[과학] 17세기의 연금술

이제 1695년, 마지막 연금술사 중 한 명인 헤닉 브랜드의 실험실로 돌아가 보자.

 

브랜드는 초자연적인 만능 세정제인 전설적인 '현자의 돌'을 마침내 발견하기 직전이라고 믿었다. 브랜드와 같은 연금술사들은 현자의 돌을 열렬히 믿었다. 현자의 돌은 비금속의 불순물을 깨끗이 제거하여 부식되지 않는 가장 순수한 금속인 금으로 바꿀 수 있다고 믿었다.  마찬가지로 이 돌은 사람의 불순물을 깨끗이 제거하여 질병을 없애고 불멸의 순수한 영혼으로 만들 수 있다고 생각했다. 그러니 물리학자 아이작 뉴턴과 같은 의심할 여지없는 천재성을 지닌 사람을 포함해 오랜 세월에 걸쳐 수많은 사람이 이 돌을 찾기 위해 평생을 바친 것은 당연한 일이다. 브랜드는 그런 천재는 아니었지만 매우 단호했다. 이미 첫 번째 부인의 재산을 모두 탕진한 후, 그는 두 번째 부인의 더 많은 재산으로 현자의 돌을 찾으려고 노력하기 시작했다. 

브랜드는 사람의 소변에서 현자의 돌을 찾을 수 있다고 생각했다.  보기에는 특이한 장소로 보이지만, 안타깝게도 무엇이 그를 설득했는지는 알 수 없다. 브랜드와 같은 연금술사들은 고대부터 내려오는 세상을 바꾸는 방법에 대한 잃어버린 비밀의 지식 조각을 되찾고 있다고 믿었다. 그들은 자신의 직업적 지위를 보호하는 방법뿐만 아니라 잠재적으로 위험한 비밀을 제한된 수의 사람들에게만 알리기 위해 코드와 암호에 집착했다. 그래서 우리는 '수수께끼 같은 연금술사'를 알고 있다.  따라서 우리는 브랜드가 한 일의 일부를 알고 있지만, 많은 부분이 미스터리로 남아 있습니다. 아마도 브랜드는 소변이 금색이고, 쉽게 구할 수 있었기 때문에 소변을 선택했을 수도 있고, 이미 유용하고 특이한 성질을 가지고 있는 것으로 밝혀졌기 때문일 수도 있다. 로마인들은 옷을 세탁하는 데 소변을 사용했는데, 풀러리라고 알려진 세탁실에서는 소변 냄새가 났는데, 이 소변이 기름기를 제거하는 데 탁월하다는 사실을 발견했다. 소변은 화약의 필수 성분인 질산염을 만드는 데도 유용한 것으로 밝혀졌다. 13세기 레시피에 따르면 가장 좋은 원료, 즉 가장 큰 폭발을 일으킬 수 있는 것은 성직자의 소변이었다고 한다.

우리가 아는 것은 브랜드가 지역 병사들의 소변을 여러 통 수집하여 발효시키면서 실험에 5,000리터(1,100갤런)가 필요할 것으로 추정했다는 사실이다. 그는 고온에 도달할 수 있는 복잡한 일련의 유리 플라스크, 파이프, 오븐을 사용하여 오줌을 환원하여 증류한 다음, 황금색을 띠는 것으로 추정되는 모래를 넣고 다시 증류했다. 브랜드의 '실험'을 따라 해본 사람들은 그가 얼마나 유능한 기술자였는지 알게 되었다. 이렇게 위험한 조건에서 조악한 열원을 사용해 무언가를 끓이고, 정제하고, 추출할 수 있다는 것은 냄새는 말할 것도 없고 정말 놀라운 업적이었다. 많은 작업 끝에 남아있는 하얀 밀랍 덩어리는 처음에는 다소 실망스러웠을 것이다. 여기에는 금도 없었고 현자의 돌도 없었다.

 

하지만 이 끈적끈적한 물질은 어둠 속에서 빛을 발하는 놀라운 성질을 가지고 있었다. 브랜드는 그리스어로 '빛'을 뜻하는 '인'이라는 이름을 붙였다. 얼마 지나지 않아 브랜드는 인을 최음제이자 만병통치약으로, 특히 정신 질환 치료에 적합하다고 선전했다.  인은 18세기 약전에 유용한 치료제로 등장했지만, 독성이 강한 것으로 인식되기 전까지만 해도 '인의 악마'로 불렸습니다. 그 후 인은 '악마의 원소'로 분류되었다.  

이제 우리는 브랜드가 원소를 분리해냈다는 사실을 알게 되었다. 그는 중요한 발견을 했지만, 무슨 일이 일어나고 있는지 제대로 설명하지 못했다. 기술과 방법은 있었지만 과학은 없었습니다.  

처음에 브랜드는 매우 기뻐했다. 인은 금의 무게보다 더 가치가 있을 정도로 희귀한 광물이었기 때문에 1온스의 인은 약 6 기니에 팔렸다. 당연히 브랜드는 생산 방법을 비밀로 유지하려고 노력했고 한동안은 성공했다. 하지만 많은 양의 소변이 필요하고 공정에서 발생하는 냄새 때문에 다른 사람들이 곧 따라잡을 수밖에 없었다. 

 

The Alchemist in Search of the Philosopher's Stone, by Joseph Wright, 1771.

함부르크에서 처음 발견된 인은 아이러니하고 비극적인 일이다. 나중에 연합군이 제2차 세계대전에 도시를 파괴한 폭탄에 사용했다. 헤닉 브랜드가 인을 생산하는 기술에 대한 정확한 세부 사항은 그가 한 일의 대부분을 비밀로 유지했기 때문에 명확하지 않지만, 대체로 소변을 발효시킨 다음 끓여서 걸쭉한 액체나 페이스트로 만든 다음 매우 높은 온도로 가열하고 증류하고 혼합하고 다시 가열하여 최종적으로 인을 얻는 것으로 구성되었다. 브랜드는 단 60g(2온스)의 인을 생산하기 위해 약 1,000리터(220갤런)의 소변이 필요했다. 신선한 소변에서 많은 인을 얻을 수 있는 것처럼 소변을 발효시키면 악취가 나고 무의미했다. 또한 증류 후 버려지는 제품 중 하나에는 소변에 존재하는 인이 많이 포함되어 있었기 때문에 그의 생산 방식은 매우 비효율적이었다. 사람의 소변 1리터에는 실제로 약 1.4g(0.5온스)의 인이 함유되어 있기 때문에 브랜드의 1,000리터(220갤런)는 20배 이상의 인을 생산해야 했다. 인을 추출하는 데 드는 비용과 번거로움에도 불구하고 스웨덴의 화학자 칼 셸레가 뼈 재에서 인을 추출할 수 있음을 보여준 18세기까지 사람의 소변은 인의 주요 공급원으로 남아 있었다.  

런던의 의사이자 코크 백작의 어린 아들이었던 로버트 보일은 브랜드의 비밀을 최초로 밝혀낸 사람 중 한 명이었다. 그는 인이 '사람의 몸에 속하는 어떤 것'에서 추출된다는 말을 듣고 올바른 결론을 내렸다. 그는 소변에서 인을 만들었지만 브랜드와 달리 인의 더 큰 잠재력을 깨달았다. 보일은 환자를 중독시키는 대신 성냥을 만드는 데 인을 사용했다.  부싯돌을 자르거나 막대기를 문지르거나 불을 관리할 필요 없이 불을 붙일 수 있는 최초의 믿을 수 있는 방법이 탄생한 위대한 발명품이었다.  

하지만 보일은 단순한 성냥 제조자가 아니었다. 처음에는 연금술의 신봉자였던 그는 연금술의 주장에 깊은 회의감을 느끼고 이를 보다 '과학적인' 것으로 만들기로 결심했다. 1661년 그는 마침내 10 원자, 즉 '소체'라는 개념을 서양 사상에 다시 소개한 책인 《회의론적 연금술사(The Skeptical Chmyist)》를 출간했다. 무엇보다도 보일은 한쪽 끝이 밀봉된 U자형 유리관에 수은을 부어 공기를 압축하는 실험을 했다. 그는 자신이 만든 압력과 갇힌 공기의 부피 사이의 관계를 발견했다. 현재 보일의 법칙으로 알려진 이 법칙은 압력을 두 배로 높이면 갇힌 공기의 부피가 절반으로 줄어든다는 것이었다. 보일은 공기가 작은 소립자로 이루어져 있으며 압력을 가하면 소립자들이 서로 더 가까워진다는 것이 이를 설명하는 가장 좋은 방법이라고 결론지었다. 그러나 이 제안은 받아들여지지 않았고 원자에 대한 생각은 다시 한번 주류 사고의 배경으로 사라졌다.

우리는 인간의 소변에서 불로장생을 추출할 수 있다는 브랜드의 믿음을 비웃을 수도 있지만, 사실 브랜드와 같은 연금술사들은 보일과 같은 과학자들에게 길을 열어주었다. 연금술사들은 특히 환원, 분리, 증류 등의 기술을 개발하여 현대 화학을 발전시키고 물질의 본질을 더 잘 이해하는 데 필수적인 역할을 담당했다.