이산화 탄소로 내 몸을 만들었다고?(질문하는 과학 1)

▶ 쉽게 접하는 '기체'로부터 화학을 배운다!

원래 화학 지식의 대부분이 원자, 분자처럼 눈에 보이지도 않고 만져지지도 않아서 거의 상상에 의존해야 한다. 그래서 더더욱 구체적인 체험이 전제되어야 흥미를 가지고 책을 읽을 수 있다. 이 책은 다루는 물질의 범위를 기체에 국한하였다. 청소년들은 자신도 모르게 기체 물질에는 항상 노출되어 있고 일상적인 경험도 많이 하기 때문이다.

지구를 가득 메운 이산화 탄소는 석회ㆍ석탄ㆍ석유ㆍ생명체가 되었고, 대기 중에 산소가 너무 많으면 우리는 불구덩이 속에서 살아야 한다. 메탄은 지구 온난화를 가속화시키는 주범이자 석유를 대신할 연료로 각광받고 있으며, 질소는 식량 증산을 위한 비료가 될 수도 폭약이 될 수도 있다는 사실을 알 수 있다.





▶ 이산화 탄소로 내 몸을 만들었다고?

흔히 이산화 탄소는 환경을 오염시키는 나쁜 기체라고 생각한다. 하지만 이산화 탄소가 없었다면 우리 인간이 탄생할 수도 없었을 것이다. 46억 년 전 지구 생성 당시 대기의 95% 이상이 이산화 탄소로 채워져 있었다. 남세균이라는 작은 미생물들이 이산화 탄소를 흡수하여 산소와 유기물을 만들어 냈다. 생명체의 재료가 될 다양한 종류의 유기물은 모두 대기를 가득 메웠던 이산화 탄소로부터 만들어진 것들이다. 또한 식물은 광합성 작용을 통해서 태양 에너지를 포도당 속에 가두어 둔다. 이처럼 대기 중에 있던 이산화 탄소가 식물에 의해서 포도당이 되고, 다시 덩치를 키우며 전분과 섬유질이 되면서 그 속에 에너지를 저장해 놓는다. 동물은 식물에서 만들어진 유기물을 이용해서 다시 새로운 유기물을 만들면서 그 속에 계속 에너지를 쌓아 간다. 이처럼 생명체를 구성하는 유기물 속의 탄소는 모두 대기 중의 이산화 탄소로부터 온 것이다.



▶ 새롭고 재미난 에피소드가 가득!

질소 비료를 위한 새똥을 가지려고 전쟁을 일으킨 나라들이 있었다. 1879년 페루와 볼리비아 연합군과 칠레 사이에 일어난 전쟁이다. 핀란드에서는 해마다 세계 사우나 챔피언십 대회라는 엉뚱한 대회가 열렸다. 그런데 최종 결선에서 러시아 선수가 질식사하는 참사가 벌어져 12년 만에 폐지되었다. 공룡이 살던 시대에 대적할 상대가 없었던 힘센 공룡들도 덮쳐 오는 산불 앞에서는 공포에 떨어야만 했다. 대기 중 산소가 25%를 넘어섰기 때문인데, 산소가 많으면 무조건 좋을 것 같지만 실제로는 불구덩이 속에서 살게 된다. 이 책에는 다양한 에피소드가 가득 실려 있어 재미난 이야기를 통해 화학 지식을 쉽게 습득하고 오랫동안 기억할 수 있다.

▶ 화학 반응식이 거의 없다!

청소년들이 화학을 싫어하는 이유 중 하나는 엄청난 화학식 때문이다. 화학 지식의 중심에는 화학 반응식이 있지만, 처음 접하는 청소년들은 괴로울 뿐이다. 이 책에서는 화학 반응식의 사용을 최대한 자제하고 꼭 필요한 경우에만 가능한 간단한 형태로 제시했다. 많은 경우 문장 속에서 분자식이나 실험식을 설명함으로써 굳이 화학 반응식을 제시하지 않더라도 독자가 스스로 관련된 반응을 쉽게 유추할 수 있도록 하였다. 청소년들이 부담 없이 슬슬 읽어 나가며 화학을 즐길 수 있도록 구성하였다.



▶ 객관적인 화학 지식을 바탕으로 환경 문제를 배운다!

대부분의 사람들이 환경 문제가 매우 중요하다고 알고 있으면서도 이에 대한 과학적인 지식은 부족하다. 환경 관련 책들을 살펴보면 객관적인 근거보다는 필자의 주장이 과도한 책, 너무 어려워서 읽고 싶지 않은 책, 비관적인 생각만 가득해서 도대체 믿어야 할지 말아야 할지 헷갈리는 책들이 가득하다. 이 책에서는 환경 문제와 관련된 과학적인 사실을 이해할 수 있도록 설명하기에 화학 공부를 하면서 환경 문제에 대한 지식까지 덤으로 쌓을 수 있다.

서울 하늘을 덮은 스모그에는 자동차에서 배출된 질소산화물과 여기에서 만들어진 오존, 석탄을 태울 때 배출된 황산화물, 그리고 이들과 함께 만들어진 초미세 먼지가 모두 섞여 있다. 더구나 봄이 되면 중국 북부에서 발원한 황사 미세 먼지까지 합세하니 그야말로 공기 오염 물질의 백화점인 셈이라는 사실을 알 수 있다.



▶ 호기심이 곧 화학이라고?

'화학' 하면 연구실에서 흰 가운을 입고 실험에 몰두하는 화학자의 모습이나 시끄러운 기계 소음과 지독한 약품 냄새로 가득 찬 화학 공장에서 생산 활동에 매진하는 사람들의 모습을 연상할 수 있지만, 이는 극소수 전문가들의 모습일 뿐 전체 화학의 모습은 아니다. 화학은 주변 환경을 보면서 호기심을 가지고 "왜?"라는 의문을 품는 것에서부터 시작된다. 이 책에서는 흥미로운 질문 40개를 통해 더 쉽고 더 정확하게 화학을 탐구한다. 청소년들은 자신을 둘러싼 물질과 에너지 세상에 대한 이치를 조금씩 깨달아 나가게 될 것이다.



시리즈 소개

[질문하는 과학]은 〈물리학〉, 〈화학〉, 〈생명과학〉, 〈지구과학〉, 〈뇌과학〉, 〈바이러스〉 등 여러 영역으로 구성된 청소년 과학 탐구 시리즈이다. 흥미롭고 기발한 질문 40개와 에피소드가 담긴 명쾌한 답변으로 청소년들이 과학과 친해질 수 있도록 돕는다.



1권 〈이산화 탄소로 내 몸을 만들었다고?〉 화학 / 박동곤 글, 그림

2권 〈세포 짠 DNA 쏙 북적북적 생명 과학 수업〉 생명 과학 / 신인철 글, 그림

3권 〈정전이 되면 자이로드롭은 땅에 떨어질까?〉 물리학 / 김영태 글, 이경석 그림

4권 〈오스트레일리아가 우리나라 가까이 오고 있다고?〉 지구 과학 / 좌용주 글, 김소희 그림

5권 〈우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까?〉 뇌과학 / 임창환 글, 최경식 그림

6권 〈바이러스를 실험실에서 만들 수 있을까?〉 바이러스 / 신인철 글, 그림

프롤로그



1장 근대 화학의 탄생

질문 1 하늘로 날아간 헬륨 풍선은 어떻게 될까?

질문 2 보일의 공기 펌프가 산업 혁명을 촉발했다고?

질문 3 자동차 타이어는 여름에 왜 빵빵해질까?

질문 4 샤를은 풍선을 불다가 "유레카!" 했다고?

질문 5 무게를 측량하는 게 왜 중요할까?





2장 쉽게 배우는 이상 기체 방정식

질문 6 이상 기체 방정식이 공기의 행동을 설명한다고?

질문 7 에베레스트산에 오르면 왜 숨쉬기 어려울까?

질문 8 화학자들이 하늘을 처음으로 날았다고?

질문 9 하늘을 나는 세 가지 비법이 있다고?

질문 10 열기구로 세계 일주를 성공했을까?

★ 왜 우리는 공기를 마셔야 할까?





3장 산소의 힘

질문 11 대부분의 화학 반응에 산소가 관여한다고?

질문 12 산소는 어디서 만들어질까?

질문 13 철기 시대의 유물이 별로 없는 이유는?

질문 14 산소는 많을수록 좋을까?

질문 15 땔감에 들어 있는 불순물이 문제라고?

질문 16 안개가 사람을 죽인다고?





4장 질소의 두 얼굴

질문 17 번개가 생명체를 만들었다고?

질문 18 서울형 스모그가 매우 특별한 이유는?

질문 19 새똥 때문에 전쟁이 일어났다고?

질문 20 공기 중의 질소를 어떻게 사용할까?

질문 21 암모니아가 식량 부족을 해결했다고?

질문 22 합성 비료가 폭탄이 된다고?

★ 단백질을 만드는 데 필요한 것은?





5장 이산화 탄소의 진실

질문 23 바닷물이 이산화 탄소를 먹어 치운다고?

질문 24 대기의 95%가 이산화 탄소였다고?

질문 25 태양 에너지는 어떻게 포도당을 만들까?

질문 26 이산화 탄소로 내 몸을 만들었다고?

질문 27 석회 속으로 지구의 대기가 들어갔다고?

질문 28 인류가 다시 46억 년 전으로 돌아간다고?

★ 공기, 물, 불, 흙이 연결되어 있다고?





6장 천의 얼굴 메탄

질문 29 박테리아가 트림을 한다고?

질문 30 지구가 온통 메탄 방귀를 뀐다고?

질문 31 메탄이 천의 얼굴을 가지고 있다고?

질문 32 우리나라 바다 밑에 메탄이 깔려 있다고?

질문 33 얼음이 녹으면 왜 재앙이 닥칠까?

★ 해양 생물이 차가운 물을 좋아하는 이유는?





7장 놀라운 물

질문 34 수증기가 공기 중의 산소를 빼앗는다고?

질문 35 축축한 공기가 더 가볍다고?

질문 36 물의 끓는 온도가 100도가 아니라고?

질문 37 바닷물과 강물은 똑같은 온도에서 끓을까?

질문 38 잠수사가 갑자기 물 위로 올라오면?

질문 39 니오스 호숫가 주민들이 사망한 이유는?

질문 40 호기심이 곧 화학이라고?

박동곤 숙명여자대학교 화학과 교수. 고체 화학 분야의 연구로 냉장고 탈취제와 리튬 이온 전지 관련 핵심 기술을 다수 발명하여 미국, 일본, 유럽 주요국에 10여 건의 국제 특허가 등록되어 있다. 2001년 SBS 문화재단으로부터 해외 연구 지원 과학자로 선정된 이후 18가지의 복합금속 질화물 신물질을 합성하여 무기결정구조 데이터베이스(ICSD)에 등록되어 있다.

대중에게 화학을 소개하는 활동에 관심을 가지면서 청소년을 위한 『화학이 진짜 마술이라고?』라는 책을 집필했다. 어릴 때부터 노트의 빈 공간에 낙서 삼아 그리던 그림 실력이 발전하여 1995년부터 2006년까지 10여 년간 월간 〈화학세계〉에 화학 만평을 게재하기도 했으며 저서인 『지구를 부탁해』, 『에네르기 팡』에서는 본문과 표지 그림을 직접 그리기도 했다.