꿈에 벤젠 분자 구조를 본 화학자

[홍진주]

꿈에 벤젠 분자 구조를 본 화학자

오늘날의 찬란한 문명은 인간의 힘과 노력으로만 이루어진 것이 아니라, 인간과 신명(神明)의 합작품이다.

 

역사적으로 전해지는 재미있는 일화를 통해, 천지신명(天地神明)들이 인간의 꿈이나 사색의 영역으로 찾아와서 열어주는 알음귀 덕택에, 지난 수백 년 동안 인류 문명이 비약적으로 발전했다는 것을 확인할 수 있다.

　
케쿨레는 1990년 독일 화학학회에서 강연의 요지를 제시하면서 이렇게 말했다. “꿈꾸는 법을 배운 다음에는 우리도 진실을 찾을 수 있을 겁니다.” 케쿨레는 그 강연에서 두 가지 꿈 이야기를 들려주었다. 두 가지 꿈 모두 두 가지 주요한 과학적 성과의 토대가 되었다. 
　
● 첫 번째 꿈 이야기

런던에 있을 때, 나는 주로 클레팜가에서 살았습니다. 그러나 런던 정반대 편에 살고 있는 친구 휴고뮬러와 저녁 시간을 보낼 때가 많았습니다. 우리는 수많은 얘기들을 나누었지만, 그 중에서도 특히 화학에 대한 얘기를 많이 했습니다. 
　
어느 여름날 저녁이었어요. 그날도 그 친구 집에 갔다가 마지막 버스를 타고 인적 없는 도시를 가로질러 집으로 돌아오던 중이었습니다.

 

잠시 몽상에 빠진 듯했는데, 글쎄 내 눈앞으로 원자들이 튀어 오르는 게 아니겠어요. 나는 작은 두 원자가 어떻게 서로 한 쌍으로 결합되는지, 더 큰 원자가 작은 원자를 어떻게 둘러싸는지, 훨씬 큰 원자들이 작은 원자들을 어떻게 세 개, 혹은 네 개까지 둘러싸는지 지켜보았습니다. 가장 존경하는 나의 옛 스승 코프가 나타나 멋진 설명을 들려주기도 했습니다.

차장이 “클레팜가”라고 외치는 소리에 그만 꿈을 깨고 말았습니다. 그러나 꿈에서 보았던 그 형태들을 밑그림으로라도 그려 놓으려고 밤잠을 설치며 매달렸습니다. 
　
케쿨레는 “이것이 바로 ‘화학 구조 이론’의 출발점이었다”고 말하면서, 탄소가 다른 원자들과 결합되는 방식을 명확하게 설명했다. 이는 현대 유기화학의 기초가 되었다.
　
어느 덧 7년이 흐른 후, 케쿨레는 벤젠의 구조를 밝혀내기 위해 고심하고 있었다. 다른 화학물들과 달리, 벤젠의 구조는 기존의 화학기호 체계로는 설명이 불가능했다. 독일 화학학회 강연에서, 케쿨레는 그 문제 해결과 관련된 두 번째 꿈 이야기도 함께 들려주었다.
　
　

● 두 번째 꿈 이야기

벨기에의 헨트에 있을 때였지요. 내 방 창문은 좁은 골목으로 나 있어 낮에도 햇볕을 볼 수가 없었습니다. 나는 교재를 써보겠다고 앉아 있었지만, 도무지 진도가 나가지 않았습니다. 마음은 이미 다른 곳에 가 있었지요. 나는 난로 쪽으로 의자를 돌려놓고 잠깐 눈을 붙였어요. 
　
　 
그때 또 다시 내 눈앞에 원자들이 나타났어요. 이번에는 작은 원자 그룹들은 표면에 나타나지 않았지요. 몇 겹으로 겹쳐진 배열 구조들이 눈에 들어왔는데, 뱀이 움직이는 것처럼 원자들이 가까이 달라붙어 짝을 지어 꼬여 있기도 했어요.
　
그런데 저건 또 무엇이란 말인가? 뱀 한 마리가 제 꼬리를 물고는 내 눈앞에서 빙글빙글 돌고 있는 것이 아니겠어요? 나는 번갯불이라도 지나간 듯 화들짝 놀라 깨어났지요. 이번에도 역시 그 가설의 결과를 도출하기 위해 밤새 연구에 매달렸습니다. 
　
케쿨레는 벤젠의 분자는 직선으로 연결된 사슬 구조가 아니라 고리 구조로 되어 있다는 사실을 밝혀 냈다. 그는 이밖에도 원자를 직접 눈으로 본 경험이 많았다고 했다. 눈을 감고 있거나 아니면 졸고 있는 상태에서 늘 그런 일이 일어난다고 말했다. 
　
에두아르드 파베르는 1996년 케쿨레 100주년 기념식에서 이렇게 말했다. “꿈이나 환영을 하찮은 것으로 비웃어 넘기지 말고 중요한 의미를 지니는 것으로 연구해볼 가치가 있다. 이는 현대 화학에서도 마찬가지이다.”