공기의 연금술

토머스헤이거

미국오리건보건과학대학에서미생물학과면역학석사를마치고,오리건주립대학에서저널리즘석사학위를취득했다.미국의학협회저널의특파원을거쳐오리건대학출판부에서일했고,여러단체와학교에서저널리즘과커뮤니케이션을가르치며우리가사는세상을빚어낸과학기술과과학자에대한글쓰기를즐긴다.지은책으로《현미경속의악마TheDemonUndertheMicroscope》,《화학혁명과폴링LinusPauling:AndtheChemistryofLife》등이있다.

머리말7

1부세상의끝
1화학이인류를구원한다17
2초석,흥미롭지만위험한29
3구아노를확보하라43
4사막의거대한개미집들57
5질산염시대의종말75

2부현자의돌
6공기의연금술91
7모색105
8현자의돌119
9운명적만남133
10공기로만든빵145
11대결161
12폭탄과비료사이173

3부합성
13작전명‘살균’191
14협상215
15독가스와노벨상229
16비극239
17합성가솔린251
18도전265
19대공황281
20파멸291
21선택309
22하버와보슈가남긴과학적유산329

에필로그341
노트345
참고문헌359
찾아보기375

세계의식량공급이인구증가를따라가지못해대기근이발생하리라예측되던시대,하버와보슈는오랜연구끝에질소비료를만드는법을발견했다.인류를구원하게되었다는기쁨도잠시,두차례의세계대전속에서질소는독가스와폭탄제조에도사용된다.전쟁이끝난후,하버는암모니아합성법으로노벨화학상을받지만동시에독가스전의전범으로낙인찍히면서,명예와비난을동시에짊어지게된다.보슈는평생을질소연구에바쳤으나,인류를이롭게하기위한과학이정치와권력속에서어떻게이용되는지도함께지켜봐야했다.
저자토머스헤이거는방대하고탄탄한사료를바탕으로두석학의삶과그들의과학적발견을드라마틱하게펼쳐내면서,시대적숙명속에서과학자에게윤리란무엇인지,과학의본질이어떠한것인지에대한명제를던진다.


▼하버-보슈공정의탄생
식량공급이폭발적인인구증가를따라가지못하면서,인류는농경지를윤택하게할비료를오랫동안연구해왔다.농부들은고정질소가풍부한썩은식물이나동물의배설물을밭에뿌리거나,여러작물을번갈아키우는방법으로토양의질을유지했다.한때는남아메리카의초석,친차섬의구아노등고정질소가함유된비료의덕으로,풍요로운수확을거두기도했지만천연비료는수많은전쟁의흔적을남기면서사라져갔다.그무렵,지구반대쪽독일에서는한과학자가공기중질소를수소와반응시켜암모니아로변환하는연구에몰입하고있었다.프리츠하버였다.
한편독일의염료화학회사바스프는당시인공인디고염료를만들어내크게성공했으나,점차사양사업이되어가는염료사업을대신해회사를이끌어갈새로운사업을모색중이었다.이내바스프는화학질소비료시장에뛰어들기로결정했다.
수많은연구끝에고정질소로암모니아생성에성공한하버는바스프와계약을맺었고,하버의기계를실용화하는일에이회사의주목받는새내기화학자카를보슈가투입되었다.이렇게둘은운명적으로만났다.보슈는다른연구원과달리기계나금속에대해탁월한지식을가지고있었다.둘은긴밀한협조하에의견을주고받았고,보슈는바스프의전폭적지원속에서이프로젝트를추진했다.
오랜실험끝에암모니아대량생산에성공하면서‘하버-보슈공정’이완성되었다.20세기에들어서면서산업응용성이매우중요해졌기때문에,처음연구를시작한연구자의이름과,그것을기업에맞게구체화한연구자의이름을따서동시에두사람의공로를인정하고있다.추후하버와보슈는각기노벨화학상을수상했다.


▼프리츠하버(FritzHaber,1868~1934)
‘공기로빵을만든과학자’하버는대중에게드러난삶을살았고,주목받는걸즐겼다.명예가될일을찾아다녔으며,술과담배를좋아했다.부유한유대계가정에서태어났으나,기독교로개종하여완벽한독일인을꿈꾸었다.전쟁중에는조국독일을위해질소를이용한폭탄제조도서슴지않았다.그는명석한과학자인동시에야망에불타는애국자이자,아내에게는비열한남편이었다.질소연구로노벨상의영광을안았지만,‘독가스전의아버지’로비난받기도했다.종전후에는베르사유조약에따라독일에부과된엄청난전쟁배상금을벌기위해바닷물에서금을추출하는실험을하기도했다.하지만조국에대한헌신에도불구하고,히틀러가정권을잡으면서유대인이라는이유만으로버림을받았다.하버는“전쟁중에나평화로울때나조국이허락하는한조국에봉사했다”는글을묘비에새겨달라는유서를남겼으나,그마저도실현될수없는비운의삶을살아야했다.


▼카를보슈(CarlBosch,1874~1940)
노벨상수상자로프리츠하버와언제나같이언급되는인물.독일의화학회사바스프에화학자로입사했다.어린시절가스및배관시설공구들을마음껏만지면서자랐고금속과기계공학도공부한덕분에,기계나금속을잘다루었다.바스프에서대표자리에까지올랐지만,토론과회의를싫어하고,기계는누구보다잘알았지만사람의마음을이해하는데는그다지재능이없어직원들과의관계를힘들어했다.수천번이넘는반복적인실험에도지치지않고질소연구를계속했고히틀러가정권을잡은후에는회사를지키기위해나치에협력하는모습을보였다.그때문인지말년에는우울증에시달리면서혼자실험실에서시간을보내거나별을관찰하며쓸쓸히지냈다.평생을질소연구에몸받쳤고1931년노벨화학상을받았다.


▼모든과학의발견에는양면의날이있다
과학계의거장,하버와보슈.공기로빵을만드는기계를발명한후그들은과학자로서크게성공을거두었고,과학연구의새로운길을개척했다.하지만하버-보슈공정으로전세계에합성질소가엄청나게투입되자,생태계에는큰변화가생겼다.
목장에서비료가유출되기도하고잔디밭에과도하게비료를사용하거나가정하수가포함된도시하수에서나오기도한다.하지만질산염의농도가높은것이인간에게해를끼치는지아직까지정확하게알려지지는않았다.분명한사실은,질산염오염으로녹조현상이발생하고,담수생태계가무너지고,바다까지강타하면서자연계는엉망이되었다는것이다.
뿐만아니라하버-보슈공정은농업에부정적인영향을주기도했다.합성비료를손쉽게구할수있게되자대규모단일재배가증가했고,옥수수를비롯한동물사료를대량으로재배하면서,대규모동물사육도가능해졌다.이러한개발로선조들이생각지도못한만큼많은사람을먹여살릴수있었지만,토질이나빠지고,동식물은병충해를입게되었다.인류는역사상전례없는풍족함을누리고있지만,영양과잉으로인한과체중과부작용으로고통받기도한다.
우리의삶을바꾼합성비료의생산.이제는이를제대로이용하는법에대해생각해야할때다.더불어모든과학의발견이가져오는양면성을간과해서는안될것이다.