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세상을 배 불리기 위한 화학 반응 - 다니앨 D 듈렉(Daniel D. Dulek)

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    여러분은 지난 몇 세기 간
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    가장 훌륭한 발견이
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    무엇이라고 생각하나요?
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    컴퓨터?
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    자동차?
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    전기?
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    아니면 원자의 발견일까요?
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    저는 이 화학반응이라고 생각합니다.
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    질소 기체 분자가
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    3개의 수소 기체 분자와 합쳐져서
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    2개의 암모니아 기체 분자를 만드는 반응이지요.
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    이것은 하버법이라고 하는데
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    공기 속의 질소분자를
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    수소 분자와 묶거나
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    공기를 비료로 바꾸는 과정입니다.
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    이런 과정이 없다면,
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    농부들은 오직 40억 명 분의 식량만을
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    생산할 수 있습니다.
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    현재 지구의 인구는 70억 명이지요.
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    즉, 하버법이 없다면
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    30억 명이 넘는 사람이 굶게됩니다.
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    질산염의 형태로 있는 질소인 NO3는
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    식물의 생존에 꼭 필요한 영양분입니다.
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    작물들이 자랄 때 흙 속의 질소를 소비하면서,
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    땅 속의 질소를 제거합니다.
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    질소는 동물이 죽어서 썩는 것처럼
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    오랜 자연적 분해를 통해서
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    보충됩니다.
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    하지만 인간은 식물을
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    더욱 빨리 키우고 싶어하지요.
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    여기에 놀라운 것은
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    공기 중 78%가 질소로 이루어져있지만
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    식물은 공기로부터 질소를 얻을 수 없다는 것입니다.
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    왜냐하면 질소가 쉽게 부숴지지 않는
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    아주 강한 삼중결합을 하고있기 때문이지요.
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    하버가 한 일은 기본적으로
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    공기 속의 질소를 꺼내서
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    땅으로 보내는
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    방법을 알아낸 것입니다.
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    1908년 독일 화학자인 프리츠 하버는
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    공기 속에 있는 질소들을 가공하는
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    화학적 방법을 개발했습니다.
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    하버는 공기속에 있는 질소를
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    수소와 결합시켜서
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    암모니아를 형성하는
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    방법을 발견했습니다.
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    암모니아는 질산염으로 빨리 바뀌어서
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    땅 속에 뿌려질 수 있었습니다.
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    하지만 하버법이 세상의
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    식량 공급에 쓰이기 위해서는
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    쉽고 빠르게 많은 양의 암모니아를
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    만들 수 있는 방법이 필요했습니다.
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    어떻게 하버가 이 방법을 완성했는지
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    이해하기 위해서는
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    우리는 화학적 평형에 대해
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    알 필요가 있습니다.
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    화학적 평형은 밀봉된 용기에서
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    반응을 일으킬 때 나타납니다.
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    예를 들어, 밀봉된 용기에
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    수소와 질소를 넣고
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    반응하게 해봅시다.
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    실험을 시작할 때에는
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    질소와 수소가 많아서
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    암모니아의 형성 진행이
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    매우 빠릅니다.
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    하지만 수소와 질소가 반응하고
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    반응에 사용되면서
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    반응은 점점 느려집니다.
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    왜냐하면 용기 속의 질소와 수소가
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    적어졌기 때문이지요.
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    결국, 암모니아 분자들은
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    질소와 수소로 분해되어 돌아가는
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    지점에 도달하게 됩니다.
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    좀 더 지나면 암모니아를 만들고 부숴지는
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    두 종류의 반응이
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    같은 속도에 도달하게 됩니다.
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    이 속도가 같을때
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    우리는 반응이 평행점에 도달했다고 합니다.
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    이것은 보기에는 좋아보입니다.
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    하지만 여러분이 많은 양의 암모니아를
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    만들고 싶을때는 그렇지 않습니다.
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    하버는 암모니아가 다시 분해되는
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    과정을 원치 않았습니다.
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    하지만 여러분이 밀봉된 용기에서
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    분해되지 않도록 해도
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    결국은 일어나게 됩니다.
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    그래서 프랑스의 화학자인 앙리 르 샤틀리에가
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    이 문제를 해결할 수있는 방법을
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    발견했습니다.
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    그가 발견한 것은
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    평행상태에 있는 용기에
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    어떤 것, 즉 질소와 같은 것들을
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    더 넣어준다면
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    분자들은 다시 평행상태로 돌아가기위해
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    다시 반응을 하기 시작한다는 것 입니다.
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    르 샤틀리에는 또한
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    용기 속의 압력을 증가시키면
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    용기 속의 분자들은
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    원래의 압력으로 돌아가기위해서
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    다시 계속 반응을 하게 된다는
    것을 발견했습니다.
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    마치 사람이 가득한 방에
    있는 것과 비슷합니다.
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    분자가 많아지면 많아질수록
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    압력 또한 증가하게 되지요.
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    다시 반응식을 보게되면
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    우리는 왼편에서
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    4개의 분자가 있는걸 볼 수 있습니다.
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    그리고 오른편에는 2개만 있지요.
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    결국, 분자가 덜 북적거리고,
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    압력이 작은 방을 원하면
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    질소와 수소 분자들은
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    좀 더 작은 암모니아 분자가 되기 위해서
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    그들끼리 결합을 하기 시작합니다.
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    하버는 많은 양의 암모니아를
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    만드는 방법을 깨닫고
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    실제로 기계를 만들어
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    평행상태에 있는 반응에
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    압력을 증가시키면서
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    질소와 수소를 계속해서 투입하는
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    장치를 발명했습니다.
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    오늘날에 암모니아는 전세계적으로
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    가장 많이 생산되는 화합물 중 하나 입니다.
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    연간 약 1.31억 톤,
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    즉, 약 2900억 파운드의 암모니아가 생산됩니다.
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    1만 파운드 몸무게의
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    아프리카 코끼리가
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    3억 마리 있는 것과 같습니다.
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    80%의 암모니아는 비료 생산에 사용되고
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    나머지 20%는
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    산업용이나 가정용 청소용으로
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    혹은 다른 질산과 같은
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    질소 화합물을 만들기 위해 사용됩니다.
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    최근에 연구에서 밝혀진 바로는
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    비료에 들어있는 질소가
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    반 정도는 식물에게 흡수되지 않는다고 합니다.
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    결과적으로, 질소는 지구의
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    물과 대기에서
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    우리의 환경에 큰 손상을 입히는
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    변덕스러운 화합물인것 이죠.
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    물론, 하버가 처음 발명했을때
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    이런 문제까진 알지 못했겠지요.
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    그의 선구적인 발견을 따라서
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    과학자들은 위험한 결과를 만들지 않고
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    지금과 같은 수준의 식량생산을 할 수 있는
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    21세기의 새로운 하버법을 만들기 위해서
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    노력하고 있습니다.
Title:
세상을 배 불리기 위한 화학 반응 - 다니앨 D 듈렉(Daniel D. Dulek)
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전체강의보기 : http://ed.ted.com/lessons/the-chemical-reaction-that-feeds-the-world-daniel-d-dulek

어떻게 우리는 지구상의 70억명의 인구를 먹일만큼 빨리 작물을 키우는 걸까요? 그것은 바로 식물들이 살아남기 위해 공기 속의 질소를 암모니아로 바꿔서 좀 더 쉽게 흡수할 수 있게하는 '하버법' 덕분입니다. 비록 그것이 식품 생산량을 늘렸지만, 하버법은 또한 환경에 안 좋은 영향을 미칩니다. 다니앨 D 듈렉(Daniel D. Dulek)이 화학과 결과에 대해서 알아보았습니다.

강의: 다니앨 D 듈렉(Daniel D. Dulek)
애니메이션: 업힐 다운힐(Uphill Downhill)

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  • 번역 및 감수가 수고하셨습니다. 일부 문장 윤문 및 오역을 수정하였습니다. 감수자께서는 보다 꼼꼼히 번역문을 확인하시고 원번역자와 충분한 토의 과정을 거쳐 띄어쓰기 및 맞춤법 등 기본적인 사항부터 번역까지 성실하게 감수를 부탁드립니다. 여러 분께 강조하는 내용이지만, 번역 및 감수자는 TED 크레딧에 이름이 올라가는 책임감 있는 봉사입니다. 이번 건은 일부 수정하여 제가 승인하지만 다음 번역부터는 좀 더 관심 가져주시기를 부탁드립니다. 감사합니다.

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