■ 교사용 실험 자료실 ■

실험 제목	CSI 과학수사대 ˚ Kastle-Meyer(KM) 검사 ˚			실험 원리	법의학, 산화-환원반응, 촉매반응, 혈액
실험 시간	40분	실험 분야	생명과학, 화학 법의학	실험 방법	4인 1조, 조별실험
세트구성물	헤모글로빈, 대조군(빨간 물감, 붉은 잉크), 접착 펠트지, 아연 가루, 페놀프탈레인, 수산화칼륨, 에탄올 과산화수소수, 긴 면봉, 나무스틱, 스포이트, 채혈침, 알코올 솜, 거름종이, CSI 과학수사대 도안
교사준비물	가열 도구(알코올램프 또는 핫플레이트), 유리 비커(50mL), 증류수(정수기 물 대체 가능)			학생준비물	면장갑, 필기도구
실험 결과	학생 1인당 과학수사대 카드와 명예요원증을 각각 1개씩 가지고 갑니다.
실험팁	TIP 1. 수업 전에 아래의 [필수활동]을 반드시 수행한 후, 수업에 들어갑니다. TIP 2. Kastle-Meyer(KM) 시약을 만드는 과정에서 수소기체가 발생합니다. 반드시 환기장치를 작동시킨 다음 가열하며, 가열이 종료된 뒤에는 창문을 열어 환기합니다. TIP 3. 완성된 KM 시약은 4 ℃ 냉장 보관합니다. TIP 4. 사용하고 남은 KM시약은 폐액통에 버립니다.

Kastle-Meyer test

혈흔 검사에 쓰이는 Kastle-Meyer testt는 산화-환원 반응을 기초로 한 것이다. Kastle-Meyer test는 헤모글로빈을 촉매로 과산화수소가 분해될 때 발생하는 산소가 페놀프탈레인을 산화하는데 관여하면서 발색되는 반응이다.

KM 시약을 제조할 때, 강한 염기인 [eqn: KOH]와 페놀프탈레인이 반응하면 페놀프탈레인이 염기에서 나타내는 색인 분홍색을 띄게 된다. 가열한 후의 용액의 색이 무색이 되는 이유는 아연 가루를 넣고 가열하면 수소 기체가 발생하면서 페놀프탈레인이 환원되어 무색으로 변하는 것이다. 수소기체가 발생하는 반응식은 다음과 같다.

[eqn: Zn(s)+2OH ^{-} -> ZnO _{2} ^{2-} (aq)+H _{2} (g)]

혈흔이 묻은 면봉의 색이 분홍색으로 바로 바뀌는 이유는 헤모글로빈 속의 철이 과산화수소를 분해시켜 산소가 발생하는데 그 산소가 KM 시약 속의 페놀프탈레인을 산화시켜 분홍색을 띠게 하기 때문이다. 반응식은 다음과 같다.

[eqn: H _{2} O _{2} +Heme -> H _{2} O+O]

사실 이 시험을 통해 분홍색이 바로 나타난다 할지라도 그것이 혈액이라고 바로 단정 지을 수는 없다. 어떤 물질들이과산화수소를 분해시켜주는 효소를 가지고 있다면 혈흔이 아닌 어떤 물질이라도 이런 반응을 일으킬 수 있기 때문이다.

산화-환원 반응 [oxidation-reduction or redox reaction]

산화-환원 반응(oxidation-reduction or redox reaction)은 전자 전달 반응으로 간주할 수 있다. 산화 반응은 전자를 잃는 반쪽 반응을 말한다. 원래 ‘산화’라는 용어는 원소가 산소와의 결합을 나타내기 위해 사용하였으나 현재는 산소를 포함하지 않는 반응까지 포함하는 더 넓은 의미를 가진다. 전자를 얻는 반쪽 반응을 환원 반응이라 한다. 산화 반쪽 반응에서는 전자가 생성물 쪽으로, 환원 반쪽 반응에서는 전자가 반응물 쪽으로 옮겨진다. 즉, 산화는 전자를 잃고 환원은 전자를 얻는다. 이 두 반응은 항상 같이 일어난다. 전자를 받아들여 산화시키는 것을 산화제라 하고, 산소에 전자를 제공하여 산소를 환원 시키는 것을 환원제라 한다. 산화-환원 반응에서 산화의 정도는 환원의 정도와 같아야 한다. 바꾸어 말하면, 환원제에 의해 잃은 전자의 수는 산화제에 의해 얻은 전자의 수와 같아야 한다.

산화-환원 반응에서 전자의 이동을 추적하기 위하여, 반응물과 생성물의 산화수를 배열하는 것이 편리하다. 어떤 원자의 산화수(oxidation number)는 전자들이 완전히 이동되었다고 가정했을 때, 어떤 분자 혹은 이온 결합 화합물 속에 있는 어떤 원자가 가지고 있는 전하의 수이다. 산화수는 곧 이동된 전자의 수를 나타낸다. 이런 방법은 원소들이 산화되었는지 환원되었는지를 금방 알 수 있게 해준다. 산화수가 증가하는 원소는 그 반응에서 산화된 것이다. 반대로 산화수가 감소하면 환원이 되었다는 것을 알 수 있다

법의학 [Forensic Medicine]

범죄와 관련된 죽음을 조사하는 의학적 중심에 법의학(法醫學, forensic medicine)이 있다. 법의학은 의학(醫學, medicine)과 법에 관련된 분야를 담당하는 의학의 특수 분야를 말한다. 사망의 원인, 장애, 손상 및 질병을 조사하는 일을 한다.

(1) 법의병리학

병사(病死) 이외의 모든 죽음, 즉 외상, 질식, 이상 온도 및 기압에 의한 장애, 학대아, 천대아, 정신이상, 성범죄 등에 의한 외인사와 평소에 건강하게 보이던 사람이 갑자기 예기치 않게 사망하는 경우, 즉 그 사망이 어떤 질병 또는 신체 내부의 이상에 기인하는 소위 내인성 돌연사인지 또는 그 사인을 알 수 없는 사례인지를 알기 위하여 검안(檢案, postmortem inspection) 또는 부검(剖檢, autopsy)을 실시하여 사망의 종류, 사인, 사후 경과시간, 치사 방법, 사용 흉기 및 사용 독물 등을 규명하는 학문을 말한다.

(2) 법의혈청학

혈액, 타액, 정액, 질액, 모발, 치아 및 골격 등 인체의 분비물 또는 조직을 재료로 한 혈액검사를 중심으로 혈청형(血淸型, serovar), 백혈구형, 타액형, 지문 분류, 모발 분류 및 인류학적 검사 등을 실시하여 개인을 식별함으로써 범인색출, 친생자감정 등에 기여하는 학문을 말한다.

(3) 임상법의학

의료사고가 일어난 경우에 질병 또는 손상과 사인과의 관계, 의료행위와 사인과의 관계를 분석하여 의료행위의 과실 유무를 판단하는 학문이다.

(4) 법의독물학

혈액과 같은 인체에서 얻은 시료로 독극물을 검출하여 사망 원인 등을 조사하는 데 이용되는 학문이다.

(5) 법치의학

치흔 감정이나 치아로 개인을 식별하여 사망자의 신원을 파악하는 등에 사용되는 학문이다.

(6) 법인류학

백골을 검사하여 개인을 식별하거나 사망의 원인을 알아내는 학문이다.

(7) 감식학

지문 검사나 탄도 검사와 같이 범죄수사에서 증거를 확보하는 데 이용되는 학문이다.