답변 내역

안녕하세요.겨울철에 플라스틱 빗으로 머리를 빗을 때 머리카락이 빗에 달라붙는 현상은 정전기와 대전열로 설명 가능합니다.대전열은 물질들이 서로 접촉하거나 마찰할 때 전자를 잃기 쉬운 정도와 얻기 쉬운 정도를 순서대로 나타낸 것인데요, 일반적으로 머리카락은 전자를 비교적 잃기 쉬운 물질이고, 플라스틱 빗은 전자를 얻기 쉬운 물질에 속합니다. 따라서 플라스틱 빗으로 머리를 반복해서 빗으면 마찰 과정에서 일부 전자가 머리카락에서 플라스틱 빗으로 이동합니다. 결과적으로 머리카락은 전자를 잃어 양전하를 띠게 되고, 플라스틱 빗은 전자를 얻어 음전하를 띠게 됩니다.이때 전기적으로 서로 반대 부호의 전하는 강하게 끌어당기는 성질인 정전기적 인력을 가지는데요, 양전하를 띤 머리카락과 음전하를 띤 빗 사이에 인력이 발생하여 머리카락이 빗 쪽으로 끌려가 달라붙는 것입니다. 특히 겨울철에는 공기가 건조하여 습도가 낮은 상황인데 물은 전하를 분산시키는 역할을 하는데, 건조한 환경에서는 전하가 쉽게 사라지지 못하고 물체 표면에 오래 축적됩니다. 따라서 정전기가 더욱 강하게 발생하여 머리카락이 빗에 달라붙거나 서로 붕 뜨는 현상이 잘 나타나는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.수족관의 물고기가 한여름에 수면 위로 올라와 입을 뻐끔거리며 호흡하는 것은 기체의 용해도와 용존산소 감소 때문입니다. 일반적으로 기체는 온도가 높아질수록 물에 덜 녹는데요, 이는 기체 분자들이 열에너지를 더 많이 받아 활발하게 움직이면서 액체 속에 머무르기보다 대기 중으로 빠져나가려는 경향이 커지기 때문입니다. 따라서 여름철 수온이 상승하면 물속에 녹아 있을 수 있는 산소의 양인 용존산소가 감소합니다. 하지만 문제는 이때 물고기의 대사율도 함께 증가한다는 점인데요, 물고기는 변온동물이므로 수온이 높아질수록 활동량과 산소 소비량이 늘어납니다. 그러나 물속 산소는 줄어들기 때문에 산소 부족 현상이 발생하기 쉽습니다.산소가 부족해지면 물고기는 상대적으로 산소 농도가 높은 수면 근처로 올라와 아가미를 통해 최대한 많은 산소를 얻으려고 하다보니 입을 계속 뻐끔거리거나 수면 부근에 몰려 있는 모습이 관찰되는 것입니다. 따라서 여름철 수족관 관리에서는 에어레이션을 강화하고, 수온이 지나치게 오르지 않도록 관리하는 것이 중요합니다. 감사합니다.

안녕하세요.무기자외선차단제의 경우에는 주로 이산화티타늄과 산화아연 같은 금속 산화물 입자를 이용하여 피부를 자외선으로부터 보호합니다. 금속 산화물은 굴절률이 매우 높고 자외선 영역의 빛과 강하게 상호작용하는 특성을 가지고 있는데요, 피부 표면에 도포된 미세 입자는 입사하는 자외선을 여러 방향으로 반사하거나 산란시켜 자외선이 피부 내부까지 도달하는 양을 감소시킵니다. 특히 입자 크기가 자외선 파장과 비슷한 경우 산란 효과가 더욱 커집니다. 특히 현대의 무기자외선차단제는 단순히 반사와 산란만 일으키는 것이 아니라, 일부 자외선 에너지를 직접 흡수하기도 합니다. 금속 산화물은 반도체 성질을 가지며, 자외선이 입자에 흡수되면 전자가 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 이동하며, 이후 전자는 다시 원래 상태로 돌아오면서 흡수된 에너지를 열과 같은 비교적 무해한 형태로 방출합니다.화학적으로 보면 TiO₂와 ZnO는 안정한 금속-산소 결합 구조를 가지고 있어 자외선에 노출되어도 쉽게 분해되지 않으며, 자외선 에너지를 효과적으로 처리할 수 있습니다. 다만 TiO₂의 경우에 강한 자외선 아래에서 활성산소를 생성할 수 있어, 실제 제품에서는 입자 표면을 실리카나 알루미나 등으로 코팅하여 광촉매 활성을 줄이는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요.김장김치 위에 누룩이나 곰팡이가 생기는 것을 막기 위해 우거지나 위생 비닐을 덮어두는 이유는 공기 중의 산소와 김치 표면의 접촉을 최소화하기 위함입니다. 김치가 발효되는 과정에서는 주로 젖산균이 활동하는데, 젖산균은 산소가 적은 환경에서도 잘 자라는 미생물입니다. 반면 김치 표면에 생기는 곰팡이나 일부 누룩성 미생물은 산소를 이용하여 성장하는 호기성 미생물이다보니 공기와 접촉하는 표면에서 쉽게 번식합니다.이때 우거지나 위생 비닐로 김치 윗부분을 덮어두면 김치가 공기와 직접 접촉하는 면적이 줄어들어 산소 공급이 제한됩니다. 결과적으로호기성 미생물의 증식이 억제되어 곰팡이나 누룩이 생길 가능성이 크게 감소하며, 산소가 줄어들면 김치 성분이 공기 중 산소와 반응하여 품질이 변하는 산화 반응도 함께 억제됩니다. 특히 비닐을 김치 표면에 밀착시켜 덮으면 공기층이 거의 남지 않는데요, 따라서 산소 유입을 더욱 효과적으로 차단할 수 있습니다. 우거지를 덮는 전통적인 방법도 비슷한 원리로, 김치가 공기에 직접 노출되는 것을 막아 발효 상태를 안정적으로 유지하는 역할을 한다고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.유리 컵에 뜨거운 물을 갑자기 부었을 때 깨지는 현상은 열팽창과 열응력에 의해 발생합니다. 유리는 열전도율이 낮은 물질이기 때문에 뜨거운 물을 부으면 컵의 안쪽 표면은 빠르게 가열되지만 바깥쪽 표면은 상대적으로 차가운 상태로 남아 있습니다. 물질은 온도가 올라가면 팽창하는데, 안쪽은 팽창하려 하고 바깥쪽은 아직 팽창하지 못해 서로 다른 크기로 변하려는 상태가 됩니다.이때 유리 내부에는 큰 기계적 응력이 발생하는데요, 안쪽 층은 바깥쪽 층에 의해 팽창이 방해받으며, 바깥쪽 층은 안쪽 층에 의해 끌려가면서 인장응력과 압축응력이 동시에 생깁니다. 이때 유리는 잘 늘어나지 않는 취성 재료이므로 이러한 응력을 견디지 못하면 균열이 발생하고 결국 깨지게 됩니다. 특히 일반 유리보다 실험기구나 내열 유리컵에 사용되는 붕규산유리의 경우에는 열팽창계수가 작아 온도 변화에 따른 크기 변화가 적기 때문에 열충격에 훨씬 강합니다. 감사합니다.

안녕하세요.자동차 배기장치의 삼원촉매장치는 백금, 팔라듐, 로듐 등의 촉매를 이용하여 유독한 일산화탄소, 질소산화물, 탄화수소를 비교적 무해한 물질로 바꾸어 줍니다.촉매가 활성화 에너지를 낮추는 원리는 반응물이 촉매 표면에 흡착되어 화학 결합이 약해지고, 더 쉬운 반응 경로를 제공하기 때문입니다. 배기가스 속의 일산화탄소와 질소산화물 분자는 촉매 표면에 달라붙는데, 이 과정에서 원래 분자 내부의 결합이 불안정해지며, 분자가 반응하기 위해 넘어야 하는 활성화 에너지가 낮아집니다.예를 들어 질소산화물은 촉매 표면에서 질소와 산소로 분리되기 쉬워지고, 일산화탄소는 촉매 표면에 흡착된 산소와 쉽게 반응하여 이산화탄소를 생성합니다. 또한 분리된 질소 원자들은 서로 결합하여 질소 기체가 됩니다. 이를 화학적으로 보면 촉매는 반응 전후에 소비되지 않으면서 반응물들이 만나고 결합이 끊어지는 과정을 돕는 대체 반응 경로를 제공하는데요, 이때 원래 경로보다 필요한 에너지가 적기 때문에 반응 속도가 크게 증가합니다. 감사합니다.

안녕하세요.새치 때문에 스트레스를 많이 받으실 것 같습니다. 다만 염색이 3주 만에 빠지는 경우보다 새로 자란 흰머리가 보이는 경우가 훨씬 많습니다. 머리카락은 평균적으로 한 달에 약 13주만 지나도 뿌리 부분에 새치가 눈에 띄기 시작하는데요, 즉 염색약의 지속력이 부족한 것이 아니라 모발이 자라면서 새치가 다시 보이는 경우가 많습니다.염색을 좀 더 오래 유지하려면 새치 전용 영구염모제를 사용하는 것이 좋은데요, 일반 패션염색약보다 새치 커버력이 높습니다. 또한 염색 후 24~48시간 정도는 샴푸를 자제하면 색소가 모발에 더 잘 정착되며, 뜨거운 물보다는 미지근한 물로 감는 것이 색 빠짐을 줄이는 데 도움이 됩니다. 세정력이 강한 샴푸보다 염색모 전용 샴푸를 사용하시고, 자외선도 염색 색소를 분해하므로 햇빛 노출이 많은 경우 모자 착용이 도움이 됩니다.하지만 새치가 많으신 분들은 아무리 좋은 염색약을 사용해도 새로 자라는 흰머리 자체를 막을 수는 없기 때문에 미용실에서도 전체 염색을 매번 하기보다는 뿌리염색을 3~4주 간격으로 하는 경우가 많습니다. 생물학적으로 보면 새치는 모낭 속 멜라닌세포의 기능이 감소하여 생기는 현상입니다. 나이, 유전, 산화 스트레스 등이 영향을 주며, 현재로서는 이미 생긴 새치를 확실하게 검은 머리로 되돌리는 방법은 없긴 합니다. 염색 주기가 너무 부담스러우신 경우에는 새치 커버 스프레이, 헤어 마스카라, 새치 전용 쿠션 같은 제품을 이용해 뿌리 부분만 임시로 가리는 방법도 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.과수를 재배할 때 봄철 늦서리 피해를 막기 위해 스프링클러로 물을 뿌리는 이유는 물이 얼면서 방출하는 응고열을 이용하기 위함입니다. 봄철에는 꽃이나 어린 열매가 자라는 시기인데, 갑작스러운 늦서리로 기온이 영하로 떨어지면 식물 세포 내부의 수분이 얼어 세포막이 손상되고 조직이 죽을 수 있습니다. 따라서 이를 막기 위해 과수원에서는 스프링클러로 물을 계속 뿌리는 것입니다.물은 액체 상태에서 고체 상태인 얼음으로 변할 때 주변으로 상당한 양의 열에너지를 방출하는데요, 물이 얼음으로 바뀌는 동안에는 방출되는 열 덕분에 얼음과 접촉한 식물 표면의 온도가 약 0℃ 부근에서 유지됩니다. 따라서 외부 공기 온도가 영하로 내려가더라도 꽃과 어린 열매의 온도가 치명적으로 낮아지는 것을 막을 수 있습니다. 즉 물이 계속 얼면서 열을 공급하기 때문에 식물 조직이 심한 저온 피해를 입지 않게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.생물학적으로 가장 강한 세포를 병원균이나 암세포를 죽이는 능력으로 본다면, 대표적으로 자연살해세포와 세포독성 T세포가 매우 강력합니다. NK세포는 우리 몸을 순찰하다가 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 발견하면 독성 물질을 분비해 직접 파괴하며 선천성 면역에서 중요한 역할을 담당합니다. 반면 세포독성 T세포는 적의 정보를 학습한 뒤 정확하게 표적을 찾아 제거하는데요, 따라서 특정 바이러스 감염 세포나 암세포를 매우 효율적으로 죽일 수 있습니다. 또한 대식세포도 강력한 면역세포인데요, 이들은세균, 죽은 세포, 이물질 등을 통째로 삼켜 분해합니다.반면에 물리적 강함으로 보는 경우에, 근육세포는 엄청난 힘을 만들어 내고, 뼈세포가 만드는 뼈 조직은 우리 몸을 지탱합니다. 또 신경세포는 몸 전체를 통제하는 정보를 전달합니다. 감사합니다.

안녕하세요.몽고반점은 아기 엉덩이, 허리, 등에 푸르스름하거나 회색빛으로 나타나는 반점입니다. 몽고반점이 생기는 이유는 태아 발달 과정과 관련이 있는데요, 피부색을 만드는 멜라닌세포는 원래 태아 시기에 신경능선이라는 조직에서 만들어져 피부 표면 쪽으로 이동해야 합니다. 그런데 일부 멜라닌세포가 피부 깊은 층인 진피에 남아 있으면, 피부를 통해 비쳐 보이면서 푸른빛 또는 회색빛 반점처럼 보이게 되는 것으로, 즉 이는 피부 깊숙한 곳에 색소세포가 존재하는 것입니다.몽고반점 자체를 만드는 특정 유전자가 알려진 것은 아니지만, 멜라닌세포의 발달과 이동 방식에 영향을 주는 유전적 특성이 집단적으로 유전되기 때문으로 생각됩니다. 즉 몽고반점을 만드는 유전자가 있다기보다는, 멜라닌세포가 진피에 일부 남는 경향이 부모로부터 자녀에게 전달된다고 보시면 됩니다. 딱히 이점이 있는 것도 아닌데 사라지지 않고 유전되는 현상을 진화적으로 보면 몽고반점은 질병이 아니고 생존이나 번식에 큰 불이익을 주지 않습니다. 대부분은 유아기나 어린 시절에 저절로 옅어지거나 사라지기 때문에 자연선택에 의해 강하게 제거될 이유가 없는 것입니다. 감사합니다.