판타지를 여행하는 현대인을 위한 안내서/화학

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개별 안내서
수학	물리학	화학	기계공학	생산업
음식	의학	군사학	예술	신학

1 적용 예

1.1 석유

해당 문명이 19세기 초엽 수준이라면, 석유가 고효율 동력원임을 밝혀내는 것만으로도 혁명적인 발상이 될 수 있다. 설령 당신이 동력기관 매커니즘에 어둡더라도 적당한 아이디어만 제공해주면 현지의 기술자와 과학자들이 실험과 응용을 거쳐 급속도로 문명을 진보시킬 것이다. 최소한 등불이나 난방만 해도 훨씬 나아질 것이다.

중동을 지배하던 오스만 제국 같은 곳에서 이것을 인정받으면 당신은 역사를 뒤집을지도 모른다. 다만 분별증류 기술을 도입해서 원유에서 필요한 성분을 분리해내야 하기 때문에 난이도가 좀 있는 데다가 사실 증류법은 중동권에서 가장 먼저 발달했다! 특히 석유의 증류는 페르시아의 '무함마드 이븐 자칼리야 알 라지'라는 화학자가 가장 먼저 해냈다.

사실 온도 측정만 제대로 해낼 수 있다면 분별증류가 그리 어려운 것은 아니다(물론 LPG 가스는 포기해야 하겠지만). 불이 겁나 잘 붙는 나프타만 권력자 앞에 갖다 줘서 무기로의 사용이 가능하다는 것을 증명하면 당신은 아마 사랑받을 것이다.

다만, 단순히 증류법만 입증하는 것으로는 별로 도움이 안된다. 그 시대 기준으로 어느 정도 대량생산이 가능해야 확실하게 인정받으므로 미리 생산에 대한 대책을 세워야 한다.

1.2 석탄

석탄의 경우 송대에 관청을 두고 관리한 기록이 있고, 고려 무역선에서도 석탄이 발견되었기 때문에 당대에 모르고 있으리라는 보장이 없다. 다만 태울 때 일산화탄소가 나와서 기피되는 경우가 많았으므로, 부작용이 없이 사용하는 방법을 알려줘야 한다.

일단, 연탄 같이 일반 가정용으로 보급하는 방식은 연탄가스 중독으로 인해 제안한 사람이 처형당할 위험이 있으므로 안된다. 따라서 석탄은 공중목욕탕이나 대회의실 같은 대규모 공공기관용 난방을 할 목적으로 개방되거나 환기가 잘되는 곳을 선택해서 가급적 굴뚝을 높이 세우고 보조로 풀무를 가동해서 산소 유입을 강화한다. 이로서 일산화탄소 발생을 줄인 다음 원시적인 보일러를 만들어서 보일러를 통과한 물이 온수가 된 후, 온수가 바닥에 매설된 관을 타고 흐르면서 난방을 하는 방식을 사용하면 진짜 재수없지 않는 한 이용자가 죽을 위험성이 없다. 물론 풀무를 가동하는 사람과 보일러에 석탄을 퍼넣는 사람, 석탄을 보일러 근처까지 운반하는 사람은 열기와 가스위험에 시달리지만, 그런 직책에는 노예를 투입하고, 카나리아 같이 가스에 민감한 동물을 근처에 둬서 만일 카나리아가 죽으면 즉시 작업을 중단하고 모두 철수하도록 하면 인명피해를 최소화할 수 있다.

일단 이렇게 해서 석탄을 유용하게 사용하는 방법과 연탄가스의 위험성을 일반대중에게 잘 알려줄 수 있다면 난방문제 해결과 산림보호, 그리고 초기적인 증기기관 개발에 박차를 가할 수 있다. 그리고 지구온난화에도

1.3 접착제

고대에는 송진, 곡물을 물에 짓이겨 접착제로 썼지만 시대가 흐르면 아교나 부레풀를 사용했다. 허나 송진은 굳으면 깨지기 쉽고, 곡물,아교,부레풀 등은 습기를 만나면 접착력이 떨어진다.

현대의 접착제는 고분자로 만들기 때문에 개인이 만들기는 불가능하다. 그러니 천연재료를 이용한 접착제를 써야하는데, 그 중 하나가 타르다. 만들기도 쉽다. 기름기가 많은 자작나무 껍질을 벗겨 잘 말린 후에 건류하면 검은 액체가 나오는데, 불순물이 많으니 분별증류를 하여 상온에서 고체 상태가 된 검은 물질이 타르다. 사용할 때는 불에 녹여 액체로 만든 뒤 바르면 된다. 습기에도 강해 방수제로 사용할 수 있다.

하지만 서양에선 고대부터 타르를 이용했고, 동양도 역청이란 이름으로 사용했으니(조선의 경우 명종때 난파한 중국인으로부터 역청만드는 법을 배웠다.) 그냥 개인적인 용도로 사용할 때 만드는 것이 좋을 것이다.

1.4 화약

화약은 무기로 사용될 때 가장 유용한 만큼, 제조시 위험성이 높다는 것을 우선 생각하고 작업에 임해야 한다. 현대에도 화약제조는 사고날 위험이 높은 산업이다. 대표적으로 알프레드 노벨도 사고로 자기 동생을 잃었다. 어느 정도의 시행착오와 위험부담은 각오해야 한다. 목숨이 아까우면 포기해라. 대신 권력자들은 이 산업을 반길 확률이 굉장히 높으며 봉건사회라면 인명보단 권력자의 후원이 우선이다.

일단 염초(질산칼륨) 제조방법과 배합비율을 알면 흑색화약을 만들 수 있다.

• 염초는 퇴비(NO₃)와 재(K)를 섞는 것에서 시작한다. 퇴비의 경우 오래된 집의 마루나 담아래의 흙을 쓴다. 이 때 남의 집에 들어가서 흙을 퍼오는 것으로 민원이 발생할 수 있으니, 사람과 우마가 다니는 오래된 길(비포장 도로)에서도 추출할 수 있다. 재는 칼륨이 많이 들어있는 콩깍지나 볏짚을 태운다.

퇴비와 재가 마련된 다음에는 두 재료를 1:1 비율로 섞는다. 여기에 말똥과 소변을 뿌리고 짚과 지렁이 등을 섞는다. 그리고 주 1~2회 정도로 뒤집어 준다. 이건 화약 재료로 쓰지 않더라도 좋은 비료가 된다.

일단 혼합물이 만들어지면 반 년 정도 묵힌 후 햇볕에 건조시키면 결정을 만들수 있다.

• 사실 그냥 햇볕에 말린다고 해서 질산칼륨을 쉽게 얻을 수 있는 것은 아니다. 그래서 염초만들기가 가장 어렵다. 건조시켜서 나온 결정 중에 소금(NaCl), 질산암모늄(NH₄NO₃), 질산나트륨(NaNO₃) 등의 결정이 섞여 있을 수 있다. 운이 나쁘면 대부분의 결정이 소금일 수도 있다. 자염(煮鹽)이라고 해서 팔아먹으면 될까? 응? 이게 아닌 거 같은데… 소금은 화약의 성능을 크게 감소시키는 주 요인이다. 따라서 단순히 말리는 과정 대신, 가마솥에 넣고 끓이면서 정제 과정을 거쳐야 한다. 퇴비와 재를 섞은 물을 가마솥에서 끓여 1/3로 농축하는 과정에서 소금과 질산나트륨의 결정을 걸러낼 수 있다. 그런 다음 다시 물로 희석한 후, 재농축하여 남은 소금을 걸러 낸다. 소금이 적출되지 않을 정도로 농축한 다음에 냉각시켜 상온에서 소금보다 용해도가 낮은 염초를 결정화시켜 취한다. 질산암모늄이나 질산나트륨은 현대 화약에서도 주원료로 사용하기도 하고, 소량 섞인다 하더라도 화약의 기능상 특별히 문제가 되지는 않는다. 단 나트륨염의 경우 물을 빨아들이는 성질이 강하므로 습기를 먹은 화약의 위력이 크게 떨어질 위험이 있다. 또한 질산암모늄 같은 경우에는 충격과 마찰에 훨씬 민감한 편이다. 여러모로 문제가 많다.

• 하지만 이 방법은 대량생산에 불리하니 초전(염초밭)을 만들어야 한다. 사람, 가축의 분뇨를 일정 땅에 고루 뿌려 일정기간 내버려둬 푹 썩게 한 뒤 그 위에 잿물을 뿌려 일정기간이 지난 다음 흙을 채취해 정제하면 조선시대 방법보다 덜 번거롭다. 참고로 초전을 일굴 땅은 습기가 적으면서 비가 적게 오는 곳이 좋다. 질산칼륨은 물에 잘 녹기 때문이다.

사실 염초밭의 조성은 년 단위 시간이 들고 크기에 비해 생산량에 한계가 있다. 화약을 대량으로 소모하는 전시에는 법으로 대소변을 모으도록 강제해야 할 지경. 그래서 대량생산할 생각이라면 차라리 칠레초석처럼 자연적인 초석광맥(?)이나 구아노를 찾는 것이 더 나을 수 있다.

• 황은 유황에서 얻을 수 있다. 단, 자연상태에서 순수한 황을 구하기 어려우므로, 유황광을 석탄으로 감싸고 그 바깥에 흙을 쌓아서 노爐를 축조한 후 불을 붙이면, 노爐 위에 미리 뚫어 놓은 구멍으로 황금색의 유황 증기가 나오는데, 그 구멍 위에 사발을 엎어 놓고 응축되는 유황 증기를 포집, 액체 유황을 받아 낸 다음, 그것을 냉각시켜 고체 유황을 만든다.

• 탄소는 목탄을 통해 얻을 수 있다. 보통 불순물 제거를 위해 원료 목재를 깨끗하게 세척한 후 탄화(炭化)시키는 방법을 사용한다. 이것도 화약에 쓰기 좋은 품질좋은 목탄을 얻으려면 경목 종류는 재가 너무 많이 남아 안좋고, 멀구슬나무, 미루나무, 버드나무, 붉은 삼나무, 미국 삼나무, 옹이가 지지 않은 소나무 같은 연목 계열이 좋다.

이렇게 해서 재료들이 준비되면 섞어서 화약을 만든다. 비율은 질산칼륨 75% · 황 15% · 목탄 10% 이다. 단, 이 조합비는 절대적인 것이 아니다. 용도에 따라서 다른 물질의 함량을 늘리는 게 나을 수도 있고, 질산칼륨의 순도 문제도 함께 작용한다.
완전히 검게 탄화한 목탄 대신에 아직 완전히 탄화하지 않은 목탄 섞인 목분을 사용하면 화약 역시 흑색이 아닌 갈색 결과물이 나오는데, 이를 갈색화약이라 하며 대포 장약으로 사용했다. 갈색화약은 흑색화약보다 타는 속도가 느리기 때문에 포탄이 포신을 빠져나갈 동안 밀어주는 힘이 꾸준히 올라가며, 또한 포신에 주는 스트레스도 낮아서 대포용으로 유용하다.
이미 화약을 사용하고 있는 문화라 할지라도 이상적인 비율에 접근하는데는 많은 실험이 필요했으며, 혹시 마법 때문에 화약이 과소평가되는 세계라면 화약은 폭죽 같은 것에만 쓰이기 위해서 불순물이 많을 것이다. 이것을 군사용 등급으로 쓸 정도의 비율과 순도로 끌어올려주면 큰 전술적 가치가 생긴다.

겁스 무한세계에서는 흑색화약을 만들려면 황 10% · 숯 15% · 초석 75%를 섞어 플래시파우더를 만든 뒤 이를 물에 적셔 반죽을 만들고 용기에 넣어 그늘에 말리라고 나와있다. 황은 온천 근처에서, 숯은 나무를 태워서, 초석은 오래된 거름을 치워서 얻으라고 되어 있다. 그리고 화약의 비밀은 간단하니 쉽게 ‘비밀’이 유출될 수 있다고 경고한다.

흑색화약이 이미 통용되는 문화권이라면, 화약을 알갱이지게 가공하는 코닝 기법을 개발하자. 곱게 간 흑색화약을 깔아놓고 물을 안개 상태로 뿌려준 후 말린 다음 나무로 된 갈개로 부수어서 자잘한 크기의 알갱이로 가공하면 된다. 분무기를 만들면 좋겠지만, 못 할 것 같으면 빨대 분무기를 만들어서 쓰는 것도 좋다. 빨대는 초 봄의 버드나무 가지를 잘라다가 속심을 빼내고 가지 중간에 칼집을 주어 직각으로 꺾은 다음 끝부분은 물에 담그고 다른 부분은 입에 물고 불면 된다.

알갱이진 화약은 분말 상태보다 더 잘 연소가 되고, 연소가 잘 된다는 얘기는 화포 화력이 좋아진다는 것을 의미한다. 또한 체를 이용해 코닝한 알갱이 크기를 고르게 해서 얇은 천이나 종이로 만든 장약 자루에 담게 되면, 당신은 화포 역사에 이름을 남길 수 있다! 알갱이의 크기가 일정할 경우 연소속도가 안정적이게 되며, 이는 화기가 폭발할 위험을 줄여주게 된다. 장약자루는 사용하는 화약의 양을 일정 단위로 규격화시킬 수 있으며 재장전 속도를 높혀준다.

그리고 제조공정시 매우 유의해야 한다. 위력과 안전을 동시에 추구해야 하기 때문이다. 가장 간단한 흑색화약의 제조 과정에서는 원료의 분쇄공정이 가장 중요하다. 원료를 미세하게 분쇄하여야만 혼화도가 향상되고 연소 속도도 증대하는 등 화약이 제 성능을 발휘할 수 있다. 그 다음으로 분쇄된 원료를 혼합하는 화약 합제(合製) 과정이다. 이 과정은 화약을 만드는 과정 중에서 가장 위험한 과정인데, 자칫 실수하면 대형 사고가 일어날 수 있다. 따라서 화약을 찧을 때 물을 뿌려가면서 찧는다.

흑색화약은 대량의(원래 무게의 20% 가까이 되는) 찌꺼기를 남기고, 가스압 혹은 반동 작용식 자동화기를 작동시킬만한 신뢰성있는 가스압과 빠른 연소속도를 만들어내기 어렵다. 흑색화약의 막대한 탄매 문제는 저 헐렁헐렁한 총신의 머스킷에서도 십수발만 쏘면 청소 안하고는 못쏜다 소리 들을 정도로 심각했으니, 흑색화약 탄약을 쓰는 자동화기는 실험적인 프로토타입 제작까지는 가능해도 양산은 포기하는게 좋다. 설령 AK-47에 흑색화약 탄약을 어찌어찌 만들어 넣더라 할지라도, 순식간에 쌓이는 탄매 때문에 수십발 이내에 작동불능이 될 것이다. 그래서 흑색화약으로 가능한 총기는 수동으로 기관을 작동하는 볼트액션이나 레버액션, 리볼버 급이 한계점이다.

자동화기가 나오려면 탄피 개념도 개념이지만 신뢰성있게 타는 무연화약이 등장해야 하는데, 니트로셀룰로오스 기반의 현대적인 무연화약은 만들기가 훨씬 까다롭다. 이론적으로는 면(셀룰로오스)을 질산과 황산을 같은 비율로 섞은 것에다 2분 가량 담궜다가, 찬물로 산기를 전부 씻어낸 후 섭씨 38도 이하에서 서서히 승화시켜 말리면 니트로셀룰로오스, 일명 면화약이 된다. 하지만 이 상태로는 좀 많이 불안정하고 보관도 매우 까다로운 편이라 총탄 장약으로 쓰기는 어렵고, 니트로셀룰로오스를 안정되게 하는 각종 물질을 섞어 본격적인 무연화약을 개발할 필요가 있다.#

물론 뇌관도 만들어야 함은 당연하다. 고전적인 뇌관은 뇌홍을 쓰는데 이 뇌홍은 진한 질산과 수은을 1:1로 섞어 질산수은을 만든 다음 중탕가열하면서 에탄올을 섞으면 된다. 중탕가열하면서 섞는 이유는 낮은 온도(섭씨 55도 이하)에서 반응시키면 습기에 약해지기 때문이다.

뇌홍은 매우 위험하니 평소에는 물이나 아니면 물와 알코올을 50:50로 혼합한 액체 속에 넣어 보관한다. 그리고 뇌홍의 순도를 높이려면 130배의 미지근한 물에 용해한 후 재결정시키면 된다. 뇌홍과 같은 1차폭약은 너무 민감하기 때문에, 대부분 불순물을 섞어서 민감도를 낮추되 점화는 확실히 되도록 만든다. 뇌관용 1차폭약의 화학물질을 만드는 것 자체도 난관이지만, 어떤 불순물을 섞어서 적당히 민감하게 만드느냐가 진짜 난관. 일단 고전적인 개량 뇌홍 뇌관은 염소산칼륨, 황화안티몬, 그리고 각종 연소제와 산화제, 분말 유리와 풀을 섞어서 만들었다고 한다.

문제는 이 뇌홍의 제조과정 자체가 워낙 위험하기도 하고, 매우 민감한 화약이라 처음에 어찌어찌 생산에 성공했다고 해도 계속 생산하다보면 그대로 저세상으로 갈 수 있다. 흑색화약은 어느 정도 공정과 요령을 파악했으면 그럭저럭 생산량을 늘릴 수 있지만, 뇌홍의 경우 폭발 위험이 너무 커서 그램 단위로 작업하지 않으면 안 된다. 뇌홍 뇌관이 쓰이는 시절의 흑백기록사진을 보면 손 없는 화약공장 근무자들을 자주 볼수 있는데, 절반 이상이 뇌관 만들다 그렇게 된 거다. 그러니까 장인들에게 제조법을 알려주고 자신은 뒤로 빠지자

또한, 만들었다고 해도 뇌홍은 공기중에 가만히 내버려둬도 시간이 지나면서 빠르게 열화하며 힘이 약해지는 문제점이 있다는 것이다. 냉온에서 보관하지 않으면, 최적의 조건에서도 1년을 가기 어렵다. 어느 정도 열화하더라도 흑색화약을 점화하는 정도는 충분히 가능하지만, 열화한 뇌홍은 안정화시킨 무연화약을 점화할 정도의 에너지가 나오지 않는다.
게다가 뇌홍은 구리 같은 금속과 접촉하면 빠르게 아말감화한다. 즉 뇌홍을 담은 캡과 탄피는 빠른 시일 내에 녹슬어서 못쓰게 돼 버릴 공산이 크다. 이건 코팅이라든지로 어느 정도 막을 수 있지만, 격발시에 일어나는 화학반응은 막을 수가 없다. 뇌홍뇌관을 격발한 탄피를 리로딩했다간 탄피가 찢어지기 십상이다.
그래서 뇌홍을 쓰던 초창기 탄피 탄약은 불발이나 지발(hang fire)이 꽤 흔했고, 지발 현상으로 대형사고가 나기도 했다. 무연화약 탄피용 뇌관은 뇌홍을 넘어서서 아지드화 납, 과염소산칼륨 같은 신형 뇌관용 1차폭약을 개발하지 않으면 안된다.

그래서 뇌홍을 만들었다면, 탄피식으로 바로 건너뛰는 것은 좀 실용성과 총의 신뢰성에 문제가 있으므로, 매치락과 플린트락을 건너뛰고 퍼커션 캡 총을 만드는 것이 낫다. 미니에 탄과 장약 자루, 강선까지 적용한다면 플린트락 소총 이전의 문명에선 아마 이 총을 장비한 당신의 군대를 막을 자는 존재하지 않을 것이다. 중국 같이 인해전술로 덤비는 나라라면 어떨까? 어느새 문명이 됐다? 머스킷티어를 쳐부수는 라이플군단. 순순히 금을 내놓으면 유혈사태는 발생하지 않을 것입니다? 시대만 잘잡아서 떨어지면 임진왜란때 일본군이 조총 들고 있을때 우리나라는 샷건과 저격총을 들고 성에서 농성할지도...

뇌홍 뇌관을 사용하는 전제 하에서 탄피식으로 간다면, 흑색화약을 장전하는 초창기 탄피식 총기를 지향하는게 좋다. 현재 무연화약을 장전해서 사용하는 .38 스페셜이나 .45-70탄 같은 구식 탄은, 원래는 흑색화약을 장전했던 탄약이다. 흑색화약을 장전하면 위력은 좀 떨어지지만, 여전히 사람잡을 위력은 충분히 내고 작동에도 문제 없다. 뇌홍 뇌관을 사용해도 흑색화약을 장약으로 쓴다면 뇌홍 뇌관의 불발 문제를 어느 정도는 줄일 수 있을 것이다. 그래도 뇌홍의 문제 탓에 그다지 신뢰할 물건은 아니다. 되도록 탄피의 수명을 짧게 잡고 관리를 하도록 하고, 안정적 신형 뇌관을 만들 때까지의 과도적인 물건으로만 한시적으로 쓰자.

하여튼 흑색화약 탄피를 사용하는 볼트액션, 레버액션, 펌프액션 후장총과 리볼버를 도입한다면, 무연화약과 신형 1차폭약을 이용한 자동화기를 개발할 때까지는 시대적 총기 기술을 주도할 수 있을 것이다. 압도적인 화력 상승과 더불어, 전투의 양상이 바뀌게 된다. 전장총 시절에는 어쩔 수 없이 서서 재장전해야 하고 집단 탄막 사격을 해야했으므로 나폴레옹 전쟁 시절처럼 전열보병전술을 사용해야 하지만, 후장총이 등장하면 엎드려 재장전을 할 수 있으니 본격적인 유격전, 엄폐, 참호 개념이 전장을 지배하게 된다.

그리고 무엇보다 총을, 그것도 장전이 가능한 총을 만들었고 그 시대가 아직 총이 나오기 전 시대라면 당신은 무조건 성공할수 있을것이다.]초기 총이 활 보다 효율이 떨어짐에도 불구하고 총을 사용한 이유는 원거리에서, 누구나 기초적인 훈련만 받으면 그 상대가 누구라도 맞으면 저승으로 보내기 때문이다. 따라서 흔히 양판소에서 나오는 몬스터들도 예외가 아니다.

만약 비누를 만들었다면 글리세린이 있을 것이다. 글리세린에 4배수로 질산과 황산의 혼산을 섞으면 니트로글리세린과 물이 생성되는데 비중차로 인해 니트로글리세린이 물 위에 떠오를 것이다. 이것을 건져내어 탄산나트륨 수용액으로 산기를 씻어낸 다음, 여과하여 물기를 없애면 된다.

하지만 니트로글리세린은 무척이나 민감하고 변덕스러운 물질이라 그대로 사용하면 노벨의 동생처럼 폭발사고로 저세상에 갈 수 있으니 취급에 주의해야한다. 영상 8도 이상이면 제멋대로 터질 가능성이 높다!
제대로 써먹으려면 노벨처럼 규조토에 흡수시켜 다이너마이트로 만들어야 한다. 물론 둔감해졌으니 따로 뇌관을 만들어 폭발시켜야함이 당연하다.

성공했다면, 채굴이나 건설이 그만큼 쉬워지므로 일대혁명이 일어날 수 있다. 물론 만들다가 노벨처럼 공장과 사람을 몇 번 날려먹을 확률이 더 높지만 군사적 용도로는 글쎄? 장애물 파괴용도로는 쓸 수 있으나 고폭탄이나 장약용으론 쓸 수 없다. 다이너마이트가 니트로글리세린보다 안정적이라고 해도 군사용도로 쓰기엔 불안하다. 역사적으로도 초기에 잠깐 쓰이다가 다른 무연화약이 개발되자마자 퇴출되었다.

1.5 콘크리트

도자기를 구울 정도의 가마가 있는 문명이면 석회석과 점토를 적당한 비율로 섞은 다음 가마에서 가열하는 간단한 방법으로 시멘트를 만들 수 있다. 그리고 강가의 모래와 적당한 양의 자갈을 섞고 물을 부으면 콘크리트 완성. 괜찮은 철근도 구할 수 있으면 철근 콘크리트도 만들 수 있겠지만, 강철을 대량으로 구할 수 있는 상황이 아니라면 힘들 것이다.

로마 시대에도 시멘트가 있긴 했지만, 베수비오 화산 인근에서 자연적으로 만들어진 가열 석회석을 이용한 것이라서 재료는 한정적이었다. 중국에서는 남송대에 주희(朱熹, 1130~1200)가 쓴 《주자가례》를 보면 이미 시멘트를 현대와 별 차이없는 수준으로 사용하고 있다. (석회와 황토, 그리고 고운 모래─'모래'는 당연히 황토보다 큰 입자를 뜻한다─를 3:1:1의 비율로 혼합) 석회질의 재료로는 석회석을 쓰기도 했지만, 굴 껍질을 구워서 빻아 쓰기도 했다. 원료집약형 산업이기 때문일지도?

만약 석회석도 별로 없고(이 경우에 굴 껍질을 쓰면 된다) 대량생산이 힘들다고 해도 충분한 도움이 된다. 중세 석조 건축물에 사용되는 석회 모르타르는 물의 비율도 석회석의 수분함량에 따라 천차만별이고, 실패시는 건물이 붕괴할 수도 있는데다가, 겨울철에는 3개월이고 4개월이고 굳지 않고 물렁물렁하다. 결정적으로 수분이 침투하면 바로 녹아내려서 아교로 메꿔야 했었지만, 콘크리트를 쓴다면 기후조건에 따라서 다르지만 얼음이 얼 정도로 추운 날씨가 아니면 10시간이면 웬만큼 경화된다. 완전 경화까지는 한 달이 걸리지만, 염화칼슘을 살짝 섞어주면 경화속도가 미칠듯이 빨라진다. 현대 철근 콘크리트 건물에서는 철근을 부식시키기 때문에 염화칼슘을 쓰지 않지만, 석조건물은 상관없다.

반대로 설탕물을 섞으면 경화가 미친듯이 느려지니, 경쟁자의 콘크리트에 몰래 섞자(…). "설탕은 중세시대에는 무진장 비쌀텐데?" 하는 걱정은 하지 마시라. 정말 아주 조금이면 된다. 설탕물 한 컵 정도 부어놓으면 내년에나(…) 굳을 거다. 벌써부터 불공정경쟁 조장

콘크리트로 단단히 방호되는 요새는 적군의 입장에서는 대포가 있어도 폭발물의 도움이 없으면 함락시키기가 거의 불가능하니 그 당시 권력자들이 눈독을 들일 만한 기술이다.

1.6 유리

유리창에 쓰이는 평평한 유리는 근래에 들어서까지 대량생산을 하지 못했다. 그 이전까지는 숙련공이 액화 유리를 철봉 끝에 매단 다음 빙글빙글 돌려서 원심력을 이용한 판을 만들었다. 웬만큼 숙련되지 않고서는 힘든 일이었기에 가격 또한 상상을 초월할 지경이였다. 현재 사용하는 유리 제조방법조차도 50년 전에는 혁신 그 자체였으며, 그 이 전까지는 공장에서조차 판유리를 만들기 위해서 다음과 같은 과정을 거쳤다.

1. 거대한 유리풍선 제작

2. 분할

3. 재가열로 평평하게 하기

4. 거친 솔부터 아주 가는솔까지 여러 종류의 솔로 말끔히 손질

5. 절삭

반면 현재 사용되는 판유리는 고온으로 녹인 주석 위에 역시 녹은 유리를 부어서 만드는 것이라 생산되는 유리의 평평함과 투명도, 그리고 생산 속도가 차원이 다를 정도이다. 여기에 수은을 이용한 대형 거울 제작법까지 익힌다면 나라 하나 정도 사들이는 건 식은 죽 먹기다. 문제는 판유리 대량생산기술을 개발했던 유리회사가 이 프로젝트 때문에 파산 직전까지 갔던 적이 있다는 것이 다. 당신에게도 기술적 모험이 될 수 있다.

물론 이 유리회사는 이 과정을 잘 모르고 처음부터 맨땅에 헤딩해서 그렇고, 보통 과학 기술은 과정과 원리만 알아도 기술발전에 걸리는 비용과 시간이 기하급수적으로 단축된다.

만약 조선시대처럼 유리제조 기술이 없는 곳이라면? 그렇다면 직접 만드는 수밖에 없다. 생석회(산화칼슘 5~15% 많이 넣을수록 유리가 녹는 온도가 낮아진다.)과 모래(65~75%) 그리고 소다회(탄산나트륨 10~20%)를 일정 비율로 섞어 섭씨 700도 정도로 녹여야 하는데 모래는 강가나 바닷가에 남아돌고, 생석회는 석회석을 섭씨 1000도 이상으로 가열하면 된다. 한반도처럼 천연소다회가 존재하지 않는 곳이라면 소다회는 만드는 수밖에 없는데, 간단한 방법은 소금물을 전기분해해 만든 수산화나트륨을 이산화탄소(참고로 석회석을 생석회로 만들 때 이산화탄소가 나온다!)에 노출하면 되지만, 대량생산을 하려면 소금을 황산과 섞어 우선 황산수소나트륨을 만든 뒤, 이를 소금과 섞어 벌겋게 달아오를 때까지 가열하여 만든 황산나트륨을 석회석과 코크스를 섞어 고온에서 가열하여 만들어낸다(르블랑 법)

참고로 그냥 모래를 퍼다가 쓰면 안의 불순물 때문에 유리의 색이 투명하지 않을 확률이 높다.(보통 모래에 섞인 사철이 주원인이다.) 해결책은 일반 모래대신 규소의 순도가 높은 석영을 사용하거나, 자석으로 일일이 사철을 걸러내거나, 질산염을 섞어 사철로 인한 색의 농도를 옅게 만든다.

강도를 높이고 싶다면 만들어진 유리제품을 연화될때까지 가열한 다음 차가운 공기를 뿜어 냉각시키면 결정이 균일해져 더 튼튼해진다.

화학실험용 유리가 필요하다면 소다회 대신 탄산칼륨이나 산화칼륨을 넣어야한다. 식물을 태운 재에 많이 들어 있으니 참고하길 바란다.

참고로 온갖 화학물질을 다루기 위해선 내열유리가 필요하다. 내열유리는 이산화규소로만 만들어야하는데, 수정이나 규석을 가루로 만들어 섭씨 2000도 근처에서 녹여서 만들어야한다. 그런데 섭씨 2000도의 열기는 산화알루미늄을 알루미늄으로 환원시킬 수 있을 정도의 고온이다. 이정도 온도를 견디는 도가니는 티타늄을 쓰면 된다. 현대 기술로도 만들기 힘들다! 게다가 연화온도(섭씨 1800도다! 이 온도를 유지하면서 모양을 만들어 내는 건 현대기술로도 힘들다!)가 높아서 성형하기도 매우 힘들다. 그리고 섭씨 1800도 근처까지 버틸 수 있는 실험관이 필요할 일은 매우 적을 것이다.

그러니 붕규산 유리를 만들자. 대부분 배합비가 규산분 80~81%, 붕산염 14~18%로 이루어져 있는데 탄산염 대신에 넣은 붕산염이 규산분의 녹는점을 낮춰주기 때문에 섭씨 1600도에서 녹는다. 탄산염 유리에 비하면 매우 높은 온도지만, 석영 유리보단 훨씬 낫다. 버텨줄 도가니도 공밀레를 해야겠지만 어떻게든 만들 수 있다!

규산분은 위에서 설명했고, 붕산염은 붕사(鵬砂)를 사용하면 되는데, 이건 동양에서 약재로 사용했으니 의원을 닥달하면 구할 수 있을 것이다.

참고로 붕규산 유리는 탄산염 유리보다 굴절률이 좋아 렌즈로도 사용할 수 있다. 내열성과 내식성이 좋은 유리 실험기구는 과거나 이계의 과학혁명을 더욱 빨리 이끌 것이다.

1.7 거울

화학 단계의 최종 테크트리라고 해도 과언이 아니다. 하지만 재료만 있다면, 그리고 깨끗하게 닦인 평평한 유리가 있고 자본이 있다면 고등학교 과학실에서 한 번쯤은 해봤을 '은거울 반응'을 이용한 거울 제조가 가능하다. 제조에 필요한 시약은 다음과 같다.

• 질산 - 가장 기초적인 재료. 이게 없으면 불가능하다고 봐도 된다.
• 질산은 용액 - 질산에 은을 녹이고 증발시키면 만들어진다
• 암모니아수 - 순수한 암모니아를 구하는 게 관건. 그게 있다면 이미 비료로 떼돈을 벌었을텐데
• 수산화칼륨 - 염화칼륨을 전기분해 하던 방법은 꽤 있다. 원시적인 건전지를 이용한 전기분해가 해법일듯. 그나마 구하기 쉬운 염화나트륨을 전기분해한 수산화나트륨을 사용하면 느려서 그렇지 반응은 어떻게든 된다.
• 포름알데히드 - 메탄올을 산화시킨다. 가장 간단한 방법은 메탄올에다가 달군 구리를 왕복운동 시켜 주는 것. 뭔가 구린 냄새가 나면 OK. 참고로 이 반응은 산화된 구리를 환원시키는 반응이기도 하니 다른 곳에도 써먹을 수 있다.
• 메탄올 - 나무를 건류시켜서 획득.

질산은 용액에 암모니아수를 섞으면 갈색앙금이 생기는데 이것이 사라질 때까지 계속 암모니아 수를 섞는다. 이렇게 만든 암모니아성 질산은 용액에 수산화칼륨이나 수산화나트륨을 넣어 검게 변하면 OK. 이렇게 만든 시약을 판유리의 표면에 고르게 바른 뒤, 포름알데히드를 뿌리면 RCHO + 2Ag(NH3)2 →RCOOH + 4NH3 + H2O + 2Ag의 반응 후, 비중 차로 인해 은이 유리 표면에 달라붙는다.

이렇게 대형 거울을 만들어도 문제가 있는데, 은거울 반응으로 덮이는 은피막은 지극히 얇은 것이라서 작은 충격에도 망가질 가능성이 있다. 유리가 투명하다면 유리를 뒤집고 은피막이 덮인 쪽을 어떻게든 보호하도록 하자. 예를 들면 은피막이 있는 뒷면을 보호할 수 있는 나무틀에 끼운다든가……. 그러면 내구력이 올라갈 것이다. 물론 당시 거울의 거장인 베네치아의 유리세공업자들이나 가상세계의 유리세공업자들이 당신을 암살할 가능성도 비례해서 올라가겠지만.

암모니아가 없어도 거울을 만들 수 있는 더 간단한 방법이 있다. 그것은 은과 수은을 섞어 만든 아말감을 유리에 칠하고 열을 가해 수은을 증발시키면 된다. 하지만 은은 예나 지금이나 귀금속이니 값이 싼 납이나 주석을 아말감의 재료로 대체하는 것이 나을 것이다. 참고로 베네치아의 유리세공업자들이 만든 거울은 다른 곳에서 만든 거울보다 호평을 받았는데, 그 이유는 아말감을 만들 때 소량의 금을 섞어 따뜻한 색감을 만들어냈기 때문이다.

게다가 프랑스 베르사유 궁전의 건축비 대부분이 '거울의 방' 비용이었을 정도로 상상을 초월하는 당시의 거울의 가격을 생각해본다면, 당신이 값싸게 제공하는 연약한 거울을 사람들이 찾을 가능성은 많을 것이다.

1.8 바이오 디젤

원료는 식물성 기름, 메탄올을 쓰고 촉매는 수산화칼륨이나 수산화나트륨을 사용한다. 기름의 무게가 100이라면 메탄올의 무게는 20. 촉매의 무게는 1정도가 되는 것이 좋다.

우선 메탄올에 촉매를 넣고 잘 저어 섞는다.이 혼합액을 기름에 섞어 넣어 30분 동안 저어서 섞어준다. 대량생산을 하고자 하면 수차나 풍차로 섞게 하는 것이 좋을 것이다.

이를 내버려두고 시간이 지나면 아래에 글리세린이 가라앉고 위에 바이오 디젤이 떠서 층을 이룬다. 두 층이 완전히 분리되도록 6시간 정도 내버려둔다. 글리세린과 바이오디젤을 분리한 뒤, 불순물을 제거하기 위해 바이오디젤에 1/3 가량의 물을 넣고 저어서 섞은 다음 30분 정도 기다리면 바닥에는 흰 물이 고이고 위에 바이오디젤이 떠오른다.

다시 바이오디젤을 분리하여 섭씨 60도 정도로 데워주면 불투명한 기름이 맑은 물처럼 투명하게 변한다. 약 1시간 정도 놔두면 다시 불투명해지는데 데워주는 일과 방치하는 일을 반복하여 더 이상 불투명해지지 않으면 완성된다.

이렇게 만든 바이오디젤의 용도? 난방이나 디젤엔진의 연료로 쓰면 된다. 참고로 최근 연구결과에 의하면 기름의 원료는 대마 > 피마자 > 콩 순으로 저온에서 굳지 않는다고 한다. 발열량은 피마자가 제일 좋다고.

1.9 종이

중세 유럽에는 11세기까지 종이가 없었다! 유럽에 최초의 종이가 등장한 시기는 12세기 중엽이었으며, 전 유럽으로 퍼질때까지는 100년이 더 걸렸다. 그때까지 유럽에서 무슨 죽간목독을 사용하고 그랬던 것은 아니고, 파피루스를 쓰거나 양가죽으로 양피지를 만들어 사용했다. 파피루스가 있음에도 양피지가 살아남을 수 있었던 것은, 일단 파피루스의 내구도가 떨어지고 원산지인 이집트에서 수출을 제한하면 구할 수가 없어서 대체품인 양피지를 쓰게 되었기 때문이다.

종이의 제조법 자체는 간단한 편으로, 적당한 식물성 섬유질과 채 정도만 있어도 충분하다. 닥나무를 많이 사용하는 건 섬유질이 말끔하게 정리되기 때문이고, 이론상으로는 밀짚만 잘 사용해도 만들수는 있다. 밀짚으로 만들면 종이 품질이 벽지나 바닥장판 수준에 머물러서 그렇지. 물론 중세시대에서 이런 것을 가리지는 않겠지만.

원시적인 종이를 만들려면, 먼저 근처 숲에서 적당한 나무를 베어와서 내부 섬유소 부분만 아주 잘게 갈아버린다. 그리고 갈려버린 톱밥에 생석회나 나무재를 섞어서 표백을 한 후 다시 많은 양의 물에 넣는다. 물 속에서 섬유질 덩어리를 미리 준비한 채반망 위에 올린 다음, 평평하게 걸러서 형태를 유지한 채 물을 이틀 정도 말리면 완성이다. 이렇게 만든 종이는 어릴때 초등학교에서 보던 갱지보다 좋지 않은 수준일 것이다. 하지만 양가죽을 벗겨서 표백 · 균일화 등등의 작업을 거쳐야 하는 무겁고 비싼 양피지보다야 몇 배는 좋을 것이다. 이렇게 해서 돈을 좀 벌면 풍차나 물레방아를 이용해서 섬유질을 철저하게 분해하고 식물성 점액질을 섞은 물에서 균등하고 단단한 종이를 만들 수 있게 된다.

1.10 갖가지 화학 약품

현대의 공업에 쓰이는 기본적인 화학 약품들을 만들 수만 있어도, 당신이 이끄는 세력은 엄청난 속도로 성장할 수 있을 것이다. 화학 약품들을 만들고, 그것들을 쓸 방법들도 알아보자. 이 아래에 쓸 화학약품들은 공기 · 돌 · 바닷물 · 식물 · 흙 등에서 자연에서 채취 가능한 것만 적도록 하자.

다만 이렇게 해서 얻은 화학 약품들은 대량의 불순물을 포함하는 것이 일반적이다. 따라서 현대의 순도 100%에 가까운 화학 약품같다고 믿고 무작정 섞으면 결과가 좋지 않게 나오는 것은 물론이거니와, 보통은 시전자가 죽는다. 따라서 사용전에 미리 시험해볼 필요가 있으며, 제조시마다 불순물의 함량과 종류가 달라지므로 제조한 것을 같은 물질이라고 섞지 말고 따로 보관한 후, 사용 전에 소량의 시험을 반드시 해야 한다. 아니면 근처의 연금술사한테 의뢰하든가.

1.10.1 알코올

대표적인 것으로 에탄올과 메탄올이 있다. 에탄올은 술을 중탕가열해서 나온 기체를 포집하여 냉각하면 된다.

메탄올은 나무를 건류(산소를 차단하고 가열)시킬 때 나오는 목초액을 중탕가열해서 나온 기체를 포집, 냉각하고 이를 다시 중탕가열(처음의 중탕가열보다 온도가 낮아야함. 메탄올의 끓는 점은 섭씨 64도다.)하여 나온 기체를 포집, 냉각하면 메탄올이 나온다.(순도를 더 높이고 싶다면 계속 반복해야한다.)

알코올은 산,염기와 함께 화학의 삼신기라고 할 수 있을 정도로 활용법이 무궁무진하니 무언가 만들고 싶다면 반드시 만들어야 한다.

1.10.2 삼대 강산(Strong acid)

염산, 황산, 질산으로 대표되는 세가지 강한 산은 실제로 현대 화학공업을 지탱하는 가장 기초적인 원료요 기둥이다. 어떤 국가에 산업이 얼마만큼 발전했나를 콘크리트나 철강 생산량을 지표로 삼아 가늠해보듯이, 화학공업의 발달정도를 알아보기 위해 이 3대강산의 생산량을 지표로 삼을 정도다. 각 산별로 생각해 볼 수 있는 생산방법은 다음과 같다.

일단 염산은 소금을 전기분해해서 만들 수 있다. 오늘날에도 이 방법으로 만든다. 전극을 소금물에 담궈놓고 전기분해중 수산화나트륨과 염소가스 같은 부식성이 강한 물질들이 나오므로 일반적으로 생각할 수 있는 철과 같은 금속 전극은 금방 부식되어 사용하기가 힘들다. 부식에 강하고 전기를 잘 통과시키는 흑연이 전극의 소재로 가장 좋다. 방법은 간단하다. 물에 녹인 소금에 막대모양 흑연 전극 두 개를 양쪽에 꽂고 전기를 흘리면 된다. 여기서 문제가 되는 것은 흑연의 입수인데, 흑연은 물렁하고 지저분하게 검댕만 묻어나오는 성질 때문에 과거에 지역에 따라 돌멩이보다 못한 취급을 받기도 하던 광물이라서 전문적으로 채굴하는 사람들이 없는데다가 매장지가 한정되어 있기 때문에 그렇게 흔한 광물로 보긴 힘들다. 한마디로 말해서 흑연을 입수하기가 의외로 어려울 수 있다는 것이다. 그러므로 흑연을 구할수 없는 위키니트들은 납이나 구리와 같은 부식에 강한 중금속을 전극으로 사용할 것을 고려해 봐야한다. -po중금속 중독wer- 또한 당신이 갑부라면 금이나 백금 또는 은을 쓸수도 있다. 이들은 산화되기 매우 어려운 물질로, 염산에 넣어도 녹이 슬지 않는다.

일단 두 용기(내식성이 좋아야 한다. 유리를 추천한다)에 소금물을 넣고 염다리로 연결한다. 각각의 용기에 전극을 삽입하면 양극에는 염소, 음극에는 수소와 수산화나트륨이 발생한다. 이때 양극에서 생성된 염소는 가수분해되어 염산과 차아염소산이 만들어진다. 이 수용액에게 햇빛을 쬐게하면 차아염소산이 광분해되어 산소를 내보내고 염산으로 바뀐다.

황산 제조에 가장 중요한 재료는 황이다. 현대에는 보통 석유나 천연가스에 포함된 황 화합물을 탈황시켜 황을 뽑아낸다. 천연가스는 그 안에 포함된 황화수소를 그냥 뽑아내고, 석유는 안에 포함된 황 화합물에 수소를 가해 황화수소로 만든 뒤 뽑아낸다. 이렇게 뽑아낸 황화수소를 산소와 3:1(황화수소:산소) 비율로 반응시켜 이산화황을 만든 뒤, 이것을 다시 황화수소와 반응시키면 물과 황으로 나눠진다. 출처
따라서 일반적인 중세 판타지 세계관 수준의 기술력이라면, 당연히 불가능하다. 대신 20세기 초에 쓰이던 방법을 사용해 황을 뽑아낼 수 있는데, 황이 포함된 광석을 뜨거운 증기로 쪄 녹여서 뽑아내는 것이다. 그것도 힘들다면 옛날 방식대로 원소 상태의 황을 화산에서 주워 쓰면 된다.

이제 황을 얻었으니 이 황을 가공하자. 황을 질산염(질산칼륨,질산나트륨)과 섞은 다음 가열하면 이산화황과 산화질소가 나오는데 이 산화질소가 촉매가 되어 이산화황을 삼산화황으로 만든다. 이 기체를 물에 녹이면 황산이 된다. 보면 알겠지만 용기는 유리와 같이 내산성이 강해야 한다. 유리가 없거나 비싸면 납으로 만든 용기를 사용해도 된다.(연실법)

하지만 연실법으로 만든 황산은 묽은 황산이므로 진한 황산으로 바꾸려면 수분을 제거해야 한다.

진한 황산은 탈수 능력이 매우 강해서 탄수화물과 닿으면 산소와 수소를 순식간에 빼앗아 숯으로 만들어 버린다. 이는 다른 유기물에도 적용되니, 사람도 숯덩어리로 만들어 버리는 것이 가능하다.
아니면 이것을 질산과 같은 비율로 섞은 혼산을 셀룰로스에 반응시켜서 무연화약을 만들 수 있다. 자세한 내용은 이 문서의 화약 항목을 참조하면 된다.

질산은 염초(질산칼륨뿐 만 아니라 질산암모늄, 질산나트륨 같은 질산염이면 다 된다.)와 진한 황산을 섞은 뒤 섭씨 100~120도에서 증류법으로 만들면 된다. 이를 그리스하임법이라고 하는데, 딱 봐도 알겠지만 위험한 물질 둘을 섞고 열을 가하는 공정이니만큼 안전에 신경을 써야한다.

1.10.3 아세트산

만드는 법은 간단하다. 식초를 만드는 것이다. 아니면 술을 만들다 실패해도 나온다. 일단 식초를 만든 뒤, 물의 끓는점과 아세트산의 끓는점이 다르다는 점을 이용하면 된다.(아세트산의 끓는점은 섭씨 약 118도)

하지만 이 방법은 물과 아세트산의 끓는점 차이가 적기 때문에 하기 힘들 것이다. 에테르를 사용하는 방법이 제일 좋은데, 에테르는 황산과 에탄올을 섞고 섭씨 140도 이상으로 가열하면 생성된다. 이 에테르를 식초와 섞으면 물과 에테르는 서로 섞이지 않기 때문에 에테르가 물 위에 뜬다. 이 에테르층을 따로 분리해서 중탕가열(에테르의 끓는 점은 약 섭씨 34.5도다.)하면 빙초산을 얻을 수 있다.

쓰는 곳은 많다. 희석해서 식초대용으로 쓰거나, 수산화나트륨과 섞어 아세트산나트륨(손난로의 재료다.) 하지만 아세톤 만드는데 가장 많이 쓰게 될것이다.

1.10.4 지시약

자신이 만들어내거나 혹은 천연 물질의 pH를 측정하려면 필수다. pH를 알면 만들어낸 물질의 농도가 얼마나 되는지 대충은 가늠할 수 있기 때문에 꼭 필요하다.

대한민국의 교육과정을 제대로 이수했다면 리트머스 종이는 잘 알 것이다. 종이 리트머스 이끼에서 추출한 색소를 묻히고 말리면 완성이다. 하지만 리트머스 이끼는 지중해 연안, 서아프리카 해안에서 자생하는 품종이다. 다른 지시약의 재료로 쓰는 보라색 양배추도 한국에는 늦게 보급되었다. 한국에 떨어졌으면 망했어요

하지만 이가 없으면 잇몸으로 씹으란 말도 있듯이 대체품이 있다. 그것은 바로 해당화와 같은 장미목 꽃잎과 머루껍질, 냉이다. 이들은 산성에선 붉은 색, 염기성에선 녹색이나 푸른색을 띄는데, Ph별 색 차이를 육안으로 구할 수 있으니 지시약으로 써먹기 아주 좋다.

만드는 법은 일단 증류수에 재료를 넣고 끓인 다음, 천을 이용해 찌꺼기는 거르고 그 데친물만 추출한 뒤, 에탄올을 몇방울 넣는다. 이대로 써먹어도 되지만 불편하니 용액에 종이를 30분 정도 넣어두고(되도록이면 중성지가 좋을 것이다.) 꺼내서 말리고 적당한 크기로 잘라서 사용하면 된다.

하지만 이건 현대에서 구할 수 있는 지시약에 비하면 조악한 품질이다. 그렇다고는 해도 산과 염기를 구분한다고 일일이 맛을 보아 구분하는 위험천만한 일을 하는 것보단 훨씬 낫다.

1.10.5 유기용매

유기용매의 활용법은 무궁무진하다. 기존에는 식물성 기름을 추출할 때, 압착법으로 추출하여 기름을 완전히 추출할 수 없었지만 유기용매로 추출하면 그야말로 한계까지 기름을 쥐어짤 수 있다.

에테르는 황산과 에탄올을 섞고 섭씨 140도 이상으로 가열하면 생성된다.

아세톤은 일단 나무를 건류시켜 목초액을 추출하고, 석회(산화칼슘이나 수산화칼슘)를 섞어 초산석회(아세트산칼슘)를 만들어야 한다. 석회를 넣다보면 색이 갈색에서 검은색으로 변했다가 최종적으론 자색을 띄게 되는데, 검은색일 때가 중화적점이다. 중화가 진행되면 타르가 위에 뜨게 되는데 이를 제거하고 초산석회 결정이 위로 뜨거나 용기에 늘어붙지 않도록 잘 저어 준다음 건조시킨다. 이 건조해서 나온 결정을 건류하면 탄산칼슘과 아세톤이 나온다.

여기까지 읽으면서 눈치 빠른 사람은 뭔가 눈치채지 않았는가? 초산? 그렇다. 더 효율적인 대량생산방법은 바이츠만(Weizmann,C)에 의해 만들어졌는데 그것은 식초→빙초산→초산염을 만드는 제조법이다. 바이츠만은 이 덕분에 초대 이스라엘 대통령까지 되었다!

1.10.6 에틸렌

에틸렌은 대표적인 탄화수소로, H2C=CH2 의 구조를 갖고 있다. 상당히 다양한 용도로 사용되며 식물에서도 호르몬의 역할을 수행하기 위해 약간씩 분비되는데, 호르몬이란 말이 붙을 정도로 극미량이라 사실상 무시해도 될 정도다.

(그나마) 대량으로 생산할수 있는 방법은 진한 황산과 에탄올을 고온에서 반응시키는 것인데, 이 경우 이론적으론 에탄올의 분자수만큼 에틸렌이 나온다. 그렇다면 황산은 앞서서 제조방법을 설명했으니 에탄올은 어디서 구하냐는 질문이 나오는데, 아주 간단하게도 술을 분별증류해서 물보다 먼저 나오는 액체를 모으면 그게 에탄올이다. 이런 제조방법을 사용하면 순도문제도 있고, 100% 반응시키는 것이 불가능하니 실제론 그보다 적게 나오겠지만 어쨌든 식물에서 얻는 것보단 에틸렌을 얻는 양이 많다.

구체적인 방법을 적자면, 알코올 램프와 거기에 맞는 크기의 화로, 그리고 크기가 다른 두개의 비커가 필요하다. 알코올 램프는 알코올이 든 유리병에 심지를 꽂으면 만들어지고, 큰 비커의 크기를 알코올 램프에 맞추는 세팅이 필요하다.
알코올 램프와 화로를 세팅하고, 그 위에 큰 비커와 작은 비커를 차례로 올리고 큰 비커에는 물을, 작은 비커에는 에탄올과 황산을 약 45:98(수분을 포함한 불순물의 양을 고려하지 않은 비율이다) 비율로 섞어서 넣는다. 그리고 이것을 물이 끓을 정도로 가열시키며 기다리면 보글보글거리며 기체가 나오는데, 이게 에틸렌이다.

에틸렌의 용도는 생각보다 다양한데, 첫번째로 식물의 호르몬으로 쓰는 것이 있다. 에틸렌은 식물이 노화하고, 과일이 익는 데 영향을 주며 보통 과일에선 끊임없이 에틸렌이 나오기 때문에 바나나를 운반할 땐 초록색 바나나를 차에 싣고 계속 환기를 시켜 주며 에틸렌을 날려버려서 바나나가 먼저 익어버리는 것을 방지한다. 그리고 팔 곳에 도착하고 나서 상자를 밀폐시킨 뒤 안에 에틸렌을 뿜어 인위적으로 숙성시킨다.

당신은 이것을 따라할 수 있다. 이 방법으로 바나나를 운반하면 상당히 먼 거리까지 신선한 바나나를 운반할 수 있기 때문에 바나나가 생산되지 않는 온대, 냉대 지방에까지 바나나를 판매할 수 있다. 또한 이걸 모르는 그 시대 사람들이 파는 바나나는 에틸렌의 영향으로 물러지고 껍질이 갈라지지만 당신의 바나나는 품질과 맛, 보존성 모두 다른 바나나를 압도하기 때문에 시장에서 경쟁력을 확보하는 것 역시 가능하다.

바나나가 생산되는 열대 지방이 아니더라도 여전히 쓸모는 있는데, 만약 당신의 경쟁자가 온실에서 농사를 짓는 기술을 가졌다면 그 온실에 에틸렌을 뿜어 농작물을 모두 썩게 만들수도 있다. 하지만 이것은 들키는 순간 악마와 계약을 맺고 식물을 말라 죽게 만드는 능력을 사용한다며 화형당할 수 있으니 불가피한 상황이 아니라면 하지 말자.

아니면 에틸렌을 높은 온도와 압력에서 결합시켜 폴리에틸렌을 만들수도 있는데, 이건 웬만한 기술력으론 불가능하니 적지 않겠다. 사실 현대에 생산되는 에틸렌의 대부분은 여기에 쓰인다.

1.10.7 암모니아

대량생산에 용이한 건 하버-보슈법이지만, 이건 개인의 힘으로 하는 건 거의 불가능 하다. 우선 질소와 수소를 각각 생산해야 한다. 질소는 공기 중에 널려 있지만, 현대적인 방법으로 대량 생산하려면 공기를 증류탑에 넣어 냉각시켜서 공기 구성 기체들의 끓는점 차이를 이용해 질소를 분리해야 한다. 기체를 냉각시키려면 단열팽창을 반복시켜야 하는데 그러려면 펌프와 콘덴서와 노즐과... 이런 것들이 필요한데 이것을 전근대적 환경에서 어떻게 구현해야 할지 벌써부터 막막하다.

수소 역시 현대적으로는 천연가스에서 분리해내는데, 천연가스를 채취해서 활용할 수 있게 된 건 역사적으로 극히 최근의 일이며 대규모의 설비와 인력, 기술이 필요한 일이니 이 쪽은 포기하자. 물에 1.75볼트 이상의 전기를 흘리면, 생산성은 떨어져도 고순도의 수소를 얻을 수 있다.

질소와 수소를 각각 얻었으면 반응시켜야 한다. 그냥 두 기체를 한데 섞어놓고 전기만 방전...해서 합성이 되면 참 좋겠는데, 질소가 워낙 반응성이 낮은 기체라 그렇게 쉽게는 되지 않는다. 촉매로 산화 철과 약간의 세륨 및 크로뮴을 첨가한 상태에서 530℃, 290atm의 고온 고압을 가하면 반응이 일어난다. 530℃의 고온을 가하는 거야 어렵지 않겠지만, 290기압의 압력을 만들어 낼 압축 기술은? 또 그걸 견딜 수 있는 용기를 만들 소재는? 이 쯤에서 포기하면 편하다.

그래도 방법은 있다. 염화암모늄과 수산화나트륨을 섞는 방법으로, 수산화나트륨이야 소금물을 전기분해하면 나오고, 염화암모늄은 화산이나 온천 지대에 있다. 동양에서는 북정사(北庭沙)라는 약재로 썼으니 어찌어찌 풍문에 의지하면 구할 수 있을 것이다. 염화암모늄과 수산화나트륨을 섞어 가열하면 NH4Cl+NaOH -> NaCl+NH3+H2O 즉, 소금과 암모니아와 물이 생성된다. 참고로 암모니아와 소금은 용해도가 높으니, 분리하려면 이 생성물을 가열하여 암모니아 증기를 따로 포집해야한다.

하지만 이 방법으로 나온 암모니아로 비료를 만드는 건 배보다 배꼽이 더 큰 일이니, 비료를 만들고 싶다면 하버-보슈법 밖에 답이 없다. 농업 따위 무시하고 그냥 거울이나 만들자

여담이지만 가스식 냉장고는 암모니아를 냉매로 사용한다. 정 쓸 곳이 없다면 가스식 냉장고로 얼음을 만들어 한여름에 팔아보자(...)

1.10.8 과산화수소

일단 자연적으로 존재하는 중정석(황산바륨)을 부수어 황산바륨은 물에 녹지 않으므로 물에 섞어 불순물을 제거하고, 목탄이나 코크스와 섞어 섭씨 600~800도에서 가열하면 황화바륨이 생성된다. 이 황화바륨을 물에 침전시켜 소다회(탄산나트륨)에 섞으면 탄산바륨의 침전물과 황화나트륨수용액이 생긴다. 황화나트륨수용액은 산과 접촉하면 황화수소(이것이 물과 접촉하면 황산이 된다!)가 되니 잘 보관하자.

탄산바륨을 목탄과 코크스와 섞어 섭씨 1200도 이상의 고온으로 가열하면(용광로를 만들어 봤다면 할 수 있을 것이다.) 산화바륨이 생긴다. 이것을 공기 중에서 섭씨 500도로 가열하면 과산화바륨이 생긴다.

이 과산화바륨과 묽은 황산을 섞으면 황산바륨은 침전되고 과산화수소수가 나온다.

과산화수소의 사용법은 무궁무진하다. 직물과 펄프의 표백에도 쓰이고, 살균에도 쓰인다! 조선처럼 흰색을 좋아하는 문화권이라면 당신은 돈방석에 앉을 수 있다!

1.10.9 포스겐

적군에게 공포감과 더불어, 특정 지역에 오는걸 막고 싶을때, 그리고 이를 위한 클라우드 킬 마법을 사용할수 없을때 간단한 독가스인 포스겐을 제작할수 있다.

포스겐은 염소와 더불어 일산화탄소를 숯과 같은 활성탄 촉매가 들어있는 반응장치에서 반응시켜 만들어내며, 이때 발열이 일어나므로 반응장치의 온도를 어느정도 낮게 유지하는게 중요하다(50~150도). 또한 이렇게 나온 포스겐의 끓는점은 8.3도 이므로, 이렇게 만들어진 포스겐을 얼음과 소금을 이용하여 액화시킨후 유리용기에 넣어준다. 그리고 나중에 써먹을때는 어떻게든 유리를 깨트리면 포스겐이 줄줄줄… 이에 대한 방비책으론 숯을 이용한 방독면이라든가 아님 오줌을 적신 천등을 사용하여 포스겐이 호흡기로 침투하는걸 막아준다.

물론, 포스겐 제법을 들키게 되면 적들도 마구 써댈것이며, 또한 더 나쁜 독가스가 나올 가능성도 높다. 더 삽질 레벨을 높이고 싶다면 페놀과 아세톤을 반응시켜 비스페놀 A를 얻고, 이렇게 만든 비스페놀 A를 수산화나트륨과 더불어 포스겐으로 폴리카보네이트를 만들어보자

1.10.10 탄산수소나트륨

만드는 법은 간단하다. 탄산나트륨 수용액에 숨(이산화탄소)을 불어 넣어 생긴 침전물이 바로 탄산수소나트륨이다. 용도는 제산제, 세정제, 탈취제, 산의 중화제, 제빵에 쓰이니 만들어 놓으면 요긴하게 쓰일 것이다.

1.10.11 염화칼슘

석회석(탄산칼슘)을 염산과 반응시키고 물을 증발시키면 염화칼슘 결정이 남는다. 제습제, 제설제, 물에 녹으면 영하 52도가 되어야 어니 냉매로도 쓸 수 있다. 그리고 콘크리트에 넣으면 빠르게 경화시킬 수 있다.

두부 만들 때도 쓸 수 있지만, 불순물 제거에 자신이 없다면 그냥 간수를 쓰게 하는게 낫다.

2 관련 문서

• 화학 관련 정보