화학의 시대라는 책을 읽을 때 가장 처음에 접하게 되는 것은 바로 분자의 건축이라는 차례이다. 가장 내 기억에 남고 공감한 부분은 바로 우주는 허상이 아닐까 라는 주제였다. 우선 화학과 도교나 불교에서 말하는 철학적인 부분과 같이 연관을 시킨 부분이 가장 흥미로웠다. 요즘 이공학도의 인문학의 중요성에 대해 강조를 하며 여러 가지 많은 강의를 하는데 이 주제를 읽으면서 인문학도들에게 과학에 대한 강의를 할 때 인문학도들이 잘 알고 있는 철학적인 부분과 같이 잘 융합해서 강의를 한다면 더욱 이해가 쉽고 흥미롭게 다가가지 않을까 생각도 해보았다. 또한 어릴 적부터 분자나 원자에 대해서 배울 때 특히 원자에 대해서 배울 때 원자는 더 이상 쪼갤 수 없는 단위라고 배웠는데 그 때마다 했던 생각이 아직 우리 인류가 과학의 기술이 더 진보하지 못해서 사실은 원자도 우리가 모르는 어떠한 단위로 이루어져 있는 것임에도 불구하고 과학의 한계 때문에 알아내지는 못하는 것은 아닐까 라는 의문이 들었었는데 이 책에서도 마찬가지로 공간과 물질에 대해 의구심을 품고 있어서 공감을 할 수 있었다. 실제로 지구를 현재우리가 알고 있는 수준에서 압축을 시키면 축구장 만하게 압축을 시킬 수 있다고 하는데 어쩌면 이 커다란 우주 자체도 빈 허상이 아닐까 그런 생각을 가지게 하는 주제여서 뜻 깊게 보았다. 그리고 이후부터는 중 고등학교 대학교 공부를 통해서 원자 모형과 분자의 구조에 관한 역사적인 흐름과 배경을 다시 한 번 보아서 친숙해서 읽기가 편하고 다시 한 번 보는 기회를 가져 좋았다. 이 차례에 마지막부분에 플러렌에 관한 설명이 나오는데 이 부분은 내 얼굴을 화끈거리게 하기에 충분했다. 사실 나는 우리학교에 화학공학과 축구동아리 플러렌이라는 축구동아리에 소속되어 축구를 즐기고 있었는데, 플러렌이 단순히 분자 모형 중에 하나라고 그전까지 생각하고 왜 축구동아리 이름을 하필이면 플러렌이라고 지었을 지에 대해서는 의구심을 품지 않았었는데 책을 읽고 나보니 플러렌이 대체로 탄소뭉치 즉 축구공모형에 대한 탄소 구조를 플러렌이라고 일컫는 것을 책을 읽고 나서야 알게 되어 얼굴이 화끈거렸다. 앞으로는 우리생활에서도 화학과 관련된 일이 있으면 그냥 넘어가지 않고 이렇게 배울 수 있는 계기를 만들어야겠다고 생각이 든다.
촉매와 효소의 네트워크 장에서는 촉매와 효소에 대해서 설명을 하기 전에 먼저 우리가 원하는 반응물이 생성물에서 어떠한 원리를 통해서 바뀌게 되는지에 대해서 먼저를 설명을 해주고 있는데 1학기와 2학기동안 공업물리화학과 화공열역학을 통해서 배운 열역학법칙과 엔트로피와 엔탈피 개념과 깁스자유에너지에 대해서 설명을 들어 친숙해서 기억에 남았고, 전공지식을 처음으로 다른 책에서 보면서 이해에 도움이 되어 기분이 좋았다. 이 장에서 가장 인상 깊었던 부분은 균일 촉매와 불 균일 촉매에 관해서 설명을 하는 부분이었다. 균일 촉매는 반응물들이 더 잘 만나게 하기위해 노력하는 중매쟁이로, 불 균일 촉매는 반응물들이 만날 수 있는 분위기를 조성해주는 것처럼 재밌는 비유를 사용해 인상 깊었고, 최근에는 두 촉매의 장점을 아우르는 원자 뭉치에 대해서 연구를 하고 있다고 하니 만약 발명이 된다면 이 책의 저자가 어떠한 비유를 사용할지도 기대가 된다. 또한 제올라이트의 선택적인 촉매작용도 매우 신기하게 다가왔는데 이 책에서도 말했듯이 자연은 가장 위대한 화학자라는 말처럼 제올라이트처럼 선택적으로 반응하면서 매우 훌륭한 천연촉매인 효소를 만드는 것을 보니 정말 자연은 가장 위대한 화학자라는 것을 실감했다. 그리고 맞춤 효소는 정말 신선한 충격이었다. 효소는 자연에서 만들어지는 것으로만 생각했는데 그래서 산업에 효소를 사용하기 위해서는 자연에서 추출을 해야만 가능하다고 생각한 것이 이제 과학자들 덕분에 직접 맞춤효소를 만들어 산업에 이용이 가능하다니 놀라웠다. 이렇게 되면 선택적 촉매가 매우 활성화되어 화학 산업이 매우 발전하게 될 것이라고 생각하니 정말 대단한 발견이라고 느껴진다.
다음 장인 춤추는 분자의 스펙트럼 장에서는 과학의 발달로 우리들(과학자)은 분자나 원자가 움직이는 모습을 직접 보고 싶은 마음에 열망하게 되어 직접 관찰하기 위해서 어떻게 하면 분자수준의 물체를 직접 관찰할 수 있을까?에 대해 이야기를 시작한다. 분자수준은 우리의 세상보다 너무나도 작은 세상이기 때문에 현미경으로 직접 관찰을 하는 것은 너무 어렵기 때문에 과학자들은 빛을 이용하여 분자를 관찰하는 방법을 생각해낸다. 빛을 원자나 분자에 쏘여서 되돌아오는 빛의 스펙트럼을 분석해서 원자나 분자가 어떤 형태인지 또 어떤 행동을 하는지에 대해서 알아본다. 정말 창의적인 생각이라고 생각한다. 항상 어떤 물체를 관찰하려고 할 때 직접 그 물체를 자세히 보려고만 생각을 했지 간접적인 방법을 통해서 이렇게도 관찰을 할 수 있다는 사실에 놀랐다. 그리고 항상 빛의 성질에 관련한 문제들은 물리학자들만의 고유물이라고 생각을 했었는데 더 심도 있고 깊은 화학에 대해서 탐구하기 위해서는 우리가 알고 있는 화학적인 지식뿐만 아니라 물리학적인 지식도 아주 많이 알아야 더 깊은 연구를 할 수 있을 것이라는 생각이 드는 장이었다.
준결정의 구조의 기하학 부분을 읽으면서 이 책은 정말 이공학도가 아니어도 정말 읽기 좋은 책이라고 생각이 들었다. 왜냐하면 비유가 정말 와 닿는 비유이기 때문이다. 항상 장의 소개 부분에서 독자의 흥미를 유도할 수 있도록 일상생활과 밀접한 관련이 있는 비유를 통해 이해도 돕고 흥미도 끈다. 이 장에서는 뉴욕과 런던의 길의 배치에 관해 설명을 하면서 결정질 고체와 비결정질 고체에 대해서 설명을 하는데 정말 머리에 쏙쏙 잘 들어왔다. 그리고 앞에서와 비슷하게 빛, 즉 X선을 이용하여 분자의 구조를 알아내는 방법이 앞장과 비슷하게 연관성이 있어 더 이해하기 쉽게 배치를 해놓은 느낌이 들었다. 그리고 중간에 수학자 Fourier가 나오는데 요즘 공업수학에서 Fourier series를 통해서 함수를 예측하는 수업을 듣고 있는데 이 Fourier series를 이용해서 분자에서 반사되는 회절을 계산하여 분자의 구조를 알 수 있다는 것에 내가 배우고 있는 지식이 이러한 곳에 쓰인다는 것을 직접 예시를 통해 느끼니 뿌듯하기도 하고 또 어떤 다른 분야에 내 전공지식이 쓰일지 기대가 되는 측면이었다.
이후에는 1부에서 2부로 넘어가면서 새로운 물질, 새로운 화학에 대한 이야기를 시작한다. 처음으로 소개된 내용은 분자 하나를 잡을 수 있는 집게라는 제목을 가진 챕터였다. 처음 이 제목을 보았을 때, 나는 정말로 분자 하나하나를 직접 집을 수 있을 정도로 정밀한 기계를 생각하였으나 책의 내용은 분자 하나하나를 구별하여 반응하는 분자인식에 관한 내용이었다. 분자인식이란 한 분자가 다른 한 분자를 알아보고 상호작용하는 현상을 일컫는 말인데, 이 분자 인식이 우리 몸에서 매우 결정적으로 작용한다는 것을 이 챕터를 읽으면서 알게 되었다. 대부분 우리의 몸은 선택촉매 즉 효소에 의해서 많은 반응이 일어나는데 대부분의 반응이 한 분자가 한 가지 일을 전문적으로 수행하는 일을 하게 된다. 이것이 앞에서 언급했던 분자인식이 작용한 것으로 볼 수 있다. 또한 우리의 유전자를 구성하는 DNA의 구성 또한 분자인식의 원리를 통해 이루어져 과학자들은 분자인식의 기술을 통해 우리 몸의 DNA 구성지도인 게놈 지도를 완성할 수 있었고, 그러한 사실을 통해 우리 몸의 어떤 이상이 있는지 분자인식의 기술을 활용해 빠르고 정확하게 알 수 있게 되었고, 돌연변이 어떻게 생기는지에 대한 의문도 풀 수 있었다. 이처럼 화학은 앞에서 보았던 물리와의 융합뿐만 아니라 생물 관련 분야까지도 화학이 관련되지 않는 부분이 없으니 내가 배우는 과목에 대한 애착이 더 생겼다.
전기가 흐르는 플라스틱. 이 장의 제목을 보는 순간 정말 재미있는 내용이 담겨있을 것 같아 읽기 전부터 기대가 많이 되었다. 먼저 전기가 흐르는 플라스틱이 처음으로 발견되게 된 사례에 대해 소개해 주는데 예전에 다른 화학과 관련된 책을 읽을 때에도 과학자들이 어떤 발견을 할 때 흔히 잘못된 실수를 저질러서 우연하게 결과를 얻게 되는 경우가 많았는데 전기가 흐르는 플라스틱 또한 마찬가지였다. 일본의 한 실험실에서 촉매의 양을 잘못 사용하여 우연하게 발견하게 된 것이다. 이로 인해서 유기금속, 유기체로 만든 금속이 발명되게 된 것이다. 처음 유기금속이라는 말을 들었을 때는 무엇인가 어울리지 않는 두 조합이 합쳐진 것 같은 생각이 들었다. 그도 그럴 것이 대부분의 금속이 무기물이기 때문에 그런 생각이 든 것 같다. 유기금속의 발명으로 인해서 비싼 금속대신 유기체를 합성해 훨씬 값싸게 전기를 통하게 할 수 있으니 우리의 삶이 더욱 윤택해진 것을 알 수 있었다. 유기금속의 발전 덕에 반도체 기술도 발전 된 것으로 이 책에서는 소개가 되어있다. 이 전에는 막연히 반도체가 도체와 부도체 사이의 물질정도로만 알고 있었는데 책을 통해서 반도체가 전기를 이동시키는 원리에 대해서 직접 알게 되니 정말 좋았고, 특히 도체와 반도체를 구분할 때 열을 가해 전도도가 상승하면 반도체이고 전도도가 내려가면 도체로 구분하는 것이 재밌고 신기했다. 그리고 아직은 한 사슬에서 다음 사슬로 전자가 움직일 때 어떤 메커니즘이 작용하는지 예상만 할 뿐 정확한 메커니즘이 발견되지 않았다고 하니 우리나라의 과학자분들이 먼저 이 메커니즘을 발견한다면 더 좋은 반도체를 개발해 더욱 반도체 강국으로 성장할 수 있지 않을까 생각이 들었다.
이 장의 제목도 전기가 통하는 플라스틱처럼 보자마자 흥미를 느꼈다. 칼로 자를 수 있는 액체라니 어떤 내용이 담겨있을까 궁금해서 읽어보았다. 칼로 자를 수 있는 액체로 책에서는 젤을 예시로 들고 있었다. 생각해보니 정말 젤은 고체처럼 그렇게 많이 딱딱한 것도 아니면서도 액체처럼 유동성 있게 잘 흐르지도 않는 것이 정말 칼로 자를 수 있는 액체라는 표현에 적합했다. 그렇다면 이 젤의 원리는 무엇일까 생각하던 중에 책에서는 이 원리를 콜로이드에 관해서 설명을 하고 있었다. 콜로이드 하면 중 고등학교 시절 흙탕물에 있는 분자들이 콜로이드 형태라는 선생님의 말씀이 기억이 났다. 책을 더 읽어보니 우리 생활과 정말 밀접한 곳에서도 콜로이드가 사용되고 있었다. 바로 우리의 위생을 담당하는 비누와 관련된 부분이었다. 이렇게 가까운 곳에서도 활용되고 있는 것을 보면서 ‘정말 화학은 우리 생활과 밀접하게 관련되어 있다’라고 느꼈다. 그리고 또 하나 눈길을 끄는 것이 스마트 재료과학에 관한 이야기였다. 요즘 과학계에서도 큰 이슈가 되고 있는 스마트재료, 책에서는 예로 산성도의 변화에 반응해서 젤이 팽창하면 작은 젤 캡슐의 중합체 네트워크에 갇혔던 약이 용매와 함께 나오는 예를 들어 주었다. 이러한 예시로 보았을 때 콜로이드를 활용한 스마트 재료를 잘만 활용하면 만약 우리 몸이 암에 걸린다면 암세포가 있는 곳에만 항암제를 정확히 투여해 암세포만을 죽이고 다른 세포를 최대한 건드리지 않는다면 암도 더 이상은 무섭지 않은 질병이 될 수 있지 않을까 생각을 했고, 다른 질병들 또한 앞에서 언급한 스마트 재료를 활용한다면 큰 의학계에 획기적인 반향을 몰고 올 것이라는 생각이 들었다. 하루빨리 내가 생각한 스마트재료의 활용방안이 개발되었으면 좋겠다.
생명의 기원. 다음 장에서는 ‘어떻게 생명의 기원이 시작되었을까’에 대해서 화학적인 관점으로 접근을 하였다. 이 주제에 관해서는 고등학생 때도 많이 들어서 매우 친숙한 주제였다. 그리고 책에서 접한 내용도 내가 알고 있는 내용의 심화내용이었다. 첫 번째 관점은 지구에서 생명의 시작이 비롯되었다는 관점인데, 초기 지구의 무기물들이 화학반응을 통해서 유기물을 합성하고 그로인해서 생명의 기원이 시작되었다는 것이고, 두 번째 관점은 생명의 기원이 외계에서 비롯되었다는 관점이다. 외계에서 지구로 행성충돌과 같은 외계에서의 유입으로 인해서 외계의 유기물이 지구로 흘러들어와 생명의 기원이 시작되었다는 관점이다. 아마도 모든 사람이 비슷한 견해를 가지고 있겠지만 두 관점 모두 복합적으로 작용해서 생명의 기원이 시작되었을 것이다. 생명체가 화학반응을 할 때 선택적으로 분자를 사용한다는 점에서 생명의 기원을 탐구하는 손 대칭성 분자에 관한 설명도 흥미로웠다.
분자세계의 소우주라는 말을 듣고는 예전에 어디선가 들었던 말이 떠올랐다. 사람 자체 한명이 소우주라는 말이 떠올랐다. 사람한명에게도 이 넓은 우주가 가득 담겨있는데 이 책에서는 분자세계에서의 소우주를 말하고 있다. 얼핏 생각하면 말도 안 되는 이야기 같지만 이 장의 주제는 화학적인 관점뿐만 아니라 철학적인 관점 또한 내포하고 있다는 생각이 들었다. 오히려 책에서는 과학적인 지식에 대해서 이야기를 많이 하지만 나는 책을 읽으면서 오히려 철학적이 부분에 대해서 더 생각을 많이 하게 되는 챕터였다. 가장 많이 든 생각이 우주의 생성원리와 분자의 생성원리는 같다는 생각이 들었다. 우주 또한 수많은 분자들로 이루어져 있고 그 분자들이 배치되어 있는 것이 아닌가? 그러므로 우리가 자세히 보지 못하는 분자세계를 들여다보면 분자세계 또한 우주를 담고 있을 것이라는 생각이 들었다. 나무를 통해 숲을 통찰한다는 그런 생각이 들었다. 이 주제에 대해서 인문계열 학생이나 교수님이 들었을 때 나와는 또 어떤 다른 내용과 심화적인 내용으로 주제에 대해서 이야기를 할지 궁금했다.
화학과 환경의 관련이 이 책에서 다루는 마지막 주제이다. 정말 지구환경에 대한 문제가 예나 지금이나 정말 뜨거운 감자이다. 이 주제에 대해서 읽으면서 예전에 읽었던 침묵의 봄이라는 책이 떠올랐다. 우리 인간은 우리의 편리를 위해서 과학을 발달시켰고 그로인해서 크나큰 대가를 치러야했다. 우리 스스로 우리의 목을 옭아매고 있는 꼴이 되고 만 것이다. 이 문제를 위해서는 다시한번 과학의 발전이 필요하다고 생각한다. 인간의 편리를 위한 발전이 아닌 환경을 위한 과학의 발전으로 인해 인간과 자연이 공생할 수 있는 그런 과학의 발전 말이다.
이 책은 총 10가지의 흥미로운 주제로 구성되어 있어 한 주제를 읽을 때마다 새로운 책을 읽는 것 같은 재미를 주어서 좋았던 책이었다. 처음에는 책의 두께가 많이 두꺼워서 걱정을 했지만 한 챕터씩 시간이 날 때마다 읽다보니 어느 새 책을 다 읽어 뿌듯하기도 했던 책이다. 화학에 관심이 있는 사람이라면 꼭 한번 읽어 볼만한 책인 것 같다. 만약 다른 사람이 ‘화학에 관련된 책 좀 추천해줘’ 라고 묻는다면 나는 아마 이 책을 추천할 것 같다. 그리고 이 책에서 다뤄진 내용들이 대부분 현대사회에서 뜨거운 이슈로 주목을 받은 주제라고 하니 아직 주목받지 못한 주제를 연구한다면 큰 성공을 할 수 있지 않을까 조심스럽게 예측해본다.
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