- 금, 지고지상의 금속이자 권력과 부의 상징, 그러나 잉카라는 황금의 제국에서 금은 저주와 모욕의 상징이 되고 말았다. 그 후로 제국은 더 깊은 수렁에 빠졌으며, 몇몇 후대 황제들이 봉기를 일으켰지만 매번 총과 바이러스 앞에서 쓰러짐. 반면 피사로는 소원을 성취. 에스파냐 국왕에게 자신이 발견한 금의 20%를 바친 뒤 왕으로부터 후한 상을 받고, 당시 세계에서 손꼽히는 부자가 됨
금의 저주는 계속되었다. 금 때문에 목숨을 잃는 발보아와 멸망한 잉카제국처럼 피사로와 알마그로의 운명 역시 금의 저주에서 벗어나지못함. 1539년에 알마그로는 전리품을 공평하게 분배하지 않았다는 이유로 피사로와 사촌형제에게 살해당암. 2년 후, 복수의 기회를 노리던 알마그로의 심복이 피사로의 머리를 베어버림. 수십 년간에 걸쳐 싸운 두 사람은 금을 가지면 영혼을 천국에 보낼 수 있다는 콜럼버스의 말을 서로 앞서거니 뒤서거니 하면서 확실히 입증한 셈이다.
여기까지 이야기를 듣다 보면 에스파냐 국왕이야말로 최대 승자라는 생각이 든다. 그런데 아메리카 대륙의 많은 금이 계속해서 에스퍄냐로 흘러들어가자 대항해시대에 무적일 것 같던 왕국은 금융 시스템이 심각한 타격을 입은 가운데, 재물을 실어나르는 상선을 해적의 약탈로부터 보호하고자 군비지출을 늘리면서 해상패권을 유지해야 했다. 에스파냐 왕국은 황금의 시대로 발을 내딛는 순간부터 뼛속까지 금이 내뿜는 독소에 중독되고 있었다. 여러 해 동안 발버둥을 쳤지만 결국 에스퍄냐 왕국은 1588년 영국 함대에 격침당한 사건을 계기로 모든 영광을 뒤로 하고 쇠락의 길로 접어듬
- 홍동기 시대가 청동기 시대를 알리는 전주곡이었다면 본격적으로 청동기시대를 연 금속은 주석이다. 순수한 주석 역시 매우 무른 것은 물론 불의 열기를 견디지 못할 정도로 녹는점이 낮아서 취사용품으로도 쓸 수 없을 정도로 구리보다 활용도가 떨어짐. 청동기의 기원에 관해서는 의견이 분분한데, 서로 다른 곳에서 다발적으로 출현했다는 주장과 함께 메소포타미아 지역 사람들이 우연히 구리와 주석이라는 재질이 무른 두 금속을 한데 섞어 단단한 금속, 곧 청동을 얻었다는 유일기원설이 있다. 후자에 따르면 청동제련기술은 빠르게 유라시아 대륙에 퍼졌고, 이런 과정에서 당시 동아시아 지역에 산재해 있던 초기 고대역사문화권이 청동제련기술을 습득했을 가능성이 크다. 아마도 이 때문에 고대 중국은 홍동기 시대를 제대로 거치지 않고 유독 청동기술만 발전했던 것을 아닐까.
- 청동은 합금이라는 글자 그대로 두가지 이상의 서로 다른 원소로 만들어진 물질로서 그 속에는 적어도 한개 이상의 금속원소가 들어있지만 원소들 사이에는 화학반응이 일어나지 않음. 한편 합금의 성질은 어떤 금속이 얼마나 들어갔느냐에 비례해 결정되지 않으므로 청동의 경도는 구리나 주석보다 훨씬 더 높다. 단단해지는 동시에 외부 힘이 가해져도 갈라지거나 쪼개지지 않는 성질인 인성은 낮아져서 구리보다 더 부스러지기 쉬움. 따라서 청동은 불에 달궈 두드리는 단조보아 불에 녹여 거푸집에 부어 굳히는 주조에 더 적합. 단조보다 주조가 더 까다롭고 어렵지만, 다행히 청동의 녹는점은 구리에 비해 아주 낮아서 활활 타오르는 장작불 수준에서도 그방 녹는다.
- 물은 점토가 불에 구워질 때 가장 먼저 열기를 느끼는 물질이다. 일반적으로 물은 열과 만나면 금방 수증기로 변하지만 규산염의 복잡한 그물망 구조 때문에 점토 속의 물분자는 오랜 시간에 걸쳐 서서히 수증기로 변한다. 물분자가 점토 밖으로 뛰쳐나갈 때는 점토 속 여러 유기물도 함께 끌로 낙버리는데, 이들이 공기 중에 휘발되면서 고체성분은 더 단단하게 뭉쳐짐. 온도가 더 높아지면 기름이나 파라핀처럼 끓는점이 높은 유기물도 열기를 견디지 못하고 하나씩 밖으로 나감. 빠져나갈 때를 놓쳐버린 성분들이 분해되거나 탄화하거나 활활 타는 불에 연소하면서 점토는 본래 모스을 완전히 잃어버린다. 온도가 섭씨 400도를 넘어서면 점토 속 유기질과 물은 전부 사라지고 규산염의 그물망 구조에는 이들이 빠져나가면서 만든 구멍이 송송 남는다.
규산염 역시 자신의 영역 안으로 들어오는 방문자를 내치는 법이 없다.더군다나 방문자가 고온에서도 본인의 기량을 제대로 발휘할 줄 아는 전이원소라면 더더욱 환영. 규산염의 오랜 친구인 철이 바로 그 전이원소 중 하나. 철의 산화물 중에는 붉은색의 삼가철이나 녹색의 이가철이 있는데, 점토에 철이 많이 함유된 상태에서 산화불꽃과 만나 구워져 나온 점토는 붉은 색을 띠게 되고 반대로 환원불꽃과 만나면 녹색을 띠게 됨. 붉은색 벽돌과 푸른색 벽돌은 이런 점토가 만나 도기가 되는 소성과정을 거쳐 만들어짐. 수많은 선사시대 채색도기도 전부 철과 같은 전이원소가 만들어낸 걸작이다.
규산염은 여러 이물질이 섞여 있고 그물망 구조가 반듯하지 않은 탓에 정확한 녹는점이 없으므로 넓은 온도범위에서 부드럽게 변하는 연화과정을 거쳐 끝에는 완전히 액화됨. 점토덩어리를 전부 연화하려면 섭씨 1200도 이상의 높은 온도가 필요하지만 점토덩어리 속 그물망 조직은 섭씨 800도 부근만 되어도 서서히 풀어지고 뾰족하게 튀어나온 부분일수록 더 빨리 흐물흐물해짐. 따라서 섭씨 800도에서 그릇모양으로 잘 빚은 점토를 구우면 겉모습은 그대로 유지되지만 점토속 그물망 조직이 풀어졌다 뭉치기를 반복하면서 점토 겉면에 있던 자그마한 돌입자가 부드러워지고 점토와 한데 합치면서 더 큰 그물망 구조를 가진 도기가 탄생함. 도기는 그야말로 인간의 기술로 개량한 석기다.
- 고대 가마온도는 섭씨 약 1000도에 불과했지만 이후 가마짓는 기술이 발전하면서 보온기술은 물론 숯의 품질까지 향상해 가마의 온도도 점차 올라갔다. 이윽고 가마온도를 섭씨 1200도까지 올릴 수 있게 되자 도기가 질적으로 변했다. 도기 속 보이지 않던 구멍과 틈새가 오그라들어 느슨했던 규산염 그물이 촘촘하게 바뀌면서 표면이 더 매끈하고 광택이 도는 새로운 도기, 곧 자기가 구워진 것. 이런 외관상의 변화는 가마의 온도가 규산엽의 녹는점에 가까워지면서 모난 부분이 부드러워지는 연화나 아예 녹아버리는 융해과정을 거쳐 생김. 새롭게 탄생한 자기는 도기와 달리 외관뿐 아니라 소리까지 예뻤다. 도기가 바닥에 떨어질 때 둔탁한 소리를 내며 깨진다면, 자기는 마치 옥구슬이 굴러가는 듯한 맑은 소리가 났다. 가마 온도만 조금 높였더니 자기가 탄생한 것 같지만 백도를 손에 넣고자 하는 고대인의 열망이 도기를 자기로 진화시키는 데 가장 중요한 역할을 했다.
- 고대인은 꿀보다 훨씬 대중적인 인공식품을 발명하기도 했다. 바로 지난 3000년 동안 줄곧 인류의 사랑을 받아온 엿당이다. 엿당은 화학적으로 녹말이 가수분해된 후 생성되는 불순물이 섞인 맥아당이다. 식물 중에서도 곡물은 녹말이라는 형태로 에너지를 많이 모아둔 후 싹이 틀 때 아밀라아제를 이용해 녹말을 분해해 에너지를 공급받는데 이 과정에서 맥아당이 생성됨. 식량이 부족한 고대에는 보관한 곡물 씨앗에서 싹이 터도 버리지 않고 먹었는데, 그 과정에서 새싹에 단맛이 있다는 사실을 발견한 이후 일부러 씨앗에 싹을 틔워 당분을 추출해 엿당을 얻음.
엿당이야말로 중국에서 최초로 단맛을 내는 데 쓰인 인공식품 첨가물이다.
- 사카린의 단맛은 어떻게 만들어진 것일까? 오랜 세월 동안 생물학자들은 혀에는 구역별로 각각 다른 미각신경이 분포해 있어 어떤 구역은 단맛을, 어떤 구역은 신맛을 민감하게 느낀다고 생각해왔지만, 최근에는 그 경계가 명확하지 않다는 의견이 많다. 본질적으로 미뢰는 단백질과 일부 화학물질 사이에 일어나는 반응을 통해 맛을 감지. 어떤 단백질이 나트륨 이온과 결합해 짠맛정보를 전달해 뇌가 인지하게 하는 것임. 이처럼 맛을 감지하는 능력을 갖춘 체내미각세포는 300여종에 달하며, 흔히 사용하는 다섯 종류의 기본 미각이라는 개념은 가장 보편적인 다섯종류의 맛을 지칭하는 표현일 뿐이다. 한편 우리가 일상에서도 자주 언급하는 매운맛은 사실 미뢰를 통해 전달되는 것이 아니라 통증을 주관하는 3차 신경에서 보내는 통증신호이므로 미각에 속하지 않는다. 이론적으로만 보면 인간의 뇌는 혀가 매운맛을 느끼는지 아니면 뜨거워서 데인것인지를 구분못함.
이런 원리에 따르면 꼭 설탕이 아니더라도 뇌는 단맛을 느낄 수 있음. 곧 단맛을 느끼게 하는 단백질과 화학분자가 결합하기만 하면 미각신경은 착각을 일으키고, 인간은 꿀을 먹었을 때와 똑같은 맛을 느끼게 됨. 사카린이 바로 이런 과정을 통해 우리 뇌에 단맛을 제공한다.
에너지 공급원을 구하기 쉬워지면서 고혈당, 비만 등이 인간의 주요 질병이 되었고, 무설탕콜라, 무설탕과자를 비롯한 각종 무설탕 식품이 유행하기시작. 이와 같은 무설탕 식품을 먹어도 단맛을 느낄 수 있는 이유가 바로 인공감미료 덕분. 미국 일리노이대 한 학생이 37년에 발견한 감미료 시클라메이트가 그 예다. 시클로헥실술팜산나트륨염이라는 화학명을 가진 이 인공감미료의 당도는 사탕수수 원당보다 40배나 높고 사카린보다 더 깔끔한 맛을 자랑. 시클라메이트도 사카린처럼 실험실 규정을 위반한 덕에 발견하게되 된 감미료임. 여느때처럼 규정을 위반하고 실험실에서 담배를 피우던 학생이 손에 묻은 시클라메이트 때문에 단맛을 느끼면서 발견에 성공.
인간을 비롯한 지구의 탄소생명체는 고탄소 먹거리를 통해 에너지와 영양을 섭취. 오늘날 현대 식품산업을 새롭게 만든 사카린과 시클라메이트뿐 아니라 향미증진제인 글루탐산나트륨, 마가린으로 사용되는 수소화된 식물유 등 약 15000종에 달하는 식품첨가물이 그 노력의 결과물이다. 그러나 모든 일에는 양면성이 존재. 우리는 인공감미료를 남용할 때 어떤 위험성이 있는지를 아직 명확하게 밝히지 못했다. 게다가 아직 인공유기물을 무조건 믿을 만큼 충분한 확신도 없다. 지난 세월동안 인공유기물이 인류에게 고통을 주었던 것은 사실이기 때문이다.
- 다윈의 자연선택설에 따르면 우리 인간은 기나긴 진화과정을 거치면서 이익이되는 것은 따르고 해가되는 것은 피하는 인식체계를 갖추었다. 어떤 물질이 유해하다고 판단되면 우리 몸은 이 물질에 민감하게 반응하고, 뇌는 피하라는 지시를 내림. 이 때문에 우리가 유쾌하다고 느끼는 냄새는 대부분 무해하고, 불편하다고 느끼는 냄새는 반대로 유해하다. 그런데 인공유기물이 인간과 함께한 역사는 겨우 180년밖에 되지 않음. 다시 말해 인공유기물은 본능적으로 정확한 판단을 내릴 수 없을 정도로 낯선 물질이라서 유해성이 발견되기 전이나 돌이킬 수 없는 피해를 주기전까지 오랜시간 동안 우리 곁에서 정체를 감춘 채 지낼 수 있음. 따지고 보면 모두 인간의 생활양식 때문에 벌어진 상황이므로 유기물을 탓할 일은 아니다.
- 지난 세월동안 우리는 끊임없이 거주환경을 개선해왔다. 진흙을 다져만든 바닥이 너무 더러워서 시멘트바닥으로 바꾸었고, 시멘트바닥이 예쁘지 않아서 대리석 바닥으로 바꾸었으며, 미끈거리는 대리석 바닥은 나무바작으로 바꾸었고, 그렇게 바꾼 나무바닥은 불편해서 또 카펫을 깔았다. 하지만 카펫으로 부족하면 이네 무엇을 더 해야할까? 아마 이 질문에 대답할 수 있는 사람은 없을 것임. 한 단계, 한 단계씩 커지는 소비욕구는 언제쯤 끝에 다다를까? 어쩌면 아예 끝이 없을지도 모른다. 엄청난 양의 탄소를 배출할 수 밖에 없게 만드는 고탄소 생활양식은 탐욕적이고 방탕하다.
- 프레온이 눈에 보이는 피해를 주었다면, 테트라에틸납은 은밀하게 환경을 파괴. 자동차 배기가스와 함께 대기중으로 배출되는 테트라에틸납은 밀도가 공기의 11배 높은 탓에 대기 상층부로 올라가지 못하고 지면 근처에 쌓여서 생물권에 직접적으로 피해를 입힘. 게다가 몇 년이 지나서야 증상이 겨우 드러나므로 병의 원인을 확실하게 진단받았을 때는 손 쓸 수 없을만큼 늦은 경우가 많음. 일찍부터 사람들은 테트라에틸납의 인체유해성을 의심했지만, 자동차배기가스에서 배출된 납이 공기중에 있는 납의 90%를 차지할 정도로 상황이 심각했던 80년대에서야 납이 함유된 유연휘발유는 역사의 쓰레기통에 버려짐.
전설적인 테트라에틸압이 무대에서 퇴장할 즈음, 피배를 본 사람들의 분노는 이 물질을 발명한 미즐리에게 옮겨갔고 그를 비난하는 과정에서 그의 기구한 운면도 세상에 알려짐. 미즐리의 천부적 재능은 전 세계뿐 아니라 자기 자신도 기만했다. 오랫동안 미즐리와 함께해온 납이 두다리를 거의 마비시키고 뼈에 이상을 일으킬 만큼 건강을 악화시킨 것. 엄청난 질병의 고통에 시달리던 미즐리는 전공인 기계공학 기술을 활용해 장애인이 몸을 쉽게 뒤집을 수 있도록 보조해주는 장치를 만들고, 이번에도 솔선수범해서 생애 마지막까지 발명품을 사용함. 안타깝게도 그의 전설적 발명품인 테트라에틸압과 달리 성능은 뛰어났지만 안전성이 떨어진 이 기계는 금방 고장났고 미즐리는 줄에 목이 감겨 구조를 요청하기도 전에 유명을 달리함.
슬프게도 미즐리에게는 테트라에틸납 말고도 다른 선택지가 있었다. 바로 에탄올이다. 일반적으로 알콜이라 불리는 에탄올은 탄소원자 두개와 수소원자 6개, 산소원자 하나로 이뤄진 단순한 구조의 유기분자. 산소원자가 들어 있는 탓에 같은 부피의 휘발유에 비해 발열량이 3분의 2정도 밖에 되지 않아 낮은 편에 속하지만, 휘발유의 품질을 크게 향상하고 이상폭발이 덜 일어나게 도와줄 수 있다.
- 미즐리가 에탄올을 선택하지 않은 이유는 혼화성, 즉 다른 액체와 섞이는 능력이 약하고 자동차 부품을 부식시키기 때문. 하지만 그가 테트라에틸납이라는 물질을 선택했다는 결과만 놓고 보았을 때, 에탄올의 단점이라 거론된 이유는 그저 핑계에 불과했으며 진짜 이유는 아마 낮은 경제성으로 보임. 에탄올은 별다른 기술력 없이도 누구나 생산할 수 있으므로 생산자가 시장을 독점할 수 없을 뿐 아니라, 에탄올을 발견한 정도로는 미즐리도 명성을 얻을 수 없었을 것이다.
오랜 세월이 흘러 납이 없는 무연휘발유 시대가 된 오늘날, 에탄올은 신재생에너지라는 새로운 신분증을 발급받고 사람들로부터 재평가받고 있음. 자연의 화석 에너지로부터 만들어지는 휘발유와 달리 에탄올은 생물권이 만들어낸 걸작이다. 식물은 광합성을 통해 포도당을 생산하고 셀 수 없을 정도로 다양한 생물에게 영양분을 공급. 여기서 산소가 없어도 포도당 대사가 가능한 효모와 같은 진균은 받아들인 포도당 분자를 에탄올 분자 두개와 이산화탄소 두개로 바꿈. 에탄올 농도가 높으면 효모도 번식을 중단하고 사멸하므로 상당히 위험한 대사방식이지만 이런 대사과정을 거쳐 만들어지는 유혹적인 에탄올 향기를 이기지 못한 인류는 막걸리나 차조와 수수를 넣고 만든 황주, 맥주, 포도주, 백주 등 다양한 알콜 음료를 탄생시킴.
- 에탄올은 발열량이 높지 않아 완전연소가 가능하므로 휘발류에 조금 첨가하는 정도로는 자동차 동력에 큰 영향을 끼치지 않음. 더군다나 현대의 자동차는 순수한 에탄올 연료만 사용해도 부식되지 않을 정도로 기술력이 좋아졌고, 이상폭발 없이 부드럽게 연소하는 에탄올은 오히려 엔진의 수명을 늘리는 데 도움이 됨. 무엇보다 에탄올을 이용하면 온실가스나 폐기물배출이 없는 무배출을 실현할 수 있음. 식물은 태양광만 있으면 매년 많은 양의 포도당을 생성하고 공기중의 이산화탄소도 흡수할 수 있다. 따라서 이론적으로는 식물을 통해 생성되는 포도당을 몽따 에탄올 연료로 가공해도 연소로 발생하는 이산화탄소의 최대치는 식물이 흡수할 수 있는 양을 넘지 않음.
- 양자역학이 등장하기 전까지 대부분의 과학자는 원소 사이에 객관적인 법칙이 존재한다는 것을 믿지 않음. 근대화학이 중세 연금술에서 탄생했기 때문. 미신에 가까운 원시과학이었던 중세연금술은 물질을 이성적이고 객관적으로 인식할 줄 몰랐고, 현자의 돌을 찾아 돌을 금으로 바꾸겠다는 허무맹랑한 꿈을 실현하고자 했다. 이 헛된 생각을 믿고 미지의 힘으로 원소가 만들어지고 화학반응이 일어난다고 생각하는 사람들은 멘델례프가 살던 시대에도 여전히 있었다. 이런 시대에 멘델레예프는 미지의 힘은 신의 힘이 아니라 객관적으로 존재하고 인식할 수 있는 법칙이라는 점을 세상에 알렸을 뿐 아니라 법칙을 통해 지금껏 본적도 없는 세상을 탐험할 수 있다는 가르침을 주었다.
이후 엥겔스가 나서서 주기율표는 해왕성 발견에 필적한다며 칭찬을 아끼지 않을 정도로 멘델레예프의 예측은 화학의 위상을 공고히 하는 데 크게 기여. 과거 갈릴레이가 수차례나 무시했던 해왕성은 1846년에야 겨우 발견되었는데, 우연이 아니라 천문학자들이 수학적 단서를 좇아 열심히 계산한 끝에 거둔 성취였다. 이 과학적 발견은 태양계의 족보를 바꾸었을 뿐 아니라 새로운 눈으로 과학을 보도록 하는 데 크게 기여.
르네상스 시대 초기에는 과학자들, 그중에서도 특히 천문학자들을 박해했으므로 과학은 더디게 발전할 수밖에 없었다. 당시 과학의 힘이 약했기 때문에 벌어진 일이기도 하다. 신처럼 세상 사람들에게 예언을 제공해주는 것도 아니니 과학을 믿어봐야 쓸모가 없다고 생각했기 때문.
