구리 상자 속의 남자: 칼로리를 발명한 사람
부엌에 있는 거의 아무거나 뒤집어 보면 숫자가 하나 있다. 그것은 측정값의 확신을 품고 인쇄되어 있다 — 170 kcal, 246 kcal, 100 g당 89 kcal — 마치 누군가 바로 그 봉지를 기기에 올려놓고 눈금에서 결과를 읽어낸 것처럼.
아무도 그러지 않았다. 그 숫자는 1890년대에 코네티컷의 한 화학 교수가, 지하실에서 직접 만든 기계로, 다이어트와는 아무 상관 없는 질문을 위해 쓴 공식의 결과다. 그 공식은 지금도 유럽연합과 미국의 법에 명시되어 있다. 우리 모두가 매일 쓰는 기술 가운데 가장 오래된 축에 들고, 포장이 암시하는 것보다 훨씬 기묘하다.
구리 상자에 갇힌 남자
1892년부터 1897년까지, 웨슬리언대학교 저드홀 지하실에서 윌버 올린 애트워터와 물리학자 에드워드 베넷 로자는 사람이 그 안에서 살면서 동시에 측정되는 방을 만들었다. 애트워터–로자 호흡 열량계는 구리를 대고 단열한 밀폐 챔버로, 간이침대와 의자가 들어갈 만한 크기였다. 그 안을 지나는 물관이 거주자의 체열을 흡수했고, 그 물의 온도 상승이 그가 만들어 낸 열을 알려 주었다. 별도의 공기 회로가 그가 소비한 산소와 내쉰 이산화탄소를 추적했다. 음식은 작은 문으로 들어갔다. 몸에서 나온 것은 모두 모아 분석했다.
피험자 — 대개 웨슬리언 학생들 — 는 한 번에 며칠씩 그 안에 머물렀다. 장치와 첫 결과는 1899년 미국 농무부 회보 제63호로 발표되었는데, 그 제목은 애트워터가 자신이 무엇을 하고 있다고 생각했는지를 정확히 말해 준다: Description of a New Respiration Calorimeter and Experiments on the Conservation of Energy in the Human Body.
적혀 있던 것은 식품의 칼로리 함량이 아니었다. 에너지 보존이었다.
숫자 이전에 음식은 주로 도덕의 범주였다
생각할 틀이 얼마나 빈약했는지 지금은 되살리기 어렵다. 1880년대의 음식은 성품의 어휘로 서술되었다. 몸에 좋다, 기운을 돋운다, 정제되었다, 거칠다, 열을 낸다. 그 무엇도 확인할 수 없었다. 감자와 소고기 한 파운드를 나란히 놓을 공통의 축이 없었기 때문이다.
그 축은 독일에서 왔다. 뮌헨의 카를 폰 포이트와 그의 제자들은 인간의 필요량을 단백질·지방·탄수화물의 양으로, 에너지 수치를 붙여 표현하기 시작했다. 독일에서 공부한 애트워터는 그 방법을 가지고 돌아와 미국의 부엌을 겨냥했다. 이 이식이 이야기의 거의 전부다. 칼로리는 미국의 소비 습관이 된 유럽 실험실의 발상이다.
그 상자가 실제로 증명한 것
열량계 연구의 핵심 발견은 영양학적인 것이 아니었다. 인간이 열역학 제1법칙을 따른다는 것 — 음식으로 들어온 에너지가 작은 오차 범위 안에서 방출된 열과 수행된 일로 설명된다는 것 — 이었다. 1890년대에 그것은 열린 질문이었다. 생기론은 죽지 않았고, 살아 있는 몸이 물리학 바깥의 원리로 돌아갈지도 모른다는 생각은 여전히 점잖게 받아들여졌다.
애트워터가 그것을 닫았다. 들어온 에너지, 나간 에너지, 그리고 장부는 맞았다. 이 결과는 한 번도 수정된 적이 없다. 그 이후 칼로리를 둘러싼 모든 논쟁은 — 칼로리는 중요하지 않다는 주장까지 포함해 — 그저 참인 이 발견 위에 서 있다.
다만 그 기계가 무엇을 측정했는지 보라. 측정한 것은 사람이었다. 식품이 아니었다. 식품은 봄베 열량계에서 따로 태웠고, 그다음에는 산수가 식품이 화로에서 내놓는 것과 몸이 실제로 얻는 것 사이의 간극을 이어야 했다. 문제는 그 다리에 산다.
장치
애트워터–로자 호흡 열량계, 1892–1897년
애트워터와 로자가 USDA 회보 제63호(1899)에서 기술한 장치를 바탕으로 한 모식도. 비율은 도식적이며 실제 축척이 아닙니다.
4, 9, 4 — 평균의 평균
식품을 숫자로 바꾸려면 세 가지가 필요하다. 단백질·지방·탄수화물이 얼마나 들어 있는가. 그중 장이 실제로 얼마나 흡수하는가. 그리고 몸이 뽑아내지 못하고 소변으로 내보내는 에너지는 얼마인가. 애트워터의 체계는 이 셋을 모두 단일 상수로 처리했다.
각 다량영양소가 탈 때 나오는 열을 취한다. 소화되지 않는 몫을 뺀다. 단백질은 산화되지 않고 배설되는 질소 화합물 몫을 한 번 더 뺀다. 반올림한다. 그러면 단백질 1그램당 4킬로칼로리, 지방 1그램당 9, 탄수화물 1그램당 4가 나온다 — 그리고 질문이 제기되었을 때는 알코올 1그램당 7이 나왔다.
FAO 자신의 기술 검토서는 그 대가에 대해 솔직하다. 각 다량영양소에는, 그것이 어떤 식품에 들어 있든 상관없이단일 계수가 적용된다. 애트워터가 정의한 탄수화물은 차감으로 계산되었다 — 단백질, 지방, 수분, 회분을 뺀 나머지 — 그래서 사람의 장이 대체로 소화하지 못하는 식이섬유까지 쓸어 담았다. 소화율은 상수가 아니다. 소변으로 잃는 에너지도 마찬가지다. 어떤 식품에서는 일반 계수가 더 정밀한 계산에서 20~38퍼센트 벗어난다고 검토서는 적는다.
이 가운데 무엇도 애트워터에 대한 비판이 아니다. 그는 1895년에 쓸 수 있던 분석화학으로 어떤 것의 첫 판을 만들고 있었다. 비판받아야 할 것은 그다음에 벌어진 일이다. 그 첫 판이 결코 제대로 교체되지 않았다는 것.
교리: 가장 적은 돈으로 가장 많은 영양을
애트워터는 무엇보다 실험실 사람은 아니었다. 실험실을 가진 개혁가였고, 칼로리는 그의 개혁 도구였다.
1894년의 Farmers' Bulletin No. 23, 「Foods: Nutritive Value and Cost」를 읽어 보면 논지는 분명하다. 가장 싼 식품은 가장 적은 돈으로 가장 많은 영양을 공급하는 식품이라고 그는 쓴다. 같은 단백질을 똑같이 건강하게 15~50센트에 구할 수 있는데도 고기 부위의 단백질에 파운드당 1~2달러를 내는 가정에 그는 분개한다. 그는 한 탄광 노동자의 이야기를 전한다. 가족이 창문 없는 방에서 자는 동안 그는 가장 좋은 부위와 가장 좋은 버터를 샀다 — 애트워터의 표현대로, 본인은 저지르는 줄도 몰랐던 경제적 실책이다.
그는 숫자도 정했다. 중등도 근육노동을 하는 남성에게 하루 단백질 0.28파운드 — 약 127그램 — 와 3,500킬로칼로리의 에너지를 기준으로 제안했다. 이는 포이트의 독일 수치 0.25파운드보다 의도적으로 많다. 애트워터는 미국 노동자가 더 힘들게 일하고 더 많이 필요로 한다고 믿었기 때문이다. 국민 식단에 대한 그의 결론은 단호했다. 단백질이 너무 적고 지방과 전분과 설탕이 너무 많다는 것.
2026년에 읽으면 기이하다. 성인 기준 섭취량은 50~56그램 언저리이고, 살아 있는 논쟁은 오히려 어떤 사람들이 그보다 더 먹어야 하는지, 그리고 누가 그런지이다. 애트워터의 127그램은 변방의 견해가 아니었다. 그것이 표준이었고, 틀렸으며, 낮추는 데는 수십 년의 질소 평형 연구가 필요했다.
그 표에 칸이 없었던 것
여기서부터가 측정 시스템을 만드는 사람이라면 누구나 불편해져야 할 대목이다.
애트워터의 표에는 단백질, 지방, 탄수화물, 회분, 수분, 그리고 가격 칸이 있었다. 그 칸들로 식품을 '1달러당 영양'으로 줄 세우면 결과는 뻔하다. 밀가루, 옥수숫가루, 콩, 값싼 고기 부위가 위로 올라가고, 대부분이 물인 것은 가라앉는다. 과일과 잎채소는 대부분이 물이다. 그의 순위에서 그것들은 가난한 집의 돈을 쓰는 나쁜 방법처럼 보였다.
영양학사 연구자들 — 이 시기에 대해서는 케네스 카펜터의 개관이 표준적인 서술이다 — 은 그 결과를 직설적으로 서술한다. 식단을 단백질과 에너지의 경제적 공급으로 평가한 접근은, 과일과 녹색 채소를 조용히 '없어도 되는 사치'로 만들어 버렸다.
이유는 부주의가 아니다. 그의 표에서 빠진 것이 아직 발견되지 않았을 뿐이다. 카시미르 풍크가 '비타민'이라는 말을 만든 것은 애트워터가 죽고 5년 뒤인 1912년이다. 존재를 아무도 모르는 물질 범주를 위해 표에 칸을 넣을 수는 없다. 그 측정 체계는 자신의 언어로는 완전했고 현실에서는 심각하게 불완전했으며, 안에서는 그 차이를 알아볼 방법이 없었다.
이것이 오래 남는 교훈이고, 칼로리보다 훨씬 오래 살아남았다. 모든 측정 체계는 자기가 셀 수 있는 것을 편애한다. 정직한 대응은 세기를 그만두는 것이 아니라, 빠진 칸이 여전히 들어올 수 있을 만큼 숫자를 느슨하게 쥐는 것이다.
그가 이단자가 된 해
1899년 애트워터는 챔버에 알코올을 들였다. 하루에 걸쳐 소량씩 주면 거의 완전히 산화되었고, 몸이 그러지 않았다면 지방이나 탄수화물에서 가져왔을 에너지를 대신했다. 연소의 문제로 보면 알코올은 연료였다.
반가운 결과가 아니었다. 여성기독교금주연맹과 '과학적 금주' 운동은 알코올에 영양가가 전혀 없다고 여러 해 가르쳐 왔다. 그런데 애트워터는 — 감리교도이자, 감리교가 세운 대학에 몸담고, 주류 문제 조사를 위한 오십인 위원회의 생리학 분과위원장을 맡고 있던 사람이 — 정반대를 발표한 것이다. 웨슬리언에 남은 그의 문서에는 1888년부터 1904년까지의 금주 관련 서한이 두툼하게 남아 있다. 비판과 그의 답변이다. 주류업계는 예상대로 그를 광고에 썼다.
여기서 두 가지를 구분해 둘 필요가 있다. 이 일화는 지금도 잘못 쓰이기 때문이다. 애트워터가 확립한 것은 에탄올이 몸 안에서 에너지를 낸다는 사실이다. 마시는 것이 좋은 생각인지에 대해서는 아무것도 확립하지 않았다. 그것은 다른 질문이고 다른 근거가 답하며, 현대의 답은 열역학적인 것이 아니다. 칼로리 수치는 단 한 번도 어떤 식품이나 음료에 대한 판결이었던 적이 없다. 하나의 축 위의 하나의 성질이고, 그 축은 좁다.
그 산수가 당신 부엌에 닿기까지
애트워터는 1904년 뇌졸중을 겪었고, 거의 3년을 일하지 못한 채 1907년 9월 22일 미들타운의 자택에서 사망했다. 그의 숫자들은 그 없이도 잘 지냈다.
칼로리는 대중적인 글쓰기를 통해 실험실을 떠났다. 1918년 로스앤젤레스의 의사 룰루 헌트 피터스가 Diet and Health, with Key to the Calories 를 펴냈다 — 진짜 베스트셀러가 된 최초의 다이어트 책으로, 1924년과 1925년 미국 논픽션 판매 1위에 올랐고 끝내 200만 부를 넘겼다. 피터스는 한 세대에게 음식을 산수 문제로 생각하는 법을 가르쳤다. 그 산수를 공급한 사람이 애트워터였다.
그다음 규제가 왔다. 미국에서는 1990년 영양표시교육법이 포장에 의무 표시란을 넣었다. 유럽연합에서는 규정 1169/2011이 한 걸음 더 나아가 상수를 법조문에 그대로 인쇄한다. 부속서 XIV 는 탄수화물 4 kcal/g, 단백질 4, 지방 9, 알코올 7, 식이섬유 2를 적고 있다.
그러니 당신 손에 든 포장지의 숫자는 그 포장의 측정값이 아니다. 성분에 대한 실험실 분석에, 비타민이 발견되기 전, 장내 미생물군이 발견되기 전, 그리고 식품의 형태가 흡수량을 바꾸는지 누구도 묻기 전에 코네티컷의 화학자가 끌어낸 상수를 곱한 값이다.
증거: 4-9-4가 어긋나는 곳
어긋난다는 것도, 대체로 어디서 어긋나는지도 우리가 아는 이유는 사람들이 되돌아가 제대로 측정했기 때문이다 — 통제된 식단을 주고, 나오는 것을 전부 모으고, 몸이 남긴 것을 계산했다.
아몬드가 첫 번째 깨끗한 사례였다. USDA의 노보트니 등은 통아몬드가 그램당 4.6 kcal를 낸다는 것을 확인했다. 애트워터 계수의 예측은 6.0~6.1이다. 라벨이 약 170이라고 적는 28그램 1회분에서 실제로는 약 129 kcal였다. 32퍼센트 과대평가다. 다음은 호두였고 같은 그룹의 연구다. 28그램 1회분 실측 146 kcal 대 계산값 185 — 라벨보다 21퍼센트 적다.
통견과류는 세포벽 문제다. 온전한 식물 세포 안에 갇힌 지방은 씹기와 소화로 전부 풀려나지 않는다. 일부는 그대로 몸을 통과한다. 견과를 갈아 버터로 만들면 간극이 좁아진다. 세포벽 작업을 푸드프로세서가 대신했기 때문이다. 통아몬드의 칼로리 수치는 화로 속 아몬드에 대해서는 틀리지 않았다. 사람 속 아몬드에 대해 틀렸다.
라벨의 산수와 실측 에너지
몸이 실제로 남긴 양, 28 g 1회분 기준
막대 길이는 각 라벨에 적힌 킬로칼로리 값에 비례하며 공통 척도(최대 185 kcal)를 씁니다. 아몬드: Novotny, Gebauer & Baer, Am J Clin Nutr 2012. 호두: Baer, Gebauer & Novotny, J Nutr 2016. 둘 다 통견과류이며, 갈면 간극이 좁아집니다.
라벨에 아직도 없는 두 개의 칸
비타민 칸은 결국 추가되었다. 다른 두 개가 여전히 빠져 있고, 그 둘을 합치면 견과류 문제쯤은 작아 보인다.
첫째는 당신의 대장이다. 장이 흡수하지 않은 것은 그냥 사라지지 않는다. 대장의 세균이 그중 상당 부분을 — 특히 식이섬유와 저항성 전분을 — 단쇄지방산으로 발효시키고, 당신은 그것을 흡수해 쓴다. 1890년대의 공식에는 이 에너지를 나타낼 자리가 없다. 당시 대장은 대사 기관이 아니라 처리 시스템으로 이해되었기 때문이다.
2026년 5월 PLOS ONE 에 실린 한 모델이 여기에 숫자를 붙여 보려 했다. 성인 17명이 식이섬유가 풍부한 미생물군 중심 식단과 서구식 식단을 각각 11일씩 먹은 무작위 교차 시험 자료를 바탕으로, 연구진은 영양소가 흡수, 미생물 발효, 대장 흡수를 거치는 과정을 모형화했다. 미생물에서 유래한 단쇄지방산은 하루 약 140킬로칼로리 — 대사 가능 에너지의 약 7.4퍼센트 — 를 차지했고, 결정적으로 그 값은 식단에 따라 움직였다. 이 항을 더하자 애트워터 방식이 기본적으로 안고 있는 계통 편향의 대부분이 사라졌다.
7퍼센트는 스캔들이 아니다. 다만 그것은 라벨이 모두에게 똑같이 고정해 두는 항이며, 실제로는 당신이 무엇을 먹느냐에 따라, 그리고 그럴듯하게는 당신의 장에 누가 사느냐.
두 번째로 빠진 칸은 더 크고 더 기묘하다. 완벽한 라벨조차 식품 안에 무엇이 있는지만 말해 줄 뿐, 당신이 그것을 얼마나 먹을지는 결코 말해 주지 않는다. 가장 깨끗한 실증은 여전히 케빈 홀의 2019년 입원 시험이다. 성인 20명이 대사 병동에서 지내며 초가공식 2주와 비가공식 2주를 무작위 순서로 보냈다. 식단은 제공 칼로리, 당, 지방, 나트륨, 식이섬유, 다량영양소를 맞춰 놓았다. 참가자들은 원하는 만큼 먹었다. 초가공식 기간에는 하루 약 500킬로칼로리를 더 섭취하고 체중이 늘었다. 비가공식 기간에는 덜 먹고 체중이 줄었다.
종이 위에서는 같은 숫자. 몸 안에서는 다른 행동. 무엇이 작용했든 — 식감, 먹는 속도, 에너지 밀도, 혹은 그 식품이 어떻게 만들어졌는지 에 관한 무언가든 — 칼로리 수치는 그것을 볼 수 없었다. 칼로리 수치는 식품의 성질이고, 이것은 식품과 사람이 만나는 자리의 성질이었기 때문이다.
이 이야기가 실제로 증명하는 것
여기서 칼로리는 중요하지 않다고 결론짓는 것이 유행이다. 그것은 잘못된 교훈이고, 애트워터의 가장 훌륭한 작업을 내버리는 일이다.
에너지 수지는 실재한다. 제1법칙은 성립한다. 구리 상자 속의 남자가 그것을 매듭지었고, 이후 무엇도 그것을 흔들지 못했다. 지난 한 세기가 허문 것은 훨씬 좁고 훨씬 유용하다. 인쇄된 숫자가 판독값 이지 추정값이 아니라는 전제, 그리고 그 추정이 당신에게 들어맞는다는 전제다.
이 오차에는 구조가 있고, 그래서 알아 둘 값어치가 있다. 통견과류와 씨앗에서, 그리고 일반적으로 에너지가 온전한 식물 세포벽 뒤에 갇혀 있는 식품에서 크게 벌어진다. 식이섬유가 탄수화물로 계산되는 곳이면 어디서나 크게 벌어진다. 하루 백수십 킬로칼로리 값어치가 있고 식단에 따라 변하는 당신의 미생물군을 무시한다. 그리고 당신이 결국 얼마나 먹을지에 대해서는 아무 말도 하지 않는다 — 가공 관련 자료에 따르면 라벨의 숫자가 한 자리도 바뀌지 않은 채 하루 수백 킬로칼로리가 오갈 수 있다.
그러니 칼로리 수치는 쓸 만한 자 이고 — 같은 종류 식품의 두 판본을 비교하는 데는 믿을 만하다 — 당신 몸이 저녁을 어떻게 했는지 알려 주는 계기 로는 형편없다. 자로 쓰면 부엌에서 가장 유용한 숫자 가운데 하나다. 계기로 쓰면, 당신이 마침 무엇을 먹는지에 따라 정해지는 방향으로 조용히 오도한다.
결론
칼로리는 측정의 의상을 걸친 130년 된 추정값이고, 그 사실을 아는 것은 그것을 버릴 이유가 아니라 더 잘 쓸 이유가 되어야 한다. 이번 주에 하나만 해 보자. 라벨들 사이의 작은 차이를 실재하는 것으로 읽는 일을 그만두자. 비슷한 두 제품 사이의 40킬로칼로리 차이는 두 숫자를 만들어 낸 방법의 오차 안에 있고, 그것을 좇는 일은 정확해지는 것이 아니라 정확한 기분이 되는 방법이다. 그 숫자는 실제로 해낼 수 있는 비교 — 크게 다르거나 종류가 다른 식품 — 를 위해 아껴 두고, 남는 주의는 라벨이 말해 줄 수 없는 것에 쓰자. 그 식품이 얼마나 온전한지, 그리고 당신이 그것을 얼마나 계속 먹고 싶은지. 그것은 우리가 Agen 시스템 의 모든 측정값에 적용하는 것과 같은 규율이다 — 숫자는 환상을 바로잡는 데 쓰고, 경험을 대체하는 데 쓰지 않는다. 애트워터는 훌륭한 장치를 만들었고, 그다음 세상에 지름길을 건넸다. 더 멀리 간 것은 지름길이었다. 그것은 당신 손에 든 포장지 위에 있다.
