저울로 화학을 바꾼 사람: 라부아지에와 산소, 그리고 단두대

앙투안 라부아지에(1743–1794)가 발견한 핵심은, 닫힌 용기 안에서는 화학 반응 전과 후의 물질 질량 합계가 변하지 않는다는 사실을 정밀한 측정으로 보여 준 것입니다. 이것이 오늘날 질량 보존의 법칙을 뒷받침했고, 그는 물질이 탈 때 공기의 한 성분과 결합한다고 설명하며 1778년 그 성분에 '산소'라는 이름을 붙였습니다. 수소를 원소로 인정했고, 미터법을 만드는 데 참여했으며, 화학 물질의 이름 짓는 방식도 바꿨습니다. 화학을 묘사하는 학문에서 측정하는 학문으로 바꾼 것이 그의 가장 큰 업적으로 꼽힙니다. 그런데 그는 왕을 대신해 세금을 걷는 부유한 귀족이기도 했고, 결국 프랑스 혁명 한복판에서 단두대에 올랐습니다.

법정 대신 실험실을 고른 청년

라부아지에는 1743년 8월 26일 파리의 부유한 귀족 집안에서 태어났고, 다섯 살에 어머니를 잃으며 큰 재산을 물려받았습니다. 마자랭 학교에서 화학·식물학·천문학·수학을 배웠고, 법학 학위를 받아 변호사 자격까지 얻었지만 변호사로 일한 적은 없이 틈틈이 과학을 이어 갔습니다. 1766년에는 파리 거리 조명을 개선하는 논문으로 국왕의 금메달을 받았고, 깨끗한 물을 파리로 끌어오는 계획과 병원 환기 문제에도 매달렸습니다. 그에게 과학은 사회를 위한 도구였습니다.

세금 징수 회사와 든든한 동반자

스물여섯 살 무렵 그는 징세 청부 회사 '페름 제네랄'의 지분을 샀습니다. 왕실에 세금을 미리 내주고 대신 직접 세금을 거둬들이는 회사로, 막대한 이익과 비밀 계약, 무장한 징수원들 때문에 구체제에서 가장 미움받던 기관 가운데 하나였습니다. 하지만 그 수입이 그의 실험실을 먹여 살렸습니다.

1771년 그는 같은 회사 간부의 딸인 열세 살 마리안 폴즈와 결혼했습니다. 그녀는 영어 과학 문헌을 번역하고, 실험을 돕고, 실험 기구를 정밀한 그림과 판화로 남겼으며, 훗날 남편의 회고록을 엮어 냈습니다. 말 그대로 연구의 동반자였습니다.

저울은 거짓말을 하지 않는다

벽난로에서 장작을 태우면 무거운 나무가 한 줌의 재로 남습니다. 물질이 사라진 것처럼 보이지만, 라부아지에의 대답은 "사라진 게 아니라 일부가 기체가 되어 날아갔을 뿐"이었습니다. 그는 기체가 새지 않도록 밀봉한 유리 용기 안에서 반응 전후의 물질을 달았고, 1774년 반응 뒤의 질량 합계가 처음과 같다는 것을 보였습니다. 나무가 재가 되어도 기체까지 함께 따지면 전체 질량은 그대로입니다.

프랑스에서는 이를 '라부아지에의 법칙'이라 부르며 "아무것도 사라지지 않고, 아무것도 생겨나지 않으며, 모든 것은 변한다"는 말로 기억합니다. 비슷한 생각은 장 레와 로모노소프도 먼저 내놓았고, 이 법칙은 레가 처음 보이고 라부아지에가 최종 확인한 것으로 설명됩니다. 그가 더한 것은 정확한 측정과 그 위에 세운 하나의 이론 체계였습니다. 화학 시간에 반응식 양쪽의 원자 수를 맞추는 것도 이 생각의 연장선에 있습니다.

플로지스톤을 보내고 산소를 맞다

당시 화학자 대부분은 탈 수 있는 물질 속에 불 같은 성분 '플로지스톤'이 들어 있다가 탈 때 빠져나간다고 믿었습니다. 그런데 어떤 물질은 가열하면 오히려 무거워졌습니다. 무언가 빠져나간다는 설명과는 맞지 않는 일이었죠.

1772년 라부아지에는 인과 황이 타면서 무거워진다는 것을 확인하고, 공기에서 무언가를 받아들인다고 보았습니다. 1774년 영국 화학자 프리스틀리가 파리에 와서, 붉은 수은 화합물을 가열해 얻은, 물체가 아주 세차게 타는 기체 이야기를 들려줬습니다. 라부아지에는 실험을 거듭해 공기가 연소와 호흡을 돕는 기체와 둘 다 돕지 못하는 기체의 혼합물이라고 결론 내렸습니다. 1778년 그는 앞의 기체를 그리스어로 '산을 만드는 것'이라는 뜻에서 산소라고 불렀습니다. 모든 산에 산소가 들어 있다고 믿었기 때문인데, 이 생각은 나중에 틀린 것으로 밝혀졌지만 이름은 남았습니다. 1783년에는 라플라스와 함께 수소와 산소를 태워 물을 만들어, 물이 2천 년 넘게 믿어 온 것처럼 원소가 아니라 두 기체의 화합물이라고 주장했습니다.

이름에 규칙을 세우다

1787년 라부아지에는 동료 셋과 새 화학 명명법을 내놓았습니다. 흙·공기·불·물의 4원소설을 버리고, 더는 쪼갤 수 없는 물질 약 33가지를 원소로 정리했습니다. 옛 이름 '비너스의 비트리올'은 '황산구리'가 되었습니다. 어미 규칙을 알면 단어 가족이 한꺼번에 읽히는 경험, 외국어를 배우는 사람에게는 익숙한 즐거움입니다.

혁명 속의 죽음

혁명이 깊어지자 세금 징수 일은 목숨을 위협하는 이력이 되었습니다. 1793년 11월 옛 징세 청부인 전원의 체포 명령이 내려졌고, 국가 돈을 가로챈 죄와 담배에 물을 섞어 판 죄로 기소되었습니다. 1794년 5월 8일, 쉰 살의 라부아지에는 다른 피고들과 함께 파리에서 단두대에 올랐습니다. 판사가 "공화국에는 학자가 필요 없다"고 했다는 말은 민간에 떠도는 전설로 봅니다. 수학자 라그랑주는 "이 머리를 베는 데는 한순간이면 됐지만, 이런 머리를 다시 얻는 데는 백 년도 모자랄지 모른다"고 탄식했습니다. 약 1년 반 뒤 프랑스 정부는 그의 누명을 완전히 벗겨 주었습니다.

남긴 것

그는 저울을 화학의 기본 도구로 만들었고, 산소로 플로지스톤설을 무너뜨렸으며, 새 명명 체계를 남겼습니다. 라플라스와 함께 동물이 내는 열을 재어 호흡이 느린 연소와 비슷하다는 것도 보였습니다. 그의 작업은 18세기 화학을 물리학과 수학의 수준으로 끌어올린 가장 중요한 걸음으로 평가받습니다.

라부아지에로 배우는 영어 표현

표현	뜻	예문
weigh up	따져 보다	Lavoisier weighed up every result.
go up in smoke	물거품이 되다	His career went up in smoke.
a breath of fresh air	신선한 변화	The new names were a breath of fresh air.
clear one's name	누명을 벗기다	The government cleared his name.
nothing is lost	아무것도 사라지지 않는다	In a sealed jar, nothing is lost.

연습 과제: 최근 내린 큰 결정 하나를 "weigh up", "a breath of fresh air"를 넣어 영어 세 문장으로 써 보세요.