WEBVTT

00:00:07.239 --> 00:00:08.052
여러분은 지난 몇 세기 간

00:00:08.052 --> 00:00:09.579
가장 훌륭한 발견이

00:00:09.579 --> 00:00:11.581
무엇이라고 생각하나요?

00:00:11.581 --> 00:00:12.614
컴퓨터?

00:00:12.614 --> 00:00:13.263
자동차?

00:00:13.263 --> 00:00:14.168
전기?

00:00:14.168 --> 00:00:16.145
아니면 원자의 발견일까요?

00:00:16.145 --> 00:00:19.592
저는 이 화학반응이라고 생각합니다.

00:00:19.592 --> 00:00:21.213
질소 기체 분자가

00:00:21.213 --> 00:00:23.297
3개의 수소 기체 분자와 합쳐져서

00:00:23.297 --> 00:00:26.739
2개의 암모니아 기체 분자를 만드는 반응이지요.

00:00:26.739 --> 00:00:28.343
이것은 하버법이라고 하는데

00:00:28.343 --> 00:00:30.925
공기 속의 질소분자를

00:00:30.925 --> 00:00:32.430
수소 분자와 묶거나

00:00:32.430 --> 00:00:35.564
공기를 비료로 바꾸는 과정입니다.

00:00:35.564 --> 00:00:36.806
이런 과정이 없다면,

00:00:36.806 --> 00:00:39.482
농부들은 오직 40억 명 분의 식량만을

00:00:39.482 --> 00:00:41.348
생산할 수 있습니다.

00:00:41.348 --> 00:00:44.880
현재 지구의 인구는 70억 명이지요.

00:00:44.880 --> 00:00:46.881
즉, 하버법이 없다면

00:00:46.881 --> 00:00:51.306
30억 명이 넘는 사람이 굶게됩니다.

00:00:51.306 --> 00:00:55.025
질산염의 형태로 있는 질소인 NO3는

00:00:55.025 --> 00:00:58.205
식물의 생존에 꼭 필요한 영양분입니다.

00:00:58.205 --> 00:01:00.706
작물들이 자랄 때 흙 속의 질소를 소비하면서,

00:01:00.706 --> 00:01:02.425
땅 속의 질소를 제거합니다.

00:01:02.425 --> 00:01:03.923
질소는 동물이 죽어서 썩는 것처럼

00:01:03.923 --> 00:01:06.346
오랜 자연적 분해를 통해서

00:01:06.346 --> 00:01:07.845
보충됩니다.

00:01:07.845 --> 00:01:09.679
하지만 인간은 식물을

00:01:09.679 --> 00:01:11.680
더욱 빨리 키우고 싶어하지요.

00:01:11.680 --> 00:01:13.591
여기에 놀라운 것은

00:01:13.591 --> 00:01:16.594
공기 중 78%가 질소로 이루어져있지만

00:01:16.594 --> 00:01:19.396
식물은 공기로부터 질소를 얻을 수 없다는 것입니다.

00:01:19.396 --> 00:01:22.511
왜냐하면 질소가 쉽게 부숴지지 않는

00:01:22.511 --> 00:01:24.643
아주 강한 삼중결합을 하고있기 때문이지요.

00:01:24.643 --> 00:01:26.643
하버가 한 일은 기본적으로

00:01:26.643 --> 00:01:27.762
공기 속의 질소를 꺼내서

00:01:27.762 --> 00:01:29.529
땅으로 보내는

00:01:29.529 --> 00:01:31.281
방법을 알아낸 것입니다.

00:01:31.281 --> 00:01:34.864
1908년 독일 화학자인 프리츠 하버는

00:01:34.864 --> 00:01:36.176
공기 속에 있는 질소들을 가공하는

00:01:36.176 --> 00:01:39.020
화학적 방법을 개발했습니다.

00:01:39.020 --> 00:01:39.890
하버는 공기속에 있는 질소를

00:01:39.890 --> 00:01:41.594
수소와 결합시켜서

00:01:41.594 --> 00:01:43.046
암모니아를 형성하는

00:01:43.046 --> 00:01:45.242
방법을 발견했습니다.

00:01:45.242 --> 00:01:47.797
암모니아는 질산염으로 빨리 바뀌어서

00:01:47.797 --> 00:01:50.506
땅 속에 뿌려질 수 있었습니다.

00:01:50.506 --> 00:01:53.100
하지만 하버법이 세상의

00:01:53.100 --> 00:01:54.950
식량 공급에 쓰이기 위해서는

00:01:54.950 --> 00:01:55.213
쉽고 빠르게 많은 양의 암모니아를

00:01:55.213 --> 00:01:58.415
만들 수 있는 방법이 필요했습니다.

00:01:58.415 --> 00:01:59.381
어떻게 하버가 이 방법을 완성했는지

00:01:59.381 --> 00:02:01.900
이해하기 위해서는

00:02:01.900 --> 00:02:02.179
우리는 화학적 평형에 대해

00:02:02.179 --> 00:02:04.397
알 필요가 있습니다.

00:02:04.397 --> 00:02:06.346
화학적 평형은 밀봉된 용기에서

00:02:06.346 --> 00:02:09.514
반응을 일으킬 때 나타납니다.

00:02:09.514 --> 00:02:11.233
예를 들어, 밀봉된 용기에

00:02:11.233 --> 00:02:14.346
수소와 질소를 넣고

00:02:14.346 --> 00:02:16.158
반응하게 해봅시다.

00:02:16.158 --> 00:02:17.757
실험을 시작할 때에는

00:02:17.757 --> 00:02:20.370
질소와 수소가 많아서

00:02:20.370 --> 00:02:22.006
암모니아의 형성 진행이

00:02:22.006 --> 00:02:24.098
매우 빠릅니다.

00:02:24.098 --> 00:02:26.680
하지만 수소와 질소가 반응하고

00:02:26.680 --> 00:02:28.261
반응에 사용되면서

00:02:28.261 --> 00:02:29.883
반응은 점점 느려집니다.

00:02:29.883 --> 00:02:31.842
왜냐하면 용기 속의 질소와 수소가

00:02:31.842 --> 00:02:33.625
적어졌기 때문이지요.

00:02:33.625 --> 00:02:36.347
결국, 암모니아 분자들은

00:02:36.347 --> 00:02:38.058
질소와 수소로 분해되어 돌아가는

00:02:38.058 --> 00:02:41.339
지점에 도달하게 됩니다.

00:02:41.339 --> 00:02:43.063
좀 더 지나면 암모니아를 만들고 부숴지는

00:02:43.063 --> 00:02:45.588
두 종류의 반응이

00:02:45.588 --> 00:02:47.634
같은 속도에 도달하게 됩니다.

00:02:47.634 --> 00:02:49.341
이 속도가 같을때

00:02:49.341 --> 00:02:52.147
우리는 반응이 평행점에 도달했다고 합니다.

00:02:53.146 --> 00:02:55.280
이것은 보기에는 좋아보입니다.

00:02:55.280 --> 00:02:56.511
하지만 여러분이 많은 양의 암모니아를

00:02:56.511 --> 00:02:58.817
만들고 싶을때는 그렇지 않습니다.

00:02:58.817 --> 00:03:00.336
하버는 암모니아가 다시 분해되는

00:03:00.336 --> 00:03:01.855
과정을 원치 않았습니다.

00:03:01.855 --> 00:03:03.374
하지만 여러분이 밀봉된 용기에서

00:03:03.374 --> 00:03:04.865
분해되지 않도록 해도

00:03:04.865 --> 00:03:06.487
결국은 일어나게 됩니다.

00:03:06.487 --> 00:03:08.794
그래서 프랑스의 화학자인 앙리 르 샤틀리에가

00:03:08.794 --> 00:03:09.981
이 문제를 해결할 수있는 방법을

00:03:09.981 --> 00:03:11.271
발견했습니다.

00:03:11.271 --> 00:03:12.705
그가 발견한 것은

00:03:12.705 --> 00:03:14.590
평행상태에 있는 용기에

00:03:14.590 --> 00:03:16.296
어떤 것, 즉 질소와 같은 것들을

00:03:16.296 --> 00:03:17.723
더 넣어준다면

00:03:17.723 --> 00:03:18.715
분자들은 다시 평행상태로 돌아가기위해

00:03:18.715 --> 00:03:20.921
다시 반응을 하기 시작한다는 것 입니다.

00:03:20.921 --> 00:03:22.296
르 샤틀리에는 또한

00:03:22.296 --> 00:03:23.469
용기 속의 압력을 증가시키면

00:03:23.469 --> 00:03:25.596
용기 속의 분자들은

00:03:25.596 --> 00:03:26.761
원래의 압력으로 돌아가기위해서

00:03:26.761 --> 00:03:28.978
다시 계속 반응을 하게 된다는
것을 발견했습니다.

00:03:28.978 --> 00:03:30.675
마치 사람이 가득한 방에
있는 것과 비슷합니다.

00:03:30.675 --> 00:03:32.182
분자가 많아지면 많아질수록

00:03:32.182 --> 00:03:33.773
압력 또한 증가하게 되지요.

00:03:33.773 --> 00:03:35.529
다시 반응식을 보게되면

00:03:35.529 --> 00:03:37.532
우리는 왼편에서

00:03:37.532 --> 00:03:39.681
4개의 분자가 있는걸 볼 수 있습니다.

00:03:39.681 --> 00:03:41.776
그리고 오른편에는 2개만 있지요.

00:03:41.776 --> 00:03:44.278
결국, 분자가 덜 북적거리고,

00:03:44.278 --> 00:03:45.872
압력이 작은 방을 원하면

00:03:45.872 --> 00:03:46.779
질소와 수소 분자들은

00:03:46.779 --> 00:03:48.670
좀 더 작은 암모니아 분자가 되기 위해서

00:03:48.670 --> 00:03:51.804
그들끼리 결합을 하기 시작합니다.

00:03:51.804 --> 00:03:53.821
하버는 많은 양의 암모니아를

00:03:53.821 --> 00:03:55.100
만드는 방법을 깨닫고

00:03:55.100 --> 00:03:56.604
실제로 기계를 만들어

00:03:56.604 --> 00:03:59.600
평행상태에 있는 반응에

00:03:59.600 --> 00:04:01.438
압력을 증가시키면서

00:04:01.438 --> 00:04:03.314
질소와 수소를 계속해서 투입하는

00:04:03.314 --> 00:04:05.480
장치를 발명했습니다.

00:04:05.480 --> 00:04:08.030
오늘날에 암모니아는 전세계적으로

00:04:08.030 --> 00:04:10.313
가장 많이 생산되는 화합물 중 하나 입니다.

00:04:10.313 --> 00:04:14.891
연간 약 1.31억 톤,

00:04:14.891 --> 00:04:18.314
즉, 약 2900억 파운드의 암모니아가 생산됩니다.

00:04:18.314 --> 00:04:19.363
1만 파운드 몸무게의

00:04:19.363 --> 00:04:21.447
아프리카 코끼리가

00:04:21.447 --> 00:04:24.314
3억 마리 있는 것과 같습니다.

00:04:24.314 --> 00:04:28.087
80%의 암모니아는 비료 생산에 사용되고

00:04:28.087 --> 00:04:29.041
나머지 20%는

00:04:29.041 --> 00:04:30.937
산업용이나 가정용 청소용으로

00:04:30.937 --> 00:04:33.314
혹은 다른 질산과 같은

00:04:33.314 --> 00:04:35.265
질소 화합물을 만들기 위해 사용됩니다.

00:04:35.265 --> 00:04:36.345
최근에 연구에서 밝혀진 바로는

00:04:36.345 --> 00:04:38.837
비료에 들어있는 질소가

00:04:38.837 --> 00:04:41.147
반 정도는 식물에게 흡수되지 않는다고 합니다.

00:04:41.147 --> 00:04:42.977
결과적으로, 질소는 지구의

00:04:42.977 --> 00:04:44.642
물과 대기에서

00:04:44.642 --> 00:04:47.695
우리의 환경에 큰 손상을 입히는

00:04:47.695 --> 00:04:49.646
변덕스러운 화합물인것 이죠.

00:04:49.646 --> 00:04:51.475
물론, 하버가 처음 발명했을때

00:04:51.475 --> 00:04:53.095
이런 문제까진 알지 못했겠지요.

00:04:53.095 --> 00:04:54.773
그의 선구적인 발견을 따라서

00:04:54.773 --> 00:04:56.388
과학자들은 위험한 결과를 만들지 않고

00:04:56.388 --> 00:04:59.054
지금과 같은 수준의 식량생산을 할 수 있는

00:04:59.054 --> 00:05:01.029
21세기의 새로운 하버법을 만들기 위해서

00:05:01.029 --> 00:05:03.359
노력하고 있습니다.