CPK 착색(CPK coloring)은 화학 분야에서 분자 모형(molecular model) 내의 다양한 화학 원소의 원자를 구별하기 위해 널리 사용되는 표준 색상 규칙이다. "CPK"는 이 색상 체계를 확립하는 데 기여한 세 명의 과학자, 즉 로버트 코리(Robert Corey), 라이너스 폴링(Linus Pauling), 발터 콜툰(Walter Koltun)의 이름 앞글자를 딴 약어이다.
역사
분자 모형에 색상을 부여하여 원자를 구별하려는 시도는 19세기까지 거슬러 올라간다. 1865년, 독일의 화학자 아우구스트 빌헬름 폰 호프만(August Wilhelm von Hofmann)은 런던 왕립연구소에서 열린 강연에서 서로 다른 색상의 크로케 공을 이용해 메탄, 에탄, 염화메틸 등의 단순한 유기 물질의 분자 모형을 전시하였다. 당시 호프만이 사용한 색상 체계는 탄소는 검정, 수소는 하양, 질소는 파랑, 산소는 빨강, 염소는 초록, 황은 노랑이었다. 이 초기 체계는 이후의 색상 규칙 발전의 기초가 되었다.
1952년, 라이너스 폴링과 로버트 코리는 캘리포니아 공과대학(Caltech)에서 단백질 및 기타 생체분자의 공간 채움 모형(space-filling model)을 제작하면서 각 화학 원소를 나타내는 색상 체계를 발표하였다. 그들의 모형은 각 원소를 서로 다른 밝은 색상으로 칠한 단단한 나무 공으로 표현했다.
1965년, 발터 콜툰(Walter Koltun)은 코리와 폴링의 모형 제작 기술을 개선한 버전에 대해 미국 특허를 취득하였다. 그의 특허에는 수소는 하양, 탄소는 검정, 질소는 파랑, 산소는 빨강, 황은 진한 노랑, 인은 보라, 할로젠 원소는 단계별 초록, 금속(Co, Fe, Ni, Cu)은 은색으로 지정하는 색상 체계가 명시되었다. 이로써 "CPK"라는 명칭이 확립되었다.
일반적인 색상 지정
현대에 일반적으로 사용되는 CPK 색상 지정은 다음과 같다.
- 수소(H): 하양
- 탄소(C): 검정
- 질소(N): 파랑
- 산소(O): 빨강
- 플루오린(F), 염소(Cl): 초록
- 브로민(Br): 진한 빨강
- 아이오딘(I): 진한 보라
- 비활성 기체(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn): 청록색
- 인(P): 주황
- 황(S): 노랑
- 붕소(B) 및 대부분의 전이 금속: 베이지색
- 알칼리 금속(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): 보라
- 알칼리 토금속(Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): 어두운 초록
- 타이타늄(Ti): 회색
- 철(Fe): 진한 주황
- 기타 원소: 분홍
이 색상 중 일부는 해당 원소나 그 화합물의 실제 색상을 연상시키는 데서 유래했다. 예를 들어 탄소는 숯·흑연·코크스 형태에서 검은색이며, 황 가루는 노란색, 염소는 녹색을 띤 기체, 브로민은 진한 빨간색 액체이다. 반면 산소의 빨간색과 질소의 파란색의 기원은 명확하지 않으며, 산소가 연소에 필요하거나 혈액 내 헤모글로빈이 빨간색이라는 점, 질소가 지구 대기의 주요 성분으로 하늘색과 연관된다는 점 등에서 영감을 얻었을 가능성이 추정된다.
현대의 활용
CPK 색상 체계는 실제 물리적 분자 모형뿐만 아니라 분자 시각화 소프트웨어에서도 널리 채택되고 있다. 대표적인 소프트웨어로는 Jmol, Rasmol, PyMOL 등이 있으며, 미국 국립보건원(NIH)이 관리하는 PubChem 데이터베이스에서도 이 색상 체계를 기반으로 원소별 색상을 적용한다. 다만 각 소프트웨어 및 데이터베이스 간 색상 지정에는 일부 차이가 존재하며, 모든 색상은 근사치로서 표시 하드웨어 및 보기 조건에 따라 다르게 보일 수 있다.
CPK 착색은 분자 구조의 시각적 이해를 돕는 표준적인 관례로, 화학 교육과 연구, 생물정보학 및 컴퓨터 기반 분자 모델링 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
