“세상 모든 것은 원자로 이루어졌고,
화학은 그 모든 것을 어떻게 만들고 분해하고 고칠 수 있는지
따져 볼 수 있는 기술이었다.” - p.7 ‘시작하며’ 중에서

학창 시절에 한 번쯤 외워 봤을 주기율표. 교과서에 실려 있으니까, 시험 문제로 자주 나오니까 일단 외우고 봤던 원자들의 이름과 기호. 고등학교를 졸업한 지 한참 지난 사람도 ‘주기율표’ 하면 자동으로 “수, 헬, 리, 베, 붕, 탄, 질, 산……” 하고 읊조릴 정도로 익숙하기까지 하다. 그런데 그 원자들은 도대체 무엇이며 어디에 있고 또 무슨 일에 쓰일까?

《휴가 갈 땐, 주기율표》를 쓴 곽재식 작가는 대학에서 화학을 전공하고 학교를 졸업한 뒤로 화학업계에서 일하기 시작해 얼마 전까지도 화학 회사에 다녔다. 그런데 정작 학창 시절에는 화학을 별로 좋아하지 않았다고 한다. 화학은 그저 시험에 대비해 낯선 기호와 규칙들을 따져 가며 왜 하는지도 모르는 실험의 결과를 기억해야 하는 과목일 뿐이었다. 그런데 몇 가지 우연이 겹쳐 화학을 직업으로 삼게 됐다. 신기하게도 중고등학교 때는 별로 좋아하지도 않았던 화학을 막상 실생활이나 일을 통해 하나씩 자세히 접하다 보니 그렇게 재미있을 수가 없었다고 한다. 세상의 모든 문제에 대해서 일단은 화학적인 해답을 찾을 수 있었다고 곽재식 작가는 이야기한다.

학창 시절 화학 교과서에 별 재미를 못 느낀 사람은 곽재식 작가만이 아닐 것이다. 그리고 많은 사람이 화학은 어렵고 재미없다는 편견을 가진 채 학교를 졸업했을 테고, 그 뒤로는 대부분 화학에 관한 오해를 풀 기회가 없었을 것이다. 알고 보면 화학만큼 다채롭고 환상적인 세계도 없는데 말이다! 《휴가 갈 땐, 주기율표》는 바로 그런 이유에서 출발한 책이다. 교과서에 이름만 간단히 소개된 그 원자들이 주변 어디에 있는지, 어떻게 해서 지금과 같은 이름을 얻었는지, 원자마다 어떤 성질이 있고, 어디에 쓰이는지 설명하는 내용으로 책을 엮었다. 원자 하나하나에 얽힌 이야기를 읽어 나가다 보면 어려운 화학 교과서 때문에 생긴 편견이 시나브로 사라진다.

화학은 우리가 매일 먹는 음식부터 병을 낫게 하는 약, 현대인이 한시도 손에서 놓지 않는 스마트폰 속 배터리와 반도체, 나아가 먼 우주로 로켓을 쏘아 올리는 일에도 빠지지 않는다. 무엇보다 생명체가 탄생해서 살아가는 과정 자체가 온갖 화학반응의 연속이라고 할 만큼, 지금 이 순간에도 우리 몸속에서는 다채로운 화학반응이 연달아 일어나고 있다. 《휴가 갈 땐, 주기율표》는 우리를 둘러싼 세계에서 원자들이 어떻게 활약하는지 흥미진진하게 펼쳐 보인다. 원자에 관한 책, 화학에 관한 책이라고 하면 낯선 과학 용어가 가득할 것 같지만, 이 책에는 어려운 용어는 물론 화학식 하나 등장하지 않는다. 그 대신 작가 특유의 기발한 상상력과 재치 있는 비유로 독자들이 원자의 세계를 쉽고 편안하게 들여다볼 수 있도록 안내한다.

특히 작가는 화학물질이라고 할 수 있는 것들이 언제나 항상 우리 곁에 있다는 것을 책 속에서 느끼게 해 주고 싶어서 모든 원소를 먹고 마시고 노는 일과 연관 지어 이야기를 풀어나간다. 그러다 보니 작가의 경험담이나 그냥 재미 삼아 떠올릴 만한 이야깃거리가 원소 이야기 사이사이에 조금씩 섞여들었다. 과학 지식뿐 아니라 역사와 야사, 현대의 각종 뉴스는 물론 작가의 경험담과 상상 속 이야기까지 종횡무진 누비다 보면 곽재식 작가를 왜 ‘괴물 작가’라고 부르는지 알게 된다. TV에 나와서 “궁금할 수 있잖아요?”라고 외치던 모습 그대로, 궁금한 게 많아서 하나씩 알아 가다 보니 어느샌가 그 자신이 백과사전이 되어 버린 것 같기도 하다. 《휴가 갈 땐, 주기율표》에도 괴물 작가라는 수식어가 아깝지 않은 다양한 이야기를 담았다. 화학을 전공하고 화학업계에서 오래 일하며 쌓은 지식뿐 아니라, 작가의 남다른 화학 사랑과 다채로운 상상력까지 두루 느낄 수 있을 것이다.

책 속으로

수소 원자는 (+)전기를 띠기 쉽다. 여기까지는 별문제가 아니다. 이런 원자들은 몇 가지가 더 있다. 그런데 그중에서도 수소 원자는 그냥 깔끔하게 (+)전기를 띠는 상태가 될 수 있을 뿐 아니라, 살짝 (+)전기를 띠는 듯 마는 듯한 느낌으로 (-)전기를 띠기 쉬운 다른 물질을 약간만 끌어당기는 묘한 상태가 될 수도 있다. 바로 이런 상태로 수소 원자가 (-)전기를 띠기 쉬운 다른 물질을 슬쩍 잡아당기는 현상을 수소결합이라고 한다. 수소결합은 그다지 힘이 세지 않다. 강철 덩어리 속에서 철 원자들끼리 붙어 있는 힘이나, 탄수화물 음식을 이루는 탄소 원자들이 서로 붙어 있는 힘에 비하면 수소결합의 힘은 미약하다. 그러다 보니 수소결합으로 연결된 부분은 어떨 때는 살짝 붙어 있다가, 어떨 때는 다른 힘을 못 이겨 떨어지기도 한다. 바로 이 같은 성질 덕분에 수소는 갖가지 복잡하고 이상한 반응을 일으킬 수 있다. - ‘수소와 매실주’ 중에서

태초의 대폭발로 수소가 생겨 지금까지도 온 우주 곳곳에 남아 있는 까닭에, 사람의 혓바닥에도 수소를 감지하는 능력이 있다. 사람의 혀는 (+)전기를 띤 수소가 많을수록 더 강한 신맛을 느낀다. 맹물에서는 아무 맛이 안 나지만, 오렌지주스는 새콤하고 식초는 더욱 시게 느껴지는 것은, 오렌지주스와 식초에 (+)전기를 띤 수소가 그만큼 많이 들어 있기 때문이다. 그러니 어떤 음식에서 신맛을 느꼈다면, 태초에 생긴 수소가 이리저리 우주를 떠돌다가 지금 내 혓바닥까지 온 것으로 짐작해 볼 수 있다. - ‘수소와 매실주’ 중에서

혹시 머나먼 외계 어딘가에 아주 특이하게도 바닷물에 리튬이 풍부한 행성이 있다면, 그런 행성에서 자라난 생물들의 몸에는 소듐이나 포타슘 대신 리튬이 풍부할지도 모른다. 그런 곳이라면, 거기서 자라는 나무나 풀 또는 바닷물에서 리튬을 쉽게 뽑아낼 수 있을 것이다. 그저 상상일 뿐이지만, 그 행성에 외계인이 산다면 그들은 리튬을 쉽게 구할 수 있는 만큼 지구인보다 훨씬 오래전에 가볍고 오래가는 배터리를 개발했을 것이다. 그렇다면 그들은 스마트폰이나 날아다니는 자동차를 역사에서 훨씬 더 빨리 맞이한 독특한 문화를 꽃피우며 살고 있을지도 모른다. - ‘리튬과 옛날 노래’ 중에서

쓰임새가 많은 것으로 보아 붕소는 정말 특이한 원소일 것 같지만, 사실은 그렇지 않다. 리튬이나 플루오린처럼 화학반응을 매우 잘하는 원소도 아니고, 헬륨처럼 화학반응을 아주 안 하는 원소도 아니다. 탄소처럼 온갖 복잡한 모양으로 들러붙는 재주도 없고, 질소처럼 공기 중에 널려 있어서 구하기 편한 원소도 아니다. 금이나 은처럼 보기 좋은 원소도 아니고, 하다못해 베릴륨처럼 이름이 특이하지도 않다. 그러니 붕소는 모든 면에서 좀 어중간한 원소라는 생각도 든다. 그런데 붕소를 이용해 만든 물질들을 가만히 보면 그런 어중간한 성질을 기가 막히게 활용한 듯하다. - ‘붕소와 애플파이’ 중에서

세균이 머나먼 옛날부터 끊임없이 해 온 이 일을 사람은 20세기 초반이 돼서야 해냈다. 공장을 짓고 값비싼 수소 기체와 높은 압력을 이용하는 거대한 기계를 설치해서 겨우겨우 질소 기체를 다른 물질로 바꾼다. 20세기 초에 드디어 인류가 이런 일을 해냈다는 소식이 알려졌을 때, 온 세상 사람들이 감격했다. 농작물을 잘 키우려면 질소 원자를 포함하고 있으면서 화학반응을 잘 일으키는 물질을 비료로 주어야 하는데, 그때까지 인공적으로 그런 물질을 만들어 내는 기술이 없었기 때문이다. 질소 기체로 암모니아를 만들어 내는 방법을 알아낸 독일의 과
학자 프리츠 하버는 1918년에 노벨상을 받았다. 하버 덕분에 세균들만 갖고 있던 신비로운 기술을 드디어 인류가 손에 넣은 것이다. 질소 기체로 만들어 낸 암모니아를 화학비료의 원료로 사용하게 되면서 세계적으로 식량 생산량이 크게 늘어 사람들이 굶주림에서 벗어나게 되었다. - ‘질소와 목욕’ 중에서

산소 기체가 이렇게 화학반응을 잘 일으키는 만큼, 산소 원자는 자기들끼리 붙어 있는 산소 기체 형태뿐 아니라 다른 원자에 붙어 있을 때도 화학반응을 잘 일으키는 경우가 적지 않다. 예를 들어 산소 원자가 세상에서 가장 흔한 원자인 수소와 한 개씩 짝지어 붙어 있으면 알코올로 변할 수 있는 기본 재료가 된다. 가장 다양한 화학반응을 보여 주는 원자인 탄소로 이루어진 물질에 이렇게 산소와 수소가 붙게 되면 메탄올, 에탄올, 옥탄올 같은 다양한 알코올 계열 물질이 만들어진다. 그중에 술의 원료가 되는 에탄올은 우리 몸속에서 활발하게 화학반응을 일으켜 사람의 정신을 헷갈리게 하고, 간을 망가뜨리며, 헤어진 옛 애인에게 한밤에 문자메시지를 보내게 만들기도 한다. - ‘산소와 일광욕’ 중에서

주기율표에는 118가지 원소 이름이 빼곡히 적혀 있지만, 1871년에 드미트리 멘델레예프가 주기율표를 발표할 당시에는 이보다 가짓수가 훨씬 적었다. 대체로 가벼운 것부터 무거운 것 순서로 원소 이름을 써넣으면서, 성질이 비슷한 것들은 세로로 같은 줄에 오도록 배치한 것이 주기율표다. 그런데 이 원칙대로 정리했더니 어떤 칸에는 써넣을 것이 없었다. 빈칸이 생겼으니 주기율표를 만드는 원리가 틀렸다고 생각할 수도 있는 문제였다. 그러나 반대로 생각하면 주기율표가 틀린 것이 아니라 빈칸에 들어갈 원소가 아직 발견되지 않았다고 볼 수도 있다. 그리고 언젠가 새로운 물질이 발견되어 그 자리를 채울 거라고 예상할 수 있다. 실제로 1898년에 네온이라는 새로운 물질이 공기 중에 0.002% 정도 섞여 있음을 알게 되었고, 이 물질이 정말로 주기율표의 허점으로 보였던 빈칸을 채우게 됐다. 멘델레예프가 주기율표를 발표한 지 27년이 흐른 후였다. 네온이 발견된 뒤로 과학자들은 일정한 규칙에 따라 성질이 비슷한 원자들끼리 묶을 수 있다는 주기율표의 원리를 더욱 확신하게 되었다. 그리고 이러한 확신은 그 규칙 뒤에 숨겨진 이론이었던 양자 이론을 연구하는 데 큰 도움이 되었다. 네온은 과학 발전이라는 퍼즐의 빈자리를 채우는 중요한 물질이었던 셈이다. - ‘네온과 밤거리’ 중에서

시작하며\t\t

1. 수소와 매실주
2. 헬륨과 놀이공원
3. 리튬과 옛날 노래
4. 베릴륨과 보물찾기
5. 붕소와 애플파이
6. 탄소와 스포츠
7. 질소와 목욕
8. 산소와 일광욕
9. 플루오린과 아이스크림
10. 네온과 밤거리
11. 소듐과 냉면
12. 마그네슘과 숲
13. 알루미늄과 콜라
14. 규소와 선글라스
15. 인과 기차 여행
16. 황과 긴 산책
17. 염소와 수영장
18. 아르곤과 제주도
19. 포타슘과 바나나
20. 칼슘과 전망대

참고 문헌