 갇힙니다. 또한, 숯 표면에는 탄소뿐만 아니라 열분해 과정에서 형성된 다양한 산소 작용기가 존재하여 생선 비린내의 원인인 알칼리성 트리메틸아민이나 암모니아 분자, 계란 썩는 냄새인 산성 황화수소 분자와 화학 반응을 일으켜 분자 구조 자체를 안정적으로 중화 포집합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.손 소독제를 바를 때 손이 시원해지는 것은 액체 에탄올이 기체로 변하는 과정에서 피부의 열에너지를 급격히 빼앗아가는 기화열 흡수와 높은 열의 흐름 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.손 소독제의 주성분인 에탄올은 물 분자에 비해 분자 간 수소 결합력이 약하기 때문에 끓는점이 낮고, 피부 온도에 닿으면 즉시 기체로 빠져나가려는 높은 휘발성을 가지고 있습니다. 액체 상태의 알코올 분자들이 분자 간 결합을 끊고 자유로운 기체 상태로 뛰어오르려면 에너지가 필요합니다. 알코올은 이 필요한 에너지를 인접한 손바닥 피부의 열에너지 형태로 흡수하는데, 이를 기화열이라고 합니다. 또한, 피부의 냉각 수용체는 단순히 낮은 온도만을 감지하는 것이 아니라, 단위 시간 및 단위 면적당 열이 빠져나가는 속도인 열속을 인지합니다. 에탄올은 단위 질량당 잠열 자체는 물보다 작지만, 증발하는 속도가 물보다 수배 이상 빠르기 때문에 피부 표면 체온을 폭발적으로 빼앗아 가며 시원함을 느끼게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.보통 마스크는 제조 후 3년 정도입니다. KF94 마스크의 유통기한이 지났다고 해서 성능이 완전히 무용지물이 되는 것은 아닙니다. 차단 성능을 담당하는 정전기 전하가 시간이 지나며 서서히 줄어들 뿐, 물리적인 필터 섬유 구조는 유지하기 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.KF94 마스크의 필터는 고전압 정전기를 띤 상태로, 포장재 내부라 하더라도 시간이 지나면서 공기 중의 미세 수분 분자와 반응해 입자를 끌어당기는 정전기력이 서서히 약해지기 마련입니다. 하지만 정전기 효과가 감소하더라도 부직포 섬유가 촘촘히 얽힌 기계적 틈새 구조 자체는 변하지 않으므로, 크기가 큰 먼지나 비말을 막아주는 차단력은 지속됩니다. 마스크의 유통기한은 제조사가 94% 이상의 성능을 확실히 보증하는 기간이며, 기한이 지난 직후 마스크 기능이 완전히 소멸하는 것을 뜻하지는 않습니다. 따라서, 밀봉 보관이 잘 된 마스크라면 전부 버릴 필요는 없습니다. 다만 바이러스 감염 예방이나 고농도 초미세먼지 차단이 필수적인 환경에서는 최신 제조된 KF94를 착용하시고, 기한이 지난 마스크는 청소나 야외 작업 등 일반 먼지 차단용으로 활용하시는 것을 권장합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.추운 겨울철 야외에서 있다가 차가워진 안경 렌즈 표면이 갑자기 실내의 따뜻하고 습한 공기가 접촉하면, 공기 중의 수증기가 이슬점 이하로 냉각되어 미세한 물방울로 응결되기 때문에 하얗게 김이 서리는 현상이 나타납니다.추운 야외에 있는 동안 안경 렌즈는 주변 기온과 같아져 영하나 낮은 온도로 식어 있는 상태에서 실내로 들어서면 상대적으로 따뜻하고 수증기가 많은 실내 공기가 차가운 렌즈 표면에 닿게 되고, 이때 렌즈와 직접 접촉하는 미세한 공기층의 온도가 순식간에 떨어집니다. 온도가 낮아질수록 공기가 가둘 수 있는 포화 수증기량이 크게 줄어들게 되며, 공기층의 온도가 이슬점 이하로 낮아지면 공기가 포함하지 못한 수증기가 기체에서 액체로 변해 렌즈 표면에 미세한 물방울 형태로 맺히게 됩니다. 이 미세 물방울들이 들어오는 빛을 무작위 방향으로 꺾어버리는 난반사를 일으키면서 안경이 하얗고 불투명하게 보이게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.연잎이 물에 젖지 않고 먼지를 깨끗이 씻어내는 현상은 돌기 형태의 이중 구조와 물의 표면장력이 결합된 초소수성 원리 때문으로, 이를 연잎 효과라고 합니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.연잎 표면에는 마이크로미터 크기의 미세한 돌기들이 돋아 있고, 그 위에 나노미터 크기의 왁스 결정질 입자들이 다시 촘촘히 덮여 있습니다. 이 촘촘한 돌기들 사이의 틈새에는 공기가 갇혀 있어, 물방울은 잎 표면에 직접 닿지 않고 공기층 위에 떠 있는 상태가 됩니다. 따라서 물 분자끼리 서로 당기는 표면장력이 연잎 표면과 물 사이의 부착력보다 훨씬 강함에 따라 물방울은 표면적을 최소화하기 위해 둥근 구형을 유지합니다. 이 때문에 물방울과 잎 표면이 이루는 접촉각이 매우 높기 때문에 잎을 살짝만 기울여도 물방울이 미끄러지지 않고 또르르 굴러 떨어집니다.자가 세척 원리는 먼지 입자 역시 연잎의 미세 돌기 위에 떠 있는 불안정한 상태이기 때문에 물방울이 잎 위를 굴러갈 때, 먼지 입자와 물방울 사이의 부착력이 먼지와 잎 표면 사이의 부착력보다 훨씬 강해 굴러가는 물방울이 표면의 먼지들을 흡수하듯 끌고 함께 떨어져 나가게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.산화수는 분자 내 전자의 이동과 반응성을 쉽게 알아보기 위해 도입한 가상의 정수입니다. 실제 화학 결합은 완벽한 이온 결합이나 공유 결합이 아닌 그 중간의 애매한 성격을 띠기 때문에, 실제 전하는 소수점 형태의 복잡한 값을 가져 이를 반응 계산에 그대로 쓰기 어렵기 때문에 산화수를 활용하면 쉽게 이해할 수 있습니다.실제 전하는 양자역학적 전자 구름의 실제 분포를 말하며, 물 분자에서 산소는 전자를 완전히 빼앗아 오지 못하므로 실제 전하는 약 -0.6이며, 수소는 각각 약 +0.3 수준의 연속적인 소수 값을 띱니다. 하지만 산화수는 전기음성도가 더 높은 원소가 공유 전자쌍을 100% 가져간다고 가정한 극단적 모델로 물 분자에서 산소가 전자 2개를 모두 가져갔다고 간주하여 산소는 -2, 수소는 각각 +1의 정수로 계산합니다. 산화수 규칙은 양자화학적 계산 없이 원자의 가전자 수와 전기음성도 차이만으로 전자의 이동 방향을 단순 정수 단위로 추적할 수 있으며, 화학 반응에서 잃은 전자 수 = 얻은 전자 수 법칙을 적용할 때, 정수 형태의 산화수를 이용하면 복잡한 반응식도 완결할 수 있습니다. 전이금속처럼 다양한 산화수를 갖는 원소의 상태를 명확히 구분하고, 해당 물질이 산화제로 작용할지 환원제로 작용할지 쉽게 판단하게 해줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.몸이 아픈 신데도 눈치를 주고 정작 이유조차 말해주지 않아 마음고생이 정말 많으시겠습니다. 상대방이 마음을 닫은 채 스트레스를 주는 행동 뒤에는 대화와 공감 능력이 부족하다는 생각이 듭니다. 아파서 쉴 때 상대방에게 맡겨지는 일이나 역할이 늘어나면, 그 스트레스를 감당하지 못해 뾰족한 태도로 화풀이를 하는 경우도 있더라구요.무슨 일인지 이유를 밝히지 않는 것은 상대방도 지금 뭔가에 대한 불만족이 있기 때문으로 답답함과 불안감을 유발함으로서 본인도 화가 나 있고 스트레스를 받고 있다라는 것을 알리기 위한 수단일 수도 있습니다. 솔직하게 불만을 말할 용기나 대화 기술은 없지만, 자신의 기분 나쁨은 티를 내고 싶어 은근한 압박이나 눈치를 주는 행동입니다.하지만 질문자님께서 아플 때 쉬는 것은 타인의 허락이 필요하는 것이 아니고 당연한 권리입니다. 상대의 뾰족한 반응에 너무 신경쓰지 마시고 질문자님 건강이 최우선이니까 건강에 신경쓰시면 좋겠습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.가정용 락스의 주성분인 차아염소산나트륨은 수용액 상태에서 강력한 산화제인 차아염소산과 활성 산소를 생성하여, 얼룩 색소의 발색단 화학 구조를 파괴함으로써 색을 없애주는 작용을 합니다. 좀 더 설명해 드릴게요.락스를 물에 희석하면 차아염소산나트륨이 분해되어 강력한 산화력을 가진 차아염소산이 형성되고, 생성된 차아염소산은 불안정하여 반응성이 높은 활성 산소를 방출하게 됩니다. 이 활성 산소가 옷에 묻은 커피, 과즙, 기름때 등 유기 색소의 탄소 이중 결합의 공액 구조와 강제로 산소를 결합시키거나 결합을 끊어버리는 산화 반응을 합니다. 이 이중 결합의 공액 구조가 끊어지면 가시광선을 흡수하는 전자의 에너지 준위 조절 능력이 사라집니다. 그 결과 유기 화합물이 가시광선을 가두지 못하고 모든 빛을 반사하여 눈에는 색이 지워진 흰색으로 보이게 됩니다.단, 락스의 강력한 산화력을 가지고 있어 유기 색소뿐만 아니라 동물성 단백질 섬유의 펩타이드 결합까지 파괴하기 때문에 단백질이 산화되면 섬유가 녹아 손상되거나 노랗게 변색되므로, 락스 표백은 산화 저항성이 높은 면이나 마, 일부 합성섬유 재질의 흰 옷에만 한정적으로 사용해야 합니다.