[1918 노벨화학상] 프리츠 하버 : 공기로 빵을 만들고, 그 기술로 독가스를 만든 두 얼굴의 과학자

 

 

 

🍞 인류를 굶주림에서 구원한 연금술

 

19세기 말, 인류는 거대한 공포에 직면해 있었습니다. 인구는 기하급수적으로 늘어나는데, 그들을 먹여 살릴 식량은 턱없이 부족했기 때문입니다.

밀이나 쌀을 키우려면 땅에 비료를 줘야 합니다. 식물 성장의 필수 요소인 '질소(Nitrogen)' 가 필요하기 때문입니다. 당시 질소 비료의 원료는 칠레 사막에서 캐오는 '칠레 초석(새똥 화석)'이 유일했습니다. 하지만 이것은 곧 바닥날 운명이었습니다.

영국의 과학자 윌리엄 크룩스는 "1930년대가 되면 전 인류가 기아로 멸망할 것이다" 라고 예언했습니다.

그런데 아이러니하게도, 우리가 숨 쉬는 공기의 78%가 바로 질소입니다. 공기 중에 질소가 이렇게 넘쳐나는데, 식물은 그것을 직접 흡수하지 못해서 굶어 죽어가는 상황. 이것은 마치 바다 한가운데서 목말라 죽는 것과 같았습니다.

"공기 중의 질소를 붙잡아서 비료로 만들 수만 있다면!"

수많은 과학자가 이 '질소 고정(Nitrogen Fixation)' 에 도전했지만 모두 실패했습니다. 질소 분자(N≡N)가 너무나 단단하게 결합해 있어서 쪼개지지 않았기 때문입니다.

오늘 소개할 1918년 노벨 화학상 수상자는 이 불가능한 꿈을 현실로 만든 독일의 화학자입니다.

"공기로 빵을 만든 사나이" 라는 칭송을 받았지만, 동시에 전쟁터에 독가스를 살포하여 "살인자" 라고 비난받았던 비극적인 천재, 프리츠 하버(Fritz Haber).

인류의 구원자이자 파괴자였던 그의 드라마틱한 삶과 과학 이야기를 시작합니다.

 

📜 암모니아 합성 : 500도의 열기와 200기압의 압력

 

20세기 초, 독일의 카를스루에 공과대학. 젊은 화학자 프리츠 하버는 질소(N₂)와 수소(H₂)를 반응시켜 비료의 원료인 '암모니아(NH₃)' 를 만드는 연구에 매달리고 있었습니다.

이론적으로는 가능했지만, 실제로는 아무런 반응이 일어나지 않았습니다. 질소가 워낙 도도해서 수소와 결합하려 하지 않았기 때문입니다.

하버는 자연의 섭리를 거스르는 극한의 조건을 만들어내기로 결심합니다.

"질소가 반응하지 않는다면, 억지로라도 반응하게 만들겠다. 지옥 같은 열과 압력으로!"

그는 특수 제작된 강철 용기 안에 기체들을 가두고, 온도를 500도까지 높이고 압력을 무려 200기압까지 가했습니다. 여기에 반응을 도와줄 '촉매(오스뮴, 우라늄 등)' 를 넣었습니다.

1909년, 드디어 기계 밸브에서 지독한 냄새가 뿜어져 나왔습니다. 그것은 성공을 알리는 암모니아의 냄새였습니다.

"방울방울 떨어지는 암모니아 액체! 이것은 인류의 식량난을 해결할 생명수다!"

이 기술은 훗날 카를 보슈(Carl Bosch)에 의해 대량 생산 공정으로 발전하여 '하버-보슈법(Haber-Bosch Process)' 이 되었습니다.

오늘날 전 세계 인구가 먹는 식량의 절반 이상이 바로 이 공법으로 만들어진 비료 덕분에 생산됩니다. 하버가 없었다면 지금 지구 인구는 절반 이하로 줄었을지도 모릅니다.

 

☠️ 이프르의 안개 : 과학의 타락

 

하지만 1914년 제1차 세계대전이 터지면서, 하버의 천재성은 전혀 다른 방향으로 폭주하기 시작합니다.

그는 조국인 독일에 대한 애국심이 투철했습니다. 그는 "과학자는 평시에는 세계에 속하지만, 전시에는 조국에 속한다"며 군복을 입었습니다.

그가 만든 암모니아 공장은 비료 대신 폭약(질산)을 만드는 공장으로 변했습니다. 그리고 그는 더 무시무시한 무기를 제안합니다.

"참호 속에 숨은 적군을 가장 효과적으로 제압하는 방법은 '독가스'입니다."

1915년 4월 22일, 벨기에 이프르 전선. 하버의 지휘 아래 독일군은 168톤의 '염소 가스(Chlorine Gas)' 를 살포했습니다. 바람을 타고 날아간 녹황색 구름은 연합군 진지를 덮쳤고, 5천 명이 넘는 병사가 폐가 녹아내리는 고통 속에 질식사했습니다.

이것은 인류 역사상 최초의 대규모 화학전이었습니다. 하버는 이 공로로 대위로 진급하며 영웅 대접을 받았지만, 그의 아내는 생각이 달랐습니다.

 

⚡️ 비극 : 아내의 죽음과 양심의 가책

 

하버의 아내 클라라 이머바르(Clara Immerwahr) 역시 브레슬라우 대학 최초의 여성 화학 박사 출신인 뛰어난 과학자였습니다.

그녀는 남편이 과학을 살상 무기로 쓰는 것을 맹렬히 비난했습니다. "당신은 과학을 모독하고 있어요. 이건 야만적인 짓이에요."

하지만 하버는 멈추지 않았습니다. 결국 1915년 5월, 하버가 독가스 살포 성공 축하 파티를 열던 날 밤, 클라라는 남편의 권총으로 스스로 목숨을 끊었습니다.

아내의 자살에도 불구하고 하버는 바로 다음 날 동부 전선으로 독가스 살포를 위해 떠났습니다. 전쟁에 미쳐버린 그의 광기를 보여주는 섬뜩한 일화입니다.

 

🏆 노벨상 : 논란 속의 수상

 

전쟁이 끝난 1918년, 스웨덴 왕립과학원은 프리츠 하버를 노벨 화학상 수상자로 선정합니다. 이유는 단 하나, "암모니아 합성법을 개발하여 인류를 기아에서 구원한 공로" 였습니다.

하지만 전 세계 과학계는 분노했습니다. "어떻게 전쟁범죄자에게 노벨상을 줄 수 있는가?" "그는 수많은 젊은이를 독가스로 죽인 악마의 화학자다!"

시상식장에는 많은 수상자가 항의의 표시로 불참했습니다. 하지만 노벨 위원회는 "그의 발명이 가져다준 식량 증산의 혜택이 전쟁의 과오보다 더 크다"며 수상을 강행했습니다. 이것은 노벨상 역사상 가장 논란이 많은 수상 중 하나로 남아 있습니다.

 

📚 TMI : 조국에게 버림받은 애국자

 

전쟁이 끝난 후, 하버는 독일을 부흥시키기 위해 바닷물에서 금(Gold)을 추출하는 연구에 매달리기도 했지만 실패했습니다.

그리고 1933년, 히틀러의 나치 정권이 들어서면서 하버에게 진짜 비극이 찾아옵니다. 그는 유대인이었습니다. 평생을 기독교로 개종하고 독일을 위해 헌신했지만, 나치는 그를 그저 '유대인'으로 취급하며 연구소에서 쫓아냈습니다.

충격을 받은 하버는 망명길에 올랐고, 1934년 스위스의 한 호텔에서 심장마비로 쓸쓸히 객사했습니다. 그가 죽고 난 뒤, 나치는 그가 개발했던 살충제 '치클론 B'를 개량하여 유대인 강제수용소의 가스실에서 수백만 명을 학살하는 데 사용했습니다. 자신의 친척들까지 자신이 만든 기술에 의해 죽음을 맞이하는 끔찍한 비극이 완성된 것입니다.

 

🌏 맺음말 : 과학의 두 얼굴

 

프리츠 하버의 삶은 '과학 기술의 양면성' 을 가장 극명하게 보여주는 사례입니다.

그는 공기 중의 질소를 빵으로 바꾸어 수십억 명을 살렸지만, 동시에 그 기술로 폭탄을 만들고 독가스를 풀어 수만 명을 죽였습니다.

그의 왼손에는 인류를 구원하는 '비료' 가, 오른손에는 인류를 파멸시키는 '독가스' 가 들려 있었습니다.

오늘날 우리가 풍요로운 식탁을 대할 때, 우리는 하버에게 빚을 지고 있습니다. 하지만 동시에 우리는 과학이 윤리를 잃어버렸을 때 얼마나 잔혹해질 수 있는지, 그 서늘한 교훈 또한 하버에게 빚지고 있습니다.