볼트와 너트, 세상을 만든 작지만 위대한 것들의 과학

★ 2023 영국왕립학회 과학도서상 최종 후보
★ 과학 베스트셀러 《빌트》 저자 로마 아그라왈 신작
★ 〈파이낸셜타임스〉 〈월스트리트저널〉 〈사이언스〉 추천 도서

“인류의 모든 혁신은 ‘이것’들의 발명으로 시작되었다”
현대인의 삶을 뒤바꾼 7가지 사물에 숨은 이야기
높은 건물과 긴 다리, 먼 곳으로 떠나는 우주선까지. 현대사회를 이뤄낸 뛰어난 기술적 성취들은 우리를 단숨에 압도하고 만다. 하지만 아무리 거대하고 복잡한 사물이라도 그것을 작동하게 하는 가장 기본적인 요소는 아주 작고 단순한 것들로 이뤄져 있기 마련이다. 이러한 진리는 우주의 구성 요소도, 살아 있는 생명체도, 인간의 발명품에도 예외가 없다.
서유럽에서 가장 높은 건물 ‘더 샤드(The Shard)’를 설계한 주목받는 구조공학자이자 베스트셀러 《빌트, 우리가 지어 올린 모든 것들의 과학》에서 거대한 건축물에 숨겨진 이야기를 전해준 로마 아그라왈은 이번에 거대하고 복잡한 현대사회를 떠받치는 가장 작고 단순한 7가지 발명품(못, 바퀴, 스프링, 자석, 렌즈, 끈, 펌프)으로 시선을 돌린다. 이 책의 원서 제목은 《넛츠 앤 볼츠(Nuts ad Bolts)》다. 책 속에 등장하는 소재를 대표하는 것이기도 하지만, 너트와 볼트가 기계의 가장 기본적인 구성요소이듯 어떤 대상의 가장 핵심적인 요소를 일컫는 관용적 표현이기도 하다. 일상에서 너무 익숙한 사물들이라 어떤 역할을 하는지 잘 알고 있다는 느낌이 들지만, 아그라왈은 우리의 예상을 산산이 깨부순다. 7가지 사물들은 인류 역사에서 ‘어떻게’ 사용될 수 있고 또 ‘무엇’을 할 수 있는지 그 모습을 바꿔가며 놀라운 혁신을 거듭해왔다.
저자는 도자기를 빚는 물레에 쓰였던 최초의 바퀴가 어떻게 해서 우주 탐험을 가능하게 했는지 그 진화의 과정을 추적하고 각 사물들이 역사와 사회, 정치, 교통, 예술 등 우리의 삶에 어떤 광범위한 영향을 미쳤는지 생생하게 보여준다. 첨단 기술이 아닌 우리 주위의 평범한 사물 7가지가 인류의 삶을 어떻게 뒤바꿨는지, 그 놀라운 이야기를 통해 독자들은 언제나 똑같은 일상의 풍경 속에서도 공학의 경이로움을 발견해낼 수 있는 새로운 눈을 가지게 될 것이다.

공학은 어떻게 세상을 이롭게 해왔는가
‘못’ 하나가 이뤄낸 연결의 혁신부터 ‘렌즈’에서 시작된 생명의 탄생까지
이 책은 못의 발명이 어떻게 현대적인 고층 건물로 이어졌는지, 자석의 발견이 어떻게 전 세계를 하나로 연결하는 데 일조했는지 설명하며 공학이 인류의 생활 방식을 어떻게 근본적으로 변화시켰는지 펼쳐 보인다. 못이 존재하기 전까지 우리 조상들은 바위를 깎아 동굴을 만들고, 개울 위에 통나무를 쓰러뜨려 다리를 만드는 식으로 단일한 재료만을 사용해왔다. 하지만 못의 발명으로 서로 다른 두 물체를 연결하는 것이 가능해졌다. 오늘날 우리 주변의 거의 모든 사물은 서로 다른 부품과 재료가 결합한 것이다. 그동안 한 번도 못에 대해 진지하게 생각해보지 않았다면, 우리가 사용하는 물건의 모든 이음새마다 얼마나 많은 못이 숨겨진 채 제 역할을 다하고 있는 깨닫고 깜짝 놀랄 것이다.
“자르야, 너와 만나기까지 여정이 험난했지만 네가 있어 감사하다. (...) 너를 함께 만들어준 그 배아학자나 너를 내 뱃속에 다시 넣어준 의사만 말하는 것도 아니란다. 내 뱃속에서 네가 안전하고 건강한지 확인해주었던 수많은 조산사, 간호사, 컨설턴트만 말하는 것도 아니고. 역사 속 수천 명의 사람들 덕분에 너의 이야기와 관련된 모든 과학과 기술이 존재할 수 있었다는 걸 말하고 싶구나. 맙소사, 너를 창조한 배경에는 복잡한 과학과 공학이 정말 많단다. 자르야, 네 엄마는 물리학을 전공한 엔지니어이기 때문에 이런 이야기를 들려줄 수밖에 없다. 그래서 중요한 얘기를 해줄게. 렌즈라는 단순해 보이는 작은 곡면 유리 조각이 없었다면 너는 존재할 수 없었을 거야. 이건 너를 위한 이야기란다.”(171~172쪽)
한편 곡면 유리(즉, 렌즈)는 문명이 시작된 이래로 그 존재를 알고 있었지만 인류는 17세기에 현미경과 망원경을 만들면서 본격적으로 렌즈를 활용하기 시작했다. 마침내 눈으로 볼 수 없는 대상을 탐구할 수 있게 된 것이다. 저자는 5장 〈렌즈〉의 시작을 시험관 수정을 통해 태어난 자신의 딸에게 보내는 편지로 시작한다. 아이가 태어나는 데는 가족들의 애정과 의료진의 수고가 있었지만, 그보다 먼저 렌즈와 현미경의 발명을 통해 정자의 움직임을 관찰한 과학자들이 있었다고 말이다. 렌즈의 발명이 한 개인의 삶에 어떻게 직접적인 영향을 미쳤는지 저자의 사적인 경험을 통해 설명하는 대목이다. 그 외에도 식기세척기, 카메라, 우주복, 현수교, 유축기 등 다양하고 복잡한 기술들이 어떻게 지금과 같이 작동하는지 설명하고, 직접 그린 일러스트를 통해 복잡한 원리를 한층 쉽게 이해할 수 있도록 돕는다.

남성 엔지니어는 왜 ‘완벽한 설거지 기계’를 만들어내지 못했을까?
엔지니어링의 핵심은 만들어내고 필요로 하고 사용하는 ‘사람’들의 이야기다
뛰어난 이야기꾼인 로마 아그라왈은 일상의 사물이 작동하는 원리와 함께 이를 발명한 이들의 열정과 아이디어를 현실로 구현하는 데 뒤따르는 노력, 그리고 서구 남성 중심의 과학계에서 그동안 주목하지 않았던 동양의 과학자와 여성 엔지니어의 활약을 조명한다. 우리가 사물을 볼 수 있는 이유에 대해 새로운 이론을 제시한 이슬람 학자 ‘이븐 알하이삼’, 공식적인 특허를 인정받지 못했지만 텔레비전의 아버지라 추앙받는 일본의 발명가 ‘다카야나기 겐지로’, 실수인 줄 알았는데 실은 놀라운 것을 발명한 이민자 가정의 여성 화학자 ‘스테퍼니 퀄렉’ 등 저자는 그동안 역사에서 주목받지 못한 이야기들을 찾아내 우리에게 전해준다.
그중엔 1893년 시카고 산업박람회에 참석한 유일한 여성 엔지니어 ‘조지핀 코크런’의 이야기도 등장한다. 이 여성은 오늘날 우리가 사용하는 식기세척기의 원형을 발명했다. 그동안 남성 엔지니어들도 식기세척기를 만들려고 수없이 시도했지만, 설거지와 거리가 먼 그들의 기계는 번번이 그릇을 깨부쉈다. ‘그릇이 상하지 않는 설거지 기계’라는 자신의 필요와 생계를 위해 이 엄청난 발명품을 만들어낸 코크런은 사후에야 자신의 발명품을 인정받을 수 있었다. 식기세척기, 청소기, 믹서기, 세탁기와 같은 수백만 명의 삶을 바꾸어 놓은 발명품들이 각 가정에 보급되기까지는 보이지 않는 곳에서 자신의 삶을 헌신하고 열정을 다 바친 수많은 사람들 덕분이었다. 저자는 엔지니어링의 핵심은 결국 사람이라고 말한다. “만드는 사람들, 필요로 하고 사용하는 사람들, 그리고 때로 무심코 기여하는 사람들”이 세상을 바꿔왔다고 말이다.

“공학은 문제를 해결하기 위한 일련의 사고과정이다”
과학과 디자인이 만나 새로운 혁신을 만들어내는 순간
“로마 아그라왈은 말한다. 우리는 엔지니어링을 통해 존재해왔다고. 우리가 사물을 만들고 사용하는 방식이 곧 우리의 과거와 현재와 미래를 구성하는 일부라고 말이다. 엔지니어링을 이해하는 것은 우리가 문명을 이룩하고 번성하며 때로 누군가를 착취하기도 했던, 인류의 삶의 방식과 문명 공동체의 핵심을 이해하는 것이기도 하다.” ―천문학자 심채경 추천사 중에서

많은 사람들이 공학을 딱딱하게 여긴다. 거대한 규모의 산업이나, 일반인이 이해하기 힘든 기술적 혁신을 떠올리기 때문이다. 하지만 저자는 공학이 ‘과학’과 ‘디자인’의 만남이라는 점을 강조하며 못의 다양한 변형을 예로 들어 공학적 사고의 메커니즘을 이해하게 만든다. 못은 둥근 머리와 뾰족한 끝을 가진 단순한 구조로 시작해서, 고정력을 높이기 위해 나사가 파인 나사못으로, 양쪽에서 체결이 가능한 리벳으로, 나사와 리벳이 합쳐진 볼트로 모양을 바꿔가며 새로운 쓰임을 만들어냈다. 건설 현장에서 쓰이는 볼트는 이층 버스 한 대에 해당하는 11톤의 하중을 견딜 수 있는데, 디자인의 변형을 통해 이렇게 놀라운 혁신을 이뤄낸 것이다. 이처럼 공학의 발전사는 어떻게 하면 지금보다 나아질 수 있는지 물어온 인간의 역사이다. 이 책에서 만나게 될 엔지니어링의 놀라운 ‘위업’들은 눈앞에 당장의 해결책이 보이지 않는 문제라도, 끊임없는 호기심과 질문만이 우리를 또 다른 혁신의 미래로 데려다줄 것임을 깨닫게 할 것이다.