물이 특수한 성질을 가지고 있는 이유는 무엇일까? 그 원인은 물 분자끼리의 특수한 결합인 ‘수소 결합’에 있다. 즉 물의 신비한 성질은 바로 수소에서 나오는 것이다. 『기적의 물질 물과 수소』에서는 생명 유지에 가장 기본이 되는 ‘물’과, 물의 신비한 성질을 만들어 내는 ‘수소’의 핵심에 대해 알아본다. 제1장에서는 먼저 물의 화학적·물리적 성질을 정리한다. 제2장에서는 물이 지구와 생명을 어떻게 유지하고 있는지를 살펴본다. 제3장과 4장에서는 수소의 성질에 초점을 맞춘다. 제5장의 주제는 ‘수소 에너지 사회’이다. 수소 에너지 사회를 실현하기 위한 구체적인 사례, 그리고 그 과정에서 생기는 앞으로 해결해야 할 과제 등을 알아본다.

저자 : 편집부 협력자 명단 고바야시 후미아키 小林文明: 일본 방위대학교 지구해양학과 교수, 이학 박사 구라모토 기요시 倉本 圭: 일본 홋카이도 대학 대학원 이학연구원 지구행성과학부문 교수, 이학 박사 구리타 게이 栗田 敬: 일본 도쿄 대학 지진연구소 교수, 이학 박사 기무라 류지 木村龍治: 전 일본 호소(放送) 대학 교수, 도쿄 대학 명예 교수, 이학 박사 기타사코 유이치 北迫勇一: 일본 도쿄 의과치과대학 대학원 부식제어분야 비상근 강사, 치의학 박사 니시하라 히로시 西原 寬: 일본 도쿄 대학 대학원 이학계연구과 화학전공 교수, 이학 박사 다지카 에이이치 田近英一: 일본 도쿄 대학 대학원 이학계연구과 교수, 이학 박사 다키자와 사토시 瀧澤 智: 일본 도쿄 대학 대학원 공학계연구과 도시공학전공 교수, 공학 박사 도멘 가즈나리 堂免一成: 일본 도쿄 대학 대학원 공학계연구과 화학시스템공학전공 교수, 이학 박사 마쓰모토 마사카즈 松本正和: 일본 오카야마(岡山) 대학 이분야(異分野) 기초과학연구소 부교수, 이학 박사 마쓰이 다카후미 松井孝典: 일본 도쿄 대학 명예 교수, 지바(千葉) 공업대학 행성탐사연구센터 소장, 이학 박사 모치즈키 겐지 望月建爾: 일본 오카야마(岡山) 대학 이분야(異分野) 기초과학연구소 특임 조교수, 이학 박사 사마키 다케오 左卷健男: 일본 호세이(法政) 대학 교직과정센터 교수 사사키 다카노리 佐佐木貴敎: 일본 교토 대학 대학원 이학연구과 물리학·우주물리학전공 조교수, 이학 박사 사사키 쇼 佐佐木 晶: 일본 오사카 대학 대학원 이학연구과 교수, 이학 박사 사카이 다쓰오 坂井建雄: 일본 준텐도(順天堂) 대학 의학부 해부학·생체구조과학 교수, 의학 박사 사코 다케시 佐古 猛: 일본 시즈오카(靜岡) 대학 공학부 화학바이오공학과 교수, 공학 박사 사쿠라이 히로무 櫻井 弘: 일본 교토 약과대학 명예 교수, 약학 박사 세키네 야스히토 關根康人: 일본 도쿄 대학 대학원 이학계연구과 부교수, 이학 박사 시미즈 겐타로 淸水謙多郞: 일본 도쿄 대학 대학원 농학생명과학연구과 교수, 이학 박사 시바야마 미쓰히로 柴山充弘: 일본 도쿄 대학 물성연구소 부속 중성자과학연구시설 시설장, 공학 박사 쓰시마 가쓰토시 對馬勝年: 일본 도야마(富山) 대학 명예 교수, 이학 박사 아이카와 유리 相川祐理: 일본 쓰쿠바 (筑波) 대학 계산과학연구센터 교수, 이학 박사 아즈마 아키라 東 昭: 일본 도쿄 대학 명예 교수, 공학 박사 야마시타 고이치 山下晃一: 일본 도쿄 대학 대학원 공학계연구과 화학시스템공학전공 교수, 공학 박사 오미네 이와오 大峯 巖: 일본 자연과학연구기구 분자과학연구소 명예 교수, Ph.D. 오히라 에이지 大平英二: 일본 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO) 주임 연구원 와타나베 준이치 渡部潤一: 일본 국립천문대 부대장(副臺長)·교수, 이학 박사 요시노 데루오 吉野輝雄: 일본 국제기독교대학 명예 교수, 이학 박사 이와모리 히카루 岩森 光: 일본 해양연구개발기구 상석 연구원, 도쿄 공업대학 특정 교수, Ph.D. 이케우치 마사히코 池內昌彦: 일본 도쿄 대학 대학원 종합문화연구과 광역과학전공 교수, 이학 박사 이코마 마사히로 生駒大洋: 일본 도쿄 대학 대학원 이학계연구과 부교수, 이학 박사 하야시 아카리 林 燈: 일본 규슈 대학 수소에너지국제연구센터 교수, Ph.D. 하야카와 하지메 早川 基: JAXA(일본 우주항공연구개발기구) 우주과학연구소 교수, 이학 박사 후루카와 요시노리 古川義純: 일본 홋카이도 대학 저온과학연구소 명예 교수, 이학 박사 후쿠다 히로오 福田裕穗: 일본 도쿄 대학 대학원 이학계연구과 교수, 이학 박사

1장 물의 성질 물은 이상한 물질 / 물 분자의 궤도 ①~② / 물 분자의 구조 / 수소 결합 ①~② / 액체의 물 / 고체의 물 / 물의 성질 ①~② / DNA와 수소 결합 ①~② / 물과 용해 ①~③ / 얼음의 성질 / 수면의 성질 ― 물 위를 달리는 동물 칼럼 어는점 아래에서도 얼음이 얼지 않는다 ― ‘과냉각’의 불가사의 칼럼 세계 최초 ― 얼음이 녹는 ‘계기’를 규명 칼럼 고온, 고압에서 생기는 ‘초임계수’란? 2장 지구와 생명을 유지하는 물 물의 이상한 성질 / 바닷물과 몸속의 액체 / 원시 태양계 / 생명의 탄생 / 유기 화합물 / 광합성 세균 / 식물의 육상 진출 / 혈액 / 소변·땀 / 기후를 조정하는 물 / 물을 유지하는 환경 / 구름의 형성 / 비의 종류 / ‘물의 행성’이 되는 조건 / 전 지구 동결 / 수성 ― 물의 증거 / 화성 ― 물의 증거 / 목성 ― 물의 증거 / 토성 ― 물의 증거 / 명왕성 ― 물의 증거 칼럼 수돗물 칼럼 미네랄워터 칼럼 눈의 형성 3장 수소의 성질 수소의 탄생 / 우주의 수소 / 수소의 발견 / 수소의 성질 / 수소 분자의 궤도 ①~② / 수소의 화합물 ①~② 4장 산과 염기 신맛을 느끼는 미각 / 리트머스 색소 / 산과 염기의 정의 ①~② / pH / 산에 썩는 이 / 위장약 / 해양 산성화 ①~② 5장 수소 에너지 연료 전지 자동차 / 물의 전기 분해 / 연료 전지 / 수소 제조 ①~③ / 수소 에너지 사회 ①~②

1. 출간 의의 물의 신비한 성질은 수소에서 나온다 물은 우리 인간의 생활에서 빼놓을 수 없는 물질이다. 그런데 물은 사실은 매우 ‘이상한’ 물질이다. 예컨대 액체의 물은 0℃에서 얼음(고체)이 되고, 100℃에서 수증기(기체)가 된다. 우리의 일상생활의 범위에서 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태를 보이는 물질은 물과 비슷한 것 가운데는 찾아보기 어렵다. 그리고 얼음은 물에 뜨는데, 고체가 액체보다 가벼운 성질도 매우 드문 것이다. 이렇듯 물의 ‘이상한’ 성질을 들자면 40가지 이상이나 된다. 물이 이렇게 특수한 성질을 가지고 있는 이유는 무엇일까? 그 원인은 물 분자끼리의 특수한 결합인 ‘수소 결합’에 있다. 즉 물의 신비한 성질은 바로 수소에서 나오는 것이다. 이 책에서는 생명 유지에 가장 기본이 되는 ‘물’과, 물의 신비한 성질을 만들어 내는 ‘수소’의 핵심에 대해 알아본다. 제1장에서는 먼저 물의 화학적·물리적 성질을 정리한다. 즉 물의 기본적인 성질, 물 분자의 궤도, 구조, 수소 결합, 액체·고체·기체의 물, 얼음과 수면의 성질 등을 분자 수준에서 상세히 알아본다. 한편 물은 우리 지구에 한없는 은혜를 베풀었다. 지구 표면에 안정적으로 존재함으로써 생명을 탄생, 진화시켰으며, 우리가 살아갈 수 있는 기후를 제공했다. 제2장에서는 이처럼 물이 지구와 생명을 어떻게 유지하고 있는지를 살펴본다. 제3장과 4장에서는 수소의 성질에 초점을 맞춘다. 수소의 탄생, 우주의 수소, 수소의 발견과 성질, 수소의 화합물, 산과 염기 등, 수소의 특수한 성질이 어떻게 해서 나타나는지를 소개한다. 제5장의 주제는 ‘수소 에너지 사회’이다. 수소 에너지 사회를 실현하기 위한 구체적인 사례, 그리고 그 과정에서 생기는 앞으로 해결해야 할 과제 등을 알아본다. 물과 수소는 우리 인간의 생명은 물론, 편리하고 안전한 생활을 하는 데 반드시 필요한 물질이다. 이 책을 통해 물과 수소의 핵심 성질을 빠짐없이 정리할 수 있을 것이다. 2. 특징 ● 눈에 보이지 않는 화학의 세계를 눈으로 확인한다 물과 수소의 성질은 화학을 통해 확인된다. 그러나 우리 주변에서 화학의 전개 과정을 눈으로 파악할 수 있는 기회는 많지 않다. 이 책 [물과 수소]는 분자 및 원자 수준에서 일어나는 화학의 여러 과정을 세계 최고 수준의 정밀한 일러스트레이션으로 구성해서 보여 준다. 화학의 진행 과정을 눈으로 이해할 수 있다. ● 물의 성질 : 물 분자의 궤도, 구조, 수소 결합, 액체·고체의 물, 얼음과 수면의 성질 인간과 뗄 수 없는 관계에 있는 ‘물’은 사실은 매우 ‘이상한’ 물질이다. 얼음(고체)이 물(액체)에 뜨거나 녹는점과 끓는점이 이상하게 높은 등, 이상한 점을 들자면 대단히 많다. 물은 왜 다른 물질에 비해 특이한 성질을 가진 것일까? 물이 가지고 있는 기묘한 성질과, 그러한 성질이 왜 만들어졌는지에 대해 알아본다. ● 물의 혜택 : 생명의 탄생·화합물·광합성과 물, 혈액·소변·땀, 물과 기후, 다른 행성들의 물 우리 지구는 태양계에서 유일하게 그 표면에 안정적으로 물을 가득 채우고 있는 행성이다. 물의 성질 덕분에 지구상에서는 생명이 탄생, 진화하고, 살아갈 수 있는 기후가 만들어졌다. 물이 지구와 생명을 유지해 주는 메커니즘을 살펴본다. 또 혈액·소변·땀·미네랄워터 등 우리의 몸과 밀접한 관계를 가진 성분에 대해서도 소개한다. ● 수소의 성질 : 수소의 탄생, 우주의 수소, 수소의 발견과 성질, 수소의 화합물, 산과 염기 물에 ‘이상한’ 성질을 부여하는 것은 수소 결합이다. 수소 결합을 일으키는 수소 원자 또한 실로 특이한 성질을 가진 원자이다. 아주 ‘가볍고’ ‘자유자재로 변하는’ 수소가 어떻게 발견되었는지를 알아보고, 화학적으로 어떤 성질을 가지고 있는지를 정리한다. 또 산성, 중성, 알칼리성의 정의에 수소 이온이 사용되는 경위와 몸속의 산성화, 그리고 환경의 산성화에 관련된 화제도 소개한다. ● 수소 에너지 : 연료 전지 자동차, 물의 전기 분해, 연료 전지, 수소의 제조와 활용 수소는 무진장하며 환경에 좋은 차세대 에너지로 크게 주목 받고 있다. 또 수소를 에너지로 사용하는 연료 전지나, 그것을 탑재한 연료 전지 자동차가 보급되고 있다. 그러나 수소를 값싸게 대량으로 확보하기는 아직도 어려워서 과제가 많이 남아 있다. 수소를 에너지로 이용하기 위한 기술과 앞으로의 과제에 대해 알아본다. ● 과학 단행본 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’ 뛰어난 그래픽과 수준 높은 해설 기사로 유명한 과학 잡지 Newton은, 핵심 기사만을 선정해서 주제별로 재구성해 과학 단행본 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’로 펴내고 있다. [상대성 이론] [지진이란 무엇인가] [미분과 적분] [주기율표] [비주얼 생물] 등의 100여 권의 자매 도서도 인기리에 판매되고 있다.