SURPRISER

0. 목차 '희소 금속'이란? '희소 금속'이 희소한 이유 희소 금속 1 - 알루미늄 희소 금속 2 - 리튬 희소 금속 3 - 백금 희소 금속 4 - 네오디뮴과 디스프로슘 희소 금속 5 - 인듐 1. 희소 금속(Rare Metal) 철, 알루미늄, 구리처럼 생산량이 많고 대량으로 사용되고 있는 금속은 '기본 금속'이나 '흔한 금속', '일반 금속', '베이스 금속' 등으로 부른다. 한편, 이들에 비해 희소한 '희소 금속'들도 있다. 원래 '희소 금속(Rare Metal)'은 경제와 산업 분야에서 사용되던 용어였다. 그래서 어떤 것을 희소 금속이라고 하는지도 명확하게 정해져 있지 않고, 희소 금속의 종류도 나라별로 연구자별로 다 다르다. 그리고 희소 금속이 희소한 이유도 희소 금속에 따라 다 다르다. 일반..

'경제협력개발기구(OECD: Organization for Economic Cooperation and Development)'의 보고서에 따르면, 우리 생활에 급속히 파고든 플라스틱의 생산량은 2000년 2억 3천만 t에서 2019년 4억 6천만 t으로, 폐플라스틱 발생량 역시 1억 5천만 t에서 3억 5천만 t으로 2배 이상 증가했다. 이뿐 아니라 플라스틱 생산과 소비 과정 전반에서 약 18억 톤의 온실가스가 배출된다. 그 가운데 약 50%는 비닐봉지, 페트병, 도시락 용기, 식품 포장용 랩 등 여러 가지의 '1회용 플라스틱'이다. 이런 플라스틱 쓰레기 가운데 약 2%인 연 800만 톤이 전 세계의 바다로 흘러들고 있다. 0. 목차 '1차 미세 플라스틱'과 '2차 미세 플라스틱' '플라스틱'은 석유로..

'콜레스테롤(Cholesterol)'이 많은 식사를 계속하는 등 생활 습관이 흐트러지면, 혈액 속의 콜레스테롤의 양이 늘어난다. 그 상태가 계속되면 '동맥 경화(Sclerosis of the arteries)'가 되고 '뇌졸중(Stroke)'이나 '심근 경색(Myocardial infarction)' 등도 일으킬 수 있다. 이처럼 혈관 이상을 일으키는 원인의 하나가 지나치게 많은 '콜레스테롤'이다. 그리고 몸속의 콜레스테롤 합성을 억제해 혈액 속의 콜레스테롤 농도를 낮추는 약을 통틀어 '스타틴(Statin)'이라고 한다. 스타틴은 전 세계에서 하루에 수천만 명이 복용하는 매우 중요한 약이다. 스타틴을 세계 최초로 발견한 사람은 일본의 '엔도 아키라' 박사이다. 푸른 곰팡이에서 항생 물질 '페니실린(P..

2015년 '노벨 생리학·의학상(The Nobel Prize in Physiology or Medicine)'은 미국의 '윌리엄 C. 캠벨(William C. Campbell, 1930~)' 박사, 일본의 '오오무라 사토시(おおむらさとし, 1935~)' 박사, 중국의 '투유유(屠呦呦, 1930~)' 연구원에게 수여되었다. 이 세 사람의 수상 이유는 '기생충병'의 새로운 치료법 발견에 대한 공헌이다. '윌리엄 C. 캠벨' 박사와 '오오무라 사토시' 박사는 선충에 의한 감염증 치료약 '아이버멕틴(ivermectin)'을 개발했고, '투유유' 연구원은 '아르테미시닌(Artemisinin)'이라는 말라리라 치료약을 개발하였다. '기생충병(Parasitemia)'은 '감염증'의 일종이다. '감염증(Infectio..

위나 장에 다양한 증상에 효험이 있는 약을 '위장약(Stomach medicine)'이라고 한다. 그런데 약을 고를 때는 무엇을 기준으로 해야 할까? 약의 모양도 여러 가지인데 그것은 어떤 의미를 가지고 있을까?0. 목차증상 파악하기위장약은 어떻게 골라야 할까?'설사'나 '변비' 등 장의 증상'즉효 지사제'는 어떻게 바로 효과가 날까?약의 모양위장약은 술 취한 데에도 효과가 있다?1. 증상 파악하기 약국에 가면 여러 가지 위장약이 즐비하게 늘어서 있다. 그런데 약에 포장에 설명된 것을 보면, 상품에 따라 미세하게 성분이 다르다. 그러면 위장약은 어떻게 골라야 할까? 먼저 자신의 증상이 '가슴이 쓰린 것'과 '위가 거북한 것' 중 어느 쪽에 해당하는지를 생각해 보는 것이 좋다. 어..

새로운 원소를 발견하는 일은 과학의 지평을 한 걸음 넓히는 일이다. 인류는 여러 가지 노력을 기울여, 자연계 속에서 새로운 원소를 찾아냄으로써 이 세계에 이해를 탐구해왔다. 자연계에서 안정적으로 오랜 기간 동안 존재하는 원소는 92종으로 알려져 있다. 인류는 자연계에 안정적으로 존재하지 못하는 원소를 인공적으로 합성하는 데 성공해, 주기율표를 확장하고 있다. '니호늄'의 발견도 그러한 노력의 일환이다. 0. 목차 배경지식 30+83=113 합계 80일분의 실험으로 최초의 1개를 합성했다. '알파 붕괴'를 거슬러 올라가 113번 원소임을 확인하였다. '입자의 바다' 속에서 113번 원소 선별하기 2개째 '113번 원소'를 합성하였으나 인정받지 못했다. 3개째 '113번 원소'를 합성하여 '알파 붕괴 루트'..

당신은 약을 먹을 때 '먹는 방법'에 대하여 얼마나 주의를 기울이고 있는가? '약과 약을 섞어먹기'나 '약과 음식물 섞어먹기'는 때로 약의 효과를 없애거나 반대로 증가시켜서 몸에 해를 끼칠 수 있다.0. 목차약은 효과를 만들어 내는 방법'약'과 '음식물' 섞어먹기는 괜찮을까?약과 약을 섞어먹는 것은 더 부작용이 생기기 쉽다.약의 효과는 개인차가 크다.약의 올바른 복용법1. 약이 효과를 만들어 내는 방법 약을 섞어 먹고 싶다면, 약이 몸속에서 어떻게 효과를 나타내는지부터 알아야 한다. 먹는 약의 경우 입으로 들어간 후, 위와 장에서 흡수되어 혈류를 타고 먼저 간으로 운반된다. 그리고 간에서 일부 분해되고, 분해되지 않고 남은 약은 심장을 통해 온몸으로 전달된다. (분해됨으로써 효과를 ..

0. 목차 불꽃을 만드는 성분은 무엇인가? 불꽃의 빛의 근원은 무엇인가? 불이 붙는 조건 양초의 연소 가스레인지에서 그을음이 생기지 않는 이유 1. 불꽃을 만드는 성분은 무엇인가? '물질이 산소와 급속히 반응(산화 반응)'하면서 열과 빛을 내는 현상을 '연소(Combustion)'라고 한다. 그리고 그것이 기체 상태에서 일어나면 '불(Fire)' 또는 '불꽃(Flame)'이라고 한다. 그러면 불꽃을 만드는 기체의 '성분'은 과연 무엇일까? 나무나 종이를 태우는 경우를 생각해 보자. 나무나 종이는 주로 '셀룰로오스(cellulose)' 등의 유기물로 이루어져 있다. 유기물은 주로 '탄소(C)', '수소(H)', '산소(O)', '질소(N)' 등으로 이루어진 물질이다. '유기물을 태우면(산소와 반응시키면)'..

0. 목차 세라믹의 정의 세라믹의 분류 세라믹의 이용 1. 세라믹의 정의 '세라믹(Ceramics)'의 정의는 '금속'도 '유기 재료(플라스틱이나 고무 등)'도 아닌 '고체 재료'이다. 따라서 범위가 넓어서 '유리'도 넓은 의미에서는 세라믹의 일종이다. 세라믹의 대명사이며 가장 긴 역사를 가진 것은 '도자기'이다. '파인 세라믹(Fine Ceramics)'은 '도자기'가 발달한 것이라고 할 수 있다. '도자기'란 분말을 성형한 다음 구워서 굳힌 것이다. 원료가 되는 분말은 크게 '천연 원료'와 '인공 원료'로 나눌 수 있다. '천연 원료'는 분쇄한 천연 광물을 그대로 사용한 것이고, '인공 원료'는 천연 원료에서 특정 성분을 추출한 고순도 분말이나 인공적으로 합성한 화합물을 말한다. 1-1. 구우면 왜 ..

0. 목차 기체, 액체, 고체 액체와 기체 사이에서의 상태 변화 온도와 압력이 물질의 상태를 변화시킨다. 1. 기체, 액체, 고체 '원자와 분자의 운동의 정도'를 우리는 보통 '온도(Temperature)'라고 한다. 그리고 이들의 운동의 정도는 '운동 에너지(Kinetic energy)'이다. 결국 온도가 높을수록 분자는 격렬하게 움직이고 있고, 온도가 낮을수록 분자의 운동은 약해진다. 다만, 같은 온도에서 모든 분자가 같은 속력으로 움직이는 것은 아니다. 예컨대 같은 20℃ 공기에서도 분자의 속력은 제각각이다. 그리고 물질은 일반적으로 온도가 높은 쪽부터 차례로 '기체(gas)', '액체(liquid)', '고체(solid)의 세 가지 상태를 취한다. 이를 '물질의 3태'라고 부른다. 기체(gas):..

0. 목차 '유동학'이란? '시간 규모'에 따라 액체인지 고체인지가 바뀐다. 데보라 수(Deborah Number) '압력'에 의해 액체와 고체를 오가는 물질 거대한 분자가 있음으로써, 고체처럼 움직이는 물질 전기장에서 고체로 변하는 'ER 유체' 자기장에서 고체로 변하는 '자성 유체' 1. '유동학'이란? 일반적으로 '고체(Solid)'는 고밀도로 분자가 규칙적으로 늘어선 구조를 가리키고, '액체(Liquid)'는 고밀도로 모인 분자가 뿔뿔이 흩어져서 늘어서 있지 않은 상태의 것을 가리킨다. 예컨대 '고체인 물'인 '얼음'은 일반적으로 '물 분자(H2O)'가 늘어선 정사면체 꼭짓점을 이루도록 규칙적으로 배열되어 있지만, '액체인 물'은 '물 분자(H2O)'가 뿔뿔이 흩어져 움직이고 있다. 이와 같은 구..

0. 목차 젖은 상태나 건조 상태에서도 붙는 '만능 점착 테이프' 점착제 없는 테이프 물방울을 고정하는 '막' 아주 깨끗하고 미끄러운 소재 DNA를 접어서 만드는 소재 생체 조직과 비슷한 구조를 만들 가능성 1. 젖은 상태나 건조 상태에서도 붙는 '만능 점착 테이프' 1-1. '도마뱀류'는 '반데르발스 힘'으로 달라붙는다. '도마뱀류(도마뱀과 장지뱀과 도마뱀붙잇과를 일상적으로 통틀어 이르는 말)'는 발 뒤쪽의 가느다란 주름만으로, 유리창이나 나무줄기 등에 계속 달라붙을 수 있다. 현미경으로 자세히 관찰해 보면, 이 주름에는 '족모(Foot Hair)'라는 많은 털이 모여 있다. 그리고 하나하나의 족모의 끝은 빗자루의 끝처럼 더욱 갈라져 있다. 그 끝부분은 불과 200nm 정도의 굴기로, 사람 머리카락 굵..

20세기는 '실리콘(Silicon, 규소)'의 시대였다고 해도 과언이 아니다. '실리콘'을 바탕으로 한 '반도체(Semiconductor)'와 '집적 회로(Integrated Circuit)'가 컴퓨터를 급속하게 발전시켰기 때문이다. '20세기의 원소'가 '실리콘(Si)'이라면, '21세기의 원소'는 무엇일까? '21세기의 원소'가 될 가능성이 가장 높은 것은 바로 '탄소(C)'이다. 탄소는 유기물 분자의 골격에 해당하는 원소로, 탄소가 들어있지 않은 것을 헤아리자면 끝이 없다. 이렇게 흔한 원소가 '21세기의 원소'가 될 것이라고 하면 의외라고 느끼는 사람들도 있을 것이다. 하지만 이미 많은 과학자들은 '21세기의 원소'로 '탄소'를 주목하고 있다. 그러면 '탄소'가 주목받게 된 것은 언제부터일까?..

0. 목차 '최강의 금속'은 무엇일까? 금속은 '단단함'과 '변형되기 쉬운 성질'을 동시에 가지고 있다. '자유 전자'가 '결합 상태'를 바꾼다. 같은 구리라도 '단단한 구리'와 '연한 구리'가 있다. 칼을 만들 때 가열하는 이유 다양한 성질의 합금 1. '최강의 금속'은 무엇일까? 세상에서 가장 단단한 물질은 '다이아몬드(Diamond)'이다. 그러면 '다이아몬드'는 '최강의 물질'이라고 할 수 있을까? 그렇지는 않다. 다이아몬드는 가장 단단한 물질이지만, 어느 각도에서 충격을 가하면 순간적으로 깨진다. 방법에 따라서는 간단히 부서지는 물질이기도 한 것이다. 그러면 다이아몬드를 사용한 드릴로도 여간해서는 구멍이 나지 않는 '텅스텐(W, 원자번호 74번)'을 사용한 '초경합금'은 어떨까? '초경합금(ha..

'희소 금속'을 대체하는 기술 외에도, 실제로는 '희소 금속'을 안정적으로 공급하기 위한 여러 방법이 시도되고 있다. 그 방법으로는 주로 '미지의 광상 찾기', '심해에서 잠자는 희토류 원소 찾기', '비축하기', '회수해서 재활용하기', '사용량 줄이기' 5가지를 들 수 있다. 0. 목차 미지의 광상 찾기 심해에서 잠자는 희토류 원소 찾기 비축하기 회수해서 재활용 하기 사용량 줄이기 1. 미지의 광상 찾기 현재 해저와 지상의 미개발 지역에서 새로운 희소 금속의 탐색이 계속되고 있다. 하지만 이미 지표에 얼굴을 내놓은 광상은 모두 발견되었다고 생각된다. 그렇다면, 목표는 지하나 해저에 잠자고 있는 미발견 광상이 되어야 한다. 탐색을 할 때는 먼저 '지질도' 등을 바탕으로, 목적하는 '희소 금속'이 있을만..

0. 목차 희토류 원소 '희토류 원소'의 성질 '희토류 원소'가 산출되는 광상 대부분의 희토류 원소는 '중국'에서 생산 중 1. 희토류 원소 '희토류(Rare Earth)'는 주기율표의 '3족' 가운데 17종의 '금속 원소'를 통틀어 말하는 것이다. '스칸듐(Sc)', '이트륨(Y)'과 '란타넘족(Lanthanide)'에 있는 원소가 모두 포함된다. '희토류(Rare Earth)'에서 Rare는 희소하다는 의미이다. 하지만 현재에는 희토류 원소'의 지각 속 존재량이 반드시 적은 것만은 아니라는 사실이 알려져 있다. 그러면 '희토류(Rare Earth)'에서 earth는 어떤 의미일까? earth는 일반적으로 '지구'나 '대지'라는 의미로 쓰이지만, 땅이나 암석의 주성분인 '산화물(O2-를 포함하는 물질)..

0. 목차 인류가 '만물의 근원'에 대해 의문을 가지기 시작했다. 4원소설 원자론 주기율표의 탄생 1. 인류가 '만물의 근원'에 대해 의문을 가지기 시작했다. 물질을 끊임없이 작은 것으로 나누어가면, 마지막에는 무엇이 될까? 지금으로부터 약 2500년 전, 그리스의 철학자들은 '만물의 근원'에 대해서 생각하기 시작했다. 1-1. 탈레스는 만물의 근원을 '물'이라고 주장했다. 고대 그리스에서는 자연 현상들을 이해하기 위해 물질을 구성하고 있는 입자에 대한 논의가 끊임없이 이어졌다. 이러한 물질의 구성 입자, 즉 원소에 대해 처음으로 관심을 갖고 해답을 구한 사람은 '철학의 아버지'라고 불리는 고대 그리스의 철학자 '탈레스(Thales, 기원전 624~기원전 546)'이다. '탈레스'는 만물의 근원을 '물(..

0. 목차 '무기 화학'과 '유기 화학' 화학의 역사 원소 분석 장치 원자의 손 원자의 결합 유기물의 골격 작용기(Functional Group)' 이성질체(isomer) 탄소의 특징 자연계의 유기물 인공 유기물 '유기 화학'과 석유 '유기 화학'과 약학 1. '무기 화학'과 '유기 화학' '화학(Chemistry)'은 크게 '무기 화학(Inorganic chemistry)'과 '유기 화학(Organic chemistry)'으로 나누어져 있다. '무기 화학'은 원소 및 무기화합물을 다루는 화학 분야이고, '유기 화학'은 대부분의 탄소 화합물을 연구 대상으로 다루는 화학의 한 분야이다. 화학이 '무기 화학'과 '유기 화학'으로 갈라진 것은 대략 18세기 후반이다. 당시의 화학자들은 동식물이나 그것들로 만드..

0. 목차 '결정'이란? 결정의 종류와 구조 격자 결함 결정 성장(Crystal Growth) 비결정질 액정(Liquid Crystal) 형상기억합금 반도체 결정 결정의 설계 1. '결정'이란? 우리의 주위에는 다양한 물질이 있다. 많은 물질들은 온도나 압력 등의 조건에 따라 기체, 액체, 고체의 상태를 오가며 바뀐다. 물질의 상태를 정하는 것은 원자와 분자의 움직임이다. 고체를 원자 수준에서 보면, 대게는 원자나 분자 등이 방향성을 가진 규칙적인 배열 방식을 되풀이하고 있는데, 이것을 '결정(Crystal)'이라고 한다. '고체(Solid)'의 대부분은 결정이다. 단결정(Single Crystal): '수정(Quartz)'은 투명하면서 다각형의 면으로 둘러싸여 있다. 어떤 결정이라도 대응하는 면과 면이..

0. 목차 주기율표 원자끼리의 결합 분자끼리의 결합 분자의 운동 새로운 분자를 인공적으로 만든다. 1. 주기율표 '원자(Atom)'은 '원자핵(Atomic Nucleus)'과 그것을 둘러싼 '전자(Electron)'로 이루어져 있다. 그리고 원자핵은 '양성자(Proton)'과 '중성자(Neutron)'로 이루어진다. '양성자의 수'와 '전자의 수'는 같으며, 이것을 '원자 번호'라고 한다. 원자가 다른 원자와 결합을 할지, 그리고 어떤 결합을 할지는 '원자가전자(원자의 가장 바깥쪽에 있는 전자)'의 수와 배치와 관계가 있다. 원소의 주기율표는 원자 번호의 차례대로 원소를 나열하고, '원자가전자(Valence Electron)'의 배치가 비슷한 것끼리 세로로 나열하거나 한곳에 모아놓은 '원소의 장부'이다...

만물은 '원자(atom)'으로 이루어져 있다. 그런데 '원자(Atom)'의 정체는 무엇일까? 0. 목차 원자의 정체를 밝힌 주요 과학자 원자의 정체 전자는 파동과 입자의 성질을 동시에 갖는다. '전자구름'의 모양 '전자의 수'가 원소의 화학적인 성질을 결정한다. 양성자와 중성자의 발견 동위 원소 핵력 우주의 원소 존재도 1. 원자의 정체를 밝힌 주요 과학자 1785년경(앙투안 라부아지에): 원소의 개념, 질량 보존의 법칙 1799년(조제프 프루스트): 일정 성분비의 법칙 1803년(존 돌턴): 원자론 1804년(존 돌턴): 배수 비례의 법칙 1811년(아메데오 아보가드로): 분자의 개념, 아보가드로 상수 1869년(드미트리 멘델레예프): 주기율표(1968년에 발견 후 다음해에 발표) 1897년(조지프 존..

따뜻해지면 얼음이 녹는 것은 당연하다고 생각할 수도 있다. 하지만 분자 규모로 보았을 때, 얼음이 녹기 시작하는 '계기'는 알려져 있지 않았다. 그러다가 얼음 내부에 있는 '물 분자(H2O)'의 움직임을 시뮬레이션함으로써, 얼음이 안쪽부터 녹는 '계기'가 세계 최초로 규명되었다. 0. 목차 '얼음이 녹는다는 것'은 '물 분자가 격자점에서 벗어나 규칙적인 구조가 깨지는 것' 얼음의 안쪽이 녹는 방식 물 분자의 연결을 깨뜨리는 '계기'를 규명하였다. 1. '얼음이 녹는다는 것'은 '물 분자가 격자점에서 벗어나 규칙적인 구조가 깨지는 것' 고체의 '얼음(Ice)'과 액체의 '물(Water)'의 차이는, 얼음보다 물속에서 '물 분자(H2O)'가 비교적 더 자유롭게 움직이고 있다는 점이다. 한편, 얼음 속의 물 ..

물에 이상한 성질을 부여하는 것은 '수소 결합'이다. 그런데 '수소 결합'을 일으키는 '수소 원자' 또한 실로 특이한 성질을 가진 원자이다. 0. 목차 수소의 기본 정보 '수소'는 모든 원자의 근원이다. 우주에 있는 원자의 약 92%는 '수소 원자' 수소는 어떻게 발견되었는가? 수소의 성질 수소는 왜 2개가 모여 '분자'를 이룰까? 수소의 화합물 1. 수소의 기본 정보 특징 - 원자 번호 1 분류 비금속 색 무색 상태 기체 공기에 대한 비중 0.0695 녹는점 -259.14℃ 끓는점 -252.87℃ 2. '수소'는 모든 원자의 근원이다. 우주는 지금으로부터 약 138억 년 전에 탄생했다. 우주가 탄생으로부터 10-5초 후 무렵에는 '양성자(수소의 원자핵)'와 '중성자'가 생겼다고 한다. 그리고 우주 탄생..

0. 목차 산은 시큼한 맛을 낸다. 리트머스 색소 '산'과 '염기'의 정의 pH '산-염기'와 생활 1. 산은 시큼한 맛을 낸다. 산은 영어로 'Acid'라고 한다. 라틴어의 'Acidus(시큼하다)'에서 유래하는 acid는 영국의 철학자 '프랜시스 베이컨(1561~1626)'이 1626년에 영어로 끌어들였다고 한다. (Acid의 어원에는 이외에도 여러 가지 설이 있음) 또 한자의 '산(酸)'은 요리할 때 고기를 부드럽게 하는 작용을 가진 시큼한 맛을 나타낸다는 설이 있다. 17세기까지는, 물질이 산인지를 구분하는 방법은 맛을 보고 시큼한지 아닌지를 확인하는 방법밖에 없었다. 그런데 시큼한지 아닌지의 판단은 사람에 따라 서로 다르며, 맛을 보면 위험한 물질도 있다. 즉, 산인지 아닌지를 정확하게 구분할 ..

대한민국 환경부의 통계에 따르면, 2020년 기준 대한민국 국민의 1인당 하루 '수돗물(Tap water)' 사용량은 295L로, 주요 선진국과 비교하면 많은편이라고 한다. 그러면 대한민국의 수돗물은 안전한 물일까? 다행히도 대한민국의 수돗물은 아주 안전하고 깨끗한 물이라고 한다. 그러면 이렇게 깨끗하고 안전한 수돗물은 과연 어떻게 만들어지고 있을까? 0. 목차 '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인 정수 처리 과정 1. '곰팡이 냄새'나 '석회 냄새'의 원인 '곰팡이 냄새'의 원인: 수돗물에서 맡을 수 있는 '곰팡이 냄새'의 원인은 식물 플랑크톤이 만드는 '지오스민(Geosmin)' 등의 유기물이다. 지오스민은 1L의 물에 10ng정도만 있어도 곰팡이 냄새가 느껴질 정도로 냄새가 강한 물질이다. '석회..

만화, 영화, 소설 등에는 물 위를 이동하는 둔갑술을 쓰는 사람이 종종 나온다. 또 15세기의 발명가 '레오나르도 다빈치(Leonardo da Vinci)'는 수상 보행 기구의 스케치를 남기기도 했다. 아마도 오래전부터 사람들은 수면를 발로 이동하는 일에 흥미를 가지고 있었던 듯하다. 그런데 생물계에는 수면을 이동하는 것들이 실제로 있다. 그리고 그중에는 수면은 달려나가는 것도 있다. 이들은 어떻게 수면 위를 이동하는 것일까? 또 인간도 수면을 달릴 수 있는 방법이 있을까? 0. 목차 등지느러미 도마뱀 '표면장력'을 이용하는 수면의 작은 곤충 인간은 수면을 달릴 수 있는가? 1. 등지느러미 도마뱀 '등지느러미 도마뱀(Basiliscus sp.)'은 중앙아메리카의 정글에 서식한다. 이들은 몸무게가 2~50..

얼음, 물 수증기는 모두 같은 물질이다. 하지만 밀도, 분자의 운동 능력 등 여러 점에서 성질이 서로 크게 다르다. 그런데 물은 매우 극단적인 환경에 놓이면, 물과 수증기의 구별이 사라진 '초임계수(Supercritial Water)'가 되어 기묘하고 강력한 성질을 갖는다. 0. 목차 초임계 유체 초임계수 산업에서의 응용 1. 초임계 유체 '얼음(Ice)', '물(Water)' '수증기(Steam)'는 모두 같은 물질이지만, 밀도, 분자의 운동 능력 등 여러 점에서 성질이 서로 크게 다르다. 그런데 극단적인 환경에 놓인 물질은 때때로 우리의 상상을 뛰어넘는 성질을 보이는 경우가 있다. '상태도'에서는 '임계 온도'를 넘으면 기체와 액체를 구별하는 '증기압 곡선'이 끊어진다. 이 끊어진 점을 '임계점'이라..

일반적인 상황에서 물은 0℃ 이하에 놓이면 얼음이 된다. 하지만 어는점 아래에 있어도 물이 얼지 않는 '과냉각(Supercooling)'이라는 현상도 있다. '과냉각'이란 과연 어떤 현상일까? 0. 목차 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. 자극이 없으면 얼지 않는다. 우리 주변의 '과냉각' '과냉각'은 산업 분야에서도 응용된다. 1. 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. '액체의 물'을 냉동실에서 얼리면 '고체의 물(얼음)'이 되고, 냄비나 주전자에서 데우면 '기체의 물(수증기)'가 된다. 이처럼 우리 주변의 물질의 모습에서 알 수 있듯이, 물질의 상태는 '온도'와 '압력'에 따라 크게 바뀐다. 1-1. 물의 상태도 '온도'와 '압력'을 변화시켰을 때, '물의 상태'..

책상 위에서 책을 미끄러지게 해도, 미끄러짐은 오래가지 않고 곧 멈춘다. 이것은 '마찰(friction)'이 운동을 방해하기 때문이다. 하지만 얼음 위에서 스케이트를 신고 미끄러지면, 의도적으로 브레이크를 걸지 않는 한 여간해서 멈추지 않는다. 얼음은 매우 마찰이 적어, 미끄러지기 쉬운 물질이다. 사람들은 얼음판 위가 매우 미끄럽다는 사실을 경험적으로 알고 있다. 하지만 얼음이 미끄러운 이유에 대해서는 뜻밖에도 수수께끼가 많아서, 지금까지도 그 메커니즘에 대해 논쟁이 계속되고 있다. 도대체 '얼음(ice)'은 왜 미끄러울까? 원래 얼음은 우리가 생활하는 온도의 범위에서는 매우 잘 녹으며, 심지어 -10℃의 한겨울에도 얼음이 녹을 수 있다. 얼음이 0℃보다 낮은 온도에서도 잘 녹는 이유는 -10℃이라는 저..

'물(Water)'은 인간과 뗄 수 없는 매우 중요한 물질인 동시에, 매우 이상한 물질이다. 고체인 '얼음'이 액체인 '물' 위에 뜨거나, 녹는점과 끓는점이 아주 높은 등 이상한 점이 대단히 많다. 물은 왜 이렇게 다른 물질에 비해 특이한 성질을 가지고 있는 것일까? 0. 목차 물 분자의 궤도 물 분자의 구조 수소 결합 물의 성질 '수소 결합'을 하는 다양한 물질들 1. 물 분자의 궤도 1-1. 수소와 산소를 섞어 불태우면 물이 생긴다. 기체인 '수소(H2)'와 기체인 '산소(O2)'를 섞어서 불태우면 '물(H2O)'이 생긴다. 이 반응이 일어나는 과정은 다음과 같다. '수소'와 '산소'에서 '물'이 생기는 것이 간단한 반응처럼 보일지 몰라도, 실제의 진행과정은 복잡하다. 기체에 열을 가하면 에너지를 흡..