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2004-04-14

물, 생명체의 근원 최승일 강원 철원고등학교 교사

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옛날부터 물은 철학자에게 중요한 사색의 대상이었다. BC 5세기경에 엠페도클레스는 흙, 공기, 불과 함께 물을 만물의 원소라고 하는 사원소설을 제창하였다. 물이 원소라고 하는 것에 대하여 부정적인 의견을 가진 사람은 16세기경 독일의 G.아그리콜라이고, 이것을 확인한 사람은 A.L.라부아지에이다.


1768년에 라부아지에는 유리그릇 속에서 물을 끓여 증발시킨 후에 흙이 남아 있는 것을 보고 정밀한 중량측정을 하여, 이 흙은 유리가 용해한 것임을 증명하였다. 그러나 이 실험은 물이 원소가 아니라는 것을 증명하였지만, 그 조성에 대해서는 알 수 없었다.


물의 조성을 처음으로 발견한 사람은 J.프리스틀리이다. 그는 1771년에 수소와 산소(또는 공기)를 혼합하고 전기 스파크를 일으키면 물이 생기는 것을 발견하였다.


또한 H.캐번디시는 1971년부터 1984년에 걸쳐 정확한 실험을 되풀이하여, 수소 2부피와 산소 1부피에서 물이 생성됨을 확인하였고, W.니콜슨 등은 볼타전지에 의해서 처음으로 전기분해를 하여, 양극에 산소가 1부피, 음극에 수소가 2부피 발생하는 것을 알았는데, 이것은 J.L.게이-뤼삭에 의해서 보다 정밀하게 실증되었다.


여기서 물은 수소와 산소로의 결합으로부터 생기고, 그 조성은 수소(H) 대 산소(O)의 비율이 2:1이라는 것이 명백하게 밝혀졌다


물의 화학식은 H2O이며, 색깔과 맛 그리고 냄새가 없다. 지구상에 물이 언제 어떻게 생겼는지는 정확히 알지 못하지만, 지구상에 생명을 탄생시킨 원시해양은 지금부터 35억 년 전에 생겼다고 본다.


지구상의 물은 바다․호수․강․샘 등에 존재하며, 대기 중에 수증기로 존재하고, 생물체 내에도 존재하며, 지구의 표면에서 가장 많이 발견되는 물질이다. 모든 생물들의 체내에 가지고 있는 물은 약1000조L로서, 강이나 샘에 들어 있는 물의 절반에 해당되는 양이다.


인체 내에서 물은 에너지원으로 작용하지는 않지만 원형질의 주성분으로서 체중의 약 60%를 차지하는 중요한 물질이다. 생명 현상은 생체 내에서 일어나는 복잡한 생화학 반응이며, 이를 물질대사라고 한다.


물질대사는 수용액 상태에서 이루어진다. 따라서 물은 생명 현상이 일어나는 장소를 제공하는 것이다. 또한 물은 영양소, 호르몬, 이산화탄소, 노폐물 등을 운반하거나 체온을 조절한다. 인체 내의 체액은 세포외액인 혈액(혈관 속)․림프액(림프관 속)․조직액(세포와 세포 사이)으로 존재하고, 또 세포 안의 세포내액으로 존재한다.


건강한 성인은 체중의 약 60%가 물이다. 성인의 체중을 60kg으로 볼 때 약 36L(60%)의 물이 우리 몸 안에 있는 셈이다. 사람은 체내에 지방과 단백질의 절반을 잃고도 생명을 유지할 수 있지만, 체내 수분의 10%(6L)만 잃어도 생명을 유지할 수 없다.


체내의 물 중 0.6L터만 없어져도 인간은 갈증을 느끼게 되고, 1.5L PET병 2개의 물(3.0L)이 없어지면 혼수상태에 이르며, 1.5L PET병 4개의 물(6.0L) 정도를 잃게 되면 사망하게 된다. 성인은 하루에 땀과 오줌 등으로 약 2.5L의 물을 배출한다.


우리 몸에서는 3대 영양소가 산화되어 에너지(ATP)를 발생하는 세포호흡(물질대사의 이화작용) 반응을 통하여 물이 만들어지며, 이때 만들어진 물을 대사수(代謝水, metabolic water)라고 한다.


포도당 한 분자가 세포호흡 반응으로 산화되어 에너지(ATP)를 생산할 경우에 물(H2O) 6분자의 대사수가 생성되며[C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + 에너지(ATP)], 이 양은 포도당 한 분자의 60%[(6×18/180)×100]에 해당되는 양이다. 지방의 경우에는 108%, 단백질의 경우에는 42%의 물이 생성된다.


따라서 성인이 하루에 땀과 오줌 등으로 약 2.5L의 물을 배출한다고 하여, 그 만큼 매일 2.5L(1.5L PET병 한 개 반정도)의 물을 섭취할 필요는 없다.


생명체는 물(해수)에서 탄생하여 육지로 진화해 올라왔고, 태아는 양수라고 하는 자궁의 물 속에서 자라며, 양수의 화학적 조성은 해수와 비슷하다. 따라서 물은 우리 영혼의 고향이라고 말 할 수 있다.


미국의 쌍둥이 화성 탐사 로봇 가운데 하나인 ‘오퍼튜니티’가 화성에서 물의 흔적을 찾아낸 지 며칠 만에 또 다른 탐사로봇 ‘스피릿’이 이보다 수량은 적지만 물의 흔적을 발견했다. 이에 전 세계의 과학자들이 ‘화성에 생명체가 살고 있지 않을까?’, ‘과거의 생명체 흔적이 있지 않을까?’ 하는 기대를 가지며 들떠있고, 더욱 연구에 박차를 가하고 있는 것이다.

저작권자 2004-04-14 ⓒ ScienceTimes

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