물 한 방울로 끝태는 화학 공부

물의 성질부터 생명의 탄생까지,

물 한 방울로 말끔하게 이해하는 화학의 지도

물은 영하에서도 흐를 수 있을까?

수돗물 한 컵에 얼마나 많은 에너지가 들어있을까?

물로 이 우주 어딘가에 있는 생명을 찾을 수 있을까?

화학을 알면 더 맛있게 먹을 수 있을까?

단 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 이뤄진 물에서

끊임없이 솟아나는 화학의 재미를 만끽해보자.

우리는 물 없이 살 수 없다. 우리의 몸을 구성하고 의식주 모든 것에 영향을 미치며 모든 생명의 바탕이라 할 수 있는 물은 우리 일상에 맞닿아 있는 까닭에 그 존재를 너무나 당연하게 여기곤 한다. 그런데 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개로 구성된, 이 단순한 물 분자가 들여다볼수록 독특하고 알아갈수록 신기한 존재라면 어떨까?

《물 한 방울로 끝내는 화학 공부》는 무기화학, 유기화학, 생화학 등 다양한 분야의 화학자들이 물과 관련된 화학 지식을 쉽고 흥미진진하게 풀어낸 책이다. 가장 간단해 보이지만 과학적으로 항상 숙제를 안겨주는 물을 통해, 화학의 세계가 얼마나 다채로운지 알려준다.

화학자들은 물의 수소/산소 동위원소비로 실종자의 신원 확인을 돕고, 물이 영하에서도 얼지 않고 흐르는 온도 영역을 탐색하며, 실험실에서는 각종 사고 때문에 분리하려 애쓰지만 또 한편으로 마냥 멀리할 수 없어 고민을 거듭한다. 특히 물은 알츠하이머병 등의 질환을 촉진하는 요소를 연구하는 데 꼭 필요하고, 연료전지처럼 산화/환원 반응을 통해 에너지를 생산하는 것과도 관련된다. 또한 지구를 지구답게 하는 핵심 구성 요소이자 우리가 일상에서 즐기는 음식을 더욱 맛있게 만들어주는 요리사이기도 하기에 화학자들의 관심을 한 몸에 받는다.

이처럼 물은 화학 반응이 일어나기 위한 ‘사건의 지평선’이자 화학적 단서를 담은 ‘정보의 저장소’이며 가장 근본적인 ‘화학적 인프라’라 해도 지나치지 않다. 우리는 물 한 방울을 과학적으로 이해하는 데서 화학 공부를 본격적으로 시작해볼 수 있다.

대한화학회 화학대중화위원회에서 기획하고 《들뜨는 밤엔 화학을 마신다》 《나노화학》을 지은 ‘하드코어’ 화학자 장홍제, 《알-케미아》를 지은 부산대 화학과 교수 최정모 등 대중 과학서를 쓴 저자들과 대한화학회 소속 신진 화학자들이 함께 쓴 이 책은, 물·화·생·지 앞에서 머리를 쥐어짰던 교양 독자들, 지금 화학 공부를 막 시작하려는 고등학생들, 이들을 가르치는 교사들에게 재밌고 유용한 화학 입문서가 돼줄 것이다.

기획 대한화학회

1946년 7월 7일 설립된 비영리 학술단체로서 화학 분야의 학술과 기술 발전, 교육 및 화학 지식의 확산에 기여함을 목적으로 만들어졌다. 현재 7,000여 명의 회원이 대학, 연구소, 산업체, 초·중·고등학교 등에서 활동하고 있으며, 140여 단체 및 30여 개의 특별회원사가 참여하고 있다. 또한 대한화학회의 국제적 위상을 높이고자 미국화학회(ACS)와 함께 ACS-KCS Publications Summit를 개최해 대한민국 화학의 우수성을 알리고, ACS가 발행하는 학술 잡지의 편집진에 대한화학회 회원의 참여와 역할을 증대하는 데 힘쓰고 있다.

대한화학회 화학대중화위원회에서 기획한 《물 한 방울로 끝내는 화학 공부》는 우리가 매일 마주하지만 잘 알지 못했던 물의 세계를 화학의 시선으로 풀어낸 책이다. 독자들은 ‘삶 속의 화학’을 주제로 한 이 책을 통해 ‘가장 익숙한 것에서 가장 근본적인 것을 발견하는 즐거움’을 느낄 수 있을 것이다.

지은이 : 김정민

부산대학교 화학교육과 교수. 물리화학을 전공했고, 컴퓨터 시뮬레이션으로 연성 물질의 세계를 탐구한다. 최근에는 지속 가능한 에너지에 관심을 갖고 연구하고 있다.

지은이 : 박종호

전북대학교 과학교육학부 교수. 질량분석기를 이용해 대기에서 일어나는 에어로졸과 기체 화합물 사이의 화학반응을 연구했다. 최근에는 극미량 금속의 동위원소비를 정확하게 분석하는 방법을 개발하고 있다.

지은이 : 윤홍석

한양대학교 화학과 교수. 무기 나노 입자와 고분자 기반 복합체를 설계해 새로운 나노 구조체를 만드는 연구를 하고 있으며, 최근에는 이를 에너지·환경 분야 소재로 응용하는 기술을 개발하고 있다.

지은이 : 이준석

한양대학교 화학과 교수. 기능성 나노 소재를 합성하고 분석해 생화학 기반의 헬스케어 분야에 응용하는 연구를 수행 중이다. 최근에는 스텐트와 같은 체내 삽입형 의료 기기의 이탈을 막는 소재를 개발하고 있다.

지은이 : 이지연

성신여자대학교 바이오신약의과학부 교수. 화학생물학을 연구하는 과학자로서, 화학적 도구로 생명현상을 탐구하고 있다. 생체 내 다양한 효소의 반응 과정을 화학 프로브라는 물질을 이용해 추적하는데, 이 프로브가 제대로 기능하려면 물에 잘 녹아야 하기 때문에 실험 과정에서 물의 특성과 반응을 잘 이해하고 다루는 일이 매우 중요하다. 특히 노화 관련 퇴행성 질환에 관여하는 단백질 분해 효소의 역할을 연구하고 있다.

지은이 : 장홍제

광운대학교 화학과 교수. 나노재료화학을 전공한 화학자로, 생명의 구성 요소를 인공적으로 구현하려 연구하고 있다. 화학 유튜브 채널 〈화학하악〉을 운영하고 있으며, 《나노화학: 10억 분의 1미터에서 찾은 현대 과학의 신세계》(2023), 《들뜨는 밤엔 화학을 마신다》(2025) 등의 책을 썼다. 다양한 매체를 통해 대중에게 화학을 소개하고 있다.

지은이 : 정병혁

대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 교수. 유기화학 분야에서 전이금속 촉매를 활용한 유기화합물의 실용적인 합성 방법론을 연구하고 있다, 특히 분자 내 붕소(B), 규소(Si), 저마늄(Ge) 등이 포함된 유기 메탈로이드 화합물의 합성과 응용이 주된 연구 분야다. 반응 용매로 물을 이용하는 화학반응을 개발해, 물이 유기화학 반응에 미치는 영향에 대해 많은 호기심을 갖고 있다.

지은이 : 최정모

부산대학교 화학과 교수. 생명현상을 매개하는 분자들이 어떤 원리에 따라 움직이는지에 관심을 갖고 연구한다. 연구를 거듭할수록 물의 신비한 성질이 없었다면 지구상의 생명은 지금과 같은 모습으로 존재할 수 없었음을 깨닫고 있다.

발간사

1. 깨끗하지만 순수하지만은 않은 존재, 물_박종호

물은 실제로는 순수하지 않다 | 만약 그때 정수기가 있었다면 | 산성과 염기성이라는 필터로 물을 다시 보다 | 물은 의외로 많은 것을 알려준다

2. 생각보다 까다로운 물질, 물_최정모

물 분자를 만들어보자 | 얼음을 만들어보자 | 가벼운 물과 무거운 물이 따로 있다? | 물은 영하에서도 얼지 않고 흐를 수 있다

3. 조화와 공존의 매개체, 물_이지연

디카페인 커피에는 정말 카페인이 없을까 | 약은 물과 함께 드세요! | 염료는 물을 만나 색깔을 남긴다 | 물은 가장 근본적인 화학적 인프라다

4. 쓸모없기도 쓸모 있기도 한 용매, 물_정병혁

물은 제거돼야만 한다 | 물을 무시하면 반드시 사고가 일어난다 | 물을 제거하는 기술로 실험실을 안전하게 | 그럼에도 물은 쓸모 있다

5. 생명 활동의 무대이자 연출자, 물_이준석

물은 세포의 균형을 잡아주고 몸의 산도를 유지시킨다 | 물은 몸의 온도를 조절하고 에너지를 만든다 | 물의 놀라운 메커니즘, 자기 조립 | 물은 생명의 본질을 결정한다

6. 에너지를 가득 담은 보물창고, 물_김정민

수돗물 한 컵에는 얼마나 많은 에너지가 숨어있을까 | 물이 흐르는 곳에 에너지가 있다 | 물이 흐르면 전기가 생성된다? | 물의 화학적 에너지로 전기를 만들다 | 깨끗한 물 없이는 에너지를 얻을 수 없다

7. 지구를 지구답게 하는 증거, 물_장홍제

물은 어디서 왔을까 | 물에서 물 아닌 것이 분리되며 생명이 시작되다 | 물의 흔적으로 지구를 읽는다면 | 물이 사라지면 무엇이 남을까 | 물로 이 우주 어딘가의 생명을 탐색하다

8. 맛있게 먹게 해주는 재료이자 요리사, 물_윤홍석

우리는 매일 물을 끓이지만 잘 알지 못한다 | 물은 열을 어떻게 다룰까 | 미네랄과 경도가 물맛을 결정한다 | 산염기 반응이 음식의 색과 질감을 바꾼다 | 물이 끓을 때 화학의 매력도 솟아난다

참고 문헌

도판 출처