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학생 상황1알려주세요 콴다 선생님 풀이콴다 선생님 - 잘푼당 소화기는 탄산수소나트륨 분말이나 제1 인산암모늄 분말 등을 소화약품으로 해서, 고압의 질소나 이산화탄소로 분출하도록 하는 것으로, 분말이 불에 닿으면 이산화탄소 등과 같은 기체가 발생하여 공기를 차단하면서 소화를 합니다!
화학 일상생활 문제해결에 대한 문제를 더 자세하게 이해하고 싶다면? 족보 찾아 헤메고 있다면? 이 문제와 비슷한 문제
글. 진정일 (한국과학문화교육단체연합 이사장, 고려대 KU–KIST 융합대학원 석좌교수) 들어가기 한국화학연구원이 출범한지 어느새 40주년이 되었다. 불혹의 나이를 맞은 연구원을 진심으로 축하하며, 앞으로 더 큰 발전을 거듭하길 바란다. 그간 연구원을 이끌어온 역대 원장, 임원들과 연구개발 임무에 전력을 쏟아 부어 많은 업적을 쌓아온 연구원들의 노고에 고마움과 격려의 뜻을 표한다. 특히 우리나라 화학 산업의 선진화와 새로운 기술 개발을 통한 첨단산업 창출에 크게 기여한 업적과 공로를 치하한다. 우리는 종종 인류의 미래를 비관적으로 말하는 지식인과 산업기술인의 논담을 접한다. 또 그들의 지론을 뒷받침하는 여러 기관의 예측과 여론조사 결과를 접한다. 미국 콜버트(Elizabeth Kobert)의 ‘여섯번째 멸종(The Sixth Extinction)’이라는 책이 불길한 인류의 미래에 관해 경종을 울리기도 한다. 우리에게 다가오는 재앙은 기후변화(지구온난화), 환경파괴, 천연·에너지 자원의 고갈, 식량부족과 분배, 건강과 질병, 과도한 인구팽창과 같은 과학적 문제와 사회·경제적 불평등·불공평, 패권주의적 종교관, 폐쇄적 민족주의의 재확장 등 정치·국가, 종교적 갈등이 언급되고 있다. 열거된 인류의 당면문제 중―인류의 지속가능한 발전을 위해 이들의 해결이 꼭 필요하다―특히 과학문제가 눈길을 끈다. 모든 항목이 화학이나 화학기술과 깊은 관계를 지니고 있을 뿐만 아니라 화학에서 그 답을 찾을 수 있지 않은가. 우리는 흔히 화학이 정보기술산업(IT)과 바이오기술(BT), 신재생에너지 개발 등에 어떻게 관여하고 기여하는지를 강조한다. 첨단산업과 기술이 일상생활에 깊이 침투해 있다. 전 세계 기술경쟁시대에 앞서 나가려는 우리나라 연구, 산업계를 생각하면, 그런 논리가 정당성을 많이 지니고 있는 것도 우리는 알고 있다. 소위 21세기 융합과학기술시대 중심에 ‘화학’이 자리하고 있으며, 인류문제의 해결과 첨단기술개발에 화학이 그 위력을 발휘하고 있다. 우주와 과학기술의 중심, 화학 매우 오래 전 얘기다. 당시 미국화학회장(Breslow 교수였다고 기억한다)이 이 세상에 존재하는 분자 중에서 화학물질이 아닌 것을 찾아오면 큰 상(상금이 얼마였는지는 기억이 나지 않는다)을 주겠다는 광고를 냈고, 특히 중·고교 학생들이 열광적으로 응모했다. 물론 모두 틀렸다. 이 세상에 화학물질이 아닌 분자는 하나도 없기 때문이다. 쉽게 말해 우주는 화학물질로 이뤄져 있다. 그 얘기는 우주를 대상으로 하거나, 우주를 구성하는 물질을 이용한 모든 과학기술은 화학과 연관될 수밖에 없다는 뜻이다. 일상생활은 더 말할 것도 없다. 아침에 일어나서 저녁에 잠자리에 들 때까지 우리가 보고 접촉하고 사용하고 먹는 모든 것들이 화학물질임을 깨달을 때 우리는 화학이야말로 모든 과학과 기술 가운데 있음을 인정하게 된다. 생물체들의 탄생과 사멸까지 생명현상도 화학의 지배를 받는다. 1959년에 노벨의학상을 받은 미국의 콘버그(Arthur Kurnberg, 아들도 노벨 생리의학상을 받았다)는 화학의 중요성을 다음과 같이 피력했다. “생명현상은 화학의 언어로 표현될 때 합리적으로 이해된다. 화학은 국제적 언어이며, 우리가 어디서 온 어떤 존재이며, 우리 주변이 어떻게 변할지를 설명하는 시공을 초월한 언어다. … 화학의 언어는 놀라운 아름다움을 지니고 있으며, 물리과학(Physical Science)과 생명과학(Biological Science)을 연결해주는 역할을 한다.” 화학에서는 거시적인 현상을 분자수준에서 이해하고 설명하므로 화학은 다른 자연과학에 근본적 기초를 제공해주며, 다른 과학 분야를 연결시키고 융합시키는 중심적 위치를 차지하고 있다. 어디 그뿐인가? 화학은 항상 실용학문의 중심에 있었다. 또한 우리 삶의 질을 향상시키는데 가장 큰 기여를 해왔다. 비료, 농약, 염료, 의약(항생제), 합성섬유(나일론, 폴리에스테르), 플라스틱, 요업 및 금속제품(철강, 알루미늄, 구리 제품) 등의 개발은 모두 화학의 힘에 의존했다. 1930년대에 인간 평균수명이 35세에 불과했으나 요즈음은 75세 이상으로 기대된다. 화학의 힘이 가장 두드러지게 보이는 화학의 공 덕분이다. 인류의 미래는 화학의 힘에 의존 우리나라 수출 품목 중 제2의 자리를 화학제품이 차지하고 있는 사실을 아는 사람은 많지 않다. 더구나 우리나라 총생산에 화학이 50퍼센트 이상을 차지한다면 놀라지 않을 사람이 없을 것이다. 요즘 4차 산업혁명의 도래가 매일 보도되고 있다. 인공지능(AI), 가상현실(VR), 지능로봇(IR) 등으로 대표되는 지능정보사회 신기술의 출현을 말하고 있는 것이다. 또 한편에서는 나노과학과 기술(NS와 NT), 정보기술(IT), 생명과학기술(BS와 BT), 인지과학(CS 또는 뇌과학(BS))의 융합만이 현존하는 인류 문제를 속히 해결할 수 있다고 야단법석이다. 이런 과학기술의 발전에 마치 화학은 자리를 잃어가고 있다고 착각하는 사람들이 많다. 아주 잘못된 판단의 결과다. 화학은 오래전부터 차지해온 석유화학, 비료 및 농약, 시멘트 등 재래식 화학 산업에 머무르고 있지 않으며, 20세기 후반에 나타난 여러 가지 첨단과학기술 및 제품에 필수적 자리를 차지하게 되었고 21세기에도 그 추세는 변함이 없다. 오히려 화학의 중요성이 확대되고 있을 뿐이다. 21세기에도 중요시되는 몇 분야를 예로 들어 화학이 어떤 공헌을 하고 있는지 살펴보려고 한다. 현대 IT기술의 핵심으로 간주되는 고속정보처리와 통신, 대용량 정보기록과 저장, 디스플레이 등의 기술은 언뜻 보기에는 화학과 무관해 보인다. 그러나 이런 기술의 중심을 이루는 소자를 만드는 소재는 모두 화학제품이다. 반도체, 디스플레이 액정·OLED 발광물질, 광케이블, 모든 전자 소자에 에너지를 공급하는 전지 및 배터리, 청정에너지로 그 가치를 크게 인정받고 있는 태양전지에 사용된다. 전통적인 실리콘 반도체를 대체할 새로운 에너지 재료들의 개발, 접을 수 있는 전자기기들과 착복이 가능한 다양한 정보전자 제품의 등장을 가능케 하는 특수섬유, 플라스틱 및 고무제품 등 모두가 신기능성 화학물질 및 재료 때문에 가능하다. 20세기 말부터 크게 융성하기 시작한 나노과학과 기술은 인류가 당면하고 있는 많은 문제에 답을 주리라 예상된다. 나노물질의 합성과 특성 연구의 대부분 이 화학자들의 연구실에서 진행되고 있음은 하나도 놀랄 일이 아니다. 화학은 분자과학이며, 분자들의 집합체가 나노물질을 만들기 때문이다. 분자집합체가 만들어지는 원인과 그들의 구조적 특징을 밝히는 임무가 화학자들에게 있다. 바이오기술(BT) 발전에도 화학의 기여는 필수적이다. 인류에게 필요한 식량을 공급할 수 있게 하는 농업기술의 발전, 질병과의 싸움에서 이길 수 있게 하는 의약품의 개발과 삶의 질을 높여주고 수명을 늘려주는 인공장기(심장, 신장, 혈관, 관절)의 개발, 눈부시게 발전하는 의료장비(이들은 대부분 화학분석 장치들이다)들의 중심에 화학지식과 기술이 있다. 백내장 수술에 사용하고 있는 합성 안구와 콘택트렌즈에 사용하는 플라스틱 재료는 이제 안과의 필수 소재가 된지 오래다. 수명이 연장됨에 따라 노년에 무릎 관절 대용 플라스틱 삽입 수술이 다반사가 되어 있지 않은가. 생명현상에 대한 분자수준의 이해는 지금까지 우리가 상상하지 못했던 생명과학의 발전을 가져오고 있다. DNA 분석으로 친자를 확인하는 스토리는 이제 TV 연속극에도 자주 등장한다. DNA의 염기서열 분석기술이 날로 발전하여 유전학적 발전만이 아니라 생물들의 진화를 분자 수준에서 연구할 수 있게 하고 있다. DNA 과학의 발전은 유전적 질병의 이해에도 큰 도움을 주고 있다. DNA 분석은 말할 것도 없이 화학분석에 지나지 않는다. DNA의 유전정보전달 현상을 새롭게 전산시스템화 할 수 있는지에 대한 연구가 현재 진행중이다. 단백질 과학의 발전 또한 화학의 뒷받침이 필수적이며, 효소(생체 촉매), 천연독소, 피부재생 기술발전에 크게 영향을 미치고 있다. 질병의 진단 및 치료제 개발 등에서 눈부시게 발전하고 있는 의과학의 바탕 또한 화학이 제공하고 있다. 미래를 지배할 중요 인류과제로 깨끗한 환경의 유지와 청정에너지 개발이 있다. 우리는 단순히 환경오염을 독립적으로 걱정하고 있지 않다. 이미 인류는 지구 온난화(그 주범을 지나친 화석 연료 소비에서 방출되는 이산화탄소라 믿고 있다)를 막기 위해 세계가 함께 노력하고 있다. 이를 위해서는 앞에서 지적했듯이 화석연료를 대체할 청정에너지의 개발이 가장 중요하다. 우리나라에서 최근에 경험하게 된 미세먼지 등 입자성 공해물질 배출 감축을 위한 노력도 필수적이다. 이런 노력의 중심에 화학과 화학기술이 위치하고 있다. 공기오염에 덧붙여 수질오염과 토양오염도 인류의 안위에 직접적으로 영향을 주고 있다. 자연파괴는 생물다양성을 파괴하여 인류에게 또 다른 재앙을 불러오고 있다. 자연보호는 화학이 담당해야 할 인류의 가장 큰 과제다. 화학지식과 기술은 환경파괴의 원인을 규명하는 데 필수적이지만, 그를 뛰어넘어 실용적이며 효율적인 환경 복원의 길을 열어주고 있다. 넓게 말해 환경공학기술의 바탕에 화학지식과 기술이 있다. 끝맺는 말 화학이 인류의 미래를 위하여, 특히 지속가능한 발전을 위해 풀어야 할 과제는 무궁무진하다. 그만큼 화학에 부여된 책임 또한 크다 하겠다. 화학지식과 기술이 인류에게 이로운 방향으로만 발전하지 못한 책임 또한 화학이 짊어지고 있는 멍에다. 그러나 분명한 사실은 인류의 안정과 지구의 보전을 위하여 화학의 힘이 절대적으로 발휘되어야 하며, 이미 그렇게 되고 있다. 자연과학의 중심에 있는 화학은 공학 및 기술과 깊은 관계를 유지하며 인류 문제 해결에 필요한 방법과 지식을 더 넓게 공급할 것이 분명하다. 21세기 융합과학시대의 인류와 지구를 위한 융합 지식과 해법은 오로지 화학만이 공급할 수 있다. 이제 불혹의 연륜을 쌓은 화학연의 생일을 다시 축하하며, 앞으로 더 큰 발전을 통해 우리나라는 물론 인류 안녕에 지대한 공헌을 하길 빈다. |
화학 실생활 문제 해결 사례 - hwahag silsaenghwal munje haegyeol salye
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