주기율표는 어떻게...

사라진 스푼 - 주기율표에 얽힌 광기와 사랑, 그리고 세계사
샘 킨 지음, 이충호 옮김 / 해나무 / 2011년 10월

사랑하는 딸과 아들에게 보내는 독서편지

0.

너희들이 읽는 책 중에 <청소년을 위한 사라진 스푼>이라는 책이 있더구나. Shon은 그 책을 읽기에는 아직 어리지만, 그래도 그 책 중간중간 보면서, 원소 기호에 대한 문제를 내곤 했지. 책 제목에 ‘청소년을 위한’이란 말이 붙어 있다면, 그냥 <사라진 스푼>도 있겠다는 생각으로 조회를 해봤어. 주기율표에 관한 이런저런 이야기를 모아 놓은 책으로 평이 좋았어. 주기율표를 이루고 있는 여러 가지 원소에 관한 이야기들도 많이 있다고 했어. 읽어볼 만하겠더구나. 그래서 아빠도 이 책을 구입해서 읽어 보았단다.

지은이는 샘 킨이라는 미국 사람으로 물리학과 영문학을 전공했다고 하더구나. 이 책을 보면 가장 궁금한 것이 왜 책제목이 <사라진 스푼>일까 하는 생각이 들었어. 그 이유는 갈륨이라는 원소의 이야기를 읽다 보면 알게 된단다. 갈륨은 상온에서 고체이지만, 조금만 온도가 높게 되면 녹는다고 해서, 뜨거운 차에 넣으면 사라지는 장난을 하는 이들이 있었다고 하더구나.

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(74)

갈륨은 실온에서는 고체이지만 29.8℃에서 녹기 때문에, 그것을 손바닥 위에 올려 놓으면 녹아서 수은처럼 변한다. 갈륨은 액체 상태에 만져도 뼛속까지 살이 타지 않는 희귀한 금속 물질 중 하나이다. 그래서 갈륨은 화학 전문가들이 사람들에게 장난치고 싶을 때 선호하는 물질이 되었다. 많이 쓰이는 방법 중 하나는 알루미늄처럼 보이고 원하는 모양으로 쉽게 만들 수 있는 갈륨으로 찻숟가락을 만드는 것이다. 그리고 뜨거운 차와 함께 손님에게 내놓고는, 손님이 찻잔에 담근 찻숟가락이 사라지는 걸 보고 깜짝 놀라는 모습을 즐긴다.

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그 갈륨에 대한 이야기는 책 전체에서 일부에 해당하는 내용으로, 그것을 책 제목으로 뽑은 것은 독자들의 호기심을 유발하기 위한 작전이 아니었을까 싶구나. 책 전체의 제목을 뽑으려면 원소 이야기라든가, 주기율표 이야기 정도가 될 텐데, 그런 제목으로는 독자의 시선을 끌 수 없을 것 같으니, <사라진 스푼>이라는 제목으로 뽑지 않았을까 싶구나.

1.

이 책은 책 소개에서 본 것처럼 주기율표에 얽혀 있는 재미 있는 이야기, 원소들에 얽힌 이야기 등이 역사, 과학, 정치 등 다방면의 에피소드들로 이루어져 있단다. 이 세상을 이루고 있는 최소 단위가 원소이고, 그 원소들로 이 세상이 이루어져 있으니, 원소의 이야기를 하다 보면 이 세상의 이야기와 이어지는 것이 어쩌면 당연한 이야기가 아닐까 싶구나.

아빠에게 이 책은 책 소개에서 이야기한 것들보다 추억 소환을 많이 해주는 책이라고 이야기하고 싶구나. 왜냐하면 고등학교 때 배운 과학, 특히 화학이 많이 생각났어. 그리고 아빠가 오래 전에 학원에서 아이들 가르치는 아르바이트를 한 적이 있는데, 그 때 과학을 가르쳤거든… 아빠가 화학이 취약해서 수업 준비를 엄청 열심히 했던 기억도 떠 올랐단다. 고등학교 때보다 더 열심히 공부를 했는데, 그렇게 공부를 하다 보니 화학이 참 재미있는 과목이었구나, 하는 생각이 들기도 했어. 아무튼 이 책은 고등학교 때와 아르바이트 하던 그 시절이 참 많이 생각하게 하는 책이었어. 그 때 함께 사람들도 말이야. 지금은 다들 어디서 무엇을 하면 지내시는지…

…

주기율표. 원소들이 하나하나 발견되었고, 연구를 하다 보니 비슷한 성격의 원소들이 있음을 알게 되었어. 그래서 과학자들은 그 원소들을 나열하는 방법들을 연구했는데, 멘델레예프라는 사람이 처음 고안하게 되었고, 그 이후 더 좋게 바뀌어 오늘날 주기율표가 된 것이란다. 너희들도 중학교, 고등학교에 가면 주기율표를 배우게 될 텐데, 원소의 배치가 그냥 이루어진 것이 아니란다. 가로줄이 의미하는 바가 있고, 세로줄이 의미하는 바가 있어. 아빠가 앞서 성질이 비슷한 원소들이 있다고 했는데, 그런 비슷한 원소들 같은 열에 모아 두었단다. 그러니까 주기율 표의 세로줄에 모여 있는 원소들은 비슷한 성격을 가졌다고 보면 돼. 그 세로줄에는 이름들이 붙어 있고 말이야. 주기율표의 원소들을 외울 때 그 세로줄끼리 외웠던 기억이 있구나.

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(43)

각 가로줄을 수평 방향으로 지나가며 주기율표를 읽으면 원소들에 관해 많은 사실을 알 수 있지만, 그것은 전체 이야기의 일부에 불과하며, 그나마 가장 좋은 이야기도 아니다. 같은 세로줄에서 수직 방향으로 늘어선 이웃들보다 훨씬 더 밀접한 관계에 있다. 거의 모든 언어가 그렇듯이 사람들은 무엇을 읽을 때 왼쪽에서 오른쪽으로(혹은 오른쪽에서 왼쪽으로) 읽도록 길들여져 있다. 그렇지만 주기율표는 위에서 아래로 읽는 게 훨씬 도움이 된다. 그러면 예기치 못했던 경쟁 관계와 대립 관계를 비롯해 원소들 사이의 관계에 대해 놀라운 사실을 많이 발견할 수 있다. 주기율표는 나름의 문법을 갖고 있으며, 행간을 잘 살피면 아주 놀랍고 새로운 이야기를 읽을 수 있다.

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2.

이 책에서 소개하고 있는 많은 원소들에 대한 이야기를 아빠가 다 기억을 하지 못한단다. 그래서 재미있어서 너희들에게도 이야기해주면 좋겠다고 발췌한 부분 중에 몇 가지만 소개해 줄게. 우리들이 살고 있는 지구가 속해 있는 태양계가 어쩌면 태양이 한 개가 아니라 될 뻔했다고 하는구나. 목성이 별이 되려다가 실패한 행성이라고 했어. 그런데, 태양계에 두 개의 별이 있었다면 지구에 생명체가 있을 수 있었을까? 음, 목성이 별이 되지 않은 게 다행인 것 같구나.

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(93-94)

목성 내부에 원소들이 이렇게 기묘한 형태로 존재하는(그다음으로 큰 행성인 토성에서는 그 정도가 좀 덜하다) 이유는 목성이 보통 행성이 아니라 별이 되려다 실패한 행성이기 때문이다. 목성이 지금보다 10배쯤 더 많은 물질을 끌어모았더라면, 일부 원자핵이 융합을 일으킬 만큼 충분한 질량을 가지게 되어, 행성에서 졸업해 낮은 에너지의 갈색 빛을 방출하는 갈색왜성이 되었을 것이다. 그랬더라면 태양계에서는 2개의 태양이 쌍성계를 이루어 존재할 것이다. (나중에 보게 되겠지만, 이런 상황은 그다지 기이한 것이 아니다.) 그러는 대신에 목성은 핵융합의 문턱을 넘어서지 못해 식어버리고 말았지만, 원자들을 아주 촘촘하게 압축시킬 만큼 충분한 열과 질량과 압력을 지녀 원자들이 지구에서 보는 것과는 다른 행동을 보인다. 목성 내부에서 원자들은 화학 반응과 핵반응 사이에 존재하는 가능성의 림보(limbo, ‘가장자리’란 뜻인 라틴어 limbus에서 유래한 말로, 지옥과 천국의 중간에 있는 장소)에 머물고 있다. 이곳에서는 행성만한 크기의 다이아몬드나 기름 같은 금속성 수소도 얼마든지 존재할 수 있다.

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대기를 이루고 있는 원소의 약 80퍼센트가 질소란다. 그런데 그 질소가 사람을 죽일 수 있다는 것을 처음 알았어. 대기 중에 80퍼센트가 질소니까 우리가 들이마셨다가 내쉬는 거 아닌가 싶은데 말이야. 질소가 무서운 원소였구나.

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(243)

질소는 그러한 시스템의 작동을 방해한다. 질소는 냄새도 색깔도 없으며, 혈관 속에서 산을 만들지도 않는다. 우리는 질소를 쉽게 들이마시고 내보내는데, 폐도 아무런 이상을 느끼지 않으며, 질소는 우리의 어떤 심리적 인계철선도 건드리지 않고 자유롭게 드나든다. 질소는 체내의 보안 시스템을 무사통과해 돌아다니면서 우리를 “자비롭게 죽인다.”(질소와 같은 족에 있는 원소들을 옛날에는 ‘닉토겐족’이라 불렀는데, 그 이름이 ‘질식’ 또는 ‘목을 조름’이란 뜻의 그리스어 단어에서 유래했다는 게 재미있다.) NASA의 그 기술자들(22년 뒤 텍사스 주 상공에서 공중 폭발하는 운명을 맞이하게 될 컬럼비아 호에서 발생한 최초의 희생자들)은 질소 안개 속에서 머리가 몽롱해지고 몸이 처지는 것을 느꼈을 것이다. 그러나 33시간 동안 계속 일한 뒤에는 누구라도 그런 느낌이 들 수 있으며, 아무 이상도 못 느끼고 질소를 들이마실 수 있기 때문에, 의식을 잃고 질소가 뇌의 작동을 멈추기 전까지 더 이상 정신적으로 다른 걸 느끼지 못했다.

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아빠가 예전에 어떤 책에서 X선을 발견 뢴트겐이라는 사람에 대해 읽고, 그 사람의 인성이 너무 훌륭해서 학습 만화로 된 뢴트겐 위인전을 너희들에게 사 준 적이 있었단다. 그런데, 뢴트겐이라는 사람은 이 책을 통해서 얼마나 꼼꼼했던 사람인지 알게 되었단다. 엄청난 실력의 소유자이면서, 한편으로는 노벨물리학상으로 받은 상금을 모두 기부할 정도로 착하고, 내가 자신에게는 철저했던 사람이라니, 또 다시 봐야겠구나. 뢴트겐 전기문이 있다면 한번 읽어보고 싶구나. 지금 검색해보니, 품절된 책들 이외에는 학습만화만 있는 것 같구나.

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(343)

오늘날 우리는 뢴트겐이 X선을 발견하면서 이렇게 수선을 피운 걸 보고 웃음이 나올 수도 있다. 그렇지만 여기서 그가 보여준 그가 보여준 놀라운 태도에 주목할 필요가 있다. 뢴트겐은 자신이 뭔가 획기적인 것을 발견했다고 성급하게 결론을 내리는 대신에 어딘가에 실수를 하지 않았는지 꼼꼼히 따졌다. 당황한 그는 자신의 잘못을 증명하려고 연구실에 7주일이나 틀어박힌 채 연구를 계속했다. 그는 조수들도 다 내보내고, 식사도 마지못해 억지로 삼켰고, 가족에게는 대화보다는 불평을 더 많이 했다. 뢴트겐은 크룩스나 메갈로돈 탐색자, 폰스와 플라이시만과는 달리 자신이 발견한 것을 알려진 물리학으로 설명하려고 혼신의 노력을 기울였다. 그는 혁명가가 되길 원치 않았다.

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이 책에는 그 외에도 많은 재미있는 원소의 에피소드들이 있는데, 아빠가 일일이 기억하지 못해서 이만 하련다.

3.

언젠가부터 여러 매체에서 접하는 원소들의 이름이 아빠가 공부할 때의 이름이 아닌 다른 이름으로 부르는 것을 보게 되었단다. 나중에 알고 보니 원소의 이름들을 영어로 바꿔 부르기로 했다는 거야. 음, 아빠가 배웠던 원소 이름도 외국어였는데…. 그 이름은 대부분 독일어였다고 하는구나. 그래서 많이 쓰는 영어로 바꾸었다고… 예를 들어 망간은 망가니즈, 플루오르는 플루오린, 크롬은 크로뮴, 요오드는 아이오딘으로 바뀌어 있었어. 그런가 보다 했는데, 이 책의 옮긴이는 우리나라의 졸속한 정책에 대해 옮긴이의 글을 통해 비판을 하고 있었단다. 아빠가 읽어보니, 옮긴이의 말이 일리가 있었어. 몇 십 년 동안 큰 불편 없이 써왔던 원소이름을 몇몇 소수의 의견으로 바꿔버리다니…  잘못했네. 그렇다고 일관성이 있나? 그것도 아니란다. 어떤 것은 영어로 바꾸어 놓고, 어떤 것으로 그래도 두었어.

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(483-484)

그나저나 보통 사람들이 별 불편 없이 써오던 원소 이름을 왜 갑자기 바꾸자고 한 것일까? 미국 유학파가 다수인 대한화학회 관계자가 설명한 내용 중에 이런 게 있었다. 국제 회의 같은 데 가면, 우리나라에서 칼륨이나 나트륨으로 배운 사람들이 포타슘이나 소듐이라고 하면 헷갈려서 잘 알아듣지 못한다는 것이다. 나도 대학 때 원서로 화학을 배우면서 약간 헷갈린 경험이 있는지라 이해가 안 가는 바는 아니다. 그렇지만 국제 회의에 참석할 정도면 머리가 상당히 좋은 사람일 것이다. 우둔한 나도 영어 원서를 계속 보다 보니 얼마 지나지 않아 익숙해져서 전혀 불편하지 않았는데, 그렇게 머리 좋은 사람들이 그것 때문에 불편하다고? 그렇다면 수소와 산소는 왜 바꾸자고 하지 않는지 궁금하다. 평소에 하이드로전과 옥시전이라고 배워야 국제적으로 제대로 소통하지 않겠는가?    -- 옮긴이의 말 中에서…

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(487)

이상에서 살펴본 바와 같이, 새로 바뀐 원소명은 일관성도 없고 표기의 원칙에도 어긋나는 것이어서 뭐라고 평가할 수조차 없다. 주식 시장의 용어를 빌리자면 ‘감사 의견 거절’이다. 감사 의견 거절이 나오면 해당 주식은 상장 폐지되어 주식 시장에서 퇴출된다. 어쨌든 번역자의 양심상 이런 이름들은 도저히 쓸 수가 없다. 그렇지만 이름들을 이미 교과서에 쓰기 시작했다니 마냥 무시할 수만도 없는 상황이다. 그래서 이 책에서는 캘리포늄, 아인슈타이늄, 프로탁티늄만 바뀐 이름으로 쓰고, 나머지는 이전에 쓰던 이름을 그대로 쓰되 처음 한두 번은 괄호 안에 바뀐 이름을 병기하기로 했다. 번역자의 책임은 아니지만, 독자 여러분에게 혼란과 불편을 드려 괜히 송구스럽다. 대한화학회와 국어연구원은 처음부터 다시 검토하여 조속히 제대로 된 개선안을 내놓기 바란다.     – 옮긴이의 말 中에서…

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옮긴이의 글을 읽다 보니, 이렇게 바뀐 것이 얼마 되지 않은 것 같은데, 옮긴이의 말대로 더 혼란을 주기 전에 다시 검토를 했으면 좋겠구나. 음, 그나저나 원소 이름을 부르는데 확실히 세대차이가 나겠구나. ㅠㅠ

PS:

책의 첫 문장: 많은 사람들은 주기율표라고 하면 고등학교 화학 시간에 선생님 어깨 너머에 걸려 있던, 가로줄과 세로줄이 다소 비대칭적으로 배열된 도표를 떠올릴 것이다.

책의 끝 문장: 그리고 우리가 주기율표를 여러 각도에서 읽는 방법을 설명해주면, 그들은 정말로 감탄하여 휘파람을 불고, 주기율표에 원소들을 집어넣은 우리의 방식에 큰 충격을 받을지 누가 알겠는가?

즉, 대부분의 원소는 최소한 우리에게 익숙한 보통 온도에서는 차가운 회색 고체 물질이다. 오른쪽 끝부분에 있는 몇몇 세로줄에는 기체 원소들이 자리 잡고 있다. 실온에서 액체인 원소는 수은과 브롬(브로민), 두 가지뿐이다. 금속 원소들과 기체 원소들 사이에는 정의하기가 다소 애매한 원소들이 자리 잡고 있는데, 이러한 모호한 특징 때문에 이 원소들은 흥미로운 성질을 나타낸다. 예를 들어, 화학 실험실에 보관돼 있는 것보다 수십억 배나 강한 산을 만들 수 있다. - P19

그러나 게르마늄의 운명은 순탄치 못했다. 1954년에 이르자 트랜지스터 산업이 급성장했다. 컴퓨터의 처리 능력이 수십 배 이상 증가했고, 휴대용 라디오 같은 새로운 제품의 생산 라인이 크게 늘어났다. 그런데 이러한 급성장기 동안에 공학자들은 실리콘에 미련을 갖고 연구를 계속했다. 실리콘에 미련을 버리지 못한 이유 중 일부는 게르마늄의 단점 때문이었다. 게르마늄은 전기를 아주 잘 통하게 하는 성질이 있는 반면, 바로 그 때문에 불필요한 열이 너무 많이 발생해 게르마늄 트랜지스터가 과열되어 작동이 중단되는 일이 종종 일어난다. 더 중요한 이유는, 흙보다도 더 싼 실리콘(모래의 주성분인)의 가격 경쟁력에 있었다. 과학자들은 여전히 게르마늄을 고수하면서도, 실리콘 트랜지스터 개발에 많은 시간을 투입하고 있었다. - P59

가끔 이러한 이론적 종이 뭉치가 핵폭발이란 결과를 낳는 경우가 있었는데, 그런 경우는 성공한 것으로 쳤다. 하나의 계산이 끝나고 나면, 여성들은 곧바로 다른 무작위 수들을 가지고 다시 계산을 했다. 그것이 끝나면 또 다른 계산이 계속되었다. ‘리벳공 로지’는 전쟁 기간에 산업 현장에서 일한 여성을 상징한다.(리벳공 로지는 제2차 세계 대전 때 전쟁터로 나간 남자들을 대신해 산업 현장에서 일한 여성을 상징했다. 유명한 포스터에서 리벳공 로지는 소매를 걷고 "우린 할 수 있어!"라고 외치는 모습으로 묘사되었다. 여성들은 연합국이 전쟁에서 승리를 거두는 데 큰 역할을 했고, 승리와 가족을 위해 일하면서 얻은 새로운 기술과 자유에 자부심을 느꼈다.-옮긴이) 하지만 엄청난 수치 자료를 일일이 손으로 계산한 이 여성들이 없었더라면 맨하튼 계획은 성공하지 못했을 것이다. 이 여성들은 ‘컴퓨터’라는 신조어로 불렸다. - P142

주기율표의 역사가 정치로 얼룩져 있다면, 돈과의 관계는 그보다 훨씬 더 오래되고 긴밀하다. 많은 금속 원소의 이야기는 돈의 역사와 얽힌 이야기를 빼놓을 수 없다. 이 원소들의 역사는 위조의 역사와도 복잡하게 얽혀 있기 때문이다. 시대와 장소에 따라 소, 향신료, 돌고래 이빨, 소금, 카카오콩, 담배, 딱정벌레 다리, 튤립 등이 돈으로 사용되었는데, 이것들은 모두 위조하기가 쉽지 않았다. 반면에 금속은 위조하기가 쉽다. 특히 전이 금속 원소들은 전자 구조가 비슷해 화학적 성질과 밀도가 비슷하며, 서로 잘 섞이기 때문에 합금을 만들 때 다른 물질 대신에 쓸 수도 있다. 위조범들은 귀금속과 값싼 금속의 배합 비율을 달리하는 방법으로 수천 년 동안 사람들을 속여왔다. - P283