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화학의 공통 언어, 원소 주기율표 ‘150년’

  • 조회 : 284
  • 등록일 : 2019-10-30
화학의 공통 언어, 원소 주기율표 ‘150년’의 대표사진

과학상식

화학의 공통 언어, 원소 주기율표 ‘150년’

‘수헬 리베붕탄질산플네 나마알규인황염아……’ 학창 시절, 화학 과목을 공부한 분들이라면 이 줄임말이 무척 익숙할 겁니다. 원소 주기율표 암기를 위해 원소 이름의 첫 글자만 딴 것이니까요. 현대 화학의 초석이 된 원소 주기율표가 발표된 것은 1869년, 러시아의 화학자 멘델레예프(Dmitrii Ivanovich Mendeleev)에 의해서입니다. 그는 당시 알려진 약 60여 개의 원소를 주기성 및 화학적 성질에 따라 체계화했죠. 그로부터 무려 150년이라는 시간이 흘렀습니다. 멘델레예프의 원소 주기율표에는 후대 과학자들이 새롭게 발견한 원소로 가득합니다. 총 118개 원소로 채워져 있죠. 원소 주기율표는 지속적으로 추가, 수정, 변형되고 있는데요. 형태는 처음과 다를지 몰라도 그 안에 담긴 의미와 가치는 여전히 눈부신 성장을 거듭하고 있습니다. UN은 멘델레예프의 원소 주기율표 발표 150주년을 기념하기 위해 2019년을 ‘국제주기율표의 해(IYPT)’로 선포했습니다. 오늘은 원소 주기율표의 의미와 가치에 대해서 다시 한 번 되새겨보는 시간을 갖고자 해요.

멘델레예프를 기억해야 하는 이유들

물론 멘델레예프가 원소 주기율표를 최초로 작성한 것은 아닙니다. 독일의 화학자 되베라이너(Dobereiner, Johann Wolfgang)가 가장 먼저 원소의 성질과 원자량 사이의 연관성을 찾고자 했고요. 독일의 화학자 마이어(Julius Lothar Meyer)는 1864년에 49개 원소로 배열표를 만들기도 했죠. 이렇듯 과학자들의 다양한 시도가 있었음에도 멘델레예프의 원소 주기율표를 기념하는 데에는 두 가지 이유가 있다고 해요. 하나는 오로지 그만이 기존 연구의 잘못을 찾아 바르게 수정했다는 것이고요. 또 하나는 아직 발견되지 않은 원소에 대한 존재와 성질을 예측했기 때문이죠. 멘델레예프가 예측한 원소의 존재는 실제로 발견돼 스칸듐(Sc), 갈륨(Ga), 테크네튬(Tc), 저마늄(Ge)으로 이름 붙여졌습니다.

원소 주기율표의 구성은 크게 주기와 족으로 나뉩니다. 같은 족에 속하는 원소는 같은 원자가(어떤 원자가 다른 원자와 이루는 화학결합의 수)의 화합물을 만들고 그 조성이 흡사해요. 또 왼쪽, 오른쪽 방향에 따라서 원소의 성질을 파악할 수 있는데요. 왼쪽은 금속 원소, 오른쪽은 비금속 원소, 중간 정도의 위치에는 준금속 원소가 배치됩니다. 따라서 우리는 각 원소의 특성을 잘 모르더라도, 주기와 족의 위치로 하여금 유추해낼 수 있죠.

새로운 원소, 한국에서 발견할 수 있을까?

우리는 원소 주기율표의 중요성을 다시 한 번 상기하며, 화학이 만들어낸 세상의 변화에 대해서도 주목할 필요가 있습니다. 현재 전 세계 제조업 제품의 95%가 화학물질을 사용한다고 해요. 화학산업의 규모는 전 세계적으로 약 4조 달러에 이를 정도죠. 그만큼 화학이란 우리의 삶에 꼭 필요한 존재가 됐습니다. 몇 가지 예를 들어볼까요?

물을 소독하는 기술이 개발되지 않았던 시절, 사람들은 수인성 전염병(콜레라, 장티푸스, 이질 등) 때문에 고생했는데요. 수돗물을 염소로 소독하는 시스템 개발로 깨끗한 물을 이용할 수 있는 세상과 만났습니다. 우주질량의 75%를 차지하는 수소는 휘발유의 세 배에 달하는 에너지량 때문에 앞으로 수소경제시대를 이끌 것으로 예상되고요. 탄소는 반도체·디스플레이 소재로써 관련 산업에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 바나듐은 제트엔진, 공구 등과 같은 강철 합금에 주로 활용되는데요. 높은 안정성, 긴 수명을 가진 특성으로 리튬이온전지의 대체재가 될 가능성이 아주 높다고 합니다.

이렇듯 새로운 원소의 발견과 연구는 화학기술의 폭발적인 성장과 혁신을 이끌었는데요. 원소 주기율표가 없었다면, 우리는 오늘과 같은 세상을 만났을까요? 이렇게 편리하고 윤택한 삶은 아주 먼 일이었을 지도 모르죠. 현재까지 발견된 원소의 개수는 118개. 전 세계는 새로운 원소를 찾기 위한 열망으로 가득합니다. 이 열망은 우리나라 또한 대단해요. 현재 기초과학연구원(IBS) 중이온가속기사업단이 국제과학비즈니스벨트에 한국형 중이온가속기 ‘라온(RAON)’을 구축하고 있습니다. 2021년, 라온이 성공적으로 구축되면 우리나라의 과학자들 또한 새로운 원소 발견에 몰입할 수 있는 환경이 조성되죠. 언젠가 우리나라 이름을 딴 원소명이 나오길 바랍니다.

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