과학 기타 | 생글생글

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생활속의 화학 원리 … 포스트잇의 비밀 등

화학은 물질의 성질과 조성 및 구조,그리고 그 변화를 연구하는 학문이다. 금속을 다루고 여러가지 약품을 활용했던 고대와 중세의 연금술은 화학의 원형으로 꼽힌다. 이어 근대로 넘어오면서 물질의 구조와 원리는 점차 과학적으로 연구되기 시작했고 그 결과 화학은 중요한 과학 분야로 자리를 잡았다. 생활 속에 무궁무진하게 널린 화학의 원리,그 세계로 들어가 보자. 학교나 사무실에서 메모용으로 널리 쓰이는 포스트잇은 원래 실패한 화학 연구의 결과였다. 미국 3M사의 화학자 스펜서 실버는 연구 끝에 한 종류의 접착제를 개발했지만 실패한 것으로 생각했다. 접착력이 너무 떨어지고 불안정했기 때문이었다. 그러나 같은 회사의 연구원이던 아트 프라이의 생각은 달랐다. 프라이는 이 물질을 보고 책갈피 용으로 적당하다는 것을 알아냈다. 간편하게 붙였다가 떼어낼 수 있었던 것이다. 포스트잇은 그렇게 해서 접착식 임시 메모지로 탄생하게 됐고 공전의 히트를 기록했다. 포스트잇 접착력의 비밀은 바로 접착제 입자에 있다. 보통의 접착 테이프에는 0.1∼0.2㎛의 아주 작은 접착 입자가 연속적으로 칠해져 있어 한번 물체에 달라붙으면 쉽게 떼어지지 않는다. 반면 포스트잇의 접착 입자는 25∼45㎛의 캡슐 형태로 불규칙적으로 층을 이루며 칠해져 있어 한 번 메모지를 붙인 후 쉽게 떼어내 다른 곳에 다시 붙도록 만들어 준다. 저녁에 이뤄지는 운동 경기나 축제에 가보면 흔히 볼 수 있는 게 야광 막대다. 응원 용품과 스포츠 용품뿐만 아니라 아주 다양한 용도로 널리 사용된다. 이 야광 막대의 원리는 반딧불의 원리와 비슷하다. 화학 에너지를 빛 에너지로 전환하는 반응이다.
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'불의 사용' 등

지난 호에서는 '20세기를 움직인 과학기술'을 다뤘다. 인류 역사 전체에서 성취했던 것보다 더 많은 것들을 이뤄냈던 때가 바로 20세기였다. 이 시기의 눈부신 과학기술 발달은 그러나 그 이전의 혁신적인 발명과 발견이 있었기 때문에 가능한 일이었다. 인류가 지구상의 다른 생명체들과는 전혀 다른 길을 걷기 시작했다는 차원에서 보면 진정한 과학기술의 발달은 훨씬 이전에 이뤄졌다. 오늘은 20세기 이전까지 인류사를 바꾼 과학기술 사건들을 살펴보자. ◆ 불의 사용 그리스 신화에 나오는 프로메테우스 신은 '불'을 훔쳐 인간에게 몰래 준다. 비록 프로메테우스는 불을 훔친 죄로 벌을 받았으나 그 덕분에 인간은 약한 몸으로 자연계에서 생존할 수 있게 됐다. 불은 그래서 최초의 과학기술로 곧잘 해석되곤 한다. 근대 이후 등장한 전기는 '제2의 불',원자력은 '제3의 불'이라고 일컬어 진다. 태초부터 어떤 동물도 불을 사용하지는 못했다. 하지만 우리 인류는 마찰의 원리를 이용,불을 일으키는 방법을 알아내면서 본격적으로 불을 활용하기 시작했다. 불을 사용하게 됨으로써 일정한 장소에 모여 공동 생활을 할 수 있게 됐고,음식물을 익혀 먹음으로써 위생을 향상시킬 수 있었다. 음식물을 조리하기 위한 용기도 개발했다. 불은 도구와 함께 인류의 문명을 일으킨 주요한 수단이 됐다. 우리 인류가 지속적으로 문명을 발전시킬 수 있었던 중요한 힘 가운데 하나가 바로 '기록 문화'다. 기록을 통해 지식을 전수하고 지속적으로 발달시켰다. 여기에 중요한 역할을 한 것이 바로 종이다. 종이는 서기 105년 중국 후한 시대의 환관이었던 채륜에 의해 발명됐다고 전해진다. 그러나 최근의 연구에
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뉴턴 '만류인력의 법칙' 물리학의 이론적 배경

사과가 땅으로 떨어지는 것을 보고 만유인력의 법칙을 생각해 냈다는 과학자 아이작 뉴턴의 이야기는 유명하다. 이 만유인력의 법칙을 포함해 힘의 원리를 설명한 뉴턴의 이론들은 흔히 '뉴턴 고전역학'으로 불리며 근대 과학사를 바꾼 것으로 평가받고 있다. 그의 물리학 이론들을 체계적으로 담아 1687년 출간한 '프린키피아(원제:자연철학의 수학적 원리)'는 진화론을 주장한 찰스 다윈의 '종의 기원'과 함께 역사상 가장 중요한 과학책으로 꼽힌다. 뉴턴은 이 책에서 만유인력을 비롯한 몇 개의 운동법칙을 바탕으로 여러 물리 현상과 천체의 운동을 과학적으로 기술했다. 힘의 원리에 대한 그의 이런 개념들은 19세기 말까지 물리학 발전의 중요한 이론적 배경이 됐으며 지금도 여전히 물리학의 근간을 이루고 있다. 뉴턴의 이론과 과학관은 그러나 이후 상대성 이론과 양자역학 등 새로운 이론의 등장으로 인해 '고전역학'이라는 이름으로 불리게 된다. 아주 빠른 속도의 물체에서는 상대성 이론이,원자의 세계를 다루는 미시 현상에서는 양자 역학이 각각 핵심 이론으로 뉴턴 역학을 대체했다.
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'볼타 전지 발명' 등

18세기는 전기에 대한 연구가 많이 이뤄졌다. 네덜란드의 뮈센브루크가 정전기를 보관할 수 있는 라이덴병을 발명했고,쿨롱은 전기를 띤 물체 사이에 작용하는 쿨롱의 법칙을 발견했다. 이어 18세기 말 알레산드로 볼타가 처음으로 전지를 개발하면서 전기는 점차 우리 생활로 다가오게 됐다. ◆ 볼타 전지 발명 이탈리아 출신 물리학자로 스위스 파비아대학 교수로 일하던 볼타는 18세기 말 산성 용액에 담겨진 두 금속의 끝을 연결하면 전기가 흐른다는 것을 발견했다. 그는 이 현상을 이용해 최초의 화학전지를 발명했는데,이를 기념해 우리는 지금도 이 같은 원리의 전지를 '볼타 전지'라고 부른다. 볼타 전지의 발명은 전기의 실용화를 이끈 중요한 과학 사건이었다. 이전까지만 해도 전기는 순간적으로 흘러 사라져버리는 것으로만 여겨졌으나 지속적으로 전기의 흐름(전류)을 발생시킬 수 있는 방법을 볼타가 알아냈기 때문이다. 전지의 발명에 힘입어 19세기에 전기를 이용하는 기술이 획기적으로 진보할 수 있었다. ◆ 진화론과 유전법칙 동서양을 막론하고 인류의 탄생은 주로 신화적인 이야기로 전해져 왔다. 성서의 창조론에선 인간이 신의 형상을 본 떠 만들어진 것으로 묘사됐다. 1859년 영국의 찰스 다윈이 출간한 '종의 기원'은 이러한 인류의 오랜 가치관을 송두리째 뒤엎는 혁명적인 책이었다. 영국 해군 조사선인 비글호를 타고 세계 각지를 탐험한 결과를 집대성한 이 책에서 다윈은 모든 생물이 '자연선택'이라는 원리에 의해 진화해 왔으며 이는 인류 또한 마찬가지라고 주장했다. 다윈의 진화론은 생물학의 발전에 지대한 영향을 미쳤으며 지금도 무수한 논쟁을 불러일으키고 있

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19세기 후반 사진기술 발전 '영화사진'연구

19세기 후반에는 사진 기술을 발전시켜 현재의 영화와 같은 '활동 사진' 연구가 활발히 이뤄졌다. 미국의 발명가 토머스 에디슨은 1888년에 축음기와 활동사진을 결합해 1초에 48장의 사진을 찍는 카메라를 만들었다. 이 제품은 '키네토스코프'라 불렸다. 에디슨은 스튜디오에서 영화를 촬영해 직접 보여주기도 했다. 이를 계기로 미국에서는 영화에 대한 관심이 폭발적으로 높아졌다. 5센트 정도를 내면 영화를 볼 수 있는 극장이 번창했고 대중들에게 인기를 모을 만한 스타들도 탄생했다. 프랑스의 뤼미에르 형제는 에디슨의 키네토스코프를 발전시켜 '시네마토그라프'라는 촬영기와 영사기를 발명했고 1895년에는 여러 사람이 볼 수 있는 영화를 공개하기도 했다. 형 오거스트와 아우 루이 루미에르 형제는 제작자이면서도 유료로 영화를 상영하는 등 제작·배급에 이르는 현재의 영화 제작 모델에 선구적인 역할을 한 것으로 평가받고 있다. 하지만 그들은 에디슨과 마찬가지로 상업적으로는 영화 사업에서 그다지 성공하지 못했다.
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'페니실린'은 어떻게 만들어졌을까

영국의 세균학자인 알렉산더 플레밍은 런던 세인트메리 병원에서 연구하던 1928년 포도상구균을 배양하다가 우연히 한 개의 접시에서 세균들이 죽어 있는 것을 발견했다. 배양접시에 곰팡이가 자라 세균을 죽였다는 것을 안 그는 이 미지의 곰팡이에 대해 관심을 갖게 됐다. 그리고 실험을 거듭한 결과 곰팡이가 만들어내는 어떤 물질이 여러 종류의 세균에 대해 항균작용을 한다는 것을 알아냈다. 그는 이 물질에 '페니실린'이라는 이름을 붙였다. 플레닝은 그러나 1929년 연구 결과를 논문으로 발표하고는 더 이상 연구를 진행하지 않았다. 몇 년 뒤 옥스퍼드대의 병리학자인 하워드 플로리와 생화학자인 언스트 체인은 항생물질을 찾는 연구를 하다 플레밍의 논문을 보게 됐다. 페니실린의 가능성을 알아차린 그들은 연구 끝에 정제된 페니실린을 얻는 데 처음 성공했다. 이후 페니실린은 대량 생산돼 세균성 질환으로부터 수많은 인명을 구해냈다. 이러한 공로로 플레밍,플로리,체인은 1945년 노벨 생리의학상을 수상했다. 페니실린의 발명은 우리 인류의 사망률을 떨어뜨리는 데 크게 기여한 것으로 평가받고 있다. 그리고 지금도 여전히 20세기를 대표하는 약으로 남아 있다.
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'복제' '인터넷' 20세기 라스트 장식

20세기 마지막을 휩쓴 과학기술 분야 이슈는 역시 복제와 인터넷이다. 1997년 2월 영국 과학저널 '네이처'에는 아주 놀라운 연구 결과가 소개됐다. 영국 로슬린연구소의 이언 윌머트 박사와 케이스 켐벨 박사가 양을 복제하는 데 성공했다는 내용이었다. 수정란을 둘로 나누는 방식이 아니라 다 자란 양의 체세포를 복제한 방법이어서 충격은 컸다. 한 동물과 유전적으로 똑같은 복제 동물을 만들 수 있게 됐기 때문이다. 이 복제된 양은 '돌리'로 이름 붙여졌다. 윌머트 박사는 암컷 양의 유선 세포에서 핵을 빼낸 뒤 이를 다른 암컷 난자의 핵과 치환했다. 그리고 이렇게 해서 만들어진 수정란을 또 다른 암컷의 자궁에 착상시켜 돌리를 탄생시키는 데 성공했다. 돌리를 시작으로 이후 소 말 돼지 고양이 개 등 많은 동물이 복제됐다. 이에 앞서 1989년 유럽입자물리연구소(CERN) 과학자들은 '월드 와이드 웹'(WWW)이라는 인터넷 통신기술을 개발했다. 월드 와이드 웹은 'http'라는 프로토콜을 사용해 마우스를 눌러 간단히 전세계 네트워크를 연결할 수 있도록 했다. 월드 와이드 웹의 발전은 인터넷의 대중화에 결정적으로 기여했다.
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20세기를 움직인 과학기술

인류는 역사 전체를 통틀어 성취한 것보다 더 많은 과학기술 발전을 지난 20세기에 이뤄냈다는 평가를 받고 있다. 이 시기에 인류는 원자,화학,생명 등에 관한 기초과학과 응용기술을 발달시키며 수많은 신기술과 신제품을 쏟아냈다. 우리 인류의 역사와 문화까지 바꾼 20세기 주요 과학기술 사건을 알아보자. 1945년 7월16일 미국 네바다주의 사막에서 인류 역사상 가장 위험한 실험이 이뤄졌다. 어마어마한 살상 능력을 가진 원자폭탄 실험이었다. 그리고 20여일 뒤인 8월6일과 9일 미국은 일본의 히로시마와 나가사키에 이 원자폭탄을 투하,도시를 초토화시켰다. 20세기 중반 인류사를 바꾼 사건이었다. ◆ 대서양횡단 무선 통신 1901년 12월 영국 콘월 주의 폴듀와 캐나다 뉴펀들랜드 주의 세인트존스.대서양을 사이에 두고 3570km 떨어진 이 두 지역 사이에서 역사적인 장거리 무선 통신이 이뤄졌다. 이탈리아 출신의 아마추어 발명가 굴리엘모 마르코니는 대서양을 가로지르는 이 무선 통신에 최초로 성공함으로써 인류 통신 역사에 새로운 장을 열었다. 미국 일간지 뉴욕타임스는 그때의 감격을 이렇게 전했다. "우리는 언어에 날개를 달아 내보내는 일을 배우는 중이다." 첫번째 송신 문자는 S자였다. ◆ 최초의 비행 새처럼 하늘을 나는 것은 인류의 오랜 몽상이었다. 이 꿈이 현실로 바뀐 것은 1903년 12월이었다. 라이트 형제로 잘 알려진 윌버 라이트와 오빌 라이트가 미국 노스캐롤라이나 주의 키티 호크에서 인류 역사상 처음으로 동력 비행에 성공한 것이다. 1896년부터 본격적으로 비행기 연구를 시작한 라이트 형제는 엔진과 날개 등 비행에 적합한 기계들을 직접 개발해 수많은 실험을 되풀이했

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