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나노입자의 표면 화학이 의학적 진단과 치료에 어떻게 응용되나요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.나노기술 같은 경우 말씀하신대로 의학 분야에서 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 보고 있습니다.그렇게 때문에 여러 나라에서 적극적으로 연구중이구요.특히 기존 치료법으로 효과를 보기 어려웠던 암, 뇌 질환 등 난치병 치료에 대한 기대가 높습니다.(나노 입자 표면에 특정 질병 세포나 조직을 인식하게 하는 분자를 부착해서 약물을 정확하게 전달하는 방식)하지만 아직까지는 연구 단계에 있어서 상용화되기 위해서는 해결해야 할 과제들이 많습니다. 예를 들어 나노입자의 생체 내 안전성, 체내 분포, 배출 등등 난제가 많이 존재합니다.
학문 / 화학공학
24.12.12
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비료의 주성분인 암모니아 합성에서 하버-보슈 공정의 역할
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.말씀하신대로 하버-보슈 공정은 암모니아를 대량 생산하는 주요 공정 중 하나입니다. 인류 역사상 가장 중요한 화학 공정 중 하나라고 평가받고 있죠 (질소 비료의 주원료로 사용되어 세계 인구 증가에 크게 기여)주요 하버-보슈 공정 원리로는 대기 중의 질소 분자를 깨뜨리고 수소와 결합시켜 암모니아를 합성하는 과정입니다.(질소는 매우 안정한 상태이기 때문에 자연 상태에서는 다른 물질과 잘 반응하지 않습니다.)그래서 고온 고압조건에서 촉매를 이용해 반응시키는 방식으로 진행합니다.이를 통해서 결국 식량 문제 해결에 크게 기여한바가 인정이 되었죠.
학문 / 화학공학
24.12.11
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용질이 용매에 녹아있는 물질을 용액이라고 합니다. 기체, 고체에 대한 예시를 알려주세요.
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.용액의 정의를 보면, 용액이란 두 가지 이상의 물질이 고르게 섞여 하나의 상을 이루는 균일 혼합물을 말합니다.용액의 '액'이 액체만을 의미하는 것은 아닙니다. '액'이 액체를 뜻하는 한자 液이라 착각하기 쉽지만 꼭 액체일 필요는 없고 균일 혼합물이기만 하면 됩니다. 고체나 기체에 대해서도 solution=solute+solvent라 헤요다만 일반적으로는 용매가 액체인 경우를 지칭하는 경우가 많긴 하죠중요한 것은 용질과 용매가 고르게 섞여 하나의 상을 이루는 상태라는 것입니다.
학문 / 화학공학
24.12.10
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전자 폐기물에서 귀금속을 회수하는 친환경 화학 공법은 무엇이 있을까요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.말씀하신대로 전자 폐기물에서 귀금속을 회수하는 것은 아주 중요한 기술이라고 생각됩니다. 특히 요즘처럼 환경친화적인 기술들이 각광받고 있는 시대에서는 더 기술발전 할 요소가 많이 있다고 봅니다.그래서 기존의 금속 추출 공정에서 사용되는 유해 화학 물질을 줄이고 친환경적인 방법에 대해서 여려 언구가 진행중인것으로 알고있구요대표적으로, 미생물을 이용한 생물학적 침출 방법이있고 (미생물이 금속 이온을 흡착하거나 산화환원반응 등을 통해)친환경 용매를 이용한기술이있습니다. (이온성 액체, 딥 유텍틱 용매 등)또 전기화학적 방법으로, 생물 전기화학 시스템(미생물과 전극을 이용하여 전자 생성 -> 이온 환원시켜 금속 회수)초임계 유체 등을 활용한 방법 등이 있습니다.참고하세요 감사합니다-!
학문 / 화학공학
24.12.10
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초임계 유체가 화학 반응 속도를 증가시키는 원리는 무엇일까요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.일단 초임계 유체는 특정 온도와 압력 이상의 상태에서 액체와 기체의 성질을 동시에 가지는 물질입니다. 즉 액체처럼 높은 밀도로 용질을 용해할 수 있는 능력과 기체처럼 낮은 점도로 물질 이동이 빠른 특징을 동시에 가지고 있죠가장 핵심적인 원리로는 일단 높은 용해도(액체/기체의 장점을 모두 갖고있음)로 인해서, 반응물 분자간의 충돌 횟수를 증가시켜서 반응속도를 높인다는 점입니다.또한 확산속도가 빠르기 때문에(낮은점도로인함) 분자들이 빠르게 이동하여 충돌할수있도록 하여 반응속도를 증가시키게 됩니다. 말씀하신대로 초임계 유체는 그 독특한 물성떄문에 화학 공정의 효율성을 향상시키는 데 매우 유용하게 활용될 수 있습니다. 특히 환경 문제가 대두되는 현 시대에 중요할 것으로 보고있습니다.참고하세요 감사합니다-!
학문 / 화학공학
24.12.10
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친환경 수소 생산을 위해 어떤 화학적 방법이 가장 효율적인가요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.최근 굉장히 여러 기술들이 발전하고있는데, 친환경 수소 생산을 위한 화학적 방법은 크게 물 전기분해와 바이오매스기술로 나눌수 있습니다먼저 물 전기분해는 물에 전기를 가해 수소와 산소로 분리하는 방식이고바이오매스의 경우, 바이오매스를 고온 열분해해서 가스화하고 이를 이용해서 수소를 얻는방식입니다.둘 다 상용화되어있는 기술이긴한데, 최근에는 특히 촉매를 이용해서 위에서 말씀드린 바이오매스/물 전기분해를 효율적으로 촉진시키는 방식으로 기술개발이 되고있습니다.결국 어쨋든 수소경제실현을 위해서 핵심은 안전하게 저장/운송해서 고효율의 수소연료를 사용할 수 있는 기술들이 핵심적인 기술입니다.참고하세요 감사합니다-!
학문 / 화학공학
24.12.10
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유기 화합물의 결합 에너지를 인공지능으로 예측할 때의 정확도는 어느 정도인가요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.먼저 최근 활용하는 인공지능으로 예측할 때의 정확도는 굉장히 정확한 편입니다. 다만 충분히 고품질의 백데이터를 기반으로 학습을 시켜주어야 하는 선행 과정이 필요합니다. 더 복잡한 모델일수록 더 많은 데이터가 필요하죠(고분자의 경우 더 예측이 어려움)개인적인 의견으로는 현재 AI는 유기 화학 반응의 결과를 90% 이상의 정확도로 예측할 수 있다고 판단됩니다.충분히 보조의 기능을 할 수 있다고 봐야겠죠참고하세요 감사합니다-!
학문 / 화학공학
24.12.10
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반응 속도를 극대화 하는 촉매 기술은 어디에 활용되나요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.말씀하셨듯이 효율을 높이는 화학기술로는 촉매시스템을 필수로 활용합니다. 먼저 어디에 활용되는지 말씀드리면석유화학 제품 생산시 필수로 촉매가 쓰입니다. (낮은 온도에서도 원하는 제품 공정에 맞게 사용)자동차 배기가스 정화 시스템 (촉매 변환기가 사용되어 유해 물질을 무해한 물질로 변환)폐수 처리, 대기 오염 물질 제거 등 환경 관련 처리기술에너지 산업(수소 생산, 연료전지, 이산화탄소 포집 등 신재생 에너지 분야)제약 산업(의약품 합성 과정에서 촉매를 이용)식품 산업(식품 첨가물 생산에 필수 사용)그리고 촉매와 관련되어서, 나노 기술, 생체 모방 기술(자연에서 얻은 아이디어 바탕), 컴퓨터 시뮬레이션과 인공지능을 등을 활용해서 어떤 촉매를 사용할지 설계하고 반응 조건을 최적화하는 작업을 합니다.또 질문하신게 스마트 기기의 접촉 부분인데, 이부분에 직접 촉매가 사용되는 경우는 드뭅니다. 하지만 스마트 기기의 배터리, 디스플레이 등에 사용되는 소재를 생산하는 과정에서 촉매가 활용됩니다 (예를 들어, 배터리의 성능을 향상시키기 위해 촉매를 사용)
학문 / 화학공학
24.12.10
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멤브레인 기술이 분리 공정에 적용된 사례
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.멤브레인기술은 흔히 쓰이고 있는 기술이죠~ 굉장히 사례가 광범위해요 대표적으로, 수처리(해수 담수화, 하수 처리, 정수 등)식품 제작공정시 (우유 농축, 주스, 맥주 발효 등)생명공학(단백질 정제, 바이오 연료 생산 등)화학공정(가스 분리, 액체 혼합물 분리 등)에너지 관련 (수소 생산, 이산화탄소 포집 등)주요 핵심 적용 원리로는 분자 크기 차이를 활용하는 것입니다. (멤브레인에 존재하는 미세한 구멍의 크기보다 작은 분자만 통과시켜 큰 분자를 막음)또 멤브레인 표면에 특정 전하를 부여하여 이온 성분을 선택적으로 통과시키도 합니다. (나노필터 등)그리고 역삼투압 멤브레인의 경우 엠브레인 재질과에 따라 특정 용매에 잘 녹는 물질만 통과시키는 방법을 사용합니다.참고하세요 감사합니다 -!
학문 / 화학공학
24.12.09
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소독용 에탄올 알코올 램프에 넣어서 써도 될까요?
안녕하세요. 김석진 전문가입니다.보통 알코올 램프용 에탄올은 일반적으로 순도가 높은 에탄올을 사용해요 (95%이상) 첨부하신 소독용 에탄올은 농도가 83%로 인데, 쓰시면 불순물때문에 불완전연소를 해서 열량 감소나 그을음 등이 많이 나올거에요
학문 / 화학공학
24.12.09
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