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표면의 과학

표면의 개념과 원자와 분자, 액체와 콜로이드, 금속의 표면, 고분자의 표면, 생체의 표면에 대하여 서술하였고 표면에

대하여 관심이 있는 사람, 이제부터라도 표면을 연구하고자 하는 사람, 과학에 남다른 흥미를 가진 사람들에게 참고가

되게 기술하였다.

1. 표면의 개념 / 7
2. 원자와 분자 / 17
3. 액체와 콜로이드 / 21
4. 금속의 표면 / 65
5. 고분자의 표면 / 109
6. 생체의 표면 / 147

빛의 리셉터/맛의 리셉터/인공 리셉터

참고문헌 / 187
찾아보기 / 191

사람들은 곧잘 “겉만 본다”는 말을 한다. 내용물은 살피려 하지 않고 화사한 포장에 현혹되는 것을 경계
하는 뜻으로 쓰일 때도 있다. 그러나 자연과학의 미세한 세계에서는 그 표면을 본다는 것조차 여간 어려운
일이 아니다. 어떻게 해서든 보려고 해도 보이지 않기 때문에 과학의 세계에서는 극히 최근까지도 액체, 
용액, 유탄액(emulsion) 같은 국한된 분야를 제외하고 는 표면에 관한 연구가 이루어지지 못했다.
그 가장 큰 이유는, 고체 표면에 대해서는 콜로이드만큼의 많은 연구 수단이 없었기 때문이다. 
그러나 최근 응용물리학의 급속한 진 보로 고체 표면에 대한 여러 가지 분석법이 개발되었을 뿐만 아니라 
일렉트로닉스 재료가 불가결한 상황에 처하여, 고체표면에 관한 연구가 폭발적 기세를 타게 되었다. 
지금 단계로서는 아직 고체 표면에 관한 연구자와 액체 콜로이드 연구자가 같은 표면 혹은 계면의 무대에서
토론할 상태는 아니다. 그런 이유에서인지, 표면을 넓은 시야에서 통일적으로 조망한 전문서나 입문서를 
찾기 어려워 무리 인줄 알면서도 감히 펜을 잡았다.
사실, 필자의 전공은 생체 재료학이다. 생체 재료는 영어로 biomaterial, 글자 그대로 산 몸에 직접 접촉
하는 재료를 뜻한다. 이 생체 재료의 가장 잘 알려진 용도는 인공 장기인데, 인공 신장이라든가 인공 심장
이 그 핵심을 이루고 있다 해도 과언이 아니다. 또 생체 재 료는 인공 치아, 인공 뼈, 인공 수정체 같은
인공 조직으로서도 중요하다. 이와 같은 재료들의 소재는 금속, 세라믹, 고분자이다. 인공혈액으로서도 
사용되므로 고체 뿐만 아니라 액체와도 깊은 연관성이 있 다. 만약 이 생체 재료에 문제가 생긴다면 
장기간에 걸쳐 신뢰하고 사용할 수 있는 인공 장기라든가 의료용 재료의 개발은 불가능할 것이다.
현재 생체 재료의 가장 큰 문제점은 생체에 대한 이물성(異物性)이다. 즉, 생체가 그 침입한 인공물을 
이물질로 인식하는 문제인데, 이물 인식은 재료표면에서 비롯됨으로 생체나 재료 표면의 친화성을 살리는
것이 무엇보다 선결 과제이다. 그러기 위해서는 우선 각종 재료 표면의 특성을 충분히 이해하지 않으면 
안 된다. 재료가 접촉하게 되는 생체의 표면에 관해서도 이해할 필요가 있다.
앞에서도 언급한 바와 같이, 금속이라든가 생체에 대해서 필자는 문외한이나 마찬가지이다. 
그럼에도 불구하고 “표면의 과학”이라는 분 수에 벗어나는 책을 쓰게 된 이유는, 이처럼 넓은 분야의 
표면을 망라한 책이 필요함에도 불구하고 필자에게는 발견되지 않았기 때문이다.