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화학을 통해 삶의 지혜와 공부의 의미를 깨닫다!

화학 현상들 속에서 깨달은 인생의 의미와 삶의 지혜『화학에서 인생을 배우다』. 평생을 화학과 함께 해온 저명한 과학자 황영애가 화학 속에서 깨달은 인생의 지혜를 전해준다. 저자는 자신이 연구하고 강의해온 화학이 우리 인생과 닮아 있다는 것을 깨닫고, 주변 사람들에게 화학 현상들을 인생에 비유해 이야기하기 시작했다. 이 책에는 저자가 그동안 이야기해온 화학, 그리고 화학을 통해 바라본 인생의 깨달음이 담겨 있다. 원자의 구조에서부터 플라즈마, 동소체, 오존, 촉매, 엔트로피, 르샤틀리에 원리 등 다양한 화학적 개념과 현상들을 설명한다. 이를 통해 화학이 무엇인지, 화학이 우리 삶과 얼마만큼 닮아 있는지, 우리가 하는 공부의 진정한 의미가 무엇인지 짚어준다.

40년 간의 화학 연구 속에서 깨달은 삶의 지혜와 공부의 진정한 의미
우리는 왜 공부를 할까? 무엇을 위해서 공부를 해야 하는가? 한 번도 제대로 그것에 대해 생각해보지 못했던 사람들에게 화학이라는 세계를 통해 그 해답을 알려주는 책 『화학에서 인생을 배우다』가 출간되었다.
저자 황영애 교수는 서울대 화학과를 졸업한 이래 40년 간 화학을 연구해온 저명한 과학자다. 평생 연구하고 강의하면서 자신의 전공인 화학이 ‘정말 아름답고, 우리 인생과 완벽하게 닮아 있다’는 것을 깨닫게 되었고, 정년을 몇 년 앞둔 어느 날부터 주변 지인들과 제자들에게 일련의 화학현상들을 인생에 비유해 이야기하기 시작했다. 이번 책은 그가 그동안 공부해오고 이야기해온 ‘화학, 그리고 화학을 통해 바라본 인생의 깨달음’을 담은 책이다.
이 책에는 19가지의 화학적 개념들이 나온다. 하지만 기존의 책들과는 다른 방식으로 원자의 구조부터 시작해서 플라즈마, 동소체, 오존, 촉매, 엔트로피 등 많은 화학적 개념과 현상들을 설명하고 있다. 예를 들면 산소의 성질과 역할에 대해 다음과 같이 설명한다.

“사람의 경우에도 누군가에게 너무 집착하면 그 사람을 불행하게 할 뿐 아니라 생명까지 잃게 할 수도 있다. 한편 산소는 어떤가? 산소가 많아지면 그 주변에서 산소를 원하는 정도가 적어지니 금속에 결합한 채로 있어 주고, 부족해지면 결합해 있던 산소가 해리되어 필요한 곳으로 간다. 이처럼 자신이 원해서라기보다 주위 환경이 원하는 방향으로 금속에 붙었다 떨어졌다 하는 산소의 성질 때문에 생물체의 생명을 유지할 수 있게 해준다는 사실은 우리로 하여금 많은 생각을 하게 한다. 인간은 이처럼 헤모글로빈에 결합하는 산소처럼, 자신이 있어야 할 자리에서는 아무리 어렵더라도 확실히 그 자리를 지키고, 있지 않아야 할 자리에서는 훌훌 털고 떠나갈 수는 없을까?”

또한 단원자 분자에 대해서는 이렇게 설명하고 있다.

“헬륨He, 네온Ne, 제논Xe, 라돈Rn은 원자 혼자서 존재하는 단원자 분자다. 이들 단원자분자 단체의 이름은 활성이 없다고 비활성 기체, 영어로는 Inert Gas라 하나, 아무에게도 기대지 않고 고고하다는 뜻으로 Noble Gas라고도 한다. 다른 원소들은 분자를 만들고서야 이룰 수 있었던 전자배치를 비활성 기체는 남의 도움 없이 이미 스스로 이루고 있으니 다른 원자들과 반응할 필요가 없어서 안정할 수밖에 없다. … 제논은 값은 비싸지만 불연성이며 체내에서 쉽게 제거되므로 마취제로 쓰이고, 라돈은 방사성 요법에 사용된다. 이렇게 홀로 서 있는 것에 그치지 않고, 활성이 없어 아무 일도 못할 것 같은데도 나서야 할 곳에서는 좋은 용도로 사용되니 비활성 기체야말로 진정한 의미의 고귀한 기체다. 우리 인간도 누구의 도움 없이 홀로 있으면서 그러한 경지에 다다를 수만 있다면!”

이밖에도 촉매를 통해 치유를 깨닫는다든지, 르샤틀리에 원리를 설명하면서 평형에 이르는 길에 대해 이야기한다. 저자의 뛰어난 통찰력이 빚어낸 지식과 지혜, 깨달음의 만남 속에서 우리는 화학이 무엇인지를 공부하게 되고, 화학이 우리 삶과 얼마만큼 닮아 있는지를 깨닫게 되고, 우리가 하는 공부의 진정한 의미를 다시 한 번 생각하게 된다. 과학저술의 새로운 지평을 연 대중교양과학서가 될 것이다.

화학의 정확함과 공명정대함은 우리 모두가 가져야 할 삶의 모습
저자는 학창시절 내내 공부라면 그 누구에게도 뒤지지 않았지만 타고난 수줍음과 세상에 대한 두려움으로 가득차 있었다. 마음에 드는 사람이 있어도 선뜻 먼저 다가가지 못했고, 그저 상대가 먼저 말을 걸어주기를 간절히 기다렸다. 하지만 화학만은 달랐다. 그에게 화학은 언제나 정확했고, 공명정대했다. 하나가 모자라면 상대방에게 내 것을 내어주었고, 어떤 욕망 따위에도 휩쓸리지 않는 꿋꿋함과 당당함을 갖고 있었으며, 어느 것 하나 무의미하게 존재하는 것은 없었다. 그때부터 저자는 화학을 과학으로서 바라보기보다는 또 하나의 깨달음의 세계로 바라보게 되었다. 그리고 비로소 화학에게 말을 걸기 시작한 것이다.
“중성자의 역할은 무엇인가. 겉으로 보기엔 아무런 역할도 못하는 것 같아 보이지만, 사실은 반발하는 양성자들을 꼭 붙잡아줌으로써 원자핵을 구성하는 데 결정적인 도움을 준다. 이것이 바로 중성자 존재의 비밀이다. 어떤 사람도 헛되고 미약한 것은 없다. 겉만 보고 내 자신이 중성자를 닮았다고 불만스러워했지만 사실 중성자만큼 살 수 있다면 얼마나 성공한 인생인가. 저마다 잘났다고 하며 갈라지려는 사람들 사이에서 눈에 보이지는 않지만 지그시 그들의 손을 잡아 편안한 분위기를 만들어주는 그럼 사람으로 살고 싶다.”
학문과 인생에 깊이 통달하지 않으면 도저히 깨달을 수 없는 그의 조용한 가르침은 당장 눈앞에 놓인 삶의 무게로 힘든 사람들에게, 불행으로 힘들어 하는 사람들에게 우리가 가져야 할 진정한 삶의 모습은 무엇인지, 그리고 지금 이 자리에서 나는 무엇을 찾아야 할지에 대해 깊은 성찰을 하게 한다.

화학을 공부하는 청소년, 대학생들은 물론, 일반 과학독자들을 위한 대중교양과학서
화학이라는 과학의 한 분야에서 시작했지만, 그는 이제 자신의 학문 세계에 갇히지 않고 더 큰 세계와 소통을 한다. 하지만 평생을 공부해온 화학자답게 그가 이 책을 쓴 목적은 화학과 같은 기초 과학에 대한 관심이 높아져야 국가와 민족이 발전할 수 있다는 믿음과 청소년이나 일반 대중의 과학에 대한 관심을 높이기 위해서 시작되었다.
“화학이 얼마나 아름다운 학문인지 알려주고, 함께 즐기고 싶은 마음을 전하고 싶다. 현재는 비인기 분야지만, 앞으로 우리나라의 경쟁력은 과학이며 30, 40여 년 전처럼 반드시 다시 이공계 학문이 꽃을 피우리라는 건 당연하다. 이 책은 그 어렵다는 과학에 청소년들이 선뜻 다가가는 데 도움이 될 수 있을 만큼 쉽고 재미있을 것이다. 또한 고초를 겪으며 살아온 어른들도 화학이 우리 삶에 주는 가르침에 함께 고개를 끄덕이게 되리라 생각한다. 인문학뿐 아니라 딱딱한 과학까지 어느 학문이건 인간의 필요와 욕구에 의해서 만들어진 것이기에, 열심히 그 학문과 대화하다 보면 깨달음과 위로를 받을 수 있다.”
인생의 지혜와 더불어 화학적 개념과 용어, 그리고 현상에 대한 꼼꼼한 설명과 이공계 학생들이 놓치기 쉬운 문학적 감성, 인문학적 교양을 두루 한 권에 담음으로써, 화학과 본격적으로 화학을 공부하는 사람들에 대한 애정을 끝까지 놓지 않은 매력적인 화학교과서라고 할 수 있다.

추천사
대학 생활을 함께 하고도 들여다보지 못했던 저자의 속마음을 이제 와서 그의 글솜씨를 통해 알게 되었다. 더구나 일상의 지혜를 통해 화학의 원리를 풀어내는 그의 재능은 놀랍기만 하다. 자연에 조금이라도 친숙해지기를 원하는 대학생과 일반인, 그리고 본격적인 과학을 처음 접하는 청소년 모두에게 적극 추천한다. _서울대 화학과 교수 김희준

보통 사람들은 ‘과학’ 그 중에서도 ‘화학’이란 말만 들어도 순간 머릿속이 새하얘진다. 무언가 내 생활과는 동떨어진 곳에서 진행되는 낯설고 어려운 세계라는 그 느낌. 그런데 화학이 우리네 삶과 얼마나 가깝고 또 매혹적인 세계인지 조곤조곤 풀어주는 이 저자는 또 누구지? 학문과 인생에 깊이 통달하지 않고서는 도저히 끌어낼 수 없는, 깊이 있고 재미있는 화학이야기에 빠져 들지 않을 사람은 없을 거다. 감히 단언한다. _여성학자 박혜란

[책속으로 추가]

* 르샤틀리에 원리_새롭게 거듭나는 평형에 이르는 길
르샤틀리에 원리114는 닫힌 계界에서 열역학적 평형이동에 관한 원리로 평형상태에 있는 물질계의 온도나 압력을 바꾸었을 때, 그 평형상태가 어떻게 이동하는가를 설명하는 원리다. 평형이란 가역반응에서 일정 시간이 지난 후에 정반응과 역반응의 속도가 같아져 반응이 정지된 것처럼 보이는 상태를 의미하며, 동적 평형動的平衡115이란 겉보기에는 반응이 정지된 것처럼 보이나 실제로는 정반응과 역반응이 동시에 같은 속도로 진행되고 있는 상태를 말한다. 평형상태에서는 반응물질과 생성물질이 일정한 농도로 공존하고 있다.
우리의 일상에서도 남에게 또는 자신에게 부자연스럽고 스트레스를 주는 일을 행하고 있을 때면 우리의 마음은 벌써 그 사실을 알아차리고 안절부절못하게 된다. 그때 우리는 애써 그 요인이 남의 탓이라며 자신은 그 상황에서 빠져나가려 하는데, 그러면 그럴수록 마음은 한층 더 복잡하고 불안해진다. 물론 시간이 가면 잊히기도 하지만 제대로 정리될 때까지는 그 생각이 문득 고개를 내밀 때마다 마음이 편안치가 않다.
그래서 바로 잡으려 한다. 때로는 그 과정이 힘들고 오랜 시간이 걸리기도 하지만, 결국은 자신을 돌아보며 그 요인을 있는 그대로 수용하고 자신으로 인해서 상대방이 힘들었으리라는 사실에 고개를 끄덕이는 것이다. 그럴 수 있을 때에라야 비로소 새로운 평형으로 편안히 거듭나게 된다.

글을 시작하며｜화학은 아름답다

원자의 구조 Atom
중성자만큼만 살 수 있다면 얼마나 성공한 인생인가

비활성 기체 Noble Gas
어떤 욕망에도 흔들리지 않고 아무에게도 기대지 않는 홀로서기

플라즈마 Plasma
살신성인의 삶을 실천하며 살다

동소체 Allotrope
우리가 가져야 할 얼굴은 하나의 얼굴이어야 한다

오존 Ozone
잘못 생각했거나 널리 보지 못하여 실수하는지 한 번쯤은 다시 생각해야 한다

화학결합 Chemical Bond
서로 이해하며 함께 손잡는 공유결합 같은 인간관계를 지향하며

용액 Solution
우리 모두는 다르다. 있는 그대로 상대를 인정하라

혼성 오비탈 Hybrid Orbital
희생하는 사람은 늘 행복하고 욕심을 채우는 사람은 늘 허기지다

전자쌍 반발 이론 Electron Pair Repulsion Theory
분자의 세계에서 서열의 권위가 어떤지 가히 경외할 만한 수준이다

전이금속 착화합물 Transitien Metal Complexes
“당신의 인생을 망친 건 내가 아니라 나약한 당신이에요”

굳은 산 · 무른 산 Acid
세상사란 서로 싸우면서도 화해하고 도와가며 함께 걸어가는 길

양쪽성물질 Amphoteric Substance
사람의 이중인격은 물질과는 달리 좋은 결과를 맺지 못한다.

헤모글로빈의 산소 운반 Hemoglobin
어찌 그렇게 모두 다 내 것인 양 움켜쥐려고만 하는가

π-역결합 π-back Bonding
겉모습 속에 숨겨진 고뇌와 노력을 보려고 애쓰자

르샤틀리에 원리 Le Chatelier’s Principle
새롭게 거듭나는 평형에 이르는 길

촉매 Catalyst
자신의 상처를 극복하고 다른 사람의 아픔을 치유하는 삶이 되길

에너지보존의 법칙 Law of Energy Conservation
잃는 것이 있으면 반드시 얻는 것이 있게 마련이다

헤스의 법칙 Hess’ Law
사는 일이 힘에 부치면 낯선 길을 떠나보자

엔트로피 Entropy
신뢰와 협동이야말로 사회에 에너지를 주고 질서를 가져와 엔트로피를 감소시킨다

참고문헌 / 찾아보기

* 화학결합_서로 이해하며 함께 손잡는 공유결합 같은 인간관계를 지향하며
지금까지 화학결합에 대해 살펴보면서 내내 드는 생각은, 그 결합의 성격이 어쩌면 그렇게도 인간관계에 잘 적용될까 하는 것이다. 어떤 면에서는 얼마나 잘 들어맞는지 기가 막힐 정도다.
금속결합은 남자 또는 여자끼리 동성의 친구관계에 비유할 수 있다. 남자나 여자끼리는 아주 가까운 친구가 될 수 있다. 가끔 싸우기는 해도 함께 편하게 지낼 수 있고 함께 어딜 가도 부담 없는 편한 사이다. 그렇지만 한편으론 무언가 안정되지는 못한 느낌이 든다. 인간의 속성은 외로움이라 비록 짝을 찾는다고 해서 그 외로움이 다 해소되는 것은 아님에도 끊임없이 짝을 찾아 헤매는 모습이, 전자를 잃어 양이온이 된 금속들이, 자기들끼리 손잡고 있으면서도 자유롭게 돌아다니는 그 잃어버린 전자들과 1대1로 만나고 싶어 애타게 바라보고 있는 형국과 비슷하지 않은가?
공유결합은 또 어떤가? 남자와 여자가 서로 손에 손을 잡고 있는 모양이다. 그것도 매우 평등한 모습으로. 그리고 공유결합 길이는 각 원자의 반지름의 합보다 더 작다. 수소 분자의 결합 길이는 반지름 길이의 두 배가 아니라 둘이 30% 이상이 겹쳐 있는 셈이다. 얼마나 정겨운 모습인가? 그리고 한쪽의 원소가 자기 쪽으로 전자를 끌어당기는 힘, 즉 전기음성도가 다른 원자보다 클 때는 결합이 극성을 띠게 되는데, 그 결합의 세기는 같은 원소들끼리의 결합보다 강하다. 그것은 마치 한쪽이 기운이 없을 때 다른 쪽의 도움으로 힘을 얻게 되면서 더욱 애틋해지는 남녀 간의 사랑 같다.
요즈음은 여자가 남자에게 먼저 다가가는 경우도 많아졌지만, 대체로 남자가 여자에게 처음으로 구애를 할 때는 남자는 여자가 원하는 것을 다 들어준다. 배위결합이다. 이 공유결합이나 배위결합은 물이나 다른 용매에 들어가도 끊어지지 않는다. 세상을 살아가며 즐거움뿐 아니라 고통까지 함께 나누고 그들이 했던 결심이나 결정이 불행한 결과를 낳게 되었더라도, 상대방의 탓으로 돌리기보다는 그럴 수도 있다며 함께 손을 잡고 겪어내는 모습을 연상시킨다. 부부가 함께 생활하다 보면 어쩔 수 없이 상처를 주고받게 된다. 그러니 상대방의 단점보다는 장점을, 섭섭함보다는 고마움을 발견하고 서로 어깨를 다독여주는 노력이 필요하다.

* 양쪽성물질_사람의 이중인격은 물질과는 달리 좋은 결과를 맺지 못한다
실생활에서 만나는 양쪽성 물질 중에 양쪽성 계면활성제가 있다. 계면활성제란 한 분자 내에 물을 좋아하는 친수성기(hydrophilic group)와 기름을 좋아하는 친유성기(lipophilic group)를 함께 갖는 물질을 말하는데, 물과 기름의 경계면, 즉 계면의 성질을 변화시킬 수 있는 특성을 가지고 있다. 계면활성제로는 비누를 꼽을 수 있고, 크림이나 로션, 파운데이션이나 마스카라 등에서 고체 입자를 물에 균일하게 분산시켜주는 물질, 오염물질을 제거해주는 물질 등이 있다.
양쪽성 물질이란 한 가지의 물질인데도 염기를 만나면 산으로, 산을 만나면 염기로 작용하면서 변신을 할 수 있는가 하면, 또 양쪽 자리성 리간드는 한 가지 물질이면서 양면의 얼굴을 하고 있어 굳은 산이 오면 굳은 원자가, 무른 산이 오면 무른 원자가 마중 나가 맞는 것이라 할 수 있다. 물질들이 자연법칙에 맞게 움직이는 것 같으면서도 살짝 융통성까지 보여주고 있는 것이 신기하지 않은가. 이들은 그때그때 상황에 맞게 좋은 결과를 내는 방향으로 잘 대처하고 있다.
그러나 사람의 두 얼굴은 그다지 좋게 생각되지는 않는다. 왜냐하면 사람들이 두 얼굴을 가질 때는 좋은 결과를 맺게 하기보다는 이기적인 생각을 품고 있을 때가 대부분이기 때문이다.
두 얼굴이라고 하면 제일 먼저 ‘야누스의 얼굴’이 떠오른다. 지금은 ‘겉 다르고 속 다른 인물’을 가리키는 표현이 되었지만 사실 야누스는 로마의 신들 가운에서 가장 오래되고 또 가장 위엄을 갖춘 신으로서, 속이기 위해서가 아니라 집을 보호하기 위해서, 특히 건물의 출입문을 지키기 위해서 두 얼굴을 가지고 있었다. 하나의 얼굴은 들어오는 사람을 검문하고, 다른 얼굴은 집을 떠나가는 사람에게 작별인사를 하기 위해서 필요했다. 이렇게 야누스는 모든 출입문, 나아가서는 로마의 모든 성문과 항구의 안전을 담당하는 신이 되었다. 그후에는 인생의 첫 번째 관문인 출산뿐 아니라 새해의 시작을 포함해서 모든 시작을 주관하게 되었다. 이렇게 해서 로마인들이 첫 번째 달에 ‘야누아리우스Januarius’라는 이름을 붙여주게 되었다.