답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수은은 금속이 아닌 것이 아니라 상온에서 액체 상태로 존재하는 유일한 금속입니다. 보통 금속은 원자끼리 전자를 공유하며 강하게 결합해 고체를 이루지만, 수은은 특유의 원자 구조 때문에 결합력이 매우 약합니다. 왜 그런지 설명해 드릴게요.수은은 원자핵이 매우 무겁고 강해 핵 주변을 도는 안쪽 전자들이 매우 빠르게 움직이면서 질량이 증가하고, 궤도가 핵 쪽으로 대폭 수축합니다. 이 연쇄 반응으로 가장 바깥쪽에 있는 전자 쌍까지 핵으로 강하게 끌려 들어가 갇히게 됩니다. 바깥쪽 전자가 핵에 꽉 묶여 버려 다른 수은 원자들과 금속 결합을 형성하기가 매우 어려워 마치 비활성 기체처럼 원자끼리 서로 끌어당기는 힘이 약하다 보니 녹는점이 매우 낮아져 상온에서 액체로 남게 됩니다.수은은 자연계에서 다른 원소와 결합하지 않은 순수 수은 형태로 존재할 때는 온도가 -39도 이하로 내려가지 않는 한 은색 액체 방울 상태로 발견됩니다.하지만 자연 상태에서 액체 수은 자체로 발견되는 양은 매우 적고 대부분은 황과 결합한 붉은색 고체 광물 상태로 매장되어 있고, 이 붉은 돌을 태우고 증발하는 기체를 냉각시켜 액체 수은을 얻어 사용합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.모기가 호박 화석 속에서 수천만 년 동안 원형을 유지할 수 있었던 원인은 나무 송진의 완벽한 물리적 밀폐와 천연 항균 성분에 의한 화학적 보존 때문입니다.점성이 높고 끈적한 송진에 모기가 달라 붙으면 미세한 틈새까지 완전히 차단되어 산소가 공급되지 않아 세균의 활동과 사체의 유기물 산화 반응이 그 즉시 멈추게 되고 송진에 포함된 테르펜과 레진산 등의 강력한 천연 방부 및 항균 화학 성분들이 모기 체표면에 작용하여 남아있는 미생물과 세균의 세포막을 파괴하여 단백질 분해 효소의 활성을 억제해 내부 부패를 원천 차단합니다.송진은 모기 사체 내부의 수분을 끌어내거나 가두어 급속 탈수를 유도하여 모기 내부가 바짝 마른 미라 상태가 되며 세균이 증식할 수 없는 환경이 조성되고, 시간이 흐르면서 송진 속 휘발성 성분은 증발하고, 경화되는 과정에서 유기 화합물 분자들이 서로 길게 연결되는 중합 반응이 일어나 화학적으로 매우 안정적이고 단단한 고분자 물질인 호박이 되어, 외부의 습기, 온도 변화, 화학 물질로부터 내부를 수천만 년간 완벽하게 보호합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.규산질 비료는 벼의 표피 세포를 단단하게 다져주는 역할을 하여, 태풍이나 강풍에도 줄기가 꺾이지 않도록 지탱해 줍니다. 벼가 흡수한 규산은 잎과 줄기의 표피 세포벽에 축적되어 규산-겔 층을 형성하여 식물체를 단단하게 감싸면서 줄기의 강도가 높아지고, 비바람에 견디는 물리적인 힘이 대폭 증가시킵니다. 규산이 충분하면 잎이 아래로 늘어지지 않아 빗물이 잎 위에 고여 무게 중심이 쏠리는 것을 막아주고, 바람이 통하는 길을 만들어 주어 쓰러짐을 막아줍니다.생장을 돕는 질소 비료를 많이 주면 줄기가 웃자라 연약해지기 쉽지만, 규산은 질소의 과도한 흡수를 견제하고 세포 밀도를 높여 줄기 속을 탄탄하게 채워 줍니다. 단단해진 표피층은 병원균과 해충의 침투를 막고 불필요한 수분 증산 작용을 줄여주어 수확기까지 안전하게 곡식을 익힐 수 있도록 돕와 줍니다.결과적으로 규산염 비료는 벼의 뼈대를 강화해 쓰러짐을 예방하고, 수확기까지 벼이삭이 무거워져도 안전하게 고개를 숙일 수 있는 기반을 만들어 줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.일반적인 식물의 넓은 잎은 햇빛을 많이 받아 광합성을 하기에는 유리하지만, 표면적이 넓고 기공이 많아 수분이 공기 중으로 날아가는 증산 작용이 활발히 일어납니다. 물이 부족한 사막에서 넓은 잎은 수분 증발이 심하기 때문에 생존을 할 수가 없습니다. 따라서 사막에 사는 선인장은 자연선택 과정을 거치며 잎을 얇고 뾰족한 가시 형태로 변형시켜, 햇빛과 건조한 바람에 노출되는 표면적을 최소화하여 수분이 증발하는 기공이 거의 없어 수분 손실을 완벽에 가깝게 차단합니다.잎이 가시로 변하면서 수분 증발은 막았지만, 원래 잎이 하던 수분 저장과 광합성이라는 핵심 기능을 대신할 공간이 필요해졌기 때문에 줄기가 발달하게 되었습니다. 잎 대신 초록색을 띤 굵은 줄기는 엽록체를 보유하여 광합성을 직접 수행할 수 있었으며 ,사막에 어쩌다 한번 비가 내리면, 뿌리에서 빠르게 물을 끌어올려 굵은 줄기 전체에 저장 할 수 있게 저수 조직이 발달하게 되었습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.지폐에 숨겨진 위조 방지 장치인 형광 무늬는 형광이라는 양자역학적, 화학적 현상을 활용한 것입니다.지폐의 특정 위치에는 특수한 형광 잉크가 인쇄되어 있는데, 이 잉크 분자 속의 전자들은 평소 에너지 수준이 가장 낮은 바닥 상태에서 안정되게 존재합니다. 이 지폐에 자외선을 비추면, 형광 잉크 분자가 자외선의 높은 에너지를 강하게 흡수하여 에너지를 받은 전자는 에너지가 높은 들뜬 상태로 전이 됩니다. 들뜬 상태의 전자는 불안정하기 때문에 다시 바닥 상태로 되돌아 가는데, 이때 흡수한 전체 에너지 중 아주 적은 일부가 분자들의 미세한 진동이나 열 형태로 소실됩니다. 전자가 바닥 상태로 완전히 떨어지면서 남은 에너지를 빛의 형태로 방출되고, 이때 방출되는 빛은 중간에 소량의 에너지를 잃었기 때문에, 처음 흡수했던 자외선보다 에너지가 낮고 파장이 길어져 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역으로 진입하게 됩니다. 따라서 지폐의 형광 물질에 빛을 비추면 우리가 볼 수 있는 무늬가 나타나게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.리트머스 종이나 BTB 용액 같은 전문 지시약이 아니어도 일상 생활에서 흔히 구하는 재료만으로 산성과 알칼리성을 아주 쉽게 구분할 수 있습니다.먼저, 천연 지시약으로 적양배추, 블루베리, 히비스커스 차 등에는 안토시아닌이라는 천연 색소가 들어있어, 이 색소는 pH에 따라 색이 쉬게 변화합니다. 예로 적양배추를 잘라 따뜻한 물에 우려내어 보라색 물을 만들면, 산성 용액에서는 붉은색, 중성에서는 보라색, 염기성 용액에서는 푸른색을 나타냅니다.강황 가루도 활용이 가능한데, 강황 가루를 물에 녹이면 산성과 중성에서는 노란색을 나타내지만, 강황 속 쿠르쿠민 성분은 알칼리성 물질과 만나면 화학 반응을 일으켜 색이 붉게 변합니다. 그리고 감각을 이용하는 경우도 있습니다. 대부분의 알칼리성 물질은 단백질을 녹이는 성질이 있어 손가락으로 만져보면 미끈미끈한 촉감이 나지만, 산성인 물질은 만졌을 때 미끈거림이 없고, 먹을 수 있는 식품인 경우 신맛이 납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.시신 주변의 곤충을 통해 사망 시점을 추적하는 학문을 법곤충학이라고 하며, 곤충은 환경 조건에 따라 일정한 속도로 자라는 생물학적 시계 역할을 하고 이를 분석하는 법의학적 원리는 크게 두 가지 방법이 있습니다.첫째는 곤충 천이로 현장에서 발견된 검정파리과, 딱정벌레, 반날개 등의 곤충 군집의 구성을 분석하면 시신이 야외에 방치된 대략적인 기간과 부패 단계를 파악할 수 있습니다.둘째는 전산 온량으로 사망 시점을 시간 단위를 넘어 분 단위까지 정밀하게 역추적할 때 가장 중요한 기준은 구더기의 성장 상태입니다. 곤충은 변온동물이므로 체온 조절을 하지 못해, 주변 기온이 높을수록 자라는 속도가 빠르고 기온이 낮으면 느려집니다. 하지만 발육하는 데 필요한 누적 유효 온량은 항상일정하기 때문에 이를 이용합니다.이처럼 법곤충학은 곤충의 생물학적 성장 주기와 기상학 데이터를 결합한 미시적 과학 수사 기법입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.한옥의 온돌은 아궁이에서 발생한 고온의 열에너지를 방바닥 밑의 돌에 축적한 뒤, 이를 시간에 따라 천천히 방출하는 매우 뛰어난 열저장식 열전달 시스템입니다. 먼저, 아궁이에서 땔감을 태우면 화학 에너지가 고온의 열에너지와 뜨거운 연기로 바뀌고, 아궁이와 방바닥 통로 사이에는 약간 높게 솟은 아궁이 턱을 지나며 열기의 이동 속도가 빨라지고, 한 번 들어간 열기와 연기가 다시 아궁이 쪽으로 역류하지 않도록 가두어 줍니다. 고온의 열기는 구들장에서 굴뚝 방향으로 이동하며, 방바닥 전체 표면으로 열에너지를 골고루 전달합니다.구들장은 주로 두꺼운 화강암과 황토로 만들졌으며 비열이 매우 커서, 열을 흡수하는 데 시간이 오래 걸리지만 한번 흡수한 열에너지를 오랫동안 가두어 두는 성질이 있습니다. 구들장에 갇힌 열에너지는 전도, 복사, 대류의 열전달 방식을 통해 은은하게 지속적으로 방안 전체로 퍼져나가 추운 겨울에도 온기를 오래 유지할 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.녹을 제거한 직후의 철 표면은 겉을 둘러싸고 있던 산화막이 벗겨져 산소와 물에 노출되었을 때 순식간에 다시 녹이 슬어버리는 재녹 현상이 발생할 수 있는 상태입니다. 녹이 슬지 않게 하는 방법에 대해 설명해 드릴게요.케첩이나 식초 같은 산성 녹 제거제를 사용해 녹을 녹였다면 표면에 산성 성분이 남아 있어 철의 부식을 수십 배 가속하므로 반드시 중화해야 합니다. 베이킹소다를 물에 탄 수용액이나 주방세제로 표면을 깨끗이 씻어내어 잔여 산 성분을 완전 중화시킨 다음 세척 후 헤어드라이어나 열풍기를 사용해 미세한 수분까지 순식간에 완전히 말려야 합니다. 그리고 철 표면에 산소가 더 이상 침투하지 못하도록 안정된 화학적 피막을 형성시킵니다. 이 피막은 산소와의 반응을 막는 단단한 보호막 역할을 합니다.물리적 방법으로는 WD-40, 방청 스프레이, 미네랄 오일 등을 사용하여 기름막을 형성하여 수분 침투를 막습니다. 단, 기름은 시간이 지나면 증발하거나 닦여 나가므로 주기적으로 다시 발라주어야 합니다. 아연 방청 스프레이는 외부 충격으로 코팅에 상처가 나더라도, 철 대신 아연이 먼저 산화되면서 전자를 철에 공급하여 철이 녹스느 것을 대신 막아주는 희생 양극법을 이용한 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.공연장이나 터널처럼 벽면이 단단한 공간에서 소리를 지르면, 소리 파동이 벽에 부딪혀 튕겨 나오는 반사 작용 때문에 소리가 시간 차를 두고 되돌아오는 메아리 현상이 발생합니다.소리는 파동 형태로 퍼져나가며 밀도가 높고 딱딱한 장애물을 만나면 에너지를 통과시키지 못하고 진행 방향을 반대로 바꾸어 반사되는 성질이 있습니다. 사람의 뇌와 귀는 본인이 낸 소리와 반사되어 돌아온 소리 사이의 시차가 약 0.1초 이상 차이가 나면 서로 다른 두 개의 소리로 또렷하게 구분할 수 있습니다. 따라서 벽면과의 거리가 최소 약 17m 이상 떨어진 대형 공연장이나 긴 터널에서 명확한 메아리를 들을 수 있습니다.그리고 터널과 공연장에서 여러 번 울리는 이유는 터널의 콘크리트나 공연장의 벽면재는 소리를 잘 흡수하지 않는 재질이어서 파동 에너지가 쉽게 없어지지 않아 벽과 벽 사이를 핑퐁 게임처럼 여러 번 튕겨 나온 반사음들이 귀에 시차를 두고 순차적으로 도착하기 때문에 소리가 여러 번 반복하여 울리게 됩니다.