답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.초고령 사회로 접어 들면서 노인들의 질병에 대해 사회적으로 많은 대비와 노력이 필요합니다. 우리가 코로나 시대를 겪으면서 바이러스가 노인들에게 얼마나 치명적인지를 익히 알고 있습니다. 따라서 주기적인 에방 접종은 물론이고, 기저 질환에 대한 주기적은 무료 점검 서비스를 할 필요성이 있습니다. 그리고 아픈 노인들에게는 방문 진료를 통해 지속적인 보살핌이 필요할 것입니다. 디지털 헬스케어는 부족한 의료 인력을 보완하고, 공간적 한계를 극복하여 예방과 재택의료를 실시간으로 연결하는역할을 할 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.기존의 플라스틱은 자연 상태에서 수백 년간 썩지 않기 때문에 심각한 환경 오염 문제에 직면해 있습니다. 그래서 그 대안으로 PLA(폴리락트산) 같은 생분해성 플라스틱이 각광을 받고 있는데요. 그 화학적 원리에 대해 설명해 드릴게요.기존 석유계 플라스틱은 탄소와 탄소가 강한 단일 결합으로만 빽빽하게 연결되어 있어 전하의 편중이 없는 무극성이며 매우 안정적이어서, 물 분자가 틈타지 못하고 미생물이 분해할 수 있는 효소도 존재하지 않습니다. 반면, PLA 등 생분해성 플라스틱은 탄소 사슬 중간중간에 산소 원자가 껴 있는 에스테르 결합으로 연결된 폴리에스테르 계열로 전기음성도 차이로 인해 극성을 띠므로, 물 분자가 접근하기 쉬우며 화학적으로 쉽게 끊어지는 약점을 가지고 있습니다.그 분해 원리를 보면, 물이 PLA의 에스테르 결합을 공격하면 물 분자가 결합 부위에 끼어들면서 거대한 PLA 고분자 사슬을 짧은 올리고머 및 단량체인 젖산으로 쪼개고, 쪼개진 젖산 분자는 미생물이 세포 내로 흡수하기에 딱 좋은 크기가 됩니다. 미생물이 젖산을 먹고 호흡을 거치고 나면, 최종 부산물로 물과 이산화탄소만 남고 완전히 없어지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.효소는 우리 몸속에서 다양한 물질 대사를 촉진시켜주는 아주 중요한 물질입니다. 효소가 어떻게 원하는 분자와만 반응하고, 화학 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추는지 원리를 설명해 드리겠습니다.효소가 특정 반응물하고만 반응하는 원리는 효소 표면에 있는 활성 부위라는 특수한 3차원 입체 구조 덕분입니다. 기질이 효소의 활성 부위에 접근하면, 효소가 기질의 모양에 맞추어 입체 구조를 살짝 변형시키며 기질과 완변하게 결합합니다. 활성 부위 안쪽에는 아미노산 잔기들이 배열되어 있어 다양한 화학적 성질까지 완벽히 일치해야만 효소-기질 복합체가 형성됩니다. 생명체 내에서 물질 대사가 일어나려면 화학 반응에 필요한 최소한의 에너지인 활성화 에너지 필요합니다. 효소는 이 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응 속도를 빠르고 쉽게 진행되도록 도와주는 역할을 합니다. 반응물이 낮춰진 활성화 에너지 장벽을 넘어 생성물로 진행되면 효소는 다시 원래 상태로 되돌아 갑니다. 효소는 반응에 참여하지 않았기 때문에 재사용이 가능 한 것이죠.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울에 담궈 두었던 김장 김치가 오래되면 시어지는데, 여기에 베이킹 소다를 조금 넣으면 신맛이 확실히 줄어듭니다. 이 현상은 화학의 원리인 산-염기 중화 반응을 이용한 것입니다.김치가 시간이 지나면서 점점 시어지는 이유는 유산균이 김치 속의 당분을 먹고 증식하면서 젖산과 아세트산 같은 유기산을 대량으로 만들어내기 때문입니다. 이 유기산들이 물에 녹아 수소 이온을 내놓게 되는데, 이 수소 이온이 혀의 맛봉오리를 자극하면서 신맛을 느끼게 되는 것입니다. 여기에 요리에 사용하는 베이킹소다를 넣으면 감쪽같이 신맛이 사라집니다.베이킹소다의 정확한 명칭은 탄산수소나트륨인데, 탄산수소나트륨은 물에 녹으면 약한 염기성을 띱니다. 신김치의 산성과 베이킹소다의 염기성이 만나면 중화 반응이 일어나 물과 염으로 바뀌면서 신맛이 사라지게 되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님처럼 저도 어렸을 때는 배추에 소금만 뿌려 놓는데 다음날 물이 많이 생기는 것을 보고 엄청 신기했었죠..그런데 이러한 현상은 삼투 현상과 식물 세포의 구조적 특성 때문에 나타납니다. 배추를 구성하는 식물 세포의 세포막은 반투과성 막으로 되어 있습니다. 반투과성 막은 물처럼 작은 분자는 쉽게 통과시키지만, 소금처럼 큰 입자는 잘 통과시키지 않는 막으로 반투과성 막을 사이에 두고 농도가 다른 두 액체가 만나면, 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매인 물이 이동하여 농도를 맞추려는 성질이 있습니다. 따라서, 배추 겉면에 소금을 뿌려 놓으면 배추 세포 외부의 소금 농도가 세포 내부보다 훨씬 높아지기 때문에 농도 균형을 맞추기 위해 배추 세포 속에 있던 수분이 세포막을 빠져나와 농도가 높은 세포 밖으로 이동하는데 배추에서 엄청난 양의 물이 빠져나오게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.뱀독은 복잡한 3차원 구조를 가진 단백질과 효소로 구성되어 있으며, 뱀의 종류에 따라 성분 비율은 다르지만, 대표적인 핵심 성분은 비슷합니다.먼저, 혈액 및 조직 파괴 효소로 세린 프로테아제는 혈액 응고 계통을 교란하며, 피를 순식간에 굳게 만들고 혈관을 막아버리거나, 반대로 응고 인자를 전부 소진시켜 피가 멈추지 않고 흘러내리게 만듭니다. 인지질 분해 효소는 세포막의 지방층을 공격해 적혈구를 터뜨리고, 강한 염증과 통증, 근육 마비를 유발합니다. 금속 프로테아제는 혈관 벽을 이루는 단백질을 직접 찢어내어 심각한 내출혈과 조직 부패를 유발합니다.다음은 신경 및 기능 제어 단백질로 디스인테그린이란 물질은 혈소판끼리 서로 엉키도록 돕는 인테그린 수용체에 찰떡같이 붙어 혈소판 응집을 강력하게 방해합니다. 그리고 신경독은 뇌에서 근육으로 전달되는 신호 물질의 길목 수용체를 꽉 막아버려, 전신 마비와 호흡 곤란을 일으킵니다. 뱀독을 의약품으로 개발하는 이유는 뱀독 분자들이 인체의 특정 수용체나 효소만을 찾아내 결합하도록 진화되어, 정상 세포를 건드리지 않고 목표 물질만 정확히 타격할 수 있어 부작용을 줄인 약물을 만들 수 있습니다. 또한, 아주 미량으로도 생명체의 혈관을 확충하거나 혈액 순환을 제어하는 강력한 생화학적 반응을 끌어낼 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.멘델레예프는 최초의 주기율표를 만들어서 현대 주기율표가 나오기까지 기틀을 만든 주기율표의 아버지와도 같은 사람입니다. 멘델레예프는 당시 알려져 있던 63종의 원소를 원자량이 증가하는 순서로 배열했습니다. 단순히 원자량 순서만 고집하지 않고, 화학적 성질이 유사한 원소들이 같은 세로줄에 오도록 배치했습니다.​더욱 대단한 것은 원자량 순서대로 배치했을 때 다음 원소와 화학적 성질이 맞지 않으면, 원자량 순서를 건너뛰고 아직 발견되지 않은 원소가 존재할 것이라 판단하여 자리를 빈칸으로 남겨두었습니다.멘델레예프는 빈칸에 들어갈 원소의 존재뿐만 아니라 원자량, 밀도, 녹는점, 반응성 등을 매우 구체적으로 물리량을 예측했습니다. 이후 갈륨, 게르마늄, 스칸듐 등이 실제로 발견되고 멘델레예프의 예측과 거의 일치함이 증명되면서 주기율표의 신뢰성이 폭발적으로 높아졌습니다.멘델레예프의 주기율표는 원자량을 기준으로 삼아 약간의 모순과 빈자리가 있었지만 미발견 원소를 예측해 낸 화학사의 위대한 전환점이었으며, 현대 주기율표는 이를 원자 번호(양성자수)와 '전자 배치'를 기준으로 재정립하여 완성한 형태입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.옛날 과학자들은 물질의 구성 원소를 알아내기 위해 가장 직관적인 방법을 썼습니다. 1800년대 초, 과학자들이 물에 전기를 흘려보내는 실험을 했습니다. 물이 줄어들면서 한쪽 극에서는 수소 기체, 다른 쪽 극에서는 산소 기체가 나왔어요. 이때 나온 기체의 부피를 재보니 수소 기체가 산소 기체보다 정확히 2배 더 많이 나왔습니다. 이번엔 반대로 수소 기체 2와 산소 기체 1을 섞은 뒤 불꽃을 튀겨주었더니, 펑 하는 소리와 함께 다시 물방울이 생성되는 것을 확인했습니다.요즘은 물처럼 일일이 전기로 쪼개지 않아도, 첨단 장비를 이용해 성분을 훨씬 빠르고 정확하게 알아냅니다.분광 분석법은 ​원소마다 열이나 에너지를 받으면 자신만의 고유한 빛을 뿜어냅니다. 이 빛을 분산시켜 무지개처럼 펼쳐보면 선 모양의 띠가 나타나는데, 이 선의 위치와 개수가 원소마다 전부 다릅니다. 사람의 지문처럼 작동해서, 물질에 어떤 원소가 들어있는지 100% 식별할 수 있습니다.질량분석법은 ​물질의 입자들을 전기를 띤 상태로 만든 뒤, 자기장이 흐르는 공간으로 강하게 날려 보냅니다. 꺾이는 정도를 측정해서 원자의 정확한 질량를 재고, 그 무게를 통해 원소를 찾아냅니다.이외에도 금속원소나 금속원소를 포함하는 물질은 나트륨 노란색, 칼륨 보라색, 구리 청록색 등 고유의 불꽃색을 나타내는데, 이 불꾳색으로 원소를 확인합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.광학이성질체는 분자식도 같고 원자 간의 결합 순서도 완전히 똑같은데, 단지 왼손과 오른손처럼 입체 구조만 거울에 비춘 관계일 뿐이죠. ​결론부터 말씀드리면, 비카이랄 환경에서는 두 분자의 물리·화학적 성질이 100% 동일합니다. 하지만 카이랄 환경과 만나는 순간 완전히 다른 성질을 드러냅니다.광학이성질체 분자 자체는 거울상일 뿐이지만, 이 분자가 결합하고 반응해야 하는 환경이 특정 방향성을 갖고 있다면 두 이성질체의 반응 결과는 완전히 달라집니다. 그 에로 생명체를 구성하는 단백질(효소, 수용체 등)은 모두 L-형 아미노산으로 이루어져 있고, DNA와 RNA는 D-형 당 성분으로 이루어져 있습니다. 즉, 우리 몸의 모든 수용체은 한쪽 방향으로만 맞게 설계되어 있습니다.탈리도마이드는 ​1950년대 임산부의 입덧 치료제로 판매되었던 약물입니다. ​화학적으로 합성할 때 두 이성질체가 1:1 비율로 섞여 나오는 바람에 수많은 기형아가 태어나는 의학 역사상 가장 큰 비극이 발생했습니다. 이 사건 이후 신약 개발 시 광학이성질체의 분리 및 검증이 법적으로 의무화되었습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.기체 방전관은 진공에 가까운 상태의 밀폐된 관에 특정 기체를 채운 뒤, 고전압을 가해 전류가 흐르면서 빛을 발산하게 만든 장치입니다. 어두운 밤거리를 화려하게 밝히는 네온사인부터 전자기기 보호용 부품까지 폭넓게 이묭되고 있습니다.​기체 방전관은 ​밀폐 유리관 내부를 진공에 가깝게 비운 뒤, 목적에 맞는 기체를 낮은 기압 상태로 주입한 용기입니다. 관의 양 끝에 위치하며, 전압을 걸어주기 위한 음극(-)과 양극(+) 전극이 설치되어 있습니다. 그리고 네온, 아르곤, 크세논과 같은 비활성 기체나 수은, 나트륨 등의 금속 증기가 주로 사용됩니다.​기체는 평소에 전기가 통하지 않는 절연체지만, 높은 전압을 가하면 전기적으로 활성화되어 빛을 내게 됩니다. 방출되는 빛의 파장은 기체의 원자 구조에 따라 결정됩니다. 따라서 어떤 기체를 넣느냐에 따라 발색되는 빛의 색상이 달라집니다.이러한 발광 원리는 충전하는 기체의 종류에 따라 색상이 달라지므로 네온사인, 형광등, 크세논 램프 등 다양한 조명 기구에 폭넓게 활용됩니다. 또한 고전압이 들어왔을 때 순간적으로 전류를 통하게 하는 특성을 이용해 낙뢰로부터 회로를 보호하는 서지 보호기나 방사선 감지 센서 등 산업용 장비에도 중요한 부품으로 쓰입니다.