공기의 연금술

공기의 연금술(토머스 헤이거/홍경탁) 제목: 양날의 검, 화학 비료. 그리고, 하나의 위험한 발명품, 독가스.

“데치면 좋은 채소, 질산염 50% 감소…"영양분 흡수율↑”,“제철과일ㆍ채소가 보약… 하지만 채소 잘못 먹으면 암 유발?”,“유기농산물서 농약, 질산염 검출”…. 이 기사의 제목들의 공통점은 바로 질산염 비료의 단점을 다루고 있다는 것. 지금의 70억 인구를 있게 해준 장본인이 바로 프란츠 하버와 카를 보슈, 공기에서 뽑아낸 질소로 만든 질산염 비료를 개발한 과학자들이다. “공기의 연금술”에서는 전쟁 화학 무기로 사용된 하버와 보슈의 연구 또한 다루고 있지만, 내가 이루고 싶은 하나의 꿈인 세계 기아의 친환경적인 해결에서 중요한 부분을 차지하는 질산염 화학 비료와 연관이 있는 하버-보슈 시스템이라는 양날의 검이 가장 와 닿았던 것 같다. 또, 독가스의 시초인 하버의 염소 독가스. 독일의 전쟁 승리를 위한 독가스를 개발한 최고의 과학자라는 평판을 얻고 노벨상을 수상한 화학자 하버. 하버의 질산 암모늄 비료를 통해 얻은 것은 그 당시 자연만이 가질 수 있다고 생각하던 질소 고정 능력. 우리는 질산염 비료를 통해 단일 작물 재배의 기술을 또한 얻었다. 단기간에 빨리 자라는 옥수수의 재배. 과거에 동물이 옥수수를 키우고 옥수수가 동물을 키우던 시대, 즉 자연 순환 시대는 가고 없으며 복잡하고 힘들게 동물을 통한 옥수수의 재배가 아닌 비료를 더 쓰면 옥수수가 자라는 인공적인 생산 순환이 새롭게 전 세계의 농업 시스템을 장악하였다. 옥수수를 비롯한 작물들이 더 빨리, 그리고 더 많이 자라게 된 것은 물론 무척 좋은 일이다. 하지만 양날의 검에서 알 수 있듯이 대량 생산이라는 강력한 한쪽 날이라면 환경 파괴라는 나머지 한 쪽의 날도 있다. 환경 오염, 이 문제는 점점 우리 사회에서 그 중요성이 점점 커지고 있다. 캐나다의 2005년 기후 변화 관련 협약을 살펴보면 온실가스 배출량을 줄이기 위해 질산염 비료의 사용을 규제하는 정책이 있다는 것을 알 수 있으며 그 외에도 기후변화협약, 교토 의정서, 사막화 방지 협약에서도 질산염 비료의 사용을 줄인다는 내용을 찾을 수 있다. 그렇다면 질산염 비료는 어떤 면에서 파괴적인 것일까? 화학 비료는 토양 오염, 수질오염, 그리고 대기오염까지 여러 개가 맞물려 돌아가는 톱니바퀴처럼 작동한다. 질산염 비료가 사용된 토양에서는 질소가 모두 작물에게 흡수되지는 않는다. 이것이 바로 문제가 되는데, 나머지 질소는 공기 중으로 기화한다. 공기 중으로 기화한 질소는 비를 산성화하며 결국 지구온난화를 유발한다. 나머지는 봄비와 같이 내려 지하수를 오염시킬 수도 있다. 지금의 선진국들은 이러한 화학 비료를 통해 급속한 경제 성장을 했으며 현재도 미국의 드넓은 옥수수 벌판을 보면 화학 비료 없이는 이룰 수 없었을 것이라는 사실을 알 수 있다. 나의 꿈은 환경기술공학자이자 화학자가 되어 UNEP을 통해 개발도상국들의 농부들에게 농사를 지을 때 화학 비료가 아니라 최대한 환경을 오염시키지 않는 법을 알려주고 지금의 선진국들과 다르게 환경친화적이고 지속 가능한 발전을 할 수 있도록 힘을 주고 싶다. 또 하나는 세계의 기아 해결. 물론 이 두 가지 목표는 현재 상황에서는 같이 이루기가 힘들다. 지구의 70억 인구를 먹여 살리기 위해서는 화학 비료는 없어서는 안될 매우 중요한 발명품이라고 할 수 있다. 반면, 지구를 구하기 위해서는 반드시 없어야 할 중요한 지구온난화의 주범. 나의 환경기술공학자가 되어서의 목표는 바로 이 두 가지의 행복이 서로 공존할 수 있도록 하는 것이다. “모두가 배불리 먹을 수 있는 세상의 행복” , “모두가 건강하게 친환경적이고 지구 그 자체에서 생활하는 세상의 행복”. 질산염 비료를 통해 얻은 인류 농업 생산 증진과 그로 인한 부작용 환경 오염은 인류에게 긍정적인 영향만을 주었다고는 할 수 없을 것이다. 이 예가 바로 과학의 양날의 검의 대표적인 예이지 않나 싶다. 그렇다면 하버의 또 다른 위대한 업적인 염소 독가스는 어떤 양날의 검일까? 이 염소 독가스는 양날의 검이라기 보다는 하나의 위험한 발명품이라고 할 수 있다. 하버는 과학자가 가져야 할 직업 윤리를 지키지 않은 대표적인 과학자이다. 그의 이러한 명예에만 치중하던 성격은 바로 노벨상을 수상하기 직전의 업적인 독가스 개발을 통해 알 수 있다. 자신의 위험한 발명을 전쟁 무기로 활용하는 것은 인류의 평화를 위협한다는 사실을 인지하고도, 옳지 않은 행동을 한 하버는 이 시대의 과학자들이 본받아야 할 과학자상이 아니다. 하버의 연구는 농업 비료뿐 만 아니라 전쟁에서도 사용되었다. 이 전쟁에서 살포된 독가스는 “과학자의 책임”이라는 문제에 대해서 미국의 핵무기 개발 프로젝트이었던 맨해튼 프로젝트와 대비된다. 하버는 염소 기체를 사용해 독일의 전쟁 승리를 위해 독가스를 살포했다. 하지만, 대량 독가스 살포(작전명 살균)로서 최고의 화학자라는 명성을 얻었지만 인간적으로 비판을 받았다. 그 후 노벨상을 수상하면서 이중적인 평판을 얻게 되었는데, 학문적으로는 존경 받지만 인간적으로는 독가스를 최초로 개발해 전쟁에 사용함 으로서 노벨상을 수상할 자격이 있는지에 대한 논쟁이 있었다. 맨해튼 프로젝트와 하버의 독가스 개발을 비교하면 그 공통점은 바로 인류의 역사에 크게 남을 무기를 만들었다는 것이며 차이점은 과학자의 동의, 과학자의 의사 표현이 있었느냐, 선택을 할 수 있었느냐 라는 것이다. 맨해튼 프로젝트에 참여한 모든 과학자들의 연구가 핵무기 개발과 연관되어 있다는 사실을 안 단 한 명의 과학자를 제외하고는 모두 노벨상을 수상하였다. 그들은 영문도 모른 채 연구를 진행하였다. 단지 이용 수단이었을 뿐 선택권은 없었다. 반면, 하버는 전쟁 무기인 독가스를 개발하고도 노벨상을 수상하였다. 과학자의 직업 윤리가 무시당했던 것 같다. 자신의 연구가 자신의 의사에 따른 것이 아니라면 어쩔 수 없는 일이지만, 자신의 선택으로 독가스를 개발해 전쟁에 적용하는 것은 옳지 않다고 생각한다. 과연 하버의 공기의 연금술은 성공적이었다고 말할 수 있을까? 질산염 비료, 그리고 염소 기체 독가스뿐 만 아니라 여러 가지 하버의 발명은 인류의 역사에, 그리고 우리의 현재 생활에 엄청난 영향을 끼치고 있다고 할 수 있다. 하버 없이는 지금 우리의 밥상이 있을 수 도 없었을 것이지만, 다시 한 번 질산염 비료가 가지고 온 우리 지구의 파괴에 대해서도 생각해보아야 한다.