“지속가능성”

많이 언급되는 이 단어의 의의는 무엇일까요? 또한, 현재 지구가 당면하고 있는 다양한 문제의 본질은 무엇일까요? 실질적으로 지속가능성을 확보하고자 하는 노력에는 어떤 것이 있을까요? 이러한 물음이 강력하게 제기되고 있지만, 쉬이 대답하기 어려운 현실에 놓여 있습니다. 또한, 지구의 문제 상당수를 이해하는 데는 화학적 배경도 필요하며, 문제 해결에도 실제로 화학이 많이 기여하고 있지만, 이러한 사실이 크게 주목받지 못하고도 있습니다.

이와는 별개로, 대학에서 화학을 가르치며 개인적으로는 주변의 화학 현상을 대중에게 전달하는 데 흥미가 생겼고, 다양한 자료를 모아 발전시켜가며 학내에서 화학 비전공자를 위한 교양 강좌를 열게 되었습니다. 처음에는 단순한 화학적 현상을 전달하는 데 집중하였지만, 우연히 10여 년 전 만나게 된 지속가능성이라는 주제에 사로잡혔고, 이 내용까지 확장한 온라인 교양강좌를 운영한 지도 10여 년이 흘렀습니다. 그 강좌의 이름이 곧 이 책의 제목인 [지속가능성을 위한 화학 이야기]입니다.

이 책은 10여 년 동안 화학 비전공 학생을 대상으로 강의하였던 저자의 경험을 바탕으로 집필된 것입니다. 당시 사용하였던 교재에서 부족하였던 자료, 특히 우리나라에 관련된 자료를 보완할 목적으로 쓰기 시작하였습니다. 강의에 참여하였던 학생들이 강력히 요구하였던 것처럼, 화학 배경이 부족한 비전공자들도 어렵지 않게 이해할 수 있는 수준, 필기하지 않아도 옛날이야기처럼 들어도 머리에 일부는 남게 되는 수준으로 쓴다는 목표로 용감하게 집필을 시작한 것입니다. 그러나 쉽게 쓴다는 것이 말처럼 쉽지 않음을 집필 중 절감하였기에, 결과물이 막상 눈앞에 보이니 부끄럽기만 합니다. 전문 용어를 최대한 배제하고, 비교적 쉽고 자세하게 설명하려고 노력하였지만, 목표 수준을 달성하는 것이 쉽지 않았음을 고백합니다. 따라서 이를 완화하고자 주제를 돋보일 수 있는 해설과 흥미로운 내용도 나름 추가하였지만, 오히려 산만해진 것은 아닌지 걱정되기도 합니다.

본문에도 기술하였듯이, 최근 다양한 분야에서 ‘지속가능성’이라는 단어가 빈번하게 언급된다는 것은, 많은 사람이 이 주제와 현상에 관심을 보인다는 방증입니다. 그렇기에, 앞선 어려움에도 불구하고 10여 년 전에 나 자신이 이 주제에 매혹된 과정을 되돌아보고, 우주에서 유일하게 생명체가 풍부한 지구에서 인류의 지속가능성을 위협할 수 있는 요인이 무엇인지를 함께 살펴보는 것이 시의적절하다고 생각하였습니다. 다양한 요인들이 잠재된 영역을 화학적인 관점에서 체계적으로 훑어봄으로써, 도래할 미래의 모습에 조금이라도 기여할 수 있는 의지와 역량을 독자들도 키울 수 있기를 기대하는 마음입니다.

최근 화학계가 나름의 다양한 노력에도 불구하고 대중과 가깝지는 않은 환경에 처해 있습니다. 이 책을 통해 지구가 당면한 문제들의 본질이 화학과 맞닿아 있으며, 화학이 어려운 학문이 아닌, 다양한 분야와 손을 잡은 중심 과학이라는 것을 조금이나마 느꼈으면 하는 또 다른 바람도 있습니다.

이 책이 나오기까지 많은 수고와 노력, 격려를 아끼지 않으신 자유아카데미 편집진에 진심으로 깊은 감사를 드립니다. 좋은 책을 위해 노력하였으나 부족한 부분들이 있을 수 있습니다. 독자분들께도 부족한 부분을 보완하기 위한 의견이나 추가했으면 하는 내용을 알려주시기를 거듭 부탁드립니다. 출간 후 발견되는 수정 사항이 있다면 자유아카데미 홈페이지 자료실(www.freeaca.com)을 통해 전달하겠습니다. 감사합니다.

 

[목 차]

1장 지속가능성이란?

1. 배경

2. 지구는 지속가능한가?

3. 화학과 화학자의 역할

4. 물질의 분류

5. 주기율표

6. 원자의 크기 및 구조

7. 크기를 나타내는 용어의 의미

8. 물질의 순환

9. 물질의 순환과 지속가능성

 

2장 우리를 둘러싼 대기

서론

1. 대기권의 구조 및 대기의 구성

2. 생명의 원천, 호흡

3. 물질의 확인: 명명법

4. 대기의 유해물질

5. 대기 오염물질의 위험성 평가

6. 오염물질의 원천; 직접원과 간접원

7. 연소가 대기질에 미치는 영향

8. 실내 공기는 안전한가?

9. 대기 오염과 지속가능성

 

3장 우주로부터의 복사선과 오존층 파괴

서론

1. 전자기 스펙트럼

2. 색의 원리

3. 자외선 복사

4. 자외선 복사와 생물에 미치는 영향

5. 대기의 역할

6. 오존층 파괴와 CFC

7. CFC 대체물질과 전망

8. 오존 구멍의 회복 가능성

9. 피부 보호를 위한 화학의 기여

 

4장 기후 변화 및 온난화

서론

1. 귀중하지만 흔한 원소, 탄소

2. 탄소 순환

3. 탄소의 정량화 - 질량, 몰

4. 지구의 에너지 균형과 온실 효과

5. 온실 기체

6. 온실 기체의 작동 원리와 생성에 미치는 요인들

7. 과거 사실로부터의 교훈

8. 미래의 모습

9. 미래의 비극을 막기 위한 대책

 

5장 가장 소중한 자원, 물

서론

1. 물의 고유한 특성

2. 물은 어디에 있는가?

3. 물의 활용과 관련된 주요 문제

4. 안전한 물과 성분 표시법

5. 용해도란?

6. 부식성 물질: 산과 염기

7. 산-염기 중화 반응

8. 산도와 염기도의 정량화: pH 척도

9. 산성비

10. 물의 정수 처리

11. 물 문제를 해결하기 위한 세계적 과제

 

6장 연소 에너지

서론

1. 화석 연료

2. 연소의 본질

3. 에너지

4. 변화 과정 중 에너지 변화는 어떻게 측정하는가?

5. 연소 중 에너지 방출 방식

6. 화석 연료와 전기

7. 발전소의 효율

8. 석탄

9. 석탄에서 석유로의 전환

10. 채굴 방식의 효율화

11. 깨끗한 화석 연료, 천연가스

12. 석유 제품의 생산

13. 석탄의 새로운 활용

14. 연료로서의 에탄올

15. 바이오 연료의 본질과 지속가능성

 

7장 화석 연료 대체 에너지원

서론

1. 핵에너지의 이용

2. 원자력 발전소

3. 방사능과 보건 및 환경에 대한 영향

4. 방사능 물질의 붕괴 및 폐기물 처리

5. 원자력 발전 위험

6. 원자력 발전의 미래

7. 태양 에너지와 태양 전지

8. 기타 재생(지속) 가능 원천에서의 발전

 

8장 전지

서론

1. 전지 작동 원리

2. 전지의 특성값

3. 전지의 종류

4. 전지 성분: 지속가능한가?

5. 2차 전지의 주요 사용처

6. 연료 전지

 

9장 고분자와 플라스틱 세계

서론

1. 우리 주변의 고분자

2. 고분자: 단위체의 긴 사슬

3. 단위체들의 반응: 첨가 반응

4. 폴리에틸렌의 구조와 성질

5. 대표적 6가지 고분자

6. 단위체들의 축합 반응

7. 폴리아마이드

8. 고체 폐기물의 처리

9. 지속가능한 플라스틱

 

10장 식품 화학

서론

1. 맛은 어떻게 감지하는가?

2. 냄새와 맛

3. 음식의 맛과 질감을 변화시키는 성분 및 처리 방법

4. 레시피의 과학

5. 주방 조리 온도의 맛에 대한 영향

6. 진공에서의 요리와 분자 요리

7. 전자레인지 요리

8. 식품 가공 조리법

9. 발효, 증류, 추출

10. 주방에서의 다양한 상태 활용

11. 식품 기술의 미래

 

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