안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
화학공학
Q. 정수기에서 수도물에 포함된 마약성분(필로폰)이 걸러지는지 궁금합니다
ㅇ안녕하세요.전국 정수장 57개소에서 마약성분이 검출되었다는 소식을 들었습니다. 이와 관련하여 집에서 사용하는 정수기 필터가 수돗물에 녹아있는 마약성분, 예를 들어 필로폰을 걸러낼 수 있는지 궁금하실 것 같습니다.일반적으로 가정용 정수기 필터는 염소, 중금속, 미세한 입자, 그리고 일부 화학물질을 제거하도록 설계되어 있습니다. 그러나 마약성분과 같은 특정 유기화합물을 효과적으로 제거할 수 있는지는 필터의 종류와 성능에 따라 다릅니다. 고급 정수기 필터, 특히 활성탄 필터와 역삼투압(RO) 필터는 다양한 유기화합물을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 하지만 필로폰과 같은 특정 마약성분의 제거 여부는 명확하지 않을 수 있습니다.따라서 이러한 성분에 대한 구체적인 제거 성능을 확인하려면 해당 정수기 제조업체나 전문가의 조언을 받는 것이 좋습니다. 정수기 필터가 수돗물의 안전성을 높이는 데 중요한 역할을 하지만, 모든 종류의 오염물질을 완벽히 제거하는 것은 아닐 수 있기 때문에 추가적인 정보가 필요할 수 있습니다.궁금한 점이 해소되셨기를 바랍니다. 추가 질문이 있으시면 언제든지 말씀해 주세요.
화학공학
Q. 화학식으로 계산 한다. 그러면 물에서 수소를 뽑아 낼 수 있는데 왜 상용화가 되지 않을 건가요?
ㅇ안녕하세요물에서 수소를 뽑아내서 에너지를 사용하는 방법에 대해 궁금해하시는군요. 이론적으로는 정말 가능해요. 물(H₂O)을 전기 분해하면 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분리되거든요. 이 수소를 연료로 사용하면, 다시 물로 돌아가기 때문에 매우 깨끗한 에너지라고 할 수 있죠.하지만 이 방법이 상용화되지 않은 이유는 몇 가지가 있습니다.첫째, 전기 분해에 필요한 전기가 문제입니다. 물을 전기 분해하려면 상당히 많은 전기가 필요해요. 이 전기를 생산하는 과정에서 화석 연료를 사용하면, 결국 환경에 도움이 되지 않게 됩니다. 그래서 전기 분해를 위한 전기를 재생 가능 에너지(예: 태양광, 풍력)로 생산하는 것이 중요한데, 이 부분이 아직 충분히 효율적이고 경제적이지 않은 경우가 많아요.둘째, 비용 문제입니다. 현재로서는 수소를 생산하는 비용이 높아서 경제성이 떨어집니다. 전기 분해에 사용되는 전력 비용, 장비 비용 등이 모두 포함되기 때문에, 현재의 기술 수준에서는 다른 에너지원에 비해 경쟁력이 낮죠.셋째, 저장과 운반의 어려움입니다. 수소는 가볍고 부피가 큰데다, 쉽게 누출될 수 있어 저장과 운반이 까다롭습니다. 이를 안전하고 효율적으로 처리할 수 있는 기술도 아직은 부족한 상태입니다.그래서 이론적으로는 가능한 방법이지만, 기술적, 경제적 문제들 때문에 아직 상용화되지 못한 거죠. 다만, 많은 연구가 진행되고 있고 기술이 발전하면서 점차 개선되고 있습니다. 미래에는 좀 더 효율적이고 경제적인 방법으로 수소 에너지를 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.결론적으로 화학식이 잘못된 것은 아니고, 기술력과 경제성의 문제로 인해 아직 상용화되지 않은 것입니다. 앞으로의 기술 발전을 기대해봐야겠네요.
화학공학
Q. 고체전해질은 어떻게 만들어지는지 궁금합니다
ㅇ안녕하세요지금까지 전해질은 주로 액체 형태로 많이 알고 계시죠. 액체 전해질은 전류를 잘 전달하지만, 누액이나 폭발 위험 같은 문제가 있을 수 있습니다. 그래서 요즘 고체 전해질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데요, 고체 전해질은 이러한 문제를 해결할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.고체 전해질을 만드는 방법은 여러 가지가 있는데, 대표적으로 세 가지 종류가 있어요: 고분자 고체 전해질, 무기 고체 전해질, 그리고 복합 고체 전해질입니다.첫 번째로, 고분자 고체 전해질은 고분자 물질에 전해질 용액을 흡수시키거나 혼합하여 만드는 방식입니다. 이런 방식은 고분자의 유연성을 활용해 전기 전도도를 확보하면서도 물리적 안정성을 유지할 수 있게 합니다. 고분자 전해질의 예로는 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 같은 물질이 있어요.두 번째로, 무기 고체 전해질은 무기물질을 이용해 만드는데, 주로 세라믹이나 유리 물질을 사용합니다. 이런 무기 고체 전해질은 매우 높은 이온 전도도를 가질 수 있으며, 화학적으로도 안정적입니다. 대표적인 예로는 리튬 이온 전지를 위한 고체 전해질로 많이 연구되는 황화물(Sulfide)계 전해질이 있습니다.세 번째로, 복합 고체 전해질은 고분자와 무기물을 혼합하여 각각의 장점을 살리는 방식입니다. 이렇게 하면 고분자의 유연성과 무기물의 높은 전도도를 동시에 얻을 수 있죠. 예를 들어, 세라믹 입자를 고분자 매트릭스에 분산시키는 방법이 있습니다.고체 전해질은 전기차 배터리, 휴대폰 배터리 등 다양한 분야에서 사용될 가능성이 높습니다. 액체 전해질에 비해 안전성이 높아지면서도, 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있기 때문에 차세대 에너지 저장 기술로 주목받고 있습니다.이렇게 고체 전해질은 다양한 방법으로 만들어지고 있으며, 앞으로 우리의 일상생활에서 점점 더 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
화학공학
Q. 화학시간에 배우는 주기율표는 어떻게 만들어진 건가요?
ㅇ화학시간에 배우는 주기율표는 화학 원소들을 규칙적으로 배열한 표입니다. 이 주기율표는 19세기 중반, 러시아의 화학자 드미트리 멘델레예프에 의해 처음 만들어졌습니다. 멘델레예프는 원소들을 원자량 순으로 배열하다가, 그들의 화학적 성질이 주기적으로 반복된다는 것을 발견했습니다. 그래서 비슷한 성질을 가진 원소들을 같은 열에 배치하는 방법을 고안해냈죠. 멘델레예프의 주기율표는 오늘날 우리가 사용하는 주기율표의 기초가 되었습니다.주기율표는 시간이 지나면서 원자번호를 기준으로 정렬되는 형태로 발전했어요. 이는 현대의 양자역학과 원자구조 이론을 반영한 것으로, 원자 번호는 원소의 핵 속에 있는 양성자의 수를 의미합니다. 그래서 주기율표의 각 원소는 원자 번호에 따라 정확하게 배치되며, 원소의 성질을 예측할 수 있게 해줍니다.주기율표는 단순히 화학 시간에 외우는 것 이상의 의미가 있습니다. 실생활에서도 중요한 역할을 하고 있거든요. 예를 들어, 의학, 약학, 공학 등 여러 분야에서 원소들의 성질을 이해하고 응용하는 데 사용됩니다. 우리가 사용하는 많은 기술과 제품들, 예를 들어 전자기기, 의약품, 건축자재 등은 주기율표의 원리를 바탕으로 개발된 것들이 많습니다.그래서 주기율표는 화학을 배우는 학생들에게만 중요한 것이 아니라, 우리 생활 속에서도 중요한 도구로 사용된다고 할 수 있습니다. 주기율표를 통해 원소들의 성질과 그들 간의 관계를 이해하면, 다양한 분야에서 그 지식을 실질적으로 활용할 수 있게 되는 것이죠.
화학공학
Q. 진통제성분(이부프로펜,아스피린,타이레놀)
ㅇ네, 맞아요. 진통제 성분인 이부프로펜, 아스피린, 타이레놀을 얇은막크로마토그래피(TLC)로 구분하는 실험을 하셨군요. 이 방법으로 전개된 성분이 육안으로 보이지 않을 때, 자외선을 쐬면 보이는 경우가 많아요.TLC 판에는 보통 자외선에서 형광을 나타내는 얇은 층이 코팅되어 있어요. 그래서 전개된 성분들이 자외선을 받으면 형광을 방해해서 검은 점으로 보이게 돼요. 이렇게 하면 눈에 보이지 않던 성분들을 쉽게 확인할 수 있죠. 즉, 자외선을 사용하면 각 성분이 TLC 판 위에서 이동한 거리를 비교하고, 이를 통해 성분을 구분할 수 있어요. 혹시 더 궁금한 점이나 추가로 알고 싶은 부분이 있으시면 언제든지 말씀해 주세요.