답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.냉동실에서 막 꺼낸 얼음에 물을 부었을 때 치지직 소리가 나는 것은 급격한 온도 차이로 인해 얼음 내부에 순간적으로 미세한 균열이 생기기 때문입니다. ​이 현상은 열적 충격 때문이며, 이와 관련하여 설명해 드릴게요.냉동실 안의 얼음은 보통 -18℃ 이하로 매우 차가운 상태이므로 상대적으로 따뜻한 물이 닿으면 얼음의 겉면만 순간적으로 온도가 올라가며 팽창합니다. 반면 얼음 중심부는 여전히 수축된 차가운 상태를 유지하기 때문에, 표면과 내부 사이의 물리적 변형 차이를 견디지 못하고 얼음 결정 격자가 파열하며 치지직 소리가 납니다.집에서 얼음을 얼릴 때 물속에 녹아 있던 공기가 빠져나가지 못하고 얼음 내부에 미세한 기포로 갇히게 됩니다. 물을 부어 얼음 표면에 금이 가거나 녹기 시작하면, 이 갇혀 있던 공기 방울들이 순간적으로 밖으로 터져 나오면서 소리를 보태게 됩니다.​투명하고 단단한 상업용 얼음은 맑은 쨍 소리를 내며 크게 갈라지는 반면, 집에서 만든 흰빛의 불투명한 얼음은 기포가 많아 더 연속적인 치지직 소리가 크게 들립니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.바닷물에 젖은 옷은 그냥 그대로 세탁기에 돌리면 안 됩니다. 바닷물의 염분이 섬유 속에 남아 세탁 후에도 짠내를 남기고, 래시가드 등 기능성 옷감을 상하게 하며 세탁기 내부 부품 부식의 원인이 됩니다.따라서 세제를 쓰기 전, 찬물이나 미지근한 맹물에 옷을 10~20분 정도 담가 두시고, ​섬유 깊숙이 침투한 소금기와 바다의 유기물을 먼저 용해시켜 빼내는 가장 중요한 단계입니다. 다음은 일반 알칼리성 강세제 대신 울샴푸 같은 중성세제를 사용해 가볍게 주물러 손세탁하거나 울코스로 돌려주세요. ​뜨거운 물은 바다 유기물의 악취를 고착시키므로 반드시 30도 이하의 찬물이나 미지근한 물을 사용합니다.마지막 헹굼 단계에서 식초 1~2스푼이나 구연산을 조금 넣어주세요. ​알칼리성 짠내와 바다 비린내를 화학적으로 중화해 깔끔하게 제거해 줍니다. ​래시가드나 수영복류는 섬유유연제를 사용하면 탄력 고무줄이 녹거나 방수 기능이 떨어지므로 반드시 피해야 합니다.마지막으로 직사광선 아래에서 말리면 옷감이 딱딱해지거나 탈색될 수 있으므로, 물기를 가볍게 짜낸 뒤 통풍이 잘되는 그늘에서 바짝 말려주세요.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.설탕물을 천천히 식힐 때 큰 결정이 생기는 원리는 핵생성과 결정 성장 사이의 속도 경쟁에 있습니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.용해된 설탕이 다시 고체 결정으로 돌아갈 때는 설탕 분자들이 서로 뭉쳐 결정의 기본 씨앗이 되는 핵생성과 생성된 핵 표면에 주변 설탕 분자들이 차곡차곡 붙어 덩치를 키우는 결정 성장 두 가지 화학적 과정을 거칩니다.온도가 천천히 내려가면 용액의 과포화 상태가 매우 느리고 완만하게 진행되어 새로운 결정 핵을 새로 만드는 데 필요한 에너지가 크기 때문에, 용액 전체에 핵이 몇 개 만들어지지 않습니다. 씨앗의 개수가 적은 상태에서 용액 속 설탕 분자들이 몇 안 되는 씨앗으로 계속 모여들기 때문에 하나하나의 결정이 거대하게 자라납니다.반면, 온도가 갑자기 떨어지면 용액이 순식간에 극도의 과포화 상태에 도달해 시스템이 매우 불안정해지면서 용액 곳곳에서 동시다발적으로 수많은 결정 핵이 폭발적으로 생깁니다. 설탕 분자가 수많은 작은 씨앗으로 분산되어 소모되므로 눈에 잘 보이지 않을 정도로 미세한 결정들이 대량 형성됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.네, 질문자님 말씀처럼 쇠붙이는 때릴수록 단단해진다는 말은 화학적으로 완전히 사실입니다. ​화학에서 이 현상을 가공경화라고 부릅니다. 과학적 원리와 망치질이 왜 금속에 중요한지 상세히 설명해 드리겠습니다.쇠와 같은 금속을 미시적인 원자 수준에서 보면, 원자들이 매우 규칙적으로 늘어서 있는 결정 격자 구조를 이루고 있지만 실제 금속은 완벽하지 않아서, 원자 배열 중간중간에 줄이 어긋나거나 빠진 결함이 존재하는데, 이를 전위라고 부릅니다. 금속이 휘어지거나 모양이 바뀌는 것은 이 전위들이 미끄러지듯 이동하기 때문입니다.망치로 쇠를 강하게 두들기면 금속 내부에서는 수많은 새로운 전위들이 폭발적으로 생겨납니다. 전위의 수가 급격히 늘어나면 전위끼리 서로 엉키고 길을 막아서 움직이지 못하는 상태가 됩니다. 전위가 움직이지 못하게 되면 금속 원자층이 더 이상 쉽게 밀리지 않게 되므로, 쇠의 경도와 강도가 대폭 상승하게 됩니다.망치로 두들기는 것이 중요한 이유는 쇠를 단단하고 튼튼하게 만드는 데 있어 망치질은 단순한 모양 만들기를 넘어선 내부 빈 공간을 없애고, 결정립 미립화의 역할을 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.화학 조미료가 맛없는 음식을 순식간에 맛있게 만드는 비결은 우리 혀와 뇌가 반응하는 과정과 맛의 시너지 효과에 있습니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.화학 조미료의 핵심 성분인 L-글루탐산나트륨은 단백질을 구성하는 아미노산의 종류입니다. 우리 혀의 미뢰에는 감칠맛 전용 수용체가 존존하는데, 글루탐산이 이 수용체에 결합하면 뇌는 이를 몸에 필요한 영양가 높은 단백질 식품으로 인지하여 본능적인 만족감과 쾌감을 느끼게 합니다. 글루탐산 단독으로도 맛이 좋아지지만, 고기나 생선, 버섯 등에 들어있는 핵산 성분과 조미료가 만나면 맛이 극대화됩니다. 두 성분이 결합하면 감칠맛의 강도가 단순히 더해지는 수준을 넘어 최대 7~8배까지 폭발적으로 증가하여 깊은 감칠맛을 냅니다.조미료는 감칠맛을 더하는 것에 그치지 않고, 음식의 불쾌한 쓴맛, 과도한 신맛, 잡내 등을 자극적이지 않게 부드럽게 해주며, 소금이나 설탕을 더 넣지 않아도 짠맛과 단맛을 유기적으로 연결해 주어, 마치 오랜 시간 푹 고아낸 듯한 입안 전체의 풍성함을 즉석에서 만들어 냅니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.냉장고 내부의 공기 대류 현상과 문 개폐에 따른 외부 공기 유입으로 인해 위치별로 2~5도 이상의 온도 차이가 발생하며, 이 차이가 미생물 증식 속도를 크게 좌우합니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.차가운 공기는 밀도가 높아 아래로 가라앉고, 상대적으로 따뜻한 공기는 상단으로 이동합니다. 또한, 냉매 바람이 직접 분사되는 냉각구 주변이 가장 차갑고, 멀어질수록 온도가 높습니다. 따라서 차가운 공기에 있는 음식이 덜 상합니다. ​이외에도 냉장고 문 쪽은 문을 열 때마다 상온에 직접 노출되어 내부 중 온도 변동 폭이 가장 크고 평균 온도도 가장 높습니다.자주 문 쪽에 보관하는 계란과 우유는 온도 변화에 매우 민감합니다. 문 쪽이 아닌 하단 안쪽 선반에 두어야 신선도가 훨씬 오래 유지됩니다. 그리고 사과, 복숭아, 토마토 등은 숙성 호르몬인 에틸렌 가스를 방출하여 주변 채소를 빠르게 무르게 만듭니다. 채소류와 과일류는 밀폐용기나 지퍼백으로 격리 보관해야 합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.시멘트는 물이 증발하며 마르는 것이 아니라, 물과 만났을 때 일어나는 화학 반응인 수화 반응을 통해 돌처럼 단단해지는 수경성 자재입니다. 이와 관련하여 설명해 자세히 설명해 드릴게요.시멘트는 석회석과 점토 등을 고온에서 구워 만든 클링커에 석고를 섞어 미세하게 빻아 만듭니다. 석회석은 전체 원료의 약 80%를 차지하는 핵심 성분으로, 칼슘을 공공하며, ​점토는 규소, 알루미늄, 철분을 공급합니다. ​석고는 시멘트가 물과 반응할 때 너무 순식간에 굳어버리는 급결 현상을 막고, 작업 시간을 확보해 주는 응결 조절제 역할을 합니다.시멘트 가루에 물을 부으면 화학 결합이 시작되며 인공 암석화 과정이 진행되어 단단해 집니다.​먼저, 시멘트 속 화합물이 물과 만나면 규산칼슘수화물과 수산화칼슘이라는 새로운 화학 물질이 생생하고, 새로 생긴 젤은 현미경으로 보아야 할 만큼 미세한 바늘 모양으로 뻗어나갑니다. 이 바늘들이 시간이 지나면서 서로 그물망처럼 복잡하게 얽히고 설킵니다.그리고 바늘 모양의 결정 구조들이 주변의 모래, 자갈, 시멘트 입자 사이의 빈공간을 촘촘하게 메우며 모든 재료를 강력하게 접착시킵니다. 이 때문에 시멘트는 공기가 통하지 않는 물속에서도 물만 있다면 지속적으로 화학 반응을 일으키며 단단하게 굳어질 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.제주도에서 흔히 볼수 있는 구멍 뚫린 돌은 화산 폭발로 분출된 용암이 식으면서 만들어진 현무암입니다. 돌에 구멍이 숭숭 나 있는 것은 용암 내부의 가스가 빠져나간 흔적 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.구멍이 생기는 원리는 지하 깊은 곳에 있던 용암이 지표면으로 분출하면 압력이 갑자기 낮아지고, 이때 용암 안에 녹아 있던 수증기, 이산화탄소 등의 가스가 기포 형태로 부풀어 오릅니다. 가스 기포가 외부로 빠져나가거나 용암 속에 갇힌 채로, 용암이 공기와 만나 빠르게 식어 굳으면서 기포가 있던 자리가 그대로 빈 구멍으로 남게 됩니다.이 돌을 담으로 쓰는 이유는 표면의 구멍과 돌 사이의 틈새로 제주도의 강한 바람이 통과합니다. 바람을 정면으로 막아서는 대신 흘려보내기 때문에 폭풍이 불어도 쉽게 무너지지 않습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.액체의 끓음은 액체 내부에서 발생하는 증기압이 액체 수면을 누르는 외부 기압과 같아지는 현상입니다. 따라서 외부 기압이 변하면 액체가 기체로 상변화하는 온도인 끓는점도 직접적으로 변화합니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.물을 가열하면 액체 표면에서 수증기가 올라오며 밖으로 퍼지려는 증기압이 증가합니다. 이 증기압이 위에서 눌러주는 공기의 외부 기압을 넘어서는 순간 물 전체에서 기화가 일어나며 끓기 시작합니다. 외부 기압이 높으면 물 분자가 수증기로 튀어나가는 것을 누르는 힘이 커짐에 따라 증기압을 그만큼 높이기 위해 물의 온도를 더 올려야 하므로 끓는점이 상승합니다. 반대로 외부 기압이 낮으면 액체를 누르는 힘이 약해져, 적은 열에너지만으로도 증기압이 외부 기압과 쉽게 같아지므로 낮은 온도에서 끓습니다.따라서 밀폐된 압력 밥솥 안에서는 발생한 수증기가 빠져나가지 못하고 가하층을 눌러 내부 기압을 약 2기압까지 끌어올립니다. 이에 따라 물은 100°C에서 증발해 버리지 않고 120°C 액체 상태를 유지하게 되며, 조리 온도가 20°C 상승함에 따라 열 전달 속도와 쌀의 성분 변화가 급격히 빨라져 밥이 훨씬 짧은 시간 안에 부드럽고 깊게 익게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.하버-보슈 법은 공기 중의 무제한에 가까운 질소를 식물이 흡수할 수 있는 형태의 암모니아로 대량 합성해 인공 질소 비료를 대량 생산할 수 있게 만들었기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.식물이 단백질, 엽록소, 핵산을 만들어 자라려면 질소가 반드시 필요한데 ​공기 중에 질소가 78%나 존재하지만, 삼중 결합으로 매우 안정해서 식물이 직접 흡수할 수 없는 상태입니다. 19세기 말 인구 급증으로 천연 비료 자원이 고갈 위기에 처했으나, 고온, 고압 상태에서 철 촉매를 이용해 질소 기체를 암모니아로 바꿈으로써 인류의 식량 문제를 해결하는데 크게 기여했습니다.대량 합성된 암모니아는 요소 비료나 질산암모늄 비료로 재가공되어 농경지에 대량 공급되었습니다. 지표면의 영양분이 획기적으로 개선되면서 동일한 면적의 땅에서 얻을 수 있는 곡물 수확량이 기존 대비 몇 배 이상 급증했습니다.질소 비료 도입 덕분에 20세기 초 약 16억 명이었던 인류가 식량 부족 없이 80억 명 규모로 성장할 수 있었습니다. 오늘날 전 세계 인구의 절반 가까이가 하버-보슈 법으로 생산된 화학 비료에 의존해 식량을 얻고 있다고 평가받습니다.