유쾌발랄 화학스토리

방사성 탄소 연대 측정법 최초 발견자 윌러드 프랭크 리비



안녕하세요. 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.

선사유적지나 역사적 유물이 발견되는 현장에서 자주 사용되고 있는 연대측정법이 바로 방사성 탄소연대 측정법인데 수만년에서부터 수억년에 이르기까지 과거의 역사 시간대를 정확히 판가름하는 이런 과학기술이 누구로부터 만들어졌고 원리는 무엇인지 알아보도록 합시다!



이미지 출처 : www.nobel.or.kr


방사선 탄소연대측정법을 개발한 미국의 화학자 윌러드 프랭크 리비(1908~1980),

그는 시간측정기로써 14C를 사용하여 생물학적 기원 물질의 연대 결정방법을 개발하여 1960년 노벨상 수상자로 선택되었습니다.

그의 측정방법은 널리 사용되고 있고 고고학, 지질학, 지구물리학, 그리고 다른 과학 분야에 필수적인 것이 되었습니다 이 방법은 다행히 매우 단순하여 모든 사람이 그 방법의 조건과 원리를 이해할 수 있습니다.


노벨연설내용



과학분야에 얼마만큼 큰 기여를 하였는지는 노벨연설내용을 보면 알 수 있습니다.



방사능 연대 측정법




방사성 탄소 연대 측정법(Radiocarbon dating)은 탄소화합물 중의 탄소의 극히 일부에 포함된 방사성 동위 원소인 14C 의 조성비를 측정하여 그 만들어진 연대를 추정하는 방사능 연대 측정의 한 방법입니다흔히 줄여서 그냥 '탄소연대측정'이라고도 부르는데 탄소연대측정이 가장 많이 사용되는 대상은 유기물이 포함되어 있는 고고학 유물의 경우가 대부분입니다. 14C의 반감기는 약 5730년이며 이를 이용하여 6만년까지의 연대를 측정할 수 있다고 합니다.

보정(calibration)을 거치지 않은 순 연대에 대해 흔히 1950년을 기준으로 거꾸로 올라가는 BP(Before Present)라는 단위를 쓰며, 보정을 통해 실제의 날짜와 일치시키고 있습니다. 1950년을 기준으로 삼는 것은 핵실험에 의해 대기중 14C 의 양이 인위적으로 변화한 시점이 1950년이기 때문입니다. 보정에 있어서는 일반적으로 매우 오래동안 살아있는 나무를 이용하기도 합니다. 나무는 나이테 분석을 통해 그 나이를 정확히 알 수 있기 때문인데 이 기술은 시카고 대학교의 윌러드 리비(Willard Frank Libby)와 그의 동료들이 1949년에 발견하였습니다.


방사능 연대 측정법 원리



방사성 탄소 연대 측정법은 말 그대로 방사성 14C 의 붕괴를 이용하여 물질의 연대를 측정하는 방법을 말합니다.

14C 는 대기 속의 질소가 중성자와 핵반응을 일으켜 생성되는 것으로, 식물이 광합성 할 때 대기중의 탄소를 흡수하게 되는데 14C 는 

방사능을 갖고 있으므로 식물의 세포 안에 남아있게 되고, 식물이 죽은 순간부터 14C 가 더 이상 유입되지 않고 붕괴만 하기 때문에 반감기를 이용하여 식물이 죽은 시점을 알아낼 수 있게 됩니다. 

 

지구상의 모든 생물은 14C 을 포함하고 있다고 볼 수 있는데요. 생물이 죽으면 대기와 교류가 단절되므로 14C 의 보급은 끊기고 14C 는 붕괴정수(崩壞定數) λ(1.209×10-4년)만큼 14N로 β붕괴함으로써감소한다고 합니다. 즉 5730년마다 14C 의 양이 반으로 줄어들게 되는 것인데요. 이렇게 생물체에서 14C 의 양을 측정하면 생물체가 사망한 연대를 측정할 수 있게 됩니다. 



이런 리비 교수의 연대 측정방법이 알려지자 과학계에서 곧바로 관심을 가졌고, 오래지 않아 여러 나라에서 14C 실험실을 만들었습니다. 오늘날 약 40개의 연구 기관들이 이 분야 연구를 진행하고 있는데 그 중 절반이 미국에 있다고 합니다. 매년 수천 개의 연대결정 결과가 발표되고 있으며 매우 인상적인 결과들이 쏟아져 나오고 있답니다!

 

노벨상의 후보로 리비 교수를 추천했던 과학자 가운데 한 사람이 다음과 같이 그의 업적을 평했습니다. 

 

화학에서 단 하나의 발견으로 인간이 연구하는 많은 분야에 그렇게 큰 파급효과를 준 적은 거의 없었다. 단 하나의 발견이 그처럼 공공의 이익을 널리 초래한 적은 거의 없었다. 

 

역사학자들 뿐 아니라 인류 고고학 분야에 있어 아직까지 절대적이면서도 유일한 방법으로 인정받고 있는 방사성 탄소연대 측정법! 이 방법으로 연대를 측정하여 인류문명의 기원과 고고학 등에서 새로운 결과를 알게 되었다는 점을 참고하시면서 유물을 보면 더 흥미롭지 않을까요?




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유쾌발랄 화학이야기

나일론 발명가, 캐러더스 이야기


안녕하세요. 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.

오늘날 여성들의 필수품 중에 하나인 스타킹. 스타킹을 만드는 주 재료가 무엇인지 아시나요? 바로 나일론(Nylon)인데요. 이 나일론은 누가 만들었을까요? 그리고 어떻게 발명이 되었는지 궁금하지 않으신가요? 화통이와 함께 알아보도록 하겠습니다.



1940년, 5월 15일, 20세기 최고의 발명품 가운데 하나인 '스타킹'이 최초로 시판되었답니다. 최초 시판되는 당일, 백화점 앞에는 사람들이 장사진을 이루고 준비된 수십만 개의 스타킹이 금세 동이 나버렸어요. 간신히 스타킹을 구입한 여성들은 기뻐하며 즉석에서 스타킹을 신어 보는 진풍경이 벌어지기도 했습니다.



나일론의 인기에 비해 발명가는 우리에게 잘 알려지지 않았는데요. 나일론 발명가는 윌리스 흄 캐러더스라는 화학자입니다. 1926년 하버드 대학에서 강사로 일하던 중 듀폰사로부터 영입 제의를 받게 되었습니다. 이후 캐러더스는 당시 화학계에서 큰 관심의 대상이었떤 중합체 연구에 돌입하게 되었어요.



연구를 돌입한 후 1929년, 캐러더스는 알코올과 산의 결합으로 이루어진 에스테르라는 화합물을 연결해 폴리에스테르를 최초로 개발하게 됩니다. 오늘날 많이 사용하고 있는 폴리에스테르와는 다르지만 최초의 개발이라는 부분에서 획기적인 일이었죠. 합성고분자 폴리에스테르에 대한 연구를 계속하던 중 폴리에스테르로 실처럼 길게 늘어지게 만들 수 있다는 것을 알게된 캐러더스는 생각했죠. 에스테르기 대신 아미드 결합도 혹시 이런 특성이 있지 않을까 하고 말이죠. 연구를 거듭한 끝에 캐러더스는 산과 아민을 결합한 아미드 화합물에서 열이나 물을 잘 견디는 특성을 지닌 합성 섬유 개발에 성공합니다.



이후 1935년 2월 28일, 석유의 부산물인 벤젠을 원료로 한 초중합체를 합성하는데요. 처음에는 6-6이라는 암호명으로 지칭된 이 물질은 천연 섬유보다도 더 튼튼하고 탄력이 있으며, 색깔이 고운 섬유였습니다. 이것이 바로 듀폰사에서 상품화 하기 시작한 '나일론' 입니다.


하지만 캐러더스는 나일론으로 만든 제품을 보지 못 했습니다. 1937년 4월 28일, 한 호텔에 투숙을 하던 중 15년 넘게 가지고 다니던 청산가리 캡슐을 레몬주스에 타서 마셔버렸기 때문이에요. 평소에도 우울증으로 고생했으며, 술에 의존하고 늘 자살 충동에 시달리곤 했습니다.



캐러더스가 사망한지 3년 뒤, 듀폰사는 각종 나일론 제품을 출시했고, 앞서 말했던 것처럼 여성용 스타킹은 큰 인기를 끌었죠. 그리고 제2차 세계대전이 발발하자 낙하산, 타이어, 밧줄, 텐트 등 군수품 제조에도 사용이 되면서 일반적인 나일론 제품 생산이 중단되기도 했습니다. 일부 여성들은 낙하산 등의 군수용품 제조에 이용해 달라며 본인의 스타킹을 국가에 헌납하기도 했어요.

의료용 섬유부터 공업용 브러시, 그리고 플라스틱까지 사용되는 등 일상 속에서 유용하게 사용되는 나일론! 캐러더스의 획기적인 나일론 발명이 현재 저희의 삶의 많은 부분을 바꿔놓았던 것 같네요.



다음 『유쾌발랄 화학스토리』는 우리나라 최초의 화학자인 이태규 박사의 이야기를 전해 드릴 예정이니 많은 기대 바랍니다!



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『유쾌발랄 화학스토리』 멘델레예프 이야기

 

 

안녕하세요! 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다. 

우리가 배운 원소들도 지도라는게 있는데요.

각자의 특성에 맞게 나열되어 번호를 가지고 있죠?!

이 원소지도를 누가 만들었을까요?

오늘은 화학도들에게 공부를 시작할 때 가장 처음에 배우는 원소주기율표를 만든 멘델레예프에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

 

19세기에는 새로운 원소들이 많이 발견되기 시작했습니다.

하지만 이 원소들의 성질과 원자량 사이의 명확한 규칙이나 원리가 부족했죠.

 

 

화학 중에 원소는 매우 중요한 역할을 하고 있음에도 법칙을 발견하지 못하여

많은 화학자들의 연구대상이 되고 있었죠.

 

 

러시아의 화학자 드미트리 멘델레예프는 바로 이런 원소들을 관찰한 결과,

일정한 주기로 원소들의 특징이 반복되는 것을 알게됩니다.

 

 

 

멘델레예프는 종이카드에 직접 원소와 성질, 원자량을 쓴 다음 여러번 배열하기를 시도해보죠. 하지만 배열하는 방법을 찾기란 쉽지 않았습니다.

 

 

 

원소의 배열에 대해 고민하던 중 멘델레예프는 꿈을 꾸게 됩니다.

꿈속에서 본 원소들의 표를 보고 정확한 주기율표를 작성하게 되죠.

너무 바라고 생각하다보니 꿈 속에서도 계속해서 연구했던 것이죠.

 

 

 

 

멘델레예프가 작성한 주기율표는 위와 같이 원소 54개를 포함하고 있습니다.

이후에 꾸준한 원소발견을 통하여 현대 화학에서 알려진 원소는 118개에 이르게 됩니다.

 

 

 

화학의 기본지도가 되어준 원소 주기율표.

이 위대한 발견은 멘델레예프의 끊임없는 열정 때문에 가능했던 것 같습니다.

여러분들도 간절히 원하고 바라는 것을 계속 생각하고 되뇌이면 언젠가는 그것에 대한 해답을 찾게 되지 않을까요?

 

 

 

 

 

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