답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.딸꾹질은 횡격막과 갈비뼈 사이 호흡근이 의지와 상관없이 수축하고, 음성 틈새가 강제로 닫히면서 발생하는 신경 반사 작용입니다. 딸꾹질의 생리적 현상 원리에 대해 설명해 드릴게요.위장의 과도한 팽창, 급격한 기온 변화, 화학적 자극 등이 위장과 호흡기에 분포한 미주신경 및 교감신경을 자극하면, 자극 신호가 뇌간의 호흡 조절 중추로 전달되어, 횡격막을 강제로 수축시키라는 교란 반사 명령을 내리게 되고, 횡격신경을 따라 전달된 명령이 횡격막을 순간 하강시키고, 그 뒤 후두 신경이 작용해 성대를 강제로 닫습니다. 횡격막이 하강하면 흉강 내부의 부피가 순간 팽창하여 내부 기압이 급격히 낮아지고, 이때 대기압 차에 의해 외부 공기가 허파로 폭발적으로 흡입되려는 순간 강제로 닫힌 성대 벽에 급류 공기가 강하게 충돌하면서 순간적인 공기 파동인 힉 소리가 내면서 딱꾹질을 하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.알루미늄 호일이 식품의 산화와 부패를 막아주는 이유는 원자 수준의 촘촘한 금속 결정 격자 구조와 표면에 형성되는 산화피막이 외부의 산소, 수분, 빛, 기체 유입을 완전 차단하기 때문입니다. 알루미늄 호일의 차단 원리에 대해 설명해 드릴게요. 일반 플라스틱 비닐 랩은 고분자 사슬 사이에 미세한 간격이 있어 분자 크기가 작은 산소나 수증기가 시간이 지나면서 조금씩 통과하는 반면, 알루미늄 호일은 금속 원자가 촘촘히 결합되어 있는 결정 구조를 이루고 있어, 얇은 두께로도 산소 분자와 수증기의 투과율을 0%로 가깝습니다. 또한, 알루미늄 표면은 공기 중 산소와 즉시 반응하여 두께 몇 나노미터의 치밀하고 투명한 산화 알루미늄 피막을 형성하는데, 이 부동태 막이 내부 알루미늄의 부식을 막고, 음식의 수분이나 유기 물질과 직접 반응하지 않도록 차단하는 역할을 합니다. 이외에도 지방 성분의 산패와 곰팡이와 세균의 증식을 완벽히 차단하며, 자외선과 가시광선 등 빛까지 100% 차단하여 빛에 의해 유도되는 광산화 반응을 막아줍니다. 내부 수증기가 밖으로 증발하는 것을 차단해 음식이 마르는 것을 막아주는 동시에 음식에서 분출되는 냄새 입자가 밖으로 새어 나가지 못하게 하며, 냉장고 안의 다른 악취 입자가 음식으로 스며드는 것을 막아줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.오래된 금속 표면의 붉은 녹에 인산 용액을 도포했을 때 녹이 깨끗하게 제거되는 원리는 화학적으로 산화철과 인산의 산-염기 중화 반응과 물질의 전환 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요. 붉은 녹은 철이 산소와 결합해 생성된 산화철 성분으로 화학적으로 불안정한 상태이기 때문에 산성 물질인 인산 용액을 바르면 산과 염기가 만나 중화 반응이 일어나면서 녹의 단단한 결합력이 약해지게 됩니다. 인산이 산화철과 반응하면 녹 성분은 물에 쉽게 씻겨 내려갈 수 있는 수용성 염 구조이자 안정적인 화합물인 인산철로 바뀌게 됩니다. 인산은 염산 같은 다른 강산과 달리, 부식된 녹 성분과 우선적으로 반응하며 순수한 금속 철 표면에는 상대적으로 안정적인 피막을 형성하기 때문에 금속의 과도한 손상을 막고 추가적인 산화를 방지하는 부가적인 효과를 냅니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.달걀을 삶으면 묽은 액체 상태였던 흰자와 노른자가 단단한 고체로 굳어지는 현상은 열에 의해 단백질이 변성되고 응고하는 과정 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.신선한 달걀 속에는 다양한 단백질이 3차 구조를 유지하며 물에 녹아 있는데, 뜨거운 끓는 물의 열에너지가 전달되면 단백질 분자의 운동 에너지가 활발해지고 구조를 지탱하던 수소결합, 이온결합, 소수성 상호작용 등 약한 결합들이 끊어지게 됩니다. 결합이 끊어진 단백질 분자들은 실타래가 풀리듯 원래의 접힌 형태를 잃고 구조가 길게 풀리는 과정에서 평소에는 단백질 내부로 숨겨져 있던 소수성 아미노산과 반응성 작용기들이 외부로 노출됩니다. 외부로 노출된 단백질들은 물과 섞이기보다 서로 결합하려는 성질이 강해집니다. 이 과정에서 단백질 분자들 사이에 새로운 화학 결합과 강력한 소수성 결합이 촘촘하게 얽히게 되어, 결과적으로 단백질들이 거대한 3차원 그물망을 형성하게 되며, 이 그물망 사이에 수분이 갇히면서 흐르지 않는 단단한 고체로 변하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.팝콘용 단단한 옥수수 알갱이가 폭발하듯 하얗게 부풀어 오르는 것은 단단한 껍질 내부의 수분이 고온과 고압의 환경에서 전분을 녹인 후, 껍질이 파열되는 순간 급격히 단열 팽창하며 고화되기 때문입니다. 팝콘용 옥수수의 폭발 과정에 대해 설명해 드릴게요. 팝콘 옥수수의 겉껍질인 과피는 일반 옥수수보다 매우 치밀하고 단단하여 열전도 시 수증기가 밖으로 새어 나가지 못할 만큼 단단합니다. 역기에 가열을 지속하여 내부 온도와 압력이 상승하면, 내부의 미량 수분이 과열 수증기로 변하여, 이 높은 열과 압력에 의해 알갱이 속의 단단한 전분 입자가 젤 형태의 끈적거리는 용융체로 녹아내립니다. 압력이 과피의 버티는 한계치를 넘어서는 순간 껍질이 터지고, 이때 갇혀 있던 과열 수증기가 대기압에 노출되는 순식간에 기화하며 폭발합니다. 녹아 있던 전분 젤이 거품 형태로 사방으로 부풀어 오르는 동시에, 공기와 만나 온도가 급격히 떨어지면서 하얗고 바삭한 팝콘이 만들어 집니다. 간혹 튀겨지지 않는 옥수수 알갱이는 과피에 미세한 금이 가 있어 수증기가 압력을 형성하지 못하고 미리 새어나갔거나, 알갱이 내부의 적정 수분 함량이 바짝 말라 부족해졌기 때문입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.제가 겪었던 가장 큰 일 중에 하나는 아파서 큰 수술을 했다는 것입니다. 몇 해전에 2년마다 하는 정기 건강 검진을 받았습니다. 병원에서 초음파가 할인되니까 한 번 해보실 생각 없냐고 해서 술 한잔 안 먹는 다고 생각하고 했는데,거기에서 암진단을 받아서 수술 후 힘든 시기를 보낸 적이 있습니다. 그 수술 이후에 제 삶은 완전히 바뀌었습니다. 가장 먼저 건강을 생각하고, 무엇보다도 마음의 여유를 찾으려고 노력하고 있는 중입니다. 만약 제가 그 때 건강 검진 중에 초음파를 받지 않았다면 지금의 내가 없을 수도 있다는 아찔한 생각이 들 때가 있습니다. 지금은 완치되어서 건강하게 생활합니다. 그래서 무엇보다 열심히 살려고 노력하고 술이나 담배 같은 해가 되는 것들은 하지 않으려고 노력 중입니다. 누구에게나 한 번쯤은 신이 주신 선물이 있다고 생각하는데, 저는 그 때가 저에게 주신 선물이 아닐까 생각이 듭니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.탄소 원자가 2차원 벌집 격자 구조를 이루는 그래핀은 현존하는 물질 중 가장 얇으면서도 물리적, 전기적, 화학적 특성이 뛰어난 신소재입니다.그래핀의 주요 성질로는 두께는 0.2nm 수준으로 얇지만, 강철보다 200배 이상 강하며 다이아몬드보다 단단한 강도를 가졌으며, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하며, 상온에서 상용 실리콘보다 전자의 이동 속도가 100배 이상 빠릅니다. 또한, 열전도율이 구리의 10배 이상으로 내부에서 발생하는 열을 신속하게 방출하고 빛을 약 97.7% 투과시킬 정도로 투명하며, 20% 이상 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않습니다. 이외에도 1g당 표면적이 약 2,630m²에 달해 반응 물질을 흡착하거나 에너지를 저장할 수 있는 공간이 매우 넓습니다.그래핀의 활용 분야는 다양한데요. 먼저, 전자 및 반도체 분야에서는 투명하고 구부러지는 특성을 활용해 플렉서블 디스플레이의 전극이나 차세대 초고속 반도체 회로 소재로 활용됩니다. 또한, 에너지 저장 분야에서는 배터리 내부의 전자 이동을 돕는 도전재로 쓰여 리튬 이온 배터리의 충전 시간을 획기적으로 단축하고 수명을 늘려줍니다. 이외에도 복합 소재 분야에서는 항공기, 자동차, 스포츠 용품 등에 더해져 강도를 높이면서도 전체 무게를 줄이는 역할을 맡고 있으며, 바이오 및 환경 분야에서는 초고감도 진단 센서나 바닷물에서 소금기를 걸러내는 미세 필터 기술 등으로 연구가 가속화되고 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.인공눈물은 실제 눈물의 수분과 점액층을 보충해 안구 표면을 촉촉하게 보호하는 역할을 하며, 주요 성분으로는 먼저, 히알루론산은 자기 무게의 1,000배에 달하는 수분을 끌어당기는 능력이 있어 수분 유지력이 매우 뛰어난 데다 안구 표면 미세 상처 회복을 도와 안과 처방용으로 가장 많이 쓰입니다. ​카카르복시메틸셀룰로오는 안구 표면에 윤활막을 형성해 수분 증발을 막고 마찰을 줄여주는 역할을 하며 우리가 주로 쓰는 인공눈물입니다. 그리고 ​트레할로스는 수분 공급과 동시에 단백질 변성을 막아 건조로 인한 안구 세포 손상을 방지합니다.인공눈물의 주요 작용으로 수분층과 점액층을 보충해 눈물이 금방 증발하지 않도록 고정하며, 눈을 깜빡일 때 눈꺼풀과 안구 표면 사이의 마찰을 줄여 뻑뻑함과 이물감을 줄입니다. 또한, 눈에 들어간 미세먼지나 노폐물을 씻어내고 안구 상피세포를 외부 자극으로부터 보호합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.이른 아침에 강가에 생기는 물안개는 상대적으로 따뜻한 수면에서 증발한 수증기가 차가운 상공의 공기와 만나 미세한 물방울로 응결하는 증발안개 현상입니다. 기온이 수온보다 크게 낮아지는 새벽과 이른 아침 시간대에 주로 생성됩니다.물안개 발생의 주요 원인은 밤사이 지표면과 공기는 복사냉각에 의해 빠르게 식지만, 물은 비열이 커서 온도가 천천히 내려가기 때문에 수온이 기온보다 높은 상태가 됩니다. 상대적으로 따뜻한 강물 표면에서 수증기가 지속적으로 발생해 바로 위 공기층으로 올라 가면 수면 위로 올라온 따뜻하고 습한 공기가 차가운 공기와 섞이면서 온도가 급격히 떨어집니다. 이 때 공기가 머금지 못한 수증기가 미세한 물방울로 변하면서 눈에 보이는 안개가 되는 것입니다. 물안개는 봄이나 가을처럼 낮과 밤의 기온 차이가 커서 새벽 기온이 뚝 떨어질 때 자주 발생하며, 날이 맑아야 밤사이 복사냉각이 강하게 일어나며, 바람이 없어야 만들어진 안개가 산란되지 않고 수면 근처에 자욱하게 유지됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.반딧불이의 발광은 복부의 발광 기관에서 루시페린이라는 발광 물질이 산소와 결합하여 산화되는 화학 반응으로, 에너지가 열이 아닌 빛으로 전환되는 생물발광 현상입니다. 에너지의 90% 이상이 빛으로 바뀌는 고효율 냉광 반응이라 열 손실이 거의 없습니다.산화 반응 과정은 루시페린이 세포 내 에너지원인 ATP 및 마그네슘 이온과 결합하여 화학적으로 활성화된 루시페릴-AMP 복합체를 형성하고, 효소인 루시페라아제의 촉매 작용으로 활성화된 루시페린에 산소가 결합합니다. 이 과정에서 고에너지 상태의 불안정한 옥시루시페린이 만들어집니다. 들뜬 상태의 옥시루시페린이 에너지를 잃고 안정된 바닥 상태로 내려오면서, 남은 에너지를 빛의 형태로 방출합니다.