답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.이슬과 서리의 차이는 지표면의 온도가 0°C보다 높은가 낮은가와 이에 따른 상태 변화에 있습니다.이슬은 밤사이 복사 냉각으로 지표면 온도가 떨어져 공기 중 수증기가 이슬점에 도달했을 때, 지표면 온도가 0°C 초과일 때 발생하며 기체에서 액체로 액화하는 상태변화가 일어납니다. 수증기가 물체 표면에 닿아 물로 응축되면서 촉촉한 물방울 형태로 맺힙니다. 주로 따뜻한 봄, 여름, 가을철 맑고 바람이 불지 않는 밤이나 이른 아침에 생깁니다.반면, 서리는 수증기가 맺히는 지표면 및 물체 표면의 온도가 0°C 이하일 때 발생합니다. 기체에서 고체로 승화하는 상태변화가 일어납니다. 수증기가 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 미세한 얼음 결정 형태로 굳어집니다. 늦가을, 겨울, 초봄처럼 기온이 영하로 떨어지는 시기의 새벽에 주로 관찰됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.제어봉은 핵분열 과정에서 나오는 중성자를 흡수하여 연쇄반응의 속도를 조절하거나 원자로를 안전하게 정지시키는 장치입니다.우라늄 원자핵이 중성자를 흡수하면 핵분열을 일으키며 에너지와 함께 평균 2~3개의 새로운 중성자를 방출하는데, 이 중성자들이 주변의 다른 우라늄을 연속적으로 분열시키는 것이 연쇄반응입니다. 원자로가 일정한 출력을 유지하려면 방출된 중성자 중 정확히 1개만 다음 핵분열을 일으켜야 하는데, 제어봉은 높이를 조절하며 이 비율을 정확히 맞춥니다. 제어봉을 노심 밖으로 빼내면 중성자 흡수량이 줄어들어 연쇄반응이 활성화되고 출력이 올라가고, 제어봉을 노심 안으로 넣으면 중성자를 많이 흡수하여 연쇄반응이 줄어들고 출력이 떨어집니다. 사고나 이상 감지 시 중력이나 가압 장치를 이용해 모든 제어봉을 노심에 수 초 내로 완전 삽입함으로써 핵분열 반응을 즉시 정지시킵니다.제어봉에 사용되는 주요 물질은 중성자 포획 단면적이 크면서, 원자로 내부의 고온·고방사선·고압 환경을 견딜 수 있는 물질을 사용합니다.붕소는 중성자 흡수 능력이 매우 뛰어난 대표적인 물질입니다. 세라믹 형태인 탄화붕소 분말을 금속 튜브에 채워 넣는 방식으로 제작되며, 가압경수로와 비등경수로 등 다양한 원자로에 널리 사용됩니다. 이외에도 은-인듐-카드뮴 합금은 일반적으로 은 80%, 인듐 15%, 카드뮴 5% 비율로 구성된 금속 합금입니다. 다양한 에너지 영역대의 중성자를 폭넓게 흡수할 수 있으며 기계적 성질이 우수하여 상업용 가압경수로의 제어봉으로 가장 흔하게 쓰입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.밀폐된 비닐봉지에 과일을 담아 보관할 때 신선도가 오랫동안 유지되는 원리는 증산 작용을 막아 수분 손실을 억제하고 호흡 작용을 둔화 시키기 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.과일은 수확된 후에도 표면의 기공을 통해 내부 수분을 밖으로 계속 배출하는데, 비닐봉지 없이 보관하면 수분을 빼앗겨 쉽게 주름이 지고 시들게 되지만, 비닐봉지에 담아두면 과일에서 나온 수분이 봉지 내부에 갇혀 높은 상대 습도가 유지되므로, 과일 외부와 내부의 수분 차이가 줄어들어 더 이상 수분을 빼앗기지 않습니다. 그리고 과일은 생명 활동을 유지하기 위해 산소를 마시고 이산화탄소를 배출하는 세포 호흡을 하는데, 호흡이 활발할수록 과일 속 영양소와 유기산이 소모되어 품질이 떨어지고 빠르게 늙습니다. 밀폐된 비닐봉지 안에서는 과일이 산소를 소비함에 따라 내부 산소 농도는 떨어지고 이산화탄소 농도는 올라가면서 과일의 호흡 속도가 급격히 떨어지면서 일종의 수면 상태에 들어가 성숙과 부패 속도가 대폭 지연됩니다. 따라서 비닐봉지에 작은 구멍을 한두 개 뚫어주거나, 과일을 키친타월이나 신문지로 한 번 감싼 뒤 비닐봉지에 넣는 방식이 습도를 유지하면서도 부패를 막는 가장 이상적인 방법입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.우유가 캡사이신의 매운맛을 빠르게 완화시켜 주는 이유는 우유 속에 포함된 카세인 단백질과 유지방이 혀의 통증 수용체에 붙어 있는 비극성 캡사이신 분자를 화학적으로 떼어내어 씻어내기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.캡사이신은 물에 녹지 않는 비극성 화합물인 반면, 맹물은 극성 분자이므로, 물이 캡사이신을 녹이거나 떼어내지 못합니다. 물을 마시면 혀의 통증 수용체에 붙어 있는 캡사이신이 씻겨 나가지 않고 입안 전체로 흩뿌려져 오히려 매운 자극이 넓게 퍼지는 느낌을 받게 됩니다. 반면, 우유 단백질에 포함되어 있는 카세인 분자는 비극성 부위를 가지고 있어, 혀의 통증 수용체에 강하게 결합해 있는 캡사이신을 둘러싸서 결합을 끊어내고, 캡사이신을 붙잡아 삼킬 수 있는 상태로 만들어 줍니다. 또한, 우유 속 유지방은 비극성인 캡사이신을 직접 녹여 흡수합니다. 카세인이 캡사이신을 수용체에서 떼어내면, 유지방이 이를 녹여 위장으로 매끄럽게 흘려보냅니다.캡사이신이 결합하는 통증 수용체는 원래 뜨거운 열을 감지해 뇌로 통증 신호를 보내는 수용체이기 때문에 차가운 우유를 마시면 입안 온도가 내려가면서 통증 수용체의 통증 신호 발생 자체가 순간적으로 억제되는 추가적인 효과도 얻을 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.자연적으로 발생한 산불의 강한 열은 대기를 급격히 상승시키며, 이 과정에서 연기와 미세입자가 빗물에 의한 세정 작용이 미치지 않는 대류권 상층이나 성층권까지 밀려 올라가고, 이렇게 진입한 연기는 상공의 강력한 제트 기류를 타고 수천 킬로미터를 이동합니다. 이때 연기를 구성하는 초미세입자들은 중력에 의해 땅으로 떨어지는 속도가 매우 느려 수주일 이상 대기 중에 체류할 수 있습니다. 또한, 연기는 햇빛과 대기 중 수증기 및 타 오염물질과 반응하며 화학적 구조가 변하는 에이징 작용을 거치며, 이 과정속에 연기 속 화합물이 광화학 반응을 일으켜 발화지에서 멀리 떨어진 하류 지역에서 오히려 고농도의 지표면 오존을 생성하기도 하고, 기체 상태의 유기물들이 유해한 이차 유기 에어로졸 입자로 변환되면서 연기의 독성과 밀도가 오랫동안 유지됩니다. 이렇게 도달한 연기 속 블랙카본은 태양 에너지를 흡수해 상층 대기를 가열하는 반면, 브라운카본 등은 빛을 반사하여 지표면에 도달하는 태양광을 줄입니다. 또한 연기 입자들이 구름응결핵 역할을 하면서 강수 패턴을 바꾸거나 가뭄과 폭우 같은 이상 기상을 유발하게 됩니다. 그리고 생물체와 생태계 역시 직접적인 피해를 입습니다. 장거리 수송을 거치며 더욱 미세해진 입자와 다환방향족탄화수소 등 유해 성분은 인간과 동물의 호흡기 깊숙이 들어와 폐포와 혈관을 타고 침투해 심뇌혈관 질환과 염증을 일으킵니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.원자 번호가 서로 다른 원자를 비교할 때, 동일한 껍질 번호 조합 사이의 전이에서 발생하는 에너지 차이는 항상 다릅니다. 각 원자는 핵전하량이 달라 고유한 에너지 준위를 가지며, 전이가 일어날 때 에너지가 원자 번호의 제곱에 비례하여 변하기 때문입니다. 반면 서로 다른 원자 사이에서 서로 다른 껍질 조합 간 전이가 일어날 때는 에너지 차이가 우연히 일치할 수 있습니다. 예를 들어 수소 원자의 n=2에서 n=1으로 전이와 헬륨 이온의 n=4에서 n=2로 전이는 껍질 조합과 원자의 종류가 모두 다르지만, 두 경우 모두 방출되는 에너지가 서로 똑같습니다.단일 원자 내부의 전이를 볼 때, 동일한 껍질 번호 조합 간 전이의 에너지 차이는 원자의 각 껍질 준위가 정지 상태로서 일정하게 고정되어 있으므로 항상 같지만 한 원자 내부에서 서로 다른 껍질 번호 조합 간 전이가 일어날 때 에너지 차이가 항상다르지는 않습니다.따라서 제시하신 생각 중 다른 조건들은 모두 물리적 사실에 부합하지만, 단일 원자 내부에서 서로 다른 껍질 조합 간 전이의 에너지 차이가 항상 다르다는 부분은 예외 조합이 존재하므로 예외적으로 같아질 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물속에 손을 넣었다가 뺐을 때 느끼는 강력한 서늘함과 정지된 공기 중에서 느껴지는 미지근함의 차이는 물질의 열전도율, 열용량 차이와 상태 변화에 따른 기화열 흡수라는 두 가지 요소가 작용하기 때문입니다.바람이 불지 않는 공기 중에 건조한 손을 두고 있으면 피부 바로 표면에 체온으로 데워진 얇은 공기층이 형성되어 단열재 역할을 합니다. 공기 자체의 열전도율이 매우 낮아 이 따뜻한 공기층이 유지되므로 체온 손실이 극히 적고 시원함을 느끼지 못하는 반면 물속에서는 피부 열이 순식간에 물로 전달되어 퍼져나가므로 빠르게 차가움을 느낍니다. 또한, 피부 표면에 붙어 있는 얇은 물방울이 증발할 때 필요한 이 막대한 기화열을 피부의 열에너지로부터 직접 빼앗아감에 따라 수분이 증발하는 순간 피부 표면 온도가 급격히 떨어집니다.결국, 바람이 없는 단순 공기 중에서는 단열재 역할을 하는 공기층 때문에 체온을 거의 빼앗기지 않는 반면, 물에 젖은 손을 공기 중에 둘 때는 피부의 높은 열전도와 물의 막대한 기화열 흡수가 동시 다발적으로 발생하여 비교할 수 없을 정도로 강한 시원함을 느끼게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.해안가에 다가갈수록 파도가 높아지고 부서지는 원리는 수심이 얕아지면서 해저면과 파도의 마찰로 인해 파도의 속도가 느려지고 파장이 짧아지는 반면, 파도가 가진 에너지는 수직으로 집중되기 때문입니다.깊은 바다에서 파도는 물 입자가 원을 그리며 제자리에서 진동하는 방식으로 전달되는데, 이때 물 입자의 원운동은 수심 아래로 갈수록 점차 작아지며, 파도의 영향을 받는 깊이는 파장의 절반 정도까지입니다. 파도가 해안가로 접근하여 수심이 파장의 절반보다 얕아지면, 파도 하단의 물 입자 운동이 해저면에 부딪히기 시작합니다. 물 입자의 원운동이 납작한 타원 운동으로 변하고 해저면과의 마찰로 인해 파도 하단의 진행 속도가 현저히 느려집니다. 해안에 가까운 앞쪽 파도는 해저 마찰로 느려지지만, 뒤쪽에 있는 파도는 깊은 바다의 빠른 속도로 계속 밀고 들어옵니다. 이로 인해 파도와 파도 사이의 거리가 좁아지며 파장이 크게 감소합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.저도 가끔 옛날 사진을 들여다 보면, 밤에 찍은 사진 대부분이 적목 현상으로 눈동자가 붉게 나와 있더라구요. 적목 현상은 어두운 곳에서 넓어진 동공으로 들어간 카메라 플래시 빛이 안구 안쪽의 혈관 조직에 반사되어 카메라 렌즈로 다시 들어가기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.어두운 장소에서는 시야를 확보하기 위해 눈의 동공이 크게 열리고 이때 갑자기 카메라 플래시가 터지면, 동공이 빛에 반응해 빛이 동공을 지나 안구 내부로 들어갑니다. 동공을 통과한 빛은 안구 안쪽 망막과 그 뒤에 있는 맥락막에 도달하면, 맥락막의 미세혈관이 플래시의 강한 흰색 빛이 이 혈관층에 부딪히면서 붉은빛으로 변해 반사되어 나옵니다. 카메라 내장 플래시는 렌즈와 아주 가까운 위치에 붙어 있습니다. 빛이 나간 각도와 반사되어 나오는 각도가 거의 동일하기 때문에, 맥락막에서 반사된 붉은빛이 곧바로 카메라 렌즈로 들어와 사진에 눈동자가 붉게 보이게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수심이 깊어질수록 귀에 통증이 발생하는 주요 원인은 수압 상승으로 인해 고막 안팎의 압력 차이가 발생하기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.수면에서의 기압은 대기압과 같은 1기압 이지만 물속으로 내려가면 물의 무게가 더해져 수심이 10m 깊어질 때마다 수압이 약 1기압씩 급격히 증가합니다. 귀의 고막 안쪽에는 공기로 채워진 빈 공간인 중이가 있는데, 해녀나 다이버가 하강하면 귀 외이도에 가해지는 수압은 높아지는 반면, 중이 내부의 공기 압력은 수면에서의 낮은 상태를 그대로 유지하게 됩니다. 따라서 외부 수압이 중이 내부의 압력보다 훨씬 커지면, 고막이 안쪽으로 강하게 찌그러지고 팽팽하게 늘어나게 됩니다. 이 과정에서 고막 주변의 미세한 신경이 자극을 받아 강한 통증을 느끼게 됩니다.이 통증을 방지하기 위해 해녀나 스쿠버 다이버는 압력 평형을 맞추기 위해 코와 목 안쪽, 귀를 연결하는 공기 통로인 이관을 통해 중이 내부로 공기를 밀어 넣어 내부 압력을 외부 수압과 같게 맞춰주는 작업을 합니다.