앗 실수, 힝 속았지? 실수로 만들어진 화학 발명품

세상을 변화시킨 위대한 발명이 이루어지기까지의 과정을 살펴보면 여러 과학자의 부단한 노력과 수많은 시행착오, 그리고 인내의 흔적을 엿볼 수 있습니다. 그리고 그중에는 우연한 실수에서 시작된 것도 적잖이 찾아볼 수 있죠. 

오늘은 실수였는데 실수가 아니게 된 발명품의 비하인드 스토리를 들려드리도록 하겠습니다. 그럼 흥미진진한 이야기 속으로 함께 떠나볼까요?

 

 

01

노벨의 피땀눈물, 폭파 젤라틴

   

 

다이너마이트와 노벨상으로 유명한 과학자 노벨! 원숭이도 나무에서 떨어질 수 있다고, 그 역시 실험 중 작은 실수를 통해 위대한 발명을 한 적이 있다고 합니다. 그는 과연 어떤 실수로 무엇을 발견했을까요?

노벨 하면 바로 떠오르는 발명품이 있죠, 바로 다이너마이트입니다! 다이너마이트가 만들어지기 전에는 니트로글리세린(nitroglycerin)으로 화약을 만들었는데, 니트로글리세린은 액체이고 충격에 아주 약해서 크고 작은 폭발들이 끊임없이 일어났습니다. 그래서 운반이나 취급이 어려워 고민이었죠. 노벨은 규조토로 니트로글리세린을 흡착했을 때는 가벼운 충격이나 흔들림에도 쉽게 폭발하지 않고, 뇌관을 사용하면 확실하게 폭발한다는 사실을 발견했습니다. 이렇게 탄생한 것이 바로 다이너마이트인데요.

당시 ‘안전 화약’으로 알려진 다이너마이트는 광산과 토목 건설에는 많이 사용됐지만, 군사용 폭약으로 쓰기에는 다소 폭발력이 약해 어려움이 있었죠. 노벨은 더욱 강력한 화약을 발명하기 위해 실험을 계속해 나갔습니다.

그러던 어느 날, 노벨은 실수로 손가락을 베이게 됩니다. 노벨은 당시 상처를 덮어서 가려주는 콜로디온(collodion) 용액을 베인 손가락에 바르고 실험을 이어갔는데요. 폭발성을 가진 물질로 화약의 원료가 되는 니트로글리세린을 다루던 중 미묘한 발견을 하게 됩니다. 바로 니트로글리세린과 손에 바른 콜로디온 용액의 화학 반응이었죠. 서로 용해되며 모양이 변하는 모습에서 아이디어를 얻은 노벨은 니트로글리세린과 콜로디온을 섞고 열을 가해 기존 다이너마이트보다 3배 이상 강력한 폭파 젤라틴(blasting gelatine)을 발명합니다. 

노벨의 손가락에서 탄생한 폭파 젤라틴은 폭속 7,000m/sec 이상으로 강력하게 폭발하며 노벨에게 부와 명예를 안겨주었답니다.

 

 

02

인생을 고무에 바친 굿이어의 가황법

  

 

현대 여러 분야에서 널리 사용되는 고무는 변질되지 않고 오래 견딜 수 있어야 합니다. 즉, 내구성이 중요하죠. 하지만 예전에 사용하던 고무는 날씨에 따라 끈적끈적하게 녹기도 하고, 딱딱하게 굳어버린다는 단점이 있었는데요. 이러한 단점을 보완하고, 일상생활에서 널리 사용되는 오늘날의 고무가 탄생하는 데는 인생을 고무에 바친 한 사람의 실수가 한몫했습니다.

찰스 굿이어는 평생 고무 연구에 몰두한 미국의 화학자입니다. 고무 연구에 지나치게 열중했던 나머지 ‘고무에 미친 인간’이라는 별명이 생길 정도였죠. 고무를 이용하여 다양한 실험을 하던 그는 한 번의 실수를 저질렀는데 바로, 황(sulfur)이 섞인 천연고무를 난로 위에 떨어뜨린 것입니다. 뜨거운 난로 위에 떨어진 고무는 녹지 않았고, 굿이어는 이를 포착했습니다. 그리고 고무에 황을 섞어 열을 가하면 기존 고무의 단점을 극복하고, 성능을 강화할 수 있다는 것을 발견하게 되죠. 

굿이어의 우연찮은 실수로 발견한 ‘고무 가황법’은 현재 우리가 일상에서 고무를 사용할 수 있도록 발전시켜주었답니다.

 

▶고무에 관해 더 알고싶다면?

강철부대의 IBS, 무엇으로 만들었을까

 

 

03

뚜껑 열고 푸른곰팡이 활짝, 페니실린

   

 

현대 의학이 발전하며 이제는 백세시대를 맞이하게 되었습니다. 불과 수백 년 전까지만 해도 인간의 평균수명은 현저히 낮았는데 말이죠. 이처럼 인간의 평균수명이 늘어난 데에는 질병 대부분이 미생물로 인해 발병한다는 사실을 깨닫고, 이를 예방하고 치료하기 위한 노력이 있었던 덕분입니다. 그중 최초의 항생제인 페니실린(penicillin)은 세균에 의한 감염을 치료하는 데 쓰이며, 항생제 분야를 개척하는 데 큰 역할을 했죠. 그런데 페니실린도 한 과학자의 실수로 발견되었다는 점, 알고 계셨나요?

영국의 생명공학자이자 세균학자인 알렉산더 플레밍은 미생물을 배양하는 유리용기, 페트리디쉬에 포도상구균을 배양하던 중 휴가를 떠나게 되는데요. 연구실로 돌아온 그는 페트리디쉬에서 아주 흥미로운 현상을 관찰했습니다. 바로, 푸른곰팡이를 발견한 것입니다. 휴가길에 들뜬 마음 때문이었을까요? 페트리디쉬의 뚜껑을 깜빡하고 안 닫은 것이 그 원인이었습니다. 한 가지 더 흥미로운 점은 푸른곰팡이 주위로 포도상구균이 사라진 상태였다는 것이었죠. 푸른곰팡이가 포도사상균을 사라지게 했다는 것을 깨달은 그는 이를 바탕으로 연구를 시작했고, 인류 최초의 항생제인 페니실린을 발명하게 됩니다.

페트리디쉬의 뚜껑을 닫지 않은 플레밍의 실수와 많고 많은 곰팡이 중 알맞은 곰팡이가 자리 잡은 행운, 그리고 플레밍의 예리함이 곁들여진 덕분에 발견된 페니실린은 현대 의학 발전에 한 획을 그었습니다

 

 

04

촉매 1000배 추가요~ 전도성 고분자 플라스틱

   

 

매년 인류를 위해 가장 큰 공헌을 한 사람에게 수여되는 노벨상! 노벨화학상의 수상자 중에서도 예기되지 않은 실수를 통해 업적을 이룬 과학자가 있다는 소식이 들려왔는데, 2000년 노벨화학상을 수상한 시라카와 히데키 교수가 바로 그 주인공입니다.

시라카와 히데키 교수는 미국의 물리학자인 앨런 히거, 화학자 앨런 맥더미드와 함께 전도성 고분자를 발견한 업적을 인정받아 노벨화학상을 수상했는데요. 그들은 플라스틱 분자구조를 변형시켜 전기를 통과시키는 전도체로 사용할 수 있도록 했습니다. 

그들의 발견은 1970년대 초반으로 거슬러 올라갑니다. 당시 일본에서 연구하던 한 대학원생이 유기고분자 합성실험을 하던 중 밀리몰(mmol)이라고 적힌 것을 잘못 보고 실험 방법에 적힌 것보다 1,000배나 많은 양의 촉매를 넣었는데, 그 결과 찬란한 은빛 막이 생겼고 금속과 같은 특성을 지닌 막을 발견합니다. 이를 바탕으로 실험을 진행해 발견한 것이 전도성 고분자 플라스틱이죠. 한 대학원생의 실수가 위대한 발견으로 이어졌는데, 이 핵심적인 발견을 한 대학원생이 한국의 변형직 박사라고 합니다.

노벨상 시상 연설에서 그들은 “만약 여러분이 수프에 타바스코 소스 몇 방울이 아니라 한 병을 다 집어넣었을 때, 저녁식사에 초대된 손님들이 얼마나 놀랄지 상상해 보시기 바랍니다. 촉매를 많이 넣은 결과는 역시 과학자들을 놀라게 하였습니다.”라며 그 실수를 언급했습니다.

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오늘은 의도하지 않은 실수로 발견한 발명품에 대해 알아보았는데요, 누군가는 무심코 넘길 수 있는 작은 실수를 그냥 지나치지 않고 눈여겨본 과학자들의 예리함과 발명을 위한 노력이 돋보였던 것 같습니다. 여러분도 실수에 좌절하지 않고 이를 기회로 삼아보는 것은 어떨까요? 어쩌면 오늘 소개해드린 과학자들처럼 위대한 발견을 할지도 모릅니다! 지금까지 한화토탈 블로그지기였습니다. 

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