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올해 전망 올해는 `바이오`와 관련이 깊은 한 해라고 하여도 과언은 아닐 듯 싶다.역사적으로 볼 때 올해는 DNA 이중나선의 구조가 규명된 지 50주년이 되는 해이며, 유전자 재조합 기술 탄생 30주년, 인위적으로 유전자를 증폭하는 방법인 PCR(Polymerase Chain Reaction)가 등장한지 20주년이 되는 해이기도 하다.특히, 올해에는 국제인간게놈프로젝트가 인간게놈의 완전 해독을 선언할 예정이어서 어느 해보다도 그 의미가 크다고 하겠다.지난 50년 동안 세포공학을 포함한 생물학 분야에는 비약적인 발전과 성과가 뒤따랐고 급기야 지난해 말에는 `복제인간` 탄생이라는 사태까지 맞이하게 됐다.복제인간에 대한 윤리 또는 종교적인 문제는 차치하더라도 생명공학계 입장으로 볼 때 인류는 DNA 이중나선의 구조규명 이후 불과 50년 만에 체세포를 이용한 인간의 복제가 가능하리라는 방법론을 제시할 만큼 비약적인 발전을 이룬 것이다.아무튼 복제인간의 진위 여부에 대한 논쟁으로 시작된 2003년 한해는 여러 의미에서 바이오 분야의 기념비적인 한 해가 될 것으로 기대된다.이를 간단히 조망해보면 먼저 인간게놈의 완전 해독이 전 세계 바이오산
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에너지/석유자원 2025년이면 모두 고갈 원자력.풍력등 대체에너지 연구 현재 우리 인류가 가장 심각하고 고민하고 있는 문제의 하나는 에너지이다. 이 문제의 시작은 우리 인류의 역사와 함께 급격하게 증가한 에너지의 양에 비롯된다. 불을 사용하기 이전의 원시인은 하루에 약 2000kcal의 에너지를 필요로 하였다. 하지만 원시농경사회가 시작됨에 따라 에너지의 필요량은 6배나 증가하였으며 산업혁명 시절의 에너지 사용량은 하루에 7만kcal로 엄청난 증가를 보였다.그렇다면 현재 우리가 하루에 필요로 하는 에너지는 대충 얼마일까? 그 양은 놀랍게도 20만kcal가 넘는다. 따라서 불을 사용하기 전에 비해서 그 필요량이 적어도 100배 증가한 셈이다. 이것을 인구의 증가와 함께 고려해보면 인류는 매일 엄청난 양의 에너지를 소비하고 있는 셈이다. 지금 이 시간에도 인간은 난로를 지피기 위해 석유와 석탄을 계속적으로 파내야 하며, 결국엔 그것이 고갈될 수밖에 없을 것이라는 것은 자명한 사실이다.최근 수백년 동안 인류는 화석연료에 집중적으로 의존한 결과 현재 속도대로라면 2025년까지는 지금까지 알려진 모든 석유자원이 고갈될 것으
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에틸렌글리콜에 첨가제 배합 냉각수 동파ㆍ부식ㆍ거품방지 체감상 올해는 다른 해에 비해 추위가 조금 일찍 찾아온 듯하다. 사회 곳곳에서는 이미 본격적인 겨울준비가 한창이며 각 가정에서도 월동준비를 생각하고 있을 것이다. 자동차를 갖고 있는 사람은 겨울나기를 위해 부동액의 교환을 한번쯤 고민하곤 한다. 부동액은 겨울철의 혹독한 추위 속에서 자동차의 냉각수가 얼어서 생길 수 있는 동파를 방지하기 위해 사용한다는 것쯤은 기본적인 상식에 속한다. 그렇다면 이 부동액은 어떤 성분을 갖고 있으며 어떤 작용을 하는 것일까.부동액의 주성분은 에틸렌글리콜(ethylene glycol)이라고 하는 알코올류의 유기화합물이다. 이 물질은 우리가 잘 알고 있는 에탄올보다는 산소원자를 한개 더 가지고 있어 조금 더 무거우며, 섭씨 197도에서 끓고 영하 13도에서 언다. 순수한 물은 끓는 점이 100도이고 어는 점이 0도인 것과 비교하면 어는 점과 끓는 점이 매우 큰 차이를 보인다는 것을 알 수 있다. 특히 이 물질은 전기적 구조면에서 물과 유사하여 물과 매우 잘 섞이게 되는데, 물과 섞인 혼합용액은 끓는 점이 물보다는 더 높아지고 어는 점은
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지금도 인간의 생명연장과 보다 건강한 삶을 위한 수많은 의약품이 쏟아지고 있으나 아스피린(asprin)만큼 우리에게 친숙하고도 광범위한 약효를 보이는 의약품도 드물 것이다. 현재 아스피린은 전세계에서 매년 10만t 이상이 소비되고 있으며, 우리나라에서도 연간 20억원어치 이상이 팔리고 있다고 한다.아스피린의 역사는 기원전으로 거슬러올라가 BC 5세기경 히포크라테스는 해열과 진통의 효과를 얻기 위해 버드나무 껍질을 달인 물을 사용하였다는 기록이 있다. 물론 당시에는 버드나무의 어떤 성분이 이러한 약효를 내는가에 대해서는 아는 것이 없었으며, 단지 경험에 의한 치료제로 사용되었을 뿐이다. 그러나 19세기에 들어서 이러한 작용은 버드나무나 야생 조팝나무 추출물 속에 들어 있는 살리실산(salicylic acid)에 의한 작용이라는 것이 밝혀지고, 이 살리실산을 추출하여 직접 복용하기 시작하였다. 살리실산은 냄새가 매우 고약하고 위장장애를 일으키는 고질적인 부작용 때문에 사용을 꺼리는 경우가 많았다.1897년 독일의 바이엘사에 근무하는 화학자인 호프만(Felix Hofmann)은 만성 류머티즘으로 시달리는 자신의 아버지가 살리실산의 부작
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우리의 몸에는 정상적인 성인의 경우 4.5ℓ 정도의 혈액이 있으며, 이 혈액의 역할은 우리가 공기 중에서 들이마신 산소를 몸 안의 구석구석 세포에 전달해 주는 기능을 한다는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 그러나 사실 혈액에는 이러한 단편적인 기능 외에도 매우 정교하고 놀라운 과학이 숨겨있다. 그 중에서 가장 재미있는 현상이 바로 혈액의 완충작용이다.혈액은 수소이온농도지수 (pH)가 약 7.4인 매우 약한 알칼리성을 띠고 있다. 만약 이 값이 ±0.2 이상 변한다면 사람은 생명을 잃고 마는 무서운 결과를 초래한다. 이것은 우리가 주변에서 흔히 먹고 마시는 많은 음식물들이 산성인 것이 많다는 사실에 비추어 보면 상당히 의외이다. 실제로 중성일 것이라고 알고 있는 물도 공기 중에서는 대부분 약한 산성으로 변하게 되며, 콜라, 사이다 등의 청량음료는 물론이고 건강에 좋다고 많이 마시고 있는 과일주스, 심지어는 알칼리성 이온음료라고 선전하는 음료수조차 실제로는 산성을 띠고 있는 것들이 대부분이다. 그렇다면 우리 체중의 약 8%인 4.5ℓ 밖에 안 되는 혈액이 어떻게 pH가 7.4 정도의 약한 알칼리성을 유지할 수 있을까?그렇다면, 혹
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많은 사람들이 식사 후 습관처럼 차를 마시는데 대부분은 커피이다. 커피의 급격한 보급으로 커피가 몸에 유익하지 않다는 논란도 많지만, 여전히 커피는 전세계적으로 가장 널리 사랑받는 음료이다. 커피에는 카페인 (caffeine)이란 성분이 들어 있다는 것을 모르는 사람이 없으며, 이 카페인은 졸음을 쫓는 각성효과가 있다는 것쯤은 누구나 알고 있는 상식이 되어 버렸다. 그러나 실제로 카페인은 커피 이외에도 우리가 먹는 많은 식품 혹은 의약품 등에 다양하게 들어 있다.카페인은 4개의 질소원자가 탄소 및 산소 등과 어우러져 독특한 고리구조를 갖고 있는 식물성 알칼로이드로 분류되며 무색, 무취 그리고 70℃이상에서 녹는 약한 쓴맛을 갖는 화합물이다. 알칼로이드라는 이름은 대부분 필로폰(히로뽕이라는 속어로 더 잘 알려짐)과 같은 마약류의 화합물에서 많이 논의되지만, 카페인도 적당한 흥분작용과 금단현상이 있음은 잘 알려진 사실이다. 카페인의 역사는 그 단어의 대명사 격인 커피나무를 우연히 발견한 목동들의 이야기에서 시작되며, 이 커피가 유럽을 거쳐 전세계로 퍼져나갔다. 커피는 유럽에서 한때 중독성을 이유로 음용이 금지된
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도시의 대기오염 심각성에 대한 일반인들의 공감대가 넓어지면서 산성비라는 용어는 우리에게 친숙한 단어가 된지 이미 오래다. 간혹 산성물질이 알칼리성에 비해 몸에 해롭기 때문에 산성비가 좋지 않을 것이라고 짐작하는 사람들도 있겠지만, 산성비의 폐해는 단순히 사람들의 건강문제를 떠나 어쩌면 인류의 번영과도 관련된 심각한 문제로 대두되고 있다.자연상태에서 오염되지 않은 빗물은 약한 산성을 띠고 있다.(수소이온농도로 pH 5.5-6.0 정도) 그 이유는 공기 중의 이산화탄소가 물에 녹아 탄산을 만들기 때문이다. 결국 자연계의 생물들은 오랜기간 동안 중성이 아닌 약한 산성인 물을 바탕으로 하여 생명활동을 지속해왔다. 그러나 산업화와 더불어 증가된 급격한 대기오염은 오랜 기간 동안 지속되어온 생명체의 안정적인 환경적응 상태를 조금씩 흔들기 시작하고 있다. 현재 과학자들이 산성비의 주요 원인이라고 지목하는 물질은 황산화물과 질소산화물 등이며, 이들 물질의 배출은 주로 화석연료의 급격한 사용증가와 밀접한 관계를 갖고 있다.황산화물이 많이 발생되는 화석연료는 석탄이다. 석탄에는 황철광이라는 물질이 다량함유 되어 있어 연
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‘Paper or Plastic?’(종이봉지에 담아드릴까요 혹은 플라스틱봉지에 담아드릴까요?) 이 말은 미국의 슈퍼마켓에서 점원으로부터 흔히 들을 수 있는 말이다. 추측하건대, 많은 사람들은 이러한 질문을 받게 된다면 보다 환경친화적이라고 느껴지는 종이봉지를 선택하게 될 것이다. 실제로 많은 사람들이 비닐제품은 환경에 매우 나쁜 영향을 미치는 것으로 속단하고 있는 경우가 많다. 그러나 종이가 좋으냐 플라스틱이 좋으냐 하는 판단은 단순히 환경오염에 대한 의식 이외에도 자원의 재활용이란 측면까지 고려해야만 하는 그리 단순하지 않은 문제이다. 물론 가장 좋은 방법은 쓰지 않는 것이며 만약 써야한다면 꼭 필요한 만큼만 쓰는 것이다. 우리가 살고 있는 지구는 외부로부터 물질의 출입이 제한된 일종의 닫힌계(closed system)이며, 결국 우리가 앞으로 써야할 자원은 일정한 양으로 한정되어 있다. 따라서 지금처럼 무작정 무진장한 양의 물건을 만들고 소비한다면, 언젠가는 그 자원이 고갈될 것이라는 데에는 의문의 여지가 없다. 그러나 근래에 들어 화학기술을 이용하여 합성된 플라스틱과 같은 새로운 물질들이 등장하게 되었고, 이러한 물질들
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우주만물은 대개 시간에 따라 그 모양과 성질이 변하며, 이러한 변화는 만물이 갖는 그 특징과 다양성의 근원이 되기도 한다. 과학자들은 이러한 자연의 변화 중 일부(견해에 따라서는 대다수)를 화학반응으로 설명하기도 한다. 실제로 화학반응에 의한 물질의 변화는 만물을 구성하는 원자에 속해있는 전자들의 재배치(혹은 전자의 이동)가 그 원인이라고 볼 수 있다. 화학반응에 의한 물질의 변화를 설명하는 방법에는 여러가지가 있지만, 가장 단순한 방법의 하나가 바로 산화와 환원이라는 전자이동의 개념을 이용하는 것이다. 산화란 흔히 어떤 물질이 산소와 결합하는 것이라고 설명되지만 좀 더 정확히 말하자면, 어떤 물질(원자나 분자)이 전자를 잃어버리는 현상이며, 반대로 전자를 얻는 경우를 환원이라고 부른다. 이러한 전자이동의 결과로 우리는 세포의 노화현상, 금속의 부식, 알코올의 대사와 같은 잘 알려진 화학변화에서부터 매우 다양한 물질의 변화 현상을 설명하게 된다. 그러나 이러한 전자이동 현상을 가장 손쉽게 접하게 되는 것은 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 전지일 것이다.흔히 건전지라고 불리는 가장 대중적인 전지는 양극에서 아
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우리나라는 예로부터 금수강산이라 하여 수자원이 깨끗하고 풍부한 나라로 오랫동안 자신해왔다. 그러나 언젠가부터 사람들은 수돗물을 불신하여 먹는 샘물을 사서 마시거나 정수기를 설치하고, 때론 효과를 알 수 없는 약수를 찾아 나서는 것이 현실이 되어버렸다. 실제로 주변의 많은 사람들이 깨끗하고 안전한 마실 물의 확보에 대하여 큰 걱정을 하고 있다. 대다수의 사람들은 수질오염의 주범은 공장 등에서 배출되는 인체에 유해한 화학물질들일 것이라고 생각하고 있지만, 그 실상을 제대로 알고 나면 이야기가 달라진다.중동이나 고대 로마의 도시 유적지에서 하수도의 흔적이 발견되는 경우가 있다. 그러나 실제로 중세 유럽의 번성한 도시들은 하수도 시설은 물론 화장실까지 제대로 갖추어지지 않은 곳이 대부분이어서 그 위생상태가 형편없었다고 한다. 1348년에 전 유럽을 공포의 도가니로 몰고 갔던 페스트는 유럽 인구의 3분의 1을 희생시켰고, 이것은 비위생적인 환경, 특히 수질오염과 무관하지 않았다. 이 사건 이후, 유럽 국가들은 엄청난 규모의 하수도 건설에 큰 노력을 기울이게 되었다.우리가 현재 사용하는 것과 유사한 수세식 변기는 19세
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우리가 섭취하고 있는 음식물과 질병은 어떤 연관성이 있을 것이라는 추측은 수 천년 전 고대인들에서부터 지금까지 계속되고 있다. 우리가 섭취하는 음식물 속의 성분들은 대부분 우리 몸에 흡수된 후 분해되어 다른 형태로 변환되어 사용된다. 그러나 어떤 성분들은 섭취할 때의 형태 그대로 이용되기도 하는데 비타민(vitamin)도 그중 하나이다.비타민이 우리와 친숙해진 데에는 재미있는 이야기들이 많다. 그 어원은 vital amine(생명의 아민)에서 유래된 것으로 각기병을 경감시킬 수 있는 아민(비타민B1)을 쌀겨에서 추출하게 된 이후 사용된 말이다. 또 오랜 항해를 하던 영국의 수병들은 괴혈병에 시달리면서 이를 예방하고자 라임(감귤의 일종)을 먹었고, 이 이유로 인해 ‘limey’란 단어가 생기기도 했다. 물론 이 새콤한 라임 과일 속에는 우리가 잘 알고 있는 비타민C가 함유되어 있었다. 그러나 비타민C 의 화학구조는 그 중요성이 알려진지 거의 200년이나 지난 1933년에 밝혀졌다. 현재까지 알려진 비타민의 종류는 약 20여종에 이르며 아직까지도 이들에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일반인들이 잘 알고 있는 비타민은 주로 A, B, C, D, E 등
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한일 월드컵은 우리 국민에게 경기의 승패를 뛰어넘어 큰 자부심과 긍지를 심어준 축제의 한마당이었다. 경기기간 내내 전 세계의 언론들은 불굴의 투지와 정신력으로 뛰어 준 우리 선수들에 대한 집중적인 보도와 찬사가 끊이질 않았다. 이 때문이었는지 몇몇 우리 선수들은 금지약물 복용검사를 받는 곤욕을 치르기도 하였다는 후문이 기사화되기도 하였다. 모 국가의 선수가 금지약물 복용으로 승리가 취소되었다는 어처구니없는 풍문이 돌기도 하였다. 우리에게 운동경기에서 금지약물 복용에 대한 중요성을 일깨워 준 사건은 바로 1988년 서울올림픽의 벤 존슨 사건이었다. 당시 캐나다의 육상선수 벤 존슨은 100m 육상에서 신기록을 세우며 1위로 골인하였으나, 나중에 금지약물 복용이 발각되어 금메달 수상이 취소되었다. 당시 그가 복용한 약물은 스테로이드(steroid)라고 불리는 일종의 호르몬제이다.스테로이드는 우리에게 매우 친숙한 구조의 화합물로서 대부분의 동식물에서 발견된다. 우리가 잘 알고 있는 것으로는 콜레스트롤이 있다. 스테로이드는 기본적으로 탄소로 만들어진 4개의 고리가 서로 맞붙어 있는 독특한 구조를 가지며, 우리 몸에서 매