'우주 탄생부터 산업혁명까지'세계사를 바꾼 화학 이야기 - 오미야 오사무

제목: 세계사를 바꾼 화학이야기
저자: 오미야 오사무
출판: 2022. 12. 22
 
책소개
 
현대 문명의 초석이 된 5,000년 전 메소포타미아인의 유리 생산과 활용,
4,500년 전 쿠푸 왕의 피라미드, 2,300년 전 페르시아제국을 정벌한
알렉산드로스 대왕의 ‘염색 위장술’에 이르기까지 ‘화학 지식’이 세계사를 바꿨다!

4,500년 전 무렵, 쿠푸 왕의 피라미드를 건설한 고대 이집트인의 ‘화학 지식’이 세계사를 바꿨다. 높이 약 139미터, 각 밑변 길이 약 230미터에 평균 무게 2.6톤인 돌 230만 개로 이루어진 총 무게 600만 톤의 인류 최대 건축물, 쿠푸 왕의 피라미드. 당대인은 어떻게 이 엄청난 양의 돌을 자유자재로 다루며 원하는 크기로 잘라 피라미드 건축에 사용했을까? 바로 여기에 뛰어난 ‘화학 지식’이 발휘되었다. 먼저, 인부들이 송곳으로 거대한 석재의 잘라내고자 하는 위치에 일직선으로 많은 구멍을 뚫는다. 그런 다음 구멍에 나무 막대기를 꽂고 물을 붓는다. 그 상태로 한동안 두면 나무 막대기가 부풀어 오르고 팽창하면서 석재를 갈라놓는다. 4,500년 전 고대 이집트인에게 이런 정교한 ‘화학 지식’이 없었다면 인류 역사상 가장 위대한 건축물 쿠푸 왕의 피라미드는 탄생하지 않았을 것이며, 세계사는 전혀 다른 방향으로 흘러갔을 가능성이 크다.

2,300년 전 무렵, 고대 그리스인과 알렉산드로스 대왕의 뛰어난 ‘염료 지식’과 ‘염색 기술’이 세계사를 바꿨다. 알렉산드로스가 지휘하는 그리스 군대가 페르시아제국 영토에 발을 디딘 지 얼마 지나지 않았을 때였다. 그는 알리자린이라는 빨간색 염료를 이용해 군대를 부상병으로 넘쳐나는 패잔병 부대로 보이게 하는 위장 전술을 펼쳤다. 적을 방심시키기 위한 고도의 심리 전술이었다. 그의 전술은 보기 좋게 들어맞았고, 수적 우위의 페르시아군을 격파한 그리스군은 이후 연전연승을 거두며 거대한 페르시아제국을 무너뜨렸다. 염료와 염색에 관한 ‘화학 지식’이 세계사의 물줄기를 바꾸는 또 하나의 명장면이다.

이 책은 138억 년 전 빅뱅으로 인한 우주 탄생과 46억 년 전 지구 탄생에서부터 생명 탄생과 진화, 불ㆍ적색 안료ㆍ재봉 바늘ㆍ점토ㆍ유리ㆍ금ㆍ구리ㆍ식물섬유ㆍ종이ㆍ비단ㆍ화약ㆍ화포ㆍ청동기ㆍ철기ㆍ전기 등의 발명과 발견, 농경 시작, 빵ㆍ맥주ㆍ와인 제조 등에 이르기까지 장구한 세월 동안 ‘화학’이 원동력이 되고 추동력이 되어 형성된 인류사와 세계사, 한발 더 나아가 지구사와 우주사를 다룬다.
 

세계사를 바꾼 화학 이야기 : 네이버 도서

 
 
 
▶인류의 선조가 맨 처음 불을 발견했을 때 위험하게만 여겨 바로 꺼버린 후 불을 다시 피울 생각을 하지 않았다면 인류는 여전히 원숭이인 채로 살고 있을지도 모를 일이다.
 
 
▶순서에 따라 완성형을 만들어간다는 점에서는 언어도 마찬가지인데, 학자들은 '도구의 이용'이 언어 발달을 촉진했을 것으로 본다. 일의 순서 구성하기, 시간 축에 따라 일목요연하게 생각하기는 모든 생물 종을 통틀어 인간만이 지닌 지적 능력이라고 할 수 있다. 이러한 관점에서 보면 도구 제작, 언어, 음악 등은 인간을 인간답게 만들어주는 중요한 요소다. 이들의 공통점은 목적이나 완성된 형태를 머릿속으로 상상하면서 작업 공정이나 말, 소리 등을 순서대로 조합하는 능력이 필요하다는 것이다.
 
 
▶농경의 본질은 알곡을 먹어치우지 않고 땅에 뿌리거나 심은 다음 기다리면 수백 배 결실로 돌아온다는 사실을 지혜로운 누간가가 깨닫고 실행에 옮겼다는 데 있다. 그리고 그 근원에는 1년을 기다리면 씨앗 한 톨이 수백 배로 늘어나는 희망적인 미래를 상상할 수 있는, 기적을 창출해내는 시간 개념을 이해할 수 있는 인간 지성이 자리한다.
 
 
▶효모에는 크게 두 가지 종류가 있다. 하나는 공기와 닿는 발효약 경계면에서 발효가 일어나는 효모(상면발효효모)다. 다른 하나는 아래로 가라앉은 뒤 발효가 일어나는 효모(하면 발효효모)다. 이들은 각각 '에일 효모'와 '라거 효모'라고 부른다. 에일효모로 만들어진 맥주에서는 과일 향이 난다. 에일 효모가 형성되는 과정에 그 부산물로 '에스테르'라는 여러가지 분자가 만들어지기 때문이다. 라거 효모는 선명하고 담백한 맛의 맥주를 만드는 데 사용된다. 라거 효모는 부산물을 거의 생산하지 않기 때문이다. 
 
 
▶도시국가 사이에 잦은 전쟁이 일어나고 삶이 피폐해지면서 현실주의가 대두했다. 사람들은 여러 가지 문제에 골몰하게 되었고 그런 흐름 속에서 인간 삶의 근원과 본질을 탐구하는 철학이 등장했다. 탈레스를 비롯해 소크라테스, 플라톤, 아리스토텔레스 등의 철학자가 등장해 우주와 물질의 근원을 밝히고자 애썼다. 그리고 그 과정에 오늘날 자연과학의 근간을 이루는 원소·원자 등의 개념이 생겨났다.
 
 
▶소금은 인류가 생명을 유지하는 데 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 인간의 신경 시스템은 소금의 나트륨이온, 염화물 이온 없이는 작동하지 않는다. 두 이온이 세포 안팎을 드나들면서 발생한 전기를 전달하기 때문이다. 소금이 미각에서 중요한 역할(짠맛)을 담당하게 된 것은 아마도 이 시스템을 유지하기 위한 인체의 노력이 아닐까.
 
 
▶단맛은 프룩토오스나 수크로오스 같은 분자이므로 대체 가능한 인공 감미료 분자가 존재한다. 그러나 소금을 대체할 수 있는 짠맛을 내는 분자는 없다. 짠맛의 원인 물질인 나트륨 이온이 단순한 이온이기 때문이다.
 
 
▶로마인이 사용한 소재에는 오늘날 환경오염 문제로 종종 도마 위에 오르는 '석면'도 있었다. 석면은 규소와 산소가 주체인 화합물이다. 이는 현미경으로 보면 머리카락 굵기의 1,000분의 1밖에 안되는, 바늘 끝 같은 가는 섬유로 구성된 광물이다. 석면을 의미하는 단어 '아스베스토스(asbestos)'는 그리스어에서 '~하지 않다'라는 부정의 의미를 가지는 접두사 '아(a);와 '사라지다'라는 의미의 '스베스토스(sbestos)'가 합쳐진 단어로, '불멸'을 의미한다. 왜 이런 이름이 붙었을까? 석면은 불꽃 속에서도 타지 않기 때문이다.
 
 
▶아라비아 숫자는 이름만 보면 이슬람인의 발명품으로 생각하기 쉽ㄴ다. 그러나 당연한 사실이지만, 그렇지 않다. 본래 인도인이 개발한 인도 숫자가 이슬람 세계를 경유하면서 아라비아 숫자 시스템 (0~9까지의 숫자를 조합하는 방식)으로 발전해 유럽으로 전파되고 전 세계로 퍼져 나간 것이다. 말하자면, 인도인에 의해 발명된 획기적인 세계 상품이 아랍인에 의해 전 세계로 유통된 셈이다.
 
 
▶ 연단술사는 과연 어떤 방법으로 초석을 찾았을까? 관련 분야를 연구한 학자들에 따르면, 초석을 함유한 것으로 보이는 광물에 불꽃을 갖다 대어 보라색으로 변하는지를 확인하는 방법을 사용했다고 한다. 이는 곧 우리가 화학 시간에 배운 ‘불꽃 반응’이다. 칼륨 이온(K -)을 함유하고 있으면 불꽃은 자홍색으로 변한다. 불꽃 반응이 사실은 연단술과 관련 있었던 것이다. 말하자면, 화학 교과서는 수천 년에 걸쳐 인류가 거둔 성과가 기록된 ‘대하소설’이라고 말해도 지나치지 않다.
 
 
▶ 카스티야왕국의 ‘카스티야’라는 이름에서 ‘카스텔라’라는 빵 이름이 기원한 것을 아는가? 레콩키스타가 한창이던 시대에 이슬람 세력에 맞서기 위한 성이 많이 지어졌다. 그에 따라 ‘성’을 의미하는 라틴어 ‘카스텔룸(castellum, 영어 castle의 어원)’이 그대로 나라 이름이 되었다.
 
 
▶ 일반적인 제철 과정에는 시간이 지나면서 도가니 속에서 철이 식는다. 우츠강을 만들 때도 마찬가지다. 이때 철 속의 탄소를 많이 포함해 단단해지는 부분과 탄소가 적어서 강해지는 부분이 모자이크처럼 조합되어 조직을 만든다. 이로써 ‘단단하고, 강하다’라는 상반된 성질(금속은 지나치게 단단하면 오히려 쉽게 깨진다)이 나타난다. 우츠강의 원료를 채굴할 수 있는 인도 어느 지방의 철광석으로 만든 검은 더욱 강하고 단단하다. 비결이 뭘까? 그 철광석이 바나듐 원소를 미량 함유하고 있기 때문에 강도와 내구성이 높아지는 것이다. 우츠강 연구를 통해 철 합금이 탄생했다. 이는 20세기에 들어서서의 일이다. 그리고 그중 하나가 바로 녹슬지 않는 철, 스테인리스강이다
 
▶ 와인을 구하기 힘들었던 북유럽, 잉글랜드, 스코틀랜드에도 마침내 증류주가 퍼져 나갔다. 이는 이 지역에 일찍이 맥주가 보급돼 있었기에 가능한 일이었다. 맥주를 증류해 증류주를 만들 수 있었기 때문이다. ‘아쿠아비타에’는 게일어(아일랜드와 스코틀랜드의 언어)로, ‘위스케바허(uisge beatha)’로 번역되었다. 그러다가 결국 usquebae로 변형되어 ‘위스키(whisky)’의 어원이 되었다. 증류주는 와인이나 맥주보다 한참 늦게 등장해 보급되었다. 와인을 증류한 것이 브랜디이고 맥주를 증류한 것이 위스키다. 여기에 더해 새로운 증류주인 럼주가 등장한다. 이들 증류주는 세계사를 바꿔 나갔다.
 
 
▶ 페스트에 걸리면 신분에 상관없이 목숨을 잃었다. 귀족, 성직자, 영주, 부유층은 물론이고 왕이나 제후도 피해갈 수 없었다. 사람들은 ‘메멘토 모리(Memento mori)’, 즉 ‘죽음을 기억하라’라는 라틴어 경구를 마음속에 새겼다.
 
 
▶ 결국 변화하는 시대와 사회에 맞춰 새로운 요구가 생겨나고 새로운 기술이 이러한 요구를 만족시킬 수 있을 때, 그 기술은 빅뱅을 일으키며 폭발적으로 확산되는 것이다.
 
 
▶ 구텐베르크의 활판 인쇄 발명은 지식의 빅뱅을 일으켰다. 그전까지 일부 성직자나 영주, 귀족 등 특권계층이 독점해온 지적 재산을 모든 사람이 공유하는 시대가 열린 것이다. 이제 경제적으로 여유만 있다면 누구나 대량 인쇄된 책에 담긴 지식을 자기 것으로 만들 수 있게 되었다. 크리스토퍼 콜럼버스(Christopher Columbus, 1451~1506)도 그런 사람 중 하나였다. 그의 아버지는 어린 콜럼버스에게 활판 인쇄로 제작한 지리책을 사주었다. 콜럼버스는 이 책을 읽으며 먼바다 항해와 미지의 땅을 동경하게 되었다. 그러나 활판 인쇄술이 무엇보다 중요하고 강력한 영향력을 발휘한 결과는 바로 종교개혁이라고 할 수 있다. 마르틴 루터(Martin Luther, 1483~1546)의 ‘95개조 반박문’ 같은 글은 3년 동안 30만 부나 인쇄되어 프로테스탄트 세력 확대에 엄청나게 기여했다. 로마 가톨릭교회의 면벌부 판매를 정면으로 비판한 그 글은 ‘신문’이라는 이름의 미디어로 이어졌다.
 
 
▶ 이렇게 서인도제도에서 재배한 사탕수수로 만든 설탕이 처음 유럽에 들어온 것은 1516년의 일이다. 참고로, 이때도 부족한 노동력을 메우기 위해 아프리카 서해안에서 수많은 흑인 노예를 신대륙으로 싣고 갔다. 콜럼버스 같은 유럽 정복자에 의해 퍼진 천연두·인플루엔자 등의 감염병으로 신대륙 선주민 상당수가 사망했기 때문이다.
 
 
▶ 오늘날 커피와 카카오의 생산·유통은 국제적으로 막대한 액수의 돈을 움직인다. 구체적으로, 쿠데타나 군사 정권을 지탱하는 재원과 노예 노동이 여기에서 만들어진다. 그리고 묘하게도 뇌 수용체 층위에서 커피, 초콜릿의 알칼로이드 같은 쾌락이 관장하는 분자를 끊임없이 원하는 것이 그 사악한 일의 출발점이다.
 
 
▶ 네덜란드와 잉글랜드는 해상 패권을 놓고 전쟁을 벌였다. 그리고 그 끝에 두 나라는 네덜란드 브레다에서 만나 조약을 체결했다. 1667년의 일이다. 이때 네덜란드는 북아메리카대륙 작은 섬의 식민지 요새 뉴암스테르담을 잉글랜드에 넘겨주었다. 향신료제도인 반다제도의 지배를 인정받는 조건이었다. 잉글랜드는 새로운 식민지 뉴암스테르담의 이름을 ‘뉴요크(New York)’로 바꿨다. ‘뉴요크(뉴욕)’는 훗날 잉글랜드 국왕 제임스 2세(James II, 재위 1685~1688)가 된 요크 공작을 기리는 의미를 지닌 명칭이었다. 이 작은 섬 맨해튼의 뉴요크는 이후 세계 경제의 중심지가 되었으며, 세계에 군림하는 제국의 상징이 되었다.
 
 
▶ 절대왕정 시대에 국왕은 영향력 있는 특정 상인과 독점 계약을 맺고 굳건한 유대 관계를 구축했다. ‘중상주의’라고 하는 이 배타적 시스템은 이윽고 신흥 자본가의 대두를 가로막는 구시대적인 시스템이 되어버렸다. 절대왕정이 구태의연한 중상주의 시스템을 통해 이익을 추구하고 온갖 세금을 부과할수록 자유로운 경제 활동을 갈망하는 신흥 자본가와의 대립이 심화할 수밖에 없었다. 이 결과 절대왕정이 자멸했다. 그리고 마침내 막강한 힘과 영향력을 가진 자본가, 즉 시민계급이 시민혁명을 통해 시대에 뒤떨어진 왕권 시스템을 무너뜨리고 새로운 시대로 이행하게 된다. 미국은 영국을 상대로 독립전쟁을 치른 후 국왕이 없는 국민주의 국가로 태어났다. 미국 독립전쟁의 원동력이 된 국민주의 이념은 절대왕정이 유지되던 프랑스에서 시민혁명을 일으키는 도화선이 되었다. 실제로 미국 독립전쟁 후 얼마 지나지 않아 프랑스혁명이 일어났고, 이후 지구상에 지금도 지속되고 있는 국민주권국가 시대가 시작되었다.
 
 
▶ 차에는 다량의 카페인이 들어 있다. 또한 떫은 느낌을 주는 성분인 타닌도 들어 있다. 타닌을 구성하는 성분은 많은데, 폴리페놀이라고 부르는 구조의 카테킨류가 여기에 포함된다. 카테킨류는 몸에 좋은 성분으로 알려져 있다. 항산화 작용이 있기 때문이다. 찻잎을 발효 도중에 덖어 만들면 ‘우롱차’, 찻잎을 완전히 발효시켜 말리면 ‘홍차’가 된다. 그렇다면 발효가 진행될수록 차의 색깔이 붉어지는 까닭은 무엇일까? 이는 카테킨류가 산화하기 때문이다.
 
 
▶ 당시 영국 해군의 배에는 배급용 럼주가 실려 있었고 럼주에 라임 과즙을 넣은 음료는 해군 병사의 마음을 단박에 사로잡았다. 오늘날의 칵테일에는 이런 기원을 가진 것이 적지 않으므로 그런 칵테일을 마실 때는 그 ‘역사’를 함께 마시는 셈이 된다. 이렇듯 우리가 평소 무심코 접하는 온갖 것이 지금까지 걸어온 인류의 거대한 발자취와 긴밀히 연결되어 있다고 할 수 있다.
 
 
▶ 가정해보자. ‘만약 갈바니와 볼타의 연계 플레이가 없었다면 어땠을까?’ 그랬다면 전지라는 장치는 발명되지 않았을 것이고, 우리는 스파게티처럼 복잡하게 얽힌 전원 코드에 둘러싸인 채 살고 있지 않을까. 그랬다면 우리는 자동차 엔진 시동을 걸기 위해 번번이 크랭크를 돌려야 할 것이다. 오늘날 전 세계인의 가장 친숙한 도구인 스마트폰도 탄생하지 않았을 가능성이 크다. 볼타는 ‘전기 피스톨’이라는 장치도 발명했다. 이는 아주 가까이 접근시킨 금속 선에 정전기를 흘려보내서 불꽃을 일으키는 장치다. 여기서 한 발 더 나아가 훗날 벤츠와 다임러, 마이바흐라는 세 기술자가 등장해 전기 피스톨과 휘발유의 증기, 실린더나 피스톤을 융합시켜 세계사를 바꿔놓는 위대한 발명품을 만들어낸다. 바로 ‘자동차’다.
 
 

 

 
 

빅뱅, 생명의 탄생부터 현대기술의 발전까지 '화학'에서 비롯되었다. 라는 주제로 시작한 책이다. 어떻게 보면 쉽게 작성된 총균쇠 같기도 하다는 생각이 든다. 
 
불의 발견부터 종이, 농기구, 무기, 그리고 현재까지도 주 식량으로 사용되고 있는 빵이만들어지는 과정까지 화학반응이 관련되지 않은 곳이 없었다. 우리몸에서도 끊임없이 화학반응이 일어나고 있으며, 그 결과로서 우리도 움직이고 살아가고 있게 된다. 어떻게 보면 화학반응이라는 어려운 주제를 다루고 있는 책이지만, 그 예시들은 우리가 대부분 알고있는 예시들이었다.
 
에일맥주와 라거맥주의 차이가 효모부터 달랐다는 것을 몇명이나 알고 있을까?
와인과 위스키 럼주가 발명된 과정은 우연이었을까?
이집트의 피라미드는 어떻게 만들어지고 유지되고 있을까?
금은 왜 녹슬지 않을까?
 
한번쯤 궁금하다고 생각했던 주제에 관련된 화학반응을 아주 재밌고 쉽게 풀어놓은 책이다. 아마 기본 화학을 배운 학생들이라면 아주 쉽게 이해할 수 있는 내용들로 구성되어있다.
 
과학책이라고 하면 일단 거부감 부터 드는 사람들이 많을 것이다.
전공자가 아니면 다루기 어렵다고 생각했던 학문을 일상생활 속에서 접하면서 좀 더 가깝게 느껴지게 해주는 책이다.
 

 

 

이 블로그의 독서노트는 본문 중 특정 구절을 발췌하여 주관적인 생각과 함께 기록하고 있는 독서 노트입니다.