답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.과거에는 수영장에 오랫동안 들어가 있으면 손끝이 쭈글쭈글해지는 이유가 삼투 현상에 의해 일어나는 것으로 설명했지만, 현대 과학에서는 삼투 반응이 유발하는 자율신경계의 혈관 수축 작용이 핵심 원인임이 밝혀졌습니다.삼투 현상에 의해 저농도인 수영장 물이 고농도인 손끝 피부의 두꺼운 각질층 내부로 끌려 들어가면 피부 최외각 표피가 물을 흡수하며 미세하게 부풀어 오릅니다. 이때, 수분이 표피에 스며들어 이온 농도의 변화가 생기면 손끝에 분포한 자율신경계가 자극을 받아 손가락 끝 피부 아래에 있는 피하 혈관을 강하게 수축시킵니다. 피부 안쪽의 혈관이 수축하여 내부 부피가 줄어들면, 겉에서 물을 흡수해 부풀어 오른 표피가 밑으로 끌려 들어가면서 쭈글쭈글한 주름이 완성됩니다.이 현상은 단순한 신체 변화가 아니라 물속에서 물체를 잘 잡기 위한 인체의 진화적 적응 효과입니다. 비가 올 때 타이어 표면에 새겨진 홈이 물을 배출해 미끄러짐을 막아주듯, 쭈글쭈글해진 손가락 골 사이로 물이 빠르게 빠져나가 젖은 상태에서도 물체를 놓치지 않고 강력한 마찰력을 발휘할 수 있게 해줍니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.소디움, 또는 소듐은 우리가 섭취하는 소금이 체내에서 수분에 녹으면 소듐(나트륨) 이온과 염화 이온으로 분리되고, 이 중 체액의 양과 수분의 이동을 결정하는 핵심 입자가 바로 소듐 이온이기 때문에 정확한 표현이며, 염분이 체내 수분을 끌어당기는 근본적인 원리는 물의 극성에 의한 화학적 수화 작용과 농도 균형을 맞추려는 생리적 삼투압 현상 때문입니다.물 분자는 전기적으로 산소 부위가 미세한 음전하를, 수소 부위가 미세한 양전하를 띠는 극성 물질입니다. 강한 양전하를 띤 나트륨 이온이 체액에 들어가면, 물 분자의 산소 부위가 나트륨 이온 주위로 빽빽하게 둘러싸는 수화 작용이 일어납니다. 즉, 화학 구조상 나트륨 이온 자체가 물 분자를 강하게 잡아서 놓아주지 않는 성질을 가집니다.우리 몸의 세포막과 혈관 벽은 물은 통과시키고 이온들은 마음대로 통과시키지 않는 반투과성 막입니다. 인체는 이 막을 경계로 세포 안과 밖의 농도를 맞춰 평형을 유지하려고 합니다. 짠 음식을 섭취해 혈관과 세포 외액의 나트륨 농도가 높아지면, 몸은 농도를 낮춰 묽게 만들기 위해 상대적으로 농도가 낮은 세포 안쪽의 수분이 이동하는 삼투 현상이 일어납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.사실 계란 삶을 때 물에 소금을 넣는다고 해서 껍질이 잘 벗겨지는 것은 아닙니다. 소금의 진짜 핵심 역할은 껍질이 잘 벗겨지는 것이 아니라, 삶는 도중 껍질이 깨졌을 때 내용물이 새어나오는 것을 막아주는 역할을 합니다.소금이 물에 녹아 형성되는 이온들은 달걀 흰자 단백질의 구조 변화와 응고 반응을 잘 일어나게 해주는 역할을 하는데, 삶는 과정에서 껍질에 미세한 금이 가서 밖으로 흘러나오는 액체 상태의 흰자가 소금물과 만나는 즉시 응고되고, 응고된 흰자가 틈새를 메우는 마개 역할을 하여 계란 형태를 보존해 주는 역할을 합니다. 사실 껍질이 매끄럽게 잘 꺼지는 현상은 소금이 아닌 온도 차이와 달걀 내부의 신선도에 의해 결정됩니다. 찬물에 달걀을 넣고 같이 끓이면 흰자 단백질이 껍질 안쪽 속껍질과 천천히 결합하면서 접착제처럼 붙어버리지만 팔팔 끓는 물에 달걀을 바로 넣거나, 삶아진 직후 즉시 얼음물에 담그면 흰자가 급격히 수축하면서 속껍질과 흰자 사이에 틈이 생겨 껍질이 쉽게 벗겨집니다. 또한, 갓 낳은 싱싱한 달걀은 내부 이산화탄소 때문에 산성 상태를 띠며 흰자가 속껍질에 매우 강하게 들러붙어 있습니다. 며칠 보관한 달걀은 미세 구멍으로 이산화탄소가 배출되면서 알칼리성으로 변해 껍질과 흰자의 결합력이 약해집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.소리가 우주에서 전달되지 않는 이유는 소리가 입자의 진동으로 퍼져나가는 파동인 반면, 우주는 입자가 거의 존재하지 않는 진공 상태이기 때문입니다. 물체가 진동하면 공기나 물, 고체 등과 같은 주변 매질 입자들을 밀고 당기면서 공기 입자의 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 진동 에너지가 전달하고, 최종적으로 사람의 고막을 진동시킬 때 소리로 인식되게 됩니다. 하지만 우주 공간에서는 입자가 거의 존재하지 않는 초진공 상태이기 때문에 진동을 받아 다음으로 전달해 줄 매질이 없어 우주 공간에서는 우주선이 폭발하거나 스피커를 크게 틀어도 진동이 외부로 뻗어나가지 못하고 멈추게 됩니다.하지만 소리와 달리 전자기파는 매질이 없어도 스스로 전기장과 자기장을 유도하며 진공 속을 나아가기 때문에 우주비행사들은 우주 공간에서 말을 할 때 우주복 안의 마이크로 소리를 내어 무선 전파로 변환한 뒤 상대방에게 전달합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.운동 직후의 타는 듯한 피로감과 달리, 운동 후 1~2일 뒤 나타나는 지연성 근육통의 진짜 원인은 젖산이 아닌 미세한 근섬유 손상과 이에 따른 염증 수복 반응때문 입니다.무산소 운동 중 산소가 부족하면 포도당이 분해되는 과정에서 젖산과 수소 이온이 쌓이게 되고, 증가한 수소 이온이 근육을 산성화시켜 운동 중이나 직후에 느끼는 통증과 근육 피로를 유발합니다. 젖산은 노폐물이 아니라 에너지원이기 때문에 운동 종료 후 30분~1시간 이내에 혈액을 타고 간으로 이동하여 다시 에너지를 만드는 데 재활용되거나 수분으로 배출되기 때문에 며칠 뒤 발생하는 근육통의 원인은 아닙니다.근육통은 근육이 힘을 주면서 늘어나는 동작을 할 때 가장 크게 발생하며, 평소보다 높은 강도의 자극을 받으면 근육의 근섬유 표면에 미세한 찢어짐과 손상이 일어납니다. 따라서 손상된 근섬유를 회복시키기 위해 백혈구들이 모여들어 손상 부위를 청소하고 신규 단백질을 합성하는 과정에서 다양한 화학 물질이 방출됩니다. 이 화학 물질들과 세포 부종이 근육 내부의 통각 신경 수용기를 지속적으로 자극하면서, 운동 후 24~72시간 사이에 통증이 가장 강하게 느껴지게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.헬륨 풍선이 하늘로 떠오르는 근본적인 이유는 헬륨의 밀도가 주변 공기보다 훨씬 작아, 풍선을 위로 밀어 올리는 부력이 풍선 전체의 무게보다 크게 작용하기 때문입니다.공기의 평균 분자량은 약 29g/mol이고, 헬륨의 분자량은 약 4g/mol이기 때문에 동일한 부피일 때 헬륨의 질량은 공기 질량의 약 7분의 1 수준으로 매우 가볍기 때문에 공기보다 현저히 밀도가 작습니다. 공기 중에 있는 물체는 자신이 차지하는 부피만큼의 공기 무게에 해당하는 부력이 작용하기 때문에 풍선의 부피만큼 주변 공기가 밀어 올리는 힘이 풍선 자체의 무게와 내부 헬륨의 무게가 누르는 힘보다 더 크기 때문에 위로 상승하게 되는 것입니다.헬륨 풍선은 고도가 높아서 대기압이 낮아질수록 풍선 외부가 누르는 힘이 약해져 풍선 내부의 헬륨이 점차 팽창하다가 탄성 한계를 넘어서면 결국 하늘 높은 곳에서 터져 지상으로 낙하하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.겨울철 빙판길에 모래나 슬래그를 뿌리는 것은 매끄러운 얼음 표면에 모난 고체 입자를 물리적으로 끼워 넣음으로써 마찰 계수를 높이는 원리입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.모래나 슬래그는 각지고 단단한 결정을 가지고 있어 이를 빙판길에 뿌리면 모난 입자들이 타이어 고무의 미세한 홈과 얼음 표면 사이에 끼어들어 마치 톱니바퀴처럼 서로 걸리는 기계적 마찰을 유발합니다. 보통 모래나 슬래그를 뿌리면 타이어가 접촉하는 표면의 마찰 계수가 0.3~0.5 이상으로 상승하여 동일한 차량 무게 대비 마찰력이 수배 이상 증가하여 미끄러움을 방지할 수 있습니다.압력이 높은 수 톤에 달하는 차량의 무게가 타이어를 눌러줄 때, 모래 입자는 얼음 속으로 깊숙이 박히게 되어, 얼음 표면에 박힌 수많은 모래알은 사포의 거친 입자처럼 작동하여 타이어가 밀려나가지 않도록 수많은 미세 지지대 역할을 수행합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.질문자님 말씀처럼 콜라에 멘토스를 넣었을 때 폭발하듯 솟구치는 현상은 화학 반응이 아닌 표면의 미세한 구멍에 의해 일어나는 물리적 현상이 맞습니다.탄산음료 속에는 이산화탄소 기체는 고압으로 녹아 있습니다. 겉으로 매끄러워 보이는 멘토스의 표면은 수천 개의 미세한 흠집과 구멍이 있는데, 이 구멍들은 음료에 녹아 있던 이산화탄소 분자들이 한꺼번에 뭉쳐 기체 방울로 변하는 핵생성 역할을 하여 순식간에 엄청난 양의 기포를 폭발적으로 형성합니다. 음료 속 물 분자들은 서로 강하게 끌어당기는 표면장력을 유지하고 있어 평소에는 기포가 쉽게 커지지 못하지만 멘토스 표면의 성분이 녹아 나오면서 음료의 표면장력을 급격히 낮춰 이산화탄소가 기포 형태로 팽창하는 데 필요한 에너지가 줄어들어 방울이 훨씬 더 빠르게 커집니다.멘토스는 밀도가 높아 음료에 넣는 즉시 바닥으로 빠르게 가라앉아 전체에서 미세 구멍들이 이산화탄소를 뿜어내므로, 병 바닥에서부터 형성된 거대한 기포 기둥이 위쪽의 음료를 강하게 밀어 올리면서 간헐천 같은 폭발적 분출이 일어나게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.손에 유독 땀이 많이 나는 것은 긴장이나 스트레스에 반응하는 교감신경계가 과도하게 활성화되어 손바닥의 땀샘을 강하게 자극하기 때문입니다. 특별한 다른 질환 없이 발생하는 경우를 원발성 수족 다한증이라고 합니다.우리 몸의 자율신경 중 교감신경은 긴장, 불안, 스트레스를 느낄 때 활성화되며 교감신경이 남들보다 민감하게 작동하면 뇌에서 위험하거나 긴장되는 상황으로 인식해 손에 땀을 내라는 신호를 과도하게 보냅니다. 사람의 몸에 존재하는 에크린 땀샘은 체온 조절과 노폐물 배출을 돕는데 우리 몸에서 손바닥과 발바닥에 밀집되어 있습니다. 신경계가 조금만 자극받아도 땀샘 밀도가 높은 손에서 가장 먼저 반응이 나타나게 됩니다.별다른 병이 없는데도 학창 시절이나 어릴 때부터 손에 땀이 많았다면 체질적인 요인이 큽니다. 다한증 환자의 약 25~50%는 가족력이 있는 것으로 알려져 있어, 신포 전달 과정에서 땀샘 조절 기능이 민감하게 작동하는 체질을 타고났을 가능성이 높습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.수력 발전은 높은 곳에 모아둔 물의 위치에너지를 낙하시켜 터빈을 돌리는 방식으로, 발전기 작동 시 이산화탄소나 대기오염 물질을 배출하지 않는 대표적인 친환경 에너지원입니다. 그 작동원리와 장단점에 대해 말씀드릴게요.댐을 쌓아 가둬둔 물을 수문을 통해 아래로 떨어뜨리면, 높이 차에 의해 물의 위치에너지가 운동에너지로 전환되고, 쏟아지는 물의 강한 압력의 운동에너지가 수차의 날개를 세차게 밀어 고속으로 회전시킵니다. 수차와 축으로 연결된 발전기 내부의 자석과 코일이 함께 돌면서 전자기 유도 현상에 의해 전기를 만들어냅니다.수력 발전의 장점은 발전 과정에서 이산화탄소나 미세먼지가 전혀 배출되지 않고 수문만 열면 수 분 내에 전기를 생산할 수 있어 급격한 전력 수요 변화에 빠르게 대응 가능합니다. 또한, 연료비가 들지 않고 댐 주조물의 수명이 매우 길어 장기적으로 사용가능합니다. 단점으로는 댐 건설로 대규모 수몰 지역이 발생하여 수생과 육상 생태계가 파괴되고 주민 이주 문제 발생하며 풍부한 수량과 높은 낙차가 확보되는 지형에만 건설 가능합니다. 또한, 거대한 토목공사가 필요하여 초기 자본과 건립 기간이 크게 소요되며 기후변화로 장기 가물이 발생하면 발전량이 크게 감소할 수 있습니다.