일상의 궁금증에 화학의 시선으로 답하다
어린아이들은 “왜?”라는 질문을 달고 사는 시기가 있다. “왜 무지개가 생기는 거야?” “왜 식물은 초록색이야?” “왜 전자레인지에 넣으면 따뜻해지는 거야?” 어른이 되고 나서도 당연한 듯 지나쳤던 것들에 문득 궁금증이 생기기도 한다. “왜 페트병은 페트병이라고 부르지?” “접착제는 어떻게 물건과 물건을 붙이는 거지?” “왜 오로라는 극지방 근처에서만 볼 수 있을까?” 바쁘다는 핑계로 일부러 찾아보지 않지만 우리를 둘러싼 세계에 대해 질문이 떠오른다. 《오늘도 화학》은 어른들이 궁금해할 일상의 궁금증에 화학적 관점으로 답을 알려주고자 한다. 어렵고 낯선 화학이 아니라 우리를 둘러싼 세계와 연관된 화학 지식은 새로운 깨달음을 주기도 하고, 새로운 궁금증을 불러일으키기도 한다. 화학 지식을 하나씩 더해 우리를 둘러싼 세계의 비밀을 조금씩 발견해보자.

화학을 이해하며 세상을 이해한다
화학의 화(化)는 ‘무엇무엇이 되다’, ‘어떤 성질 또는 상태로 바뀌다’라는 의미를 가지고 있다. 이는 단순히 대신하거나 교체하는 게 아니라 모습이나 성질이 완전히 바뀐다는 것을 의미한다. 화학은 이러한 변화가 왜 일어나는지, 어떻게 일어나는지, 변화의 시작과 끝은 어디인지를 찾고자 하는 학문이다. 식물은 태양 빛을 에너지원 삼아 스스로 화학 에너지를 만들어내고, 오랜 옛날에 살았던 플랑크톤이나 식물, 조류가 땅속에 묻혀 화석 연료가 된다. 이러한 화학적 변화의 과정은 우리의 의식주, 그리고 일상과 밀접하게 연결되어 있기에 화학을 이해하면 세상을 좀 더 이해할 수밖에 없다. 매일 우리의 눈앞에 펼쳐지는 세상의 다채로운 변화에는 화학이 영향을 미치고 있고, 그 영향을 파악하는 일은 우리의 일상, 건강, 직업, 미래와도 연결되어 있다. 우리 삶의 현재와 미래, 그리고 올바른 방향을 찾기 위해서도 화학이 필요한 이유가 아닐까.

새로운 시대를 위해 화학의 세계를 공부하다
지금 우리의 이익을 위해서만 화학이 필요한 것은 아니다. 지속가능한 미래를 위해서도 화학은 필수다. 프레온 가스와 환경오염으로 오존이 사라지고 있는 이 시점에 오존에 영향을 미치지 않는 기술은 필수적이며, 최근 가장 큰 화두가 되고 있는 기후 변화를 일으키는 화석 연료를 줄이기 위해 식물 자원이나 태양열을 이용하는 기술이 개발 중이며, 인류를 위협하는 가장 무서운 병인 암을 치료하기 위해 새로운 방식의 항암제가 연구 중이다. 화학은 우리의 일상을 지키기도 하지만, 우리의 미래가 지속가능한 방식으로 나아가도록 도와준다. 이제, 화학과 함께 걸어가야 하는 삶은 선택이 아니라 필수일 수밖에 없다.

책 속에서

‘화학 물질’이라고 하면 더럽다, 위험하다, 기분 나쁜 냄새가 난다며 안 좋게 보는 사람도 많습니다. 예전에 올리브유를 주제로 한 강연에서 고급 올리브유는 좋은 향이 나지만, 저렴한 올리브유는 화학 물질 냄새가 난다는 말을 듣고 ‘화학 물질이 그런 이미지라니’ 하고 실망한 적이 있습니다. 사실 고급이든 저렴하든 똑같이 화학 물질 냄새가 납니다. 유기농은 쉽게 말하면 화학 비료를 쓰지 않고 농작물을 키우는 방식입니다. 그런데 식물이 영양분으로 흡수하는 물질은 암모늄염 또는 질산염이고, 유기농 비료도 땅속 미생물의 분해
작용으로 화학 비료와 같은 성분으로 바뀌고 나서야 식물의 영양이 됩니다. 이러한 사실을 알고 있으면, 이미지만으로 화학 비료를 나쁘게 취급할 수 없습니다.
--- p.4

지구를 물의 행성이라고도 부르지요. 지구 표면에는 방대한 양의 물이 있고 바다가 지구의 표면적 중 70%를 차지하고 있기 때문인데요. 바닷속에서 최초로 생명이 탄생했으며 우리의 몸무게 중 약 60%는 물입니다. 물은 이처럼 생명체와 깊은 관련이 있는 데다 없어서는 안 될 화학 물질이지만, 사실 화학적으로는 여느 물질과 굉장히 다른 물질이기도 합니다. 일단 물은 끓는 온도(끓는점)가 굉장히 높습니다. 일반적으로 분자가 무거울수록 끓는점도 높습니다.
--- p.56

DNA는 생물의 세포 하나하나에 들어 있습니다. 생식 세포의 DNA는 생물이 그 생물로 존재하는 데 필요한 모든 정보를 다음 세대로 전하는 역할을 합니다. 한편 세포의 대부분을 차지하는 체세포의 DNA는 세포 안에서 만들어지는 단백질의 설계도 역할이며 유전과는 관계없습니다. 사람으로 말하자면 같은 세포라도 신경 세포와 심장 세포의 기능이 다른 이유는 그 세포에서 발현될 DNA의 정보가 다르기 때문입니다.
--- p.106

당시의 염료는 식물은 물론 동물, 해산물 등의 생물로부터 극히 소량밖에 추출할 수 없었기 때문에 하나같이 매우 비쌌습니다. 퍼킨이 합성한 염료의 원료는 아닐린과 아닐린의 유사체였습니다. 이는 석탄에서 석탄 가스나 코크스를 만들 때 생성되는 부산물인 콜타르에 들어 있는 화합물이었기에 따로 구할 필요가 없었습니다. 합성 반응 역시 퍼킨이 자기 집에서 실험한 결과를 보고 상상할 수 있었다시피 오늘날에는 전문가가 아니더라도 해낼 수 있을 만큼 간단한 실험이었습니다. 실제로 여러 대학에서 학부생 실험 과정의 초기 단계로 아닐린의 합성을 배웁니다. 고급 염료가 매우 싼 가격에 풀리면서 일반 시민들도 선명한 색의 옷을 입게 된 것도 이 시기부터입니다.
--- p.141

냄새를 느끼는 이유는 코점막에 있는 수용체 단백질의 독특한 삼차원 구조에 화학 물질이 딱 달라붙기 때문입니다. 화학 결합은 아니므로 농도가 낮으면 화학 물질이 수용체로부터 떨어져 나가면서 냄새를 잘 못 맡게 됩니다. 향수에는 다양한 성분이 들어 있는데, 서로 휘발성이 다르면 향수를 뿌린 직후와 한 시간 뒤에 다른 향기가 납니다.
--- p.260

들어가는 글

제1장 기본 중의 기본
01 화학의 ‘화’
02 우주를 구성하는 세 종류의 입자
03 원자의 구조, 크기, 질량
04 수헬리베붕탄질산
05 마법의 숫자 8
더 궁금한 화학 지식 아보가드로수

제2장 화학 물질의 구조와 결합 에너지
06 사이좋은 둘, 화학 구조 첫 번째
07 전자를 공유하는 원자, 화학 구조 두 번째
08 빛은 무엇일까?
09 화학 결합과 에너지
10 왜 밥을 전자레인지에 데우면 따뜻해질까?
11 왼손과 오른손의 모양은 같을까, 다를까? 050
더 궁금한 화학 지식 비대칭 분자

제3장 특이한 화합물
12 비정상적으로 높은 물의 끓는점
13 산소가 있어도 살 수 있다고?
14 드라이아이스와 얼음의 차이
15 가장 아름다운 금속, 금
더 궁금한 화학 지식 끓는점이 낮은 화학 물질

제4장 화학 구조와 성질
16 물과 기름 사이를 이어주는 매개
17 정말 신기한 설탕과 아스파탐의 맛과 구조
18 등 푸른 생선과 폴리페놀은 왜 몸에 좋을까?
19 대항해 시대 선원의 선물
20 예의 바른 분자? 액정
21 그을음과 다이아몬드의 공통점!
더 궁금한 화학 지식 미각과 분자 구조

제5장 생명을 지탱하는 자연
22 생명의 시작, 광합성
23 나뭇잎은 왜 초록색일까?
24 ‘잎열뿌’와 ‘질인포’
25 자외선은 왜 몸에 나쁠까?
26 생명의 은인, 오존
더 궁금한 화학 지식 제한 효소

제6장 생명체를 이루는 화합물
27 DNA 속 수수께끼의 암호: A, T, G, C
28 단백질과 필수 아미노산
29 당: 식물이 만드는 생명의 근원
30 당: 개는 감기에 걸리지 않는다고?
31 지질: 세포의 안과 밖을 나누는 경계
더 궁금한 화학 지식 DNA, RNA, 단백질 중 무엇이 먼저일까?

제7장 천연물에서 공장 생산으로
32 화학에서 말하는 ‘만들다’의 의미
33 암모니아: 인류를 구한 대발견
34 석탄의 선물: 빨간 드레스
35 아스피린: 버드나무 잎에서 발견한 항염증제
36 유리 회사가 만든 약: 마취제
더 궁금한 화학 지식 요소와 요소 분해 효소

제8장 플라스틱
37 탄소는 길어진다, 끝없이
38 다양한 중합체와 그 용도
39 나일론과 견직물
40 페트병과 와이셔츠는 같은 화학 물질
더 궁금한 화학 지식 접착제는 어떻게 물건을 붙일까?

제9장 생명의 힘을 이용한 생산 과정
41 발효와 부패
42 생명의 항상성은 효소 덕분
43 신의 선물: 과일로 포도주를 만들어라
44 살리지 않도록, 죽이지 않도록: 아미노산 발효
45 미생물을 공장으로
더 궁금한 화학 지식 석유의 대체재

제10장 무기 화합물
46 금속
47 철: 북극성에서 자석으로
48 보석: 루비, 사파이어, 에메랄드
49 파르테논 신전과 타지마할
50 유리
51 세라믹
더 궁금한 화학 지식 우리 몸에 들어 있는 금속 이온

제11장 건강과 화학
52 의약품의 원리
53 의약품의 생산
54 방해꾼: 항히스타민제
55 효소 저해제
56 미생물이 만든 살균제: 항생 물질
더 궁금한 화학 지식 신형 코로나바이러스와 백신

제12장 자연과 화학
57 생명을 키운 바다
58 이산화탄소가 대기를 따뜻하게 하는 원리는?
59 원래 생물이었던 석유와 석탄
60 반딧불이는 왜 빛날까?
61 빛나는 생물
62 오로라
더 궁금한 화학 지식 수국은 왜 색이 달라질까?

제13장 생명 유지와 활동
63 비타민: 생존에 필요한 조효소, 아민
64 미네랄: 효소 운반과 신경 전달
65 냄새와 분자: 구조와 관계있을까?
66 시각의 원리
67 내장 구이는 정말 몸에 좋을까?
68 페로몬을 내뿜는 인간이 있을까?
69 우리 몸을 지키는 면역 체계
더 궁금한 화학 지식 비타민의 발견: 각기병 논쟁

제14장 첨단 기술과 화학
70 지구와 지갑을 위한 빛: LED
71 빛나는 벽: 커브드 TV
72 리튬 이온 전지
73 백금 반지가 사라진다고? 친환경 전지: 연료 전지
74 자태가 화려한 플라스틱의 여왕, 정보 통신을 책임지다
75 덴드리머: 의약품 배달원

참고문헌
색인