재미있는 과학

"마린보이 박태환 선수가 도핑테스트에서 양성반응이 나왔습니다."

최근 박태환 선수의 도핑테스트 결과가 큰 주목을 받고 있어요. 그는 우리나라 수영 역사상 최초로 올림픽 금메달을 따낸 세계적 수영 선수이기 때문에 대중의 충격이 클 수밖에 없지요. 대체 도핑테스트는 무엇일까요?

열심히 공부해 시험을 치르는데, 함께 시험을 치르는 누군가가 몰래 관련된 책을 보고 있다고 상상해봅시다. 그리고 그 사람이 여러분보다 더 높은 점수를 받고 합격했다고도 가정해봐요. 그렇다면 여러분 심정은 어떨까요? 아마 그 결과를 절대 받아들일 수 없을 거예요.

도핑테스트를 하는 이유도 이와 같아요. 문제를 푸는 시험이 지식을 겨루는 것이라면, 운동경기는 신체 능력을 겨루는 것이죠. 운동선수가 신체 능력을 운동 외 방법으로 높이는 것을 부정행위라 할 수 있어요. 지금으로부터 50년 전만 해도 운동선수는 부정행위를 할 수 없다고 생각했대요. 하지만 1960년 로마올림픽에서 한 사이클 선수가 경기 중 사망했고, 그 원인이 일시적으로 신체 능력을 높이는 특정 약물이었다는 것이 밝혀지면서 전 세계는 큰 충격에 빠졌지요. 그 뒤로는 일시적으로 신체 능력을 높이는 특정 약물을 본격적으로 연구하고 운동선수들의 정정당당한 대결을 위해 금지 약물 검사인 도핑테스트를 시작하게 된 것이죠.

'도핑(doping)'이란 운동선수가 운동 기능에 영향을 줄 수 있는 호르몬제, 신경안정제, 흥분제 등을 먹거나 주사를 맞는 것을 말해요. 이미 몸에 들어가 버린 약물 사용 여부를 어떻게 알아낼 수 있느냐고요? 과학적으로 세밀하게 분석하면 충분히 가능하답니다. 약물은 바로 소화되지 않고, 소화가 되더라도 그 성분이 우리 몸속에 오랫동안 남아있기 때문이에요. 예를 들어, 마약중독 여부를 검사할 때는 주로 당사자의 머리카락을 써요. 섭취한 약물이 머리카락에도 흡수되기 때문이죠.

그런데 도핑에 사용되는 금지 약물은 효과도 일시적이고 몸 안에 남아 있는 기간 또한 비교적 짧기 때문에 그 시기를 놓치면 도핑을 했더라도 그 사실을 밝혀내기 어려워요. 그래서 도핑테스트는 경기를 끝낸 선수들의 소변을 활용해요. 소변은 혈액이 콩팥을 통과하면서 그 안의 노폐물이 걸러지고 방광에 모였다가 배출되는 것이기 때문에 금지 약물을 사용했다면 그 성분 또한 소변에 포함되지요. 하지만 소변 속 금지 약물 성분은 극히 소량이고 대부분 다른 물질로 가득해요. 이렇게 다양한 물질이 뒤죽박죽 섞여 있는 소변 속에서 어떻게 금지 약물을 찾아낼 수 있는 것일까요? 여기에는 혼합물을 분리하는 방법의 하나인 '크로마토그래피'를 활용합니다.

우선 혼합물이란 섞여 있는 물질이 각자의 성질을 유지하는 경우를 뜻해요. 콩과 쌀이 섞여 있는 상황을 생각해보면 쉽게 이해할 수 있죠. 콩과 쌀을 아무리 섞더라도 콩알과 쌀알 각각은 변함이 없지요? 그래서 콩은 빠져나올 수 없고 쌀은 빠져나올 수 있는 구멍이 난 체에 거르면 그것들을 분리할 수 있어요. 반면 두 가지 이상의 물질이 합해져 완전히 새로운 물질이 된 화합물은 분리하기가 쉽지 않죠.

소변은 다양한 물질이 각자의 성질을 가진 채 섞여 있는 혼합물이에요. 하지만 콩과 쌀의 예와는 달리 마치 한 물질처럼 보이기 때문에 체나 자석, 스포이트 같은 도구는 사용할 수 없어요.

휴지를 한 칸 뜯은 다음 가운데 부분에 사인펜으로 점을 하나 찍고, 휴지 끝 부분이 살짝 물에 닿도록 해보세요. 그럼 휴지가 물을 천천히 흡수하며 사인펜으로 찍은 점도 물과 함께 번지는 모습을 볼 수 있죠. 색소마다 번지는 정도가 다르기 때문에 색소가 분리돼 나타난답니다. 이렇게 물질마다 용매에 녹아 퍼져 나가는 정도가 다름을 이용한 분리 방법이 바로 크로마토그래피예요. 소변 속 물질도 각각 퍼져 나가는 속도가 다르기 때문에 크로마토그래피를 이용해 금지 약물 성분을 확인할 수 있는 것이랍니다.

도핑은 선수의 몸과 마음을 망치는 행위예요. 도핑으로 얻은 승리는 인정받지 못할 뿐만 아니라, 도핑 물질 때문에 몸에 다양한 부작용도 생길 수 있기 때문이죠. 선수 스스로 금지 약물에 대한 경각심을 가지고 조심해야 하겠죠? 박태환 선수에게 부디 최선의 결과가 나와 그동안의 땀과 노력이 헛되지 않기를 바랍니다.

[함께 생각해봐요]

휘발유, 경유, 등유, LPG 등은 모두 석유(원유)로부터 나온 물질이에요. 그렇다면 석유 속의 다양한 물질은 어떤 방법으로 분리할까요?

해설: 석유는 여러 물질이 섞여 있는 혼합물이에요. 각각 끓는점이 다르다는 점을 활용합니다. 석유를 가열하면 끓는점이 낮은 순서대로 기체가 되기 때문에 기체를 순서대로 식히면 물질을 분리할 수 있지요. 이렇게 끓는점이 서로 다른 물질을 기체로 만들어 분리하는 것을 ‘분별증류’라고 합니다.

[관련 교과] 3학년 2학기 '혼합물의 분리'