추가 적립 안내

『공기의 연금술』은 공기 중 질소를 암모니아로 변환해 비료를 만드는, 역사상 가장 중요한 발견을 이루어낸 두 과학자, 프리츠 하버와 카를 보슈에 관한 이야기다. 저자 토머스 헤이거는 방대하고 탄탄한 사료를 바탕으로 두 석학의 삶과 그들의 과학적 발견을 드라마틱하게 펼쳐내면서, 시대적 숙명 속에서 과학자에게 윤리란 무엇인지, 과학의 본질이 어떠한 것인지에 대한 명제를 던진다.

커커스리뷰 선정2008년 최고의 도서!
아마존 과학 분야 베스트셀러!

내가 읽은 책 중 가장 매력적인‘과학의 역사!’- 아마존 독자서평

질소는 인류 역사를 바꾼 위대한 원소이다. 식량 생산에 필수적인 비료에서부터 많은 목숨을 앗아간 폭탄까지, 생명과 죽음에 동시에 관여했다. 그러나 생명체에 필수적인 이 질소는, 대기의 80퍼센트 이상을 차지하고 있음에도 불구하고 그대로 사용할 수는 없다는 단점이 가졌다. 이 책은 공기 중 질소를 암모니아로 변환해 비료를 만드는, 역사상 가장 중요한 발견을 이루어낸 두 과학자, 프리츠 하버와 카를 보슈에 관한 이야기다.

세계의 식량 공급이 인구증가를 따라가지 못해 대기근이 발생하리라 예측되던 시대, 하버와 보슈는 오랜 연구 끝에 질소비료를 만드는 법을 발견했다. 인류를 구원하게 되었다는 기쁨도 잠시, 두 차례의 세계대전 속에서 질소는 독가스와 폭탄 제조에도 사용된다. 전쟁이 끝난 후, 하버는 암모니아 합성법으로 노벨화학상을 받지만 동시에 독가스전의 전범으로 낙인찍히면서, 명예와 비난을 동시에 짊어지게 된다. 보슈는 평생을 질소 연구에 바쳤으나, 인류를 이롭게 하기 위한 과학이 정치와 권력 속에서 어떻게 이용되는지도 함께 지켜봐야 했다.
저자 토머스 헤이거는 방대하고 탄탄한 사료를 바탕으로 두 석학의 삶과 그들의 과학적 발견을 드라마틱하게 펼쳐내면서, 시대적 숙명 속에서 과학자에게 윤리란 무엇인지, 과학의 본질이 어떠한 것인지에 대한 명제를 던진다.

▼ 하버-보슈 공정의 탄생
식량 공급이 폭발적인 인구증가를 따라가지 못하면서, 인류는 농경지를 윤택하게 할 비료를 오랫동안 연구해왔다. 농부들은 고정 질소가 풍부한 썩은 식물이나 동물의 배설물을 밭에 뿌리거나, 여러 작물을 번갈아 키우는 방법으로 토양의 질을 유지했다. 한때는 남아메리카의 초석, 친자 섬의 구아노 등 고정 질소가 함유된 비료의 덕으로, 풍요로운 수확을 거두기도 했지만 천연비료는 수많은 전쟁의 흔적을 남기면서 사라져갔다. 그 무렵, 지구 반대쪽 독일에서는 한 과학자가 공기 중 질소를 수소와 반응시켜 암모니아로 변환하는 연구에 몰입하고 있었다. 프리츠 하버였다.
한편 독일의 염료 화학회사 바스프는 당시 인공 인디고 염료를 만들어내 크게 성공했으나, 점차 사양사업이 되어가는 염료사업을 대신해 회사를 이끌어갈 새로운 사업을 모색 중이었다. 이내 바스프는 화학질소비료 시장에 뛰어들기로 결정했다.
수많은 연구 끝에 고정 질소로 암모니아 생성에 성공한 하버는 바스프와 계약을 맺었고, 하버의 기계를 실용화하는 일에 이 회사의 주목받는 새내기 화학자 카를 보슈가 투입되었다. 이렇게 둘은 운명적으로 만났다. 보슈는 다른 연구원과 달리 기계나 금속에 대해 탁월한 지식을 가지고 있었다. 둘은 긴밀한 협조 하에 의견을 주고받았고, 보슈는 바스프의 전폭적 지원 속에서 이 프로젝트를 추진했다.
오랜 실험 끝에 암모니아 대량 생산에 성공하면서 ‘하버-보슈 공정’이 완성되었다. 20세기에 들어서면서 산업 응용성이 매우 중요해졌기 때문에, 처음 연구를 시작한 연구자의 이름과, 그것을 기업에 맞게 구체화한 연구자의 이름을 따서 동시에 두 사람의 공로를 인정하고 있다. 추후 하버와 보슈는 각기 노벨화학상을 수상했다.

▼ 프리츠 하버(Fritz Haber, 1868~1934)
‘공기로 빵을 만든 과학자’ 하버는 대중에게 드러난 삶을 살았고, 주목받는 걸 즐겼다. 명예가 될 일을 찾아다녔으며, 술과 담배를 좋아했다. 부유한 유대계 가정에서 태어났으나, 기독교로 개종하여 완벽한 독일인을 꿈꾸었다. 전쟁중에는 조국 독일을 위해 질소를 이용한 폭탄 제조도 서슴지 않았다. 그는 명석한 과학자인 동시에 야망에 불타는 애국자이자, 아내에게는 비열한 남편이었다. 질소 연구로 노벨상의 영광을 안았지만, ‘독가스전의 아버지’로 비난받기도 했다. 종전 후에는 베르사유 조약에 따라 독일에 부과된 엄청난 전쟁배상금을 벌기 위해 바닷물에서 금을 추출하는 실험을 하기도 했다. 하지만 조국에 대한 헌신에도 불구하고, 히틀러가 정권을 잡으면서 유대인이라는 이유만으로 버림을 받았다. 하버는 “전쟁 중에나 평화로울 때나 조국이 허락하는 한 조국에 봉사했다”는 글을 묘비에 새겨 달라는 유서를 남겼으나, 그마저도 실현될 수 없는 비운의 삶을 살아야 했다.

▼ 카를 보슈(Carl Bosch, 1874~1940)
노벨상 수상자로 프리츠 하버와 언제나 같이 언급되는 인물. 독일의 화학회사 바스프에 화학자로 입사했다. 어린 시절 가스 및 배관시설 공구들을 마음껏 만지면서 자랐고 금속과 기계공학도 공부한 덕분에, 기계나 금속을 잘 다루었다. 바스프에서 대표 자리에까지 올랐지만, 토론과 회의를 싫어하고, 기계는 누구보다 잘 알았지만 사람의 마음을 이해하는 데는 그다지 재능이 없어 직원들과의 관계를 힘들어했다. 수천 번이 넘는 반복적인 실험에도 지치지 않고 질소 연구를 계속했고 히틀러가 정권을 잡은 후에는 회사를 지키기 위해 나치에 협력하는 모습을 보였다. 그 때문인지 말년에는 우울증에 시달리면서 혼자 실험실에서 시간을 보내거나 별을 관찰하며 쓸쓸히 지냈다. 평생을 질소 연구에 몸 받쳤고 1931년 노벨 화학상을 받았다.

▼ 모든 과학의 발견에는 양면의 날이 있다
과학계의 거장, 하버와 보슈. 공기로 빵을 만드는 기계를 발명한 후 그들은 과학자로서 크게 성공을 거두었고, 과학 연구의 새로운 길을 개척했다. 하지만 하버-보슈 공정으로 전 세계에 합성 질소가 엄청나게 투입되자, 생태계에는 큰 변화가 생겼다.
목장에서 비료가 유출되기도 하고 잔디밭에 과도하게 비료를 사용하거나 가정 하수가 포함된 도시 하수에서 나오기도 한다. 하지만 질산염의 농도가 높은 것이 인간에게 해를 끼치는지 아직까지 정확하게 알려지지는 않았다. 분명한 사실은, 질산염 오염으로 녹조 현상이 발생하고, 담수 생태계가 무너지고, 바다까지 강타하면서 자연계는 엉망이 되었다는 것이다.
뿐만 아니라 하버-보슈 공정은 농업에 부정적인 영향을 주기도 했다. 합성비료를 손쉽게 구할 수 있게 되자 대규모 단일 재배가 증가했고, 옥수수를 비롯한 동물 사료를 대량으로 재배하면서, 대규모 동물 사육도 가능해졌다. 이러한 개발로 선조들이 생각지도 못한 만큼 많은 사람을 먹여 살릴 수 있었지만, 토질이 나빠지고, 동식물은 병충해를 입게 되었다. 인류는 역사상 전례 없는 풍족함을 누리고 있지만, 영양 과잉으로 인한 과체중과 부작용으로 고통 받기도 한다.
우리의 삶을 바꾼 합성비료의 생산. 이제는 이를 제대로 이용하는 법에 대해 생각해야 할 때다. 더불어 모든 과학의 발견이 가져오는 양면성을 간과해서는 안 될 것이다.

뉴스앤드옵저버
탁월한 연구를 바탕으로, 빠르게 읽히는 소설 같은 책!

오리거니언
과학 이야기를 멋진 추리소설처럼 긴장감 넘치게 표현했다.

커커스리뷰
두 석학과 그들의 과학적 발견을 다룬 뛰어난 이야기. 일급 과학 저술!

제프리 코바치
프리츠 하버와 카를 보슈에 관한 재기 넘치고 빛나는 이야기. 화학의 유용함이 설득력 있게 묘사되어, 과학자를 비롯해 일반 독자 모두에게 추천한다.

머리말 7

1부 세상의 끝
1 화학이 인류를 구원한다 17
2 초석, 흥미롭지만 위험한 29
3 구아노를 확보하라 43
4 사막의 거대한 개미집들 57
5 질산염 시대의 종말 75

2부 현자의 돌
6 공기의 연금술 91
7 모색 105
8 현자의 돌 119
9 운명적 만남 133
10 공기로 만든 빵 145
11 대결 161
12 폭탄과 비료 사이 173

3부 합성
13 작전명 ‘살균’ 191
14 협상 215
15 독가스와 노벨상 229
16 비극 239
17 합성 가솔린 251
18 도전 265
19 대공황 281
20 파멸 291
21 선택 309
22 하버와 보슈가 남긴 과학적 유산 329

에필로그 341
노트 345
참고문헌 359
찾아보기 375

과학자 이야기는 대개 이타적인 사람이 더 나은 인류 운명을 위해 끊임없이 노력하는 것을 찬양한다. 실제로 그렇기도 하고 이 이야기에도 일부 포함되어 있다. 하지만 나는 조금 다른 책을 쓰고 싶었다. 과학적 이타심이 정치와 권력, 돈, 개인적 욕망과 맞닥뜨렸을 때 무슨 일이 벌어지는지 보여주고 싶었다. 그것이 진짜 과학의 세계이기 때문이다. - 머리말, 13-14쪽


1909년 3월, 바스프와 계약한 지 1년이 지났을 때 하버는 돌파구를 찾아냈다. (……) 어쨌든 성공적이었다. 하버는 실험실을 뛰쳐나가 위층으로 올라가 복도를 따라 여러 실험실을 돌아다니며 머리를 들이밀고 외쳤다. “내려와 보세요. 액체 암모니아가 얼마나 많이 나오는지 한번 보세요!” 따라온 사람들은 냉각된 암모니아가 플라스크에 떨어지는 모습을 함께 지켜보았다. 그 가운데 한 사람은 수십 년이 지난 후 이 광경을 이렇게 회상했다.“ 지금도 생생히 기억납니다. 1cm3가량의 암모니아가 나왔습니다. ……멋진 광경이었죠.”1cm3는 티스푼으로 4분의 1 정도다. -122쪽

정부와의 협정이 체결되면서 바스프는 이제 더는 단순한 화학기업이 아니라 방위 산업체가 되었다. 보슈는 이런 현실을 별로 좋아하지 않았다. 팀원들도 이런 역설적인 상황을 인지하고 있었다. 오랫동안 식량 생산을 위해 열심히 일해 왔는데, 지금은 같은 기술이 사람을 죽이는 데 쓰이고 있었다. 보슈는 이에 대해 그다지 말을 많이 하지 않았지만, 이런 분위기를 느끼고 있었다. 보슈의 수석 보좌관은 초석 협상 과정에서 보슈가 “더러운 비즈니스”라고 표현했던 것을 기억했다. 거래가 마무리되자 보슈는 “내 인생에서 가장 취하고 싶은 날이다”라고 말했다. -179쪽

하버는 자신의 독가스 시스템을 서둘러 완성했지만 독일군 사령관들은 좀처럼 사용하려 하지 않았다. 전체적인 개념이 입증되지 않았다는 것이었다. 장교들은 대부분 독가스전이 달갑지 않았다. 한 독일군 사령관은 아내에게 보낸 편지에 서“세상에 엄청나게 부끄러운 일을 저지르는 건 아닌지 두렵다”면서 연합군도 이에 대응하여 “얼마 지나지 않아 우리처럼 사악한 일을 저지를 것”이라고 말했다.
그는 이어서 이렇게 썼다. “이제 전쟁은 기사도정신과는 무관하다. 문명이 발달할수록 인간은 사악해진다.” -202-203쪽

하버는 케임브리지에서 유서를 작성해놓았다. 유골을 달렘에 클라라의 무덤 옆에 묻어 달라고 했다. 독일의 반유대 정서 때문에 불가능하다면, 마지막 쉴 장소에 대한 결정을 헤르만에게 맡겼다. 분명하게 명시한 것은 클라라와 함께 묻어 달라는 것뿐이었다. 묘비에 쓸 글은 간단하게 해 달라고 했다. “그는 전시에나 평화 시에나 조국이 허락하는 한 조국에 봉사했다.”
헤르만은 하버의 유해를 스위스에 묻었다. 1937년이 되자, 마침내 헤르만은 어머니의 유해를 독일에서 가져올 수 있었다. 헤르만은 어머니의 유골을 하버의 유골 옆에 묻었다. 묘비에는 아버지와 어머니의 이름만이, 태어난 날짜와 사망한 날짜와 함께 적혔다. 아버지가 독일에 봉사한 내용을 묘비에 더할 수는 없었다. -308쪽

보슈는 과학과 기술을 하도록 타고난 사람이었다. 결과는 이제 명백하다. 친구이자 동료인 반나치주의자 헤르만 뷔허는 보슈가 우울증에 빠져드는 모습을 절망적으로 바라보며 이렇게 썼다. “죽기 전 몇 년 동안, 비록 원한 것은 아니었지만 자신이 히틀러의 정책을 실현 가능하게 해주었다는 생각에 집착했다.”정확한 표현이었다. 보슈 평생의 사업, 과학적 발견과 공장들, 전 세계를 먹여 살리고 회사의 수익을 올리려는 시도들은 나치를 무장하고 나치의 연료를 공급하는 데 이용되었다. -319쪽