화학을 향하는 길

레이먼드 창의 일반화학 - 제10판
레이몬드 창 지음, 화학교재연구회 외 옮김 / 사이플러스 / 2010년 3월

지금 현재 내가 가장 직면해 있는 목표는 바로 '과학고'이다. 초등학교 때 수학의 그 참맛을 알고서, 본격적으로 이과생이 되기 위해 했던 그 준비과정들이 생생히 떠오른다. 비록 중학교 2학년 때는 하지 못했지만, 올해에는 이루고 싶은 꿈, 화학 올림피아드에서의 입상을 위해 나와 함께 길을 갔던 책이 바로 이 책이다. 

그 첫 만남은, 바로 내 과학고 선배로부터 시작된다. 교회에서 인연을 맺은 그 형은, 주변에서 흔치 않은 과고 지망생인 내게 많은 도움을 주셨다. 그리고 2학년 때 화학 올림피아드를 준비한다고 하였을 때, 어떻게 공부할지를 조언하셨고, 또한 이 책의 존재에 대해 알려주셨다. 

"최근에 새로 발간된 책인데, 레이먼드 창이라는 중국의 유명한 과학자가 저술한 거야. 많은 내용을 담고 있으니, 이 책으로 한 번 공부해봐." 

그리고선 사만원에 가까운 거금을 눈물을 머금고 투자해 구입한 이 책. 하지만, 그 엄청난 두께에 또한번 놀라야 했다. 전체 페이지는... 천 페이지는 가볍게 넘는다. 가히 화학 사전이라 부를 수 있을 것 같다. 그리고, 한 가지 어려움에 처했다. '이 어려운 내용을, 도대체 누구와 함께 공부하냐고!' 수학은 잘하시지만, 과학은 문외한이신 아버지는 힘들다. 엄마는? 고등 물리와 화학을 질색하는 엄마는 처음부터 기대도 안했다. 결국은 이 책을 내게 알려준 그 형에게 부탁할 수밖에 없었다. 

유학 준비로 바쁜 형에게, 겨우 교회에서 아는 사이라는 이유만으로 그 빠듯한 시간을 쪼개야만 했던 그 형에게 진심으로 감사드린다. 심지어 그 형은, 자신이 가지고 있던 책 중 화학에 도움이 될 만한 것들을 건네주고 내게 필요한 부분을 프린트하여 갖다주기까지 했다. 그리고 그 복잡해보이는 탄소 화합물에서부터 산화 환원반응, 산 염기 적정, 분자의 결합 등 온갖 어려운 부분을 조금씩 힌트를 주어 가면서 익히게 하였다. 인터넷에서 구할 수 있는 화학 올림피아드 기출 문제도 큰 도움이 되었다. 마치 한 폭의 역사를 보는 것 같은, 문제의 변천사들을 보면서 '아, 다음에는 이런 유형이 출제될 수도 있겠구나!' 하고 경각심을 가져다주었다. 

이 두꺼운 책은 사실상 들여다보기가 매우 겁난다. 하지만, 고등 과학 자습서 하이탑에 나오지 않는 내용을 상당수 가지고 있기에 반드시 봐야만 했다. 핵융합, 핵분열 등의 내용은 모두 이 책으로 얻었고, 또한 그런 내용의 문제도 꼭 출제되기 때문에 이 책은 필수였다. 이 글을 쓰는 시점에서 화학 올림피아드 시험까지는 이틀밖에 남지 않았다. 이제는 내가 배웠던 내용들을 복습하고, 그것을 잘 갈무리하여 시험 때 모두 쓸 수 있기를 바란다. 

이러한 올림피아드를 준비하면서, '왜 내가 이걸 하고 있지?'하고 고민하는 사람도 있을까? 그러지 않길 바란다. 평소에 모든 과목을 골고루 공부하기란 쉽지 않다. 그렇다고 한 과목만 집중적으로 공부하기에는 그 목표가 정확치 않고, 다른 과목의 내용들을 잊어버리기 쉽다. 하지만 올림피아드 기간에는, 분명한 목표를 가지게 된다. KMO에서는 수학만을 집중적으로 들여다보고, 수학에 관심을 가지게 된다. 물리 올림피아드, 화학 올림피아드 등에서는 그 과목만을 집중적으로 공부하고, 올림피아드에서 출제되는 문제들만 분명히 풀어낼 수 있다면 그 과목에 대한 전반적인 지식을 충분히 갖춘 것이므로 내 실력의 척도를 알 수도 있다. 일반 화학, 하이탑과 함께 했던 이 기간동안 더 많은 깨달음을 얻고, 한꺼풀 벗겨진 나의 잠재된 모습을 보는 것 같다. 앞으로는 어떤 과학의 지식들이 나를 기다리고 있을지, 정말로 기대된다.

드라마로 보는 생물 이야기

한눈에 쏙! 생물지도 ㅣ 차례에 답이 있다 2
김응빈 지음 / 궁리 / 2009년 10월

일상생활에서, 우리가 좋아하는 분야가 있을 수가 있고 싫어하는 분야가 있을수도 있다. 하지만, 그 싫어하는 분야가 공부인 사람이 대부분이기 때문에, 이제는 공부에도 혁신을 가할 필요가 왔다. 생물을 지도하는 김응빈 선생님은, 어찌하면 아이들이 좋아하는 방식으로 생물에 대해 드라마틱하게 설명할 수 있을까, 고민하면서 이 책을 저술해 주셨다. 

생물을 드라마틱하게 보는 방법? 그것은 바로, 그 과정을 드라마에 그대로 대입시켜주면 되는 것이다. 예전에 영문법 방송국이라는 책을 본 적이 있다. 그 책에서는 방송국에 영문법을 도입하여 효과적으로 설명하는 효과를 거두었었다. 그 책은 만화여서 더 많은 효과를 거둘 수 있었지만, 아마 이 책도 생물을 일목요연하게 정리하기에 큰 도움이 될 것이라 단언할 수 있다. 

평소에도 이슈를 받던 다양한 생물학적인 뉴스를 도입하여 관심을 증대시키고, 또한 그 부분에 대하여 알기 위해 읽다보면, 어느새 그 부분에 관한 전문 지식을 읽고 있는 나를 발견할 수 있었다. 예를 들어, 불법 주차된 차들로 인해 소방차의 이동이 늦어져 불의의 사고를 막을 수 없다는 안타까운 사고를 혈관의 예에 빗대어, 혈관에 불법적으로 끼어있는 콜레스테롤로 인해 혈액이 제대로 지나갈 수 없어 고혈압, 심근경색 등이 발생함을 이야기한다. 이 적절한 예등을 통해서, 우리는 더 많은 지식들을 확립할 수가 있다. 

마치 우리나라 전도와 같이, 생물 전체 분야에 두루 걸쳐서 재미있게, 그러나 전문적으로 깊이 설명하는 그 방식에 매료되었다. 생물은 단순 암기 과목으로 알려져 있으니, 그 이유는 생물이 일정한 법칙을 적용할 수 없는 각 분야가 거의 독립된 학문이기 때문이다. 하지만, 그것도 연결고리를 이어가면서, 실생활에 접목시켜가면 더 쉽게 외울수가 있다. 이를 통하여, 생물에 대해 많은 이들이 도움을 받고, 이러한 방식을 많이 쓸 수 있기를 기대한다.

자원 전쟁의 서막

과학동아 2011.8
과학동아 편집부 엮음 / 동아사이언스(잡지) / 2011년 7월

이제는 본격적으로 자원 전쟁이 시작될 판이다. 석유 등의 에너지는 현재 이미 그 위세를 잃은 상태이며, 새로운 대체 에너지를 찾기 위하여 수많은 과학자들이 분주히 움직이고 있다. 에너지 뿐만이 아니다. 이제는 과거에 쓰이지 않았던 자원들이 첨단 산업의 발판이 되어 쓰이고 있는 판국에, 희귀하다는 이유로 인해 자원 보유국이 자원을 제공하지 않는 자원 무기로 쓰일 수도 있다는 점이 문제이다. 이로 인해 세계 곳곳에서 자원을 확보하기 위하여 움직이고 있다. 

뛰어난 기술력이 존재한다고 하더라도, 재료가 뒷받침되지 못한다면 결국 아무것도 만들지 못하는 법이다. 이것이 현대의 자원의 중요성을 강조하고 있다. 대한민국도 현재 스마트폰 등 가벼운 소재에 필요한 리튬의 확보량을 늘리기 위한 신기술을 개발했다. 외국에 기술을 들키지 않기 위하여 보안을 강화하고 있는 이 연구소는, 앞으로 우리 나라의 첨단 산업에 있어 큰 영향을 발휘하게 될 것이다. 

우주왕복선에 대한 이야기가 특집으로 다루어졌다. 우주 왕복선은, 챌린저호 폭발 사건 이후로 한동안 정지되었으나 이 쓸모 많은 비행성이 다시 미션을 수행할 수 있도록 개발되었다. 디스커버리 호, 아틀란티스 호 등에 탑승하여 수많은 위성과 관측선 등이 우주를 향해 나아갔다. 우주 왕복선은 인간의 우주에 대한 꿈 대부분을 실현시킨 중요한 수단이 되었다.

대부분의 사람들이 건강을 위하여 건강기능식품을 사먹을 것이다. 하지만, 과학동아에서는 이 건강기능식품들이 현대에서는 전혀 '쓸모 없는' 식품들이라고 정했다. 특히, 과거 찬란하게 빛났던 비타민 신화도 이제는 끝나야 한다. 과거 비타민의 발견으로 인간이 갖고 있던 수많은 병을 고치게 된 인류는, 현대에 다양한 식사를 할 수 있게 되면서 따로 비타민을 챙겨 먹을 필요가 아예 없어지게 되었다. 또한, 비타민의 발견을 더욱 빛나게 하도록 만들어진 인위적인 비타민의 효과들은 모두 가짜로 드러났다. 곧, 비타민의 결핍으로 발생하는 병은 진실이지만 비타민으로 발생하는 항암 효과 등 기타 부수적인 요소는 모두 거짓된 것이다. 건강 기능 식품도 마찬가지다. 우리 몸을 튼튼하게 하기 위해 만들어진 것이라지만, 골고루 알맞은 식품을 섭취할 수만 있다면 건강기능식품은 아예 필요가 없다. 지금도 사람들은 감기에 걸릴 때마다 비타민 C를 찾는데, 이제는 비타민 C 대신 다른 요법을 찾아보는 게 더 옳을 것이다. 

과학 동아를 통해, 현대 과학이 요구하는 것이 무엇인지 그 틀이 잡힌다. 과학 기술 간의 경쟁도 현대에서는 매우 큰 비중을 차지하는 것 같다. 시대가 요구하는 과학이 무엇인지를 파악하는 것이 매우 중요하다고 생각한다.

바다를 바라보며 산 과학자들

천재들의 과학노트 5 - 해양학, 과학사 밖으로 뛰쳐나온 해양학자들 ㅣ 천재들의 과학노트 5
캐서린 쿨렌 지음, 양재삼 옮김 / 일출봉 / 2007년 3월

통섭이라는 말이 있다. 사물은 널리 통한다는 말로, 이는 학문에서도 같은 것이다. 모든 학문은 서로 분리되어 배우고 있다고는 해도, 서로 깊은 관계를 가지고 있다. 해양학은 과학의 한 분야로써, 태초의 생명이 발생한 바다에 관한 것이기 때문에 그 의미가 더욱 중하다. 

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육지에서 미지의 세계를 탐험했던 과학자들도 있는 반면, 바다에서 거친 풍랑과 싸워가면서 바다를 정복했던 과학자들도 존재한다. 그렇다면, 과학자들이 그렇게 심취하려고 했던 바다는 어떤 장소인가? 현재 우리는 생명 발생의 가능성을 두 가지로 나누어 보고 있다. 첫째는 바다에서 고압의 열과 전류가 가해져 만들어진 복잡한 DNA 구조가 원시 세포로 만들어졌다는 점이며, 둘째는 운석을 통해 전달된 외계생명 기원설이다. 물론 고압의 열과 전류로 세포가 만들어진다는 것은 그 확률이 극히 낮기 때문에, 외계생명 기원설의 가능성이 더 높을지도 모른다. 하지만, 바다가 태초의 생명이 존재했던 장소라는 점은 변함이 없다. 바다에서 시작된 생명이 그 씨앗을 퍼뜨리고, 점점 진화하여 육지에 진출해 지금의 과정에 이르게 되었기 때문이다. 

이로 인해 바다라는 지역은 그 의미가 매우 크다. 현재의 바다는 너무 넓고 기술력이 부족하여 아직까지 그 정황을 완전히 파악하지 못한 상황이다. 심해에는 어떤 생물이 존재하는지도 알지 못한다. 결국, 더 밑으로 내려갈수록 우리는 우리의 조상에 더욱 더 가까워짐을 의미한다. 그래서 많은 과학자가 바다에 심취했는지도 모른다. 

이 책에서는 세계 최초의 해양과학 탐사를 개척한 사람을 와이빌 톰슨으로 보고 있다. 물론 저명한 과학자로서는 처음이겠지만, 나는 바다를 항해해서 그 기록을 남겼던 모든 선원들이 바로 해양 과학의 선구자들이였다고 생각한다. 하지만, 처음으로 전문적으로 탐사를 시작한 와이빌 톰슨의 업적은 무시할 수 없다. 그는 챌린저 호와 225명의 선원을 이끌고 전 세계의 바다를 여행했다. 그 과정에서 챌린저 호는 4717종과 715속의 생물을 발견하는 성과를 거두어 내었다. 이는 처음으로 바다의 모든 생물에 대하여 과학적으로 연구하고, 샘플링을 한 최초의 시도가 된 셈이다. 이 지루한 채집 과정은 매우 견디기 어려웠을 테지만, 결국 이들의 노력 덕분에 챌린저 보고서는 무사히 완수될 수 있었다. 

톰슨 뿐만이 아니다. 해저의 지형, 특정 생물의 특성을 위해 연구한, 그리고 바다와 함께 살며 바다를 느꼈던 과학자들이 존재한다. 바다는 위험한 장소이기에, 그 탐구 결과가 더욱 값진 것 같다. 바다를 연구한 위대한 천재들로 인해 과학이 크게 발달할 수 있었던 것 같다.

생물의 기틀을 마련한 학자들.

천재들의 과학노트 1 - 생물학, 과학사 밖으로 뛰쳐나온 생물학자들 ㅣ 천재들의 과학노트 1
캐서린 쿨렌 지음, 황신영 옮김 / 일출봉 / 2007년 4월

대게 모든 과학이 그렇듯이, 생물학도 발달할 수 없었던 계기가 있었다. 바로 종교상의 이유이다. 생물학에서도 인간에게 있어 가장 중요한 인체는 평생동안 갖고 있던 자신의 몸임에도 그 구조를 오랫동안 알아내지 못했다. 사람의 신체를 함부로 훼손해서는 안된다는 교리 때문이다. 물론, 지금 생각해도 지극히 인간적인 반응이다. 죽은 자라고 해서 그 시체를 해부해본다는 것은, 결국 그 사람에 대한 모독일 수 있으니까. 하지만, 인간에 대한 모독보다 인체의 구조에 더 호기심을 가졌던 선구자들이 있었으니, 그들이 잘못 알려져 있던 이론들을 개선해내어 지금의 구조를 마련할 수 있었다. 

인체 뿐만이 아니다. 린네의 분류학, 찰스 다윈의 진화론, 멘델과 모건의 유전, 헨리 터너의 곤충 학습론 등을 통해서 우리는 생물이 얼마나 체계적인 구조인지를 이해할 수가 있다. 나 또한 이러한 구조들의 이야기를 들으면서, 과연 창조론이 잘못된 이론인가를 심히 의심해본다. 하지만, 무엇이 잘못되었다고 할 수는 없다. 아직 과학은 확립되었다고 할 수 없으니까. 

이들이 실험하고 실패하고 성공하는 그 과정을 보면서, 나는 과학자라는 직업이 얼마나 모험으로 가득차 있는지를 깨달을 수 있었다. 물론 지금의 경우에는, 좁은 실험실에서 여러번의 실험 과정을 통해 결론을 도출해내는 경우가 많다. 하지만 과거에는아직 미개척된 곳을 탐험하면서 새로운 사실을 알아내던 과학자들이 있었다. 새로운 생물의 표본을 조사하는 생물학자들과, 그 지질을 조사하는 지질학자등이 그 예이다. 이들은 위험한 지역을 떠돌면서 많은 사실을 알 수 있었다. 지금의 과학자도 마찬가지일 것이다. 미지의 세계에 대한 실험을 통하여 우리는 새로운 사실을 알 수 있고, 그 사실을 통하여 다양한 연구 개발이 가능하다. 이래서 과학이란 학문이 현재 각광을 받는 것이리라. 

이들은 분명히 천재이긴 했다. 하지만, 나는 이들에게서 노력하는 모습을 얼마든지 볼 수 있었다. 이들은 오랫동안 고민하고, 계속하여 지루한 반복 실험을 하는 것을 통해 그들이 추구하는 진리에 도달하였다. 이들의 고군분투로 발견된 진리들을 소중하게 간직하며, 나 또한 그러한 진리를 쟁취하는 과학자가 되고 싶다.