안녕하세요? 김석진 전문가입니다.
Q. 화학 공장에서 나오는 흰색 연기는 무엇인지 궁금합니다.
ㅇ전남 여수를 방문할 기회가 있어서 가보았는데요. 그곳에는 우리나라 최대의 석유 화학 공장들이 밀집되어 있더군요. 그런데 각 공장들마다 흰색 연기를 어마어마하게 뿜고 있어서, 이런 연기들이 무엇인지 궁금했습니다.사실 화학 공장에서 나오는 흰색 연기의 대부분은 수증기예요. 석유 화학 공장은 다양한 화학 반응과 공정을 통해 제품을 생산하는데, 이 과정에서 많은 열이 발생해요. 이를 식히기 위해 냉각탑을 사용하고, 여기서 수증기가 대기로 방출되죠. 수증기는 공장에서 냉각 시스템을 통해 발생하는데, 뜨거운 물을 식히는 과정에서 증발한 물이 공기 중으로 방출되면서 흰색 연기처럼 보이는 거예요.또 다른 원인은 정제 공정에서 발생하는 가스들을 정화하는 과정에서도 수증기가 생기기 때문입니다. 화학 공정에서 배출되는 가스를 깨끗하게 하기 위해 수증기와 함께 배출하는 경우가 많아요. 이 과정에서 보이는 흰색 연기는 대부분 물 분자가 포함된 수증기라서 인체에 크게 유해하지는 않아요.물론, 공장에서 배출되는 모든 흰색 연기가 단순히 수증기만 있는 것은 아니에요. 일부 경우에는 미세한 고체 입자나 화학 물질이 섞여 있을 수도 있어요. 그러나 대부분의 석유 화학 공장들은 환경 규제를 준수하고 있어서, 배출되는 연기를 최대한 정화해 인체에 해롭지 않도록 관리하고 있답니다.그래서 여수에서 보신 흰색 연기는 대부분 수증기로, 화학 공정에서 발생하는 열을 식히기 위한 자연스러운 과정의 일환이라고 보시면 돼요. 공장들이 밀집된 지역에서는 이런 연기를 자주 볼 수 있지만, 대개는 환경과 건강에 큰 영향을 미치지 않도록 철저하게 관리되고 있어요.
Q. 효소를 이용한 의료쪽에서 질병진단에 관한 사례
ㅇ효소를 이용한 질병 진단에 대해 궁금하시군요. 효소를 이용한 질병 진단은 현대 의학에서 매우 중요한 역할을 하고 있어요. 몇 가지 사례를 통해 설명해드릴게요.가장 대표적인 예로는 혈당 측정이 있어요. 당뇨병 환자들이 혈당을 측정할 때 사용하는 테스트 키트는 바로 효소를 이용한 진단 도구예요. 이 테스트 키트에는 포도당 산화효소가 들어있는데, 이 효소는 혈액 속의 포도당과 반응해 과산화수소를 생성해요. 생성된 과산화수소는 또 다른 화학 반응을 일으켜 색 변화를 일으키거나 전기적 신호를 만들어내죠. 이를 통해 혈당 수치를 쉽게 측정할 수 있어요.또 다른 사례로는 간 기능 검사를 들 수 있어요. 간에서 분비되는 효소 중 하나인 알라닌 아미노전이효소(ALT)나 아스파르트산 아미노전이효소(AST) 수치를 측정함으로써 간의 건강 상태를 진단할 수 있어요. 간이 손상되거나 염증이 있을 때 이 효소들이 혈액 속으로 방출되기 때문에, 혈액 검사를 통해 이 효소들의 수치를 측정하면 간의 상태를 알 수 있어요.효소를 이용한 진단의 원리는 간단해요. 특정 질병이나 상태에서 특정 효소의 활성도가 변하게 되는데, 이를 측정해서 진단하는 거죠. 효소는 특정한 화학 반응을 촉매하는 단백질이기 때문에, 매우 민감하게 반응해요. 이런 특성을 이용해 소량의 혈액이나 소변만으로도 질병을 진단할 수 있어요.효소를 이용한 또 다른 진단 방법은 엘라이자(ELISA) 테스트예요. 이 방법은 주로 바이러스나 세균 감염을 진단하는 데 사용돼요. 예를 들어, HIV 감염 여부를 확인하는 데 엘라이자 테스트가 사용되죠. 이 테스트에서는 효소가 항체와 결합해 특정 항원과 반응하는 방식을 이용해요. 항원이 있을 경우 효소가 색 변화를 일으켜 감염 여부를 쉽게 확인할 수 있어요.이처럼 효소를 이용한 진단 방법은 다양하고, 많은 질병을 신속하고 정확하게 진단하는 데 큰 도움이 되고 있어요. 효소의 민감성과 특이성을 활용해 작은 변화도 감지할 수 있기 때문에 의료 현장에서 매우 유용하게 사용되고 있답니다.
Q. 고등학생이 생기부에 적기 좋은 화학 실험 알려주세요
ㅇ고등학생이 학교에서 하기 좋은 과학 실험을 찾고 계시는군요. 예를 들어 나일론 합성 실험 같은 것이요. 그런데 나일론보다는 좀 더 흔하지 않고 새롭고 흥미로운 실험을 원하시네요. 그렇다면 '액체 자석 만들기' 실험을 추천드릴게요. 이 실험은 흔하지 않으면서도 흥미롭고, 생기부에 적기에도 좋을 것 같아요.액체 자석, 또는 페로플루이드라고 하는데요, 이건 자성을 띠는 미세한 입자가 액체에 분산되어 있는 상태를 말해요. 페로플루이드는 자기장이 가해지면 액체가 자석처럼 행동해 독특한 모양을 만들어내죠. 이 실험을 통해 학생들은 자성, 나노입자, 유변학(액체의 흐름에 관한 학문) 등 다양한 과학 개념을 배울 수 있어요.실험 방법은 간단해요. 먼저, 자성 나노입자가 포함된 토너나 철가루를 준비하고, 이를 물이나 기름과 같은 액체에 섞어요. 이 혼합물을 잘 저어주면 페로플루이드가 완성됩니다. 이때 자성을 띠는 입자가 액체에 잘 분산되도록 계면활성제를 약간 넣어주는 것도 좋아요. 그 다음, 이 액체에 자석을 가까이 가져가면 자성 나노입자가 자기장에 반응해 독특한 모양을 형성하는 것을 볼 수 있어요.이 실험은 준비물이 비교적 간단하고, 결과도 눈에 띄게 나타나기 때문에 학생들이 직접 해보기에 좋습니다. 또한, 실험 과정에서 자기장과 나노입자, 유변학에 대한 이해를 높일 수 있어 과학적 호기심을 자극하기에도 충분하죠.이 실험을 통해 다양한 과학 개념을 탐구하고, 독특한 결과를 얻을 수 있어 생기부에도 훌륭하게 기록될 수 있을 거예요. 새로운 것에 도전해보고 싶은 학생들에게 딱 맞는 실험이라고 생각해요.
Q. 포항 유정 개발시 배출되는 화학약품들은 어떤 것들이 있나요
ㅇ포항에서 유전 개발이 착수된다면 여러 가지 화학물질들이 배출될 수 있는데요, 대표적으로 어떤 화학물질들이 있는지와 그들이 인체에 얼마나 유해한지에 대해 이야기해볼게요.우선, 유전 개발 과정에서 흔히 배출되는 화학물질들로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 휘발성 유기화합물이 있습니다. 이들 화합물은 원유와 가스의 채취 및 정제 과정에서 발생할 수 있는데요, 벤젠 같은 경우는 잘 알려진 발암물질로, 장기간 노출되면 백혈병 등의 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 톨루엔과 크실렌도 신경계에 영향을 미쳐 두통, 어지러움, 피로감 등을 유발할 수 있습니다.또한, 드릴링 머드(drilling mud)라고 불리는 드릴링 공정에서 사용되는 화학물질들도 있습니다. 이 드릴링 머드에는 바륨, 크롬, 납 등의 중금속이 포함될 수 있습니다. 이러한 중금속들은 환경에 유출될 경우 토양과 수질 오염을 일으킬 수 있으며, 인체에 노출되면 각종 중독 증상을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 바륨 중독은 근육 약화와 심장 박동 이상을 일으킬 수 있고, 크롬과 납은 발암성 물질로 분류되어 있어 장기간 노출 시 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.유전 개발 과정에서 사용되는 또 다른 중요한 화학물질은 유압 파쇄(프래킹) 과정에서 사용되는 첨가제들입니다. 이 첨가제들에는 여러 가지 유독성 화합물들이 포함될 수 있으며, 물과 혼합되어 땅속에 주입됩니다. 이 과정에서 화학물질이 지하수로 유출되면 심각한 수질 오염을 일으킬 수 있습니다. 특히 프래킹 첨가제 중 일부는 인체에 노출될 경우 피부 자극, 호흡기 문제 등을 유발할 수 있습니다.이렇게 포항 유전 개발 시 배출될 수 있는 화학물질들은 각기 다른 방식으로 인체에 유해할 수 있으며, 환경 오염을 통해 간접적으로 영향을 미칠 수도 있습니다. 따라서 이러한 화학물질의 배출을 최소화하고, 환경 보호를 위한 적절한 관리와 규제가 필요합니다.
Q. 도금공장에 쓰이는 약품은 어떤것들이있나요?
ㅇ도금 공장에서 사용되는 약품에는 여러 가지가 있습니다. 도금 공정에서 표면 도금 처리를 위해 다양한 약품이 사용되는데요, 대표적인 것들을 소개해드릴게요.첫째, 전처리 약품이 있습니다. 금속 표면의 불순물이나 산화물을 제거하기 위해 사용되며, 대표적으로 산세액과 알칼리 세정제가 있습니다. 산세액은 금속 표면의 산화물을 제거하고, 알칼리 세정제는 기름기나 유기물을 제거하는 데 사용됩니다.둘째, 도금액이 있습니다. 금속을 실제로 도금하는 용액인데요, 도금하고자 하는 금속에 따라 여러 종류가 있습니다. 예를 들어, 구리 도금액, 니켈 도금액, 크롬 도금액 등이 있습니다. 각각의 도금액은 특정한 금속 이온을 함유하고 있어 원하는 금속층을 형성합니다.셋째, 후처리 약품이 있습니다. 도금 후에 금속 표면의 내구성을 높이고, 부식을 방지하기 위해 사용됩니다. 대표적으로 크로메이트 처리제와 패시베이션 약품이 있습니다. 크로메이트 처리제는 아연 도금 후에 사용되어 부식 저항성을 향상시키고, 패시베이션 약품은 스테인리스강 도금 후에 사용되어 내식성을 높입니다.이 외에도 다양한 특수 약품들이 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 광택제는 도금층의 외관을 개선하기 위해 사용되며, 첨가제는 도금액의 성능을 조절하는 데 사용됩니다. 이러한 약품들은 도금 공정의 품질을 높이고, 원하는 특성을 가진 금속 표면을 얻기 위해 필수적입니다.이렇게 도금 공장에서 사용하는 약품들은 각각의 공정 단계에서 중요한 역할을 하며, 전체적인 도금 품질을 좌우합니다. 다양한 약품들의 조합과 사용법에 따라 최적의 도금 결과를 얻을 수 있습니다.