내 집 마련의 꿈, 화학 덕분에 이룰 수 있었다?!

“집값, 어디까지 올라가는 거에요?↗”

하늘을 찌를 듯 높은 빌딩들, 옹기종기 모여 새로운 풍경을 이루는 아파트들… 빌딩숲을 이룬 세상 속 내 집은 있을까요? 하늘 높은 줄 모르고 치솟는 주거비에 내 집 마련의 꿈을 위해 열심히 허리띠를 졸라매는 현대인의 초상화는 어제 오늘의 일은 아닙니다. 

그런데 말이죠. 과거의 인류도 비슷한 고민을 했답니다. 그때는 집값이 아닌 집 짓는 기술이 없었기 때문인데요. 과거에도 내 집 마련이 꿈이었던 때가 있었답니다. 오늘은 인류의 주거 문제를 해결해준 화학의 놀라움에 대해 알아볼까요? 

 

 

01

주거 공간이 필요해요

   

1800년대 산업혁명 이후로 인구는 급격한 성장세를 맞았습니다. 산업혁명 이전 인구 수는 겨우 5~10억명이었지만 산업혁명 이후 급증해 200여 년이 지난 지금은 60억을 넘어 80억 인구를 돌파했습니다. 

산업혁명으로 인해 기술의 발전과 생산량의 증가가 시작되었고, 농업에서 산업으로 생활 양식이 변화하면서 사람들은 도시로 몰려들기 시작했는데요. 더 이상 단층이나 저층의 건물로는 사람들을 수용할 수 없어 더 높은 건물, 대규모 주거 공간의 필요성이 대두되었습니다.

 

 

02

안락한 주거를 위한 화학 건축 재료

  

산업혁명과 함께 발전한 것이 바로 화학 건축 재료인데요. 기존 건축물을 짓던 나무나 흙, 돌은 대규모 건축에 적합하지 않았기 때문에 더 튼튼하고 오래가는 화학물질로 건축 재료를 개발했습니다. 

화학 건축 재료 중 가장 유명한 것은 바로 ‘시멘트’입니다. 건물은 물론, 도로를 만드는 데도 사용되는 시멘트는 탄산칼슘(CaCO₃)이 주성분인 석회석을 가열해 만듭니다. 석회석을 가열하면 생석회인 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO₂)가 되며 산화칼슘을 점토와 혼합하면 시멘트가 제조되는데요. 이렇게 만들어진 시멘트에 모래, 자갈 등을 섞고 물을 넣어 반죽하면 우리가 흔히 아는 콘크리트가 됩니다. 

가벼우면서도 강도가 높은 알루미늄도 건축자재로 널리 사용되고 있답니다. 알루미늄은 보크사이트(Al₂O₃·2H₂O) 원석으로부터 전기 분해해서 만드는데요. 공기와 접촉하면 산화 알루미늄이라는 얇은 보호층을 형성해 물이나 공기에 부식되는 것을 막아주기 때문에 건물 외벽으로 사용되기에 안성맞춤입니다. 

건물의 외부 구조를 만들었다면, 내부도 튼튼해야겠죠. 안락한 주거를 위해서는 열 전달을 차단하고 편안한 실내 환경을 만드는 단열재가 필요합니다. 또한 창문을 설치해 외부의 온도변화를 막아 일정한 실내 온도를 유지할 수 있도록 해야 하죠. 

건축용 단열재로 가장 많이 쓰이는 스티로폼(스타이로폼)은 폴리스타이렌((C₈H₈)n) 발포체의 상품명이 대명사로 자리잡은 것으로 다량의 작은 공기층이 단열을 효과적으로 만드는 역할을 합니다. 한편, 창문에 사용되는 유리는 이산화규소(SiO₂)가 주 재료입니다. 단단하고 투명한 성질로 건물의 외벽이나 창문에 사용되고 있습니다.

 

 

03

대규모 건축은 철의 힘

   

무엇보다도 대규모 건축에서 중요한 것은 지진이나 해일과 같은 천재지변에 흔들리지 않고, 수십 층에 달하는 높이를 견디는 구조인데요. 이 구조를 위해 꼭 필요한 것이 바로 단단한 ‘철’입니다. 

우리가 아는 철은 ‘철광석’이라는 돌에서 나오는데요. 철광석 속 철은 산화철(Fe₂O₃) 형태로 존재합니다. 이 철광석을 용광로에 넣고, 코크스를 연소해 일산화탄소(3CO)와 결합시키면 철(2Fe)과 이산화탄소(3CO₂)로 환원됩니다. 이 과정에서 불순물을 제거하는 역할을 하는 석회석을 함께 넣는데 여러 과정을 거쳐 최종적으로 건축 재료로 사용하는 철이 만들어집니다.

1850년대부터 철의 제련 기술이 발전되면서 철근이 발명되고 건축물에 사용되었는데요. 파리 만국 박람회에서 공개된 에펠탑은 근대 철근 건축 기술의 발전을 보여주는 가장 상징적인 구조물이죠. 이후 철이 대량 생산되며 콘크리트 속에 철근을 넣어 강도를 높인 ‘철근 콘크리트’ 구조의 건축물이 등장합니다. 

 

 

04

화석 연료로 ‘삶의 질’ 향상

   

완벽한 주거의 마침표를 찍은 것은 바로 화석 연료를 사용한 난방과 취사입니다. 석탄, 석유, 천연가스 등 연료를 사용하면서 나무와 같은 직접적인 불 없이도 따듯하게 생활 할 수 있게 되었죠. 

화석연료 중 가장 효율이 좋은 메탄(CH₄)은 이산화탄소보타 28배 높은 열을 가두는 능력이 있는데요. 메탄 등이 포함된 화석 연료를 연소하여 산화시키면 다량의 열과 이산화탄소(CO₂), 그리고 물(2H₂O)이 발생합니다. 이 과정에서 발생하는 열과 물이 끓을 때 나오는 증기로 난방을 하게 되죠. 

이 외에도 화석 연료로 만든 플라스틱 소재가 생활 곳곳에 사용되는 전자제품 및 생활용품에 사용되면서 우리는 동굴에서 자연물과 살던 과거를 뒤로 하고 석유화학을 이용하는 현대의 삶에 적응하게 되었습니다. 


삶의 세 가지 기본 요소를 의식주라고 할 만큼 주거 생활은 우리 삶에 큰 영향을 미치고 있는데요. 우리가 도시에 모여 살게 된 것도, 높은 빌딩들이 자연스러운 풍경이 된 것도 모두 화학의 힘 덕분입니다. 현대인의 삶을 방식을 결정한 건축, 그리고 그 건축을 진일보 시킨 화학. 우리 삶을 바꾼 위대한 발명이 아닐까요?

 

 

 

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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