창조과학 칼럼 (11) 빛의 축제
김영호 저 (대구경북첨단의료산업진흥재단, yhkim@dgmif.re.kr)
언젠가부터 불그스름하게 물들어가는 저녁노을이 참 좋아졌다. 지난 주말 오후 늦게 오랜만에 서녘노을을 바라보며 산책하려고 근처 공원에 갔다가 땅에 내려앉은 수많은 별들을 보았다. 강변을 따라 펼쳐진 잔디밭에 떼를 지어 날아올라 반짝 반짝 빛을 내는 반딧불이들, 그들만의 빛의 축제가 한창이었다. 저녁노을이 익어갈수록 더욱 더 빛을 발하는 반딧불이의 불빛, 그 위를 고요히 비추는 가로등 불빛 그리고 밤하늘의 별빛. 세상에는 낮의 밝은 햇빛뿐만 아니라 밤에도 세상을 밝히는 다양한 빛들이 있어 더욱 아름답다. 이처럼 빛을 담은 그릇들도 아름답지만 빛 자체는 더욱 소중하고 아름답다. 이 빛은 어디에서 왔을까!
빛
눈으로 빛을 인식하고 세상을 밝게 보기 때문에 우리는 빛에 대해서 잘 안다. 또한 일상 가운데서 다양한 종류의 빛들을 사용하고 있기 때문에 빛에 대해서 아주 잘 알고 있다. 그렇지만 과학자들은 지난 수백 년 동안 빛이란 무엇인가에 대해서 알려고 많은 연구와 논쟁을 벌여왔다. 빛을 파동이라고 말했던 17세기 초의 호이겐스의 주장을 따르는 무리와 빛을 입자라고 말했던 뉴턴의 주장을 따르는 무리의 끝없는 논쟁과 대립이 있어왔다. 결국 20세기 초 아인슈타인의 광양자설과 이후 양자역학의 발달로 빛은 파동의 성질과 입자의 성질을 모두 갖는 것으로 결론지어졌다. 이처럼 빛이란 알면 알수록 신기하고 다양한 면이 있다. 일반적으로 빛은 전자기파의 일종으로서 우리의 눈으로 볼 수 있는 가시광선영역(400-800 nm 파장)과 자외선과 적외선 등으로 나뉜다.
빛 내리
반딧불이가 풀밭에서 꽁지에 불을 밝히며 날아가는 것을 보면서 ‘멋 부리다 꽁지가 불타서 익어버리면 어쩌려고 저러나’ 라는 생각을 하며 웃음 지어보았다. 우리 주변에서 볼 수 있는 대부분의 빛은 발광하는 동안 열도 함께 낸다. 예로서 촛불, 모닥불, 가스불, 백열등, 형광등, 그리고 햇빛 등이 있다.
그렇지만, 반딧불이는 빛을 내는 동안 열을 내지 않는 냉광을 만들기 때문에 꽁지가 열에 익을 위험이 없다. 이처럼 생물발광을 하는 생물체에는 반딧불이 외에도 조개물벼룩, 불똥꼴뚜기, 버섯 같은 균류 50여종, 세균 70여종, 갈매기조개, 어류 등이 있다. 이 피조물들은 몸속에 있는 발광물질인 루시페린을 산화시켜서 화학 에너지를 빛 에너지로 바꾸면서 빛을 낸다. 이처럼 세상에는 빛을 담은 다양한 그릇들이 곳곳에 있어서 낮과 밤의 아름다움을 더해간다.
빛-식물의 밥
건조한 흙을 화분에 넣고 어린 나무를 심은 뒤, 5년 동안 물만 주며 길렀더니 어린 나무는 무게가 74.47kg이 증가한 반면 흙은 겨우 0.06kg이 줄었다는 결론을 얻으면서 ‘식물은 과연 무엇을 먹고 사는가’에 대해 의문을 가졌던 사람이 반 헬몬트(1648년)였다. 그는 식물은 단지 물만으로 자란다는 결론을 내렸다. 이후 메이어(1862년)와 작스(1864년)의 연구에 의해 식물이 빛에너지를 화학에너지로 변환하여 유기물인 녹말을 생성하는 것을 밝혔다.
즉 우리가 알고 있는 식물의 광합성의 과정을 밝혀낸 것이다. 식물의 광합성은 빛에너지를 이용하여 물과 이산화탄소를 포도당으로 바꾸는 과정이다. 즉 식물은 빛을 먹고 산다고도 할 수 있다. 최근 과학기술자들은 빛에 반응하는 세라믹재료를 사용하여 빛을 전기로 바꾸는 태양전지를 개발하였고 이것은 이미 일상생활에 사용되고 있다. 그러나 그 태양전지의 효율은 하나님께서 설계하시고 창조하신 식물의 광합성 기구인 엽록소의 빛을 이용하는 효율보다 훨씬 뒤떨어진다. 그래서 최근 과학자들은 하나님의 창조물인 식물의 엽록소를 사용하여 빛을 전기로 바꾸어 저장하는 태양전지의 연구에 집중하고 있다. 즉 MIT, 미 해군연구소 및 테네시 대학의 연구원들이 시금치 잎의 엽록소를 사용하여 빛을 전기로 바꾸는 태양전지를 개발하여 최근에 화제가 되고 있다.
태초에 빛을 만드신 하나님께서 땅과 물 그리고 하늘에 빛을 담은 반짝이는 그릇들을 곳곳에 두셔서 세상을 더욱 아름답게 빛나게 하셨다. 또한 빛에 다양한 기능들을 담아두셔서 그것으로 많은 유익한 결과들을 얻도록 하셨다. 사람과 동물이 식물을 먹고 살듯이, 식물은 물과 이산화탄소와 더불어 빛을 먹고 산다. 세상에서 맨 처음 만들어진 빛, 그리고 빛을 담은 다양한 그릇들을 보면서 멋진 창조주 하나님을 떠올려본다.
