17세기 네덜란드 델프트의 포목상 레이우엔훅은 직접 만든 확대경을 들여다보는 재미에 폭 빠져 살았다. 그는 처음에는 실이나 바늘을 관찰했지만 점차 그 범위가 넓혀져 1674년부터 빗물, 연못, 우물물 등에서 원생동물과 세균을 관찰했다. 그러나 미생물이 어떤 일을 하는지는 알지 못했다.화학자로 출발한 파스퇴르는 상한 주스나 포도주를 연구하다가 부패와 발효가 모두 미생물의 작용이라는 것을 알아냈다. 미생물에 흥미를 느낀 파스퇴르는 인간의 질병도 미생물에 의해 발생한다는 것을 알아내 ‘미생물 병인설’을 발표하게 된다. 당시 의사들은 인간의 질병이 나쁜 공기에 의해 발생한다고 믿고 있었다. 20세기 들어서면서 질병을 일으키는 미생물이 하나씩 확인되고, 예방접종 방법과 항생제가 만들어짐으로써 인간은 간악한 미생물과의 싸움에서 승리를 거머쥐는 듯했다. 서홍관 국립 암센터 의사·가정의학그러나 당혹스러운 사실이 차츰 확인됐다. 우리 인체 내에 무수한 미생물이 존재하는데 우리가 병에 걸리지 않을 뿐 아니라 장내 미생물은 오히려 유익하다는 것이 알려진 것이다. 인간은 스스로가 먹는 음식을 소화하는 데 필요한 효소를 모두 가지고 있지 않으며 장내 미생물이 음식 중 단백질, 지질, 탄수화물 중 많은 부분을 분해한 다음에야 인체는 이들 영양소를 흡수할 수 있다. 또한 어떤 미생물은 우리에게 필요한 비타민을 합성해 주기도 하고, 염증을 막아내는 화합물을 만들어내기도 한다. 우리 인체는 미생물과 거대한 공생관계를 유지하고 있는 셈이다.인간게놈 프로젝트를 성공리에 마친 미국국립보건원은 2008년부터 1억7300만달러(약 2000억원)를 들여 인체 미생물 전체의 유전자 정보를 해독하기 위한 야심찬 작업을 진행했고 그 결과는 놀라웠다. 우리 몸을 이루고 있는 세포의 수는 약 60조 정도인데 비해 미생물의 숫자는 100조를 훨씬 상회하며 사람 1명당 1.35∼2.25㎏의 박테리아를 가지고 있다고 한다.사람의 몸에서 가장 다양한 종류의 미생물이 사는 곳은 대장으로 무려 4000종이 발견됐고, 치아에서는 1300종, 콧속 피부에 900종, 볼 안쪽 점막에 800종, 여성의 질에 300종의 미생물이 발견됐다. 장내 미생물은 주로 배변활동을 원활하게 해주고 정장작용을 한다고 알려졌다. 미생물을 치료제로 사용할 수 있다는 연구결과가 발표됐다. 매년 미국에서는 50만명이 클로스트리디움균에 의해 감염되고 이로 인해 1만4000명이 사망한다. 강력하고 값비싼 항생제로 치료하면 이 균을 죽일 수 있지만 이 과정에서 우리 몸에 유익한 장내 세균도 같이 죽게 된다. 그러나 이런 환자에게 건강한 사람의 대변에서 배출되는 미생물을 먹인 결과 24명의 장염이 완치됐다는 것이다. 연구진은 대변을 먹는 역겨움을 줄이기 위해 대변에서 미생물만 추출해 캡슐에 담아 먹는 방법을 고안해냈다.최근엔 장내 미생물이 우리의 예상을 훨씬 뛰어넘는 역할을 할지도 모른다는 보고가 잇따르고 있다. 장내 세균이 우리 몸의 면역체계에 깊이 개입해 있다고 알려져 있는데 크론병이나 제1형 당뇨병, 아토피를 비롯한 자가면역 질환이 증가하는 이유가 항생제의 무분별한 남용으로 장내 미생물이 줄어들면서 인체 면역체계가 교란되는 결과라는 해석이 대두되고 있다.항암제를 사용하면 암세포만 죽는 것이 아니라 정상 세포도 죽는다. 항생제를 사용하면 나쁜 미생물만 죽는 것이 아니라 유익한 장내 미생물도 죽기 때문에 항생제를 무분별하게 먹는 것은 마치 정상인이 항암제를 복용하는 것과 마찬가지로 해로운 것이다. 우리 몸의 미생물은 우리 편이니 소중하게 다뤄야 한다.서홍관 국립 암센터 의사·가정의학

과학과 기술은 마치 야누스의 얼굴처럼 평화와 번영의 도구, 그리고 전쟁과 파괴의 수단으로도 사용될 수 있다. 과학과 기술이 어떤 용도로 사용되는지에 관한 결정과 책임은 과연 누구에게 있는가.최근 일본 미야자키 하야오 감독의 애니메이션 영화 ‘바람이 분다’는 태평양전쟁을 통해 일본의 대표적 전투기로 이름을 날린 ‘제로센’의 설계자 호리코시 지로 박사의 일대기를 보여준다. 영화에서 인상에 남는 것은 주인공이 멋진 유선형이라고 감탄하며 생선의 가시를 보기 위해 매번 고등어를 먹는 모습이 어찌 보면 어리석을 만큼의 순수함으로 여겨진다.1927년 동경제국대학을 졸업하면서 이미 뛰어난 영재로 이름을 날린 호리코시는 미쓰비시사에 입사해 어린 시절의 꿈인 항공기 설계를 하게 된다. 당시 항공기술의 선진국 독일의 융커스 사에 연수를 가게 되면서 호리코시는 ‘내가 만들고 싶은 것은 전투기도, 폭격기도, 수송기도 아닌 그저 아름다운 비행기일 뿐이다’라고 말한다. 그러나 귀국한 그에게 당시 중·일 전쟁을 수행 중인 일본 해군으로부터 항공모함용 함상 전투기의 개발책임자라는 임무가 주어진다. 호리코시는 아무런 갈등 없이 설계에 전념해 ‘제로센’을 완성시킨다. 호리코시는 그가 개발하는 ‘제로센’이 당시 일본의 군부가 추구하는 제국전쟁의 중요한 수단이 될 것임을 알고 있었을 것이다.호리코시와는 대조적으로 양자역학 발견자 중의 한 명인 베르너 하이젠베르크 박사는 제2차 세계대전이 한창인 1939년 이미 우라늄의 연쇄반응에 관해 알고 있었지만 연구의 방향을 원자로에 대한 물리학적인 이해에 머물도록 의도적으로 많은 노력을 했다. 하이젠베르크는 원자로의 개발을 위한 과정에서 우라늄을 핵무기의 수준으로 농축하는 일이 당시 독일의 상황에서는 매우 무리라는 것을 알고서는 안심했다. 하지만 플루토늄이라는 부산물이 생긴다는 것과 당시 독일의 기술로도 핵무기 수준의 플루토늄 획득이 가능하다는 것을 알고서는 ‘히틀러의 손에 핵무기를 쥐여준다는 생각만으로도 소름이 끼쳤다’고 회고했다.안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학하이젠베르크는 자신의 도덕적 갈등을 해소하기 위해 1941년 물리학자인 닐스 보어를 만나 물리학자들이 전쟁 중에 우라늄에 관해 연구하는 것이 옳은 일인가를 토로했다. 하이젠베르크를 통해 핵무기의 제조가 가능하다는 것을 알게 된 보어는 천재 물리학자 아인슈타인에게 이 사실을 알려 미국이 원자폭탄 개발을 하는 ‘맨해튼 계획’의 단초를 제공한다.1942년 하이젠베르크는 히틀러의 측근들에게 핵무기 제조가 불가능한 것은 아니지만 당시 독일의 능력으로는 힘들다는 의견을 제시하며 핵분열 연구가 과학실험실의 영역을 벗어나지 않도록 지속적인 노력을 기울였다. 그 결과 독일의 핵 관련 연구는 원자로를 만들기 위한 기초 연구에 국한됐다. 하이젠베르크와 그의 동료들이 핵무기 제작이 가능한 것을 잘 알면서도 사실을 감춘 것이다. 히틀러가 그의 거처에서 불과 수 ㎞밖에 떨어져 있지 않은 카이저 빌헬름연구소에서 실제로 어떤 연구가 진행되고 있었는지 전혀 숙지하지 못했다는 사실은 어찌 보면 인류에게 축복이었는지도 모른다.이러한 사례는 과학자의 꿈과 그것을 이루기 위한 연구가 어디까지가 꿈이고 어디서부터가 도덕적 판단의 단초가 되는지 어렵다는 것을 보여준다. 결국 과학자의 꿈 실현이 인류에게 놀라운 혜택을 가져올 수 있는 반면, 오용되면 상상할 수조차 없는 피해를 가져다 줄 수 있다는 가능성에 대해 과학자들 모두가 고민해야 하지 않을까.안도열 서울시립대 석좌교수·양자전자공학

조금 민감한 소비자라면 미래 디스플레이 기술의 진화가 더 나은 TV나 컴퓨터 화면 정도에만 영향을 주지 않을 것임을 인지하고 있다. 이미 ‘마이너리티 리포트’와 같은 미래 공상영화에서 꽤 멋진 여러 형태의 디스플레이 기술을 먼저 엿본 것도 한몫을 했다. 더욱이 올해 미국 라스베이거스 ‘CES 2013’(국제전자제품박람회 2013)에서 선보인 휘거나 접을 수 있는 플렉시블 디스플레이나 구글 안경에서 보여준 실감 나는 화면 인터페이스, 그리고 이제 시판에 들어간 삼성, LG의 곡면 TV는 뭔가 다른 차원의 혁신이 시작되고 있음을 감지하게 한다.사실 디스플레이 분야는 우리나라 전자산업으로서는 의미가 상당하다. 이는 플라스마패널(PDP) 기술로 시작된 최초의 평면형 TV에서 세계 최초로 대량생산을 통해 글로벌 소비자에게 기술선진국 브랜드를 심어준 계기가 됐기 때문이다. 그 후 액정화면(LCD) 기술 혁신을 주도하면서 디스플레이 분야에서 선도기술을 유지했지만, 지난 수년간 PC시장과 맞물려 침체기가 있었기 때문에 이러한 디스플레이 제품이 새 돌파구가 될 것으로 기대하고 있다.그동안 어려웠던 점은 휘어지는 특성에 맞는 새로운 소재·공정의 개발, 휘어짐은 얼마나 가능한지, 그에 따른 수명을 얼마나 늘리느냐 하는 것이었다. 플렉시블 디스플레이의 경우 유리기판 대신 휘어지는 얇은 플라스틱 기판을 주로 사용해야 하므로 저온에서만 유지되는 발광유기소재 등 새로운 기술적 진보가 필요했기 때문이다.주로 휴대폰의 소형 화면에만 이용됐던 유기발광다이오드(OLED) 기술이 대형화에도 성공하면서 이러한 다양하고도 새로운 플랫폼의 디스플레이가 구체화되고 있는 듯하다. OLED 기술은 자체 발광을 함으로써 전력소모가 적고 매우 엷은 패널이 가능해진다. 결국 좀 더 휘어지고 마음대로 접히는 기술을 확보하는 것이 핵심이다.예의주시해야 할 점은 이러한 혁신이 단지 디스플레이 산업의 성패에 국한되지 않는다는 점이다. PC 주변만 고집하다 어려움을 겪고 있는 델이나 휼렛패커드(HP), 스마트폰의 혁신적인 쿨한 기능을 따라가지 못했던 노키아의 경우를 보면 이해될 듯하다.조용수 연세대 교수·신소재공학이제 소비자에게는 디스플레이가 단지 보는 기능이 아니라 만지고 느끼는 일상생활의 일부가 돼 버렸다. 디스플레이 화면을 통해 신문, 잡지, 책을 대체하고 쇼핑을 하고 지인과 대화하는 인터페이스 역할을 하고 있다. 이에 소비자의 기술적 기대치에 따라 제품의 선호도가 극명하게 갈리고 관련 산업군의 재편이 가속화될 수 있다.미래의 디스플레이가 열거한 분야에만 국한되지 않을 것이라는 점도 주목해야 한다. 예를 들어 자동차에 적용돼 다양한 기능의 원도 디스플레이 기술, 건물과 주거지에 열차단 및 에너지재생 기능이 내장된 멀티 기능 디스플레이, 의복에 적용된 입는 컴퓨터 등 미래 생활패턴을 주도하는 기술이 디스플레이에서 시작돼 성패가 결정될 듯하다.이러한 분야에서 기술적 우위를 공고히 하기 위해서는 디자인과 공정기술도 중요하지만 기반이 되는 소재와 부품 분야 연구를 강화하는 것이 장기적으로 중요해 보인다. 아직도 LCD의 핵심 소재인 액정 및 편광판 필름 등은 거의 전량 일본에서 수입하고 있다. 이를 위해 미래 디스플레이 제품을 개발할 때 국내 관련 소재·부품·장비 회사가 서로 경쟁력을 강화하는 것이 도움이 된다. 안정된 시장이 보여야 소재·부품 기업도 연구와 투자에 집중할 수 있기 때문이다. 디스플레이 기술의 혁신, 국내 기업이 지속적으로 선도하길 기대해 본다.조용수 연세대 교수·신소재공학

위대한 과학적 발견이나 발명은 보통 평범한 사람의 상상력이나 예측을 뛰어넘는다. 그러나 훌륭한 과학적 성취가 어떤 잠재력을 가지고 있느냐는 점에 대해서는 위대한 과학자, 사업가, 언론인도 예측이나 평가가 틀리는 경우가 많다. 1865년 보스턴 포스트는 당시 태동기에 있던 전화의 발명에 관해 “전선을 통해 음성을 전달한다는 것은 불가능하거나 혹시 가능하다고 하더라도 실용성이 없다”고 보도했다. 전화, 백열전구, 자동차 등의 등장에 고무된 1899년의 미국 특허청장은 “이제 발명될 만한 것은 모두 발명됐다”고 선언하기까지 했다. 이희상 성균관대 교수·기술경영학과학기술자가 자신의 업적에 대한 적합한 용도조차 예측이 틀리는 경우가 종종 있다. 축음기를 발명한 에디슨은 축음기의 발명이 고인의 유언을 목소리로 남기거나 청각장애인에게 책을 읽어주고 또는 사무용 녹취기로 사용될 것을 고려하고 발명했다. 그러나 이후에 다른 과학기술자가 동전으로 작동하는 기술을 특허 내 축음기를 음악이 나오는 주크박스로 변형해 카페나 술집에 설치한 것에 대해 축음기 발명의 숭고한 이념이 손상된다며 개탄했다고 한다. 하지만 오히려 축음기를 음악을 녹음하고 다시 듣는 용도로 확장한 것이 귀족, 자본가만이 접할 수 있던 음악 감상의 기회를 대중화한 ‘인류에 봉사’하는 과학기술의 산물 중 하나라고 판단해야 할 것이다.과학기술자 자신도 이럴진대 과학기술의 상업적 가치를 정확히 예측해야 하는 기업인의 실패 사례는 더 많다. 복사기 기술은 제록스에 채택되기 이전에 IBM, GE, 코닥, RCA 등 20여개 기업에서 가치가 없을 것이라고 거절당한 바 있다. 스마트폰의 운영체제인 안드로이드를 만든 앤디 루빈은 자신의 기술과 기업을 인수해 달라는 제안을 구글에 하기 전 우리나라 기업에 먼저 했다가 거절당했다. 거절한 기업은 막대한 잠재성이 있는 기술에 대한 가치를 제대로 예측하지 못한 것이고, 자신들의 운명을 바꿀 큰 사업기회를 놓친 것이다.과학기술자와 사업가들이 기술의 완성도나 소비자의 수용도를 예측하는 것은 더 어렵다. 1936년 엔지니어이자 특허변호사인 체스터 칼슨은 발명제안서 초안이 6∼7부씩 필요하지만 이미 발명된 사진기술, 등사기, 오프셋 인쇄기 등으로 이를 해결할 수 없다는 사실에 착안해 직접 복사기 발명을 추진한다. 2년 만에 드디어 건식 복사기술로 한 페이지를 복사하는 데 성공하지만, 곧 쓸모있는 제품이 될 것이라는 낙관적 예측은 어긋난다. 즉, 복사물이 희미해지거나 종이가 열로 부풀어 오르고 변색되는 등의 문제로 상품화를 위한 연구 개발에 10년이라는 시간이 더 필요했다. 마침내 1949년 핼로이드라는 회사가 칼슨의 기술 라이선스를 구입해 제록스 모델 A라는 제품을 생산하게 된다. 하지만 이 복사기는 복사 한 번에 39단계의 수작업이 필요해 오프셋 인쇄기의 마스터 종이를 준비하는 용도로만 주로 사용됐다. 일반인이 복사기를 사용하기까지는 10년이란 세월이 더 필요했고, 1959년이 돼서야 최초의 상업적 성공을 거둔 전자복사기가 만들어진다. 과학기술의 실현 시기, 적합한 용도, 상업적 가치, 완성도, 소비자 수용도를 정확히 예측하는 것은 무척 어려운 일이다. 하지만 이것이 연구개발된 과학기술을 더 잘 쓰고 궁극적으로 인류와 사회를 발전하게 하기 위해서는 필수적이다. 따라서 과학기술을 연구개발하는 것처럼 과학기술의 실현 시기, 적합한 용도, 상업적 가치, 완성도, 소비자 수용도에 대한 예측에도 최선을 다하는 노력이 필요하다.이희상 성균관대 교수·기술경영학

글을 쓸 때는 일단 문법에 맞추어야 한다. 그러나 아무리 문법에 잘 맞더라도 내용이 빈약하거나 앞뒤가 안 맞으면 좋은 글이라고 할 수 없을 것이다. 특히 소설처럼 흥미로운 이야기를 통해 저자의 생각을 전달하고자 하는 글에서는 문법보다 스토리가 핵심이다. 따라서 소설을 읽으면서 스토리에는 관심이 없고 문법이 틀리지 않았나만 따진다면 본말이 전도된 셈이다.과학을 공부하는 데도 비슷한 면이 있다. 자연 법칙을 배우고 문제를 풀면서 법칙을 익히는 것은 글쓰기에서 문법을 배우고 익히는 것과 비슷하다. 그것도 중요하다. 자연은 일정한 법칙에 따라 돌아가기 때문에 그런 법칙을 잘 알아야 응용력이 생기고, 과학의 기초적인 발견이 기술로 발전해 삶의 질을 향상시키는 데 활용될 수 있는 것이다. 그런데 물체의 운동 법칙이나 화학결합의 원리 등 과학의 기본을 잘 알더라도 이런 법칙과 원칙이 자연이라는 큰 그림에서 어떤 의미와 위치를 가지는지 생각해 볼 기회도 없고 관심도 없다면 아쉬운 일이다. 이는 마치 문학 작품을 읽으면서 문법만 따지다가 스토리에 재미를 느끼지도 못하고 넓은 문학의 세계를 놓치게 되는 것과 같다.우리나라의 성인 중에 과학에 대해 호감이나 좋은 추억을 가진 사람이 얼마나 될까. 내가 알기에는 대부분은 과학을 따분한 암기 과목으로 기억하고 다시 생각하고 싶지도 않아 한다. 의미를 떠나서 마지못해 공식을 암기하고 문제를 풀었으니 바로 잊어버린 것은 물론 다시 생각하고 싶지도 않은 것이다. 그러고 보니 사회에 나간 후에도 스스로 과학 관련 책을 찾아 읽고 교양을 쌓는다는 것도 엄두가 안 난다. 그런데 그럴 수밖에 없었던 것은 과거에는 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 과학의 여러 분야가 따로 발전하다 보니 과학 교육에서도 서로 간의 관계를 보여주지 못했기 때문이다. 역사의 주요 사건을 배우지만 그들 사이의 관련을 놓치는 격이다.김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학그런데 과학 교육에서 희망적인 소식이 들려오고 있다. 최근 교육부가 발표한 수능 개선안 중에 한국사와 함께 문과 이과 구분없이 융합 과학을 필수적으로 치르도록 하는 안이 들어있는 것이다. 현재 수능을 치르는 학생이 선택하는 과학탐구 영역의 과목은 물리, 화학, 생물, 지구과학의 1, 2 과목으로 모두 단순 지식을 테스트하는 식으로 출제된다. 그래서 수능 준비도 스토리보다는 문법 위주의 공부가 될 수밖에 없다. 그러나 2011년에 도입돼 전국의 많은 고등학교에서 3년째 수업이 진행되고 있는 융합 과학은 우주의 기원부터 생명 현상에 이르기까지 우주의 역사를 통해 자연의 문법과 아울러 웅장한 자연의 스토리를 배우게 디자인돼 있다. 마치 고조선, 삼국시대, 고려, 조선의 역사가 어떻게 유기적으로 연결돼 오늘의 대한민국을 이루게 됐는지를 이야기 식으로 배우는 것과 마찬가지다.물론 융합 과학이 아직은 완전히 정착되지는 못했기 때문에 몇 년 동안은 교사 양성 및 연수, 교과서 정비 등 준비를 갖추어야 한다. 그래서 수년의 과도기를 거쳐 융합 과학이 한국사와 함께 수능에 필수 과목으로 도입된다면 학생들이 우리 자신의 역사와 아울러 우리 역사의 밑바탕이 되는 우주의 역사까지 균형 있게 공부하는 이상적인 시스템이 이루어질 것이다. 세계적으로 인정받는 우리나라의 교육열이 이처럼 바람직한 방향으로 유도된다면 우리 사회는 인간과 자연에 대한 균형 있는 이해를 갖춘 사회로 업그레이드될 것이다.138억년 우주의 역사에서 인간의 역사 시대는 채 만 년이 못 된다. 그래도 그것은 우리 자신의 역사이기 때문에 잘 배워야 한다. 한편 우주의 역사도 배워야 한다. 우리는 우주의 자식이고, 그래서 우주의 역사도 우리 자신의 역사이기 때문이다.김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학

1985년 봄날이었다. 나는 제주도행 신혼부부로 이뤄진 여행팀에 끼어 신혼여행을 떠났다. 가이드는 돌하르방을 보여주며 코를 만지면 아들을 낳는다고 했다. 모든 신혼부부가 그 코를 잡고 사진을 찍었다. 그 뒤 국내외 여러 여행지에서 조각상이 나타날 때마다 어디를 만지면 행운이 온다는 식의 이야기를 들으면 내 차례가 오기를 기다렸다가 코든 어디든 만진 기억이 난다.군산 앞바다의 선유도라는 섬에서 군 복무 대신 무의촌 근무를 할 때다. 말도라는 섬을 방문해 그 섬에 있는 영신당이라는 신당에 대해 물어보고 있었는데 60세쯤 돼 보이는 분이 “말도의 산신님이 매우 쎄서 정말 조심해야 한다”고 했다. 얼마나 무섭냐고 물었더니 한번은 육지에 사는 사람이 시집간 딸집에 놀러왔다가 중풍에 걸렸는데 알고 보니 개고기를 먹고 영신당 옆을 얼씬거리다 지골(指骨)을 맞아 그렇게 됐다는 것이다. 또 한 여인은 소변이 마려워 영신당 근처에서 볼 일을 봤다가 애를 못 낳는 벌을 받았다고 한다. 그래서 섬사람들은 그 산신을 달래기 위해 정월마다 육지에서 제수를 사다가 정성껏 대접을 했다고 한다. 그러나 이제 아무도 영신당에 제사를 모시지 않지만 누구도 산신의 처벌을 받고 있는 것 같지 않다. 산신을 믿을 때는 분명 산신이 존재하는 것 같았지만 믿지 않고 보니 없는 것처럼 여겨지는 것을 어떻게 설명해야 할까.인간은 오감에 의해 몸에 들어오는 정보를 그대로 받아들이기보다는 자신의 믿음에 따라 재해석한다는 것이다. 내가 산신을 철석같이 믿는다면 나 역시 일상생활에서 벌어지는 일을 산신의 노여움으로 해석하게 될 것이다. 사실 딸집에 왔다가 중풍에 걸린 사람은 우연히 그렇게 된 것일 수 있다. 그러나 당시 섬사람들은 산신의 노여움으로 해석한 것이다. 만약 지금 누군가 섬을 방문했다가 중풍에 걸린다면 고혈압을 왜 조절하지 않았느냐는 힐난을 듣거나 콜레스테롤 조절을 열심히 하라는 말을 들을 것이다. 서홍관 국립암센터 의사·가정의학어떤 사람은 꿈속에 친정아버지가 보이면 꼭 전화를 드린다고 한다. 친정아버지가 꿈에 보인다는 것은 신상에 무슨 나쁜 일이 생겼을지 모르는 징조라 믿기 때문이다. 그러나 재미있는 것은 전화할 때마다 친정아버지에게 아무 문제가 없다고 해서 원래 가진 믿음을 바꾸지는 않는다. 그러나 열 번 틀린 전화를 하고 열한 번 째 친정아버지가 몸이 아프다면 그 사람은 자신의 믿음이 옳다는 근거를 드디어 확보한 것으로 생각할 것이다.즉 인간은 주어진 사물에 따라 합리적인 정보를 얻기보다는 자신의 믿음에 따라 정보를 해석하는 경향이 있다. 인간이 어떤 믿음을 갖게 되는 것은 자라온 가정환경, 부모의 문화적 배경 등 개별적 체험에 따라 달라진다. 어떤 학자는 이러한 믿음이 진화 과정에서 유리한 것이어서 발전했다고 주장한다. 풀숲에서 바스락거리는 소리가 들렸을 때 그 소리가 바람소리일 수도 있고, 사자의 발자국소리일 수도 있다고 치자. 이런 경우 우연한 바람소리라고 무시했는데 그게 사자의 발자국소리라면 위험에 처할 것이다. 반대로 사자의 발자국 소리로 생각했는데 바람 소리에 불과하다면 그다지 심각한 손실은 아닐 것이다. 이에 외부의 자극에서 자신이 의미를 부여하는 특성이 진화적으로 생존을 높였기 때문에 인간은 외부의 자극을 자기 식으로 해석하는 특성을 가지게 됐다고 한다.우리의 믿음이 위험하지 않은 잘못된 믿음이라면 다행이지만 그 잘못된 믿음 때문에 목숨을 걸거나 온 재산을 건다면 어떻게 될까. 우리가 믿는 것 중에서 과연 근거가 확실한 것은 무엇인가. 우리가 혹시라도 지나치게 의미부여를 하면서 사는 것은 아닌지 한번은 돌아봐야 할 것 같다.서홍관 국립암센터 의사·가정의학

블록버스터 영화 ‘다빈치 코드’로 유명한 작가 댄 브라운은 단테의 신곡을 현대판 스릴러로 녹여낸 최신작 ‘인페르노’에서 지구가 이제 더 이상 지탱할 수 없을 정도로 급속히 진행 중인 인구증가와 환경파괴 문제를 다루고 있다. 이 소설은 전 지구적인 재난을 막기 위해서는 과격한 수단도 마다하지 않는 천재 유전공학자 조브리스트 버트런드 박사와 여의사 시에나 브룩스 박사, 기호 학자 하버드대 로버트 랭던 교수 간의 애증과 갈등의 대결구도가 주된 스토리 라인으로 구성돼 있다. 안도열 서울시립대 석좌 교수·양자전자공학이 작품에서 버트런드는 인간의 탐욕이 환경파괴와 급속한 인구증가를 초래하고 있어 단테의 신곡 ‘지옥편’처럼 인간의 죄악에 의해 인류는 멸망할 수밖에 없다고 믿고 이를 방지하기 위해 공기로 전염되는 바이러스를 이용해 인간의 유전자를 바꿔 인구를 줄이려고 한다. 이어 버트런드는 ‘바이럴 벡터’(viral vector)라고 불리는 인간의 생식유전자 코드를 변경시킨 바이러스를 만들어 내는 데 성공하고 이를 유포시키려 한다. 반면 이에 대응해 브룩스와 랭던은 이를 저지하려고 하는데 실패하고 만다.작가 브라운은 대학에서 영어, 스페인어, 예술사를 전공했다. 그가 전공한 배경을 보면 단테의 신곡을 주제로 삼아 신작을 구성한 것은 어쩌면 그다지 놀랄 일이 아닐지 모른다. 그러나 순수 인문학을 전공한 그가 신곡의 지옥편을 배경으로 현대사회의 당면과제인 환경파괴, 인구문제, 그리고 바이오 및 유전공학에 관한 내용을 날줄과 씨줄을 엮듯 자연스럽게 스토리를 써내려가는 능력은 매우 놀랍다. ‘인페르노’에 나오는 바이럴 벡터를 만들어 내려면 인간 게놈의 복잡성과 특정한 위치에 있는 유전자(DNA)를 변경할 수 있는 지식이 필요한 데 이를 위해선 매우 방대한 인간 염색체의 유전자에 대해 깊은 이해가 선행돼야 한다.이처럼 인문학을 전공한 후 다른 분야에서 두각을 나타내는 사례를 외국에서는 흔히 볼 수 있다. 영화 ‘프리티 우먼’의 주연을 맡았던 배우 리처드 기어는 철학을 공부했으며, 2003년 노벨 물리학상을 받은 앤서니 레깃 교수도 인문학을 공부했다.반면 우리나라는 다른 어느 나라보다도 전공 사이의 벽이 높은 것 같다. 대개 영화배우가 되려면 연극영화학을, 소설가는 국문학을 전공해야 한다. 즉 성격이 다른 분야를 넘나들어 성과를 거두는 일은 제도적으로 아니 관습적으로 매우 어렵다.2011년 미국 뉴욕주 보건국의 도널드 파슨 박사는 대규모 게놈의 DNA 분석, 단백질 폴딩의 기능적 이해와 이에 기초한 타깃 중심의 항암치료제 개발에는 현재의 컴퓨팅 능력을 초월하는 연산능력이 요구되며, 퀀텀 컴퓨팅(방대한 용량과 초병렬 계산이 동시에 가능한 컴퓨터)이 이러한 난제를 해결해 줄 것이라고 예측한 바 있다. 또 피츠버그 대학의 구르데브 더트 박사는 현재의 자기공명영상(MRI)으로는 불가능한 생체 내의 단일세포나 단일분자의 분석이 퀀텀 컴퓨팅 기술을 적용하면 가능해질 것으로 내다보고 있다. 하지만 우리나라에서는 아직도 퀀텀 컴퓨팅이 물리학과 전자공학의 영역으로만 여겨지며 관심 수준에 머물러 있다. 그 사이 선진국에서는 대규모 예산이 연구개발에 투입돼 캐나다의 D-Wave사처럼 상용화된 퀀텀 컴퓨터 판매가 이뤄지기 시작했다. 더욱이 수리과학의 영역을 넘어 생물학과 의학의 영역으로 확산되는 현실을 보면서 과연 우리가 퀀텀 테크놀로지라는 기술의 장벽을 넘어갈 수 있을 것인가 우려가 앞선다.이제 우리도 더 늦기 전에 두터운 전공의 벽을 허물고, 사고의 자유를 확산시켜야 한다.안도열 서울시립대 석좌 교수·양자전자공학

더워도 너무 덥다. 도대체 이런 적이 있었나 싶다. 세계 과학자가 예측했던 이상기후 현상이 현실로 깊이 들어온 듯하다. 몇 년간의 기후변화로 보아 앞으로 다가올 더 큰 잠재적 심각성에 걱정이 앞선다. 무더위로 인한 일상의 무기력증은 차치하더라도 우리나라 기후에 맞았던 농작물, 어패류, 생태계와 더불어 자연환경에 미치는 영향 등 어떤 변화가 얼마나 빠르게 다가올 것인가에 대한 우려의 목소리가 높다.그러면 이상기후의 원인은 무엇일까. 최근 급격히 전개된 이상기후의 주원인이 이산화탄소의 배출이라는 것은 인지하고 있는 사실이다. 사실 지구온난화를 유발하는 온실가스는 이미 1997년 유엔 기후변화협약당사국총회(COP)에서 지정한 대로 이산화탄소를 비롯한 메탄, 이산화질소, 과불화탄소 등 6대 주요 부산물에 해당한다. 예를 들어 이산화탄소는 석유, 석탄과 같은 화석연료의 연소에 의해 주로 발생하며 메탄은 폐기물, 음식물 쓰레기, 가축 배설물 등에 의해 나타나게 된다. 특히 이산화탄소는 조절 가능한 온실가스로서 전체 가스 배출의 80%를 차지하게 돼 억제해야 할 주요 대상이다. 조용수 연세대 교수·신소재공학그런데 지난 십 수 년간 탄소배출의 주요 지역이 중국이라는 점은 여러 지표에서 드러난다. 2012년 기준으로도 세계 석탄 생산량의 절반을 소비했고, 2008년 이후 세계 이산화탄소 배출 증가의 약 80%가 중국이다. 다행스러운 것은 중국을 비롯한 주요 국가가 이를 개선하고자 하는 노력에 사활을 걸고 있다는 것이다.그러면 이상기후의 주범인 이산화탄소 배출을 줄이려면 어떻게 해야 할까. 기술적으로는 이산화탄소 배출을 억제하거나 없애는 새로운 에너지원을 찾아야 한다. 풍력이나 바이오, 태양에너지, 연료전지에 해당하는 신재생에너지원에 근거한 새로운 발전소를 건립하거나 원자력이나 수력발전으로 화석연료를 대체하는 기술, 그리고 전기차 보급과 같이 이산화탄소 배출을 배제하는 기술을 열거할 수 있다. 풍력발전만으로도 중국은 2030년까지 탄소 배출을 30%가량 줄일 수 있다고 믿고 있다.요즘엔 발생한 이산화탄소를 포집하거나 저장하는 기술 개발과 함께 이를 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 장기적으로는 30%가량 배출된 이산화탄소를 다시 포집, 저장해서 농업이나 산업용으로 재사용하고 한편으론 땅속에 매몰시킴으로써 현격하게 이산화탄소에 의한 온실효과를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한 네덜란드 연구진은 이산화탄소를 이용해 직접 전기를 생산하는 기술을 발표한 적도 있다. 이산화탄소 억제를 위한 천문학적인 연구비가 세계에서 소비되고 있는 것이다.하지만 이와 같은 탄소배출 억제를 위한 노력에서 우리가 간과해선 안 될 일이 있다. 바로 각국이 정한 중장기 탄소억제 목표에 따라 에너지 기술력과 관련 산업의 시장 개편이 급속하게 이뤄진다는 점이다. 가령 중국의 태양전지 총생산 능력이 이미 2012년 세계가 필요로 하는 패널 수요량을 초과하고 있다. 이는 지난해부터 시작된 국내 대기업의 태양전지 사업의 철수와 무관하지 않다. 기술력으로 더 우수한 성능의 태양전지 개발만이 살 길이나 국내 기업은 글로벌 가격경쟁에서 살아남을 첨단기술력을 가지고 있지 못하다.중국의 천연가스 의존도는 앞으로 10년간 매해 두 자릿수 이상 증가하고 원자력발전 능력도 2030년까지 지금의 15배 이상 증가할 것으로 예측하고 있다. 문제는 이 같은 비전이 실현되면 중국의 관련 과학기술력은 세계 최고 수준에 근접할 것이고 거대한 시장을 기반으로 산업의 주도권 및 자국에 맞는 규제를 통해 장악력을 높이려 들 것이다. 더 늦기 전에 우리도 국내 에너지 관련 과학기술력의 제고를 심각하게 고민해야 할 때다.조용수 연세대 교수·신소재공학

사람은 만물의 영장이라고 하며 인간 이외의 동물을 자신보다 낮은 존재로 간주한다. 특히 ‘벌레 보듯이’라는 표현을 통해 알 수 있듯 동물 중에서도 곤충을 더욱 하찮은 존재로 생각하는 경향이 있다. 그러나 곤충 중에는 환경 적응성이나 과업 달성에서 인간에 필적하거나 능가하는 존재도 있다. 인간과는 비교가 안 되는 지적 능력을 가지고도 이런 능력을 달성하는 곤충인 꿀벌, 개미, 흰개미, 바퀴벌레 등의 공통점은 사회적 곤충이라는 점이다.꿀벌은 식량인 꽃의 꿀 생산과 저장 능력을 판단할 때 일종의 집단 의사결정을 진행한다. 즉, 수색하고 돌아온 여러 마리의 척후병 꿀벌이 8자 춤을 추고, 집에 남아 있던 더 많은 벌은 이들의 8자 춤을 보고서 몇 킬로미터 바깥에 있는 꽃의 꿀 양과 품질을 마치 우리 인간사회의 위원회가 결정하듯 집단적으로 판단해 꿀을 채집하기 위한 벌떼의 출격을 결정한다고 알려져 있다.바퀴벌레는 혼자 먹기에 넘치는 먹이를 발견하면 페르몬이란 화학물질을 이용해 다른 바퀴에게 알려서 많은 바퀴벌레가 같이 만찬을 즐기도록 한다. 이와 같은 사회적 의사소통은 개별 바퀴벌레의 생존뿐이 아닌 바퀴벌레 집단 전체의 생존에도 효과적으로 사용된다. 예를 들어 한 무리의 바퀴벌레가 사람의 출입이 거의 없는 도서관의 오래된 책 보관창고에서 둥지를 틀었다면, 이들은 원래 바퀴벌레가 좋아하는 기름기 있고 단 음식을 먹고자 하는 욕망을 집단적으로 포기하고 오래된 책에 사용된 수십년 전 말라 비틀어진 제본용 접착제를 유일한 식량으로 선택해 종족을 보존한다고 한다. 단맛을 좋아하는 바퀴벌레를 잡는 먹이형 살충제가 개발된 최근 20년 사이에 독일 바퀴벌레는 단맛을 쓴맛으로 느끼는 방향으로 진화해오고 있다는 사실이 최근 사이언스지에 보고된 바도 있다.개미와 흰개미는 꿀벌이나 바퀴벌레보다도 높은 수준의 사회를 이루고 있다. 개미의 경우 먹이를 얻어오고 살아남는 수준의 사회활동이 아니라, 종에 따라서는 다른 곤충을 집단으로 공격하는 전쟁을 통해 이익을 얻거나, 나뭇잎을 잘라다가 거기에서 일종의 버섯이 자라도록 농사를 짓거나, 진드기로부터 꿀을 얻어와 다른 종의 개미를 노예로 하고 이들의 몸통에 진딧물 꿀을 보관할 정도로 사회의 복잡성이 발전한다. 한편 흰개미는 수미터 높이 탑모양의 집을 어떤 설계도, 도구, 기계, 수송수단도 없이 짓는다. 평범한 흰개미 탑은 흰개미와 사람의 몸집 크기를 비교하면 피라미드나 버즈칼리파보다도 거대한 건축물이다. 개미와 흰개미는 자신의 주변에 페르몬이라는 화학물질을 발라두고 다른 개체가 이를 탐지해 상황을 인식하는 간접통신을 통해 인간의 대화나 꿀벌의 날갯짓을 대신한다.컴퓨터나 휴대전화를 사용하지 않으면서도 몇 십만, 몇 백만 마리의 개미, 흰개미는 제국 전체가 필요로 하는 좋은 길을 찾고 도시를 건설해 운영하는 것은 분명 경이롭다. 최근 컴퓨터과학자들이 ‘생물학적-영감-컴퓨팅(bio-inspired-algorithm)’이란 이름으로 개미가 페르몬을 활용하는 것을 흉내 낸 개미왕국 알고리즘이나 꿀벌의 행동을 흉내 낸 인공벌왕국 알고리즘 등을 연구하고 있다. 그러나 사회적 곤충으로부터의 시사점은 이와 같은 계산학적인 활용보다는 바람직한 사회적 소통의 자세를 벤치마킹하는 것이 더 중요한 것 같다. 중소기업과 대기업의 상생, 사회적 양극화 해소, 세대 간 갈등 해결 등이 현재 우리 사회가 가진 복잡다단한 문제다. 우리가 사회적 곤충에게서 배워야 할 것은 8자 춤이나 페르몬보다도 더 명확한, 다른 사람으로부터의 목소리를 경청하고 같이 발전한다는 자세를 갖추는 것이라고 생각한다.이희상 성균관대 교수·기술경영학

내가 요즘 즐겨 암송하는 시 중에 독일계 미국인인 맥스 어만이 1927년에 쓴 ‘데시데라타(Desiderata)’가 있다. 뒤늦게 세상에 알려져서 널리 사랑을 받고 있는 이 시의 제목은 ‘간절히 바라는 것들’ 정도의 뜻을 가지고 있는 라틴어인데 ‘시끄럽고 분주한 가운데 평온히 나아가며, 침묵 속에 자리 잡은 평화를 기억하라(Go placidly amid the noise and haste, and remember what peace there may be in silence.)’라는 첫 대목부터 ‘모든 가짜, 시시한 일, 부서진 꿈에도 불구하고 세상은 아름답다. 조심해라. 그리고 행복하도록 애써라’라는 마지막 대목까지 삶의 지혜가 넘친다. 김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학그런데 이 시를 처음 읽었을 때 내 눈을 번쩍 띄게 한 것은 ‘당신은 나무보다 별보다 못하지 않은 우주의 자식이다. 그리고 당신에게는 분명하지 않을지 몰라도 분명히 우주는 제 방향으로 나아가고 있다(no doubt the universe is unfolding as it should)’라는 대목이었다. 인간도, 나무도, 별도 모두 우주가 어떤 방향으로 전개돼 나타난 결과라는 말이다. 그러고 보면 우리가 존재하는 것은 지구상 생명의 역사에서 광합성을 할 수 있는 식물이 먼저 등장했기 때문이고, 우리와 나무가 존재하는 것은 별에서 탄소, 산소 등의 화학 원소가 만들어졌기 때문이다.흥미롭게도 이 시가 발표되고 나서 2년 후인 1929년에 미국의 천문학자 에드윈 허블이 우주 팽창의 단서를 발견했다. 당시 세계 최대 망원경으로 볼 수 있는 수백만 광년 거리의 약 40개 은하가 모두 멀어져 가고 있었는데, 멀리 있는 은하일수록 더 빨리 멀어지는 것이었다. 이 관찰은 결국 빅뱅우주론으로 이어졌다. 지금 우리가 보고 있는 우주는 138억년 전 한 점으로 출발해 팽창하면서 현재 우주로 전개돼 왔다는 것이다.알고 보니 우주가 팽창하면서 온도가 떨어지지 않았다면 우리 주위의 만물이 존재할 수 없다. 온도가 아주 높아서 전자가 높은 에너지를 가지고 운동하는 초기 우주에서는 우리 몸을 구성하는 중성 원자가 있을 수 없다. 전자가 원자핵에 붙잡혀 있지 않기 때문이다. 그러나 온도가 떨어지면 돈이 다 떨어진 탕자가 아버지에게 돌아오듯 음전하를 가진 전자가 양전하를 가진 핵에 끌려 중성 원자를 만들게 된다. 그리고 중성 원자가 생겨야 이들이 중력으로 끌려서 별을 만들고, 별의 내부에서 나중에 태양계와 생명을 만드는 데 필요한 원소가 만들어진다.나는 가끔 무심코 ‘분명히 우주는 제 방향으로 팽창하고 있다(no doubt the universe is expanding as it should)’라고 읊조리는 자신을 발견하고 웃음을 짓고는 한다. 우주가 팽창하면서 제 방향으로 전개되지 않았더라면 별도, 나무도, 우리도 있을 수 없을 텐데 이런 우주적 드라마의 구도를 파악한 인간은 나무나 별보다 뒤에 등장했지만 어만의 말대로 나무나 별보다 못하지 않다. 그런데 어만은 어떻게 허블의 발견이 이루어지기 전, 우주의 팽창을 모르면서 우주가 제 방향으로 나아가고 있다는 것을 눈치 챘을지 궁금하다. 실은 우주의 팽창을 파악하고 나서 과학자들은 왜 진작 우주가 팽창할 수밖에 없다는 것을 깨닫지 못했을까 하고 아쉬워했다. 우주는 인간의 생각을 초월하는 것이다.그렇다. 세상에는 가짜가 넘치고, 마지못해 해야 하는 부질없는 일도 많고, 대부분의 꿈은 부서진다. 그럼에도 별과 나무와 시인을 찾아볼 수 있는 세상은 아름답다. 그래서 우리는 패배주의에 빠지거나 아까운 인생을 낭비하지 않도록 조심해야 한다. 그리고 행복하도록 애써야 한다. 행복은 그저 주어지는 것이 아니기 때문이다.김희준 광주과학기술원 석좌교수·화학