과학수사의 새로운 장을 열게 해준 미국 드라마 CSI과학수사대. 미국에서는 실제 재판 과정에도 큰 영향을 미쳐 이제는 배심원들도 ‘객관적 증거’를 요구한다고 한다.‘증거가 범인을 말해준다.’는 증거 제일주의를 낳은 과학수사대지만 가끔은 증거가 불충분해서, 또는 증거에 의한 의혹 때문에 다 잡은 범인을 놓치기도 한다.

어느 날 한 고등학교에서 살인사건이 일어난다. 우등생이며 테니스 선수이고 학교의 여왕이었던 한 여학생이 밤늦게 테니스 연습을 마친 뒤 살해돼 운동장에 묻힌 것이다. 과학수사대는 말론이라는 남학생을 범인으로 지목하지만 곧 그 남학생의 12살짜리 여동생이 범인임을 자백하면서 사건은 미궁으로 빠지게 된다. 과학수사대는 12살짜리 영재소녀와 두뇌게임을 벌이면서 누가 진짜 범인인지 ‘합리적 의혹’만 불거지는 상황에 빠진다.

그런데 여기서 범인이 살인에 이용한 방법이 특이하다. 범인은 금속 나트륨을 실험실에서 훔쳐 샤워기의 노즐에 넣어두었다. 피해자가 샤워를 하려고 물을 튼 순간 나트륨이 물과 반응하면서 폭발이 일어나 금속 파편이 튀고 피해자는 상처를 입는다. 놀란 피해자는 샤워 커튼을 잡아채 몸을 가리고 뛰쳐나가다가 계단에서 굴러 사망한다. 장난처럼 시작한 복수가 살인으로 이어지는 이 사건은 고등학교 화학교과에 나오는 나트륨의 폭발실험을 이용한 것이다.

●알칼리 금속인 나트륨, 물과 폭발적으로 반응

나트륨은 주기율표에서 가장 왼쪽에 위치한 ‘1족 원소’이다. 대부분의 금속이 단단한 것과는 달리 1족에 속한 리튬, 나트륨, 칼륨 등은 칼로 자를 수 있을 만큼 무른 금속들이다. 알칼리 금속이라 한다. 다른 금속의 표면이 광택을 나타내는 것과는 달리 알칼리 금속의 표면은 산화돼 탁한 색을 나타낸다.

가장 흥미로운 것은 물과의 반응이다. 나트륨을 손톱 크기만큼 잘라 수조에 넣으면 나트륨이 물과 격렬하게 반응하면서 수소기체가 발생한다. 금속이지만 물보다 밀도가 작아 물 위에 뜬 채 이리 저리 돌아다니며 반응을 하면서 금속의 모양이 공 모양을 이루는 것도 특이하다. 많은 양을 한꺼번에 반응시키면 발생하는 열과 기체에 의해 커다란 소리를 내며 폭발하고 금속 파편이 노란색 불꽃을 내며 튄다. 폭발이 끝나고 남은 물은 수산화나트륨 수용액으로 변해 페놀프탈레인 용액을 붉게 변화시킨다.

드라마에서 과학수사대는 샤워기 아래 고인 물의 ph농도를 측정해 수산화나트륨이라는 것을 확인한 뒤 나트륨에 의한 폭발이 일어났음을 알아낸다.

나트륨은 이처럼 공기와도 쉽게 반응하고 물과는 폭발적으로 반응하므로 보관하는 데 특별한 주의를 기울여야 한다. 공기나 물과 접촉하지 못하도록 석유나 등유 속에 넣어 보관하며 아이들이 장난을 위해 빼돌리지 못하도록 신경 써야 한다.

●위험한 것이 매력 있다?

나트륨의 폭발 실험은 위험하지만 매력적인 실험이다. 그래서 오늘도 화학교사들은 다루기 힘든 나트륨을 가지고 씨름을 하며 아이들과 실험을 한다. 교사로서는 안전사고의 위험 때문에 가슴을 졸여야 하지만 충분한 안전조치를 취하고 실험을 한다면, 아이들에게 평생 남을 학창시절 화학시간의 추억을 선사할 수 있다. 우주의 만물을 이루고 있는 원소들의 오묘한 성질을 알아보는 데 실험만큼 효과적인 방법이 뭐가 있겠는가. 중국 격언에 ‘들은 것은 잊어버리고, 본 것은 기억하고, 직접 한 것은 이해한다!’고 하지 않았던가.

한문정 숙명여고 교사