답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.집에서 직접 막걸리를 만드는 과정은 생각보다 까다롭지만, 나만의 취향이 담긴 술을 만들 수 있습니다. 단순히 쌀을 물에 담가두기만 하면 효모와 효소가 작용하기 전에 유해한 균들이 먼저 번식하여 쌀이 썩거나 상해버립니다. 술이 되기 위해서는 전분을 설탕으로 바꾸고, 그 설탕을 다시 알코올로 바꾸는 과정이 필수적인데 이 역할을 해주는 것이 바로 누룩과 효모입니다.​가장 먼저 할 일은 좋은 쌀을 골라 깨끗하게 씻는 것입니다. 뿌연 물이 나오지 않을 때까지 여러 번 조심스럽게 씻은 후, 물에 세 시간 정도 불려두었다가 한 시간 동안 물기를 완전히 빼줍니다. 그 다음 찜기에 쌀을 올려 마르지 않고 고슬고슬한 고두밥을 찌어냅니다. 다 쪄진 고두밥은 미지근하지 않게, 차가운 느낌이 들 때까지 완전히 식혀두어야 합니다. 밥이 뜨거우면 술을 만들어줄 미생물들이 모두 죽어버리기 때문입니다.​이제 소독한 항아리나 유리병에 식힌 고두밥과 쌀 무게의 십 분의 일 정도 되는 누룩, 그리고 쌀과 같은 양의 생수를 넣고 잘 버무려줍니다. 이때 양조용 효모를 아주 살짝 넣어주면 실패 확률이 크게 줄어듭니다. 공기가 통하도록 면포로 입구를 막은 뒤 이십오 도 안팎의 그늘진 곳에 두면 발효가 시작됩니다. 초기 삼일 동안은 하루에 한두 번씩 깨끗한 주걱으로 저어주고, 일주일 정도 지나 밥알이 가라앉고 술향이 올라오면 면포에 대고 꽉 짜서 찌꺼기를 걸러냅니다. 찹쌀을 쓰면 달고 묵직한 맛이 나고, 멥쌀을 쓰면 산뜻하고 깔끔한 맛이 나니 취향에 따라 조절하면 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질소는 원자 두 개가 삼중 결합이라는 매우 강한 화학 결합으로 묶여 있는 기체입니다. 이 결합을 끊으려면 엄청난 에너지가 필요하기 때문에 실온에서는 다른 물질과 거의 반응하지 않는 비활성 특성을 가집니다. 따라서 과자 봉지 내부를 일반 공기 대신 질소로 가득 채우면 기름 성분이 산소와 만나 변질되는 산패 현상을 근본적으로 차단할 수 있습니다. 튀긴 과자에 포함된 유지가 산화되면 불쾌한 냄새가 나고 맛이 변하는데, 질소가 산소의 접근을 완벽히 막아주어 갓 만든 듯한 신선한 맛과 품질을 오래 유지하도록 돕는 것입니다.​물리적인 측면에서도 질소는 훌륭한 역할을 합니다. 과자 봉지를 질소로 부풀려 놓으면 외부에서 충격이나 압력이 가해졌을 때 기체 분자들이 사방으로 분산되면서 일종의 에어백 같은 완충 작용을 합니다. 이 덕분에 유통과 적재 과정에서 과자가 서로 부딪쳐 찌그러지거나 부서지는 것을 방지할 수 있습니다. 특히 질소는 다른 기체에 비해 포장지 필름을 통과해 밖으로 빠져나가는 투과율이 매우 낮기 때문에 시간이 지나도 봉지의 빵빵한 상태가 잘 유지됩니다. 게다가 공기 중에 가장 흔하게 존재하는 성분이라 인체에 무해하면서도 경제성까지 갖추고 있어 최적의 포장재로 널리 쓰이고 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울철 뜨거운 밥이 담긴 스텐 그릇을 실외에 두면 뚜껑이 열리지 않는 현상은 대기압과 그릇 내부 압력의 차이 때문에 발생합니다.​처음 밥을 담고 뚜껑을 닫았을 때는 그릇 내부가 뜨거운 밥에서 나온 수증기와 열로 데워진 공기로 가득 차 있습니다. 기체는 온도가 높을수록 부피가 커지려는 성질이 있기 때문에, 이 시점에는 내부의 공기와 수증기가 바깥으로 밀어내는 힘이 외부의 대기압과 균형을 이루거나 오히려 약간 더 강한 상태입니다.​하지만 그릇을 차가운 실외에 두면 내부 온도가 급격히 떨어지기 시작합니다. 이때 두 가지 결정적인 변화가 동시에 일어납니다. 첫째는 기체의 부피와 온도에 관한 샤를의 법칙입니다. 온도가 내려가면 그릇 안에 갇혀 있던 공기의 부피가 수축하면서 분자들의 운동이 둔해져 벽면을 미는 힘인 압력이 낮아집니다. 둘째는 수증기의 액화 현상입니다. 공간을 크게 차지하던 고온의 수증기가 찬 공기를 만나 물방울로 변하면서, 기체 상태일 때보다 부피가 수백에서 천 배 이상 급격하게 줄어들게 됩니다.​그 결과 그릇 내부의 공기 밀도가 희박해지면서 안쪽 압력이 외부 대기압보다 훨씬 낮은 진공에 가까운 상태가 됩니다. 반면에 그릇 바깥에서는 여전히 강력한 대기압이 뚜껑을 사방에서 누르고 있습니다. 결국 뚜껑을 위로 들어 올리려면 그릇 내부를 짓누르고 있는 이 거대한 대기압의 무게를 힘으로 이겨내야 하기 때문에 손으로는 쉽게 열 수 없게 되는 것입니다. 이럴 때는 그릇을 다시 따뜻한 물에 담가 내부 압력을 높여주면 쉽게 열 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.잠수병은 기체의 용해도가 압력에 비례한다는 헨리의 법칙으로 설명할 수 있습니다. 잠수부가 깊은 바다로 내려가면 수심 10미터마다 주변 압력이 1기압씩 증가합니다. 이처럼 높은 압력 환경에서 압축 공기를 호흡하면 공기의 대부분을 차지하는 질소 기체가 평소보다 훨씬 많은 양으로 혈액과 신체 조직에 녹아들게 됩니다. 산소와 달리 질소는 체내 대사 과정에서 소비되지 않고 그대로 조직에 쌓입니다.​문제는 수면 위로 올라올 때 발생합니다. 잠수부가 너무 빠른 속도로 상승하면 주변 수압이 급격히 떨어집니다. 압력이 낮아지면 혈액 속에 녹아있을 수 있는 질소의 양도 순식간에 줄어듭니다. 이때 체내에 과포화된 질소 기체가 폐를 통해 호흡으로 서서히 배출되지 못하고, 마치 뚜껑을 갑자기 연 탄산음료 병에서 거품이 일어나는 것처럼 혈액 속에서 미세한 기포로 변해버립니다.​이렇게 생성된 질소 기포들은 혈관을 막아 혈액 순환을 방해하고 주변 조직과 신경을 압박합니다. 이 때문에 관절이 쑤시는 통증이나 피부 가려움증이 나타나며, 심한 경우 뇌혈관을 막아 마비나 호흡 곤란 같은 치명적인 증상을 일으킵니다. 이를 예방하기 위해 잠수부들은 상승할 때 중간 수심에서 강제로 머무는 감압 정지를 거쳐 질소가 호흡을 통해 안전하게 빠져나갈 시간을 주어야 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.김치찌개를 끓일 때 신맛이 너무 강하면 베이킹소다를 조금 넣어서 해결할 수 있는데, 이는 과학적으로 산과 염기가 만나서 서로의 성질을 잃어버리는 중화 반응의 원리 때문입니다.​김치가 익으면서 신맛이 강해지는 이유는 유산균이 배추의 당분을 분해하여 젖산이라는 산성 물질을 만들어내기 때문입니다. 이 젖산이 국물 속에 녹아들면 수소 이온이 많아지면서 혀에 강한 신맛을 자극하게 됩니다. 반면에 베이킹소다는 탄산수소나트륨이라는 성분으로 이루어진 약한 염기성 물질입니다.​산성을 띠는 김치 국물에 염기성인 베이킹소다를 넣으면, 베이킹소다의 성분이 젖산의 수소 이온과 결합하여 물과 이산화탄소로 변하게 됩니다. 이때 찌개에 거품이 보글보글 일어나는 현상이 바로 이산화탄소가 기체로 변해 날아가는 과정입니다. 결과적으로 신맛을 내는 원인 물질 자체가 물리적으로 사라지게 되므로 국물의 신맛이 눈에 띄게 줄어듭니다.​또한 이 중화 반응 과정에서 젖산 나트륨이라는 새로운 성분이 만들어지는데, 이 성분은 날카롭고 찌르는 듯한 산미를 둥글게 깎아주고 국물에 은은한 감칠맛을 더해줍니다. 아울러 염기성 성분이 배추의 질긴 섬유질을 부드럽게 연화시키는 역할까지 해주기 때문에, 전체적인 국물 맛과 건더기의 식감이 한층 더 부드럽고 조화롭게 변하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.반딧불이가 밤에 불빛을 내는 현상은 몸속의 화학 에너지를 열손실 없이 빛에너지로 전환하는 대표적인 생물 발광 현상입니다. 이 놀라운 현상의 중심에는 발광 물질인 루시페린과 이 반응을 돕는 생체 촉매인 루시페라아제 효소가 있습니다.​반딧불이의 배 마디에 있는 발광 세포에는 루시페린이라는 물질이 존재합니다. 루시페린이 빛을 내기 위해서는 산소와의 결합이 필수적인데, 두 물질은 스스로 쉽게 반응하지 못합니다. 이때 생체 촉매인 루시페라아제 효소가 등장하여 루시페린과 산소의 화학 반응을 활성화하는 유도자 역할을 합니다. 세포 내의 에너지원인 에이티피와 마그네슘 이온의 도움을 받아 루시페라아제가 루시페린과 산소의 결합을 촉진하면, 루시페린은 에너지가 매우 높고 불안정한 상태인 산화 루시페린으로 전이됩니다.​모든 물질은 에너지가 높은 상태에서 낮고 안정된 상태로 돌아가려는 성질이 있습니다. 따라서 불안정해진 산화 루시페린은 원래의 안정된 상태로 되돌아가면서 축적했던 과잉 화학 에너지를 외부로 방출하게 되는데, 이 에너지가 바로 우리 눈에 보이는 반딧불이의 빛입니다. 인간이 만든 전등은 에너지를 빛으로 바꿀 때 많은 열을 발생시키지만, 반딧불이의 화학 반응은 에너지가 거의 100퍼센트 빛으로만 전환되어 열이 나지 않는 차가운 빛인 냉광을 내뿜는 정교한 효율성을 보여줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.매니큐어를 아세톤으로 지우는 원리는 화학의 기본적인 용해도 규칙인 유유상종으로 설명할 수 있습니다. 이 규칙은 분자 구조나 성질이 서로 비슷한 물질끼리 잘 섞이고 잘 녹인다는 법칙입니다.​손톱에 바른 매니큐어가 마르면서 생기는 단단한 막은 니트로셀룰로오스나 합성 수지 같은 고분자 물질로 이루어져 있습니다. 이 고분자들은 전하가 분자 전체에 균일하게 분포되어 있어 물에 녹지 않는 비극성 성질을 띱니다. 반면 아세톤은 분자 내에 약간의 극성을 유발하는 부분이 있지만, 유기 사슬인 메틸기를 가지고 있어 비극성 물질을 매우 잘 녹이는 유기 용매의 특성을 강하게 나타냅니다.​물질이 녹으려면 용질 분자끼리의 인력을 깨고 용매 분자가 그 사이로 침투해야 합니다. 아세톤을 매니큐어에 바르면, 아세톤 분자가 가진 비극성 부분이 매니큐어의 비극성 고분자 사슬과 서로 잡아당기며 그 사이로 쉽게 파고듭니다. 이 과정에서 굳어 있던 고분자 간의 인력이 끊어지고 아세톤 분자들이 고분자를 둘러싸며 구조를 느슨하게 풀어헤칩니다. 결국 매니큐어 성분이 아세톤에 녹아 나오면서 손톱에서 깔끔하게 분리되는 것입니다. 극성이 매우 강한 물은 비극성 고분자와 섞이지 못하므로 매니큐어를 지울 수 없지만, 약한 극성과 비극성 특성을 모두 가진 아세톤은 매니큐어를 효과적으로 용해할 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.얼음과 소금을 3대 1의 비율로 섞었을 때 온도가 영하 20도 가까이 급격히 떨어지는 현상은 두 물질이 만나면서 일어나는 물리적 상태 변화와 화학적 용해 반응이 주변의 열을 강렬하게 흡수하기 때문입니다.​첫 번째 원인은 얼음이 녹으면서 발생하는 융해열 흡수입니다. 실온에 둔 얼음 표면이 미세하게 녹아 물이 되면, 그 물에 주변의 소금이 달라붙어 녹기 시작합니다. 이때 고체 상태의 소금이 물에 녹으면서 주변의 열을 한 번 더 흡수하는 용해열 반응이 일어납니다. 얼음이 물로 변하는 과정과 소금이 물에 녹는 과정 모두 주변의 에너지를 빼앗아 가는 흡열 반응이므로 혼합물의 온도가 1차적으로 강하하게 됩니다.​두 번째이자 가장 결정적인 원인은 소금물에 의한 어는점 내림 효과와 강제 융해 현상입니다. 순수한 물은 0도에서 얼지만, 소금이 녹아 이온 상태로 분리되면 물 분자가 얼음 결정으로 결합하는 것을 방해하여 어는점이 영하 21도 부근까지 낮아집니다. 어는점이 영하로 뚝 떨어진 상태가 되면 주변 온도가 0도 이하임에도 불구하고 얼음은 영하 21도에 도달할 때까지 멈추지 않고 계속해서 녹게 됩니다.​결과적으로 낮아진 어는점 때문에 얼음이 억지로 녹으면서 주변의 열을 폭발적으로 빼앗아 가고, 소금 역시 끊임없이 녹으며 열을 흡수하는 연쇄 반응이 일어납니다. 이 두 가지 흡열 작용이 소금물이 얼 수 있는 한계 온도인 영하 20도 근처에 이를 때까지 지속되면서 온도가 극도로 낮아집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.개봉한 우유를 실온에 오래 방치했을 때 신맛이 나고 덩어리가 지며 응고되는 현상은 젖산균의 대사 작용과 단백질의 화학적 구조 변화가 맞물려 일어나는 대표적인 산 응고 현상입니다.​우유 속에는 유익균과 유해균을 포함한 다양한 미생물이 존재하는데, 우유를 개봉해 실온에 두면 젖산균이 활동하기 좋은 따뜻한 온도가 조성됩니다. 이때 젖산균은 우유에 포함된 당류인 젖당을 먹이로 삼아 분해하는 대사 과정을 거치게 됩니다. 이 분해 과정에서 부산물로 젖산이 생성되며, 이 젖산이 체내에 쌓이면서 우유 전체의 수소이온농도가 낮아지고 산성이 강해집니다. 이 때문에 우유를 마셨을 때 혀에서 강한 신맛을 느끼게 됩니다.​우유가 산성으로 변하면 우유의 주요 단백질인 카세인에 구조적 변화가 일어납니다. 평상시의 카세인 단백질은 음전하를 띠고 있어 서로 밀어내는 척력 덕분에 액체 속에 고르게 퍼져 있습니다. 하지만 젖산이 늘어나 우유의 산도가 카세인의 등전점인 피에이치 4.6 근처까지 떨어지면, 카세인이 띠고 있던 전하가 중화되어 서로 밀어내는 힘이 사라집니다. 전하를 잃은 카세인 단백질들은 소수성 상호작용에 의해 서로 엉겨 붙기 시작하고, 이 과정에서 수분을 머금은 채 단단한 그물망 구조를 형성하면서 결국 거뭇하거나 걸쭉한 덩어리 형태로 굳어지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.유황 온천물에 달걀을 삶을 때 표면이 거뭇하게 변하는 현상은 달걀 내부의 성분과 온천수 속 미네랄이 만나 물에 녹지 않는 어두운 색의 금속 황화물을 형성하기 때문입니다. 달걀의 흰자에는 황 성분을 포함한 단백질 아미노산이 풍부하게 들어있는데, 뜨거운 온천물에 달걀을 가열하면 이 단백질 구조가 변성되면서 황 성분이 분리되어 황화수소 기체 형태로 빠져나오게 됩니다.​이때 유황 온천수에는 땅속 깊은 곳에서 유래한 철이나 망간, 구리 같은 다양한 금속 미네랄 이온이 녹아 있습니다. 달걀 껍데기에는 미세한 구멍들이 많은데, 내부에서 발생한 황화수소 가스가 이 구멍을 통해 밖으로 확산되어 나오면서 온천수 속의 금속 이온들과 만나 화학 반응을 일으킵니다. 이 반응으로 인해 황화철이나 황화망간 같은 검회색의 금속 황화물 침전물이 만들어집니다.​이 침전물들이 달걀 껍데기의 표면이나 기공을 통해 스며든 흰자 표면에 착색되면서 거뭇거뭇한 색을 띠게 됩니다. 추가로 온천수 자체에 포함된 유황 성분 역시 달걀의 미네랄과 반응하며 변색을 촉진합니다. 결과적으로 가열로 분리된 황 가스와 온천의 미네랄이 결합하는 양방향 화학 반응이 달걀 표면을 검게 바꾸는 원인입니다.