답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.김장철에 배추를 소금에 절일 때 배추의 숨이 죽고 낭창낭창해지는 현상은 세포막을 사이에 두고 일어나는 ‘삼투 현상’으로 설명할 수 있습니다.​식물인 배추의 세포는 수분과 영양소로 가득 찬 세포액을 세포막이 감싸고 있는 구조입니다. 이 세포막은 아무 물질이나 통과시키지 않고, 소금(나트륨과 염소 이온)처럼 크기가 크거나 전하를 띤 물질은 통과하지 못하게 막으면서 물 분자처럼 작은 물질만 선택적으로 통과시키는 반투과성 막입니다.​여기에 소금을 뿌리면 배추 세포 외부의 염분 농도가 세포 내부의 농도보다 훨씬 높아집니다. 자연계에서는 이처럼 막을 경계로 농도 차이가 생기면 이를 균일하게 맞추려는 물리적인 힘인 삼투압이 발생합니다. 농도가 높은 외부의 소금 이온이 세포 안으로 들어가지 못하므로, 대신 농도가 낮은 세포 내부의 물 분자들이 농도를 맞추기 위해 반투과성 세포막을 통과해 농도가 높은 외부로 급격히 빠져나가게 됩니다.​세포 내부를 팽팽하게 채우고 있던 수분이 밖으로 빠져나가면 세포의 부피가 줄어들고, 세포벽을 밀어내던 압력이 사라집니다. 이에 따라 단단하게 버티고 있던 배추 세포들이 지지력을 잃고 찌그러지면서 우리가 보는 것처럼 배추의 부피가 줄어들고 뻣뻣하던 줄기가 부드럽게 꺾이는 숨이 죽는 현상이 나타나게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.선글라스나 고글 렌즈에 김이 서리는 현상은 따뜻하고 습한 공기가 차가운 렌즈 표면에 닿아 미세한 물방울로 응결되면서 발생합니다. 이때 렌즈 표면은 보통 물을 밀어내는 성질인 소수성을 띠고 있어, 응결된 물방울들이 흡착되지 않고 동글동글한 구형을 유지합니다. 이 수많은 미세한 물방울들이 빛을 사방으로 난반사시키기 때문에 우리 눈에는 렌즈가 뿌옇게 흐려지는 김서림으로 보이게 됩니다.​김서림 방지제는 이 문제를 해결하기 위해 친수성 계면활성제를 활용합니다. 김서림 방지제를 렌즈 표면에 바르면, 분자의 한쪽 끝에 있는 친수성 머리 부분이 바깥쪽을 향하도록 얇은 막이 형성됩니다. 이 친수성 표면은 물분자를 밀어내지 않고 강하게 끌어당기는 성질을 가지고 있습니다.​이 상태에서 미세한 물방울들이 렌즈에 맺히면, 표면의 높은 친수성 때문에 물방울이 동그란 모양을 유지하지 못하고 표면을 따라 넓고 평평하게 퍼지게 됩니다. 즉, 물방울의 표면장력보다 렌즈 표면이 물을 당기는 힘이 더 커지면서, 미세한 알갱이 형태가 아니라 렌즈 전체에 아주 얇고 균일한 수막을 형성하는 것입니다. 수막은 빛을 난반사시키지 않고 그대로 투과시키기 때문에 김이 서려도 시야가 흐려지지 않고 투명하게 유지됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.아이스크림을 냉동실에 오래 두었을 때 표면이 거칠어지고 딱딱한 얼음 알갱이가 씹히는 것은 얼음의 재결정화 현상 때문입니다. 처음에 만들어진 부드러운 아이스크림 내부에는 눈에 보이지 않을 정도로 미세하고 고른 얼음 결정들이 수분, 유지방, 공기와 함께 섞여 있습니다.​하지만 가정용 냉동실은 문을 열고 닫을 때나 냉각기가 작동할 때 온도가 끊임없이 미세하게 오르내리는 온도 편차가 존재합니다. 냉동실 온도가 살짝 올라가면 아이스크림 속에서 크기가 가장 작고 불안정한 미세 얼음 결정들이 먼저 녹아 미량의 물로 변합니다. 이후 온도가 다시 내려가면 이 물이 다시 얼어붙는데, 이때 새로운 결정을 만들기보다 상대적으로 크고 안정적인 기존 얼음 결정의 표면에 달라붙어 얼게 됩니다.​이처럼 온도가 오르내릴 때마다 작은 얼음은 녹고 큰 얼음은 더 커지는 과정이 수없이 반복되면서, 미세했던 얼음 입자들이 서로 뭉쳐 거대하고 딱딱한 얼음 결정으로 자라나게 됩니다. 결국 황금 비율로 섞여 있던 부드러운 혼합물 구조가 깨지고, 커진 얼음 알갱이들이 입안에서 서걱거리며 물리적인 자극을 주어 특유의 부드러운 식감이 크게 떨어지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.음주 후 겪는 탈수와 두통은 아세트알데히드가 수분을 직접 끌어당기기 때문이 아니라, 알코올이 호르몬을 조절하고 독성 물질을 만들어내면서 생기는 복합적인 현상입니다.​먼저 심한 갈증을 유발하는 탈수는 에탄올의 뇌 기능 억제 작용으로 인해 발생합니다. 원래 우리 뇌는 수분을 보존하기 위해 신장에 수분을 재흡수하라는 항이뇨호르몬을 분비합니다. 하지만 알코올이 이 호르몬의 분비를 막아버리기 때문에 신장은 물을 재흡수하지 못하고 소변으로 다량 배출하게 됩니다. 마신 술의 양보다 더 많은 수분이 몸 밖으로 빠져나가면서 심각한 탈수와 갈증이 찾아오는 것입니다.​반면 두통은 아세트알데히드의 독성과 탈수가 결합한 결과입니다. 에탄올이 분해되면서 생기는 아세트알데히드는 혈관을 확장시키고 신경계를 자극하는 강한 독성 물질입니다. 이 물질이 뇌혈관을 확장하고 염증 반응을 유발해 두통과 메스꺼움을 일으킵니다. 여기에 호르몬 억제로 생긴 탈수 현상까지 더해져 뇌 주변의 수분이 빠져나가고 뇌 조직이 미세하게 수축하면서 통증이 더욱 심해집니다.​결국 갈증은 알코올이 이뇨 호르몬을 억제해 몸속 수분을 잃어버렸기 때문이며, 두통은 그로 인한 탈수 증상에 아세트알데히드의 뇌혈관 자극 기능이 더해져 나타나는 숙취 현상입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.세탁 후 옷감이 뻣뻣해지고 정전기가 생기는 이유는 세탁 과정에서 섬유 표면의 천연 유분이 씻겨 나가고 마찰로 인해 섬유 끝부분이 거칠게 일어나기 때문입니다. 이때 옷감 표면은 주로 음전하를 띠게 되는데, 건조해지면 마찰에 의해 정전기가 쉽게 발생합니다.​섬유유연제는 이 문제를 양이온 계면활성제라는 성분을 활용해 해결합니다. 섬유유연제 분자는 음전하를 띠는 섬유 표면에 자석처럼 끌려가 결합하는 특성을 가지고 있습니다. 이렇게 양이온 성분이 섬유 표면에 달라붙으면서 전하를 중화시켜 정전기 발생을 근본적으로 막아줍니다.​동시에 섬유 표면에 결합한 계면활성제 분자의 반대쪽 끝부분은 물을 밀어내고 기름과 친한 성질을 지니고 있어, 섬유 바깥쪽을 향해 일렬로 나란히 정렬하게 됩니다. 이 분자들이 섬유 표면에 아주 얇고 고른 기름 막을 형성하면서 일종의 윤활유 역할을 수행합니다. 그 결과 건조 과정에서 섬유 가닥들이 서로 엉키거나 거칠게 마찰하지 않고 부드럽게 미끄러지게 됩니다.​결국 섬유유연제는 섬유 표면을 전기적으로 안정시키고 분자 수준의 얇은 보호막을 입혀 마찰을 줄임으로써, 옷감을 부드럽게 만들고 정전기까지 차단하는 원리로 작동합니다. 거친 섬유 표면을 미세하게 코팅하여 매끄럽게 다듬어주는 과정이라고 볼 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.화장실 타일 틈새의 흰색 줄눈이 시간이 지나면서 누렇게 변색되는 현상은 물속에 녹아 있는 금속 성분과 공기 중의 산소가 만나 일어나는 화학적 산화 반응 때문입니다.​우리가 사용하는 수돗물이나 지하수에는 눈에 보이지 않지만 미량의 철이나 망간 같은 금속 성분이 이온 상태로 투명하게 녹아 있습니다. 타일 사이를 메우고 있는 흰색 줄눈은 주로 백시멘트로 만들어지는데, 이 백시멘트는 표면에 미세한 구멍이 점토처럼 굉장히 많은 다공성 구조를 가지고 있습니다.​따라서 샤워를 하거나 물을 청소할 때 철과 망간 이온이 포함된 물이 줄눈의 미세한 틈새로 자연스럽게 스며들게 됩니다. 이후 물기는 서서히 증발하고 줄눈 표면에 남은 금속 이온들은 화장실 공기 중에 있는 산소와 본격적으로 접촉하며 반응을 시작합니다.​이때 물속의 철 이온이 산소와 결합하여 산화되면 우리가 흔히 녹이라고 부르는 산화철 성분이 만들어지는데, 이 성분은 고유의 노란색이나 갈색을 띱니다. 망간 이온 역시 산소와 반응하면 어두운 황갈색의 산화물로 변하게 됩니다. 이렇게 새로 만들어진 금속 산화물들은 물에 녹지 않는 미세한 고체 입자 형태로 줄눈의 미세한 구멍 사이에 단단히 끼어 축적됩니다. 결과적으로 흰색이었던 줄눈 표면에 금속의 녹이 스며들어 고착되면서 전체적으로 누렇게 변색되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울철에 입는 거위털이나 오리털 패딩 점퍼가 얇은 옷을 여러 겹 입은 것보다 훨씬 따뜻하게 느껴지는 이유는 털 자체가 열을 내기 때문이 아니라 우리 몸의 체온이 밖으로 빠져나가는 것을 막아주는 단열 성능이 매우 뛰어나기 때문입니다. 이 현상은 열의 이동 방식인 전도와 대류를 효과적으로 차단하는 공기층의 과학적 원리로 설명할 수 있습니다.​물리학적으로 공기는 지구상에 존재하는 물질 중 열전도율이 가장 낮은 편에 속하는 훌륭한 단열재입니다. 즉, 공기층을 두껍게 형성할수록 체온이 외부의 차가운 공기로 전해지는 열전도 현상을 차단할 수 있습니다. 오리털이나 거위털은 일반 섬유에 비해 가볍고 잔털이 매우 촘촘하게 발달해 있어, 털과 털 사이에 엄청난 양의 정지 공기를 머금는 특성을 가집니다. 가볍게 부풀어 오르는 복원력을 뜻하는 필파워가 좋을수록 점퍼 내부에 더 많은 공기를 가둬둘 수 있게 됩니다.​또한, 공기는 자유롭게 움직일 때 열을 이동시키는 대류 현상을 일으키지만 패딩 내부의 촘촘한 털 격자 구조 속에 갇힌 공기는 움직임이 제한되어 대류를 일으키지 못하고 그대로 멈춰 있게 됩니다. 결과적으로 패딩 속 오리털과 거위털은 두꺼운 정지 공기층이라는 단열 벽을 형성하여, 내부의 따뜻한 체온이 전도나 대류로 소실되는 것을 막고 외부의 냉기가 안으로 들어오는 것을 완벽하게 차단해 줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.생선 가시가 목에 걸렸을 때 식초를 마시면 가시가 부드러워진다는 주장은 산과 염의 화학적 반응 원리에 바탕을 두고 있습니다. 생선 가시의 단단한 무기질 구조를 이루는 주성분은 탄산칼슘이며, 식초에는 약산성 물질인 아세트산이 포함되어 있습니다. 물에 녹지 않는 성질을 가진 탄산칼슘이 아세트산과 만나면 화학 반응이 일어나면서 칼슘 이온과 탄산 이온으로 분리됩니다. 이 과정에서 탄산 이온은 수소 이온과 결합해 물과 이산화탄소 기체로 분해되어 날아가고, 칼슘 이온은 아세트산 이온과 결합하여 물에 매우 잘 녹는 수용성 물질인 아세트산칼슘으로 변합니다. 가시를 단단하게 지탱하던 칼슘 성분이 산에 의해 녹아 나오면서 가시의 조직이 헐거워지고 부드러워지는 것입니다.​하지만 이러한 반응은 식초에 가시를 최소 몇 시간 이상 담가두었을 때나 가능한 실험실 환경에서의 이야기입니다. 실제로 목에 가시가 걸렸을 때 식초를 마시는 것은 액체가 목을 순식간에 통과해 버리기 때문에 가시를 녹일 만한 충분한 반응 시간이 확보되지 않습니다. 결론적으로 식초를 마셔 가시를 부드럽게 만들겠다는 민간요법은 화학적 원리 자체는 맞지만 실제 신체 구조 내에서는 실효성이 없습니다. 오히려 강한 산성을 띤 식초가 가시로 인해 이미 상처가 난 약한 식도 점막을 자극해 염증이나 화학적 화상을 유발할 수 있으므로, 억지로 삼키려 하지 말고 이비인후과를 찾아 안전하게 가시를 제거하는 것이 현명합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.옷에 묻은 핏자국을 뜨거운 물로 지우면 안 되는 이유는 혈액 속 단백질의 열변성 현상 때문입니다. 혈액 속에는 산소를 운반하는 헤모글로빈을 비롯해 알부민, 글로불린 등 다양한 단백질이 포함되어 있으며, 이들은 평소 수용성 상태를 유지합니다. 하지만 여기에 뜨거운 물이 닿으면 열에너지에 의해 단백질의 고유한 삼차원 입체 구조가 풀리게 됩니다. 구조가 풀린 단백질 사슬들은 서로 불규칙하게 엉겨 붙으며 단단하게 굳어버리는 응고 현상을 일으키는데, 이는 날달걀에 열을 가하면 흰자가 하얗고 단단하게 고착되는 것과 같은 원리입니다.​이렇게 변성된 혈액 단백질은 물에 녹지 않는 불용성 성질로 변해 옷감의 미세한 섬유 가닥 사이사이로 파고들어 강하게 결합합니다. 게다가 헤모글로빈 중심에 있는 철 이온이 열과 산소에 의해 산화되면 붉은색 혈액이 탁한 갈색으로 변하면서 섬유를 영구적으로 착색시키기 때문에 일반적인 세탁으로는 지우기가 매우 힘들어집니다.​반면 찬물을 사용하면 단백질의 구조적 변성이 일어나지 않아 혈액이 물에 잘 녹는 수용성 상태를 그대로 유지합니다. 따라서 피가 묻은 직후에 찬물로 비벼 빨면 단백질 분자들이 물에 쉽게 씻겨 내려가 얼룩을 말끔히 제거할 수 있습니다. 이미 시간이 지나 굳은 얼룩이라도 단백질 분해 효소가 든 세제나 과산화수소를 찬물과 함께 사용해야 섬유에 피가 고착되는 것을 막으며 안전하게 지울 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.새 가죽 제품에서 나는 특유의 강한 냄새는 원피를 부드러운 가죽으로 변환하는 무두질 공정과 표면 마감 작업에서 잔류한 화학 물질들이 기화하면서 발생합니다. 현대 가죽 제조의 대부분은 삼가 크롬 수용액을 사용하는 크롬 무두질 방식을 사용합니다. 크롬 이온은 가죽의 주성분인 콜라겐 단백질 사슬과 강한 배위 결합을 형성하여 가죽 조직을 단단하게 고정해 줍니다. 이 가공 과정에서 단백질과 완전히 결합하지 못하고 가죽 내부 미세 기공에 남아있던 미량의 크롬 화합물들이 공기 중으로 흘러나오면서 텁텁하고 무거운 금속성 특유의 냄새를 풍기게 됩니다.​여기에 가죽의 색을 입히고 표면을 보호하기 위해 진행하는 후가공 공정이 냄새를 더욱 강하게 만듭니다. 가죽에 광택을 내고 내구성을 높이는 도료와 염료를 도포할 때, 이 물질들을 녹여내는 용도로 톨루엔이나 자일렌, 에틸아세테이트 같은 휘발성 유기 용매가 필수적으로 쓰입니다. 새 제품을 처음 개봉했을 때 코를 찌르는 듯한 석유화학 계열의 냄새는 가죽 표면층에 흡착되어 있던 이러한 유기 용매 분자들이 대기 중으로 빠르게 증발하기 때문에 느껴지는 현상입니다.​요약하자면 새 가죽 냄새는 단백질 구조를 안정화하는 과정에서 잔류한 크롬 성분의 냄새와 표면 염색 및 코팅 단계에서 사용된 유기 용매의 휘발 성분이 복합적으로 작용하여 나타나는 화학적 부산물입니다. 가죽 내부 구조에 갇혀 있던 분자들이 서서히 방출되는 과정이므로, 바람이 잘 통하는 그늘진 곳에 두고 환기해 주면 분자 유출이 촉진되어 냄새가 자연스럽게 줄어듭니다.