세계사를 바꾼 12가지 신소재

사토겐타로

1970년5월8일효고현에서태어나도쿄대이과대학교이학부응용화학과를졸업했으며,도쿄공업대학교대학원에서유기합성화학을공부했다.1995년부터이바라키현쓰쿠바시의제약회사에서연구원으로일했다.당시의경험은유기화학세계에특별한흥미를느끼게한계기가되었다.1998년부터인터넷에CG로분자이미지를제작하고유기화학관련기사를집필하여올렸는데,그글들이큰인기를얻으면서이분야최고전문가이자스타저자로자리매김했다.2007년말,글쓰기에전념하기위해회사에사직서를냈으며퇴직후과학전문프리랜서로활동하고있다.현재주로화학관련잡지에칼럼을연재한다.<이메일매거진유기화학>을집필?제작하여발송하며,강연활동도활발히한다.2010년『의약품크라이시스』로과학저널리스트상을받았으며,2011년에는화학커뮤니케이션상도받았다.주요저서로『탄소문명론』『의약품크라이시스』『제로리스크사회의덫』등이있다.

프롤로그‘새로운재료’가역사를움직인다

제1장인류사를움직인찬란한빛？금
인간을유혹한최초의빛|손끝으로금을만든남자|화폐의시작,경제의탄생|세계경제를움직이는세자매|동쪽끝황금의섬‘지팡구’|비약적인과학발전의문을연연금술|어째서금은사람의마음을끌어당길까?

제2장만년을견딘재료？도자기
인류최초의발명품,그릇|안전한식생활을가져온터닝포인트|도자기는어째서단단할까?|도자기때문에숲이사라졌다?|빛나는그릇의탄생|얼마나하얗게만들수있을까?|바다를건넌백자|유럽최초의도자기공장,마이센|도자기에서파인세라믹으로

제3장동물이만든최고의걸작？콜라겐
인간은왜여행을할까?|인류를죽음에서구한털가죽|삼중나선구조로이루어진단백질|콜라겐으로무기를만들었다?|인간이먹이사슬꼭대기로올라선까닭|수명연장의꿈을실현해줄콜라겐

제4장문명을이룩한재료의왕？철
금속의왕이자재료의왕|결국모든것은철이된다|끝내밝혀내지못한비밀|일본에서꽃피운제련기술|‘녹슬지않는철’의탄생|전세계를지탱하는문명의토대
제5장
제5장문화를전파한대중매체의왕？종이(셀룰로스)
종이에서액정디스플레이까지|종이를발명한사람|식물이만든최고의건축재료|2,000년전베스트셀러의탄생비화|고구려에서일본으로건너간종이|서양에서는왜뒤늦게종이를사용했을까?|인쇄술의전파와구텐베르크|디지털매체때문에종이가사라질까?

제6장다채로운얼굴을가진천생배우？탄산칼슘
자유롭게형태를바꾸는천생배우|운명이갈린쌍둥이행성|탄산칼슘이없으면인류가굶주린다?|모든길은로마로통한다,탄산칼슘덕분에|탄산칼슘이만드는최고의보석,진주|역사를바꾼클레오파트라의진주|추악한세계사의단면,콜럼버스의진주|가짜인듯가짜아닌양식진주|‘바닷속열대우림’의위기

제7장제국을자아낸재료？비단(피브로인)
집집마다귀하게모신‘누에님’|비단은신의선물|정교함의끝판왕,피브로인|인류최초의동서양교역로,실크로드|실크로지은제국|하이테크실크의시대

제8장세계를축소한물질？고무(폴리아이소프렌)
‘목숨’보다‘감동’인가?|구기종목이탄생한시대|고무를만드는식물|고무가늘어나는까닭|고무,바다를건너다|가황법을발견한굿이어이야기|분자를잇는다리|고무가없는시대는상상할수없다

제9장혁신을가속한재료？자석
스스로돌며힘을만드는돌|자석은언제발견되었을까?|방향을가리키는광물|자석이열어준대항해시대|콜럼버스를고민에빠뜨린‘편각’|지구가거대한자석임을밝힌《자석론》|지구자기는생명의수호신?|전기로세상을밝힌남자|자석이음악산업을뒤흔들다|인간의기억력을대체할물질

제10장‘가벼운금속’의기적？알루미늄
방어력과기동성을모두갖춘금속|알루미늄이명반에서나왔다?|알루미늄을사랑한황제|신이인간에게내려준축복|대학생들이일으킨기적|하늘을나는합금|인간의공간을하늘로넓힌혁명

제11장자유롭게변화하는만능재료？플라스틱
모든재료의자리를빼앗은신소재|원하는대로만들어드립니다|플라스틱을죽인황제|플라스틱은거대분자|우연에서비롯된중대한발견|플라스틱때문에비극을맞은천재들|플라스틱의왕,폴리에틸렌의탄생|앞으로플라스틱은어떻게될까?


제12장무기물세계의선두주자？실리콘
컴퓨터문명의시작,실리콘|고대그리스에도컴퓨터가있었다|계산머신의꿈|운명이갈린형제원소|금속과비금속사이에서|전기를자유롭게이동시키는물질|진공관과저마늄의시대|실리콘밸리의기적

마지막장AI가좌우하는‘재료과학’경쟁의미래
재료의미래|‘투명망토’는실현될까?|축전지를둘러싼사투|AI가재료를창조한다|재료는어디까지나

에필로그
참고문헌

땅의길을열어준재료가고무라면
하늘의길을열어준재료는알루미늄이다?
인류의운명을결정한12가지혁신적재료들!

새로운소재는새로운변화를가져온다.저자는이러한변화를과학용어를빌려‘속도결정단계’라고표현했다.속도결정단계란변화하는연속된흐름에서가장화학반응속도가느린단계를가리키는데,이단계가어떤구간을빠져나가는전체속도를결정한다.즉‘시대가원하는재료의등장이세상에커다란변화를일으키기위한결정타,즉속도결정단계’라고본것이다.
음악은레코드판에녹음이가능해지면서처음으로대중에게퍼져나갔다.초창기에는랙깍지진디의분비물을굳힌‘셸락’이라는수지로만들어대량생산이어려웠지만폴리염화비닐이등장하며누구나싼값에고품질의음악을접하게되었다.이폴리염화비닐이바로‘속도결정단계’다.
다른예를들어보자.알루미늄은‘신이인간에게내려준축복’이라고할정도로녹이잘슬지않고가벼우며튼튼한금속이다.지표에서의존재비율은7.5퍼센트로산소와규소다음으로많지만산소와잘결합하는탓에발견되지않은채오랜세월땅속에서잠들어있었다.그러다1880년대미국오하이오주의오버린대학에서학생들이산소와알루미늄을분리시키는방법을발견하며급속도로개발이진행되었다.이로써인간의영역은땅을벗어나하늘로확장되었다.
과거로더거슬러올라가보면더욱대단한발견이속속등장한다.흙으로만든그릇을불에구워만든자기덕분에인류는식중독의위험에서벗어나게되었다.무두질로콜라겐을가죽과분리하면서따뜻한생활이가능해졌고인간의평균수명역시늘어났다.지구에서가장많은원소인철덕분에누구나손쉽게강력한힘을갖게되었다.식물에서나온피브로인을활용해만든종이로인류는지식을대대로전하게되었다.고무를가공해타이어를만든굿이어덕분에인간의기동력은눈에띄게높아졌다.
이렇듯인류의발전은항상새로운소재의발견과함께이루어졌다.아무도예상하지못한성질을가진재료의등장에사회가뿌리째바뀔가능성은충분하다.

오늘을살아가는우리는무한에가까운재료의우주에서
극히일부만을바라보고있을뿐이다

재료는만물의기초다.그러나지금까지는인간의발전에끼친막대한영향에비해그다지빛을보지못했다.우리의일상생활은신소재로둘러싸여있고,특히알루미늄이나플라스틱,실리콘등비교적최근에발견된물질들은이시대를떠받치는기둥이라해도과언이아니다.
지금전세계과학계는새로운재료의발견에막대한투자를하고있다.국가마다기술경쟁이치열해지면서어떠한재료를찾고개발하느냐가나라의경쟁력을좌우하기때문이다.저자가바로지금신소재에주목한것도이런흐름과무관하지않다.앞으로세계는지금까지상상하지못한재료로새로운세상을열어갈것이다.저자는책을마무리하며이렇게말한다.

“강철보다강한종이,깨져도원래상태로돌아가는도자기,작게접을수있는유리,열을통과시키지않아겨울에도셔츠한장으로돌아다닐수있을만큼따뜻한천,내용물을다마신후사라져버리는용기.우리의자녀나손자는이러한재료에둘러싸여생활할지도모른다.오늘을살아가는우리는무한에가까운재료의우주에서극히일부만을바라보고있을뿐이다.”

《세계사를바꾼12가지신소재》를통해현재를살아가는우리는과거의위대한발견에감사하고미래의새로운발견을기대하며무한경쟁시대에서살아남는방법을찾을수있을것이다.



책속에서

금의찬란한빛이사람을움직이게한또다른예로는미국캘리포니아주에서일어난골드러시가있다.계기는1848년어느아침,새크라멘토강에서발견된사금이었다.소문은삽시간에퍼졌고,금을채굴하기위해미국내는물론이거니와중국과유럽에서도사람들이몰려왔다.채굴자수는대략30만명이었다고한다.
인구가수백명에불과했던시골마을샌프란시스코(새크라멘토강과샌와킨강이합류하여샌프란시스코만으로흘러든다.―편집자)는수년만에미국굴지의도시로변모했다.데님은리바이스트라우스가채굴자의작업복으로개발한옷이며,신용카드로유명한아메리칸익스프레스는본래채굴자대상운송서비스업으로시작한회사였다.금을손에넣으려는사람들의에너지가세계적기업을탄생시킨계기가된것이다
-p.33,‘인류사를움직인찬란한빛-금’중에서

영국의우주생물학자루이스다트넬은그의저서《지식-인류최후생존자를위한리부팅안내서》에서세계가어떤형태로든종말을맞이한이후인류가과학문명을다시일으키기위한방법을시뮬레이션했다.이시뮬레이션에서다트넬은문명을재건할때가장먼저채굴해야할재료로탄산칼슘을꼽았다.
이유중하나는탄산칼슘이식량생산에필요한물질이기때문이다.작물이얼마나잘자라느냐는토양의산성도에크게좌우된다.산성도가높으면중요한영양분인인산을흡수하기어려운탓에식물이제대로성장하지못한다.특히산성토양이많은국가에서이는큰문제인데,석회를뿌림으로써산성을중화한다.게다가석회에는작물을병충해로부터보호해주는효능이있으므로농업과원예업에도석회를빠뜨릴수없다.
-p.123,‘다채로운얼굴을가진천생배우-탄산칼슘’중에서

오늘날의타이어제조회사굿이어가설립된때는가황법이발명된지반세기도더지난1898년으로,사명을찰스굿이어의이름에서따왔을뿐그와직접적인자본관계는없다.
여기저기에서굿이어가낸가황법특허를침해한탓에,굿이어는여러건의재판을치르는처지가되었다.영국에서는특허를다른사람에게고스란히빼앗기기도했다.굿이어가특허를팔기위해제조법을밝히지않고샘플을보냈는데,샘플을받은고무회사에서샘플을분석하여표면에유황이미세하게달라붙어있다는사실을발견한것이다.이회사는당장가황법특허를신청했고,결국회사가낸특허가통과되었다.결국굿이어는거액의빚을떠안은채자신의발명이세상을바꾸는모습을보지못하고1860년에세상을떠났다.자신의이름을새긴타이어가세계구석구석을누빈다는사실이그나마그에게위로가될까.
-pp.167~168,‘세계를축소한물질-고무(폴리아이소프렌)’중에서

어느날,한장인이유리잔을바치고싶다며티베리우스를찾아왔다.황제가잔을들고감상하자장인은“잔을돌려주십시오.”하고말하더니,잔을받자마자바닥에내던졌다.모든사람이유리잔이산산조각날것이라고예상했으나놀랍게도잔에는금조차가지않았다.청동그릇처럼움푹팼을뿐이었다.장인은느긋하게작은망치를꺼내잔안쪽을두드려움푹팬곳을원래상태로되돌려놓았다.
세밀한부분은다르지만여러저술가가이일화를기록했으니,이이야기는큰틀에서실화일것이다.유명한박물학자플리니우스는이잔을‘유연한유리’라고말했는데,장인이만든잔은우리가아는플라스틱으로추측된다.화학이라는학문의원형조차정립되지않았던당시에장인은어떻게이잔을만들었을까.안타깝게도잔의제조법은영원한수수께끼로남았다.
티베리우스는“이잔의제조법을자네이외에누가알고있나?”하고물었다.장인은가슴을쫙펴고이렇게대답했다.“소인외에는아는자가없습니다.”그러자황제는그자리에서장인의목을치라는명령을내렸다.이리하여장인의목이바닥에떨어짐과동시에‘로마의플라스틱’제조법은영원히미궁에빠지고말았다.
-pp.220~221,‘자유롭게변화하는만능재료-플라스틱’중에서

재료는인간의생활을개선하고인간의능력을확장했다.훨씬뛰어난재료를손에넣은자가싸움에서승리해윤택해졌고때로는왕으로군림하기도했다.더나은재료를만들기위해서항상당대최고의기술과뛰어난인재가투입되었다.이러한상황은지금도마찬가지란사실은이제까지이야기한대로다.
앞으로재료는어떤방향으로나아갈까?한예로축전지는단일재료가아닌전극,전해질,케이스등여러가지재료로구성되는데,이조합을달리하면축전지의기능을향상할수있다.이와마찬가지로앞으로는단독으로작용하기보다는다른재료와힘을합침으로써진가를발휘하는재료가많이탄생하리라예측된다.그렇다면재료를개발할때단독으로우수한재료를선택하는일보다점차재료의조합과균형이중시될터이므로,이러한재료를선정할때도인공지능은틀림없이커다란위력을발휘할것이다.
목재나도기같이한가지를다양한용도로사용할수있는재료는이제나오지않을지도모른다.플라스틱처럼성질이다른재료를여러개만들어,용도에따라구분해사용하는형태가점차늘어날것이다.
-p.269,‘AI가좌우하는’재료과학‘경쟁의미래’중에서