[1945 노벨화학상] 아르투리 비르타넨 : 굶주린 소를 구하고 겨울 전쟁을 버티게 한 'AIV 사료'

 

 

 

🐄 겨울에도 신선한 우유를 마실 수 있을까?

 

지금은 한겨울에도 마트에 가면 신선한 우유와 버터를 쉽게 구할 수 있습니다. 하지만 불과 100년 전만 해도, 겨울철 유럽 식탁의 사정은 지금과 달랐습니다.

여름에는 풀이 무성해서 소들이 배불리 먹고 좋은 우유를 생산했습니다. 하지만 눈이 덮인 긴 겨울이 오면 소들은 먹을 풀이 없었습니다. 농부들은 여름에 베어 말린 건초나 곡식을 주었지만, 영양가가 턱없이 부족했습니다.

결국 겨울철 우유는 맛이 없고 비타민도 거의 없었습니다. 소들도 영양실조에 걸려 비쩍 말라갔습니다. "여름의 그 싱싱한 풀을 겨울까지 썩지 않게 보관할 수는 없을까?"

농부들은 풀을 쌓아두고 발효시키는 '사일리지(Silage)' 를 만들려 했지만, 십중팔구는 썩어서 악취가 나거나 소가 먹고 병에 걸리기 일쑤였습니다.

이때, 북유럽의 핀란드에서 한 명의 화학자가 팔을 걷어붙이고 나섰습니다. "화학 지식으로 소의 밥상을 지키겠다."

오늘 소개할 1945년 노벨 화학상 수상자는 가장 실용적이고도 애국적인 과학자입니다.

풀이 썩는 원인을 화학적으로 규명하고, 강한 산(Acid)을 뿌려 영양소를 그대로 지키는 'AIV 사료' 를 발명한 핀란드의 국민 영웅, 아르투리 일마리 비르타넨(Artturi Ilmari Virtanen).

그의 발명품은 단순히 소를 살린 것이 아니라, 제2차 세계대전의 포화 속에서 조국 핀란드가 굶주리지 않고 버틸 수 있게 해 준 생명줄이었습니다.

 

📜 부패와 발효의 한 끗 차이

 

1920년대, 헬싱키 대학의 비르타넨 교수는 농장의 거름 냄새를 맡으며 고민에 빠졌습니다. 풀을 저장해 두면 왜 썩을까요?

풀 속에는 영양분(단백질, 탄수화물)이 있습니다. 풀을 베어 쌓아두면, 공기 중의 산소를 좋아하는 '호기성 박테리아' 와 곰팡이가 번식하면서 풀을 썩게 만듭니다. 열이 나고 영양분은 다 파괴됩니다.

반면 우리가 원하는 것은 '발효' 입니다. 김치나 요거트처럼 유산균이 자라서 풀을 새콤하게 절여 놓으면 오래 보관할 수 있습니다.

문제는 나쁜 균(부패균)과 좋은 균(유산균)이 먹이를 두고 싸우는데, 대부분 나쁜 균이 이긴다는 것이었습니다. 특히 단백질을 분해하는 박테리아는 지독한 암모니아 냄새를 풍기며 사료를 망쳐버렸습니다.

비르타넨은 이 전쟁에서 유산균이 승리하게 만들 '치트키' 를 찾고 있었습니다.

 

🧐 정답은 '산성도(pH)'에 있었다

 

비르타넨은 수천 번의 실험 끝에 미생물들의 약점을 찾아냈습니다. 그것은 바로 '산성도(pH)' 였습니다.

• 부패균(나쁜 놈): pH 4.0 이하의 강한 산성 환경에서는 살지 못하고 죽어버린다.
• 소와 사람: pH 4.0 정도의 산성 음식은 먹어도 괜찮다. (우리 위산은 훨씬 더 강하니까요.)

"유레카! 풀을 베자마자 강력한 산을 뿌려서 pH를 4.0 이하로 뚝 떨어뜨리면 되겠구나! 그러면 나쁜 균은 다 죽고, 풀의 영양소는 산성 용액 속에 피클처럼 싱싱하게 보존될 것이다."

이론은 완벽했습니다. 하지만 어떤 산을 써야 할까요? 식초 같은 유기산은 너무 약하고 비쌌습니다. 비르타넨은 과감하게도 공업용으로 쓰는 '황산' 과 '염산' 을 섞어서 사용하기로 했습니다.

"황산이라고? 소가 그걸 먹고 죽으면 어떡해?" 주변의 우려가 빗발쳤습니다. 하지만 비르타넨은 계산이 서 있었습니다. 적절한 비율로 희석하면 해롭지 않으며, 소가 먹었을 때 침과 위액이 이를 중화시킨다는 사실을 생리학적으로 증명했습니다.

그는 자신의 이름 이니셜을 따서 이 방법을 'AIV 법(AIV Method)' 이라고 명명했습니다. 그리고 이 방법으로 만든 특수 용액을 'AIV 액' 이라고 불렀습니다.

 

⚡️ 핀란드의 겨울을 바꾼 AIV 사료

 

AIV 사료의 효과는 기적이었습니다. 한여름에 벤 풀에 AIV 액을 뿌려 저장해 두었더니, 한겨울에 꺼내도 마치 방금 벤 것처럼 초록색이 선명하고 영양가가 그대로였습니다.

이 사료를 먹은 소들은 겨울에도 영양실조에 걸리지 않았고, 비타민 A가 풍부한 1등급 우유와 노란색이 진한 고품질 버터를 펑펑 생산해 냈습니다.

이것은 단순한 사료가 아니었습니다. 핀란드 경제의 혁명이었습니다. 낙농업 국가인 핀란드는 겨울철 우유 생산량이 급증하면서 경제적으로 큰 이득을 보았고, 국민들의 영양 상태도 획기적으로 개선되었습니다.

 

✍️ 겨울 전쟁의 숨은 영웅

 

비르타넨의 진가는 전쟁터에서 드러났습니다. 1939년, 소련이 핀란드를 침공했습니다. 그 유명한 '겨울 전쟁' 입니다.

강대국 소련에 맞서 핀란드는 고립되었습니다. 식량 수입이 끊기고 혹독한 추위가 닥쳤습니다. 굶어 죽을 위기였습니다.

이때 비르타넨이 나섰습니다. 그는 AIV 사료 기술을 이용해 식량을 보존하고, 대체 식량을 개발하는 데 앞장섰습니다. 핀란드 국민들은 비르타넨 덕분에 생산된 우유와 버터, 곡물을 먹으며 그 추운 겨울을 버텨냈고, 결국 소련의 침공을 막아내고 독립을 지켰습니다.

전쟁 중 비르타넨은 폭탄 제조법을 연구하기도 했지만(화염병 등), 그가 조국을 구한 진짜 무기는 바로 '화학으로 지켜낸 식량' 이었습니다.

 

🏆 노벨상 : 농업과 화학의 만남

 

1945년, 제2차 세계대전이 끝난 직후, 스웨덴 왕립과학원은 아르투리 비르타넨에게 노벨 화학상을 수여합니다. 수상 이유는 "농업 및 영양 화학에 대한 연구, 특히 사료 보존법(AIV)을 발명한 공로" 였습니다.

그는 핀란드인 최초의 노벨 화학상 수상자가 되었습니다. 핀란드 국민들은 그를 전쟁 영웅이자 과학 영웅으로 칭송했습니다.

그는 노벨상 수상 연설에서 이렇게 말했습니다.

"과학적 발견은 실험실 안에만 머물러서는 안 됩니다. 그것이 실제 생활에 적용되어 인류의 삶을 개선할 때 비로소 완성됩니다."

 

📚 TMI : 버터 소금과 완벽주의

 

1. AIV 소금

비르타넨은 사료뿐만 아니라 사람이 먹는 음식에도 관심을 가졌습니다. 그는 버터의 보존성을 높이고 맛을 좋게 하기 위해 산성도를 조절하는 특수 소금인 'AIV 소금' 을 개발했습니다. 이 소금 덕분에 핀란드 버터는 전 세계적으로 품질을 인정받고 수출될 수 있었습니다.

2. 콩과 식물의 비밀

그는 사료 연구 외에도 콩과 식물의 뿌리혹박테리아가 어떻게 공기 중의 질소를 고정하는지(질소 고정)에 대해서도 깊이 연구했습니다. 그는 붉은색을 띠는 뿌리혹 내부의 색소(레그헤모글로빈)가 질소 고정에 필수적이라는 사실을 밝혀내기도 했습니다.

3. 연구소장 비르타넨

그는 생화학 연구소 소장으로 일하면서 매우 엄격하고 카리스마 넘치는 리더였습니다. 하지만 직원들의 복지에는 누구보다 신경 썼으며, 연구소 안에 농장을 만들어 직접 소를 키우며 실험하는 현장형 리더였습니다.

 

🌏 맺음말 : 배고픔을 해결하는 화학

 

아르투리 비르타넨의 연구는 화려하거나 난해하지 않았습니다. 그는 가장 흔한 풀과 가장 기본적인 산(Acid)을 이용해, 가장 시급한 문제인 '배고픔' 을 해결했습니다.

그의 AIV 사료통에서 피어오른 시큼한 냄새는 가난한 농부들에게는 희망의 향기였고, 전쟁 중인 국민들에게는 생존의 향기였습니다.

과학이 거창한 우주의 비밀을 푸는 것뿐만 아니라, 우리 식탁 위의 우유 한 잔, 빵 한 조각을 지키는 따뜻한 기술이 될 수 있음을 비르타넨은 보여주었습니다.