[1943 노벨화학상] 게오르크 드 헤베시 : 보이지 않는 스파이, '방사성 추적자'로 생명의 흐름을 읽다

 

 

 

🕵️‍♂️ 하숙집 주인의 거짓말을 잡아낸 화학자

 

"어제 먹다 남은 고기가 오늘 스튜에 들어간 것 같은데?"

우리는 식당이나 하숙집에서 이런 의심을 할 때가 있습니다. 하지만 심증만 있을 뿐, 이미 요리가 되어 나온 음식 속에서 어제 그 고기를 찾아내기란 불가능해 보입니다.

그런데 20세기 초, 영국 맨체스터의 한 하숙집에서 이 불가능한 추리를 과학적으로 증명해 낸 깐깐한 화학자가 있었습니다.

그는 몰래 식당에 잠입해, 먹다 남은 고기 위에 눈에 보이지 않는 '표식' 을 남겼습니다. 그리고 다음 날 식탁에 올라온 요리에 기계를 갖다 대자, 기계가 요란하게 울리기 시작했습니다.

"삐-빅! 이 요리에는 어제 남긴 고기가 들어있습니다!"

이 기막힌 탐정 놀이는 단순히 하숙집 주인을 골탕 먹이기 위한 것이 아니었습니다. 이것은 인류가 생명체 내부를 들여다보는 방식을 완전히 뒤바꾼 혁명적인 기술, '방사성 추적자(Radioactive Tracer)' 의 시작이었습니다.

오늘 소개할 1943년 노벨 화학상 수상자는 나치의 눈을 피해 금메달을 녹였던 그 전설의 화학자이자, 현대 핵의학의 아버지인 게오르크 드 헤베시(George de Hevesy) 입니다.

식물의 물관부터 인간의 핏줄까지, 보이지 않는 생명의 흐름을 추적하는 '스파이'를 발명한 그의 흥미진진한 과학 이야기를 시작합니다.

 

📜 실패에서 시작된 아이디어 : "분리할 수 없다면 이용하라"

 

게오르크 드 헤베시는 헝가리 귀족 출신으로, 1910년 영국 맨체스터 대학의 어니스트 러더퍼드(1908년 수상자) 연구실로 유학을 왔습니다.

러더퍼드는 그에게 아주 어려운 숙제를 주었습니다. "납(Pb) 광석 속에 '라듐-D'라는 방사성 물질이 섞여 있네. 이걸 좀 분리해 보게."

헤베시는 2년 동안 온갖 화학적 방법을 다 동원했습니다. 끓이고, 녹이고, 전기 분해를 해도 라듐-D는 납과 절대로 떨어지지 않았습니다. 그는 실패를 인정할 수밖에 없었습니다.

하지만 그는 좌절하는 대신, 이 실패를 뒤집어 생각했습니다.

"아무리 노력해도 분리할 수 없다는 건, 화학적으로는 둘이 '완벽하게 똑같다'는 뜻이 아닐까?"

그렇습니다. 라듐-D는 사실 납의 '동위원소(납-210)' 였습니다. 화학적 성질이 납과 똑같으니 분리가 안 되는 게 당연했습니다.

여기서 헤베시의 천재성이 빛을 발합니다. "그렇다면, 이 방사성 납(라듐-D)을 일반 납 속에 몰래 섞어두면 어떨까? 어디를 가든 납과 똑같이 행동할 테니, 방사선 탐지기만 있으면 납이 어디로 이동하는지 추적할 수 있지 않을까?"

이것이 바로 '방사성 추적자' 의 기본 원리였습니다.

 

🧐 하숙집 사건과 식물의 물 마시기

 

헤베시는 이 원리를 증명하기 위해 그 유명한 '하숙집 고기 사건' 을 벌였습니다. 그는 먹다 남은 고기에 미량의 방사성 물질을 뿌렸고, 다음 날 나온 요리에서 방사선을 검출해 냄으로써 "물질은 형태가 변해도 추적 가능하다"는 것을 증명했습니다. (물론 하숙집 주인은 기절초풍했을 것입니다.)

그는 곧바로 이 기술을 생물학에 적용했습니다. 1923년, 그는 식물의 뿌리를 방사성 납이 섞인 물에 담갔습니다. 그리고 시간대별로 잎과 줄기를 조사했습니다.

결과는 놀라웠습니다. 가이거 계수기의 바늘이 움직이는 것을 통해, 물이 뿌리에서 줄기를 타고 잎까지 이동하는 경로와 속도를 실시간으로 확인할 수 있었습니다.

"생명체를 죽이거나 해부하지 않고도, 살아있는 상태에서 물질대사 과정을 영화처럼 볼 수 있게 되었다!"

 

⚡️ 인공 방사능의 시대 : 우리 몸을 탐험하다

 

하지만 천연 방사성 물질(납, 우라늄 등)은 독성이 강해서 사람에게 쓰기에는 위험했습니다. 이때 1935년 노벨상 수상자인 졸리오-퀴리 부부가 '인공 방사성 동위원소' 를 만드는 법을 알아냈습니다.

헤베시는 쾌재를 불렀습니다. 그는 사이클로트론(가속기)을 이용해 인체에 해가 적고 수명이 짧은 '방사성 인(Phosphorus-32)' 을 만들었습니다. 그리고 이것을 쥐에게 주사했습니다.

그는 쥐의 뼈와 치아, 근육 속에서 인(P)이 어떻게 이동하고 교체되는지를 밝혀냈습니다. 그 결과, "우리 몸의 뼈나 조직은 한 번 만들어지면 고정되는 것이 아니라, 끊임없이 새로운 원자로 교체되고 있다(동적 평형)" 는 생명의 역동성을 증명했습니다.

이 기술은 현대 의학의 필수품이 되었습니다.

• 암 진단 (PET-CT): 암세포는 포도당을 많이 먹습니다. 방사성 포도당을 주사하고 추적하면, 암세포가 있는 곳만 환하게 빛납니다.
• 갑상선 치료: 방사성 요오드를 마시면, 갑상선으로만 모여서 암세포를 태워 죽입니다.

오늘날 우리가 병원에서 받는 핵의학 검사는 모두 헤베시의 아이디어에서 출발한 것입니다.

 

🏆 노벨상 : 전쟁 중에도 빛난 지성

 

1943년, 제2차 세계대전이 한창이던 때, 스웨덴 왕립과학원은 게오르크 드 헤베시에게 노벨 화학상을 수여하기로 결정합니다. (시상식은 1944년에 열렸습니다.)

수상 이유는 "화학 반응 연구에 동위원소를 추적자로 사용하는 방법을 고안한 공로" 였습니다.

당시 그는 유대인이라는 이유로 나치의 박해를 피해 덴마크에서 스웨덴으로 망명한 상태였습니다. 전쟁이라는 야만의 시대 속에서도, 인류의 눈을 밝혀준 그의 지성은 인정을 받았습니다.

 

📚 TMI : 노벨상 메달과 72번 원소

 

1. 왕수에 녹인 메달의 후일담

1940년 포스트에서 소개했듯이, 그는 나치에게 뺏기지 않기 위해 동료들(라우에, 프랑크)의 노벨상 메달을 왕수에 녹여 보관했습니다. 전쟁이 끝난 후 그는 다시 코펜하겐 연구소로 돌아가, 선반 위에 방치되어 있던 그 용액에서 금을 다시 추출해 냈습니다. 노벨 재단은 그 금으로 메달을 다시 찍어내어 주인들에게 돌려주었습니다. 과학자의 기지가 역사를 지킨 것입니다.

2. 하프늄(Hafnium)의 발견

헤베시는 추적자 연구 외에도, 닐스 보어의 조언을 받아 주기율표의 빈칸이었던 72번 원소를 찾아냈습니다. 그는 코펜하겐의 라틴어 이름인 '하프니아'를 따서 '하프늄(Hafnium)' 이라고 명명했습니다. 물리학과 화학에 모두 통달했던 그의 능력을 보여주는 사례입니다.

3. 평생을 실험실에서

그는 방사성 물질을 평생 다뤘지만, 81세까지 장수했습니다. 그는 자신의 몸을 실험 대상으로 삼아 방사성 물질을 마시고 배설되는 과정을 연구하기도 했습니다. 과학에 대한 그의 헌신은 실로 대단했습니다.

 

🌏 맺음말 : 보이지 않는 것을 보는 눈

 

게오르크 드 헤베시는 인류에게 '제3의 눈' 을 선물했습니다.

현미경으로도 볼 수 없는 원자의 이동, 살아있는 생명체 안에서 일어나는 은밀한 대사 과정. 그가 발명한 '추적자' 기술 덕분에 우리는 몸을 째지 않고도 암을 찾고, 식물이 어떻게 숨 쉬는지 이해하게 되었습니다.

하숙집 식탁 위의 작은 의심에서 시작된 호기심이, 생명의 지도를 그리는 거대한 등불이 되었습니다.