우리주변에서일어나는화학변화의공포,
화학이일으킨무서운사고들,
화학물질은과연인류의적인가친구인가?
우리주변에서일어나는아찔한화학변화의공포들은무엇이있을까?
상상하기도끔찍한리튬이온전지발화사고가비행기에서발생한적이있다.2010년9월3일두바이에서화물기가비행중에발생한기내화재로추락했다.이화물기에는리튬이온전지8만1,000개와리튬이온전지내장전자제품도실려있었는데,조사결과리튬이온전지가발화원으로판명되었다.화물기안에소화기가탑재해있었지만발화원이밀집해실려있었기때문에효과가없었고결국사고를막을수없었다.이후여객기에서도여객기를통한운송이금지되었지만,현실적으로리튬이온전지가사용되는노트북을금지하기는어려운상황이어서여전히우리는이위험한사고에노출되어있는상황이다.
가정에서나오는폐유를효과적으로재활용하기위해수제비누를만들곤한다.저자는환경을보호하자는취지는이해하지만이것을권장하고싶지않다고말한다.수제비누의문제점중하나는독성이강한물질인수산화나트륨을사용하는것이다.수산화나트륨은가성소다라고불리는데,가성(苛性)은‘동식물의세포조직등여러가지물질을깎아내거나삭게하는성질’이라는뜻이다.“공짜라면양잿물도마신다”라는속담에나오는양잿물이바로수산화나트륨을가리키는말이다.수산화나트륨은피부에닿거나눈에들어가거나그것의증기를들이마시는등몸에직접접촉할경우매우위험하다.폐유와수산화나트륨을반응시킬때수산화나트륨이너무많으면비누속에남아서피부를손상시키고,반대로너무적으면반응하지않은폐유가남아있어서비누의성능이떨어지기때문에수제비누의효능은떨어진다고할수있다.
생석회의이야기도흥미롭다.생석회는농업이나건설업에서특히토양개량재로많은양이사용되고있는것으로,물과접촉하면엄청난발열반응이일어난다.실제로생석회가원인이된화재가종종일어나는데,소방대원들은생석회가화재의원인이라고판단되면절대물을뿌리지않는다.더격렬한발열반응을일으키기때문에이경우에는물대신건조한모래를뿌려화재를진압한다.생석회를이용한또다른재밌는예가발열도시락이다.발열도시락은생석회와물의반응을이용한것으로,생석회와물이만났을때발생하는열을통해음식을데워야외에서도우리는따뜻한음식을먹을수있다.
화학식이아닌재미있는이야기로이해하다보면
어느덧화학이쉬워진다
<재밌어서밤새읽는>(일명재밌밤)시리즈의가장큰특징은주제에맞는재미있는이야기로과학,역사,사회등을이해하는데있다.특히<재밌밤>시리즈안의또다른시리즈인<무섭지만재밌어서밤새읽는>시리즈는공포와스릴,전율을불러일으키는이야기들을통해주제를설명한다.또한화학책임에도불구하고어려운화학식을많이담고있지않아화학식에대한특별한지식이나이해를갖고있지않아도이책이설명하고자하는‘화학으로이루어진세상’을쉽게이해할수있다.
제2차세계대전중일본이오쿠노시마섬에독가스제조공장을설치한사실,모기와이를퇴치하기위한합성살충제DDT분말을사람의머리에직접뿌린이야기,공간제균이가능한수준이라면인체에위험하다,합성화학물질이생태계에끼치는영향등의이야기는화학물질이인류의적인가,친구인가라는저자의질문에대해함께생각할기회를준다.
책속에서
튀김찌꺼기화재가음식점등에서종종발생한다.가정에서도튀김요리를만들면부스러기같은튀김찌꺼기가생긴다.튀김요리후에는가스레인지의불을끄고남은기름을식힌다음처리한다.그리고기름을닦은종이나천,튀김부스러기등을모아서쓰레기통에버릴것이다.
튀김요리를만든뒤의기름이나튀김전용기름에는불포화지방산이다량함유되어있다.불포화지방산이란올리브유에많이들어있는올레산,콩기름이나옥수수기름에많이들어있는리놀레산,카놀라유(유채기름)에많이들어있는알파리놀렌산등분자속의탄소사슬에이중결합이존재하는지방산을가리킨다.
불포화지방산은탄소사슬의이중결합에공기속의산소가결합하는반응을일으키기쉽다(산화).그리고이반응이일어날때열이발생한다.불포화지방산이튀김찌꺼기나종이에스며든상태에서는공기와접하는부분이커져서산화가진행된다.또한이것을쌓아놓으면열이잘빠져나가지못하게된다.그결과몇시간후에내부의온도가발화점(물질에불이붙는최저온도)을넘어서면종이나기름이불타게된다.
발화점은신문지가290℃도전후,기름이300~400℃정도다.튀김찌꺼기화재는튀김찌꺼기가대량으로만들어지는음식점등에서많이일어나지만,재현실험에따르면500g만있어도발화되기때문에가정에서도발생할가능성이있다.이에대한대책으로는한꺼번에모아서버리지않고나눠서버리기,물기를충분히적신상태로버리기등이있다.
_<자연발화로일어나는‘튀김찌꺼기화재’>
리튬이온전지와리튬전지를같은것으로혼동하는경우가많은데,둘은별개의것이다.휴대폰이나노트북컴퓨터의배터리는리튬이온전지로충전가능한2차전지다.한편리튬전지는한번쓰고버리는1차전지다.
리튬전지는음극에금속리튬을사용한다.기존의전지와비교했을때자기방전이적고수명이길어서장기간보존과장기간사용에적합하다.반도체메모리의백업,디지털카메라,컴퓨터의내부전원등에동전모양의리튬전지가사용되고있다.금속리튬을사용하는까닭에전해액으로유기용매를쓴다.리튬은물과격렬하게반응하기때문이다.만약리튬전지를충전하려고하면전해액내부에나뭇가지모양의결정(덴드라이트)이생기며,이것이양극까지닿으면음극에서양극으로단숨에전자가흘러합선을일으키면서발열파열발화가능성이있다.
2차전지의세계에서는납축전지,니켈카드뮴전지,니켈수소전지의순서로진보해왔는데,현재리튬이온전지의용도가급격히확대되고있다.리튬이온전지의특징은가벼워서휴대성이좋고출력이높으며대용량이라는것이다.리튬이온전지의전압은니켈수소전지의약3배로큰전력을축적할수있다.또한자연방전도적다.게다가충전한전기를전부사용하지않은상태에서충전을하면본래의용량을발휘하지못하게되는‘메모리효과’가발생하지않는다.그래서휴대폰,노트북컴퓨터,태블릿컴퓨터등소형이면서대량의전력을소비하는단말기에는거의반드시리튬이온전지가사용되고있다.전기자동차에탑재하기위한연구개발도진행중이다.
-<리튬이온전지와리튬전지는완전히다르다>
오쿠노시마섬의독가스제조공장은1929년에생산을개시했다.1933년에는공장이확장되었고,1935년에추가로확장되었을무렵에는겨자가스(이페리트가스),루이사이트,여러종류의최루가스,시안화수소(청산가스)를전부극비리에생산하고있었다.국제법상금지되어있는독가스제조이기에철저히기밀을유지했다.당시의일본지도에는다다노우미앞바다가비어있었으며,오쿠노시마섬은깔끔하게삭제되어있었다.공장의작업원들은대부분군속이었다.학생동원으로여학생등도와있었다.당시‘독가스제조에학생을관여시켜서는안된다’라는원칙이있었지만,드럼통에든독물의운반등독가스제조에직접관여하는위험한작업에도동원되었다.1937년7월,루거우차오사건을계기로중국과전면전쟁을벌이게되자공장노동자는1,000명을넘어섰다.전성기에는5,000여명이24시간풀가동으로각종독가스를제조했다.제조된독가스는중국전선으로운반되었다.
독가스공장에서는공장노동자들도독가스에노출되어희생되었다.최초의희생자는1933년7월에발생했다.그는시안화수소를주입할때실수로그비말을방독면의정화통(여과용흡수통)안으로받아낸청년으로,일순간가스를들이마시는바람에급성청산중독으로쓰러졌다.똑바로뉘었을때는이미온몸에무서운경련이일어난뒤여서손을쓸수없는상태였다.결국하루를더버텨내기는했지만숨을거두고말았다.
다른많은공장노동자도장기간에걸쳐겨자가스등을흡입한결과호흡기질환이발생했기때문에오쿠노시마섬에서일하면한번은폐렴에걸린다는이야기가흘러나왔다.
잔교근처의광장에는독가스제조에관여하다사망한사람들을추모하는위령비가세워져있다.1985년건립된이래매년10월이되면이곳에서위령제가열린다.그수는1989년10월시점에1,662명이었다고하는데,지금은더늘었을것이다.
-<제2차세계대전중에오쿠노시마섬에서극비리에독가스제조>
화장실용산성세제의성분은염산이다.염산은염화수소라는기체의수용액으로,강산强酸이다.수세식화장실을지저분하게만드는요인은배설물속의요산,인산,부패단백질등이세정수속의칼슘이온과결합해서생긴요산칼슘또는인산칼슘등물에잘녹지않는물질때문이다.또한물에들어있던철분이긴시간동안축적되어서생긴누런때도화장실을지저분하게한다.이런것들은산과반응하면물에잘녹는물질로바뀐다.
-<화장실묵은때를없애는산성세제>
이번에는전작《재밌어서밤새읽는화학이야기》에서다루지않았던주제를이야기하고자했다.두책을함께읽는다면더욱무섭고흥미로운이야기를많이만날수있을것이다.이책은화학과관련된‘무서운이야기’를다루고있지만,모든것에는빛과어둠,플러스와마이너스라는양면이존재한다.다양한화학이야기를통해여러분이사물의양면을제대로인식한다면세상은이로운방향으로나아가리라믿는다.
-〈머리말〉중에서
이책은화학과관련된여러사고나일화중에서특히물질의특성이나반응과관계된주목해야할사안들을재미있게이야기하고있습니다.모두가알고있듯이과학은우리생활의필수불가결한지식이나제품을생성하는기초가되며,과학의한영역인화학은그중에서물질의구조나특성,반응들과관련한내용을탐구하는학문입니다.화학교육을전공한저자의풍부한경험과다양한자료를바탕으로한이책은물질세계에대한이해를넓히는데충분히도움이될것으로생각하며,환경보전이나오염등환경관련이슈와관련된감수성을키우는데에도한몫을할것으로기대합니다.
-노석구(경인교육대학교과학교육과교수)
