프리츠 하버(Fritz Haber): 공기로 만든 빵, 구름에서 온 죽음

전 세계 연간 식량 생산량의 3분의 1은 프리츠 하버(Fritz Haber)가 1909년 실험실에서 처음 성공시킨 반응으로 만들어진 암모니아에 의존하고 있으며, 이 식량은 현존 인류의 거의 절반을 부양하는 것으로 추산된다. 그러나 바로 그 사람이 제2차 이프르 전투(Second Battle of Ypres)에서 67,000명 이상의 사상자를 낸 염소가스 살포 작전을 직접 지휘했으며, 첫 염소가스 공격을 감독한 다음 날 밤인 1915년 5월 2일 그의 아내는 정원에서 그의 군용 리볼버 권총으로 자살했다.

브레스라우, 그리고 기쁘게 할 수 없었던 아버지

프리츠 야코프 하버(Fritz Jakob Haber)는 1868년 12월 9일 프로이센 브레스라우(Breslau, 현 폴란드 브로츠와프/Wrocław)의 부유한 유대인 가정에서 태어났다. 아버지 지크프리트(Siegfried)는 저명한 염료 안료 상인이었고, 어머니 파울라(Paula)는 하버를 낳은 지 3주 만에 세상을 떠났다. 계모 헤트비히(Hedwig)와 세 명의 이복 여동생이 그의 가까운 가족이 되었다. 아버지와의 관계는 평생 소원하고 껄끄러웠는데, 이는 주목할 만한 부분이다. 하버의 경력 대부분은 자신을 온전히 인정해 주지 않는 상대를 향해 자신의 유용성을 입증하려는 과정처럼 읽힌다.

그는 베를린 프리드리히 빌헬름 대학교(Friedrich-Wilhelms-Universität), 하이델베르크 대학교(Heidelberg), 카를로텐부르크 공과대학교(Technische Hochschule Charlottenburg)에서 수학했으며, 1891년 피페로날 유도체 연구로 화학 박사 학위를 받았다. 이후 아버지의 화학 사업체에서 잠시 불행한 시기를 보냈다. 1894년 그는 카를스루에 대학교(University of Karlsruhe)에서 학계의 입지를 다졌다.

공기로 만든 빵

그가 도전한 문제는 응용화학 분야에서 가장 중대한 과제였다. 질소는 대기의 대부분을 구성하지만 거의 불활성 상태이다. 식물은 이를 직접 이용할 수 없었고, 전 세계 천연비료 공급량은 한정되어 있었으며 지정학적으로도 취약했다. 1909년 하버는 고온, 고압 및 촉매를 이용해 질소와 수소 기체로부터 암모니아를 합성한 최초의 화학자가 되었다. 바스프(BASF)의 카를 보슈(Carl Bosch)가 실험실 결과를 산업적 규모로 확장했고, 1913년에 이르러 하버-보슈법(Haber–Bosch process)은 상업적 생산 규모로 가동되었다.

그 결과는 아무리 강조해도 지나치지 않다. 현재 전 세계 합성 질소비료 연간 생산량은 1억 톤을 웃돈다. 하버는 말 그대로 '공기로 빵을 만들어 냈으며', 동시에 독일이 전쟁에 돌입하던 바로 그 순간 폭약 제조용 질산염 수입 의존에서 벗어나게 해 주었다.

선언문과 독가스 구름

그 전쟁에 대한 하버의 열정은 거침이 없었다. 그는 1914년 10월 93인의 선언(Manifesto of the Ninety-Three)에 서명했고 대위로 진급했으며 전쟁부 화학과를 맡았다. 그는 1915년 4월과 5월 이프르에서 염소가스 실전 배치를 직접 감독했다. 이어 그는 기체 농도와 치사에 필요한 노출 시간 사이의 수학적 관계인 오늘날 '하버의 법칙(Haber's rule)'으로 불리는 공식을 정립했다. 이는 독살을 하나의 공학적 변수로 정량화한 것이었다.

그는 결코 사과하지 않았다. 그는 화학무기를 무기 역사의 자연스러운 단계로 옹호했다. "기사가 총기를 든 자에게 가졌던 반감은, 화학무기로 맞서는 자를 향해 강철 탄환을 쏘는 현대 군인에게서도 똑같이 반복된다." 1919년부터 1923년까지 그는 평화 조약을 무시하고 스페인과 러시아를 지원하며 비밀리에 화학무기 개발을 계속했다.

클라라

그는 1901년 8월 3일 클라라 임머바르(Clara Immerwahr)와 결혼했다. 그녀는 브레스라우 대학교에서 여성 최초로 화학 박사 학위를 취득한 인물로, 모두가 인정하는 뛰어난 역량의 과학자였으며 1902년에 두 사람 사이에서 아들 헤르만(Hermann)이 태어났다. 그녀는 여성 인권 운동가이자 평화주의자이기도 했으나, 자신의 경력이 결혼 생활에 함몰되면서 점점 더 심한 우울증을 겪었다. 남편이 첫 염소가스 공격을 지휘한 다음 날 밤인 1915년 5월 2일, 그녀는 남편의 군용 권총으로 자신의 심장을 쏘았다. 그녀는 즉사하지 않았다. 열두 살 난 헤르만이 총성을 듣고 그녀를 발견했다.

하버는 1917년 10월 샤를로테 나탄(Charlotte Nathan)과 재혼했다. 두 사람 사이에는 두 자녀가 있었고 1927년 12월에 이혼했다.

노벨상

노벨 위원회는 암모니아 합성 공로를 인정해 그에게 1918년 노벨 화학상을 수여했다(수여식은 1919년 개최). 이는 노벨상 역사상 가장 논란이 많았던 결정 중 하나였으며 지금까지도 그러하다. 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)을 비롯한 비판자들은 독가스전을 지휘하고 갓 돌아온 인물의 연구에 상을 수여할 수 있는지 의문을 제기했다. 하버의 수상 연설에는 그 성취 자체에 대한 뜻밖의 겸손이 담겨 있었다. "이 해결책이 최종적인 것이 아닐 수도 있습니다. 질소 고정 박테리아는 살아있는 물질의 화학이라는 정교한 형태를 통해, 우리가 아직 모방하는 법조차 모르는 방식을 자연이 여전히 이해하고 활용하고 있음을 가르쳐 줍니다."

이후 섬뜩한 후일담이 이어졌다. 1920년대 하버가 이끌던 카이저 빌헬름 연구소(Kaiser-Wilhelm-Institut)의 과학자들은 곡물 저장용 시안화물 기반 훈증제인 치클론 A(Zyklon A)를 개발했다(하버의 직접적 관여는 없었다). 그 후속 변형물인 치클론 B(Zyklon B)는 나치의 가스실에서 100만 명 이상의 유대인을 학살하는 데 사용되었다.

프리츠가 천재라 불리는 이유

이 칭호는 특정한 형태의 과학적 상상력에 관한 것이다. 즉 남들이 실험실의 신기한 현상으로만 보던 것에서 산업 시스템을 꿰뚫어 보는 능력이었다. 대기 중의 질소를 고정하는 것은 열역학적으로 매우 불리한 영역이었으며, 그의 성취는 단순히 반응을 일으킨 것뿐만 아니라 실제로 건설 가능한 조건(열, 압력, 촉매작용) 아래에서 이를 수행해 낸 데 있었다. 하버의 지성은 실험대에서 공장, 국가 식량 공급에 이르기까지 막힘없이 이어지는 규모로 작동했으며, 도덕적 경계선의 양쪽에서도 완전히 동일하게 작동했다. 하버의 법칙은 치사율에 적용된 동일한 계량화 본능이었으며, 전장의 참상을 공식으로 변환한 것이었다. 지구의 수용 한계를 바꾼 과학자는 극소수이며 그는 이를 해냈다. 역사학자 대니얼 찰스(Daniel Charles)는 그의 생애를 "천재와 대량학살 사이"라는 문장으로 요약했다.

이에 대한 반론도 만만치 않다. 실험실에서의 합성은 하버의 몫이었으나, 세상을 바꾼 부분인 산업화는 바스프의 카를 보슈가 이룬 공학적 성과였으며 공정에 두 사람의 이름이 모두 붙는 데는 타당한 이유가 있다. 하버 본인도 스톡홀름에서 질소 고정 박테리아가 압력 용기 없이도 자신보다 훨씬 우아하게 같은 문제를 해결했다고 인정했다. 그리고 화학무기 개발 작업은 기술적으로 아무리 탁월했을지라도 결코 과학적 발견이 아니었다. 그것은 이미 알려진 화학 지식을 살상에 응용한 것일 뿐이었으며, 그는 이를 스스로 한 번도 부인하지 않은 열정으로 추진했다. 그가 위대한 문제 해결자였음은 분명하다. 그러나 그것이 훌륭한 지성과 동의어인지는, 그의 삶 자체가 명쾌한 답을 내릴 수 없도록 구성된 질문이다.

유산

애국심도 그를 구하지는 못했다. 1933년 나치가 권력을 장악하자 하버는 카이저 빌헬름 물리화학·전기화학 연구소 소장직을 사임했다. 1892년 기독교로 개종한 이력과 지난 대전에서 대위로 복무한 경력은 아무런 소용이 없었다. 그는 유대인 과학자들을 겨냥한 전문공무원법의 표적이 되었다. 그는 심각한 협심증을 앓으며 파리, 스페인, 스위스에서 말년을 보냈다. 1934년 1월 그는 영국 위임통치령 팔레스타인의 시프 연구소(Sieff Research Institute) 소장직을 맡아 달라는 하임 바이츠만(Chaim Weizmann)의 제안을 수락했고, 그곳으로 향하던 중 1934년 1월 29일 바젤(Basel)의 한 호텔에서 심부전으로 65세를 일기로 사망했다. 아인슈타인의 추도사는 그에 대해 쓰인 가장 진실된 문장이었다. "하버의 삶은 독일 유대인의 비극, 곧 짝사랑의 비극이었다." 그의 장서는 시프 연구소로 보내져 1936년 프리츠 하버 도서관으로 헌정되었고, 그가 일했던 옛 연구소는 1953년 그의 이름을 따서 개칭되었다.