모든 생명은 태양으로 부터

[이준황n]

※ 마커스 초운의 「만물과학」 소개 계속

2013년 1월 30일 16시 정각, 전남 고흥군에 있는 나로우주센터에서 우리 기술에 의한 최초의 과학위

성 나로호가 발사되었다. 센터는 540초 후 로켓에서 분리된 과학위성이 목표궤도에 진입한 사실을

확인한 뒤 나로호 발사가 성공했음을 공식 선포했다. 지정된 장소에서 숨을 죽인 채 발사장면을 지켜

보고 있던 관람객들은 동시에 자리를 박차고 일어나 기쁨의 환호성을 내질렀다. 두 번의 실패 끝에

거둔 성공이어서 관계자들이나 관람객들이나 기쁨이 헐썩 더 컸다.

나로호를 발사할 때 사용하는 연료와 관람객들이 박수를 치며 환호성을 내지를 때 사용하는 연료는

동일한 화학반응으로 얻어진다. 두 경우 모두 지구상에서 가장 강력한 연료를 써서 얻은 것이다. 나

로호 로켓은 액화수소와 액화산소에 화학반응을 일으켜 얻은 에너지로 발사되었고, 관람객들은 섭취

한 모든 음식물에서 추출된 수소와 호흡한 공기에서 추출된 산소에 화학반응을 일으켜 얻은 에너지

를 사용하여 박수를 치고 환호성을 내지른 것이다.

수소와 산소의 화학반응은 수소원자 두 개와 산소원자 한 개가 합쳐지면서 물(H 2 o)로 변하는 현상

인데, 이때 엄청난 양의 에너지가 발생된다. 로켓도 사람을 비롯한 모든 생명체도 이 에너지를 사용

하여 움직인다. 로켓은 폭발성 반응의 에너지를 사용하고, 생명체는 非폭발성 에너지를 사용한다는

점이 다를 뿐이다. 모든 생물의 세포는 탄수화물이나 지방에 들어 있는 수소원자를 추출하여 호흡으

로 얻은 산소원자를 단백질 복합체로 만들어진 긴 사슬로 연결하여 非폭발성 에너지를 얻는다. 이 에

너지를 아데노신3인산(ATP)에 저장해두었다가 세포의 신진대사를 위해 필요할 때(살아있는 내내 필

요함) 꺼내서 사용한다.

인체에는 10억 개의 ATP가 있는데, 이 분자들은 1~2분마다 모두 사용되는 동시에 재생된다. 인체는

매초 2천만 개의 건전지를 사용하고 동시에 새로 만들어내는 것이다. 단백질 사슬을 따라 이동한 에

너지는 사슬의 끝에 이르면 모두 방출되고, 에너지를 운반해온 전자는 산소원자를 만나 서로 결합한

다. 전자와 결합한 산소원자는 음식물에서 추출된 수소가 가까이 오면 전자를 분리해주어 다시 에너

지를 생산하도록 한다. 이런 절차가 되풀이되어 모든 생명체는 고도로 정교하고 빠른 방법으로 계속

에너지를 생산하는 것이다.

공기 중에는 20%의 산소가 함유되어 있는데, 인체는 호흡할 때 들이마신 산소 가운데 1/4만 사용하

고 나머지는 호흡을 통해 다시 배출한다. 인공호흡으로 숨이 멎은 사람을 살릴 수 있는 것은 바로 호

흡할 때 배출하는 이 잔여산소 덕분이다. 우리가 들이마신 산소는 허파꽈리를 촘촘하게 둘러싸고 있

는 모세혈관을 거쳐 적혈구에 전달된다. 적혈구로 이동한 산소는 헤모글로빈에 체포되어 각 세포까

지 압송된다. 세포는 음식물에서 운반되어 온 수소원자와 이 산소원자를 결합하여 에너지를 생산한

다. 산소를 세포에 인계한 헤모글로빈은 에너지를 만들 때 생성된 이산화탄소를 체포하여 적혈구에

넘겨줌으로써 허파꽈리를 통해 몸 밖으로 배출되도록 한다.

사람은 먹지 않고도 최대 한 달가량 버틸 수 있지만 산소를 들이마시지 않으면 3분 이내에 죽는다. 이

처럼 중요한 산소는 모두 식물이 태양광선 에너지를 받아 만들어낸 것이다. 식물은 엽록소에 들어있

는 전자로 태양이 방출한 광자를 흡수하여 화학반응을 통해 산소를 생산한다. 이때 식물은 동물이 배

출한 이산화탄소를 에너지로 사용한다. 이처럼 단세포 생명체에서 출발하여 각각 동물과 식물로 진

화한 다양한 생명체들은 상생작용을 하도록 만들어져 있다. 식물이 만든 탄수화물에도 태양에너지가

잔뜩 들어 있다. 동물이 식물성 음식을 먹는다는 것은 결국 태양에너지를 먹는 셈이다.

식물의 광합성작용은 매우 비효율적이어서 흡수한 태양에너지의 1%만 탄수화물로 바꿀 수 있다. 현

재 여러 기술선진국에서는 식물이 절멸했을 때를 대비하여 인공적으로 탄수화물을 얻기 위해 효율적

인 인공 광합성 방법을 연구하고 있다. 인공 광합성은 세 단계를 거쳐 이루어진다. 첫째는 빛 에너지

를 전자에 전달하여 전자의 에너지를 높이는 단계, 둘째는 에너지를 얻은 전자를 모체인 원자로부터

분리하는 단계, 셋째는 엄청난 에너지를 가진 전자를 물 분자에 충돌시켜 수소를 분리하는 단계다.

인공 광합성이 성공하면 인류는 모든 에너지 걱정에서 해방될 수 있다.

출처:문중13  남성원님 글

[서우철]

독립문 근처의 안산자락길을 걷습니다. 메타쉐콰이어 나무가 군락을 이룬 자락길은 나무데크로 이어저 걷기에도 아주 좋습니다.도심에서 3호선 독립문역 전철 5번출구로 쉽게 접근이 가능하여 많은 사람이 찾는곳 입니다. 산행후 재래시장 안쪽의 순대곱창 맛도 별미로 손꼽히고 있습니다. 즐거운 주말 잘보내시기 바랍니다.