'불산'에 해당되는 글 2건

  1. 2012.12.24 응답하라, 2012 과학기술 TOP 10! (2)
  2. 2012.11.12 불산 vs 불소 뭐가 다를까?
응답하라, 2012 과학기술 TOP 10!

2012년 12월, 다사다난했던 한 해를 마무리하고 새해맞이 준비를 할 시점이다. 2012년을 마무리하며 올해 과학기술계에는 어떤 일들이 일어났고, 또 어떤 일들이 크게 주목을 받았을까.

‘바른 과학기술사회 실현을 위한 국민연합(과실연)’과 동아사이언스, 한국경제, YTN이 공동으로 12월 3~7일 5일간 회원과 일반 국민을 대상으로 설문조사를 실시해 2012 ‘올해의 과학기술 10대 뉴스’를 선정했다. 수많은 과학기술계 이슈 중 TOP 10을 간략히 소개한다.

고장, 은폐…잇단 원전 사고
올해의 과학기술 뉴스 1위는 58.08%로 집계된 원전사고가 차지했다. 지난 7월 31일 상업운전을 시작한 최신 원자력발전소 신월성 1호기가 한 달도 채 안된 8월 19일, 고장이 나 가동을 멈추는 사건으로 문제가 됐다. 국내 원자력발전소의 안전불감증도 도마 위에 올랐다. 감사원이 12월 5일 발표한 자료에 따르면 수입산 부품에 이어 국내산 부품도 가짜 공인기관의 시험 성적서를 달고 원전에 납품된 것으로 밝혀졌다. 이렇듯 가동 중단과 사고 은폐 등 원전 사고 뉴스가 끊이지 않으면서 국민들의 불안과 우려가 반영된 결과로, 2011년 ‘후쿠시마 원전 사고’에 이어 원전과 관련된 뉴스가 2년 연속 1위로 선정됐다.

신의 입자 힉스, 잠정적 발견 확인
‘신의 입자’로 불리는 힉스의 발견이 50.77%로 집계되며 2위를 차지했다. 지난 7월 4일, 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 힉스로 추정되는 입자를 발견했다는 발표가 전해졌다. 이는 전 세계 물리학계를 비롯한 과학계에 핫이슈로 떠올랐다.

*과학향기 관련 기사
물리학 역사를 새로 쓰다, ‘힉스’의 발견  



[그림] 과실연 올해의 과학기술 10대 뉴스(동아사이언스, 매일경제, YTN).
자료 제공 : 과실연





























구미 불산 누출 사건 발생, 재난 대응 미비 지적
지난 9월 27일 경북 구미의 한 공장에서 발생한 불산가스 누출사고가 42.31%로 4위를 차지했다. 이 사고로 마을 주민 5명이 사망하고 수백 명이 두통과 메스꺼움을 호소하며 부작용에 시달리고 있다. 또한 반경 700m 이내 지역의 숲과 들이 초토화됐다. 사고 이후 대응이 늦어 피해가 더욱 커졌다고 알려지면서 관련사고 발생 이후 전문가의 역할이나 재난 대응 매뉴얼을 재고할 필요성에 대한 목소리가 높아졌다.

*과학향기 관련 기사
불산 vs 불소 뭐가 다를까?

화성 탐사로봇 큐리오시티, 성공적 안착
미항공우주국(NASA)이 2011년 11월 발사한 화성탐사선 ‘큐리오시티(Curiosity)’호가 2012년 8월 7일 화성에 무사히 안착했다는 소식이 들렸다. 10가지 첨단장비를 탑재한 탐사로봇이 화성에 도착한 것은 처음이라 전 세계인들의 이목이 집중됐다. 큐리오시티는 화성 도착 후 687일 동안 화성을 탐사하며 생명체의 흔적을 찾는 임무를 수행할 예정이다. 인류가 지구를 벗어나 화성에서 살 수 있게 된다면, 아마 그 일등공신으로 큐리오시티가 지목받게 되지 않을까.

*과학향기 관련 기사
화성, ‘죽음의 별’에서 ‘제 2의 지구’로!

유도만능줄기세포 노벨상 수상
2012년 노벨생리의학상으로 선정된 유도만능줄기세포(iPS, induced Pluripotent Stem Cell)를 관련 뉴스가 35.38%로 7위를 차지했다. 유도만능줄기세포는 기존 배아줄기세포의 윤리 문제를 말끔히 해결해 줄 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 이미 성숙하고 분화된 세포를 미성숙한 세포로 역분화해 다시 모든 조직으로 발전시킬 수 있다는 유도만능줄기세포의 개념은, 즉 인간의 수정란이나 난자 대신 피부세포만으로도 줄기세포를 얻을 수 있다는 의미다. 아직 더 많은 연구가 필요하지만 앞으로 모든 줄기세포 연구 방향은 iPS세포로 모아질 전망이다.

*과학향기 관련 기사
2012 노벨의학상이 선정한 유도만능줄기세포란?


10위권 내에 잇단 원전사고나 구미 불산 누출 사건, 한반도 거대 태풍 3연타 등 국민의 안전과 관련된 뉴스, 또 사회적 문제 해결을 위한 과학기술의 역할이 상위권에 올라 국민들의 관심영역을 알 수 있다.

신의 입자 힉스 잠정적 발견이나 화성 탐사로봇 큐리오시티의 성공적인 안착, 양자컴퓨터 가능성 제시, 중국 첫 유인 우주도킹 성공 등 꿈과 희망을 주는 과학기술의 성과 역시 국민들의 관심을 많이 받았다. 이렇듯 새로운 지식을 탐색하는 과학기술의 끊임없는 노력은 어느 해나 주목받는 것으로 분석된다.

나로호를 비롯한 아리랑 5호, 과학기술위성 3호 등 우리나라의 우주 탐사 관련 뉴스가 6위로 선정되고 기초과학연구원 단장 선정을 통한 노벨상 탄생의 기대 증가가 9위로 선정돼, 우리나라의 과학기술이 국민에게 희망과 즐거움을 준 것으로 파악된다.

글 : 심우 과학칼럼니스트(자료 제공 : 과실련)
저작자 표시 비영리 변경 금지
신고
크리에이티브 커먼즈 라이선스
Creative Commons License
불산 vs 불소 뭐가 다를까?

2012년 9월 27일 경북 구미시 산동면에서 불산가스 누출사고가 발생했다. 그 결과 5명이 사망하고 반경 700m 이내 지역의 숲과 들이 초토화됐다. 부작용도 심각해 마을 주민 수백 명이 두통과 메스꺼움에 시달리고 있으며 가축들도 비정상적인 행동을 보이고 있다고 한다. 도대체 불산가스가 뭐기에 이런 엄청난 결과를 초래했을까.

불산(또는 불화수소산, hydrofluoric acid)은 불화수소(hydrogen fluoride)를 물에 녹인 액체다. 따라서 이번 사고로 누출된 건 엄밀히 말해 불화수소가스다. 불화수소는 수소원자 하나와 불소원자 하나가 만나 만들어진 분자로(분자식 : HF), 끓는점이 19.5도로 낮아 액화되기 쉽다. 불화수소는 물과 잘 섞이기 때문에 가스를 마시면 기관지와 폐 조직에 금방 흡수돼 불산이 된다.

불산의 구성 원소 가운데 하나인 불소는 우리 귀에 익숙하다. 불소를 넣은 치약 때문이다. 하지만 불소만큼 화학자들을 애먹인 원소도 없다. 불소 연구의 출발점은 16세기 형석 발견으로 거슬러 올라간다.

독일 광물학자인 게오르기우스 아그리콜라는 금속 제련을 쉽게 해주는 광물을 발견해 ‘플루오레스(fluores)’라는 이름을 붙였다. ‘흐른다’는 뜻의 라틴어 ‘fleure’에서 따온 말로 이 광물은 비교적 낮은 온도에서도 녹아 흘러내렸기 때문이다. 뒤에 이 광물의 이름이 ‘fluorspar’ 또는 ‘fluorite’, 즉 형석이 됐다.

17세기 독일의 유리장인인 하인리히 슈반하드는 유리병에 담은 황산용액에 형석을 넣자 유리가 뿌옇게 되는 것을 발견했다. 그는 이 현상을 이용해 유리표면을 가공할 때 이 용액을 썼다. 18세기 스웨덴의 화학자 카를 셸레는 슈반하드의 발견을 면밀히 검토했는데, 그 결과 이 용액이 유리를 부식시킨다고 결론 내렸다. 그는 형석이 황산에 녹으면서 어떤 산으로 바뀐다고 추측하고 이를 ‘불산’이라 불렀다.

이후 불산은 점차 화학자들의 관심을 끌었는데 프랑스의 과학자 앙드레-마리 앙페르도 그 중 한명이었다. 1810년 앙페르는 불산의 특성이 염산과 비슷한 점이 있다는 것을 발견하고 여기에는 염소와 비슷한 미지의 원소가 들어있다고 확신했다. 그는 형석이 칼슘과 이 미지의 원소로 이뤄져 있다고 추측했다(훗날 형석의 화학식이 CaF2로 밝혀졌다!).

앙페르는 자신의 생각을 당시 최고의 화학자였던 영국의 험프리 데이비에게 편지로 알렸고 처음에는 반신반의하던 데이비도 결국은 수긍해 1811년 이 미지의 원소를 fluorite(형석)에서 따와 ‘fluorine(불소)’이라고 명명했다.

이제 남은 과제는 불소를 순수한 상태로 분리해서 정말 새로운 원소임을 입증하는 것이었다. 앙페르와 데이비는 물론 많은 화학자들이 실험에 뛰어들었지만 모두 실패했다. 불소는 워낙 반응성이 커서 불소분자(F2)가 만들어지자마자 금방 다른 원소와 반응해 불소이온(F-)의 염(salt)으로 바뀌기 때문이다.

결국 불산으로 실험하던 화학자들은 몸이 상하거나 심지어 죽기도 했다. 앙페르도 불산 실험으로 몸이 상했고, 실험을 많이 했던 데이비는 눈과 손가락을 다쳐 고생했다. 프랑스의 화학자 제롬 니클레는 불산가스를 과도하게 흡입해 목숨을 잃었다. 이렇게 불소를 분리하려다가 죽은 화학자들을 기려 ‘불소 순교자(fluorine martyrs)’라고 부르기도 한다.

불소 분리의 영예는 프랑스의 화학자 앙리 무아상에게 돌아갔다. 1886년 무아상은 전기분해를 이용해 불소(F2)기체를 얻는데 성공했다. 백금과 이리듐의 합금이 불소의 공격을 견딘다는 것을 운 좋게 발견해 이 합금을 전극으로 쓴 결과다. 이 업적으로 무아상은 1906년 노벨 화학상을 받았다.

그런데 불산이 우리 몸에 들어와 어떤 일을 벌이기에 이런 무시무시한 결과로 이어지는 걸까. 일부 언론에서는 불산이 황산이나 염산처럼 강산이기 때문에 독성을 띠는 것처럼 설명하지만, 사실 불산 자체는 강산이 아니다. 다만 농도가 높아질수록 산성이 급속도로 커진다. 불산이 위험한 건 오히려 산성이 크지 않아서이다. 불화수소(HF) 대부분이 불소이온(F-)으로 해리되지 않아 조직에 침투하기 쉽기 때문이다. 세포막은 지질이기 때문에 이온은 잘 통과하지 못한다.

따라서 불산 농도가 아주 높지 않다면 처음 접했을 때는 증상이 그렇게 심하지 않다. 불소 누출사고에서 시간이 지날수록 환자들이 늘어나는 것도 이런 이유 때문으로 보인다. 처음에는 괜찮은 것 같았는데 하루 이틀 지나자 몸에 이상이 느껴졌을 것이다.

불산이 혈액과 조직으로 침투하면 작업을 시작한다. 체내에 들어온 불산의 일부는 수소이온과 불소이온으로 해리되는데, 불소이온이 체내 칼슘이온(Ca2+)이나 마그네슘이온(Mg2+)을 만나 불용성 염을 만든다. 이렇게 불소이온이 소모되면 불산이 또 해리되고 이런 과정이 반복되며 결국 불산이 전부 해리된다.

불소이온이 뼈에 도달하면 뼈를 이루는 칼슘을 빼낸다. 불소이온과 뼈의 칼슘이온이 만나 생기는 염의 화학식은 CaF2, 바로 형석이다. 결국 우리 몸 안에 미세한 돌가루가 쌓이는 셈이다. 게다가 체내 칼슘이온과 마그네슘이온 농도가 떨어지면서 몸에 이상이 생긴다. 특히 체내에서 중요한 생리작용을 하는 칼슘이온이 결핍되면 심각한 결과로 이어지게 된다.

한마디로 칼슘이온은 다양한 생체신호를 전달하는 고리다. 세포끼리 붙어있게 하는데도 관여하며, 혈액 내 칼슘이온 농도는 신경세포의 활동에 영향을 준다. 갑자기 불산이 체내로 들어와 칼슘이온이 극단적으로 떨어지면 호흡근육이 굳어져 질식사한다. 때문에 인체는 체내 칼슘이온농도를 엄격하게 조절하는 복잡한 메커니즘으로 운영되고 있다.

지금까지 얘기를 보면 불소는 절대 우리 몸에 들어와서는 안 되는 원소처럼 보이지만 사실 우리 몸에는 불소가 꽤 존재한다. 물론 불소이온 또는 그 염의 형태로 말이다. 혈액의 불소 농도는 0.5ppm(1ppm은 100만 분의 1) 정도이고 연조직은 0.05ppm 정도 된다. 뼈에는 무려 200~1200ppm이 들어 있어 다 합치면 3~6그램이나 된다.

실제로 불소는 우리 몸이 건강하기 위해 꼭 있어야 한다. 불소의 독성은 불소 자체의 특성이 아니라 불소가 과잉으로 몸에 들어왔을 때 일어나는 일인 것이다. 우리 몸에 있는 불소 대부분은 뼈와 이에 들어있다. 뼈는 무기질 성분이 45% 정도인데 무기질의 주성분은 칼슘과 인산으로 이루어진 염(인산칼슘)이다. 여기에 불소가 섞여 들어가면 인산칼슘 일부를 불화인회석(fluoroapatite)로 바꾸고, 그 결과 뼈가 튼튼해진다.

200여 년 전 불산을 연구하다 새로운 원소의 존재를 확신한 앙페르는 자신의 편지에 동의한 데이비가 명명한, 플루오라이트(형석)에서 따온 플루오린(불소)이란 원소명 대신 다른 이름을 제안했다. 그러나 “그냥 가자”는 당대 최고 화학자 데이비의 반응에 포기해야 했다. 불산을 연구하다 혼쭐이 난 앙페르가 제안한 원소 이름은 ‘프쏘린(phthorine)’으로 그리스어 ‘프쏘로스(phthoros)’에서 따왔다. 프쏘로스는 ‘파괴하다’라는 뜻이다.

글 : 강석기 과학칼럼니스트

저작자 표시 비영리 변경 금지
신고
크리에이티브 커먼즈 라이선스
Creative Commons License
1 
BLOG main image
생활에 밎줄 긋는 과학이야기♡ -KISTI의 과학향기-
by 과학향기

카테고리

분류 전체보기 (1178)
과학향기 기사 (892)
과학향기 이벤트 (1)
과학향기 독자참여 (1)
이런주제 어때요? (1)

달력

«   2017/06   »
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30  
tistory!get rss Tistory Tistory 가입하기!
Clicky Web Analytics

티스토리 툴바