답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.한약재를 달일 때 약탕기 뚜껑을 닫고 은근한 불로 오래 끓이는 과정에는 약재의 효능을 극대화하기 위한 중요한 과학적 원리가 담겨 있습니다. 한약재에 포함된 수많은 유효 성분 중에는 특유의 향과 치료 효과를 내는 정유 성분들이 존재합니다. 이 정유 성분들은 휘발성이 매우 강해서 열을 받으면 공기 중으로 쉽게 증발하는 특성을 가지고 있습니다.​만약 약탕기 뚜껑을 열어둔 채 강한 불로 끓이게 되면, 약재에서 빠져나온 귀한 정유 성분들이 수증기와 함께 공기 중으로 모두 날아가 버려 약효가 크게 떨어지게 됩니다. 이때 약탕기 뚜껑을 닫아주면 끓으면서 기화했던 정유 성분들이 차가운 뚜껑 안쪽에 부딪혀 다시 액체로 응축되고, 약탕기 내부로 뚝뚝 떨어져 유효 성분의 손실을 막을 수 있습니다.​여기에 은근한 불로 오래 끓이는 방식이 더해지면 효과는 더욱 높아집니다. 불이 너무 강하면 내부 압력과 온도가 급격히 상승해 성분이 파괴되거나 뚜껑 사이로 증기가 다량 빠져나갈 수 있습니다. 반면 은근한 불은 약탕기 내부를 적정 온도로 유지하면서 약재의 조직을 완만하게 팽창시킵니다. 결과적으로 휘발성 정유 성분의 증발은 최소화하면서도, 세포막 깊숙이 액체가 침투하여 다른 유효 성분들까지 충분히 우러나오게 만들어 한약의 완성도를 높이게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.도자기 표면에 유약을 발라 구우면 표면의 미세한 구멍이 메워지고 수분이나 오염이 차단되는 것은 규석 성분이 고온에서 유리 물질로 변하는 유리화 현상 덕분입니다.​유약의 핵심 성분은 모래나 수정의 바탕이 되는 규석입니다. 규석은 원래 녹는점이 1700도가 넘을 정도로 매우 높아 일반 가마에서는 쉽게 녹지 않습니다. 이 때문에 유약에는 규석의 녹는점을 낮춰주는 장석이나 석회석 같은 매융제 성분이 함께 섞여 있습니다. 이 혼합물을 도자기 표면에 바르고 가마 속에 넣어 온도를 1200도 이상으로 올리면, 매융제의 화학적 작용으로 규석이 녹아내리며 끈적한 액체 상태가 됩니다.​이렇게 액체가 된 유약은 모세관 현상에 의해 도자기 흙 표면에 뚫려 있던 수많은 미세한 구멍 속으로 흘러 들어갑니다. 이후 가마의 불을 끄고 온도를 서서히 내리면, 액체 상태였던 규석 분자들이 원래의 규칙적인 결정 구조를 갖추지 못한 채 불규칙한 상태 그대로 굳어지게 됩니다.​화학에서는 이처럼 원자 배열이 불규칙하게 굳은 고체 상태를 비결정질, 즉 유리라고 부릅니다. 이 과정에서 도자기 표면에는 틈새가 전혀 없는 매끄럽고 연속적인 유리질 코팅층이 완성됩니다. 결과적으로 물 분자나 오염 물질이 스며들 수 있는 물리적인 통로가 완벽하게 차단되며, 유리의 특성상 화학적으로도 매우 안정되어 산이나 염기성 물질에 쉽게 부식되지 않고 오염을 밀어내게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.미역국을 끓이기 전 참기름에 미역을 볶는 과정은 미역 세포벽 내부에 갇힌 지용성 영양 성분들을 효과적으로 녹여내기 위한 화학적 추출 과정입니다. 여기에는 세포벽의 파괴와 성질이 비슷한 물질끼리 잘 섞이는 용해도의 원리가 작용합니다.​미역 같은 식물성 세포는 알긴산과 셀룰로오스 등이 복잡하게 얽힌 단단한 세포벽으로 둘러싸여 있어 내부의 영양 성분을 쉽게 내놓지 않습니다. 미역을 참기름에 넣고 열을 가해 볶으면 열에너지에 의해 이 단단한 세포벽 구조가 느슨해지고 균열이 생기며 파괴됩니다.​이때 참기름은 화학적으로 비극성 유기 용매의 역할을 합니다. 미역 안에는 카로티노이드계 성분인 후코잔틴이나 비타민 에이, 이, 케이처럼 물에 녹지 않는 비극성 지용성 영양 성분들이 풍부합니다. 화학에서는 성질이 비슷한 비극성 물질끼리 서로 잘 녹이는 특성이 있습니다. 따라서 참기름의 지방 성분이 세포벽이 열린 틈새로 침투하여 미역 내부의 지용성 성분들을 쉽게 녹여내어 세포 밖으로 이끌어냅니다.​만약 기름에 볶지 않고 곧바로 물을 부어 끓인다면 극성을 띠는 물 분자는 단단한 세포벽을 통과하기 어려울 뿐만 아니라, 세포벽이 열리더라도 지용성 성분들을 녹여내지 못해 영양 성분이 미역 속에 그대로 갇히게 됩니다. 결과적으로 참기름이라는 비극성 환경을 먼저 만들어줌으로써 미역의 유익한 영양 성분을 국물로 완벽하게 용출시킬 수 있으며 기름과 영양 성분이 국물 속에 골고루 분산되어 미역국 특유의 깊은 풍미를 내게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.신장 기능이 저하된 신부전증 환자는 몸속 노폐물인 요소를 스스로 배출하지 못해 혈액 투석기를 이용해야 합니다. 이 과정은 물질이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 퍼져 나가는 확산 현상과, 입자 크기에 따라 물질을 걸러내는 반투막의 성질을 이용합니다.​투석기 내부에는 눈에 보이지 않는 미세한 구멍이 뚫린 인공 반투막이 있습니다. 이 구멍은 크기가 정밀하게 설계되어 있어서, 적혈구나 백혈구, 단백질처럼 덩치가 큰 유익한 혈액 성분은 통과하지 못하고 혈액 속에 그대로 남습니다. 반면 분자 크기가 매우 작은 요소는 반투막의 구멍을 자유롭게 통과할 수 있습니다.​작은 요소 입자들을 막 밖으로 끌어내는 힘은 바로 농도 차이에서 나옵니다. 투석기 안에서 반투막을 경계로 한쪽에는 환자의 혈액을 흐르게 하고, 다른 쪽에는 요소가 전혀 없는 깨끗한 투석액을 흐르게 합니다. 이렇게 하면 혈액 쪽은 요소 농도가 높고 투석액 쪽은 농도가 낮은 뚜렷한 농도 기울기가 만들어집니다.​이 농도 차이 때문에 혈액 속의 요소들이 반투막의 미세 구멍을 지나 농도가 낮은 투석액 쪽으로 자연스럽게 이동하게 됩니다. 결과적으로 몸에 필요한 큰 성분들은 안전하게 지키면서, 크기가 작은 노폐물인 요소만 농도 기울기에 의한 확산으로 깨끗하게 걸러져 환자의 몸으로 다시 들어가게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.가스식 라이터의 버튼을 누르면 내부의 액체 가스가 기체 상태로 흘러나오며 공기 중의 산소와 섞이지만, 스파크가 없으면 불이 붙지 않습니다. 기체 분자들이 서로 만나 화학 반응을 일으키고 타오르려면 반응을 시작하는 데 필요한 최소한의 에너지 장벽을 넘어야 하는데, 이 장벽을 활성화 에너지라고 합니다.​실온 상태에서 가스 분자와 산소 분자는 끊임없이 충돌하고 있지만, 이들이 가진 자체 에너지는 활성화 에너지 장벽을 넘기에는 턱없이 부족합니다. 분자들이 아무리 많이 부딪혀도 결합이 깨지거나 새로 형성되지 않기 때문에 불꽃 없이 기체만 허공으로 날아가게 됩니다.​이때 라이터의 부품을 통해 순간적으로 스파크를 일으켜 주면 상황이 바뀝니다. 스파크는 충돌 지점에 매우 높은 열에너지를 한 번에 공급합니다. 이 강력한 열을 흡수한 가스와 산소 분자들은 활성화 에너지라는 높은 고개를 단숨에 뛰어넘어 격렬하게 결합을 바꾸며 타오르기 시작합니다.​일단 스파크를 통해 초기에 필요한 활성화 에너지를 얻어 불이 붙으면, 연소 반응이 일어나는 과정에서 스스로 엄청난 열이 뿜어져 나옵니다. 이 열이 주변에 있는 다른 가스 분자들에게 연쇄적으로 활성화 에너지를 계속 전달해 주기 때문에, 이후에는 스파크를 다시 공급하지 않아도 가스가 계속 나오는 한 불꽃이 꺼지지 않고 유지됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.와인을 잔에 담아 돌리면 액체가 잔 벽면에 얇은 막을 형성하며 묻게 됩니다. 이 얇은 막에서 와인의 주요 성분인 물과 알코올의 증발 속도 차이가 생기면서 눈물 현상이 시작됩니다.​휘발성이 강한 알코올은 물보다 훨씬 빠르게 증발합니다. 특히 벽면에 얇게 퍼진 액체 막은 공기와 닿는 면적이 넓어 알코올이 순식간에 날아갑니다. 알코올이 빠져나간 벽면의 액체 막에는 상대적으로 물의 비율이 높아지는데, 물은 알코올보다 분자끼리 서로 당기는 힘인 표면장력이 훨씬 강합니다.​결과적으로 알코올이 증발한 잔 벽면 위쪽은 표면장력이 강해지고, 아래쪽 와인 수면 부근은 표면장력이 약한 상태가 되어 불균형이 일어납니다. 액체는 표면장력이 약한 곳에서 강한 곳으로 끌려가는 성질이 있으며, 이처럼 표면장력의 차이로 인해 액체가 이동하는 현상을 마랑고니 효과라고 합니다.​이 효과 때문에 아래쪽의 와인이 표면장력이 더 강한 벽면 위쪽으로 계속 끌려 올라갑니다. 위로 밀려 올라간 와인은 벽면 윗부분에 뭉치며 점차 무거워집니다. 결국 모인 액체의 무게가 중력을 이기지 못하는 시점이 되면, 잔 벽을 타고 주르륵 흘러내리며 눈물 같은 모양을 만들게 됩니다. 와인의 알코올 도수가 높을수록 알코올 증발량과 표면장력의 차이가 커져 이러한 눈물 현상이 더욱 뚜렷하게 나타납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.희생양극법은 금속의 이온화 경향 차이를 이용해 주요 배관의 부식을 방지하는 기술입니다. 이온화 경향이란 금속이 전자를 잃고 이온(산화)이 되려는 성질을 말하며, 금속마다 이 값이 다릅니다. 마그네슘은 철에 비해 이온화 경향이 훨씬 큽니다. 즉, 철보다 마그네슘이 전자를 더 쉽게 내놓고 먼저 부식되는 성질을 가지고 있습니다.​철로 된 보일러 배관에 마그네슘 막대를 전선이나 직접 접촉 방식으로 연결하고 전해질인 물에 담그면 일종의 화학 전지가 형성됩니다. 이때 이온화 경향이 큰 마그네슘이 전자를 잃고 마그네슘 이온으로 녹아 나오며 양극 역할을 하게 됩니다. 마그네슘에서 방출된 전자는 연결된 도선을 따라 철 배관 쪽으로 이동합니다.​철 배관은 마그네슘으로부터 계속해서 전자를 공급받기 때문에, 산소나 물과 반응해 전자를 잃고 녹(산화철)이 슬 수 있는 기회 자체를 차단당합니다. 철 배관 주변의 산소와 물은 철이 내놓은 전자가 아니라, 마그네슘이 보내준 전자를 받아 환원 반응을 일으키게 됩니다.​결과적으로 철 배관은 전자를 얻어 음극으로 보호받고, 대신 마그네슘 막대가 스스로를 희생하여 먼저 부식되면서 배관의 수명을 늘려주는 것이 이 원리의 핵심입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.스판덱스는 분자 사슬 안에 단단한 하드 세그먼트와 유연한 소프트 세그먼트가 교대로 반복되는 구조를 가집니다. 이 두 구역이 서로 다른 역할을 하며 고무 같은 탄성을 만들어냅니다.​유연한 구역은 분자 간의 인력이 약하고 회전이 자유로운 사슬로 이루어져 있습니다. 힘이 가해지지 않은 평소에는 무질서하게 구부러지고 엉킨 코일 형태로 존재합니다. 반면 단단한 구역은 우레탄 결합을 통해 분자끼리 강한 수소 결합을 이룹니다. 이 구역들은 단단한 고정대 역할을 하며 분자 사슬 전체가 구조를 유지할 수 있도록 붙잡아줍니다.​스판덱스를 잡아당기면 유연한 구역의 엉켜 있던 사슬들이 힘의 방향으로 곧게 펴지면서 전체 길이가 늘어납니다. 이때 단단한 구역은 강한 결합력으로 버텨주기 때문에, 분자가 완전히 미끄러지거나 끊어지지 않고 형태를 유지할 수 있습니다.​이후 잡아당기던 힘을 없애면 곧게 펴졌던 유연한 사슬들이 원래의 무질서하고 안정적인 코일 상태로 되돌아가려는 성질을 부립니다. 이때 단단한 구역이 양 끝에서 단단히 고정하고 있는 덕분에, 유연한 사슬이 수축하면서 원래의 형태로 깨끗하게 복원되는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.머리카락이 하얗게 변하는 이유는 모낭 속에 있는 멜라닌 세포의 기능이 떨어지기 때문입니다. 원래 머리카락은 색이 없는 흰색으로 자라나는데, 나이가 들면서 멜라닌 세포가 노화하면 색소를 제대로 만들어내지 못해 머리카락 본연의 흰색이 그대로 드러나게 됩니다. 또한 나이가 들수록 체내에 과산화수소가 쌓이면서 색소를 파괴하는 것도 원인 중 하나입니다. 스트레스를 많이 받거나 두피의 혈액순환이 나빠져도 영양 공급이 끊겨 흰머리가 더 빨리 늘어날 수 있습니다.​이미 완전히 하얗게 변해버린 머리카락을 다시 검은색으로 돌리는 완벽한 방법은 아쉽게도 아직 없습니다. 하지만 흰머리가 생기는 속도를 늦추고 검은 머리를 오래 유지하는 관리는 가능합니다. 우선 손가락 끝으로 두피를 자주 마사지해 주면 혈액순환이 원활해져 세포 노화를 늦추는 데 도움이 됩니다.​먹는 음식도 신경 쓰면 좋습니다. 검은콩이나 검은깨 같은 블랙 푸드는 모근을 튼튼하게 해주고, 두부나 계란 같은 단백질과 비타민이 풍부한 음식을 챙겨 먹으면 머리카락 건강에 이롭습니다. 스트레스는 두피 혈관을 수축시켜 세포를 망가뜨리므로 푹 자고 편안하게 쉬는 것이 중요합니다. 주기적인 염색이 너무 번거로우시다면 흰머리를 뽑지 말고 가위로 살짝 잘라내거나, 최근 많이 쓰는 새치 전용 샴푸를 사용해 자연스럽게 톤을 낮춰보는 것도 좋은 대안이 됩니다.