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전기가 필요 없는 냉장고 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (300)
전기가 필요 없는 냉장고 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (300)
누구나 한번쯤 전기요금 고민으로부터 해방되고 싶어 이를 사용하지 않는 제품을 찾아보게 됩니다. 현실에서 그런 제품을 찾기는 쉽지 않습니다. 특히 365일 전기를 공급해야 하는 냉장고는 문을 적게 여는 것이 최선의 에너지 절약 방법이라고 인식될 만큼 대안이 없어 보이는데요. 만약 냉장고를 전기 없이 쓸 수 있다면 믿겠나요? 지금부터 고정관념을 탈피한 냉장고를 소개하겠습니다. ◆지하 냉장고 집 전기 계량기를 멈추고 싶어도 냉장고 하나 탓에 불가능한 일이 되고 맙니다. 그런데 이런 일을 가능하게 해주는 냉장고가 있습니다. 바로 지하 냉장고(위 사진)입니다. 간단하게 설명하면 겨울철 어머님들이 김장 김치를 보관하는 방법을 떠올리면 됩니다. 마당에 구덩이를 파고 항아리를 묻는 것처럼 냉장고를 땅속에 묻는 것입니다. 사실 지하실이나, 동굴과 같은 곳에 물건을 보관하는 방식은 새롭다고 할 수 없습니다. 우리가 김장독을 땅에 묻는 것이나 과거 서빙고에 얼음을 보관했던 것처럼 오래전부터 이용해온 방법인데요. 땅을 파고 독특하게 생긴 냉장고를 묻기만 하면 전기를 활용하지 않아도 과일과 야채, 치즈, 와인 등을 보관하기에 최적의 상태인 10도를 유지합니다. 사람이 들어갈 수 있을 정도로 큰 이 냉장고는 수납공간도 넉넉한데요. 액체류 3000ℓ를 보관할 수 있으며, 음식은 500㎏까지 됩니다. 물론 마당이 없는 도시 빌딩 숲에 사는 이들은 사용하기 어렵다는 단점이 있지만, 최근 큰 인기를 얻고 있는 전원주택과 같이 외곽에서 생활하는 이들에게는 유용한 제품인 것 같습니다. 여러 가구가 같이 써도 될 정도로 공간은 넉넉하니 공동 냉장고로 이용하는 것도 좋은 방법이 될 것 같습니다. ◆바이오 쿨러 다양한 마케팅으로 우리에게 신선한 재미를 전달하는 코카콜라가 과거 콜롬비아와 같이 더운 지역의 주민들을 위해 독특한 냉장고를 만든 바 있습니다. 우리에게 너무 당연한 전기와 냉장고. 그러나 아직도 전기가 공급되지 않아 냉장고 자체가 없는 곳이 일부 있는데요. 콜롬비아의 라과히라주에 위치한 아이피르라는 마을도 그런 곳 중 하나입니다. 45도를 웃도는 더위! 누구보다 시원한 물 한잔이, 음식을 보관할 수 있는 냉장고가 필요할 텐데요. 타는 듯한 더위에도 시원한 물 한잔 편하게 마실 수 없다고 합니다. 이 같은 사정의 아이피르 마을 사람들을 위해 코카콜라가 바이오 쿨러(바로 위 사진)를 제공하여 시원한 콜라를 맛볼 수 있게 해준 바 있습니다. 어떻게 전기도 없는 곳에서 시원한 콜라를 제공할 수 있는지 원리가 궁금해지는데요. 바이오 쿨러는 우리가 알고 있는 기화 원리를 활용한 것입니다. 기화는 열에너지를 흡수한 액체가 기체로 변화는 현상을 이르는데요. 그럼 바이오 쿨러는 기화 현상을 어떻게 이용했는지 확인해 보겠습니다. 바이오 쿨러 상단에는 다른 냉장고와 달리 식물이 자라고 있는데요. 바로 이 식물이 바이오 쿨러의 핵심입니다. 냉장고 위에 있는 식물에 물을 주면 주변의 뜨거운 온도로 기화가 되고, 그 작용으로 냉장고 안의 열이 내려갑니다. 그리고 냉장고 내부에 설치된 냉각 거울이 증기 응축을 도와 내부 온도를 더욱 낮출 수 있습니다. 이런 원리로 냉장고 안은 전기를 사용하지 않고도 10도를 유지하게 되고, 뜨거운 날씨에 시원한 음료수를 마실 수 있습니다. 언제나 전기가 필요하다고 여겼던 냉장고. 그러나 생각의 전환으로 전기가 필요 없는 냉장고가 탄생했습니다. 삶의 지혜와 간단한 과학 원리만 잘 써도 에너지 절약에 한발 더 나아갈 수 있을 것 같은데요. 이를 시작으로 실제 생활에 누구나 적용할 수 있는 다양한 제품이 등장하길 기대해봅니다. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:45:21
고체비누가 액체비누보다 친환경적? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (299)
고체비누가 액체비누보다 친환경적? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (299)
환경을 생각해 플라스틱 용기 등을 사용하지 않은 고체비누(위 사진)가 주목받고 있습니다. 액체비누보다 보통 더 오래 쓸 수 있을 뿐만 아니라 방부제나 화학성분이 적게 쓰였다는 인식이 퍼지면서 그 인기도 상승하고 있는데요. 정말 고체비누가 액체비누보다 안전하고 친환경적일까요? 오늘은 우리가 날마다 사용하는 비누에 대해 알아보고, 고체비누의 장점에 관해 이야기해보겠습니다. ◆비누란? 비누는 넓은 의미로는 포화 및 불포화 고급 지방산, 토르유(油) 지방산, 수지산, 나프텐산(酸) 등의 금속염을 뜻하며, 좁은 의미로는 주로 세정에 이용되는 고급 지방산의 수용성 알칼리 금속염을 뜻합니다. 그리고 용도에 따라 세안용과 세탁용, 주방용으로 나눌 수 있으며, 형태에 따라선 고체와 액체, 가루형으로 구분할 수 있습니다. ◆고체비누의 귀환! 과거에는 고체 형태의 비누가 주로 쓰였습니다. 하지만 2010년대 들어 액상과 버블 폼 등 다양한 형태의 세정제가 등장하면서 고체비누의 점유율을 빼앗아갔는데요. 최근에는 MZ(1980∼2000년 출생) 세대를 중심으로 환경 보호에 도움이 된다는 장점이 알려지면서 인기가 다시금 높아지고 있습니다. 고체비누는 집에서도 손쉽게 만들 수 있다는 장점이 있습니다. ▲식물성 오일에 물과 함께 희석한 가성소다를 섞은 뒤 ▲천연색소와 향을 넣어 비누 틀에 붓고 ▲이를 4~8주 동안 완전히 건조해주면 나만의 고체 바를 만들 수 있습니다. 최근에는 세안용뿐만 아니라 모발에 사용하는 샴푸바, 트리트먼트바, 전신에 사용하는 바디바, 주방에서 사용하는 설거지 바 등 그 종류도 다양해지고 있습니다. ◆고체비누 인기 이유! 고체비누(바로 위 사진)의 인기 요인은 유효성분 함유량이 많아 부피 대비 효율이 높고, 보존제와 방부제 등의 화학성분 등이 적게 쓰여 인체와 환경에 보다 안전하기 때문입니다. 또한 플라스틱 용기를 사용하지도 않기 때문에 쓰레기 걱정이 없어 환경 보호에도 도움을 주고 있습니다. ◆친환경 고체비누, 정말 안전할까? 고체비누는 대부분 식물 성분으로 이뤄진 천연비누로, 화학 성분은 거의 들어가 있지 않은 제품입니다. 그렇다면 정말 고체비누가 안전할까요? ‘99% 천연’이나 ‘식물 성분’이라는 표기가 누구에게나 안전하다는 의미는 아닙니다. 천연 오일과 식물의 꽃, 잎, 줄기에서 추출한 에센셜 오일에는 알레르기를 유발할 수 있는 성분이 함유돼있는 탓입니다. 유기농, 식물 성분이라고 이용했는데 피부 트러블이 났다면, 이는 비누에 알레르기를 유발하는 성분이 포함된 탓입니다. 따라서 천연비누를 고를 때는 성분을 꼭 확인하고, 알레르기를 유발하는 성분은 없는지 반드시 확인해야 합니다. ◆천연비누엔 화학 성분은 거의 없을까? 식품의약품안전처가 발표한 ‘천연 화장품 및 유기농 화장품의 기준에 관한 규정’에 따르면 천연 화장품은 95% 이상의 천연 혹은 천연 유래 성분으로 구성돼야 합니다. 천연 원료는 크게 식물원료와 동물성 원료, 미네랄 원료로 나뉘며, 천연 유래 원료는 식물 원료와 동물성 원료, 미네랄 원료에 생물학적 또는 화학적 공정을 거친 2차 성분을 의미합니다. 천연 유래 성분을 함유하고 있다면, 이는 화학적 공정을 거친 2차 성분이기 때문에 ‘100% 천연제품’이라고 할 수 없습니다. 천연 유래 성분은 성분표에 병풀 추출물, 알로에 추출물, 장미 추출물 등 ‘~추출물’ 형태로 표기돼 있지만, 성분별 함유량을 알기는 어렵습니다. 따라서 99% 천연 유래 성분이라는 표현이 쓰였다면, 이는 ‘물(정제수)+천연 원료+천연 유래 원료’를 뜻한다는 사실을 반드시 인지하고, 원료 함량을 정확히 표기한 제품을 선택하는 것이 가장 좋습니다. ◆‘액체비누 VS 고체비누’ 뭘 쓰지? 액체비누와 고체비누 중 뭘 선택해야 할지 고민이 될 텐데요. 형태와는 무관하게 액체비누와 고체비누 모두 관련 시험을 통과했기 때문에 피부 자극과 안전성, 효과 면에서는 우수합니다. 체질과 이용 방법에 따라 액체 또는 고체 비누를 선택하면 됩니다. 다만 환경을 조금 더 생각한다면 고체비누가 도움되겠죠? 최근에는 액체비누 용기도 100% 재활용할 수 있는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 소재나 페트병을 재활용한 PCR(Post-Consumer Recycled)로 만들어 플라스틱 폐기물을 줄이기 위한 노력을 하고 있습니다. 고체든 액체든, 비누 하나를 사더라도 환경에 미치는 영향까지 고려해서 선택하는 그 마음가짐이 더 중요한 것 같습니다. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:47:50
브레이크 등이 붉은색인 이유 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (298)
브레이크 등이 붉은색인 이유 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (298)
자동차 브레이크 등은 붉은색입니다. 여기에 과학적인 이유가 숨어 있는데요. 바로 빛의 파장 때문입니다. 빨간빛은 다른 색보다 파장이 길고, 잘 흩어지지 않는 특성을 가지고 있습니다. 이로 인해 안개나 비가 오는 날씨에도 원거리에서 식별할 수 있습니다. 그만큼 다른 운전자들이 더 빠르게 대응할 수 있어 사고 위험을 줄일 수 있는 셈이죠. ◆기분에 따라 색을 바꾸는 자동차 등장 자동차를 선택할 때 색상은 중요한 요소입니다. 자동차를 타다 다른 색으로 바꾸고 싶을 때 언제든지 바꿀 수 있다면 어떨까요? 영화에서나 일어날 것 같은 일이 이제 현실에서 일어나고 있습니다. BMW는 세계 최대의 가전 전시회 ‘CES 2023’에서 2년 연속 자동차 외장 색상을 바꾸는 기술을 선보였는데요. 차량 랩핑에 특수 안료를 포함한 마이크로캡슐 수백만개가 들어 있어 운전자가 단추를 누르면 전기자극으로 안료가 캡슐 표면으로 이동, 컬러가 변하는 기술입니다. 모두 32가지로 색을 변경할 수 있다고 합니다. 자동차 색상에 이렇게 과학적인 이유가 숨겨져 있었다니 놀라운데요. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:48:12
전세계 자동차 1위 색은 하양! 과학적 이유 있었다 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (297)
전세계 자동차 1위 색은 하양! 과학적 이유 있었다 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (297)
우리나라에서 가장 인기 있는 자동차 색은 단연 흰색입니다. 자동차 컬러 보고서(엑솔타·2021년)에 따르면 전 세계의 35%가 흰색이며, 우리나라 구매자의 32%가 흰색을 선택했습니다. 흰색 자동차를 선택하는 이유엔 단순히 좋아해서가 아닌, 과학적인 사실 또한 숨겨져 있다고 하는데요. 오늘은 자동차 컬러 속 과학의 원리를 알아보겠습니다. ◆자동차 색상에 따라 온도가 다르다! 해외에서 실시한 실험에 따르면 외부 온도가 36도일 때를 기준으로 자동차의 색상별 지붕 온도를 확인한 결과 하양 54.4도, 은색 60.4도, 파랑 71도, 검정 83.3도로 나타났습니다. 흰색 자동차의 지붕 온도가 가장 낮았습니다. 이렇게 자동차 색에 따라 표면 온도가 달라지는 이유는 빛의 파장 때문인데요. 우리 눈에 보이는 태양빛은 백색(가시광선)이지만, 프리즘으로 빛을 분리하면 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보 입자로 이뤄진 다양한 파장이 숨어 있습니다. 검은색은 이 모든 빛을 흡수해 표면 에너지를 증가시키고, 이로 인해 온도가 올라갑니다. 하지만 흰색은 가시광선뿐만 아니라 적외선까지 반사해 표면 에너지를 감소시켜 주는데요. 자동차 색상에 따라 빛의 반사율 또한 달라지기 때문에 온도 차이가 발생하는 것입니다. ◆흰색 자동차가 연비가 더 좋다 무더운 여름 한낮에는 차량 표면뿐만 아니라 내부 온도 또한 크게 올라 에어컨 사용량이 증가하는데요. 어두운색 차량은 흰색보다 더 뜨겁게 달궈지는 탓에 상대적으로 에어컨 사용량이 많을 수밖에 없습니다. 이로 인해 연료 소모는 물론이고 배기가스 배출량 또한 늘어나게 되는데, 실제 검은색 차량과 비교했을 때 흰색은 연비를 최대 5% 절감할 수 있다고 합니다. ◆사고율도 자동차 색과 연관이 있다고? 경찰청이 공개한 차량 색상별 사고율 조사 결과에 따르면 파랑과 초록은 각각 전체의 25%와 20%인데 비해 회색과 하양은 17%와 12%를 각각 차지해 상대적으로도 낮은 것으로 나타났습니다. 흰색, 은색, 노랑과 같이 밝은 색상은 어두운 색채보다 빛을 더 많이 반사해 눈에 잘 띄기 때문이죠. 여러분도 이제 자동차 색을 고를 때 기능과 안전까지 고려하는 건 어떨까요? 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:55:15
과학이 밝힌 ‘여름에 입맛 없는 이유’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (296)
과학이 밝힌 ‘여름에 입맛 없는 이유’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (296)
푹푹 찌는 여름이 되면 입맛이 없다는 이들이 많아지는데요. 따라서 시원하거나 자극적인 음식을 더 찾게 됩니다. 실제 입맛은 우리 체온과 밀접한 관계가 있다고 합니다. 체온에 영향을 미치는 요소들을 살펴보면서 어떻게 입맛과 관계가 있는지 알아보겠습니다. ◆기초대사량 여름에 날이 더워지면 우리 몸을 따뜻하게 유지하기 위해 필요한 기초대사량이 줄게 되는데요. 그만큼 에너지가 필요하지 않아 배가 쉽게 고프지 않게 됩니다. 따라서 여름에는 입맛이 없게 되는데요. 반대로 겨울이 되면 차가워진 몸을 데우기 위하여 많은 에너지가 필요하게 되고, 기초대사가 올라가게 됩니다. 그만큼 에너지를 많이 소비해 배도 쉽게 고프게 되는데요. 따라서 겨울에 식욕이 더 있지요. ◆음식 섭취 우리 몸은 정상 체온을 유지하기 위해 노력하는데요, 체온을 유지하기 위한 노력 중 하나가 바로 음식 섭취를 통한 조절 방법입니다. 식욕을 억제하고 촉진하는 물질인 렙틴은 체온 조절 중추에 일정 부분 영향을 미칩니다. 그렇게 식욕을 조절해주는데요, 갈색 지방조직이나 백색 지방조직, 골격근, 간 등에도 작용해 열 생산을 조절하기도 합니다. 날씨가 더워지면 렙틴이 갈색 지방조직을 자극해 열 생산을 억제하고 체온을 유지 시키는 데요, 바로 이 렙틴이 식욕 촉진 물질을 억제하는 효과가 있어 입맛이 떨어뜨립니다. ◆교감신경 기온이 올라가면 체내 열도 함께 높아지는데요. 자율신경이 흐트러져 부교감신경의 작용이 약해집니다. 부교감신경이 약화되면 위와 장 등의 기능이 떨어지는데요, 이에 따라 식욕도 없어집니다. 소화 기능도 나빠져 점점 음식을 받아들이기 힘들게 됩니다. ◆폭염에 대한 인체 반응 국가 건강정보 포털 질병관리청에서 폭염에 대한 인체 반응을 소개한 바 있는데요. 우리가 유지 중인 37도를 넘으면 몸의 다양한 체온 조절기관이 작동합니다. 체온은 열 생산과 열 손실의 균형에 의해 조절되는데, 폭염 때는 기초대사에 의한 체열 발생 감소로 식욕 부진이 오고 음식 섭취량도 줄게 된다고 합니다. 차고 시원한 음식을 먹으면 식욕을 회복하는 데 도움이 될까요? 여름에 수분 섭취는 중요하지만, 너무 찬 음료는 설사와 복통, 두통 등 좋지 않은 영향을 준다고 합니다. 너무 찬 음료는 피하고, 수박이나 과일, 나물 등 채소류를 통해 수분을 충분히 섭취하는 것도 여름철 건강을 지키는 데 도움이 된다고 하네요. 입맛 없다고 굶지 말고, 골고루 잘 먹길 바랍니다. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:55:57
미용실에 나타난 가성 소다, 헤어펌 완성하다! [우리가 몰랐던 과학 이야기] (295)
미용실에 나타난 가성 소다, 헤어펌 완성하다! [우리가 몰랐던 과학 이야기] (295)
가성 소다가 없었다면 지금의 헤어펌은 존재하지 않을 수 있었다는 사실, 아셨나요? 멋진 웨이브 스타일로 분위기를 확 변신시켜주는 헤어펌! 어떻게 탄생했는지부터 컬이 만들어지는 화학적 원리는 무엇인지 알아보겠습니다. ◆헤어펌의 탄생! 지금의 헤어펌은 무려 100년 전에 발명됐다고 알려져 있습니다. 19세기에 들어서면서 머리를 손질하는 인두와 아이롱이 발전하기 시작합니다. 안전하면서 사용하기 편리한 헤어세팅 기구를 활용해 인류는 다양한 웨이브 헤어 스타일을 연출할 수 있게 됐지요. 다만 아이롱은 물과 열로 머리카락 케라틴의 모양만 임시방편으로 바꿔놓는 것에 불과했습니다. 영구적인 웨이브를 연출할 수 있게 된 것은 카를 네슬러(Karl Nessler)라는 독일인이 머리카락을 부드럽게 만든 뒤 열을 이용해 다양한 형태로 변형시킬 수 있는 기술을 고안하면서부터입니다. 네슬러는 머리카락 케라틴의 성질을 바꿔 부드럽게 만든 뒤 형태를 고정한다면, 모양을 바꿀 수 있다고 추정했는데요. 이러한 이론으로 네슬러는 펌을 위한 약품과 열처리 기계 개발에 착수했고, 무려 10년의 세월을 연구에 매진했습니다. 그리고 오랜 연구 끝에 네슬러는 가성 소다가 머리카락을 부드럽게 만들어 준다는 사실을 알아내죠. 세계 최초의 펌제는 이렇게 탄생합니다. 미국에 이민한 네슬러는 뉴욕에 헤어샵을 열고 펌 사업으로 엄청난 부를 획득하였는데요. 미국 곳곳에 분점을 낼 정도로 붐이었다고 전해집니다. 그 이후로도 헤어펌의 기술은 날로 발전해서 지금에 이릅니다. 지금의 펌 기술의 기본은 네슬러로부터 비롯됐다고 볼 수 있답니다. ◆가성 소다와 헤어펌의 화학적 원리 가성 소다는 화학 용어로 ‘수산화나트륨’이라고 부릅니다. 아주 대표적인 알칼리 물질로, 흰색의 반투명한 결정을 이루고 있지요. 가성 소다는 탄산소다 수용액에 석회수를 넣어 끓이거나 식염의 수용액을 전기로 분해하면 얻을 수 있답니다. 수산화나트륨은 공기 중 수분과 이산화탄소를 흡수하는 성질이 있는데요. 수분을 흡수해 녹아버리기도 하고 이산화탄소와 결합해 탄산나트륨이 되기도 합니다. 물에 녹으면, 수산화 이온(OH-)을 배출하며 강한 알칼리성을 띠는데요. 단백질을 녹이는 염기성의 특징으로 비누나 세제 등에 쓰입니다. 단백질을 녹이는 성분을 지닌 가성 소다는 역시 단백질로 구성된 머리카락의 구조를 변화시킬 수 있답니다. 가성 소다 펌제를 처음 고안한 네슬러도 머리카락의 케라틴 다발을 부풀게 만든다면 웨이브를 더욱 오래 지속할 수 있다고 예측한 바 있는데요. 가성 소다가 어떻게 머리카락의 구조를 변화시키는지 자세히 알아보겠습니다. 그물 형태로 얼기설기 연결된 모양을 가교(cross-linking)라고 하는데, 머리카락의 케라틴은 이 형태를 띠고 있답니다. 가교 형태의 고분자는 일반적인 용매에는 잘 녹지 않습니다. 용매가 가교된 분자 결합 사이사이에 들어가 부풀어 오르면 이것을 '팽윤’(swelling)이라고 부르지요. 머리카락이 팽윤 됐다는 것은 부풀어 올라 부드러워지면서 펌 효과가 극대화될 수 있다는 것을 의미합니다. 가성 소다는 케라틴의 구조 일부를 끊어버립니다. 견고한 가교 형태의 구조가 사라지면서 머리카락은 부드러운 형태(팽윤 현상)가 됩니다. 원하는 모양으로 변형시킨 머리카락에 과산화수소와 같은 산화제를 활용해 끊어진 케라틴 구조를 이어주면, 머리카락이 구불구불한 상태에서 단백질 구조가 이어졌기 때문에 웨이브가 계속 유지되는 것이죠 ◆헤어펌이 ‘시술’인 이유는? 한 뷰티 칼럼니스트는 헤어펌을 일컬어 ‘수술과 같다’고 표현한 바 있습니다. 피부 조직을 절개하고 내부 기관에 의학적인 처리를 한 뒤 조직을 다시 봉합하는 수술의 원리가 케라틴 구조를 깨고 열처리를 한 뒤 다시 그 구조를 되돌리는 헤어 펌의 화학적 과정과 크게 다르지 않기 때문이죠. 이런 측면에서 볼 때 ‘헤어펌 시술’이라는 말은 전혀 어색하지 않은 표현인 것 같네요. 우리의 스타일을 더욱 빛나게 해주는 웨이브 헤어 스타일. 평소 즐겨하던 헤어펌에도 이런 놀라운 화학작용이 숨겨져 있었는데요. 그 바탕에 한화솔루션에서도 생산하고 있는 가성 소다가 주역이라고 하니 더욱 신기합니다. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:56:22
썩지 않지만 친환경! 바이오 베이스 플라스틱 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (294)
썩지 않지만 친환경! 바이오 베이스 플라스틱 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (294)
우리 생활의 편리함을 위해 플라스틱 기술은 발전을 거듭해 생활용품부터 전자제품, 자동차, 건축, 항공, 우주까지 전 분야에 걸쳐 다양하게 사용되고 있습니다. 그리고 이제 지구환경을 위해 지속가능하면서도 환경친화적인 소재의 플라스틱 제품들이 등장하고 있습니다. 최근에는 생산 과정에서 소재를 활용해 탄소 배출량을 줄인 ‘바이오 플라스틱’이 친환경으로 주목받고 있는데요. 오늘은 친환경 바이오 플라스틱에 대해 자세히 알아보겠습니다. ◆바이오 플라스틱(Bio Plastics)이란? 바이오 플라스틱은 바이오매스(Biomass)를 원료로 만듭니다. 바이오매스란 태양 에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물체와 이들을 식량으로 하는 동물, 미생물 등의 유기체를 총칭합니다. 바이오 플라스틱은 원료, 분해 및 생산 방법에 따라 크게 생분해성(Biodegradable)과 바이오 베이스(Bio-based)로 나눌 수 있습니다. 생분해성 플라스틱은 바이오매스 함량이 50~70% 이상이며, 6개월 내 90% 이상 생분해가 됩니다. 한편 바이오 베이스 플라스틱은 바이오매스 함량이 20~25%이지만, 생분해되지는 않는데요. 제조 과정에서 바이오 소재를 활용해 탄소 배출 저감에 크게 기여하는 장점이 있습니다. ◆생분해되지 않는 생분해 플라스틱? 자연에서 분해되는 생분해성 플라스틱은 대표적으로 사탕수수나 옥수수 전분 등 식물성 원료를 기반으로 만든 PLA(Polylactic acid), 그리고 석유계 원료를 기반인 PBS(Polybutylene Succinate), PBAT(Polybutylene Adipate Terephthalate), PHA(poly hydroxyalkanoate) 등이 있습니다. 생분해를 위해선 각기 특정한 조건이 필요한데요. PLA는 고온 고습한 조건, PBAT는 땅에서, PHA는 바다에서 각각 분해가 잘 이루어집니다. 이렇게 각기 다른 분해 조건은 생분해성 플라스틱의 단점이기도 하죠. ◆분해되지 않지만 친환경이에요, 바이오 베이스 플라스틱! 바이오 베이스 플라스틱은 식물성과 석유 기반 원료를 섞어 만듭니다. 따라서 생분해는 불가능한데요. 그런데도 친환경인 이유는 제조 과정에서 이산화탄소를 배출하는 석유계 플라스틱 소재를 일부 또는 전부 대체할 수 있기 때문입니다. 바이오 베이스 플라스틱을 만드는 데 쓰이는 식물성 재료는 볏짚, 왕겨, 옥수숫대와 같은 농업 폐기물이나 폐식용유 등 식물의 부산물을 재활용한 것입니다. 그리고 폐기 후에도 일반 플라스틱처럼 재활용할 수 있어 탄소 중립 시대 친환경 제품으로 주목받고 있는 것이죠. ◆바이오 베이스 플라스틱 종류 바이오 베이스 플라스틱은 대표적으로 바이오 PE(폴리에틸렌), 바이오 PET(polyethylene terephthalate), 바이오 PA(polyamide) 등이 있습니다. 바이오 베이스 플라스틱은 다양한 명칭으로 불리기도 하는데요. 재활용할 수 있어 순환경제에 기여할 수 있다는 의미의 바이오 순환(Bio-Circular), 바이오 원료를 투입해 만들었다는 의미의 바이오 밸런스드(Bio-balanced), 그리고 바이오 속성 원료 기반이라는 의미의 바이오 속성(Bio-attributed)으로 불리기도 합니다. ◆친환경 바이오 PVC(Bio-balanced PVC)의 탄생! 최근 한화솔루션은 폐식용유를 재활용한 친환경 바이오 PVC(Bio-balanced PVC) 생산을 위해 가공업체들과 ‘탄소 저감을 위한 바이오 PVC 사업 협력’ 업무협약(MOU)을 맺었습니다. 이번 협약으로 한화솔루션은 국내 최초로 바이오 PVC를 적용한 바닥재·벽지·파이프·타폴린·랩 등의 제품을 생산하게 됐는데요. 제품 생산 과정에서 탄소를 감축해 중립에 기여할 뿐만 아니라 폐식용유를 재활용해 환경 보호에도 기여하고 있다는 데 의의가 있습니다. 재활용을 넘어 이제는 바이오 플라스틱까지! 친환경 제품에 대한 적극적인 투자와 개발을 통해 지속가능한 미래를 만들어가는 한화솔루션에 많은 관심과 응원을 부탁드립니다! 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:56:48
보이지 않는 냄새, 우리는 어떻게 구별할까? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (293)
보이지 않는 냄새, 우리는 어떻게 구별할까? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (293)
과거 한 드라마는 냄새를 눈으로 볼 수 있다는 독특한 설정으로 흥미를 끌었었는데요. 우리는 어떻게 맡고 또한 다양한 냄새를 구분할 수 있는 것일까요? 냄새 속에 들어 있는 화학의 재미있는 비밀을 밝혀볼게요. ◆냄새는 정말 볼 수 없을까? 냄새를 눈으로 본다? 상상만 해도 즐거운데요. 실제 냄새는 사람 육안으로 볼 수 없다고 합니다. 냄새 분자는 대개 나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 수준인데요. 실제 사람이 눈으로 볼 수 있는 가장 작은 크기는 100㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)라고 해요. 분자 현미경을 통해서만 보인다고 합니다. ◆냄새는 어떻게 구별할까? 사람의 코 안에는 숨을 쉴 때 들어오는 공기 중 분자를 잡아내 무엇인지 알아낼 수 있는 감각기관이 있다고 해요. 감각기관에 자극이 들어오면 뇌에 전달되는데요, 어떻게 조합돼 활성화되느냐에 따라 어떤 냄새를 맡을 수 있느냐가 결정된다고 합니다. 코 안에는 작은 섬모들로 이뤄져 있는 후각 신경이 있는데, 너무 작아 잘 보이지 않지만 코 안쪽을 따라 2㎠ 안에 약 500만개의 수용체가 있다고 해요. 이들 섬모는 바로 뇌로 이어지는 신경의 말단에 위치하고 있어, 냄새가 들어오면 1초도 안 되는 사이에 수용체의 표면에 있는 빈 공간으로 이동해 우리가 인지하는 것이라고 합니다. ◆향수를 만드는 화학자들 향을 구분하고 만들어낸 이는 바로 화학자들인데요. 오랜 연구를 통해 섬모의 수용기에 몇가지 기본 형태가 있고, 냄새와 물질의 화학 조성 사이에 밀접한 관계가 있다는 사실을 알아냈습니다. 기본적인 향을 ‘플로랄’(꽃)과 ‘그린(풀)’, ‘동물’, ‘향신료 나무’로 나누고, 휘발성이 강한 시향부터 중간향, 기초향으로 구분했는데요. 호박향이 나게 하려면 어떤 물질을 조합해야 하는지 연구해 새 향을 만들어내기 시작했는데요. 바로 이런 방식으로 향수가 탄생한 것입니다. 향수(perfume)는 라틴어로 ‘연기를 통하여’라는 뜻을 지닌 ‘페르 푸메(per fume)’에서 왔는데요. 과거 신전에서 제사를 지낼 때 향료를 피웠던 관습에서 붙여진 이름입니다. 1930년대 ‘그린’이라 불리는 향이 화학자에 의해 발견됐는데요, 잎 알코올(leaf alcohol)이라 불리는 물질로 정확한 화학명은 ‘시스-3-헥센올(cis-3-hexenol)'입니다. 40년대에 바로 이 향으로 크리스천 디오르가 향수를 만들었다고 합니다. 향수 원료로 각광받고 있는 원료 중 하나가 바로 사향인데요, 1888년 독일 화학자 아돌프 바우어(Adolf Baur)가 트라이니트로톨루엔(Trinitrotoluene·TNT)의 제3부틸(tertiary-butyl) 유도체에서 사향의 냄새가 난다는 사실을 발견했는데요. 그의 이름을 따서 이 화학물질은 ‘무스크 바우어’(Musk Baur)라 지어졌습니다. 그리고 1920년대 들어 나일론 창시자인 월리스 캐러더스가 폴리에스테르(polyesters)에 열을 가하면 사향과 비슷한 향이 난다는 걸 발견했는데요. 이렇게 해서 인공 사향을 만들게 됐는데, 가격도 수천배 싸고 천연 사향과 매우 흡사해 아직까지 많이 사용되고 있답니다. ◆좋은 향이 우리 몸에 미치는 영향 좋은 향을 맡으면 절로 마음이 편안해지면서 기분이 좋아지는데요. 숲 속에 들어가면 나도 모르게 깊은숨을 들이쉬고 내쉬게 되지요. 향기는 단지 기분에만 영향을 미치는 것이 아니라 코를 통해 뇌에 전달돼 호르몬 분비에 직접적으로 영향을 미친답니다. 이 호르몬 조절을 통해 몸속의 여러 증상을 악화시키거나 완화할 수 있다고 하는데요. 바로 향기로 치료하는 아로마테라피가 해당합니다. 아로마테라피는 허브에서 추출한 에센셜 오일을 이용하는 것으로, 베르가못과 자스민은 우울증에 도움을 주고, 라벤더는 편안함을 줘 불안 증세를 완화해준다고 합니다. 또한 라임과 레몬글라스는 식욕 증진에, 진저와 로즈메리는 통증에 각각 효과가 있는 것으로 알려졌습니다. 향으로 치료하는 아로마테라피는 부작용이 적다는 점에서 누구나 쉽게 즐길 수 있다는 장점이 있습니다. 특별히 아픈 곳이 없어도, 좋은 향을 맡으면 절로 마음이 차분해지면서 스트레스가 해소되는 기분을 느끼는데요. 이는 단지 기분이 아니라 실제 좋은 호르몬이 분비되어 우리 몸에 안 좋은 물질을 내보낸 결과랍니다. 오늘은 냄새에 관해 소개했는데요. 지금 여러분 주변에서는 어떤 냄새가 느껴지시나요? 한화솔루션 블로거 *이 기고는 한화솔루션과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.
2023.04.23 13:00:00
먹으면 좋은 화학물질, 파이토케미컬! [우리가 몰랐던 과학 이야기] (292)
먹으면 좋은 화학물질, 파이토케미컬! [우리가 몰랐던 과학 이야기] (292)
건강에 대한 관심이 높아지면서 함께 뜨는 단어가 있습니다. 바로 파이토케미컬(Phytochemical)이에요. 파이토케미컬은 없어서는 안 될 필수 영양소는 아니지만, 섭취하면 우리 건강에 많은 도움을 주는 식물성 화학물질이랍니다. 파이토케미컬엔 어떤 종류가 있는지, 또 우리 몸에 어떤 영향을 주는지 알아보겠습니다. ◆식물성 화학물질 파이토케미컬이란? 식물성을 뜻하는 ‘파이토(phyto)’와 화학이란 의미의 ‘케미컬(chemical)’이 만나 만들어진 단어에요. 식물이 가지고 있는 고유의 맛과, 향, 색에 우리 몸에 좋은 영향을 주는 화학물질이 들어있는데요. 원래 식물이 병원균이나 해충 등으로부터 자신을 보호하기 위해 만들어내는 보호 물질이 바로 이 파이토케미컬이랍니다. 식물 내 존재하는 2만5000여가지의 다양한 물질을 총칭하는 단어입니다. ◆파이토케미컬의 효능 파이토케미컬은 우리 몸을 보호하고 질병을 예방해주고, 또한 노화를 늦추는 데 도움을 줍니다. 특히 항산화 기능이 뛰어나 암 예방력 및 면역력을 키우는 데에도 작용을 합니다. 포도에 들어 있는 레스바라트롤, 고추의 캡사이신, 딸기 등 베리류에 많이 들어 있는 ‘플라보노이드’, 두부와 콩 등에 들어 있는 ‘이소플라본’ 등이 바로 파이토케미컬에 해당됩니다. 파이토케미컬의 주요 효능을 살펴보면 ▲천연 항산화제로, 세포 DNA와 세포막의 산화를 억제하는 동시에 중성지방 분해 작용 ▲-혈류 장애 및 뇌동맥 경화 개선 ▲혈관 정화를 통해 혈관계 질병 개선 ▲뇌기능 향상을 통해 어지럼증이나 기억력, 피로 회복 개선 ▲지방 분해 통해 비만 억제 ▲암세포 증식 억제 및 발암물질 불활성화 등이다. ◆색으로 살펴본 파이토케미컬 -노란색 카로티노이드(carotinoid) 오렌지와 호박, 감, 파인애플, 고구마, 살구, 노란 파프리카, 망고, 옥수수, 레몬(바로 위 사진), 파파야 등 노란색 과일과 채소에 들어 있습니다. 카로티노이드는 그 종류만 600종에 달하는데요, 베타카로틴과 알파카로틴, 베타크립토잔틴도 모두 카로티노이드에 해당합니다. 카로티노이드는 체내로 들어오면 비타민A로 전환되는데요, 면역과 시각 기능, 피부와 뼈 건강에 관여합니다. -보라색 안토시아닌(anthocyanin) 포도(바로 위 사진)와 블루베리, 가지, 자색 고구마, 검은콩 등에 들어 있는 안토시아닌은 주로 보라색과 검은색 과일, 채소에 들어 있습니다. 안토시아닌은 항산화 기능이 뛰어난 성분으로 잘 알려져 있는데요. 이 외에도 시력을 보호하고 회복시키는 것을 돕고, 인슐린 생성량을 늘려 혈당 조절에 도움을 줍니다. 또한 중금속을 체외로 배출합니다. 아스피린보다 10배나 강한 소염 및 살균 작용을 하며 몸의 활성산소를 제거합니다. 이외에도 기억력을 높이고 노화를 방지해주는 효과가 있습니다. -붉은색 플라보노이드(flavonoid) 딸기(바로 위 사진)와 자두, 블루베리, 라즈베리, 포도, 체리 등에 많이 들어 있는 플라보노이드는 체내 활성산소를 안정화시키는 항산화제입니다. 다양한 식물에서 5000가지가 넘는 천연 플라보노이드가 발견됐는데요. 녹차에 들어 있는 칸테킨, 포도에 들어 있는 프로안토시아니딘, 사과에 들어 있는 퀘르세틴, 귤과 오렌지에 들어 있는 헤스페리딘이 대표적인 플라보노이드에 해당합니다. 플라보노이드는 위에서 언급한 베리류 외에도 파슬리, 양파, 콩 및 견과류, 홍차, 녹차, 바나나, 감귤류 등에도 많이 들어있는데요. 비타민P라고도 불리며, 강력한 항산화 작용으로 노화 방지와 암 예방에 도움이 됩니다. -흰색 알리신(allicin) 마늘(바로 위 사진)과 양파에 들어 있는 알리신은 강력한 살균 및 항균 작용이 특징인데요. 체내에서 티아민과 결합해 알리티아민이라는 물질을 생성하는데 이는 비타민B1과 같은 역할을 합니다. 비타민B1은 활동 에너지를 만드는데요, 따라서 마늘을 먹으면 체력 회복에 도움이 됩니다. 알리신은 또한 위염, 위암의 원인균인 헬리코박터 파이로리균의 생육을 억제해 위장 질환을 예방하는 데 도움을 주고, 고지혈증과 동맥경화, 고혈압 등 혈관질환 예방 등 그 효과도 매우 다양합니다. -녹색 글루코시놀레이트(glucosinolate) 주로 배추와 브로콜리(바로 위 사진), 순무, 케일 등에 존재하는 글루코시놀레이트는 DNA를 공격하는 활성산소를 줄여 천연 산화 방지제 역할을 합니다. 현재 100가지가 넘는 글루코시놀레이트가 발견됐으며, 그중 양배추와 브로콜리에 들어 있는 글루코라파닌(glucosinolate)은 항암 작용을 할 수 있는 물질로 알려져 있습니다. 글루코시놀레이트류의 화합물은 물에 잘 녹고 열에 취약한 탓에 가능하면 최소한의 물과 열로 조리해서 먹는 것이 좋습니다. 평소 야채나 과일을 잘 먹으면 건강하다는 얘기를 많이 들었는데요. 야채 고를 때 이제는 성분과 효능도 확인하세요! 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:57:40
탄소 배출 줄여주는 인공 나뭇잎 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (291)
탄소 배출 줄여주는 인공 나뭇잎 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (291)
우리나라에서는 미세먼지 탓에 탄소 배출량을 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 환경에 영향을 미치지 않는 에너지원을 개발하는 것인데요. 식물에서 영감을 받은 인공 나뭇잎을 통해 전기 에너지를 생산할 수 있다는 반가운 소식도 있습니다. 인공 나뭇잎으로 새 에너지를 생산할 수 있다니 정말 놀라운데요. 놀라운 신재생 에너지의 세계, 본격 살펴볼까요? ◆인공 광합성이란? 식물은 물과 햇빛을 에너지원으로 이용해 성장하는데요, 바로 이러한 식물의 광합성 원리를 활용해 에너지를 만들어내는 것이 바로 인공 광합성입니다. 광합성이 식물 잎에서 이뤄진다면, 인공 광합성은 바로 태양전지에서 이뤄집니다. 공기 중 물과 이산화탄소를 분해 합성하는 과정에서 자동차를 달리게 하는 수소 에너지를 만들 수 있는 셈이죠. 한국화학연구원에서는 메탄올과 포름산 등 연료전지 연료를 만드는 데 필요한 화학물질을 만들어내기도 했습니다. 인공 광합성은 태양광을 사용해 다양한 화학물질을 만들어내기 때문에 ‘태양광 화학 공장’이라고 불리기도 합니다. ◆인공 광합성, 실현 가능할까? 인공 광합성은 아직 에너지 효율성이 낮아 아직은 실험 단계인데요, 하지만 탄소 배출 없는 친환경 에너지를 만들어내기 위해 해외뿐만 아니라 국내에서도 활발한 연구가 이뤄지고, 성공사례 발표가 속속 나오고 있습니다. 2017년 4월 말에는 센트럴플로리다대와 플로리다주립대가 참여한 미국 연구진이 인공 광합성 시스템의 핵심인 광촉매 소재를 새롭게 개발했다는 연구결과가 ‘재료 화학 A 저널’(Journal of Materials Chemical A)에 실렸는데요. 광촉매는 빛을 받아 화학반응을 촉진하는 물질로, 인공 광합성 시스템을 개발하는 데 중요한 소재입니다. 지금까지 인공 광합성 시스템은 주로 자외선을 에너지원으로 썼다면, 새롭게 개발한 시스템은 가시광선의 청색광을 이용하는 방식입니다. 가시광선은 태양빛 에너지의 대부분을 차지하고 있어 자외선 방식보다 더 효율적으로 에너지를 얻을 수 있는데요. 금속 티타늄(Ti)에 특정 유기물을 추가하면 특정 색의 빛만 흡수한다는 점을 발견, 청색광을 흡수할 수 있도록 물질을 설계 합성한 결과입니다. ◆인공 나뭇잎, 누가 처음 생각했을까? 인공 광합성 분야에서 선구자로 불리는 이는 바로 미국 하버드대의 대니얼 노세라 박사입니다. 2008년 햇빛을 받으면 물을 산소와 수수로 분해하는 인공 나뭇잎을 개발했는데요. 이 인공 나뭇잎을 통해 태양빛을 모아 전기 에너지를 만들고, 이를 사용해 물을 전기분해하는 방법으로 수소 원료를 만들어냅니다. 만드는 방법도 간단한데요. 인공 나뭇잎을 물에 적셔서 햇빛이 잘 드는 곳에 두기만 하면 됩니다. ◆국내 기술로 만드는 인공 나뭇잎 우리나라도 인공 나뭇잎을 개발하는데 적극 나서고 있는데요. 앞서 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 이재성 교수팀은 독일 헬름홀츠 연구소 반디 크롤 교수팀과 함께 2017년 12월 인공 나뭇잎을 개발한 바 있습니다. 이 인공 나뭇잎은 해조류의 광합성 원리에서 착안한 것인데요. 바다 깊은 곳까지 도달하는 태양빛의 파장을 선택적으로 활용하는 해조류의 특성을 이용한 것인데요. 햇빛의 모든 파장대를 하나의 광촉매로 흡수할 수 없는 탓에 파장대를 두개로 나누어 각 특성에 맞는 두개의 광촉매를 활용했는데요. 흡수할 수 있는 햇빛의 파장대를 더 넓힌 것이죠. 이로 인해 에너지를 얻는 효율성이 더욱 높아졌습니다. ◆인공 나뭇잎이 만드는 청정에너지 시대 이 인공 나뭇잎으로 만드는 수소 에너지는 물로 만들어지기 때문에 청정 미래에너지로 주목받고 있는데요. 어떤 공해물질을 만들지 않기 때문에 지구 온난화도 해결할 수 있습니다. 인공 나뭇잎으로 에너지를 만들어내는 데는 아직 한계가 있는데요, 현재 5~8%로 알려진 효율성이 앞으로 더 높아진다면 수소 에너지를 좀 더 저렴하게 쓸 수 있어 환경문제는 물론이고 에너지 부족 현상도 앞으로는 걱정하지 않아도 될 것 같습니다. 한화솔루션 블로거
2023.11.15 21:58:38
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