‘창조’하는 학문

2000년 白川박사에 대해서, 2001년 野依박사, 그리고 2002년 田中明 박사에 일본 화학계는 3년 연속해서 노벨상에 빛났습니다. 일본의 화학실력이 비로소 세계에 인정되고 있습니다. 이 세 명 외에도 곧 올해도 노벨상에 빛날 일본인이 몇 명이나 있는 것도 또한 세계가 인정하고 있는 것입니다.
화학의 역사는 그리스시대, 데모크리스트의 원자론에 시작됩니다. 그 후, 중세의 연금술, 마녀의 묘약, 그리고 근대의 원자가설, 주기법칙을 지나서 화학만능의 현대에 다다른 것입니다. 화학에는 다른 학문분야와 크게 다른 점이 있고, 그것은 물질을 만들 수 있는 것입니다. 화학은 근원물질인 원자를 자유로이 다루고, 이제까지 우주에 존재하지 않았던 전혀 새로운 분자를 만들기 시작하기 때문입니다. 이것은 나무와 금속 (못)을 다루어서 상자를 만드는 행위와는 꽤 차원이 다르다고 생각할 수 있습니다.
화학은 인간의 창조행위 중에서 신들이 한 창조에 가장 가까운 의미로써의 창조라고 하면 불손한 것인가? 화학의 장래는 바로 여기에 있습니다.
몸 주위를 봅시다. Colorful한 인쇄물, 필통에는 투명한 자, 부엌에 세제, 약상자에 약, 텔레비전은 얇은 형태의 액정 텔레비전. 이외에도 정전방지 스프레이, 다리미가 불필요한 와이셔츠의 형상기억 폴리머. 모든 것은 화학의 산물입니다. 화학은 매우 근원적이면서 동시에 매우 가까운 학문인 것입니다. 그것은 우주의 구성원리를 밝히려고 하는 고도로 형이상학적인 것이기 때문에 인간의 매일의 생활을 윤택하게 하기 위해서의 매우 공리(이익과 행복)적인 것까지 포함하고 있습니다.

가슴이 고동치는 선두연구

A. 화학이란 무엇인가?
단순하게 말하면 화학은 분자를 다루는 학문이라고 하는 것으로 되어있을 것입니다. 분자는 원자부터 생깁니다. 분자를 알기 위해서는 우선 원자를 알아야만 합니다.
그런데, 분자의 성질이란 무엇일까? 분자를 인간으로 바꿔봅니다. 인간의 성질, 그것은 슬플 때에 울고, 기쁠 때에 미소를 짓는 것입니다. 그러나 그것만은 아닙니다.
인간의 성질은 개인단위로 볼 때와, 집단, CLUB, 나라로 볼 경우와 꽤 다릅니다. 개인에서는 우정을 맺으면서도, 국가로써는 전쟁을 합니다. 분자의 성질도 같습니다.
기본적으로 하나의 분자로 기초를 두는 성질이 있습니다. 산의 전이, Keto · enol 의 호변이성 등이 있습니다. 화학반응은 어떤 것일까? 2개 분자의 에탄올부터 에틸에놀이 생기는 반응은 에탄올이 아무리 노력하더라도 하나의 분자로써는 진행은 어쩔 수 없습니다. 융점은 결정의 성질입니다. 결정은 다수의 분자가 규칙적으로 집합한 상태입니다. 즉 융점은 매우 많은 분자가 모여서 처음에 발견하는 성질인 것입니다. 이처럼 분자의 성질에는 분자단독이라도 발현되는 성질과 다수의 분자가 모여서 처음 발현되는 성질의 2종이 있습니다.
화학이 다루는 범위는 꽤 넓습니다. 즉 원자구조부터 원자집합체의 운동까지를 포함하는 것으로 됩니다.

B. 최선두의 화학
화학의 최선두의 이야기를 하는데 실제로 행하고 있는 흥미 깊은 연구를 몇 개 소개하는 것이 좋을 것 같습니다.
① 이론면을 응시해 봅니다.
여러분은 화학반응을 방향 설정하는 요소로써 전하, 입체방해, 생성물의 안전성 등을 배웠습니다. 그러나 하나 더 매우 중요한 요소가 있습니다. 그것은 분자궤도라고 불리 우는 것이 있습니다. 분자궤도는 원자 중의 전자가 그리는 전자궤도 같은 것이지만, 더욱 넓은 개념으로써 분자의 대부분의 성질은 분자궤도로 합리적이고 통일적으로 설명할 수 있습니다.
분자궤도는 분자 분자궤도법이라 불리 우는 계산으로 구할 수 있지만 이것은 양자론에 기초를 두고 고도로 복잡한 계산입니다. 이 이론의 매력에 빠지면 화학은 제군이 상상하는 “흰 옷을 입고 실험”과는 꽤 모양이 다른 것으로 됩니다.
컴퓨터 혹은 대형컴퓨터가 실험대를 대신합니다. 이 분야의 발전에 의해서 화학은 큰 변모를 하였습니다. 연금술과 마녀의 잡탕 같은 본질적으로 “해보지 않으면 알 수 없다”라고 하는 경험적 화학에 높은 확률로 정량예측 할 수 있는 수학적 화학이 도입된 것입니다.
② 생명도 화학현상의 관점부터 이해할 수 있습니다.
생명활동 중에서도 더욱 숭고한 부분인 유전을 담당하는 유전자가, 불과 4종류의 간단한 구조의 염기물질의 연속으로부터 되는 고분자화합물이라 하는 것은, 수업에서 배웠을 것입니다.
이 특정 부위의 염기가 다른 염기에 치환하면 장수의 경향을 보이고, 게다가 그와 같은 유전자를 갖은 사람이 특히 일본인에 많다라고 하는 연구가 1998년에 발표 된 것은 알고 계신 분이 많을 것입니다.
생명을 만드는 것은 아마 인간에는 허락되지 않을 것입니다. 인간에 허락된 것은 생명을 둘러싼 “물질부분”을 창조, 개변하는 것뿐입니다, 라고 생각할 수 있는 것이 타당일지 모릅니다. 그러나 생명이란 것은 무엇일까?
자발적으로 식물을 겸하고, 자기 증식합니다. 이것 뿐이라면 어떤 종의 합성분자에서도 비슷한 것을 합니다. 이 분자와 생명체와는 어디가 다른 것일까.
③ 더욱 화학다운 것은 역시 물질을 만들기 시작하는 것입니다.
광학이성체 A와 A’는 화학적 성질이 같고, 보통의 방법으로 합성하면 양자가 1:1로 섞여서 합성되고, 그 분리는 곤란하고 하는 것은 수업에서 배운 것입니다.
광학이성체의 한 쪽으로만 선택적으로 합성하는 것은 할 수 없는 것인가?
선택적 합성법이 연구되고, 2001년에 노벨상을 받은 野依교수의 연구를 시초로써 거의 완전하게 한 쪽만 합성할 수 있는 반응 예가 몇 개나 발견되었습니다. 그것은 다음과 같은 방법에 의합니다.
분자 중에는 다른 분자에 휘감기는 성질을 갖는 것이 있습니다. 이와 같은 성질을 갖는 큰 분자를 합성하고 그것을 이용해서 반응분자를 둘러싸고, 어떤 특정면만을 선택적으로 노출시키는 것입니다. 당연히, 시약은 그 노출면에 반응하기 때문에 결과적으로 선택합성으로 되는 것입니다.
이처럼 방법을 보면 분자는 마치 프라모델처럼 그 형태, 체적, 유연성 등 거의 모든 성질을 분명하게 한다라고 하는 것이 실감됩니다.
④ 초분자적 성질은?
우선, 다수의 분자가 모여있는 것에 의해서 처음 발현하는 성질이 있다라고 말하였습니다. 이것을 1개의 분자를 뛰어 넘은 성질이라 하는 의미로써 초분자적 성질이라고 부릅니다.
그 하나의 예가 유기초전도체입니다. 어떤 종류의 합금과 무기산화물이 극저온에서 전기저항을 잃고 초전도성을 보여준다고 하는 것은 Liner 신간선의 needs 등과 관련해서 알고있는 분이 많을 것입니다.
그것에 대해서, 일반으로 유기화합물은 전기가 흐르지 않는 절연체라고 하는 것도 알고 있을 것입니다.
그런데, 2000년에 노벨상을 수상한 白川교수의 연구에서 명확하게 된 것처럼 어떤 종의 유기화합물은 전기를 흐르는 성질을 갖습니다. 그것만이 아닙니다. 온도를 절대 온도 10도(10K)정도까지 내리면 초전도성을 보이는 것입니다.
놀라야 하는 것이 아닙니까! 이것을 유기초전도체라고 부르고 이미 몇 십번의 예가 합성되고 있습니다. 유기초전도체는 A, B라고 하는 2종의 분자부터 구성되는 결정입니다. 그리고 A부터 B로 전자가 이동하고, A+와 B-로 됩니다. 결정 중에서는 A+는 A+만, B-는 B-만 겹쳐집니다. 전자는 이 겹쳐진 B-를 마치 통로로써 돌아다니고, 결과로써 전기가 흐르게 되는 것입니다.
이와 같은 성질을 획득하기 위해서, A,B에 그대로의 성질이 요구됩니다. A는 전자를 놓아주기 쉽고, B는 전자를 받아들이기 쉽게 되지 않으면 안됩니다. 또한 결정 중에서 A+, B-가 정확히 겹치기 위해서는 A, B와도 평면에 가까운 쪽이 좋습니다.
이와 같은 것을 고려해서 적당한 분자구조를 생각하기 시작합니다. 이것을 분자설계라고 합니다. 화학반응을 반복해서 설계도대로의 분자를 합성하고 2종의 분자를 섞어서 결정으로 하고, 그리고 전기전도도의 온도변화를 측정하는 것입니다.
이 때 가슴이 고동치고 ‥‥‥. 상상하고 싶습니다.
‘미니자동차’를 개조해서 속력을 다투는 아이와 같은 것입니다.
그렇게, 연구라고 하는 것은 그러한 것입니다. 모든 가슴을 고동치게 하면서 연구하는 것입니다. 재미있어 어쩔 수 없는 것이 있습니다. 연구는 공부에서도 일에서도 없습니다. 때문에 여러분은 몰두하는 것입니다.

화학의 본질을 배우는 학생실험

A. 학과의 구성
학부가 몇 개의 학과의 집합에 의해서 구성되어 있는 것과 같은 식으로 학과에는 몇 개의 분야가 있고, 그 중에서 강좌로 하는 단위가 있습니다. 각 강좌에는 복수의 교수, 조교수, 조수, 기관 등의 교관이 있고, 이 교관진과 원생, 졸업연구생들의 학생진과 협력하면서 연구를 합니다. 각 강좌는 독립해서 어떤 특정분야를 연구하는 것입니다.
어떤 강좌가 있을까는 대학마다 차이가 있지만 일반적으로는 다음과 같습니다.
우선 이론분야를 다루는 물리화학강좌와 실험의 기초를 담당하는 분석화학강좌가 있습니다. 무기, 유기화합물을 다루는 것은 무기화학강좌, 유기화학강좌입니다. 생물을 분자레벨로 다루는 것이 생물화학강좌, 플라스틱관계는 고분자화학강좌입니다. 세라믹, 기능성분자는 전자를 무기, 후자를 유기 또는 무기화학강좌 중에 들어있는 것이 대부분입니다.

B.수업과목
① 일반과목
일반과목은 전문이외의, 말하면 일반상식을 키우기 위해서의 수업입니다. 지리, 역사, 경제, 철학 등 많은 수업과목이 있기 때문에 자신이 좋아하는 과목을 선택하면 좋습니다. 다만 응용화학과에서는 영어, 수학도 이 분야에 들어가는 것으로 됩니다. 최근은 수학, 영어가 고수인 학생이 증가했습니다. 그러나 화학에서 필요한 수학, 영어는 높은 수준은 아닙니다. 초조하지 말고, 차분히 공부해서 실력을 쌓는 것이 중요합니다.
② 전문교육
먼저 말한 각 분야에 각 각 기초적인 레벨부터 고도의 레벨까지, 몇 개의 과목의 수업도, 연습이라 하는 문제해답의 시간이 있고 그것을 주로 1~3년차까지 배웁니다. 자신이 장래, 물리화학을 주로 연구하고 싶은지, 혹은 유기화학을 하고 싶은지를 생각하고, 그 희망에 응해서 스스로 메뉴를 짜는 계획으로 되는 것이 많습니다. 물론 그 때에, 교관이 친절하게 상담해 주는 것은 말할 것 없습니다.
③ 학생실험
일반으로 응용화학과에서는 “화학의 본질은 실험에 있다”라고 하는 입장부터 실험을 중시하는 것이 많습니다.
3년차 수료까지는 학생실험으로써 먼저 각 분야의 실험을 합니다. 따라서 4년차로 되는 때에는 각 분야 모든 기초적인 지식과 실험기술이 배워 익히게 됩니다. 이것은 여러분에 있어서 대신할 수 없는 재산일 것입니다.
④ 졸업연구
이 상황에서 순조로이 나아가면, 4년차로 되는 때에, 꽤 실력을 배워 익히게 됩니다. 그럼 4년차는 무엇을 하는 것일까? 4년차로 되면 희망하는 강좌에 배속됩니다. 여기에서 처음 연구다운 것에 손을 담그는 것입니다. 강좌에는 교관 외에 박사, 석사의 대학원이 있습니다. 이 사람들로부터 매일, 그야말로 친절하게 교육, 훈련을 받아서 연구자의 소지를 만들어 가는 것입니다.

중요도를 높이는 대학원

여러분도, 당황하는 것은 아닐까. 고교의 이과 중, 화학은 이학부와 공학부의 양쪽에 있습니다. 어느쪽을 선택하면 좋을까?. 그러나 걱정할 필요는 없습니다. 화학이란 이름이 붙으면 이학부라도 공학부라도 연구하는 내용에 큰 차이는 없습니다. 연구내용이 다른 것은 학부가 아니고, 선생(=연구자)이 다른 것에 의합니다. 저는 이학부에 입학하고, 이학부에서 박사학위를 땄지만 지금은 공학부에 적을 두고 있습니다. 그리고 이학부에서 연구발전을 하고 있습니다.
다만 자세한 분야에서는 공학부에 있고 이학부에 없는 것이 있기 때문에, 약간의 주의는 필요합니다. 화학공학은 이학부에는 없습니다. 고분자관계도 이학부에는 조금인 것 같습니다. 대학은 지금 4년제부터 6년제로 이행하는 것처럼 보입니다. 특히 이공학부에서 현저합니다. 대학원이 있습니다. 학부 4년 + 대학원 2년(박사전기과정)의 SET로 되고 있습니다. 이제부터는 대학원의 시대입니다. 장래, 연구적인 직업에 근무하려고 생각하면 대학원을 나오는 것은 필수입니다. 연구는 나날이 고도로 되고, 그것에 따라서 연구자로 되기 위한 기초도 고도인 것이 요구되고 있습니다.

취직상황

응용화학관계의 졸업생이 취직하는 기업은 폭 넓은 직종에 넓어지고 있습니다.
응용화학이기 때문에 화학관계가 주체로 되지만 플라스틱, 고무, 세라믹 등 석유화학산업은 물론, 약품, 식품, 게다가 화장품처럼 범위는 넓은 범위에 걸치고 있습니다. 또한 자동차관계로의 취직도 인기 있습니다. 자동차는 플라스틱, 고무 게다가 연료전지와, 화학제품의 집합체입니다. 공무원관계는 언제나 변하지 않는 인기이고 , 국가, 현, 市町村을 불문하고, 많은 졸업생이 근무하고 있습니다. 그 외, 정보산업에의 취직도 많습니다. 화학관계의 회사부터 요망에 응하기 위해서는 전자관계의 졸업생의 지식으로써는 대응할 수 없고, 과학의 지식을 가진 인재가 필요하게 되는 것입니다. 이처럼 응용화학은 산업을 지탱하는 기반기술이기 때문에 대부분 모든 분야부터 구인이 요청되어 옵니다. 그러나 그것들 중에서 연구자로써의 취직을 바라면 대학원을 나온 쪽이 유리한 것은 말할 필요가 없습니다.
이제부터 화학을 담당하는 것은 여러분입니다. 여러분의 온화하고 신선한 두뇌에 화학의 장래가 걸려있습니다. 화학의 선두는 가슴이 고동치는 것으로서 가득 넘치고 있습니다.
고교 화학에서 화학을 싫어하지 않기를 바랍니다. 대학의 화학과에 오기를 바랍니다. 여러분의 노력을 부탁하고 그것이 보답될 것을 간절히 기도해 팬을 둡니다.
Good Luck

화학 · 응용화학의 근접영역도 배웁니다.

응용화학과, 공업화학과는 명칭은 다르지만 어느쪽 커리큘럼 상은 공통인 것이 많고, 물질, 생명현상 및 에너지의 본질을 원자 · 분자의 레벨로써 이해하고 기초화학부터 무기화학공학, 유기화학공학, 금속재료공학, 전자재료공학 외에 공업적 응용에 관해서 조화 잡힌 종합적 교육과 연구가 행하여 지고 있습니다.
응용화학공학과에서는 지구환경을 파괴하는 것 없이, 인류에 필요한 물질만을 생산하는 화학산업의 창조를 목표합니다. 물질, 생명현상 및 에너지의 본질을 원자 · 분자의 레벨로 이해하고 게다가 분자의 집합체로써의 Macro인 면에서의 특성을 이용하기 위한 연구가 행하여 지고 있습니다.
고분자공학과, 고분자학과에서는 고분자재료전반에 대해서 지식과 기초기술을 습득합니다. 화학을 Base로써 유기 및 고분자화학의 기초, 재료의 합성 · 개발, 생체고분자의 기능과 구조의 연구를 합니다.
기능물질화학과, 기능분자화학과, 기능분자공학과에서는 다양한 물질에 숨겨진 성질과 기능에 대해서의 이해를 찾습니다. 기초적인 자연과학기반의 위에 있고 실험과목이 중시되고, 화학, 응용화학뿐 아니라, 기능재료화학 등의 고도기술에 대해서도 다룹니다.
환경과학과, 환경화학과, 환경화학공학과, 환경화학Process공학과, 환경물질공학과, 환경Material학과에서는 환경문제해결을 위해서 환경의 현황을 파악하거나 자연계와 환경과 조화하는 유효한 화학기술과 재료 등의 개발을 합니다. 다루는 분야는 대학에 따라서 다양합니다.
나노화학과, 나노물질공학과에서는 물질공학과 고분자공학 등을 응용하고 원자와 분자의 배열과 조합을 나노레벨로 조작하는 것에 의해서 새로운 기술과 제품을 만들기 위해서 기초부터 응용까지 공부합니다.
물질공학과에서는 기능물질화학, 화학생명공학, 화학시스템공학을 시작하는 폭 넓은 화학영역의 학문 · 연구를 기초로써 복합재료와 세라믹스, 고분자재료, 유기재료, 생체기능물질 등의 특성평가와 해석을 통해서 신소재와 신재료의 개발을 합니다.
물질화학공학과에서는 물질, 재료, 에너지 등의 개발 · 생산 · 이용에 대해서 넓은 범위로 연구합니다. Micro적 · Micro적, 재료의 설계, 공안관리 및 폐기를 포함한 환경오염방지까지 종합적인 교육 · 연구를 합니다. 대부분의 대학이 학과를 복수의 Course, 또는 강좌로 조직하고 있습니다