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[과학] 고분자 연구로 노벨상을 받으려면… 강건일의 과학읽기
전기 전도성 플라스틱을 연구한 맥더미드, 히거, 시라카와 3인이 2000년 노벨화학상을 받았다. 스웨덴왕립과학아카데미는 이들의 업적이 무엇인지를 ‘일반인을 위한 정보’를 통해 평이하게 해설해 놓았다. 이들은 플라스틱을 진주목걸이에 비유했다. 진주알처럼 단위체 분자가 반복 결합하여 긴 사슬을 형성한 중합체라는 것이다. 중합체는 고분자라고도 불린다. 1920년대 독일의 슈타우딩거가 천연고무를 연구할 때만 해도 이 세상에 고분자가 존재한다고는 아무도 생각하지 않았다. 그래서 1927년 노벨화학상 수상자 비일란트조차도 슈타우딩거에게 “친구여 고무를 잘 정제해 보아라. 그것은 작은 분자화합물로 판명날 것이다”라고 조언했다. 그럼에도 슈타우딩거는 고무가 고분자라는 것을 증명해냈다. 화학구조를 기반으로 하는 화학에서 슈타우딩거야말로 고분자화학을 성립시킨 인물이다. 그는 이 업적으로 1953년 노벨상을 받았다. 고분자화학에서 새로운 물성(物性)을 가진 고무, 섬유, 플라스틱 등을 얻고자 할 때 물성은 화학구조와 관련됐으므로 일정 구조의 목표물질을 합성해내는 방법이 중요하다. 이때 원하는 물성을 가진 화학구조를 찾기 위해서는 물성과 구조와의 관련성에 대한 이론이 필요하다. 또한 무엇보다 어떤 원료가 어떤 반응조건에서 어떤 산물을 생성하는지, 그 반응을 지배하는 메커니즘을 알지 못하고는 목표물질을 합성해낼 수 없다. 지글러-나타 촉매를 발견한 독일의 지글러와 이탈리아의 나타가 1963년 고분자 분야의 두 번째 노벨상을 받았다. 지글러가 자신의 발견에 대해 “처음부터 새로운 응용보다는 지식의 증대에 가치를 두었다”라고 하였듯이 그는 반응 메커니즘적 접근에 의해 고분자를 만들 수 있는 촉매를 찾아냈다. 이제까지 개발된 대부분의 고분자가 직·간접으로 이 촉매의 덕을 입었을 정도로 중요한 발견이었다. 세 번째 1974년 노벨상은 중합반응의 메커니즘을 연구한 미국의 플로리가 받았다. 플로리는 한때 나일론을 합성한 카로더스와 함께 일한 적이 있다. 카로더스가 1937년 우울증으로 자살하지 않았다면 노벨상을 받았을 것이라고 말하지만 나일론 때문만이라면 근거가 약하다. 이번 2000년 네 번째 노벨상은 특히 정보통신시대에 엄청난 응용가능성을 지닌 최초의 전도성 고분자 연구 때문에 주어진 것이다. 만일 구조상 느슨한 전자구름으로 균일하게 덮인 고분자가 있다면, 그곳의 구름조각을 약간 떼낼 수 있다면, 교란된 전자구름은 쉽게 움직일 것이다. 이런 아이디어는 누구나 낼 수 있을 것 같지만 1972년 한국 유학생이 실수로 만든 폴리아세틸렌을 보고도 일본의 시라카와는 의미를 알지 못했다. 1975년 이 은빛 필름상 고분자에 관해 들은 미국의 맥더미드는 즉시 무엇인지 알고 시라카와를 초청하여 같은 대학의 히거와 함께 연구를 시작했다. 1977년 이들은 폴리아세틸렌을 요드로 처리하여 전자가 쉽게 움직이도록 한 전기 전도성 플라스틱에 대한 논문을 발표했다. 전 숙명여대 교수·과학평론가 dir@kopsa.or.kr
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