캐번디시 수소 발견, 공기 속 불붙는 기체의 정체를 밝혀낸 이야기

옛날 사람들은 금속에 산을 부으면 왜 거품이 나는지 아무도 몰랐다

과학 시간에 금속 조각에 묽은 산을 부어 본 적 있나요? 보글보글 거품이 올라오면서 뭔가 기체가 빠져나오잖아요. 그런데 놀랍게도, 1700년대까지 그 거품의 정체를 아는 사람이 아무도 없었어요.

그 시절 과학자들은 "그냥 공기 비슷한 게 나오나 보지" 하고 넘겼어요. 금속이 산에 녹으면서 생기는 그 기체를 그냥 '나쁜 공기' 정도로 뭉뚱그려 불렀죠. 마치 게임에서 정체불명의 아이템을 주웠는데, 설명란이 물음표로 가득 찬 것과 비슷해요.

그런데 이 미스터리를 풀어낸 사람은 뜻밖에도 세상에서 가장 말수가 적은 과학자였어요. 이름은 헨리 캐번디시. 이 사람은 너무 수줍어서 하녀에게 말로 지시하는 대신 쪽지를 써서 전달했고, 낯선 사람이 말을 걸면 비명을 지르며 도망갔다고 해요. 이렇게 극도로 사람을 피하던 사람이, 아무도 풀지 못한 '정체불명의 거품' 수수께끼에 도전했어요.

그 정체불명의 거품은 사실 우주에서 가장 가벼운 기체, 수소였다

캐번디시는 다른 사람 만나는 건 질색이었지만, 실험실에 틀어박혀 실험하는 건 세상에서 제일 좋아했어요. 그는 아연, 철, 주석 같은 금속에 산을 부어 생기는 기체를 하나하나 유리병에 모았어요. 그리고 그 기체에 불을 가져다 댔죠.

결과는 충격적이었어요. 그 기체가 '펑!' 하고 불이 붙은 거예요! 그래서 캐번디시는 이걸 '불붙는 공기'라고 불렀어요. 지금 우리가 '수소'라고 부르는 바로 그 기체였죠. 수소는 우주에서 가장 가벼운 물질이에요. 풍선에 넣으면 하늘로 둥둥 떠올라 갈 정도로요.

더 놀라운 건 그다음이에요. 캐번디시는 이 '불붙는 공기(수소)'를 일반 공기 속 산소와 섞어서 불꽃을 튀겼어요. 그랬더니 유리병 안쪽에 물방울이 맺혔어요. 수소와 산소가 만나면 물이 된다는 걸 실험으로 증명한 거예요! 이건 마치 유튜브 먹방에서 재료 두 개를 합쳤는데 전혀 다른 음식이 탄생한 것처럼, 당시 사람들에게는 완전히 상상 밖의 일이었어요. 물이 하나의 원소가 아니라 두 가지 기체가 합쳐진 거라니!

이 발견 덕분에 인류는 물이 뭘로 만들어졌는지, 지구가 얼마나 무거운지까지 알게 됐다

물이 수소와 산소로 이루어졌다는 발견은 과학의 판을 완전히 뒤집었어요. 그전까지 사람들은 물을 더 이상 쪼갤 수 없는 기본 물질이라고 수천 년 동안 믿어 왔거든요. 캐번디시 덕분에 "모든 물질은 더 작은 원소들로 이루어져 있다"는 현대 화학의 기초가 만들어졌어요.

그런데 이 수줍은 천재는 여기서 멈추지 않았어요. 캐번디시는 집에 거대한 실험 장치를 만들어서, 납 공 두 개가 서로 잡아당기는 미세한 힘을 측정했어요. 이 실험으로 지구의 밀도, 즉 지구가 얼마나 빽빽하고 무거운지를 계산해 냈어요. 마치 급식실 저울 없이 급식판의 무게를 알아낸 것과 같은 거예요. 지금도 과학 교과서에 '캐번디시 실험'이라는 이름으로 실려 있을 정도로 대단한 업적이에요.

수소의 발견은 훗날 로켓 연료, 수소 자동차, 태양이 빛나는 원리를 이해하는 데까지 이어졌어요. 태양은 사실 거대한 수소 덩어리가 핵융합을 일으키며 빛을 내는 거거든요. 캐번디시가 유리병에 모은 작은 거품이 우주의 비밀을 여는 열쇠였던 셈이에요.

지금 네가 마시는 물 한 잔 속에도 그가 찾아낸 수소가 들어 있다

지금 책상 위에 물컵이 있다면 한번 들여다보세요. 그 투명한 물 한 잔 속에는 수소 원자가 산소 원자의 두 배나 들어 있어요. 과학 시간에 배우는 'H₂O'라는 기호에서 H가 바로 수소(Hydrogen)예요. 캐번디시가 250년 전에 발견한 그 '불붙는 공기' 말이에요.

더 신기한 건, 수소가 우리 일상 곳곳에 숨어 있다는 거예요. 요즘 뉴스에서 '수소 자동차'나 '수소 에너지' 이야기 들어본 적 있죠? 매연 대신 물만 내뿜는 친환경 자동차의 핵심이 바로 수소예요. 캐번디시의 발견이 지금 지구 환경을 살리는 기술로 이어지고 있는 거예요.

캐번디시는 평생 사람들 앞에 나서는 걸 피했어요. 논문도 아주 일부만 발표하고, 나머지 연구 노트는 죽은 뒤에야 세상에 알려졌죠. 하지만 그의 발견은 200년이 넘도록 매일 우리 삶에 스며들어 있어요. 꼭 목소리가 크고 유명해야 세상을 바꾸는 건 아니라는 걸, 이 세상에서 가장 수줍었던 천재가 증명해 준 셈이에요.