화려한 화학의 시대

인류를 굶주림과 질병으로부터 해방시켜서 화려한 화학의 시대를 연
위대한 화학자들과 의도치 않은 재앙으로 이어진 그들의 업적의 이면을
선명하게 포착하다 

현대적인 쾌적한 삶을 가능하게 한 것은 과학, 그중에서도 화학이다. 우리는 셀 수 없이 많은 화학제품들에 둘러싸여 있으며 그 혜택을 당연하게 누리며 살고 있다. 우리는 아프면 손쉽게 의약품을 복용할 수 있고, 집 안 구석구석을 청소용 제품을 이용해서 깨끗하게 정리할 수 있다. 이 모든 것들을 가능하게 한 것이 바로 화학의 힘이다. 전 세계 20개국에서 환경을 주제로 강의를 해온 저자 프랭크 A. 폰 히펠은 기원전 2700년부터 이어져온 화학의 역사를 살펴본다. 특히 저자는 수많은 목숨을 앗아간 아일랜드의 감자 대기근에서부터 기적의 제품이라는 찬사를 받으며 광범위하게 대량으로 사용된 DDT를 소개하며 더불어 그것의 위험성을 경고한 레이철 카슨의 ????침묵의 봄????까지의 기간을 집중적으로 조망한다. 그러면서 이 책은 인간의 어리석음, 편견, 노예제도, 학살, 인종 집단의 해체와 자연의 파괴에 대한 이야기 그리고 기근과 질병이 없는 세상을 만들기 위해서 열심히 노력하는 과학자들의 이야기를 세밀하게 담아낸다. 과학자들의 노력은 엄청난 성과를 올렸지만 때로는 그들이 의도하지도 않았고, 예상하지도 못했던 재앙을 불러오기도 했다.
화학적 성공의 양면성을 가장 극명하게 보여주는 것이 바로, 독일이 개발한 독가스인 치클론이다. 사이안산 계열인 치클론 B는 이(louse)는 물론이고 이의 알까지도 한꺼번에 없애주었으므로 해충 방제에 적극적으로 활용되었다. 해충을 없애주던 치클론은 제2차 세계대전 중에는 유대인을 학살하는 가스실의 가스로 악명을 떨쳤다. 한편 DDT는 기적의 살충제로서, 백화점에서도 판매될 정도로 인기 있는 상품이었다. 인류를 괴롭히고, 농작물을 망치는 해충들을 곧 박멸할 수 있을 것이라는 인간의 기대와 달리, 곤충들은 곧 DDT에 대한 내성을 진화시켰고, 야생에 마구 뿌린 DDT는 생태계를 파괴하는 엄청난 역효과를 가져오고 말았다.
이 책은 화학의 역사와 20세기를 화학의 시대로 만든 위대한 화학자들의 놀라운 이야기들로 가득하다. 또한 감염성 질병의 매개체와 메커니즘을 밝혀낸 과학자들의 연구실과 농작물에 피해를 입히는 해충을 없애는 농약 살포 현장, 그리고 양차 세계대전의 참혹한 전장으로 독자들을 안내한다. 이 장소들은 화학이라는 하나의 주제로 통합되어 화학이 가진 모순적이면서도 다층적인 실제의 모습을 생생하게 보여준다.

주요 내용
제1부 “기근”에서는 아일랜드 감자 대기근의 원인과 그에 대한 대응책을 주로 살펴보며 농약의 역사가 시작되었음을 알린다. 안데스 산맥에서 재배되던 감자는 세계화의 산물이었다. 안데스를 정복한 스페인에 의해서 감자는 유럽에 발을 들이게 되었으나, 실제로 감자가 유럽의 식탁에 오르기까지는 큰 어려움이 있었다. 영국에서는 식탁에 감자를 올리기 위해서 왕실이 나서기도 했고, 프랑스에서는 저명한 의사가 감자밭을 근위병들이 지키게 함으로써 사람들의 호기심을 자극하여 감자를 먹도록 했다. 아일랜드에서는 척박한 토양에서도 잘 자랄 수 있는 감자가 주식이자, 가난한 소작농들에게 유일한 식량이 되었다. 세계화의 산물인 감자는 결국 세계화로 인해서 재앙을 맞게 되었다. 아메리카에서 수입한 감자에 숨어 있던 수생균이 유럽에 번지면서 감자밭을 하루아침에 파괴해버렸다. 1845-1849년의 아일랜드 감자 대기근으로 아일랜드 인구의 3분의 1은 무덤으로, 3분의 1은 신생국 미국으로 이민을 갔을 정도로 피해가 극심했다. 결국 20여 년이 지난 후에 프랑스의 피에르 밀라르데가 세계 최초의 효과적인 항진규제인 보르도 소독액을 개발하여 처음으로 유럽의 포도밭과 감자밭을 질병으로부터 보호해주었고, 이는 마침내 화학물질의 활용 가능성의 문을 활짝 열어주었다.
제2부 “감염성 열병”에서는 오랫동안 인류를 괴롭혀온 열대성 질병의 매개체를 발견하고 질병을 치료하기까지의 과정을 담아낸다. 습지열이라고도 불리는 말라리아는 그 이름에서 알 수 있듯이 습지 주변에서 주로 발생하여 습지와의 연관성은 오래 전부터 알려져 있었으나, 사람들은 그 매개체가 무엇인지는 전혀 알지 못했다. 그러다가 모기가 말라리아를 전파시키는 매개체일 수도 있다는 생각이 로베르트 코흐, 패트릭 맨슨 등 당대의 유명 과학자들에 의해서 서서히 자리를 잡기 시작했다. 그러나 실험을 통해서 모기의 전파 사실을 확인한 사람은 스코틀랜드의 과학자 로널드 로스였다. 그는 인도에서 군에 복무하면서 말라리아 가설을 시험했다. 그는 말라리아를 전파하는 모기의 종을 특정했고, 이를 통해서 모기가 사람에게 말라리아를 전파하는 메커니즘을 밝혀냈다. 그리고 모기가 산란하는 물웅덩이를 제거하는 것만으로도 말라리아의 발생률을 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 황열은 말라리아와 전파 매개체뿐만 아니라 그것을 발견하는 과정도 비슷했다. 노예무역을 통해서 아메리카에 전파된 황열은 1793년 미국의 초기 수도였던 필라델피아를 초토화시켰다. 미국은 황열로 인한 피해를 막고자 조사위원회를 조직하여 황열에 대한 철저한 조사에 들어갔다. 위원회는 실험 지원자들을 황열에 걸린 사람을 문 모기가 있는 모기동과 환자들의 더러운 옷과 침구와 접촉하게 하는 감염동으로 분리시켜 생활하게 함으로써 황열이 모기에 의해서 전파된다는 사실을 확인했다. 이런 사실을 토대로 미국은 파나마 운하 건설 당시 모기가 산란할 수 있는 물웅덩이를 파괴함으로써 황열의 발병률을 극적으로 낮출 수 있었다. 그러나 황열의 병원체가 당시의 기술로 밝혀낼 수 있는 세균보다 작다는 사실이 밝혀졌고, 병원체인 바이러스의 존재는 1928년에야 확인되었다. 인간에게 치명적인 또다른 전염병인 티푸스는 감옥에서 자주 발병하여 감옥열이라고도 불렸다. 제대로 씻지 못한 사람들이 옷도 갈아입지 못한 채 모여 있는 감옥은 티푸스 발병의 최적의 장소였다. 프랑스의 미생물학자 샤를 니콜은 이(louse)를 이용한 동물 실험을 통해서 티푸스의 매개체가 이임을 밝혀냈다. 인류를 괴롭혀온 전염병으로 가장 악명 높은 것은 바로 흑사병일 것이다. 6세기에 로마 제국을 무너뜨린 흑사병은 유럽과 중동 지역 역시 초토화시켰고, 이후 14세기에 유럽에서 유행한 흑사병은 유럽 인구의 절반을 앗아간 처절한 역사를 남겼다. 이후 1860년대 중국 윈난 성에서 시작된 흑사병은 1894년에 홍콩을 강타했다. 흑사병의 정체를 밝혀낸 사람은 프랑스의 알렉상드르 예르생이었다. 그는 림프절 흑사병 환자의 림프절을 상세하게 살펴봄으로써 병원체인 간균, 예르시니아 페스티스를 발견했다. 그리고 흑사병을 전파하는 매개체가 바로 쥐에 기생하는 벼룩임을 밝혀냈다. 쥐를 퇴치하고 쥐벼룩을 제거하기 위해서 페놀을 비롯한 다양한 농약들이 합성되기 시작했다. 그리고 새로 합성된 농약은 또한 훌륭한 화학무기가 되었고, 이는 전쟁에서 새로운 무기로서의 역할을 담당하게 되었다.
제3부 “전쟁”에서는 화학무기의 역사를 다룬다. 화학무기의 기원은 기원전 423년 펠로폰네소스 전쟁 당시 사용된 ‘그리스 불’까지 거슬러올라간다. 그후 1828년 독일의 화학자 프리드리히 뵐러가 우연히 사이안산과 암모니아로부터 요소(尿素)를 합성하면서 시작된 유기화학의 급속한 발전이 화학무기의 돌파구를 열었다. 20세기 초 독일의 화학 분야를 이끈 프리츠 하버는 대기에서 질소를 비료로 쓸 수 있는 암모니아로 고정하는 방법을 알아내어 그때까지 남아메리카의 구아노에 의존하던 비료를 합성함으로써 농업 생산성 증대의 길을 열었다. 그러나 그는 제1차 세계대전 당시 화학무기를 개발하는 과정에서 염소 가스가 적군을 죽이는 용도로 사용될 수 있다는 사실을 확신하고 실제로 1915년 4월 22일 벨기에의 이프르 근처의 전장에서 염소 가스를 방출했다. 이런 전쟁용 독가스의 살상력에 주목한 과학자들은 이것을 토대로 살충제를 개발하기 시작했다. 독일은 사이안산 가스를 이용한 농약을 개발하여 사람들을 괴롭히던 이를 퇴치했다. 그러나 이를 퇴치하려고 사용하던 농약인 치클론은 제2차 세계대전에서는 강제수용소의 유대인들을 효율적으로 살상하기 위한 죽음의 독가스로 바뀌었다. 오스트리아 과학자가 합성한 DDT는 처음에는 주목을 받지 못했으나 스위스의 화학자 파울 뮐러가 DDT의 살충 효과를 발견하면서 그 효과는 놀라운 속도로 인정을 받게 되었다. DDT는 해충들을 확실하게 박멸해주었을 뿐만 아니라 인체에도 직접 사용할 수 있었다. 제2차 세계대전 당시에는 모기와 이, 벼룩 등의 해충을 박멸하는 DDT를 열대의 섬에 상륙하는 군인들을 위해서 광범위하게 살포했고, 그 효과는 섬에서 파리나 모기를 찾아볼 수 없을 정도로 놀라웠다. 독일의 거대 화학회사 I. G. 파르벤은 독일 나치당과 히틀러에게 지원을 아끼지 않았으며, 이런 유대를 통해서 독일이 점령하는 오스트리아, 체코, 폴란드의 유명 화학회사들을 집어삼키며 몸집을 키웠다. 회사는 강제수용소의 유대인들을 체계적으로 강제노역에 동원했다. 소속 화학자 게르하르트 슈라더는 타분과 사린이라는 독성이 강한 신경 가스를 개발했고, 유기인산계 농약이 식물의 뿌리로 침투해서 줄기와 잎까지 퍼지는 침투성 농약이 된다는 사실을 발견하여 새로운 농약의 시작을 알렸다.
제4부 “생태계”에서는 화학 물질의 무분별한 사용이 야기한 문제와 그 문제를 대중들에게 널리 알린 레이철 카슨의<침묵의 봄>을 중심으로 다룬다. 전쟁 중에 경이로운 효과를 보여준 DDT에 곤충들이 빠르게 내성을 진화시키면서 인류는 “더 많은 다양성과 특성을 가진 새로운 살충제를 끊임없이 개발해야” 했다. 또한 DDT는 자연에 오래도록 잔류하여 야생을 파괴했을 뿐만 아니라 먹이사슬을 따라서 점점 농축되는 것으로 알려지면서 엄청난 경각심을 불러일으켰다. 레이철 카슨은 미국 정부 기관에서 일을 하면서 농약의 피해 사례를 접할 수 있는 자리에 있었다. 여러 권의 책을 저술하여 수많은 상을 수상한 저명한 저자였던 카슨은<침묵의 봄>으로 대중들에게 농약의 위험성에 주목하도록 했고, 사회에 농약의 부작용에 주의를 기울이고 농약의 남용을 제재하도록 만들었다. 그러나<침묵의 봄> 출간 이후에도 화학물질로 인한 사고는 끊이지 않았다. 우연히 농약에 노출된 식품을 먹은 수많은 사람들이 목숨을 잃었고, 베트남 전쟁 당시 열대 우림을 고사시키기 위해서 살포된 고엽제로 인해서 베트남에서는 기형아 출산이 증가했다. 또한 선진국에서 화학물질에 대한 규제가 강화되자, 개발도상국으로 옮겨진 생산시설에서 사고가 발생하여 인도의 주민 수천 명이 사망하고, 수만 병이 병에 걸리기도 했다. 과학자들은 많은 농약들이 내분비계를 교란하여 수많은 건강 문제의 원인이 된다는 사실을 발견했다. 저자는 우리의 현재가 미래 세대에게 빌려온 것임을 잊지 말라고 말하며, 우리 모두가 미래를 위해서 화학물질의 사용에 주의를 기울여야 한다고 당부한다.

지은이 : 프랭크 A. 폰 히펠
노던애리조나 대학교의 환경독성학과 교수이다. 그는 20개국 이상에서 환경 분야에 대한 강의를 했고, 아메리카, 아프리카, 오스트레일리아에서 연구를 수행했다. 그는 ｢과학사 팟캐스트(Science History Podcast)｣를 운영하고 있다.

옮긴이 : 이덕환
서울대학교 화학과 졸업(이학사). 서울대학교 대학원 화학과 졸업(이학석사). 미국 코넬 대학교 졸업(이학박사). 미국 프린스턴 대학교 연구원. 서강대학교에서 34년 동안 이론화학과 과학커뮤니케이션을 가르치고 은퇴한 명예교수이다.
저서로는 ????이덕환의 과학세상????이 있고, 옮긴 책으로는 ????거의 모든 것의 역사????,????같기도 하고 아니 같기도 하고????, ????아인슈타인—삶과 우주????, ????춤추는 술고래의 수학 이야기????, ????양자혁명 : 양자물리학 100년사???? 등 다수가 있으며, 대한민국 과학문화상(2004), 닮고 싶고 되고 싶은 과학기술인상(2006), 과학기술훈장웅비장(2008), 과학기자협회 과학과 소통상(2011), 옥조근정훈장(2019), 유미과학문화상(2020)을 수상했다.

서문
저자의 노트

제1부 기근
1 감자 잎마름병(1586–1883)

제2부 감염성 열병
2 습지열(기원전 2700–기원후 1902)
3 흑색 구토열(1793–1953)
4 감옥열(1489–1958)
5 흑사병(541–1922)

제3부 전쟁
6 전쟁용 합성 화학물질(기원전 423–기원후 1920)
7 치클론(1917–1947)
8 DDT(1939–1950)
9 I. G. 파르벤(1916–1959)

제4부 생태계
10 저항(1945–1962)
11 침묵의 봄(1962–1964)
12 경이와 겸손(1962–미래)

후기
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