찬바람이 불어오는 겨울 저녁, 길을 걷다가 어디선가 나는 청국장 냄새를 맡으면 우리는 어린 시절 단란했던 식탁을 떠올리면서 향수를 느끼게 되고, 집으로 가는 발걸음을 재촉하게 된다. 그러나 같은 냄새를 미국인이나 일본인이 맡는다면 어떤 생각을 할까. 그들은 어디서 악취가 날까 하면서 코를 틀어쥘지도 모른다. 물론 우리가 청국장 냄새에 대해 긍정적인 느낌을 갖는 것은 청국장을 맛있게 먹었던 기억에 따른 것이다. 우리는 상한 음식을 먹으면 그때 났던 냄새를 기억해냈다가 훗날 비슷한 냄새가 나는 음식을 보면 피하게 된다. 맛있는 포도주를 마셨던 사람은 그 맛과 냄새를 기억했다가 냄새만으로 포도주의 질을 감별해 낼 수 있다. 시각이나 청각에 대해 많은 것이 알려진 후에도 인간이 어떻게 1만종에 가까운 냄새를 구별할 수 있고, 훗날 그 냄새를 기억하는지 후각은 오랫동안 미지의 영역으로 남아 있었다.  서홍관 국립암센터 의사·가정의학2004년 노벨생리의학상은 인간의 후각에 대한 연구 업적을 인정받아 리처드 액설과 린다 벅이 수상했다. 이들은 대략 3만개의 인간 유전자 중 약 3%에 해당하는 약 1000개의 유전자로 구성된 커다란 후각 유전자군을 발견했다. 또한 이들 1000개의 유전자 수는 후각수용세포에 위치한 후각수용체의 종류와 같다는 것도 밝혀냈다. 만약 한 사람에게는 붉은색으로 느껴지는 것이 다른 사람에게는 푸른색으로 느껴질 수 있을까. 시각에서 그런 일은 있을 수 없다. 그러나 후각에서는 얼마든지 가능한 일이다. 어떤 남자의 체취나 땀냄새가 다른 사람에게는 악취로 느껴지지만 그 남자의 애인은 그 냄새가 미소를 짓게 하고, 사랑을 느끼게 하며, 심지어는 성욕을 불러일으킬 수도 있다. 그동안 어떻게 인간이 냄새에 이처럼 상이한 반응을 나타낼 수 있는지는 알려진 바가 없었다. 지난 8일자 네이처 ‘신경과학 저널’ 온라인판에는 이 문제의 단서가 실렸다. 미국 필라델피아 모넬 화학지각센터는 같은 냄새라도 개인마다 다르게 해석하는 과정을 밝힌 것이다.연구팀은 먼저 511개의 냄새 수용체를 복제해 이들을 실험실의 숙주세포에 심어 놓았다. 그 후 각각의 냄새 수용체가 어떻게 73개의 다른 냄새에 반응하는지를 측정했다. 이런 과정을 통해 연구팀은 어떤 두 사람을 임의로 선정했을 때 두 사람 사이에는 후각 수용체 중 약 30%는 서로 다를 수 있다고 밝혔다. 이는 각각의 수용체의 차이로 인해 개인이 냄새를 감지하는 방식이 바뀔 수 있다는 것을 의미한다. 그렇기 때문에 내게는 좋은 냄새라도 남들에게는 악취가 될 수 있다는 것이다. 흡연자들은 자기가 피우는 담배 냄새를 맡으면 향긋하게 느낀다. 그러나 담배를 피우지 않는 사람들에게는 매우 끔찍한 냄새가 된다. 어떤 흡연자는 며느리가 손자를 데리고 집에 오면 손자가 너무나 사랑스러워 안아도 보고 볼에 뽀뽀를 해주는데 며느리는 담배 냄새 나는 할아버지가 아이를 안는 것이 싫어 옆에서 지켜보다가 얼른 빼앗아 간다고 하소연이다.후각 정보는 후각신경을 통해 뇌로 들어가 측두엽의 안쪽에 위치한 후각 중추에 도달하는데 이는 변연계의 일부이다. 변연계는 감정, 기억, 성, 식욕 등을 관장하는 곳이다. 따라서 냄새는 인간의 정서와 관련이 깊다. 악취를 피우는 것은 그 상대방에게 좋지 않은 감정을 만들고 그 안 좋은 기억은 오래 남는다. 흡연자들은 악취를 없애기 위해 자기 몸에 진한 향수를 뿌리지만 어떤 사람들은 악취가 섞인 향수가 더 괴롭다고 아우성이다.어떤 흡연자는 담배를 끊고 나서야 다른 흡연자가 이야기할 때마다 입에서 악취가 나는 것을 알고 경악했다. 그는 자신이 수십 년 동안 그처럼 악취를 피우면서 살았다는 것을 그제야 깨닫고 낯이 뜨거웠다고 한다. 주변 사람들에게 사랑받고 싶다면 새해에는 입을 비롯해 온몸에서 악취를 피우는 담배를 끊고 신선한 이미지를 만드는 것도 좋은 일이 아닐까.서홍관 국립암센터 의사·가정의학

국내에서는 많은 조명을 받고 있지 않지만 1894년의 청일전쟁은 세계사의 한 획을 긋는 대사건이었다. 수천년에 걸쳐 동양의 종주권을 행사해 온 청나라에 맞서 변방의 소국인 일본이 전쟁을 일으켜 청나라의 해군과 육군을 섬멸하고 요동반도를 점령해 대승을 거둠으로써 세계 정치·경제의 주도권 판도를 바꾸는 데 성공한다. 그 결과 청과 일본 사이에 끼어 있던 조선은 일본의 식민지로 전락하고 만다. 이후 역사는 청일전쟁의 기득권을 유지하려는 일본과 그 판도를 바꾸려고 하는 중국의 갈등으로 점철됐다.최근 중국의 방공식별구역 확대 선포와 센카쿠제도(중국명 댜오위다오)로 대표되는 영토분쟁은 이러한 갈등의 연속선상으로 볼 수 있다.  안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학크게 보면 독도를 둘러싼 우리나라와 일본의 영토분쟁 역시 그 일부에 해당한다. 청일전쟁에서의 일본의 승리는 1860년대 일본이 산업혁명을 자국 내에 전격 수용한 지 불과 한 세대 만에 이뤄낸 놀라운 성과이다. 청과 조선의 몰락은 산업혁명으로 대표되는 서방세계의 과학기술 수용을 거부한 데 따른 어쩌면 필연적인 결과다. 같은 실수를 반복하지 않기 위해서라도 어떤 이유로 일본은 산업혁명과 과학기술을 수용했으며, 조선과 청은 산업혁명을 주도하는 데 왜 실패했는지 생각해볼 필요가 있다.세계적으로 19세기 말까지 산업혁명에 성공한 나라는 영국, 프랑스, 독일, 미국, 일본뿐이다. 당시 러시아는 본격적인 산업국가 진입에는 실패한 상태라 일본의 산업혁명 성공은 세계에서 몇 안 되는 사례다. 우리나라 국사 교과서를 보면 개항과 개혁에 실패한 이유로 대원군의 쇄국정책과 이후 집권한 민씨 정권의 부패를 주요 이유로 삼고 있다. 그러나 전쟁 연구 전문가인 미국 해군대학의 세라 페인 교수는 그의 저서 ‘청일전쟁’에서 “청일전쟁은 근본적으로 산업혁명을 수용한 일본과 달리 이를 거부한 청나라와 조선이 패배할 수밖에 없었던 전쟁이었으며, 산업혁명을 수용할 수 없었던 것은 두 나라를 지배했던 과거지향적인 유교라는 정치·사회적 이데올로기에 기인했다”는 결론을 내린 바 있다.현재 우리의 과학기술 현주소를 살펴보면 선진국에서 검증되고 정착된 분야에 한해 투자가 이뤄지고 있다. 우리나라에 노벨과학상 수상자가 한 명도 없는 것 역시 그 연장선상에 있는지 모른다. 절대적인 연구비 규모로 보면 과학기술 분야의 경우 우리나라는 국내총생산(GDP) 대비 5%대로 다른 선진국에 비해 결코 작지 않다. 그러나 경제논리에 밀려 유행하는 분야에 투자가 집중되다 보니 위험 부담이 큰 창의적 연구는 연구비 수혜가 극히 어렵다. 특히 노벨상 수상의 계기가 되는 논문의 발표 대상자는 주로 30대에 집중되는데 막상 우리나라는 이 연령대의 연구자 연구비 수혜비율이 가장 낮다. 연 5000만원 이하의 기초연구비를 3년 이내로 지원하는 연구재단의 일반 연구 지원율이 10대 1을 초과하고 있다. 반면 일본은 대학에서 채용할 신진 연구자를 국가가 결정해 5년간 연구비를 지원한 후 그 성과를 보고 대학이 정년직 채용을 결정하는 제도를 도입하고 있음을 주목할 필요가 있다.과학기술의 창조와 발전은 무한한 상상력을 제고할 수 있는 환경, 즉 이를 뒷받침할 수 있는 사회적 제도와 지원을 통해서만 그 성공을 담보할 수 있다. 비록 새로운 시도가 상상에 그치거나 실패하든 간에 이런 과정을 통해야만 비로소 진정한 과학기술의 혁신을 이룰 수 있다. 마음놓고 연구할 수 있는 제도의 확립이야말로 국가 경쟁력을 높일 수 있는 지름길이며, 글로벌 무한경쟁 시대에 우리나라가 주도적 위치를 점할 수 있는 유일한 길이다.서양 속담에 ‘역사는 반복된다’고 했던가. 역사는 반복되기 마련이다. 19세기 말 조선이 겪은 비극의 재현을 막기 위해서라도 하루가 다르게 변하는 과학기술 혁명을 예의 주시하고 적극 수용하려는 노력이 필요하다.안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학

새로운 성장동력을 찾기 위한 과학기술의 중요성이 다시금 강조되고 있다. 지난주 대덕연구단지 40주년 기념 행사도 있었지만 한 해를 마감하며 주요 기업의 실적과 전망이 교차하면서 우리나라가 과연 과학기술 선진국으로 자리매김이 가능한가에 대한 우려와 기대 섞인 기사가 눈에 띈다. 더욱이 올해는 창조경제 실현을 위해 창업과 일자리 창출을 위한 교육과 산업체 연계 프로그램이 다양하게 전개됐다. 결국 과학기술 경쟁력 7위에 걸맞게 과학기술을 통한 가치 구현, 즉 부의 창출이 필요하다는 것이 요지이다.하지만 과학기술 연구 개발과 가치 구현은 좀 별개의 문제이다. 연구 기술 개발이 성공을 했다고 바로 돈을 벌 수 있는 것은 아니기 때문이다. 가치 구현은 시장에서 인정을 받아야만 하는데, 상업화와 소비자를 찾아야 하는 결코 쉽지 않은 과정이 기다리고 있기 때문이다. 과연 우리나라에서는 ‘과학해서 돈벌기’가 얼마나 가까이 와 있는 것일까. 현실에 비춰보면 부정적이고 긍정적인 면이 공존하는 듯 보인다.조용수 연세대 교수·신소재공학부정적인 면으로는 먼저 이공계 연구 현장에서 교육과 연구를 담당하는 교육자나 연구원이 상업화에 대한 경험과 관심이 거의 없다는 점이다. 가치 구현을 원한다면 이는 큰 문제일 수 있다. 현재는 순수 과학이나 공학 계열에 상관없이 양질의 논문을 많이 쓰는 데에 초점이 맞춰져 있다. 그렇다 보니 공학계 학생이라도 가치 구현에 대한 교육이나 기회를 접하기 어려워진다. 공학 본연의 취지인 과학 위에 가치를 더하는 학문으로서의 의미가 상실돼 있다. 기업의 입장에서는 대학이 왜 필요 없는 연구를 하고 있는지 모르겠다는 비판이 나오는 것도 이 때문이다. 학생을 포함한 연구원도 내가 하는 연구가 성공을 하면 얼마만큼의 가치가 있을지 누가 내 성과에 관심을 가질지 알지 못한다. 이는 시작점인 연구 주제를 정할 때 그런 고려 없이 결정하기 때문이기도 하지만 연구비에 준해 다시 사회에 기여하겠다는 인식이 부족하기 때문이기도 하다. 또한 연구 개발 후 상업화를 이룰 연결 고리가 부족하다. 연구 결과를 토대로 자본과 경영을 연결시켜줄 시스템을 갖추고 있어야 한다. 과학자에게 이를 모두 떠안게 해서는 안 된다.긍정적인 면으로는 현재 젊은이의 사고 방식이 지난 과거와는 다르다. 구체적이긴 어려워도 과학기술을 통해 성공과 부를 이루겠다는 의지가 있다. 과거와 같이 그냥 과학은 좋은 것이니 해야 한다는 생각과 달리 치열한 경쟁 사회에 각자의 미래에 대한 고민이 담겨져 있다. 이러한 과학자 자신의 자아실현 욕구가 20대부터 매우 중요하다. 한편으론 부의 창출을 위해 정부가 문제를 인지하고 적극적으로 해법을 찾으려고 노력하고 있는 듯하다. 단지 과학기술의 중요성뿐만 아니라 시간이 걸리더라도 과학자들이 미래 산업의 주인공이 될 수 있게 기회를 주도록 격려하고 시스템을 마련하고자 한다. 그리고 지금은 40년 전과 달리 우리나라도 산업의 토대가 마련돼 있다. 산업화의 경험과 토대는 새로운 과학기술의 성공에 시금석이 될 수 있다.노벨상을 추구하겠다는 기초 학문 연구와 별도로 실리콘 밸리처럼 창업과 상업화의 성공 목표가 뚜렷하다면 작은 규모라도 체계적인 지원과 시스템하에 다수의 성공사례를 만드는 것이 급선무이다. 이를 위해 저변 확대가 필수적인데, 현재 우리는 몇몇 대학이나 연구집단에 과도한 엘리트 의식이 집중돼 있는 듯 보인다. 구글, 유튜브, 페이스북의 성공 사례 뒤에는 실패에 굴복하지 않은 수많은 시도가 있었다는 점을 인지해야 한다. 더 많은 젊은이가 실패에 대한 두려움 없이 도전할 기회를 마련해 줘야 할 시점이다.조용수 연세대 교수·신소재공학

우리나라의 국가 총 연구개발 투자액수는 세계 7위, 국내총생산(GDP) 대비 연구개발비 비중은 3위이므로 과학기술 투자에 관해서는 세계 톱 10에 도달한 수준이다. 그렇다면 과학기술의 성적표는 어떨까.과학기술의 성적표는 논문과 특허를 중심으로 작성된다. 먼저 우리나라의 2011년 발표된 과학기술논문인용색인(SCI)급 논문 수는 4만4000편이 조금 넘어 세계 11위 수준이다. 그러나 논문의 질적 지표 중 하나인 최근 5년간 논문 피인용 횟수는 1편당 평균 3.77회로 세계 30위에 불과해 투자에 맞는 성적을 못 내고 있다. 반면 특허협력조약(PCT) 국제특허 출원 수는 세계 5위, 미국에 등록된 특허 수는 미국, 일본에 이어 독일과 3위 자리를 다투고 있으니 특허 성적은 투자에 상응하는 수준이다.그러면 우리나라에서 많이 사용되는 과학기술 성적표의 기준은 적절한가. 먼저 SCI급 논문의 수로 양적 평가가 지나치게 강조되고 있다. 대학에서 신임교수를 충원할 때 SCI급 논문을 서너 편 이상 출판해야 응모할 만하다. 하지만 이제 막 학문의 세계로 들어오고 있는 시점에 서너 편의 논문을 쓴다는 것은 깊이 있는 연구보다 연구 성과를 어떻게 나눠 포장하느냐를 배우게 할 위험도 있다. 하버드대학의 한국학생이 SCI 논문을 학위과정 중 써야겠다고 지도교수를 조르자 교수가 ‘SCI 논문이 뭔데’라고 궁금해하더란 이야기를 들은 적 있다.지나친 논문의 양산을 강조하니까 한 편의 논문에 대한 중복 정도가 높게 나타나고 있다. 논문 출판 시 연구에 대한 재정 지원을 사사(謝辭)라는 형태로 밝히게 돼 있다. 필자가 분석한 4000여편의 우리나라 SCI 논문은 평균 2.5개의 사사가 나타나고 있다. 물론 한 편의 논문을 위해 두 개 이상의 재정 지원을 받을 수도 있겠지만 SCI 논문 수에 대한 지나친 강조가 없다면 중복 사사도 줄어들 것이고 연구를 지원한 자금의 기여가 제대로 평가될 것이다.논문의 질적 평가에 가장 많이 사용되는 임팩트 팩터(IF·논문 인용지수)라는 지표도 전가의 보도처럼 사용해서는 안 된다. IF는 논문 자체보다 논문이 어떤 학술지에 실렸냐로 판단하는 간접 측정이므로 어떤 사람의 실력을 무슨 대학을 나왔느냐로 판단하는 것처럼 부정확할 수 있다. 또한 IF는 직전 2년간 학술지에 실린 논문이 평균 몇 회 인용됐느냐를 가지고 계산된다. 그러다 보니 2013년 시점에는 2011년 이전의 논문은 아무리 인용해도 IF에 반영되지 못한다. 그러나 학문에 따라 최근 2년보다 이전의 논문이나, 학술지 이외의 문건의 인용 등도 중요한 사례가 있다. 이희상 성균관대 교수·기술경영학과학기술 분야별로 IF가 아주 높은 학술지가 있는 분야도 있고 그렇지 못한 분야도 있다는 사실도 감안해야 한다. 2012년 기준으로 IF가 153이나 되는 ‘임상의학의를 위한 암 저널’(A Cancer Journal for Clinicians)이라는 학술지는 암을 전공하는 임상의를 위한 학술지이다. IF의 높음을 강조하다 보면, 이 학술지에 논문을 실을 수 있는 암전공 임상의는 남들보다 10배 100배 높은 성적에 도전할 수 있는 독점적 특혜가 있다고 볼 수도 있다. 또한 IF가 30을 넘는 네이처(Nature), 사이언스(Science), 셀(Cell)이라는 3개의 학술지가 특별히 대접받고 있지만 이들이 IF 3 정도로 산업공학 분야 저널 중 가장 IF가 높은 학술지보다 10배 영향력이 크다고 할 수는 없을 것이다.선진국이 될수록 양보다는 질로 과학기술의 성과를 평가하는 것이 강조된다. 질에 대한 평가가 주관적이고 우리의 연줄문화 때문에 어려움이 분명 있지만 과학기술자의 합리적 사고와 전문가적 식견을 믿어 동료끼리의 피어리뷰(Peer Review·전문가 평가) 등을 적극 활용해야 할 시점이다. 추격국가가 아닌 창조국가가 되려면 이제는 양보다는 질, 일괄적인 평가보다 분야별 특성을 고려하는 등 과학기술 성적표를 새롭게 작성하고 평가하는 노력이 필요하다.이희상 성균관대 교수·기술경영학

요즘은 과학 내에서 여러 분야 사이의 융합뿐만 아니라 과학과 인문학 또는 예술과의 융합도 시도되고 있는데, 자연의 역사와 인류의 역사를 묶어서 하나의 거대한 우주적 역사로 파악하려는 시도가 흥미를 끌고 있다. 이러한 시각에 따라 자연과 인간 세계에 관한 핵심적 내용을 통합적으로 가르치려는 노력에 앞장선 호주 매쿼리대의 데이비드 크리스천 교수는 우주 전체의 역사를 ‘빅 히스토리’라고 부르고 약 20년 동안 강의해왔다고 한다. 현재 우리가 속한 우주는 138억년 전에 빅뱅으로 시작된 것이 잘 알려졌으니만큼 빅 히스토리는 빅뱅에서부터 별과 은하 그리고 태양계의 탄생과 지구상 생명체의 출현을 거쳐 현생 인류에 의한 현대문명까지 이르는 거대한 역사인 셈이다. 20세기에 발전되고 확립된 빅뱅 우주론을 토대로 하는 138억년 우주 역사가 농경, 문자의 사용 등과 함께 약 1만년 전에 시작된 인류 역사와 연결돼 거시적 역사와 미시적 역사가 하나로 녹아난다면 이보다 더 큰 융합은 생각하기 어렵다. 후일 과학과 종교의 융합이 이뤄진다면 모를까.20세기 중반에 빅 히스토리 식의 관점을 처음 제시한 과학자 중에는 우리 은하의 크기를 측정한 것으로 유명한 미국 천문학자 할로 섀플리가 있었는데, 빅 히스토리는 최근 빌 게이츠가 관심을 가지고 하나의 교육 사업으로 적극 후원하면서 추진력을 얻었다. 국제빅히스토리학회도 생겨 많은 자료를 제공하고 있고, 우리나라에서도 관련 단체가 활동하고 있는 것으로 알려졌다. 특히 빌 게이츠는 미국뿐만 아니라 장기적으로 전 세계의 모든 중고생이 빅 히스토리의 틀 안에서 과학과 역사를 통합적으로 배우게 되도록 노력을 기울이겠다고 말한 바 있다. 빅 히스토리가 확산되면 인문학으로서의 역사학에도 신선한 자극제 역할을 할 것이 예상된다. 인류 역사를 우주 역사와 묶어서 하나의 거대한 우주적 역사의 마지막 단계로 바라보고 정치와 경제, 문명이나 문화 등 인간의 사회적 현상을 큰 그림 안에서 이해하는 것은 역사의 지평을 엄청나게 확장하는 일이다. 그러기 위해서는 인문학도도 과학의 소양을 갖출 필요가 있고 고등학교에서의 문과·이과 구분의 실질적 철폐가 바람직하다.과학의 입장에서도 시간, 공간, 에너지, 물질, 빛, 힘 등 과학의 내용을 다이내믹한 우주 진화의 맥락에서 파악하고, 이것이 현재의 여러 상황에 어떻게 적용되는지 식으로 설명하는 것은 학생이 자연에 흥미를 가지고 과학의 소양을 빨리 습득하도록 지도하는 훌륭한 방식이 될 수 있을 것이다.  김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학특히 우리나라 중고생은 암기식 공부나 문제풀이에 익숙해 수학이나 과학의 성취도는 높지만 흥미도는 다른 나라에 비해 크게 떨어지는 것으로 조사된다. 이는 우리나라 입시 위주 공부의 병폐인 것이다. 자연이라는 훌륭한 소재를 가지고 학생의 흥미를 끌지 못하는 것은 마치 좋은 재료를 가지고도 요리를 잘 못해 맛없는 음식을 만들어 놓고 학생에게 먹으라고 강요하는 것이나 다를 바 없다.다행히 2011년부터 융합형 과학이 도입돼 빅뱅-별과 은하-태양계-생명-과학 문명의 흐름에 따라 과학의 핵심 내용을 배울 수 있게 됐다. 앞으로 역사·지리·경제·정치 등 사회 과목의 융합도 시도되리라 예상되는데, 융합형 과학과 융합형 사회 과목이 접목돼 한국형 빅 히스토리가 완성되면 빌 게이츠도 놀랄 만한, 세계에 내놓을 수 있는 교육강국 대한민국의 우수 작품이 될 것이다. 그러기 위해서는 모든 관련 분야의 전문가가 열린 마음으로 큰 그림을 그리는 일에 동참해야 할 것이다.김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학

요즘 우주에서 허블망원경을 수리하다가 사고로 우주 미아가 되는 이야기를 그린 영화 ‘그래비티’가 화제이다. 영화 속에서 지구는 참으로 아름답다. 그러나 우주 미아가 되자마자 우주는 산소가 없고 중력도 없는 고독하고 무서운 공간으로 돌변한다. 영화관을 나와 찬바람이 부는 거리를 걸으면서 산소가 풍부하고 중력이 있는 지구에 산다는 것이 처음으로 고마웠다.인류 최초의 우주비행사는 러시아인 유리 가가린이었다. 그는 1961년 4월12일 인공위성을 타고 무중력 상태의 우주권에 돌입해 1시간48분 동안 지구를 일주한 뒤 돌아왔다. 이에 자극을 받은 미국은 전 지구인의 관심 속에 1969년 7월20일 유인우주선 아폴로 11호를 달에 착륙시켰다.당시 우주여행은 고작 며칠을 무중력 상태에서 지내는 것이었지만 우주정거장이 만들어지면서 장기간 우주에 머무르는 일이 가능해졌다. 장기간 우주에서 머무르는 일은 인체에 어떤 건강문제를 일으키는지가 우리의 과제로 남겨졌다. 현재까지 우주 최장시간 체류 기록은 러시아의 세르게이 크리칼레프가 세운 803일 9시간39분이다. 서홍관 국립암센터 의사·가정의학미 항공우주국(NASA)은 2035년 유인 화성탐사를 계획하고 있는데 화성을 오가는 데 걸리는 시간은 짧게는 520일, 길게는 3년 정도로 추산된다. 1969년 아폴로 11호가 발사 8일 만에 최초로 달에 발을 디딘 뒤 지구로 돌아온 것에 비하면 긴 시간이 아닐 수 없다.실제 우주환경에서 일어나는 신체의 변화는 우주정거장에서의 생활을 통해 많이 밝혀졌다. 일단 우주에서는 먹는 것부터가 쉽지 않다.중력이 있는 지구에서는 혈압이 머리에서 다리로 내려갈수록 높아지지만 우주에서는 혈압이 머리와 다리가 똑같아지면서 혈액과 세포액이 올라와 코와 목이 부어 향과 맛을 느끼는 신경이 무뎌져 미각이 둔해진다.평형감각이 교란돼 발생하는 우주비행 멀미도 식욕을 떨어뜨리는 데 일조한다. 우주식이 초기에 가루로만 먹던 것에 비하면 많이 다양화하고 있지만 음식 종류가 제한되는 한계를 극복할 수는 없다.우주에서는 수면도 간단치 않다. 우주정거장에서는 하루에 해를 16번이나 만나기 때문에 이렇게 자주 밤낮이 바뀌게 되면 신체리듬이 깨지기 십상이다. 우주정거장에서는 8시간 정도 자는 것으로 계획돼 있는데, 만일 전등이 켜져 있거나 우주선 창문으로 빛이 들어온다면 안대를 착용하고 자야 한다.무중력 상태에서는 뼈에서 칼슘이 한 달 평균 1%씩 줄어든다. 근육에서는 단백질도 빠져 나간다.러시아의 우주정거장 미르에 탑승했던 우주인은 1년 뒤 20%의 근육 단백질이 감소했다고 한다. 그래서 우주정거장에서는 이를 막기 위해 여러 형태의 운동기구를 개발했다.유럽우주기구(ESA)와 러시아, 중국은 화성탐사의 장기적인 영향을 알아보기 위한 프로젝트에서 가장 눈에 띄는 변화는 운동 감소였다고 한다. 우주비행사들은 처음엔 의욕에 넘쳤지만 곧 시간이 지남에 따라 눈에 띄게 움직임이 둔해졌다는 것이다.또 우리가 해결하기 어려운 문제는 우주입자에 대한 노출이다. 원전사고 현장에서 방사선에 노출되듯 전기를 띤 우주입자가 몸을 수시로 관통하면 암이나 심혈관·근골격계 질환이 발생할 가능성이 커진다. 또 알츠하이머 위험이 증가할 가능성이 있다는 연구 결과도 나왔다. 현재 기술로는 다양한 방사선 입자 노출을 완전히 막을 방법은 없다.가족이나 친구들과의 격리, 중력과 산소가 없는 우주에서의 생활은 정신적인 안정에도 큰 영향을 줄 수 있다. 우주비행사를 선발할 때 정신건강을 결코 무시하지 못하는 이유이다.우주탐사가 매력적으로 보이지만 지구라는 안정된 환경에서 수십억년 살아온 생명체가 우주로 가기 위해서는 치러야 할 대가가 간단치만은 않은 것 같다.서홍관 국립암센터 의사·가정의학

얼마 전 국내 유수의 대기업을 주축으로 한 ‘퀀텀정보통신연구조합’ 출범식이 있었다. ‘퀀텀정보통신연구조합’은 양자기술(퀀텀 테크놀로지)과 정보통신기술(ICT) 융합을 위한 기술 과제를 협동해 해결하고 신산업을 발굴해 관련 산업 활성화를 도모하는 것을 목표로 설립됐다. 선진국에 비해 늦은 감은 있지만 우리나라도 몇몇 과학자에 의해 양자정보통신 연구가 시작된 지 15년 만에 정부와 기업이 이 분야의 중요성을 인식하기 시작했다는 점에서 큰 의미가 있다.양자역학이 지배하는 미시적인 세계에서는 우리가 상식적으로 받아들이는 세계관으로부터 벗어나는 일이 발생한다. 가령 우리가 살고 있는 세계에서는 사람이나 사물이 두 군데 장소에 동시에 존재하는 일이 일어나지 않는다. 하지만 분자 속의 전자는 동시에 두 개의 원자 A와 B가 존재할 수 있다. 이때 어느 한 원자에서 전자를 실제로 관측할 수 있는지는 확률로 주어진다.이처럼 놀라운 양자역학의 특성을 십분 발휘할 수 있는 양자기술은 기존의 정보기술(IT)로는 설명이 불가능한 마술과 같은 놀라운 작업을 수행할 수 있다. 즉 양자역학은 내가 보낸 양자신호를 누군가가 해킹하려는 순간 그 신호가 훼손됐다는 사실을 통신 당사자에게 알려준다. 이에 기초한 양자암호기술은 도청과 해킹을 원천적으로 차단할 수 있다. 안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학전자가 동시에 여러 장소에 존재할 수 있다는 특성은 이를 활용한 병렬 연산 양자역학이 내재적으로 가능하다는 것을 암시한다. 이를 토대로 한 양자 컴퓨터기술은 기존의 슈퍼 컴퓨터에 비해 수십억배의 천문학적 속도의 향상을 기대할 수 있어 암호해독과 같은 국방정보 분야는 물론 신약개발 및 주식시장 예측과 같이 막대한 연산을 요구하는 분야에서 획기적인 발전을 가져올 수 있다.올해 노벨화학상이 양자화학을 이용한 시뮬레이션 방법론(전산 모사)에 수여된 것을 봐도 분자구조의 양자역학적 특성을 해석하는 것이 얼마나 중요한 일인지 알 수 있다. 다소 먼 미래의 일이긴 하지만 양자기술은 공상과학영화에 나오는 것처럼 물질의 전송도 가능하게 해줄 것으로 기대되고 있다. 이를 뒷받침하듯 원자 1개를 직접 전송하는 실험이 성공적으로 수행된 바 있다.최근 미국의 국가안보국(NSA)이 세계 다른 나라의 주요 인사 및 기관을 도·감청했다는 사실을 폭로한 ‘스노든 사건’의 파문이 전 세계에 일파만파로 퍼지고 있다. 아이로니컬한 것은 정작 도·감청의 주역인 미국이 2008년 도·감청 방지를 위한 양자정보통신기술을 연방정부의 미래 비전으로 선정해 매년 1조원 이상 연구개발(R&D)에 투입하고 있다는 점이다. 그리고 미국의 뒤를 이어 일본, 중국, 싱가포르가 매년 1000억원 이상의 연구개발비를 양자정보통신기술에 쏟아붓고 있다.보안에 관한 한 세계 최고 전문가인 제임스 뱀퍼드는 그의 저서 ‘미 국가안보국 NSA’에서 “미 국가안보국은 외국기관의 컴퓨터를 해킹하기 위해 양자컴퓨터 개발에 많은 예산과 인력을 투입하고 있으며, 외국기관으로부터의 도·감청을 방지하기 위해 양자암호통신에도 막대한 예산을 쏟아붓고 있다”고 했다.세계는 지금 분야를 가리지 않고 무한경쟁에 돌입해 있다. 그러다 보니 중국의 손무(孫武)가 손자병법에서 말한 적을 알고 나를 알면 승리할 수 있다는 ‘지피지기(知彼知己)면 백전불태(百戰不殆)’란 경구가 더욱 절실하게 다가온다. 우리나라를 둘러싸고 있는 강대국이 양자정보통신기술 개발에 본격적으로 매진하고 있다. 그러나 우리는 양자정보통신 분야에 관한 한 아직도 초보단계를 벗어나지 못하고 있다. 이는 마치 100여년 전 신흥 강대국 일본과 러시아 사이에 끼여 있던 조선의 모습과 어딘지 흡사해 보인다. 미래는 양자정보통신기술을 확보한 나라와 확보하지 못한 나라로 명암이 극명하게 갈릴 것이 확실시된다는 점에서 보다 많은 관심이 필요해 보인다.안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학

최근 신소재 산업 동향을 살펴보면 현재 우리나라에는 소재(素材) 분야의 연구 역량 강화가 핵심임을 짐작하게 한다.그 예로 삼성의 미국 코닝사와의 전략적 제휴 강화, 제일모직의 유기발광다이오드(OLED) 소재 기업인 독일 노발레드사의 인수를 통한 전자재료기업으로의 재편, 효성의 카본섬유에 1조2000억원 투자 발표 등을 들 수 있다. 더욱이 삼성의 경우 관련 계열사가 모인 전자소재연구소 개소를 앞두고 있고 별도의 전자부품연구소도 조만간 출범함으로써 본격적인 소재부품 개발에 역량을 집중할 것으로 보인다.한편으로는 지난 수년간 LG, 코오롱 등의 대기업에서는 이미 디스플레이와 배터리 분야에서 소재 및 화학제품에 대한 괄목할 만한 개발 성공 사례가 나오고 있다. 하지만 지난 5년 동안 국내 기업의 해외특허분쟁 소송이 3배가 늘었다는 점을 보아도 원천기술력에 대한 자리매김이 쉽지 않아 보인다.사실 우리나라가 소재산업의 중요성을 인지한 것은 어제오늘의 일이 아니다. 이미 20여년 전쯤 쌍용, 동양 등 대기업이 무기소재에 의욕적으로 진출했지만 큰 빛을 못 본 경우도 있었다. 하지만 지금은 그때와는 전혀 다른 상황이다. 전자제품산업의 글로벌경쟁력은 정점에 와 있고 이제 그 선두 자리를 지키기 위해 미래 소재 분야를 선점해야 하는 절박함이 내재돼 있다. 혁신소재의 기반 없이 최고의 제품을 상상하기 어려워졌고 막대한 이윤 추구도 더 이상 힘들어지고 있기 때문이다. 그동안 완제품을 팔면 팔수록 해외 소재기업 의존성이 더 커지고 그에 상응하는 대가를 치르고 있다. 지금은 결국 전자산업군의 경쟁력 강화를 위한 체질 개선에 초점이 맞춰져 있다.그러면 과연 어떤 소재가 필요할까. 일반인이 가늠하긴 어렵지만 지난 십 수년간의 독점적 위치를 차지한 해외 기업의 성공 사례를 보면 이해할 수 있다. 듀폰사가 수천만 달러를 투입해 개발한 인조합성섬유인 나일론·테플론·인조대리석, 3M사의 포스트-잇(post-it)으로 대변되는 가정·산업용 각종 테이프 소재, 다우케미컬사의 디스플레이용 특수전자원료물질, 독일 머크사의 액정소재, 코닝사의 코릴라 유리로 대변되는 특수무기소재가 그 예라 할 수 있다. 조용수 연세대 교수·신소재공학하지만 이와 같은 해외의 성공 사례에 상응하는 국내 관련 기업의 대표 소재가 떠오르지 않는다. 그 이유로 국내 전자산업의 비약적인 발전 이면에는 소재개발에 대한 이해와 인내력이 부족한 면이 있다. 필자가 외국 기업에서 한 연구 경험으로 미뤄볼 때 유리소재기반 전자기판을 개발하면서 특수유리 한 가지를 상용화하는 데는 5년 이상의 시간이 소요됐다. 국내 기업으로서는 도저히 상상할 수 없는 기간이다. 있는 것 그냥 구입해 쓰거나 따라가면 된다는 식의 생각이 장기적으로 선도 소재의 부재를 가져왔을지 모른다. 소재는 특성상 기능과 디자인에 따라 다양한 선택이 가능한 완제품과 다르다. 가장 우수한 특성을 갖는 한 가지 소재만이 시장에서 살아남을 수 있기 때문이다.이미 시장을 빼앗긴 소재 분야는 인수·합병(M&A) 등을 통해 경쟁력을 강화하고 미래 제품군에 필요한 소재는 연구를 통해 반드시 선점하는 방향으로 나아가야 한다. 소재 분야의 장점은 어느 한 분야에 국한되지 않고 응용 분야를 넓힐 수 있다는 점도 명심해야 한다. 즉 전자 분야에서 시작해 에너지, 농화학, 건축, 특수화학, 자동차, 군수 소재 등으로 확장이 가능한 것이다. 몇몇 대기업에만 머물지 않고 인재 육성, 창업 연계, 정부 지원 등 소재 분야 육성을 위한 종합적이고 체계적인 재조명이 필요한 시점이다.조용수 연세대 교수·신소재공학

최근 ‘아이들에게 과학을 돌려주자’라는 기업 광고가 인상적이다. 옛날에는 과학자가 꿈인 어린이들이 많이 있었는데 언제부터인가 과학자보다는 아이돌 가수가 더 많은 장래 희망이 되는 시대가 됐는데, 아이돌도 필요하지만 우리에겐 과학자가 더 많이 필요하다고 주장하는 훈훈한 광고였다.필자도 어린 시절 과학자가 인류에게 큰 행복을 가져다주는 고귀한 직업같이 보여 흠모했던 기억이 있다. 대학에 들어갈 즈음에는 핵 공학자나 항공기 엔지니어가 된다면 어려서 읽던 에디슨 정도는 못 돼도 우리나라의 경제 발전에 대한 기여와 나의 행복이 동시에 보장되지 않을까 하는 생각으로 공과대학을 선택했다.에디슨, 우리는 어려서부터 에디슨을 발명왕이라고 알고 있다. 맞는 말이다. 에디슨은 우리가 잘 알고 있는 축음기, 백열전구는 물론 탄소전화기, 영화촬영기, 영사기, 안전퓨즈, 알카라인 축전지, 믹서, 건조기, 금시세표시기, 철로신호시스템, 전선접합기 등 발명특허를 1093개나 등록한 발명왕이다. 그러나 나는 학생들에게 기술경영을 강의하면서 에디슨은 단순한 발명왕이 아닌 벤처회사의 대표였다는 중요한 사실을 알게 된다. 에디슨은 미국 뉴저지에서 발명 공장 ‘인벤션 팩토리’라는 벤처개발팀을 운영하고, 이 팀에 40명 정도의 연구원을 고용해 자신은 아이디어를 내고 이들은 이 아이디어를 실현할 여러 기술에 대한 수많은 실험과 연구를 직업으로 수행하는 벤처기업을 운영했다.에디슨은 또한 모험주의자가 아닌 개선주의자였다. 백열전구는 에디슨 이전에 이미 22개의 서로 다른 방식의 기술이 경쟁하는 인기 있는 신상품이었다. 에디슨의 인벤션 팩토리 팀은 끊임없는 노력으로 오래 쓸 수 있는 필라멘트를 개발해 가장 경제적인 전구를 제품화했기 때문에 에디슨 방식의 백열전구가 그 후 100년 가까이 조명분야를 지배하는 기술이 된다.이희상 성균관대 교수·기술경영학에디슨은 새로운 기술만 발명하고자 한 것이 아니라 제품과 시장을 전체 사회경제 시스템 관점에서 조망할 줄 아는 토털 시스템 설계자였다. 예를 들면 단순히 백열전구를 개발하는 것에 초점을 두지 않고, 뉴욕시에 전기가 어떻게 공급돼야 기술적·경제적으로 최적일지를 고민해 발전과 송배전 시스템을 설계하고 분석하는 거시적 시각을 갖춘 시스템 설계자였다. 즉, 백열전구를 잘 쓸 수 있게 하는 부속품이나 보완재인 소켓, 퓨즈, 전력계 등을 개발하는 것은 물론이고 백열등의 효율적인 보급을 위해서는 효율이 높은 발전기와 배전반의 설계와 제작, 급배전 방식의 경제성 확보, 케이블 공사 등도 새로 개발하거나 구축했다. 에디슨은 자신이 옳다고 믿는 것에 대해서는 과감한 전략가이기도 했다. 전기기술의 혁신으로 당시 독점적인 이익을 누렸던 가스산업을 조명 부문에서 퇴출했다. 또한 단순히 하나의 전등 제조 벤처에 머물지 않고 JP모건 등의 자본을 동원해 경쟁사업자들을 제너럴 일렉트릭(GE)으로 인수·합병해 규모의 경제를 달성해간다.에디슨의 시대가 지나고 정보기술(IT), 유전공학, 인터넷 등이 과학기술의 화두가 된 21세기에도 단순한 발명가보다는 벤처회사 대표, 개선주의자, 시스템 설계자, 전략가의 중요성은 커져 왔다. 마이크로소프트의 빌 게이츠, 애플의 스티브 잡스, 셀레라 지노믹스의 크레이그 벤터, 페이스북의 마크 저커버그 등이 천재적인 과학자나 발명가에 머무른 것이 아니라 벤처회사 대표, 개선주의자, 시스템 설계자, 전략가였기 때문에 성공한 것이다. 아이들에게 과학자의 꿈을 되돌려 주는 것은 필요하다. 하지만 더 나아가 과학자이며 동시에 벤처회사 대표, 개선주의자, 시스템 설계자, 전략가로 성장하는 더 큰 꿈까지 꾸게 해주면 더 좋을 것이다.이희상 성균관대 교수·기술경영학

노자는 ‘도덕경’에서 “도에서 일이 생기고(道生一), 일에서 이가 생기고(一生二), 이에서 삼이 생기고(二生三), 삼에서 만물이 생겼다(三生萬物)”라고 했다. 현대 과학의 눈으로 보면 빅뱅의 순간에 우주적 원리, 즉 도로부터 에너지가 생기고, 아주 초기의 빅뱅 우주에서 에너지는 빛과 물질로 바뀌고, 빛과 물질은 상호 변환을 하면서 양성자·중성자·전자를 만들고, 나중에 양성자·중성자·전자가 조합을 이뤄 자연에 존재하는 수소·탄소·산소·철·우라늄 등 약 100가지 화학원소와 나아가서는 만물을 만든다고 볼 수 있다. 물론 노자가 과학의 관점에서 한 말은 아니겠지만 기막힌 대비라고 하지 않을 수 없다. 김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학일(一)은 우주의 모든 것을 포괄하는 것이어야 하기 때문에 에너지일 수밖에 없다. 에너지는 총량이 보존되면서 모든 것으로 바뀔 수 있는 가능성을 내포하는 유일한 것이기 때문이다. 따라서 138억 년 전, 빅뱅의 순간에 우주에 주어진 것은 에너지인 셈이다. 그런데 현재 우주에는 질량이 있는 물질이라는 형태의 에너지가 있고, 또 질량이 없는 빛이라는 형태의 에너지가 있다. 물론 아직 정체가 밝혀지지 않은 우주 전체 에너지의 70% 정도를 차지하는 암흑에너지가 있지만 우리 주위의 만물을 만드는 에너지는 물질과 빛이라고 봐도 좋을 것이다.빅뱅의 에너지는 물질도 빛도 아닌 순수한 에너지이다. 그렇다면 어떻게 순수한 에너지가 질량을 가진 물질 입자가 될 수 있었는지가 궁금하고 중요한 문제일 수밖에 없다. 우리 몸을 이루는 원자와 분자, 그리고 원자를 구성하는 양성자·중성자·전자, 또 양성자와 중성자를 구성하는 쿼크들 모두 질량을 가진 물질이기 때문에 입자가 질량을 가지게 된 순간은 우리 자신의 궁극적 기원에 해당하는 순간이다. 그리고 입자가 질량을 가지는 메커니즘을 밝히는 것은 우주의 가장 심오한 비밀 중 하나를 푸는 것이다. 1964년 영국의 물리학자 힉스는 물질에 질량을 부여하는 새로운 종류의 입자를 제안했다. 그리고 올해 3월14일에 유럽입자물리연구소(CERN)는 힉스 입자라고 불리는 이 입자의 발견을 발표했다. 이론적으로 제안된 지 거의 50년 만에 강입자가속기 실험을 통해 확인된 것이다. 그동안 이 일에 참여한 수많은 과학자와 투여된 막대한 예산 덕분이다. 이 입자를 힉스 입자로 명명한 것은 이휘소 박사라고 알려졌는데, 한편 리언 레더먼은 힉스 입자를 ‘신의 입자’라고 불렀다. 힉스 입자가 있어야 쿼크, 전자 등이 질량을 가지고 태어나서 현재 우주를 만들 수 있을 테니 신의 입자라 할 만하다. 그런데 한편 이 입자의 검출이 너무나 어렵다 보니 레더먼은 신의 입자는 ‘망할 놈의 입자(The God Damn Particle)’라는 익살도 부렸다.힉스 입자가 제안된 지 50년 만에, 그리고 확인된 지 7개월 만에 힉스, 또 독립적으로 힉스 메커니즘의 이론적 토대를 연구한 벨기에의 앙글레르에게 2013년 노벨 물리학상이 돌아갔다. 기초과학이 어떤 성취를 이룰 수 있는지, 또 인간이 어디까지 도에 접근할 수 있는지 보여주는 최상의 사례라고 할 만하다. 흥미롭게도 힉스 입자는 빅뱅의 순간에 다른 입자에 질량을 부여하고는 자신은 우주에서 사라졌다고 한다. 힉스 입자를 통해 양성자·중성자·전자가 태어나고 138억년 후에 이들로 구성된 힉스와 입자가속기와 또 수많은 과학자의 땀을 통해 힉스 입자가 다시 만들어지고 확인됐다면, 원래의 힉스 입자는 사라졌지만 자신이 배출한 만물을 통해 스스로를 드러낸 셈이니 노자도 무릎을 칠 일이다. 만물이 되돌아가서 일생이(一生二)의 비밀을 풀어낸 셈이니 말이다.김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학