이론적으로만 존재하던 미스터리한 기체 '이산화이탄소'가 세상에 모습을 드러냈다. 1913년 이론적으로 존재할 수 있다는 것이 밝혀진 뒤 102년 만이다. 학계에서는 대기가 오염되는 과정을 이해할 수 있을 뿐 아니라 향후 다양한 분야에 이 기체가 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

안드레이 사노브 미국 애리조나대 화학과 교수 연구진은 이산화이탄소의 존재를 입증하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 화학 분야 국제 권위지인 '앙케반테 케미' 최신호에 게재됐다.

많은 위대한 발견이 우연한 기회에 이뤄졌다면 이번 발견은 우연을 가장한 형식을 빌렸다. 이론적으로 이산화이탄소가 들어 있는 것으로 알려진 '글리옥실라이드'라는 물질을 일부러 냉장고에 오랫동안 방치한 뒤 분석한 것이다.

사노브 교수 연구진은 분자에 레이저를 가해 전자 한 개를 빼내는 '광전자 이미징 분광법' 기술을 활용했다.

핵심은 냉장고에 오랫동안 방치했던 글리옥실라이드였다. 수분이 제거된 글리옥실라이드를 광전자 이미징 분광법 장비에 넣고 관찰했더니 '나노초(1나노초는 10억분의 1초)' 동안 이산화이탄소가 만들어진 것을 확인했다.

민선준 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원은 "이산화이탄소는 워낙 반응성이 좋기 때문에 다른 물질과 금세 반응한다"며 "아주 짧은 시간에 이산화이탄소가 존재함을 증명해냈다"고 설명했다.

이산화이탄소는 1940년대부터 주목을 받았다.

이산화이탄소에 수분이 첨가된 물질인 글리옥실라이드가 암에 효과적이라는 연구 결과가 발표됐기 때문이다. 하지만 미국 식품의약국(FDA)이 "글리옥실라이드를 이루고 있는 성분은 대부분 물"이라며 "암에 효과가 없다"는 결론을 내리면서 이 주장은 사기로 판명났다.

하지만 이산화이탄소를 찾기 위한 과학자들의 노력은 계속됐다. 이영민 포스텍 화학과 교수는 "탄소와 산소로 이뤄진 일산화탄소가 두 개 붙어 있는 이산화이탄소는 고등학교 때 배우는 이론으로 설명해도 쉽게 그릴 수 있는 물질"이라며 "하지만 불안정한 특성 때문에 단 한 번도 발견되지 않았다"고 말했다.

이 물질을 대체 어디에 활용할 수 있을까. 과학자들은 분자의 결합을 설명하는 '퍼즐'이 해결됐다고 설명한다. 특히 대기오염을 연구하는 분야에 기초자료로 활용할 수 있다. 자동차나 공장 등에서 '에너지'를 얻기 위해서는 탄소로 이루어진 연료를 태운다. 이때 다양한 물질들이 순간적으로 나타났다가 사라진다. 이영민 교수는 "오존층을 파괴하는 물질도 중간중간 다양한 물질들이 생겼다가 사라지면서 최종적으로 오존층을 파괴한다"며 "이산화이탄소도 지금까지 인간이 알 수 없었던 대기오염의 과정을 알아내는 데 적용할 수 있다"고 말했다. 과학계는 꿈의 신소재로 불리는 '그래핀'이나 탄소가 축구공 모양으로 결합된 '풀러렌'처럼 이론적으로만 존재하던 물질이 실제 발견되면 훗날 다양한 분야에 활용될 수 있다고 입을 모았다.

전승준 고려대 화학과 교수는 "수많은 시행착오를 거치며 찾아낸 신물질은 훗날 우리의 삶을 바꿀 수 있다"며 "이산화이탄소의 발견이 과학의 발전에 어떤 역할을 할지 지켜봐야 한다"고 덧붙였다.

[원호섭 기자]

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