답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.밀물과 썰물의 조석 현상은 주로 달과 태양이 지구에 미치는 인력과 지구의 운동으로 인해 발생하는 원심력의 기조력 때문에 발생합니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.지구와 달은 두 천체의 공통 질량 중심을 축으로 서로 회전하는데, 지구 전체에는 달과 반대 방향으로 밀려나는 균일한 크기의 원심력이 작용합니다. 반면, 달이 지구를 끌어당기는 인력은 달과 가까운 쪽일수록 강하고, 반대편일수록 약해집니다. 따라서 달의 인력이 원심력보다 커서 바닷물이 달 쪽으로 부풀어 오르면 밀물이 발생하고, 달의 인력보다 원심력이 더 커서 바닷물이 달의 반대쪽으로 부풀어 오르면 밀물이 발생합니다.지구 위에는 달을 향한 쪽과 그 반대쪽, 이렇게 서로 양반대 방향에 2개의 바닷물 부풀어 오름이 형성됩니다. 지구가 자전축을 중심으로 하루에 한 바퀴(씩 회전함에 따라, 지구상의 특정 관측 지점은 약 12시간 25분마다 이 부풀어 오른 바다 구역을 하나씩 지나게 됩니다. 이 때문에 약 24시간 50분을 주기로 하루에 밀물과 썰물이 각각 2번씩 교대로 일어납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.밤하늘의 별이 반짝이고 위치가 미세하게 흔들리는 듯이 보이는 현상을 과학적으로 대기 섬광이라고 합니다. 이 현상은 우주 공간을 똑바로 날아온 별빛이 지구 대기층을 통과할 때 공기 덩어리의 기온과 밀도 차이로 인해 빛의 진행 방향이 무작위로 꺾이기 때문에 발생합니다.별은 지구로부터 수 광년 이상 엄청나게 먼 거리에 떨어져 있기 때문에 아무리 큰 별이라도 지구에서 볼 때는 면적이 없는 극히 가느다란 하나의 점 형태로 빛이 도달합니다. 빛의 줄기가 매우 가늘기 때문에 대기의 미세한 움직임에도 쉽게 영향을 받습니다. 그런데, 지구의 대기는 한자리에 가만히 머물러 있지 않고 바람과 대류 현상으로 인해 계속 섞이기 때문에 공기의 상태에 따라 빛을 꺾는 정도가 달라집니다. 우주를 직진해 온 별빛이 지구 대기층에 진입하여 우리 눈에 도달하기까지 밀도와 온도가 제각각인 공기층을 지날 때마다 무작위로 꺾이게 됩니다. 빛이 굴절하여 순간적으로 눈으로 집중되어 들어올 때는 별이 밝게 보이고, 굴절되어 눈을 살짝 비껴갈 때는 어둡게 보입니다. 이 과정이 빠르게 반복되면서 별이 반짝이는 것으로 느껴집니다. 그리고 빛이 눈에 들어오는 각도가 아주 미세하게 계속 바뀌기 때문에, 뇌는 별이 제자리에서 찌르르 떨리거나 조금씩 움직이는 것처럼 인식하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.땀을 흘릴 때 체온이 내려가는 것은 액체 상태인 땀이 기체로 변하면서 피부로부터 방대한 양의 기화열 에너지를 흡수하여 빼앗아가기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.물 분자들은 산소와 수소 원자 간의 극성으로 인해 서로를 강하게 끌어당기는 수소 결합을 형성하는데, 액체 상태인 물의 수소 결합을 끊고 기체 상태로 상태를 변화시키려면 매우 큰 열에너지가 필요합니다. 체온 부근에서 물을 증발시키는 데 필요한 기화열은 에탄올 등 다른 액체에 비해 월등히 높습니다. 체온이 상승하면 시상하부의 명령에 의해 땀샘에서 피부 표면으로 땀을 배출하고, 이 땀이 증발할 때 필요한 막대한 기화열을 피부 조직과 표피 미세혈관의 열에너지로부터 직접 빼앗아 갑니다. 피부 표면의 열을 빼앗겨 차가워진 혈액이 다시 온몸을 순환하면서, 운동이나 더위로 높아졌던 신체 내부의 체온을 신속하게 정상 범위로 떨어뜨립니다.건조한 환경에서는 공기 중 수증기가 적어 땀이 빠르게 증발하므로, 기화열 흡수가 왕성하게 일어나 체온 조절이 매우 원활합니다. 반면, 습한 환경에서는 공기 중 수증기가 이미 포화 상태에 가까우면 땀이 기화하지 못해, 상태 변화가 잘 일어나지 않으면 기화열을 빼앗아가지 못하므로, 땀을 아무리 많이 흘려도 체온이 잘 내려가지 않고 열사병 위험이 커집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.핫팩이 따뜻해지는 원리는 철 가루가 공기 중의 산소와 반응하여 산화철로 변할 때 방출되는 발열 반응을 이용한 것으로, 자연 상태에서 수년에 걸쳐 천천히 일어나는 철의 부식 과정을 짧게 압축해 급속도로 일으키는 반응입니다.철이 산소와 결합하여 산화철이 되는 반응은 에너지를 외부로 방출하는 대표적인 발열 반응으로, 철이 완전히 산화될 때 열이 방출됩니다. 핫팩은 덩어리 상태의 철 대신 입자가 매우 고운 철 가루를 사용하여 공기와 닿는 표면적을 극대화함으로써 산화 반응 속도와 발열량을 대폭 높였습니다. 핫팩의 외부 부직포에는 미세한 공기 구멍이 뚫려 있어, 비닐 포장을 개봉하는 순간 공기 중의 산소가 부직포를 통과해 유입되며 반응이 시작됩니다. 핫팩을 비비거나 흔들면 내부의 철 가루, 활성탄, 촉매 물질들이 골고루 섞이면서 철 가루 표면에 산소 접촉이 균일하게 일어나 급속 산화 반응이 활성화되고 빠르게 온도가 올라가게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.양파를 썰 때 양파 세포가 파괴되면 세포 내에 격리되어 있던 물질들이 섞이면서 자극성 휘발물질이 생성되어 각막 신경을 자극하기 때문에 눈물이 납니다. 이와 관련되어 자세히 설명해 드릴게요.온전한 양파 세포 내부에는 아미노산 계열의 전구체와 분해 효소인 알리나아제 및 최루 인자 합성 효소가 서로 분리되어 있습니다. 하지만 칼질로 세포막이 파괴되면 전구체와 효소들이 섞이게 되어, 휘발성이 강한 최루 물질이 만들어집니다. 상온에서 기체 상태로 빠르게 증발한 휘발성 최루 물질이 공기를 타고 눈으로 들어가면, 기체가 각막 표면의 눈물막 수분과 반응하거나 각막에 밀집한 감각 신경 수용체에 결합하여 자극 신호를 발생시킵니다. 뇌는 이 화학적 자극을 유해한 통증으로 인식하여, 화학물질을 눈 밖으로 씻어내기 위해 즉시 눈물샘을 자극하고 폭발적으로 눈물을 내보냅니다. 화학 반응을 억제하기 위한 방법으로 양파를 사용 전 냉장고에 넣어두면 효소 활성도가 급격히 떨어지고 휘발성 물질의 분자 운동이 둔해집니다. 또한, 뭉툭한 칼은 세포를 눌러 터뜨리지만, 날카로운 칼은 세포 단면을 깔끔하게 잘라내 화학 물질 유출량을 줄입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.네, 사무실 조명도 피부에 직접적인 영향을 주며, 특히 LED 조명의 청색광과 형광등의 미량 자외선이 피부 노화와 색소 침착을 유발합니다. 지인분들이 실내에서 선크림을 바르는 것은 피부를 보호하기 위한 현명한 방법입니다.LED 조명은 자외선 방출량은 매우 적지만, 파장의 고에너지 가시광선인 청색광을 방출하는데, 청색광은 자외선보다 파장이 길어 피부 표피를 지나 진피층 깊숙이까지 침투합니다. 형광등은 내부 수은 방전 시 발생하는 자외선이 피복재를 거치며 대부분 가시광선으로 바뀌지만, 피복이 미세하게 손상되었거나 노후화된 형광등에서는 자외선 A가 소량 새어 나올 수 있습니다. 이외에도 사무실 창문은 피부에 화상을 입히는 자외선 B는 차단하지만, 광노화와 멜라닌 합성을 일으키는 자외선 A는 70% 이상 투과시킵니다.청색광과 자외선 A가 피부 세포에 도달하면 세포 내에서 강한 산화력을 가진 활성산소를 다량 만들어내고, 생성된 활성산소는 기질단백질분해효소를 활성화하여 피부 탄력을 유지하는 콜라겐 섬유 구조를 화학적으로 끊어놓아 주름과 탄력 저하를 유발합니다. 또한, 세포 손상에 대한 방어 기작으로 멜라닌 세포가 자극받아 멜라닌 색소를 폭발적으로 만들어내면서 기미, 잡티, 색소 침착이 진행됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 말씀하신 막힌 하수구에 약염기성인 베이킹소다와 산성인 식초를 부어주면 서로 반응하면서 생기는 화학적 중화 반응과 이에 따른 급격한 이산화탄소 기체가 방출하기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.베이킹소다에 식초를 부으면 산과 염기가 반응하며 아세트산나트륨과 탄산을 형성하는데, 매우 불안정한 화학 물질인 탄산은 생성되자마자 즉시 물과 이산화탄소 기체로 분해됩니다. 여기서 반응 결과 생성된 이산화탄소는 액체보다 부피가 수백 배 이상 크기 때문에, 반응이 일어나자마자 대량의 기체가 발생합니다. 발생한 기체와 액체 및 미처 녹지 않은 베이킹소다 알갱이와 섞이면서 유동성 있는 밀도 높은 거품을 만들어 하수구 밖으로 솟구쳐 오르게 됩니다. 이때 솟구치는 거품과 기포의 가스 압력이 배수관 벽에 엉겨 붙어 있던 가벼운 물때나 이물질을 떨어뜨리는 세척 효과를 냅니다. 다만 심하게 막힌 머리카락이나 단단한 기름 덩어리는 화학적으로 녹이지 못하므로 물리적 압력 보조용으로 사용하는 것이 적합합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.산호 백화 현상은 수온 상승에 의해 산호와 공생 조류 간의 영양 교환이 끊어지고, 산호가 독성을 띤 공생 조류를 몸 밖으로 쫓아내는 생물학적 자가방어 반응에 의해 나타납니다.산호는 체내 세포 안에 조잔텔라라는 미세조류와 공생하며 살아가는데, 조잔텔라는 광합성을 통해 산호에 필요한 에너지의 90% 이상을 공급하고, 고유의 색소로 산호의 화려한 색을 만들어냅니다. 산호는 그 대가로 안전한 서식처와 이산화탄소를 제공하지만, 지구 온난화로 해수 온도가 1~2°C만 상승해도 조잔텔라의 광합성 기관이 열 스트레스를 받아 파괴됩니다. 손상된 조잔텔라는 영양분 대신 산호 조직을 공격하는 활성 산소를 과도하게 방출하게 되는데, 산호는 자신을 파괴하는 독성 활성 산소로부터 살아남기 위해 체내에 있던 조잔텔라를 몸 밖으로 강제로 밀어냅니다. 색소를 제공하던 조잔텔라가 빠져나가면, 투명한 산호 생체 조직 아래에 있는 탄산칼슘 성분의 흰색 골격이 겉으로 노출되어 하얗게 변합니다. 백화가 일어난 직후 산호가 바로 죽지는 않지만, 주 에너지원인 광합성 공급망을 잃어 극한의 영양 결핍에 빠져 죽게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.네, 질문자님 말씀이 맞습니다. 질문하신 내용은 화재 안전 수칙에서 가장 강조되는 핵심 위험성으로, 유류 화재와 전기 장비 화재에 물을 부으면 대형 사고로 이어질 위험이 매우 큽니다.기름은 물보다 밀도가 낮고 물과 섞이지 않습니다. 따라서 불이 붙은 기름에 물을 부으면 물이 기름 아래로 가라앉는 동시에, 뜨거운 고열에 의해 물이 순식간에 기화하면서 폭발하듯 수증기가 발생합니다. 이 과정에서 불타는 기름이 사방으로 튀어 오르기 때문에 화재가 순식간에 주변으로 넓게 확산됩니다. 물은 전기를 잘 통하게 하는 전도체입니다. 전류가 흐르고 있는 전기 장비나 콘센트에 물을 뿌리면, 물줄기를 타고 전류가 몸으로 흘러들어와 생명을 위협하는 심각한 감전 사고로 이어지게 됩니다.따라서 물을 절대 붓지 말고, 산소 공급을 차단할 수 있는 분말 소화기, 이산화탄소 소화기나 담요 등을 사용해야 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.야외활동 후 이온 음료를 마시는 이유는 땀으로 배출된 수분과 전해질을 신속하게 보충하고, 체내 수분 균형을 빠르게 회복하기 위해서입니다. 이온 음료를 마시면 어떤 효과가 있는지 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.땀을 흘리면 수분뿐만 아니라 나트륨, 칼륨, 마그네슘 같은 전해질이 함께 빠져나가는데, 이온 음료는 이를 효과적으로 채워줍니다. 물만 과도하게 마시면 혈액 속 나트륨 농도가 묽어지는 저나트륨혈증이 올 수 있는데, 이온 음료는 이를 막아주는 역할을 하몉, 전해질은 근육의 수축과 이완을 돕기 때문에, 야외활동 후 찾아오는 근육 경련이나 쥐를 예방하는 데 효과적입니다. 또한, 소량의 당분이 포함되어 있어 에너지(포도당)를 빠르게 공급하고 지친 몸을 회복시키는 데 도움을 줍니다. 물보다 이온 음료가 더 흡수가 빠른 이유는 이온 음료는 우리 몸의 체액 농도와 비슷한 삼투압을 가지도록 되어 있기 때문에 위장에서 장으로 넘어가는 정체 시간이 짧아지고, 소장 벽을 통해 혈관으로 빠르게 흡수됩니다. 또한, 이온 음료에 들어 있는 나트륨과 당분은 소장에서 체내로 흡수될 때 서로를 끌어당기는 성질이 있습니다. 나트륨과 포도당이 소장 세포의 수송체를 통해 함께 이동하면서 물도 강력하게 끌고 들어가기 때문에, 순수하게 물만 마셨을 때보다 흡수 속도가 훨씬 빨라집니다.