답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님 말씀하신 것처럼 체감온도는 사람마다 다르게 느끼는 주관적인 감각입니다. 그럼에도 기상청에서 이를 수치화하여 발표하는 것은 표준 체형의 사람이 기상 조건에 따라 신체적으로 열을 잃거나 얻는 과정을 수학적으로 모델링해 각종 질환에 위험을 경고하기 위해서입니다.​체감온도를 계산하는 방식은 계절에 따라 조금씩 다릅니다. 먼저 겨울철에 우리 피부 주변에는 체온으로 데워진 따뜻한 공기층이 있는데, 바람이 불면 이 공기층이 날아가 몸이 열을 빠르게 빼앗깁니다. 따라서 기온과 풍속을 주요 변수로 삼아 피부의 열 손실률을계통해 체감온도를 계산해 냅니다.​반면 여름철은 더울 때 우리 몸은 땀을 증발시켜 체온을 낮추는데, 대기 중 습도가 높으면 땀이 마르지 않아 몸속에 열이 갇히게 됩니다. 이를 반영하여 기온과 상대습도를 결합해 인체가 느끼는 열 스트레스를 수치화하여 체감온도를 계산합니다.​결국 체감온도는 모든 개인의 주관적인 느낌을 정확히 맞추는 정답이라기보다는, 현재의 날씨가 신체의 체온 조절에 미치는 물리적 영향을 객관적으로 계산해 낸 것이라고 이해하시면 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.저도 운동을 좋아해서 운동을 자주하는데, 좀 심하게 운동하면 어김없이 다음날 근육통을 겪게 되더라구요. 그래서 준비 운동을 충분히 해주고 가급적 무리하지 않으려고 합니다. 그럼 근육통의 발생 원인에 대해 설명해 드리겠습니다.격렬한 운동 후 다음 날 찾아오는 뻐근함이 젖산 때문이라는 것은 흔한 오해입니다. 젖산은 무산소 운동 시 에너지를 만드는 과정에서 발생하는 대사 산물일 뿐입니다. 운동 후 1~2시간 내에 혈액을 타고 간으로 이동해 다시 에너지원으로 재활용되므로, 다음 날까지 남아 통증을 유발하지 않습니다.​다음 날 발생하는 통증의 진짜 원인은 지연성 근육통이라 부르는 근섬유의 미세한 손상과 염증 반응에 있습니다. 평소보다 강한 자극을 받으면 근육을 이루는 섬유에 미세한 파열이 생기며, 우리 몸은 이를 치료하기 위해 손상 부위로 백혈구와 체액을 보냅니다. 이 복구 과정에서 염증 물질이 분비되고 부기가 생기며 우리가 아는 뻐근함을 느끼게 되는 것입니다.​결과적으로 근육통은 젖산이라는 피로 물질이 쌓여서 생기는 현상이 아니라, 상처 입은 근육이 회복하며 이전보다 더 강하게 성장하기 위해 겪는 자연스러운 치유 과정입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 말씀하신 투명한 두 용액을 섞을 때 갑자기 하얀 고체가 생기는 것은 화학에서 앙금 생성 반응이라고 합니다. 염화나트륨 용액 속에는 나트륨 양이온과 염화 음이온이, 질산은 용액 속에는 은 양이온과 질산 음이온이 각각 눈에 보이지 않는 상태로 녹아 있습니다.​두 용액을 섞으면 이온들이 만나게 되는데, 이때 은 이온과 염화 이온은 서로를 끌어당기는 힘이 매우 강합니다. 이 둘은 만나는 순간 결합하여 물에 녹지 않는 성질을 가진 염화은이라는 물질을 만듭니다. 결합한 염화은 입자들이 순식간에 수없이 뭉치면서 우리 눈에 보일 정도로 큰 고체 알갱이가 되는데, 이것이 바로 하얀 앙금입니다.이외에도 석회수에 이산화탄소를 불어 넣으면 뿌옇게 흐려지는데 이 현상도 앙금 생성 반응으로 탄산칼슝이라는 흰색 앙금이 생성되는 반응입니다.​결국 투명했던 용액이 결합력이 강한 특정 이온끼리 만나 물에 녹지 않는 고체로 뭉쳐지면서, 우리 눈에 하얀 앙금이 갑자기 나타난 것처럼 보이게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물의 전기분해는 물에 강력한 전기 에너지를 가하면 전자의 이동을 통해 물의 화학 결합을 강제로 끊어내는 과정입니다. 이 과정을 이해하기 쉽게 설명해 드리도록 하겠습니다.물은 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 단단히 결합한 매우 안정한 상태여서 자연적으로는 분해되지 않지만, 여기에 전원 장치를 연결해 전류를 흘려보내면 두 전극에서 각각 전자를 주고받는 산화, 환원 반응이 일어납니다.(-)극에서는 물 분자가 전원 장치로부터 쏟아져 들어오는 전자를 받아들이는 환원 반응이 일어나며 수소 기체가 발생하고 (+)극에서는 전원 장치가 전자를 강제로 끌어당겨 물 분자가 전자를 빼앗기는 산화 반응이 일어나 산소 기체가 만들어집니다. 결과적으로 전기 에너지가 전자를 억지로 이동시키며 물 분자를 수소와 산소로 쪼개는 원리입니다. 이때 물 분자의 구조적 특징 때문에 발생하는 수소와 산소 기체의 부피 비는 항상 2:1이 됩니다.수소 연료 전지는 방금 설명해 드린 물의 전기분해를 정확히 거꾸로 돌린 과정이라고 생각하시면 됩니다. 전기를 가해서 물을 수소와 산소로 쪼갰다면, 반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만들면서 그 과정에서 발생하는 에너지를 전기로 뽑아 쓰는 것이 연료 전지의 핵심입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.고체인 얼음이 녹아서 액체인 물이 되는 과정을 융해라고 합니다. 이렇게 상태 변화가 일어날 때에는 항상 에너지 출입이 일어나는데, 고체에서 액체로 변할 때에는 에너지를 흡수하게 되는데, 이 과정에서 온도가 올라가지 않는 이유를 설명해 드리도록 할게요.얼음에 열을 가해도 모두 녹을 때까지 온도가 0도에 머무는 이유는, 공급된 열에너지가 얼음의 단단한 분자 결합을 끊는 데 온전히 사용되기 때문입니다. 고체 상태인 얼음 속 물 분자들은 수소 결합을 통해 규칙적이고 단단한 구조를 이룹니다. 얼음이 액체로 변하려면 분자들이 자유롭게 움직일 수 있도록 이 결합을 풀어야 합니다. 따라서 외부에서 가해지는 열은 온도를 높이는 대신, 물질의 상태를 변화시키는 융해열로 모두 소비됩니다.온도가 올라간다는 것은 분자 운동이 활발해짐을 의미하는데, 에너지가 결합을 깨는 데만 사용하다 보니 분자 운동 속도는 변하지 않아 온도가 멈춰 있게 됩니다. 얼음이 완전히 녹고 나면, 그제야 공급되는 열에너지가 분자 운동을 촉진하는 데 쓰이면서 온도가 다시 올라가기 시작합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.강한 자외선에 장시간 노출되면 피부가 화상을 입기도하고, 또한, 진피 세포까지 침투해 암을 유발하기도 해서, 꼭 야외에서 장시간 노출할 때는 자외선 차단제를 발라야 합니다. 그럼 자외선을 장시간 노출되었을 때 피부 세포가 손상이 일어나느 과정을 상세히 설명해 드릴께요.빛의 파장과 에너지는 반비례하기 때문에 파장이 긴 적외선이나 가시광선은 광자 한 개당 에너지가 낮아 분자를 단순히 진동시키거나 눈의 망막을 자극하는 정도에 그치며, 세포를 구성하는 화학 결합을 끊지는 못합니다.반면, 자외선은 파장이 매우 짧아 에너지 밀도가 대단히 높습니다. 이 고에너지 자외선이 피부에 침투하면 세포의 설계도인 DNA 분자의 화학 결합을 물리적으로 끊거나 변형시켜 심각한 손상을 일으키며 암을 유발하기도 합니다. 이에 대한 방어 작용으로 손상된 세포가 사멸하고 몸속 면역 체계가 활성화되면서 혈류량이 급격히 늘어나는데, 이것이 우리가 겪는 피부가 붉어지고 열이 나는 일광 화상 반응이라고 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.사람의 몸 속에 있는 효소, 즉 생체 촉매는 우리 몸에서 일어나는 모든 물질 대사에 관여하여 화학 반응을 효율적으로 일어나도록 도와 주는 역할을 합니다. 우리 몸에 효소가 없으면 화학 반응이 잘 일어나지 않아 생체 균형이 깨지고, 몸에 이상이 생기는 것이죠. 이런 중요한 효소가 특정한 온도에서 화학 반응이 잘 일어나는 이유를 설명해 드리도록 할게요.몸속 효소가 특정 온도에서만 잘 작동하는 이유는 효소의 주성분이 열에 민감한 단백질로 이루어져 있기 때문인데, 효소는 고유의 3차원 입체 구조가 특정 반응 물질과 결합하는 기질의 특이성이 작용하여 화학 반응을 돕습니다. 우리 몸의 효소는 정상 체온인 36.5도에서 40도 사이에서 이 입체 구조가 가장 완벽하게 유지됩니다.만약 온도가 이보다 높아지면 열에너지에 의해 단백질 내부의 약한 결합들이 끊어지면서 구조가 변형되는 변성이 일어나고, 한 번 모양이 일그러진 효소는 원래대로 돌아가지 못해 기능을 완전히 잃게 됩니다. 반대로 온도가 너무 낮아지면 변성은 일어나지 않지만, 분자 운동 속도가 급격히 둔해져 반응 물질과 만날 기회가 줄어들어 활성이 떨어집니다. 따라서 효소는 변성이 일어나지 않으면서도 분자 운동이 원활한 최적의 온도 범위에서 효율적으로 작용하게 되는 것이지요.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물 분자는 두 개의 수소가 산소와 전자쌍을 공유하는 공유 결합을 하고 있으며, 또한, 두 개의 비공유 전자쌍을 가지고 있는 굽은 분자 모양을 이루고 있습니다. 먼저, 산소는 수소보다 공유 전자를 끌어당기는 힘인 전기 음성도가 훨씬 강하기 때문에 두 원자가 공유한 전자가 산소 쪽으로 쏠리면서, 산소는 부분적인 음전하(-)를 띠고 수소는 부분적인 양전하(+)를 띠게 됩니다.만약 물 분자가 직선 모양이었다면 이 전하의 치우침이 양쪽에서 상쇄되어 전하를 띠지 않는 무극성이 되었겠지만 산소 원자가 가진 비공유 전자쌍들이 수소와의 결합선을 강하게 밀어내면서 물 분자는 약 104.5도로 꺾인 굽은형 구조를 형성하게 되는 것입니다. 이 비대칭적인 구조 때문에 전하의 치우침이 상쇄되지 않고 그대로 유지되어, 분자 전체가 극성을 띠게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.탄소화합물은 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산 등 생명체를 구성하는 다양한 화합물을 형성합니다. 이처럼 탄소를 중심으로 하는 탄소화합물이 왜 이렇게 다양하고 복잡한지 설명해 드리겠습니다.탄소는 화학 결합에 참여할 수 있는 원자가 전자가 4개이기 때문에 최대 4개의 다른 원자와 결합할 수 있습니다. 또한 탄소 원자끼리는 결합력이 매우 강하고 안정적이어서, 사슬 모양이나 고리 모양 등 거대하고 복잡한 뼈대를 무한히 확장할 수 있습니다. 여기에 더해 단일결합, 이중결합, 삼중 결합처럼 탄소 간의 결합 형태를 자유자재로 바꿀 수 있어 성질이 다른 많은 물질들을 만들 수 있습니다. 마지막으로 포함된 원소의 종류와 개수가 같더라도 원자들의 배열 방식에 따라 전혀 다른 물질이 되는 이성질체가 존재하여 경우의 수가 기하급수적으로 늘어납니다. 이처럼 결합의 무궁무진한 구조적 다양성 덕분에 탄소는 다른 원소와 비교할 수 없을 정도로 많고 복잡한 유기화합물을 만들어낼 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.순수한 물은 우리가 잘 알고 있듯이 0도에 얼지만, 순수한 물에 소금 같은 불순물이 섞이면 어는점이 내려갑니다. 이것을 어는점 내림이라고 하는데, 그 과정을 설명해 드리도록 하겠습니다.순수한 물은 온도가 내려가면 물 분자들이 규칙적으로 결합하여 육각형 모양의 얼음 결정을 만들지만 물에 소금을 녹이면 소금이 눈에 보이지 않는 작은 이온들로 분해되면서 물 분자 사이사이에 끼어들게 됩니다. 이 이온들은 물 분자들이 서로 만나 단단한 얼음 구조를 형성하는 것을 방해합니다. 게다가 전기적 성질을 띤 이온이 물 분자를 강하게 붙잡아두기 때문에, 물 분자끼리 규칙적으로 뭉치기가 훨씬 더 어려워지는 거죠.결국 물이 얼음으로 변하려면 순수한 물일 때보다 온도가 훨씬 더 낮아져야 하는데, 이를 화학에서는 어는점 내림 현상이라고 합니다. 겨울철 눈이 많이 내린 도로에 염화칼슘을 뿌리는 것도 이처럼 이온을 통해 물 분자의 결합을 방해함으로써 영하의 날씨에서도 도로가 얼지 않도록 어는점을 낮추는 원리입니다.