[기사입력일 : 2017-05-29 09:52]

공기와 물의 연결고리




그리스 시대 아리스토텔레스의 4원소 설 중 공기 다음으로 인간에게 영향을 끼치는 것이 물이다. 공기가 물과 불을 만들고 흙이 된다는 것을 아리스토텔레스가 어찌 알았을까? 비서실장이 알려줬을까? 검찰총장이 알려줬을까? 대통령이 알려줬을까? 아마 민정수석이 알려 줬겠지? 우주가 탄생할 때 대 폭발이 있었다. 대 폭발의 원인은 수소. 어디선가 대량으로 수소가 방출됐고 주위의 산소와 급격하게 반응을 해 불과 물을 만들었다. 기체 수소 22.4ℓ와 기체 산소 11.2ℓ가 만나면 연소돼 에너지를 만들고 부산물로 물 1ml를 만든다. 부피가 순식간에 줄어드니 거의 진공 상태가 되고 진공은 모든 물질을 빨아들이는 블랙홀이 돼 미세분진을 빨아들인다. 뭉쳐진 분진은 흙이 된다. 우주 탄생의 기원이다. 아리스토텔레스는 이 과학을 다 알고 있었으니 정말 위대한 철학자요, 과학자인 것이다. 1937년 5월 6일 독일 프랑크푸르트에서 미국으로 가던 독일의 비행선 힌덴부르크호가 미국 상공에서 대폭발을 하게 된다. 수소가 공기보다 가볍기 때문에 공기 주머니에 수소를 담으면 공중으로 뜨게 된다. 비행선이 커다란 수소 공기주머니에 객실을 만든 것이다. 그런데 공기주머니가 새면서 수소가 누출되고 공기 중의 산소를 만나 발화해 단 32초 만에 연소됐다. 97명중 35명이 사망하면서 비행기가 비행선을 대체해 사람들이 대서양을 건넜다. 약 22.4ℓ 풍선에 수소 2g을 넣으면, 풍선은 하늘로 올라간다. 이 풍선이 터지면 256KJ의 열 에너지가 발생한다. 지금은 떠오르는 풍선을 헬륨가스로 채우지만 20~ 30년 전 까지만 해도 놀이동산에서 팔던 풍선에는 수소를 채우는 경우가 있어, 풍선을 가지고 놀던 어린이들이 풍선이 터지면서 수소가 연소해 얼굴에 화상을 입는 경우가 종종 뉴스에 보도되곤 했다. 수소와 산소를 만나 연소하는 원리를 이용하는 것이 핵발전소, 수소전지 자동차이다. 수소가 연소해 생겨나는 생산물이 물이다. 물은 수소원자 2개와 산소원자 1개가 결합된 분자량 18g의 분자다. 성질은 100℃ 이하에서는 무색의 액체이고 100℃를 넘으면 1기압 하에서 수증기 기체로 변한다. 이 과학적 사실을 이용해 증기기관을 만들었고 제 1차 산업혁명이 일어났다. 1개의 탄소는 4개의 수소와 결합해 메탄가스를 만든다. 적어도 상압 실온에서 탄소, 수소 결합물이 액체가 되려면 탄소가 6개 이상 수소와 결합해 분자량이 98g(헥산)이 돼야 하는데 물은 분자량이 18g 밖에 안 되지만 액체 상태를 유지한다. 물의 과학에 기본이 되는 수소결합이라는 분자 간 결합 때문이다. 이 수소결합 과학은 지구가 탄생되고, 기상현상이 일어나고, 생명체가 생명을 유지할 수 있게 한다. 물의 수소 결합은 각종 물질을 녹여 물속에 녹아들게 하는 과학이다. 설탕을 녹이고 소금과 같은 미네랄을 녹인다. 이러한 용액은 삼투압이라는 과학 현상을 나타낸다. 밤에 야식으로 라면을 먹고, 아침에 일어나면 얼굴이 퉁퉁 부어 있다. 라면 국물의 소금 성분이 세포 내에 녹아들어 물을 빨아들이게 하기 때문에 세포가 붇는 것이다. 대부분의 생명체는 약 70%가 수분으로 이루어져 있다. 생명의 신비 가장 근본에는 물이 있다. 동물은 신체 내 피가 영양소를 운반하는데 반해 식물은 삼투압과 모세관 현상으로 물을 빨아들이고, 물에 녹아있는 영양소를 흡수한다. 사람이 바닷물을 마시지 못하고, 식물에 바닷물을 주지 못하는 것이 이 삼투압의 문제이기 때문이다. 그러나 인간이 누구인가? 특히 한국인들이 누구인가? 물의 과학 삼투압을 이용하여 마시는 물을 만든다. 물이 부족한 나라 중동에 해수담수화 플랜트를 수출하는데 삼투압의 과학이 있다. 그리고 우리가 마시는 정수기의 대부분도 역삼투 방식의 정수기에서 정화된다. (물의 과학 계속)


[기사입력일 : 2017-05-29 09:52]







문화
포토동영상
 
 
 
 
상호 : 평택조은뉴스 / 발행인, 편집인 : 강길모 / 등록일 : 2012년 7월17일
주소 : 경기도 평택시 이충동 448-10 / 등록번호 : 경기아50243 / TEL : 031-668-9600 copyright(c) 2011 평택조은뉴스All Rights Reserved.