현대사회를 만들어낸 '5가지 위대한 화학적 발명'

현대사회를 만들어낸 '5가지 위대한 화학적 발명'

자동차나 비행기, 텔레비전에 휴대 전화와 같은 공학적인 발명과 비교하여 화학적인 발명은 직접 발명품이 세상에 나오는 경우가 적기 때문에 중요성에 비해 간과되기 쉽다. 그런 '현대사회를 만들어낸 다섯 가지 중요한 과학적 발명'에 대해 왕립화학회가 발표한 내용이다. 

◆1 : 페니실린
세계 최초의 항생제인 페니실린은 1928년 영국의 알렉산더 플레밍 박사에 의해 발견되었다. 폐렴이나 인두염 같은 각종 질병 치료에 사용되는 페니실린은 페트리접시에서 번식한 곰팡이가 인근 세균의 생육을 막고 있다는 사실을 우연히 플레밍이 알아차리면서 발견됐다. 

플레밍 박사는 푸른곰팡이 배양액에 페니실린이 함유된 것 자체는 발견할 수 있었지만 푸른곰팡이에서 페니실린을 추출하는 데는 실패했다. 플레밍 박사가 페니실린 추출을 포기한 지 10년 만인 1939년 호주 약학자인 하워드 플로리 박사 연구팀이 페니실린 추출에 성공했다. 당시에는 제2차 세계대전이 발발한 영향으로 실험기기가 부족했고 플로리 씨 등은 욕조나 밀크캔 같은 것을 짜깁기해 실험장치를 만들고 페니실린 추출실험을 했다고 한다. 

◆2: 하버 보쉬법
대기 중 가장 일반적인 기체인 질소는 생물 생육에 큰 역할을 하지만 질소 분자는 매우 안정된 분자여서 다른 물질과 반응하기 어려워 식물과 동물은 대기에서 질소를 추출해 이용할 수 없었다. 

1910년 프리츠 하버 박사와 칼 보쉬 박사가 대기 중 질소와 수소를 반응시켜 암모니아를 만들어내는 하버 보쉬법을 발명했다. 이에 따라 대기 중 질소를 이용한 질소비료가 농업에 사용될 수 있게 되었다. 현재 우리 체내에 있는 질소의 80%는 하버 보쉬법에 의해 생산된 것이며 하버 보쉬법의 확립은 20세기 전반에서 21세기에 걸친 인구폭발에 크게 기여했다. 

◆ 3 : 폴리에틸렌
폴리에틸렌은 수도관에서 식품의 포장, 헬멧에 이르기까지 우리 가까이에 있는 많은 제품의 원료이며, 폴리에틸렌을 원료로 하는 제품의 생산량은 매년 8000만 톤이나 된다. 폴리에틸렌을 최초로 발견한 것은 독일의 화학자인 한스 반 페히만 박사인데, 페히만는 원래 폴리에틸렌과는 전혀 관계가 없는 다른 물질에 대해 연구하고 있었다. 1898년 페히만는 실험에 사용한 관 바닥에 왁스 모양의 물질이 달라붙어 있는 것을 발견하고 매우 긴 분자사슬로 구성된 그 물질을 폴리에틸렌이라고 이름 붙였다. 

페히만이 발견한 지 30년 이상이 지난 1933년 영국 화학회사인 임페리얼케미칼인더스트리즈(ICI)의 화학자가 고압 반응에 관한 실험을 하던 중 페히만과 같은 왁스 형태의 물질이 우연히 만들어졌다는 사실을 알게 되었다. 화학자는 실험 기구 안에서 산소가 새고 있었다는 것을 깨달았고, 2년 후 ICI는 산소를 이용한 폴리에틸렌의 공업생산을 시작한 것이다. 

◆ 4: 경구피임약과 호르몬제
1930년대 의사들은 월경 장애나 피임을 위해 사용 가능한 호르몬 요법의 가능성을 알아챘고 저렴한 방법으로 호르몬을 합성하는 방법을 찾고 있었다. 펜실베이니아주립대의 러셀 마커 박사는 스테로이드 호르몬의 일종인 프로게스테론을 싼값에 대량 합성하는 데 성공했다. 마커 박사는 멕시코에 나는 얌이모 뿌리에서 프로게스테론을 높은 확률로 합성하는 방법을 개발해 프로게스테론을 주성분으로 하는 경구피임약의 원조라고도 한다. 

◆5: 액정 디스플레이
PC나 스마트폰의 화면에도 이용되고 있는 액정 디스플레이의 역사는, 무려 1960년대까지 거슬러 올라간다. 1960년대 후반 영국 국방부는 군용 차량에 탑재하는 디스플레이를 고가이고 부피가 큰 브라운관에서 평면 스크린으로 전환하려고 했다. 당시부터 액정 디스플레이 그 자체의 이론은 개발되고 있었지만, 고온 상태로 밖에 작동하지 않는 것이 큰 장애가 되고 있었다는 것이다. 

상온에서 액정 디스플레이를 기능할 방법을 모색하던 영국 국방부는 1970년 헐대 조지 그레이 박사에게 연구를 의뢰했고 그레이는 안정적인 액정 재료(5CB)를 개발했다. 1970년대 후반부터 1980년대에 걸쳐 생산된 액정 디스플레이의 90%에 5CB가 사용되었으며 액정 디스플레이는 계산기나 시계 같은 저렴한 제품에도 사용되게 되었다. 

 

자세한 것은
Five chemistry inventions that enabled the modern world
https://theconversation.com/five-chemistry-inventions-that-enabled-the-modern-world-42452

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