커다란 세계를 만드는 조그만 원자

우리 아이 과학의 첫 걸음, 《야무진 과학씨 시리즈》
교과서 속 딱딱한 과학 이야기를 말랑말랑하고 재미있고 야무지게 만난다!

‘야무진 과학씨' 시리즈의 아홉 번째 책,『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』에서 야무진 과학씨는 원자를 뜻하는 영어 이름 ‘아톰(atom)’이라는 이름의 캐릭터로 변신한다. 아톰은 우리를 원자의 세계로 초대하기 전, 먼저 우리 주변 것들에 대해 생각해 보게 한다.
수없이 많은 물질이 모여 우리의 몸을 만들고, 우리가 사용하는 물건을 만들고, 우리가 살아가는 세상도 만든다. 이처럼 물질은 그 종류가 수없이 많고 그 성질도 저마다 다르다. 그렇다면 이렇게 다양한 물질은 도대체 무엇으로 이루어진 것일까? 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』에서는 그것이 ‘원자’가 있기 때문이라고 말하며, 아이들이 무한한 원자의 세계를 왜 알아야 하는지에 대해 이해하며 책읽기를 이어나갈 수 있게 해 준다.
원자는 우리 주변에 존재하는 모든 물체들을 이루고 있는 물질이지만 눈에는 보이지 않기 때문에 그 특징이나 성질, 중요성 등은 알기 어렵다. ‘늘 사용하는 물건, 특별할 것 없어 보이는 주변 환경 속에 무슨 비밀이 있겠어?’라고 생각하기 쉽지만 ‘원자’에 대해 알게 되면 주변의 하찮은 물체 하나도 다르게 보일 것이다. 똑같은 컵인데 왜 종이컵과 플라스틱 컵의 사용 용도와 특징이 다른지, 왜 자동차는 고무나 종이가 아닌 금속으로 만드는지, 무조건 달달달 외우기만 했던 주기율표 속에는 어떤 흥미로운 역사와 규칙이 담겨 있는지 등 우리가 지금껏 당연하고 어렵게만 생각해왔던 것들 속에 숨은 과학적 원리와 법칙을 쉽고 재미있게 들려준다.
무엇보다 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』는 초등학교 아이들이 과학의 기초에 대해 공부할 때 가장 어려워하는 ‘원자, 원소, 분자’ 등의 개념을 체계적으로 이해하여 더 심화된 내용이 소개되었을 때에도 별 어려움 없이 학습을 이어나갈 수 있게 해 준다.
아이들은 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』를 통해 눈에 보이지 않는 원자가 세상과 사람들의 일상에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지, 그것을 응용한 기술과 물건들에는 무엇이 있는지, 원자의 특징과 성질을 정확히 이해하고 바라보는 세상은 얼마나 신비롭고 경이로운지 등 아이들이 과학 공부를 바탕으로 세상을 더 깊고 넓게 바라볼 수 있게 한다.

■ 눈에 보이지도 않는 원자와 분자를 꼭 알아야 하나요?
원자, 원소, 분자, 물질 등을 알고 나면 세상이 다르게 보일 걸?
아이들은 교과 과정을 통해 초등학교 3학년 때부터 물질에 대해 배우기 시작한다. 3학년 1학기 과학 교과서 1단원 ‘우리 생활과 물질’이라는 단원을 통해 물질이란 무엇이며, 각각의 물질들은 어떤 특성과 성질을 가지고 있는지에 대해 공부한다. 그런 다음 3학년 2학기 1단원 ‘액체와 기체의 부피’라는 단원을 통해 물질이 액체, 고체, 기체의 상태일 때 각각 어떤 특성과 성질을 갖게 되는지, 왜 그러한 변화가 생기는지 등에 대해 배운다. 이어 4학년 1학기 4단원 ‘모습을 바꾸는 물’, 5학년 2학기 2단원 ‘용해와 용액’을 통해서는 물이라는 물질이 상태 변화를 하였을 때 어떠한 특성을 갖게 되는지, 용해, 용매, 용질, 용액 등의 정확한 의미는 무엇인지, 물질의 상태를 변화시킬 수 있는 실험에는 어떠한 것들이 있는지를 공부한다.
이처럼 과학 교과서 속에서 다뤄지는 ‘물질’에 대한 이야기는 초등학교 3학년부터 5학년까지 계속 이어지고, 중.고등학교에서는 ‘물리’와 ‘화학’이라는 과목을 통해 심층적으로 공부하게 되는데 이는 그만큼 물질이라는 개념이 과학적으로 중요하고 우리의 생활 전반에 막대한 영향을 끼치고 있다는 것을 보여 주는 한 예시일 것이다.
『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』는 원자, 원소, 분자 등 물질과 관련 있는 개념에 대해 본격적으로 설명하기 전, 아이들이 좀 더 적극적으로 과학의 세계에 뛰어들 수 있도록 책의 첫 부분에서 ‘만약 마음대로 물질을 바꾼다면?’ 이라는 흥미로운 질문을 던진다. 그런 다음 아이들이 한번쯤은 상상해 봤을 상황을 생생한 만화를 통해 보여 주며 아이들이 왜 물질에 대해 알아야 하는지를 이해하고 책읽기를 이어나갈 수 있게 한다.
책가방을 챙기던 아이가 잘 깎은 연필을 쇠로 된 필통에 넣으려다가 연필심이 부러지자 ‘아, 고무로 된 필통이었으면 연필심도 부러지지 않고 잘 들어갔을 텐데…….’라는 아쉬운 마음을 갖게 된다. 그 후 아이는 이 세상 모든 물건들이 다 고무로 만들어진 세상을 경험하게 된다. 사람이 부딪혀도 다치지 않고, 좁은 공간에도 쉽게 주차할 수 있는 고무 자동차를 보며 ‘안전하고 참 쓸모 있다!’고 생각한 아이는 아주 잠시 흡족한 마음을 갖지만 이내 햇빛을 받아 찐득찐득해진 차문을 열며 후회하게 된다. 또한 나무로 만들어 작동하지 않는 드라이어와 물을 데울 수 없는 나무 주전자를 바라보며 아이는 ‘이 세상 모든 물건은 다 저마다 잘 어울리는 물질로 만들어졌구나!’라는 것을 깨닫고, 당연하게만 바라봐 왔던 세상을 다른 눈으로 보게 된다.
이처럼 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』는 재미있는 상상과 흥미로운 사례들을 통해 과학 이야기를 들려주기 때문에 아이들이 ‘과학을 공부하고 있다.’는 부담감을 떨쳐버릴 수 있게 한다. 단순한 호기심을 따라 차근차근 과학의 세계에 빠져들면서 차츰 과학을 깊이 있게 이해하고 받아들이게 하는 것이다. 아톰으로 변신한 야무진 과학씨와 함께 ‘물질’이라는 것은 무엇인지, 물질의 겉보기 성질에는 무엇이 있는지, 용해도와 밀도는 무엇인지, 원소, 원자, 분자는 각각 어떻게 다른지, 주기율표는 어떻게 만들어졌는지, 물질의 상태 변화에 따라 특징은 어떻게 달라지는지 등에 대해 하나씩 이해해 나가다보면 어느새 어렵고 까다롭게만 느껴졌던 과학 공부가 쉽고 부담 없이 다가올 것이다. 또한 과학을 공부하고 과학의 여러 개념과 원리들을 아는 것이 단순히 과학 시험에서 좋은 점수를 받기 위해서만이 아니라 나와 세상을 더 깊이 있게 이해하기 위한 방법이라는 사실도 깨닫게 될 것이다.

■ 처음으로 원소 기호를 만든 사람들이 중세 시대의 연금술사라고요?
우리는 흔히 어떤 지역의 지도를 그릴 때 기호를 써서 집이나 산, 강 따위를 나타낸다. 말로 설명하는 것보다 이해하기 쉽고 지형의 상태가 한눈에 파악되기 때문이다. 이처럼 과학자들도 지금껏 알아낸 110개 정도의 원소들을 ‘원소 기호’를 통해 간단하고 편리하며 보기 좋게 정리하였다. 이렇게 110개의 원소들이 잘 정리된 것을 ‘주기율표’라고 한다.
얼핏 기호로 표시된 원소들이 규칙 없이 나열된 것처럼 보이지만 사실 주기율표는 원소 사이의 공통점과 차이점을 고려하여 과학적인 기준에 따라 구분되어 있다. 그러나 우리는 지금껏 학교에서 원소와 주기율표를 배울 때 이것이 왜 만들어지게 되었는지, 어떠한 역사적 사건을 통해 이러한 모습으로 완성되었는지에 대해서 알지 못한 채 무조건 암기할 것만을 강요받았다. 그렇기 때문에 아이들에게 주기율표는 무시무시한 공포의 대상일 수밖에 없다. 하지만 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』에서는 주기율표가 지금의 모습을 갖추기까지의 과정과 역사적 사실을 상세하게 들려주며 아이들 스스로 주기율표 속에 숨은 과학적 기준을 생각해볼 수 있게 한다.
각각의 다른 물질들을 섞어 금으로 만들고자 했던 연금술사들의 수많은 실험 속에서 우연찮게 발견된 새로운 물질, 그리고 그 새로운 물질을 다른 사람들이 알아보지 못하도록 자신만 알고 있는 기호를 통해 표현했던 연금술사들의 행동이 시초가 되어 여러 가지 주기율표가 만들어 졌다는 사실을 알게 되면 아이들은 딱딱하게만 느껴졌던 주기율표가 마치 무한한 비밀을 갖고 있는 비밀지도처럼 보일 것이다.
또한 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』를 통해 주기율표에 나열된 110가지의 원소들이 다양하게 결합하여 수없이 많은 종류의 물질들을 만들어 내고, 인간은 그 물질들을 물체의 사용 목적과 특징에 맞게 선택하여 물건을 만들어낸다는 사실을 알게 된 아이들은 ‘옛날부터 연필은 나무로 만들었으니까 나무로 만드는 것이 당연하지, 자동차는 튼튼해야 하니까 쇠로 만드는 것이 당연하지!’라고 생각해 왔던 자신이 지금껏 무엇을 모르고 있었는지를 깨닫게 될 것이다.

■ 야무진 과학씨와 함께라면, 고학년이 되어도 과학 공부 문제없어요!
아이들이 과학 공부에 어려움을 느끼게 되는 것은 기초 개념에 대한 이해가 불확실한 상태에서 상위 개념에 대해 배워야 할 때인데, 특히 눈에 보이지 않는 과학적 사실을 이해해야 하거나 개념을 알아야 할 때 아이들은 과학이 현실적이지 않은 것을 배우는 학문이라 오해하기 쉽다.
하지만 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』는 원소, 원자, 분자, 상태 변화, 용해도, 밀도, 주기율표, 원소 기호 등 과학 교과서 속에 등장하는 용어들을 흥미로운 사례와 쉽고 재미있는 설명을 통해 알려주기 때문에 아이들이 기초 개념을 확실히 이해하고, 과학에 대한 두려움과 선입견을 갖지 않고 흥미 있게 과학 공부를 이어나갈 수 있게 해 준다.
이처럼 『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』를 통해 왜 이 물체는 이런 모양과 재질로 만들어졌는지, 왜 칼슘은 Ca로 표현하는지, 엄마가 주방에서 음식을 만들면 왜 내방까지 맛있는 냄새가 퍼지는지 등에 대한 이유를 알고, 지금껏 무심코 지나쳤던 것들 속에 숨어 있는 물질의 다양한 성질과 특징, 법칙 등에 대해 이해하고 과학 공부의 기초를 탄탄하게 만들어 나간다면, 고학년 과학 교과서에 아무리 물질에 대한 생소하고 어려운 내용이 나오더라도 금방 이해하고 받아들일 수 있을 것이다.

■ 알찬 정보가 아기자기한 그림과 재미있는 만화로!
『커다란 세계를 만드는 조그만 원자』의 특징 중 하나는 바로 재미있는 만화가 처음부터 아이들의 호기심과 시선을 잡아끈다는 것이다. 책의 본문이 시작되기 전, “만약 마음대로 물질을 바꾼다면?”이라는 재미있는 상상을 만화로 표현하여, ‘물질’이 우리 일상생활에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지를 깊이 있게 이해하고 편안한 마음으로 책읽기를 이어나갈 수 있게 해 준다.
또한 눈으로 관찰할 수 없는 다양한 원자 모형에서부터 열기구를 타고 하늘에 올라 내가 살고 있는 지역을 바라보는 것 같은 풍경까지 세밀한 그림으로 생생하게 표현하여, 내가 지금껏 무심코 지나쳤던 일상들을 그림을 통해 다시 한 번 되새겨 보며 과학적으로 이해할 수 있도록 돕는다.
더불어 기원전 600년쯤부터 원소에 대한 과학자들의 생각은 어떻게 변화되어 왔는지, 물과 소금은 각각 어떤 원자가 섞여 물분자와 소금 분자가 되는지 등과 관련한 과학적 사실들을 짤막한 만화로 흥미 있게 표현하여 읽는 재미와 보는 즐거움을 더한다.
책의 말미에는 이 책에서 다룬 여러 지식 정보를 다시 한 번 정리할 수 있도록 ‘야무진 백과’를 수록하여 아이들이 교과 과정 공부를 통해 접하게 될 어려운 용어들에 대한 이해를 돕는다.