답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.학생들이 있는 가정에서는 한 번쯤 겪어 보셨을 거예요. 아이들이 교복에 볼펜 자국을 많이 묻혀와 빨아도 잘 지워지지 않고 남아 있는 경우들이 있죠. 지금부터 볼펜 잉크를 제거하는 방법을 제가 설명해 드릴께요.우리가 흔히 쓰는 볼펜의 잉크는 유성이므로 볼펜 잉크 자국에 알코올이나 물파스를 바르면 깨끗이 지워지는데, 유성 잉크의 지용성 성분과 알코올류 유기 용매의 용해 작용 때문입니다.비극성 성질을 띠는 잉크 분자들은 물을 밀어내기 때문에, 맹물이나 일반 세제를 대면 섬유 사이에 더 단단히 고정되어 지워지지 않고 번지기만 합니다. 이때 소독용 알코올이나 물파스를 바르면 유기 용매 역할을 하여 잉크를 쉽게 녹여냅니다. 화학에는 성질이 비슷한 물질끼리 잘 섞이는데, 알코올 분자는 지용성과 친수성 성질을 모두 가진 양친매성 물질로, 알코올의 지용성 부위가 유성 잉크 성분 사이로 침투해 섬유에 굳은 잉크를 액체 상태로 녹여 분리합니다. 물파스 역시 주성분이 에탄올이며 멘톨 같은 지용성 화합물이 섞여 있어 용해력이 뛰어납니다.이렇게 알코올에 의해 녹아 나온 잉크 분자들을 아래에 받쳐둔 휴지나 천으로 톡톡 두드려 흡수시키면, 잉크가 옷감 밖으로 이동하면서 자국이 깨끗하게 제거됩니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.치과용 유기 레진이 푸른색 빛을 받으면 순식간에 굳어지는 이유는 빛에 의해 분자들이 사슬처럼 엮이는 광중합 반응 때문인데, 이때 사용하는 빛은 자외선이 아닌 안전한 청색 가시광선입니다.유기 레진 속에는 청색광을 흡수하는 캠포퀴논 등의 광개시제가 들어있어서 조사기로 푸른색 빛을 쬐어주면 광개시제가 빛 에너지를 흡수해 반응성이 극도로 높은 자유 라디칼 반응을 생성합니다. 생성된 라디칼은 액체 상태인 유기 단량체들의 탄소 이중결합을 공격하여 깨뜨리고, 결합이 깨진 단량체들은 스스로 라디칼이 되어 주변의 다른 단량체들과 도미노처럼 폭발적인 연쇄 결합을 일으킵니다. 특히 이 단량체들은 사방으로 엮일 수 있는 구조여서, 선형 연결을 넘어 서로 그물망처럼 얽히는 3차원 구조를 형성합니다. 분자들이 자유롭던 액체에서 거대한 그물망 구조의 고분자로 순식간에 묶이면서 레진은 단 몇 십 초 만에 치아처럼 단단하게 굳어지게 되는 것입니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.요즘 햇빛이 너무 따가워서 휴가를 가시거나 외출을 하실 때 꼭 자외선 차단제를 바르시기 바랍니다. 자외선 차단제가 어떻게 햇빛을 차단하는지 설명 드릴께요.자외선 차단 성분인 에틸헥실메톡시신나메이트가 자외선을 열에너지로 변환하는 과정은 자외선 흡수, 화학 구조의 변화, 그리고 열적 이완 과정 등으로 설명이 가능해요.에틸헥실메톡시신나메이트 분자는 단일결합과 이중결합이 교대로 반복되는 공액 이중결합 구조를 가지는데, 에너지 수준이 높은 자외선이 피부에 닿으면, 이 분자 내 전자들이 이 에너지를 대신 흡수하여 안정한 상태에서 불안정하고 에너지가 높은 들뜬 상태로 전이됩니다.불안정해진 분자는 스스로 안정을 찾기 위해 화학 구조를 변화시킵니다. 일직선에 가깝던 안정한 트랜스 구조에서 결합이 일시적으로 회전하며 꺾인 형태인 시스 구조로 변형되는데, 흡수한 자외선 에너지의 상당량이 분자를 변형하는 에너지로 소모됩니다.이후 구조 변화를 거치고도 남은 여분의 에너지는 주변 분자들과 미세하게 충돌하고 진동하는 과정에서 인체에 무해한 수준의 열에너지로 분산되어 방출되며, 에너지를 모두 방출한 분자는 다시 안정한 상태로 되돌아가 자외선을 재흡수할 준비를 합니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.효소의 기질 특이성은 효소의 활성 부위와 기질 사이의 정밀한 입체 구조적 매칭 및 화학적 상호작용 때문에 나타납니다. 예를 들면, 소화 효소 중에 아밀레이스는 탄수화물만 결합하여 분해하고 단백질이나 지방은 분해하지 않고, 펩신이나 트립신은 단백질만 결합하여 분해하는 것처럼 말이죠.3차원 단백질인 효소의 표면에는 특정 기질만 결합할 수 있는 고유한 홈인 활성 부위가 존재하는데, 교과서의 열쇠와 자물쇠 모델처럼, 이 활성 부위의 공간적 구조가 특정 기질과 완벽하게 들어맞아야만 결합이 가능합니다. 최근에는 기질이 접근할 때 효소의 구조가 유연하게 변하며 더 꽉 움켜쥐는 유도 적합 모델로 발전하여 설명하고 있습니다.단순히 겉모양만 맞는 것을 넘어 분자 내부의 화학적 코드도 일치해야 하는데, 활성 부위를 구성하는 아미노산들과 기질 분자 사이에서 양전하와 음전하의 전기적 인력, 수소 결합, 물을 싫어하는 소수성 상호작용 등이 톱니바퀴처럼 정확한 위치에서 맞물려야 합니다. 이처럼 입체적 구조와 화학적 성질이라는 두 가지 조건이 동시에 충족되어야만 효소-기질 복합체가 형성됩니다. 따라서 구조나 화학적 배열이 조금이라도 다른 물질은 활성 부위에 결합하더라도 반응이 진행되지 않으므로, 효소는 특정 기질에만 작용하는 특이성을 갖게 됩니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.발광 다이오드(LED)는 광원 장치가 필요로 하는 디스플레이인 반면, 유기 발광 다이오드(OLED)는 광원 장치 없이도 스스로 빛을 내기 때문에 최근 디스플레이에 많이 활용되고 있습니다. 어떤 과정을 거치는지 설명해 드릴께요.유기 발광 다이오드(OLED)가 광원 장치 없이 스스로 빛을 내는 현상은 전계 발광이라는 원리를 따르는데, 디바이스 양단에 전압을 걸면 양극에서는 양공(+)이, 음극에서는 전자(-)가 들어가게 됩니다. 들어간 전하들은 각각 수송층을 거쳐 중앙의 발광층으로 이동합니다.발광층에서 만난 전자와 양공이 결합하면 에너지가 높은 불안정한 상태를 형성하고, 이 불안정한 들뜬 상태가 다시 안정적인 바닥 상태로 떨어지면서, 그 차이만큼의 에너지를 빛 형태로 방출하게 되는 것입니다.이때 방출되는 빛의 색상은 발광층 유기 화합물의 최고 점유 분자 오비탈과 최저 비점유 분자 오비탈 사이의 밴드갭이라고 하는 에너지 격차에 따라 결정됩니다. 이 격차가 클수록 청색을, 작을수록 적색을 띠게 되며, 이 유기 화합물의 종류를 조절하여 화면에 다채로운 색상이 나타나게 되는 거예요.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.요즘은 카페인에 민감한 분들이 많으셔서 디카페인 커피를 많이 찾고 있는 것 같아요. 저도 가끔 잠을 푹 못자는 겨우를 대비해 디카페인을 먹습니다. 이런 디카페인 커피의 공정에 대해 말씀드릴께요.디클로로메탄을 이용한 디카페인 공정은 용매에 따른 용해도 차이와 분배 계수의 원리를 활용하는데요, 카페인 분자는 탄소 고리 구조를 지니고 있어 극성 용매인 물보다 유기 용매인 디클로로메탄에 훨씬 잘 녹는 친유성 성질을 띱니다. 수분을 머금은 생두에 디클로로메탄을 넣으면, 카페인은 유기 용매 층으로 선택적으로 이동하게 됩니다.반면 커피의 맛과 향을 결정하는 당류, 아미노산, 클로로겐산 등의 유기산 성분들은 극성이 강해 유기 용매로 이동하지 않고 물층에 그대로 남습니다. 이처럼 용매 간의 선택적 분배 현상 덕분에 향미 성분의 손실은 최소화하면서 카페인만 추출할 수 있고, 추출이 끝난 후에는 디클로로메탄의 끓는점이 매우 낮다는 특성을 이용해, 증기를 쬐어 용매를 완전히 휘발시킴으로써 생두에 잔류물을 남기지 않고 디카페인 커피를 얻을 수 있습니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수영장에서 수영을 하다보면 물에서 소독약 냄새가 나는데, 이게 염소가 녹아서 그런 것입니다. 염소가 물에 녹아 어떻게 소독제로 작용하는지 설명해 드리겠습니다.염소가 수영장 물에 녹으면 강력한 살균력을 가진 차아염소산과 차아염소산 이온이 생성되는데, 이 중 전기적으로 중성인 차아염소산은 음전하를 띠는 미생물의 세포막을 쉽게 통과합니다. 세포 내부로 침투한 차아염소산은 강력한 산화 작용을 통해 박테리아와 바이러스의 필수 단백질, 효소, DNA 구조를 파괴하여 이들을 죽이거나 작용하지 못하게 합니다.이를 통해 염소는 대장균이나 녹농균 같은 병원성 박테리아를 제거하여 급성 장염 및 피부·귀 질환을 예방하고, 노로바이러스 등 수인성 바이러스의 전파를 막습니다. 또한 물을 탁하게 만드는 조류의 번식을 억제하며, 이용객의 땀이나 분비물에 포함된 유기 오염 물질을 산화 분해하여 수질을 안전하고 맑게 유지합니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.하수처리장에서 미세 입자를 제거하는 응집과 침전은 전하 중화와 중력의 원리를 이용합니다. 하수 속 미세 오염 입자들은 주로 음(-)전하를 띠어 서로 밀어내며 떠 있습니다. 여기에 양(+)전하를 띤 응집제를 넣으면 전하가 중화되어 입자들이 뭉치기 시작하고, 서로 엉겨 붙어 무거운 덩어리를 형성합니다. 이 덩어리들이 중력에 의해 바닥으로 가라앉으면 맑은 물만 위로 걸러내 분리합니다.​유해 성분을 분해하는 산화와 환원은 전자의 이동을 이용하는데, 산소를 공급하는 산화 반응을 통해 유기물이나 암모니아의 전자를 빼앗아 이산화탄소와 물로 분해합니다. 반대로 산소가 없는 환경에서는 환원 반응을 통해 유해한 질산성 질소에 전자를 주어 무해한 질소 가스로 바꾸어 대기 중으로 방출합니다.​마지막으로 염소와 오존 소독은 강력한 산화력으로 병원균을 사멸시킵니다. 염소는 물과 반응해 세포막을 투과한 뒤 세균 내부의 효소와 단백질을 변성시켜 대사를 마비시키고, 오존은 염소보다 강력한 산화력으로 바이러스의 유전 물질과 박테리아의 세포벽을 직접 파괴하여 잔류 물질 없이 병원균을 제거합니다.이처럼 하수처리장에서는 여러 과정을 거쳐 오염된 물질을 안전하고 깨끗한 물질로 만들어줍니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.우라늄은 에너지 부족 현상이 심각한 상황에서 원자력 발전의 핵심 연료로 효율성과 위험성이 동시에 내재되어 있는 원소입니다. 우라늄이 분열하면서 에너지를 방출하는 과정을 설명해 드릴께요.우라늄-235 원자핵이 느린 중성자와 충돌하면 이를 흡수하여 순간적으로 매우 불안정한 상태가 되는데요. 이 원자핵은 안정을 찾기 위해 두 개의 가벼운 원자핵으로 쪼개지는데, 이 현상을 핵분열이라고 합니다.​핵분열이 일어날 때 원자핵이 쪼개지면서 2~3개의 새로운 중성자가 함께 방출되며, 이 중성자들이 주변의 다른 우라늄과 다시 충돌하면서 반응이 연속적으로 일어나는 연쇄 반응이 일어납니다.​이 과정에서 방출되는 에너지를 핵에너지라고 합니다. 핵에너지는 아인슈타인의 질량-에너지 등가 원리에 따라, 핵분열 전후에 발생하는 미세한 질량 질량 결손이 거대한 열에너지로 전환되면서 발생합니다. 우라늄 1g의 핵분열 에너지는 석탄 3톤을 태울 때 나오는 열량과 맞먹으며, 원자력 발전은 이 에너지를 안전하게 통제하여 전기를 생산하는 데 사용합니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.탄소나노튜브는 탄소 원자들이 공유결합으로 연결되어 벌집 모양의 격자를 이룬 원통형 나노 물질인데요. 과거 더울데 양반들이 끼고 잤던 죽부인 모양입니디.강력한 공유결합 덕분에 강철보다 100배 이상 강한 강도를 지니면서도 무게는 훨씬 가볍고, 유연성과 복원력이 뛰어난 특성을 가집니다.​구조적 측면에서는 튜브가 말린 각도와 직경에 따라 도체 또는 반도체의 성질을 모두 가질 수 있는 독특한 전자 구조를 보이는데, 특히 전자가 결함 없이 잘 이동하여 구리보다 전기를 잘 통하며, 다이아몬드를 능가하는 우수한 열전도도를 가집니다.​화학적으로는 완벽한 폐쇄 구조를 이루어 강산이나 강염기 등 극한 환경에서도 부식되지 않는 높은 안정성을 가집니다. 또한 속이 빈 원통 구조 덕분에 부피 대비 표면적이 넓어 가스 저장, 촉매 지지체, 배터리 전극재 등으로 활용하기에 매우 유리한 화학적, 구조적 강점을 지니고 있습니다.제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.