답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.바다에 햇빛을 가리는 커다란 막이 따로 있는 게 아니라, 물 분자 자체가 빛을 흡수하는 거대한 필터 역할을 하기 때문입니다. 아주 투명해 보이는 물도 레이어가 수천 미터 두께로 쌓이면 빛을 완벽히 차단하는 거대한 장벽이 됩니다.햇빛은 파장에 따라 나뉘어 지는데 그중 우리가 눈으로 볼 수 있는 영역은 가시광선으로 그 중 파장이 길고 에너지가 약한 빨간색과 주황색 빛은 바다 표면 근처에서 물 분자에 가장 먼저 흡수되어 사라지고 파장이 짧은 푸른빛은 물을 비교적 잘 뚫고 들어갑니다. 수심이 깊어질수록 푸른색에서 남색으로 점점 어두워지는 그라데이션은 마지막까지 남아있던 푸른빛마저 물에 흡수되어 희미해져 가는 과정입니다. 수심 200m를 넘어서면 광합성이 불가능해지고, 1,000m 아래로 내려가면 거의 모든 햇빛이 물에 흡수되어 인간의 눈으로는 빛을 전혀 감지할 수 없는 암흑 세계가 됩니다.빛을 흡수하는 요인으로 물분자와 바닷속에 떠다니는 미세 플랑크톤이나 생물 사체 조각인 마린 스노우 같은 입자들이 빛을 사방으로 튕겨내고 흡수해 어둠을 더욱 가속합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.지구 대기 중 질소 비율은 원시 지구 형성과 화산 활동이 왕성했던 약 38억 년~30억 년 전에 이미 현재와 비슷하거나 더 높은 비중을 차지하기 시작했습니다.원시 지구 초기 대기는 화산 폭발을 통해 방출된 수증기, 이산화탄소, 질소 등이 대부분이었는데, 지구가 식으면서 수증기는 비가 되어 바다를 형성했고, 이산화탄소는 바닷물에 녹아 탄산과 석회암 지대를 형성하였습니다. 반면, 질소는 사라지지 않고 대기에 계속 쌓여 30억 년 전 무렵 대기 성분의 절반 이상을 차지하였습니다. 이후 산소 기체가 늘어나면서 현재의 78% 비율로 안정화되었습니다.질소 기체의 비율이 높은 이유는 질소 분자는 질소 원자 2개가 3중 결합을 형성하고 있어 매우 안정적입니다. 다른 물질과 잘 반응하지 않아 대기 중에서 파괴되지 않고 수억 년 이상 기체 상태를 유지하고 밌습니다. 또한, 이산화탄소는 바닷물에 쉽게 녹아 지각으로 들어가는 반면, 질소 기체는 물에 거의 녹지 않아 바다로 흡수되지 않고 대기에 그대로 남아 있습니다. 이외에도 생명체에게 질소는 필수 영양소지만, 반응성이 너무 낮아 특수한 세균을 통해서만 이용할 수 있습니다. 즉, 생물권에서 소비되어 사라지는 양보다 대기 중에 축적되는 양이 훨씬 많습니다. 이런 이유로 하여 질소가 지구 대기의 78%를 차지하게 된 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.정체전선은 성질이 전혀 다른 두 공기 덩어리가 부딪쳤을 때, 어느 한쪽의 힘이 우세하지 않고 세력이 비슷한 전선이 한자리에 오랫동안 머무르며 형성됩니다.남쪽에서 올라오는 따뜻하고 습한 공기와 북쪽에서 내려오는 차갑고 서늘한 공기가 중간 지점에서 부딪히면 두 공기 덩어리의 밀어붙이는 힘이 비슷하여 한쪽으로 밀려나지 않고 이동 속도가 극도로 느려지거나 정체됩니다. 성질이 달라 쉽게 섞이지 않는 두 공기가 만나면, 상대적으로 가볍고 따뜻한 남쪽 공기가 차가운 공기 위로 가파르게 타고 올라가면서 남쪽 공기가 품고 있던 수증기가 상승하면서 급격히 냉각되어 거대한 비구름대를 만듭니다. 정체전선이 머무는 한 비구름이 계속 형성되기 때문에 좁은 지역에 폭우가 집중됩니다.우리나라 여름철 장마나 계절이 바뀌는 시기에 북쪽과 남쪽 공기의 세력이 중부 지방에서 팽팽하게 맞물릴 때 이와 같은 대형 비구름대가 길게 늘어서게 되어 집중호우를 내리게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.커피머신으로 에스프레소를 추출하는 원리는 고온, 고압 상태에서 물과 지질이 강제로 섞이는 유화 작용과 단시간 초고속 용해에 있습니다. 핸드드립이 단순히 물에 성분을 녹여내는 용해라면, 에스프레소는 물, 기름, 기체를 물리적으로 융합하는 반응입니다.커피 원두 속 지질 성분은 물에 녹지 않지만, 고압에서는 압력이 물을 강제로 밀어붙이면, 물과 지질이 미세한 방울로 부서지며 섞이는 유화 현상이 일어납니다. 이 유화액이 에스프레소 특유의 묵직하고 가득 찬 바디감을 만들어냅니다. 그리고 로스팅 과정에서 원두 내부에 생성된 이산화탄소가 고압의 물에 녹아서 출구로 나오며 압력이 대기압으로 급격히 낮아질 때, 액체 속 탄산 가스가 미세 기포로 방출되어 유화된 기름 및 단백질 층과 결합해 촘촘한 거품층인 크레마가 형성됩니다.또한, 온도가 높아질수록 물 분자의 운동 에너지가 증가하여 커피 성분의 용해도가 급격히 상승하여 단단하게 굳어 있는 원두 내부의 지질 성분을 액상으로 녹여 유화되기 쉽게 만들고, 수용성 향미 화합물을 짧은 시간 안에 신속하게 스며 나오게 합니다. 결국 에스프레소는 물에 녹아든 용해 물질, 물에 떠 있는 미세 유화 오일, 그리고 가스를 머금은 크레마 거품이 한데 어우러진 다상 콜로이드 입니다. 고온과 고압이라는 극한의 환경이 이 세 가지 성분을 짧은 시간에 응축시켜 내기 때문에 일반 드립 커피보다 훨씬 짙은 풍미를 완성합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.네, 질물자님의 말씀이 정확합니다. 모기가 피를 빠는 동안 혈액이 굳는 것을 막기 위해 주입하는 타액 속 단백질 성분에 대해 우리 몸의 면역계가 알레르기 반응을 일으키기 때문입니다.모기는 피를 파이프로 빨아들일 때 피가 굳어 막히는 것을 막기 위해 항응고 성분과 혈관 확장제, 미세 마취 성분이 든 타액을 피부에 주입하는데, 이 타액 덕분에 모기가 물었을 때 사람이 통증을 바로 느끼지 못하며, 피가 응고되지 않고 묽은 상태를 유지해 쉽게 빨아들일 수 있습니다.모기가 피를 빨고 난 후에 피부에는 타액 단백질 성분이 남아있게 되어, 인체 면역계는 이 외부 단백질을 침입자로 인식하고, 피부 속 면역 세포인 비만세포가 방어 작용을 시작하여 히스타민이라는 화학 물질을 대량으로 분비합니다. 히스타민은 이물질을 빠르게 씻어내고 면역 세포를 끌어오기 위해 주변 미세혈관을 확장하고 혈관 투과성을 높이는 과정에서 혈류량이 늘어나 붉어지고, 체액이 조직으로 새어 나와 팽팽하게 부어오르고 히스타민이 피부의 C-신경 섬유 말단을 자극하여 가려움을 유발합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.인공눈물은 부족한 수분을 보충하는 것에 그치지 않고, 수분 증발로 농축된 눈물막의 삼투압을 낮추어 안구 표면 세포의 손상과 염증을 막는 중요한 작용을 합니다.안구 건조증이 생기면 눈물 속 수분이 증발하면서 염분과 전해질 농도가 높아져 삼투압이 상승하여, 각막 표면 세포 내부의 수분을 밖으로 빼앗아 세포 축소, 염증, 찌르는 듯한 통증을 유발합니다. 인공눈물은 체액과 같거나 약간 낮은 삼투압으로 만들어져, 투여 즉시 고농도로 농축된 눈물을 희석하여 눈물막의 삼투압을 정상 범위로 만들고 세포 탈수를 방지합니다. 또한, 친수성 고분자 물질이 자기 무게의 수백 배에 달하는 수분 분자를 강력하게 끌어당겨 쥐고 있기 때문에 고분자 성분은 눈물의 점성을 높여 안구 표면에 머무르는 시간을 연장하고, 눈을 깜빡일 때 각막과 눈꺼풀 사이의 기계적 마찰 자극을 줄여주는 윤활막을 형성합니다.이외에도 인공눈물에 들어있는 나트륨, 칼륨 등의 전해질 이온은 점액층과 결합하여 수분층이 각막 표면에 비어있는 곳 없이 매끄럽게 흡착되도록 돕와 주어 눈물층이 불규칙하게 깨지는 현상을 막고 눈물막 파괴 시간을 늘려 외부 자극으로부터 각막을 보호합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.상처가 났을 때 바르는 상처 연고는 유분막을 형성해 상처 부위의 수분 증발을 막고, 신체가 자체적으로 분비하는 진물을 가두어 세포 재생 속도를 빠르게 합니다. 습윤 환경이 새 살이 차오르는 과정을 돕고 흉터를 줄이는 구체적인 원리에 대해 설명해 드릴게요.상처가 나면 몸에서는 백혈구, 상피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자 등이 응축된 진물로 분비됩니다. 연고의 보습 성분은 진물이 공기 중으로 말라 증발하는 것을 차단해 성장인자들이 파괴되지 않고 상처 부위에 지속적으로 머물며 세포 분열을 자극해 줍니다. 건조한 환경에서는 상처가 말라 피와 진물이 바로 굳어 딱지가 생기게 되고 표피 세포는 딱지 바로 아래 건조한 상태를 이동해야 하므로 재생 속도가 현저히 느려집니다. 하지만 연고를 발라 습윤 상태가 유지되면 표피 세포가 수분으로 덮인 유연한 표면을 타고 빠르게 이동할 수 있어 표피가 상처를 덮는 상피화 속도가 건조할 때보다 약 2배 이상 빨라집니다. 또한, 습윤 환경에서는 피부 세포가 안정적이고 수평 방향으로 균일하게 진피와 표피를 재생하므로, 본래 피부와 유사하게 매끄러운 질감으로 복원되어 흉터가 최소화됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.음식물로 섭취한 탄수화물이 체지방으로 변해 살이 찌는 과정은 인슐린 호르몬 분비와 간 및 지방세포에서 일어나는 지방 신생 합성이라는 화학적 변환 과정 때문입니다.밥, 빵, 면 등의 탄수화물이 우리 몸에 들어오면 소화 효소에 의해 가장 단순한 단당류인 포도당으로 분해되어 혈액 속으로 이동하고 혈당이 급격히 오르면 췌장에서 인슐린 호르몬이 대량 분비됩니다. 인슐린은 혈액 속 포도당을 세포로 넣어 에너지를 쓰게 만드는 역할을 하는 동시에, 체내 에너지 저장 시스템을 가동합니다. 그러면, 흡수된 포도당은 먼저 간과 근육에 즉각 사용 가능한 글리코겐 형태로 저장되지만 신체의 글리코겐 저장 용량은 매우 적기 때문에 운동량이 적은 상태에서 탄수화물을 계속 섭취하면 이 저장소가 금세 가득 차게 됩니다. 글리코겐으로 채워지고도 남은 포도당은 해당과정을 거쳐 아세틸-CoA라는 물질로 분해됩니다. 넘쳐나는 아세틸-CoA는 지방산 합성 효소들의 작용을 거쳐 지방산으로 재조합되고, 여기에 글리세롤이 결합하여 중성지방을 형성하고, 이 중성지방이 복부나 피하 지방세포 안으로 스며들어 축적되면서 살이 찌게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님께서 말씀하신 에너지는 새로 생성되거나 소멸되지 않고 단지 여러 형태로 전환된다는 이론이 에너지 보존 법칙입니다. 가솔린 자동차는 가솔린에 저장된 화학 에너지를 폭발시켜 열에너지로 바꾸고, 이를 다시 차를 움직이는 운동 에너지로 전환하여 작동합니다. 에너지 보존 법칙에 따라 연료에 담긴 최초의 에너지는 소멸하지 않고 운동, 열, 소리, 전기 에너지의 형태로 100% 변환되어 분산됩니다.가솔린 자동차의 주요 에너지 전환 과정은 먼저, 연료인 화학 에너지가 연소 반응을 일으켜 고온, 고압의 가스를 만들어지며 열에너지와 팽창 압력으로 전환됩니다. 이 고온의 가스가 피스톤 운동을 통해 운동에너지로 전환되어 자동차를 움직이게 합니다. 그리고 일부는 전기에너지로 변환되어 배터리 충전과 전조등, 오디오 등 다양하게 이용되며 폭발과 마찰 과정에서 일부는 소리에너지로 전환되기도 합니다.결국 연료에 들어있던 화학 에너지는 사라진 것이 아니라, 자동차를 움직이는 운동 에너지와 주변 환경으로 퍼져나간 열, 소리, 전기 에너지의 합으로 정확히 동일하게 유지됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님 말씀처럼 용기의 크기와 형태에 따라 물의 움직임에 영향을 미칩니다. 물의 양이 같더라도 용기의 모양에 따라 유체의 고유 진동수와 벽면 경계 조건이 완전히 달라지기 때문입니다. 이 현상을 유체역학에서는 슬로싱 현상이라고 합니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.용기 안에 담긴 물은 양, 가로 세로 비율, 수심에 따라 고유하게 떨리는 고유 진동수를 가지는데, 컵을 흔드는 속도가 이 고유 진동수와 일치하면 아주 적은 힘으로 흔들어도 물결의 폭이 폭발적으로 커집니다. 좁고 깊은 컵은 고유 진동수가 높아 손을 아주 빠르게 움직여야 파동이 생기는 반면, 넓고 얕은 용기는 진동수가 낮아 손을 천천히 움직여도 물이 쉽고 크게 일렁입니다. 벽면 구조에 따라도 달라지는데, 원형 컵은 모서리가 없어 물이 벽면을 따라 매끄럽게 흘러 컵을 돌리면 물이 원심력을 받아 일정한 형태의 원형 회전 파동을 손쉽게 만듭니다. 반면 사각 컵은 각진 모서리가 물의 질량 이동을 가로막는 방해물로 작동하여 물이 모서리에 부딪힐 때마다 에너지가 깨지면서 불규칙한 소용돌이가 발생하고, 회전 운동 대신 기하학적으로 복잡한 난류 파동이 만들어집니다.이외에도 공기와 닿아 있는 물의 표면이 넓을수록 물이 솟아오르고 밀려날 수 있는 공간적 자유도가 높아져 유연하고 큰 파동이 생기고, 용기가 좁을수록 전체 물의 양 대비 컵 벽면에 닿는 면적 비율이 커져서 물과 벽면 사이의 마찰 저항이 커져 물결의 움직임이 빠르게 억제됩니다.