전체 글 썸네일형 리스트형 [12강 화학의 활용] 신소재와 신약 개발 1. 신소재 토마스 에디슨과 그의 연구팀은 백열전구를 완성하기 위해 수많은 실험을 거듭했다. 그들이 전구에 빛을 발하는 필라멘트에 적합한 재료를 찾기 위해 6000가지 이상의 다양한 원소들로 실험을 했다고 한다. 그러다가, 전구 안에 공기만 없다면 실에 탄소를 입혀 쓸 수 있다는 사실을 깨달음으로써 연구가 전환점을 맞이한 것이다. 이후 그들은 특수한 펌프를 이용해 전구 안을 진공상태로 만들었고, 마침내 노란빛을 내는 백열등이 탄생하게 되었다. 혁신을 이루어 낼 신소재를 찾는 것은 아주 유망한 분야이다. 화학의 한 갈래인 신소재 과학은 사람에게 유용하게 쓰일 수 있는 새로운 소재들(세라믹, 합성 소재, 유리, 금속 등)을 발견하고 개발하는 것과 관련된 학문이다. 신소재 과학은 그리 간단한 분야가 아닌데, .. 더보기 [12강 화학의 활용] 단백질체학과 유전자 공학 1. 단백질체학(Proteomics) 인체가 별 문제없이 유지되기 위해서는 단백질의 역할이 크다. 예를 들어 침에 들어있는 아밀라아제, 혈액의 산소를 운반하는 헤모글로빈까지 모든 것이 단백질로 이루어져 있다. 단백질체학이란 단백질을 종합적으로 연구하는 분야로서, 단백질의 구조는 물론 상호작용 방식, 수행기능을 연구한다. 단백질체학은 게놈 연구와 연계되는데, 인간의 게놈 지도가 완성됨에 따라 거기에 담겨 있는 정보를 통해 단백질의 세계와 그 작동방식에 대해 많은 사실을 알 수 있기 때문이다. 단백질체란 유기체가 가진 모든 단백질을 의미한다. 인체의 모든 단백질을 알아보기는 어렵다. 한 가지 흥미로운 점은, 인체 내의 단백질이 단백질을 만드는 유전암호보다 훨씬 많다는 사실이다. 2003년에 들어서 인간 게놈.. 더보기 [12강 화학의 활용] 연료전지와 나노기술 1. 연료전지 2050년에 이르면, 미국에는 2억 3천만대, 중국은 5억 1천만대, 인도에는 6억 1천만대의 자동차가 다닐 것이 예상된다. 지구는 이 어마어마한 양의 이산화탄소를 어떻게 감당할 수 있을까? 또한 석유라는 유한한 자원을 사용하는 자동차는 연료를 어디서 얻을 것인가? 아마 수소 연료 전지가 극적인 대안으로 떠오를 수 있을 것이다. 수소 자동차에서는 수소와 산소가 결합되어 전기화학적 반응을 일으킨다. 반응의 부산물로 생산된 전기로 자동차가 움직인다. (부산물은 물과 열, 수증기가 있다) 수소는 우주에서 가장 흔한 원소이기 때문에 연료 고갈의 염려가 없다. 현재까지의 기술로는 대량 판매용으로 생산하기에 큰 비용이 들지만, 대부분의 자동차 제조업체들은 수소 자동차를 시험하고 또 시범 운행중이다. .. 더보기 [11강 화학물질을 찾아서] 법화학과 게놈지도 1. 법화학(Forensic chemistry) 법화학은 범죄수사의 떠오르는 별이다. 물론 뿅하고 결과물이 금방 나오는 드라마와 달리, 다소 시간을 소요하지만 말이다. 범죄사건이 발생했을 때, DNA 분석을 전문으로 하는 법화학자들은 실험실이 아닌 범정에서 분석 결과를 진술해야 할 때가 있다. 법화학 분야는 대체로 고도 전문화 분야인데, 예를 들어 전문적으로 오직 불법 약물을 식별하는 데에만 자신의 재능과 능력을 집중하는 법화학자도 있다. 법화학자들은 또 다양한 상황에서 작업하며, 다양한 분석 방법을 동원하여 그들이 원하는 해답을 찾기 위해 고군분투한다. (1) DNA 분석 사람마다 가지고 있는 DNA는 다르므로, 머리카락 한 가닥이나 우표를 붙일 때 발랐던 침과 같이 아주 작은 신체 표본으로도 DNA를.. 더보기 [11강 화학 물질을 찾아서] 크로마토그래피와 전자현미경 1. 크로마토그래피(chromatography) 검은색 잉크에 물을 떨어트리면, 잉크가 번져나간다. 놀라운 점은 검정색 뿐 아니라 푸른색과 붉은색으로 보이는 부분까지 보인다는 것이다. 이런 현상은 크로마토그래피에 의한 것인데, 이는 혼합물의 여러 성분들이 용매 상에서 매개체와 상호작용하여 그들의 화학적 성질에 따라 분리되도록 하는 방법이다. 검은색 잉크는 잉크의 여러 성분이 물과 함께 이동하면서 종이와 상호작용하는 정도에 따라 각각 분리된 예이다. 세상은 혼합물로 가득 차 있는 공간이다. 마요네즈는 에멀젼으로 분류되는 혼합물이며, 오일-식초 드레싱은 현탁액으로분류되는 혼합물이다. 크로마토그래피는 다양한 미지의 혼합물을 분석하고 구성요소를 눈으로 보는 데에 큰 도움이 된다. 분석하고자 하는 혼합물은 분석물.. 더보기 [11강 화학 물질을 찾아서] 분광학과 MRI 1. 분광학 태양이 내뿜는 빛은 지구에 도달하여 우리가 흔히 보고 있는 주변의 물체들을 비춘다. 하지만 모든 광선은 과학적 도구를 이용하지 않으면 볼 수 없는, 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 물론 우리가 볼 수 있는 가시광선도 있으나, 사람의 눈에 보이지 않는 빛 에너지는 서로 다른 물질을 식별하고 구분하는 데에 사용할 수 있다. 스펙트럼과 빛 에너지에 대한 연구를 분광학(spectroscopy)이라고 한다. 빛은 파동의 형태로 이동하는데, 파도와 비슷하다고 생각하면 쉽다. 파동은 특정한 높이를 가지는데, 이를 진폭(amplitude)라고 한다. 파동은 특정한 진동수로 물체와 부딪히고 특정한 방식으로 작용한다. 또한 파동은 특정한 속도로 진행하는데, 파동의 마루와 마루 사이의 거리를 파장(wavele.. 더보기 [10강 환경의 화학] 방사성 폐기물과 재활용 1. 방사성 폐기물 방사성 폐기물은 인류가 지금껏 보아왔던 여느 폐기물과는 다르다. 가정에서 쓰레기를 버리면, 쓰레기는 매립지로 옮겨져 영원히 땅속에 묻히게 되고, 다음 세대에 어떠한 형태의 피해도 주지 않는다. 하지만 방사성 폐기물은 그렇지 않다. 이 물질들은 적절한 방법으로 다루거나 관리하지 않으면, 우라늄이나 플루토늄이 발산하는 입자나 파동이 인체에 침투하여 세포 속 DNA의 섬세한 화학적 구조를 변형시키고, 이후 수만년동안 인류에게 암과 그 외 다른 질병들을 유발할 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 물질을 만들어내는 현재의 우리들은 백년, 천년을 내다보고 다음 세대의 안위까지 책임져야 하는 무거운 짐을 짊어지고 있다. 지구는 먼 미래에 우리가 알고 있는 모습과 다를 것이다. 쓰일 언어조차 장담할 .. 더보기 [10강 환경의 화학] 오존층과 산성비 1. 온실기체와 오존층 온실 기체라는 용어에 대해 대부분의 사람들은 부정적인 반응을 보인다. 온실 기체는 일반적으로 나쁘게 여겨지지만 사실은 우리의 생존에 필수적이다. 태양의 열이 지구 대기권을 통과할 때, 온실 기체는 열이 전부 우주로 반사되어 나가는 것을 막는다. 그렇게 남은 열의 일부는 우리 대기권 내에 갇히게 되어, 생명체가 생존하고 번성할 수 있도록 지구의 온도를 유지해준다. 이는 자연적으로 일어나는 과정이나, 항상 그 균형이 유지되어야 한다는 것이 가장 중요하다. 현대의 산업 발전은 대기에 존재하는 이산화 탄소와 메테인 가스를 증가시킴으로써 균형을 무너뜨리고 있다. 이산화탄소와 메테인 가스, 오존과 같은 주요 온실 기체는 자연에서 생산되는 것이나, 인간의 활동으로 인해 놀랄만큼 증가했다. 이산.. 더보기 이전 1 2 3 4 5 6 다음
