책 요약: 전쟁은 어떻게 과학을 이용했는가 / 김유항, 황진명 / 사과나무

 

'전쟁은 어떻게 과학을 이용했는가'의 일부를 요약한 글입니다. (참고: 북코스모스)

 

과학과 전쟁의 만남

• 제2차 세계대전과 페니실린: 페니실린은 제2차 세계대전에서 중요한 역할을 하였으며, 전쟁의 승리를 이끄는 데 기여하였다.
• 항생제의 필요성: 항생제가 발명되기 이전에는 작은 상처조차도 치명적일 수 있었으며, 이는 전투에서의 부상 치료에 큰 문제를 야기하였다.
• 페니실린의 발견: 1928년 알렉산더 플레밍이 페니실린을 발견하였고, 1939년 플로리 팀이 이를 정제하는 데 성공하여 항생제 시대가 열리게 되었다.
• 연구의 어려움: 제2차 세계대전 발발로 인해 페니실린 연구가 지속되기 어려웠으나, 플로리 팀은 연구를 계속 진행하였다.

페니실린의 발견과 연구

• 플레밍의 발견: 플레밍은 푸른곰팡이에서 페니실린이 박테리아를 죽이는 기능이 있음을 우연히 발견하였다.
• 연구 중단: 1935년, 플레밍은 페니실린 연구를 중단하였으나, 그의 논문이 후에 플로리와 체인의 관심을 끌게 된다.
• 플로리 팀의 결론: 플로리와 체인은 페니실린이 박테리아와 싸우는 데 가장 효과적이라는 결론을 내리고, 1939년부터 본격적으로 연구를 시작하였다.
• 연구의 재개: 1940년, 플로리 팀은 새로운 기법을 개발하여 페니실린의 활성도를 측정하고, 효율적인 정제 방법을 고안하였다.

임상실험과 페니실린의 효과

• 임상실험 시작: 플로리는 충분한 양의 페니실린이 준비되자 사람을 대상으로 임상실험을 시작하였다.
• 첫 번째 환자: 1941년 2월, 장미 가시에 찔린 경찰관이 최초의 페니실린 수혜자가 되었으나, 페니실린이 다 떨어져 결국 사망하였다.
• 임상실험 결과: 다른 환자들에서는 긍정적인 결과가 나타났으며, 페니실린의 가능성과 잠재력을 확인하였다.
• 대량생산 필요성: 플로리는 페니실린의 대량생산이 필요하다는 것을 깨닫고, 이를 위해 미국으로 가게 된다.

전쟁과 페니실린의 대량생산

• 영국의 화학 공장 동원: 영국에서는 모든 화학 공장이 전쟁물자 생산에 동원되어 페니실린의 대규모 생산이 불가능하다고 판단하였다.
• 미국으로의 이동: 플로리는 1941년 여름, 미국의 제약회사에서 페니실린을 대규모로 생산할 수 있는지 알아보기 위해 미국으로 간다.
• NRRL의 역할: 일리노이 주 피오리아에 위치한 북부지역연구실(NRRL)은 페니실린의 대량생산을 가능하게 하는 여러 혁신에 중요한 역할을 하였다.
• 미국 정부의 관심: 진주만 공격 이후, 미국 정부는 페니실린 생산을 우선순위로 정하고 대량생산을 추진하였다.

미국의 페니실린 생산과 전투

• 전시 생산의 어려움: 페니실린의 대량생산은 매우 어려운 과제였으며, 초기에는 공급량이 부족하였다.
• 환자 치료 사례: 1942년, 첫 번째로 연쇄상 구균에 의한 패혈증 환자가 머크에서 만든 US-페니실린으로 치료되었으나, 전체 공급량의 절반이 이 환자에게 사용되었다.
• 생산 계획: 1943년, 전시생산국은 유럽에서 싸우는 연합군용으로 페니실린 대량생산을 위한 계획을 세우고 여러 제약회사가 참여하였다.
• 생산 기술의 발전: 1944년, 화이자가 페니실린을 대규모로 생산하는 최초의 상업 플랜트를 열었다.

페니실린의 전시 생산과 효과

• 임상실험의 효과: 페니실린은 연쇄상구균, 포도상구균, 임질균 감염을 포함한 다양한 감염병 치료에 효과적임을 입증하였다.
• 군의 사용: 미군은 외과수술 및 상처 감염 치료에 페니실린의 효과를 인정하였으며, 1944년까지 군인의 1차 치료에 사용되었다.
• 생산량 증가: 1944년 초부터 페니실린 생산량이 극적으로 증가하여 민간인도 사용할 수 있을 만큼 충분히 생산되었다.
• 생명 구제의 기여: 페니실린은 폐렴, 패혈증에 의한 사망을 줄이는 데 중요한 역할을 하였으며, 연합군 병사의 생명을 구하는 데 기여하였다.

페니실린의 역사적 의의

• 과학기술의 기여: 페니실린은 제2차 세계대전을 연합군의 승리로 이끈 과학기술적인 요인 중 하나로 평가된다.
• 생명을 구하는 약: 페니실린은 매독, 임질, 결핵 등 여러 질병을 정복하며 세계에서 가장 효과적인 생명을 구하는 약으로 자리 잡았다.
• 노벨상 수상: 1945년, 플레밍, 플로리, 체인은 노벨 생리의학상을 공동 수상하였다.
• 생명 구제의 통계: 페니실린은 1942년 처음 사용된 이후 최소 2억 명의 생명을 구한 것으로 추정된다.

로마의 공학적 업적

• 로마의 역사적 배경: 로마는 BC 8세기경 이탈리아 중부의 작은 마을에서 시작하여 BC 3세기에 에트루리아 도시들을 합병하였다.
• 기술의 기원: 로마의 많은 기술은 에트루리아 문명에서 유래하였으며, 이는 로마의 석조 아치와 하수도 기술에 반영되었다.
• 그리스 문명의 영향: 고대 그리스 도시국가들이 로마에 정복된 후, 그리스의 문명은 로마 제국의 발전에 기여하였다.
• 로마의 엔지니어링: 로마는 토목공학과 군사공학에서 뛰어난 엔지니어링 업적을 남겼으며, 이는 제국의 형성에 기여하였다.

로마의 군사적 기술과 전략

• 로마 군대의 평가: 로마 군대는 인류 역사상 가장 효과적인 전투력을 갖춘 군대로 평가되며, 군사전술의 발전에 영향을 미쳤다.
• 공병학의 중요성: 로마군은 공병학과 전투공학을 핵심 전략적 역량으로 격상시켰다.
• 도시계획의 혁신: 로마의 도시계획은 격자형 구조로 설계되었으며, 이는 군사적, 행정적, 교역의 중심지 역할을 하였다.
• 건축 기술의 발전: 로마는 세계 최초의 돌로 포장된 도로를 건설하였으며, 이는 오늘날에도 일부가 사용되고 있다.

고대 로마의 도로와 건축

• 도로망의 중요성: 고대 로마의 도로망은 군사적 이유로 건설되었으며, 이는 로마의 군사, 행정, 교역에 기여하였다.
• 아피아 도로: BC 312년에 건설된 아피아 도로는 로마에서 브린디시까지 연결되는 세계 최초의 포장도로이다.
• 도로의 연결성: 로마의 도로는 40만 킬로미터 이상이 건설되었으며, 이는 군사적 이동과 문화교류에 중요한 역할을 하였다.
• 건축물의 내구성: 로마의 건축물은 2000년의 세월을 견디는 재료와 기술의 혁신을 보여준다.

로마의 공성 무기와 전술

• 공성 무기의 발전: 로마는 발리스타와 오나거와 같은 공성 무기를 개발하여 전투에서 우위를 점하였다.
• 발리스타의 기능: 발리스타는 동물의 힘줄로 만든 시위를 이용하여 돌이나 화살을 발사하는 장치이다.
• 오나거의 원리: 오나거는 지렛대 원리를 이용하여 돌이나 화살을 투척하는 공성 무기이다.
• 거북대형 전술: 로마 군대는 방패를 이용한 거북대형 전술을 사용하여 포위공격 동안 방어력을 강화하였다.

핵무기 개발 경쟁

• 핵분열 연구의 시작: 닐스 보어와 존 아치볼트 휠러는 1939년 핵분열이 가능한 우라늄의 동위원소에 대한 연구를 시작하였다.
• 핵분열의 가능성: 우라늄의 0.7%인 U-235만이 핵분열이 가능하다는 가설이 제기되었다.
• 전쟁과 과학자들의 이동: 제2차 세계대전 발발 후 많은 과학자들이 나치 독일을 피하여 미국으로 이민하였고, 공동 연구가 활발해졌다.
• 맨해튼 프로젝트의 시작: 질라드와 아인슈타인의 편지가 미국의 핵폭탄 개발 프로그램인 맨해튼 프로젝트의 단초가 되었다.

핵분열 연구의 시작

• 핵분열 연구의 중요성: 1939년 9월, 독일과 소련의 폴란드 침공으로 제2차 세계대전이 시작되었으며, 이 시기에 핵분열 연구가 활발히 진행되었다.
• 유럽의 과학자들: 당시 유럽은 이론물리의 중심지였으며, 독일의 과학자들이 핵분열 연구를 주도하였다.
• 미국의 연구 환경: 미국에서는 실험물리의 중심지로 알려져 있었으며, 여러 과학자들이 공동으로 연구를 진행하였다.
• 핵폭탄 개발의 필요성: 전쟁의 위협 속에서 핵폭탄 개발의 필요성이 대두되었다.

맨해튼 프로젝트의 출발

• 질라드-아인슈타인 편지: 질라드는 아인슈타인과 함께 우라늄의 핵 연쇄반응으로 대형 폭탄이 만들어질 수 있다는 내용을 루즈벨트에게 전달하였다.
• 루즈벨트의 반응: 루즈벨트는 편지를 받고 즉시 우라늄위원회를 구성하여 연구를 지원하기로 결정하였다.
• 연구비 지원: 위원회는 연구비를 지원하고, 감속재로 사용할 흑연과 우라늄 산화물을 확보할 것을 건의하였다.
• 국가적 연구 계획: 1939년 말, 미국 전체에 금속 우라늄이 단 1온스밖에 없었으나, 연구가 시작되었다.

핵무기 개발의 전환점

• 독일의 핵에너지 프로젝트: 독일은 1939년 4월 핵무기 개발을 위한 프로젝트를 시작하였으나, 전쟁으로 인해 중단되었다.
• 핵무기 개발의 어려움: 독일의 핵무기 개발은 전쟁 자금 부족으로 인해 어려움을 겪었다.
• 미국의 우라늄-235 분리: 미국의 물리학자 알프레드 니어가 U-235를 처음으로 분리하는 데 성공하였다.
• 중수와 흑연의 선택: 미국은 감속재로 중수 대신 흑연을 선택하였으며, 이는 연구의 방향에 큰 영향을 미쳤다.

플루토늄의 발견과 중요성

• 플루토늄의 발견: 1940년 10월, 맥밀란과 시보그는 우라늄-238을 중성자로 때려 플루토늄을 발견하였다.
• 핵분열 가능성: 플루토늄은 우라늄-235와 마찬가지로 핵분열이 가능하며, 원자탄 개발에 중요한 역할을 하였다.
• 임계질량의 개념: 핵분열이 가능한 물질의 질량이 연쇄 반응을 지속할 수 있을 정도가 되는 것을 임계질량이라고 한다.
• 미국의 연구비 증가: 맨해튼 프로젝트의 연구비는 1941년 12월 진주만 공격 이후 20억 달러로 증가하였다.

냉전과 핵무기 경쟁

• 냉전의 시작: 1945년 원자폭탄 실험 성공 이후, 미국과 소련 간의 핵무기 경쟁이 시작되었다.
• 스파이 활동: 소련은 미국의 맨해튼 프로젝트를 감시하였으며, 핵폭탄 제조 설계도를 입수하였다.
• 수소폭탄 개발: 미국은 1952년 수소폭탄을 개발하였고, 소련도 1955년에 수소폭탄 실험에 성공하였다.
• ICBM의 등장: 냉전 초기에는 전략 폭격기가 핵무기의 1차 전달 수단이었으나, 이후 ICBM이 등장하게 되었다.

레이건의 전략방위구상

• SDI의 제안: 1983년 레이건 대통령은 우주에서 핵미사일을 격추하기 위한 전략방위구상(SDI)을 제안하였다.
• 기술적 장애물: SDI를 달성하기 위한 기술적 장애물이 많아, 많은 비판을 받았다.
• 예산과 연구: 10년 동안 정부는 SDI 개발에 300억 달러를 썼으나, 실질적인 성과는 없었다.
• 프로그램의 종료: 1993년 클린턴 정부는 SDI의 존재 이유가 없어졌다고 판단하고 이를 공식적으로 폐기하였다.

트럼프의 우주군 창설

• 푸틴의 발표: 2018년 푸틴 러시아 대통령은 새로운 탄도미사일과 극초음속 순항미사일을 발표하였다.
• 미국의 대응: 미국은 우주 기반 미사일 추적 센서와 고에너지 입자빔을 개발하기 위한 대책을 마련하였다.
• 우주군의 창설: 트럼프 대통령은 미국군의 6번째 부문으로 우주군을 창설하라고 명령하였다.
• 과거의 데자뷰: 트럼프의 명령은 레이건 대통령의 SDI와 유사한 점이 많아 과거의 데자뷰처럼 느껴졌다.