19세기말 전화와 철도가 지리적으로 멀리 떨어진 지역을 물리적으로 연결해 지역 간 무역과 문화의 확산을 촉진해 산업사회에서 정보사회로의 발전을 이끌었다. 이와 유사하게 20세기 후반 등장한 월드와이드웹(WWW) 등의 정보통신기술은 인터넷으로 대변되는 사이버공간을 통해 지리적·시간적 제약 없이 전 세계를 연결함으로써 우리 사회를 고도화된 스마트 정보사회로 진화시키고 있다.임종인 고려대 정보보호대학원장·사이버국방학인터넷뱅킹이나 온라인쇼핑 등 전자거래에서 음악·영화·도서와 같은 문화 활동, 이메일·메신저·소셜네트워크서비스(SNS)를 통한 의사소통과 만남의 장으로 각광받고 있다. 또한 웹 검색·온라인 강좌·디지털 도서관 등을 통한 지식정보의 검색·습득·교류, 최근에는 인터넷 정치 참여에 이르기까지 수많은 사회적 활동이 인터넷을 통해 이루어진다. 이러한 정보사회의 수많은 사이버 활동은 동시성, 접근성, 효율성 등의 다양한 측면에서 우리의 삶과 시간을 더욱 가치 있게 보낼 수 있도록 한다. 하지만 인터넷상의 사이버 공간에서는 사람과 사람이 직접 만나지 않는 비대면적 특징으로 인해 자신이 누구인지를 감출 수 있는 익명성이 기본적으로 가능하다. 하지만 익명성이 악용되는 경우 사이버상의 활동에 대한 신뢰가 저해될 수 있고 나아가 사이버 공간의 활동 자체를 불가능하게 될 수 있다.인증 기술은 정보사회의 익명성 문제 해결을 위한 기술로 인터넷 등에서 전송되는 다양한 메시지의 송수신에서 적법한 사용자의 신원을 식별하고 전송되는 메시지 내용의 무결성을 보장함으로써 사이버공간상의 다양한 사회적 활동에서 이용자 신원의 신뢰성을 제공한다. 인증기술은 기본적으로 사용자의 신원 확인을 목적으로 하지만 인증 과정에서의 다양한 정보 처리에서 개인정보 침해의 우려가 제기됨에 따라 익명성을 보장하면서 인증을 제공하는 익명인증기술도 개발되고 있다.인증기술은 이용되는 인증 요소의 유형에 따라 크게 지식기반, 소지기반, 특징기반으로 분류되며 이외에도 사용자의 행동 패턴이나 사용자와 관련된 사실을 이용하는 인증기술도 존재한다. 지식기반 인증은 사용자가 알고 있는 지식을 인증에 이용하는 방식으로 우리가 일반적으로 웹에서 사용하는 아이디와 비밀번호가 이에 해당된다. 소지기반 인증은 사용자가 가진 물리적 매체를 이용해 인증하는 방식으로 전자금융거래 등에서 사용되는 보안카드, 일회용 패스워드(OTP)가 대표적이다. 특징기반 인증은 사용자에 내재된 특징을 인증에 이용하는 방식으로 출입문 등에 사용되는 지문, 홍채 등의 생체인식이 대표적 예이다.현재 개인 신원 확인이 반드시 필요한 금융 분야 등을 중심으로 광범위하게 사용 중인 인증기술은 개인정보 유출, 해킹과 같은 문제가 사회 이슈로 부상함에 따라 암호기술과 함께 사이버공간에서 다양한 정보를 안전하게 전송하고 신뢰성을 보장하는 기반기술로서 분류되고 있다. 최근에는 모바일과 클라우드 등의 신정보기술(IT) 환경에서 급격히 증가한 스마트폰 기기인증기술이 요구되면서 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 얼마 전 국내에서 발생한 안전결제(ISP) 해킹 사례에서 인터넷 소액결제에서 사용되는 ISP 인증서가 유출돼 190여명이 2억원에 가까운 피해를 본 것으로 밝혀진 바 있다. 이와같이 정보사회의 신뢰를 제공하는 핵심 기술로 우리 삶 속에 자리잡은 인증기술의 보안위협이 실현된다면 그 피해는 이루 말할 수 없을 것이다. 이제 우리 생활 속에서 사용되는 인증기술의 중요성을 인식하고 이를 사용함에 있어 보다 더 관심과 주의를 가질 필요가 있다.임종인 고려대 정보보호대학원장·사이버국방학

자연은 과학기술의 진보를 위한 아이디어의 보고이다. 가령 생체모방 기술은 생명체의 기능과 구조에서 아이디어를 얻는다. 그런데 현대의 초정밀 가공기술 덕분에 과학자는 자연에서는 전혀 존재하지 않는 새로운 물질을 창조할 수 있게 됐다. 메타(meta)물질도 그 중 하나이다. 메타는 그리스어로 ‘초월’을 의미하는데, 이로 유추할 수 있듯 메타물질이란 인공적으로 설계해 만든 물질을 일컫는다. 최근 빛을 다루는 광학 분야에서 메타물질 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 메타물질에서 나타나는 새로운 과학 현상뿐만 아니라 이를 다양한 분야에 응용할 수 있는 무궁한 가능성이 과학자의 흥미를 끌고 있는 것이다. 고재현 한림대 교수·물리학빛의 진행 방향이 꺾이는 굴절은 일상생활에서 매우 친숙한 광학 현상이다. 물컵에 담긴 젓가락이 구부러져 보인다거나 렌즈로 빛을 모으는 현상 등이 두 물질이 만나는 계면에서 생기는 굴절 현상의 예이다. 이때 빛이 꺾이는 정도를 광학에서는 ‘굴절률’로 나타낸다. 굴절률이 클수록 빛이 더 많이 꺾이게 된다. 굴절 현상은 물질을 구성하는 수많은 원자가 빛과 상호 작용하는 과정에서 발현된다. 따라서 물질의 구성단위를 인위적으로 만들어 조절한다면 우리는 굴절률을 마음대로 조절해 빛을 통제할 새로운 가능성을 얻을 수 있다. 이에 따라 과학자는 머리카락 굵기의 수백분의 일 정도에 불과한 작은 구조물을 주기적으로 배치해 메타물질을 만들고 빛을 다루고자 한다.메타물질이 적용될 분야 중 하나로 ‘투명망토기술’이 있다. 우리가 물체를 지각할 수 있는 것은 주변의 조명광이나 태양빛이 물체의 표면에서 반사된 후 우리 눈에 들어오기 때문이다. 그런데 물체의 주변 공간에 메타물질을 잘 설계해 배치하면 이 공간을 지나는 빛은 물체에 닿지 않고 주변을 에둘러 돈 후 원래의 방향을 따라 진행하기 때문에 외부에서는 물체를 인식하지 못하게 된다. 이처럼 물체를 빛으로부터 감추기 위해서는 이를 감싸는 투명망토 물질의 굴절률이 특수한 분포를 유지해야 하는데 메타물질은 이런 면에서 이상적인 물질이다.지금까지 연구된 투명망토는 형태가 고정돼 있는 물체에만 기능하는 한계를 보였다. 그런데 얼마전 연세대 연구팀은 세계적 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션’에 스마트 메타물질을 활용한 투명망토 기술을 발표해 화제가 됐다. 이 연구팀은 투명망토로서 신축성이 뛰어난 실리콘 고무튜브를 규칙적으로 배열한 메타물질을 활용했는데 이 물질은 압력에 따라 변형돼도 투명망토가 가져야 하는 특수한 굴절률 분포를 만족하도록 설계됐다. 이러한 투명망토 기술이 아직까지는 사람의 눈으로 인지하지 못하는 마이크로파 대역의 전자기파를 대상으로 연구돼 왔다. 이를 가시광선 영역에까지 확장하기 위해서는 메타원자의 크기를 훨씬 더 작고 정교하게 만듦과 동시에 메타물질 내 빛의 손실을 획기적으로 줄일 필요가 있다.메타물질을 활용하면 부피가 있는 물체를 매끈한 평면으로 보이게 한다거나 어떤 물체를 전혀 다른 물체인 것처럼 보이게 하는 착시광학을 구현할 수도 있다. 이러한 광학기술은 군사기술 분야에 활용 가능하다. 전자기파뿐만 아니라 음파나 지진파에 기능하는 메타물질의 연구도 활발하다. 가령 지진파에 투명망토 역할을 하는 인공구조물이 개발된다면 이 물질로 둘러싸인 건축물은 지진파가 에둘러 지나갈 수 있으며 이는 방진기술 분야에 일대 혁명을 가져올 것으로 기대된다. 메타물질의 실질적인 실용화까지는 상당한 기간이 걸릴 것으로 예상되지만 이것이 우리 앞에서 펼쳐 놓을 화려한 과학의 마술이 자못 기대된다.고재현 한림대 교수·물리학

우리 헌법 제1조 1항은 대한민국은 민주공화국이라고 천명한다. 민주주의에서 모든 사람은 평등한 권리를 가지지만 일상생활에서 이를 체험하기는 힘들고 오직 선거를 통해서만 똑같은 권리를 가진다는 것을 실감할 수 있다. 선거 때 우리 국민 한 사람 한 사람은 진정 평등하고 소중하다. 이 세상에 같은 사람은 없다. 나이, 성별, 경제력, 지역, 학력, 살아온 배경이 모두 다르고 겪은 일도 다르다. 그렇다면 다수결원칙에 따른 선거가 어떻게 민의를 표현할 수 있다는 것일까. 과학자는 증거와 자료를 바탕으로 하지 않은 것은 잘 믿지 못한다. 그러므로 과학자인 필자는 과연 투표가 민의를 반영할 수 있는지, 가장 좋은 선택이라는 보장이 있는지를 과학적으로 생각해 보고자 한다. 이현숙 서울대 교수·생명과학과학자가 하는 일은 관찰한 현상을 설명할 가설을 세우고 가설을 입증할 실험을 디자인하고 실행하는 것이다. 여기까지가 긴 연구의 3분의 1에 해당한다. 다음 3분의 1은 실험 결과 얻은 데이터를 어떻게 해석하느냐이다. 데이터 처리 전 필수적인 것은 편견 없이 신뢰할 만큼 많은 양의 데이터를 모으는 일이다. 이렇게 모아진 데이터를 제대로 표현하면 사실에 근접한다는 것을 과학자들은 배웠다. 데이터는 통계학적 기법으로 처리하고 표현한다.간단한 예를 하나 들어보자. 어떤 유전자의 돌연변이는 인간에게 암을 유발한다고 알려져 있다. 이를 입증하고자 유전자 조작 마우스를 만들었다. 태어난 쥐 8마리를 분석했을 때 이 중 3마리가 암에 걸렸는데 2마리는 혈액암, 1마리는 폐암이었다. 이후 2년이 지나 100마리를 분석했더니 정상 생쥐에서도 8% 정도 폐암이 발견됐고 유전자 조작 생쥐에서는 100마리 중 22마리가 혈액암, 8마리가 폐암이었다. 만약 초기 분석으로 결과를 마무리했다면 이 유전자 돌연변이의 암 발생 빈도는 37.5%로 폐암도 결과에 포함됐을 것이나 이후 실험군당 100마리를 분석한 이후 결과는 생쥐에서 폐암은 자연적으로 발생한 것일 확률이 높으며 유전자 돌연변이의 결과로는 혈액암이 22% 정도 나타난다는 사실이다. 이후 3분의 1은 연구 결과를 마무리하고 학술지에 기고함으로써 세상에 알리는 것이다. 학술지의 심사에서도 동료 평가자는 통계처리가 제대로 됐는지 꼼꼼히 따진다. 표본집단의 수가 적정한 지, 통계학적 오차범위는 믿을 만한지 등이다. 표본 수가 많을수록 오차는 적어진다. 따라서 자연현상을 잘 대변할 수 있다.세계 가톨릭을 대표하는 교황은 콘클라베를 거쳐 선출된다. 투표권을 가진 추기경이 시스틴성당에 갇힌 상태로 대부분이 동의하는 한 사람 (지금은 3분의 2)이 뽑힐 때까지 계속 투표를 한다. 이런 지난한 방법이 신의 뜻을 반영한다고 생각하는 것이다.민심은 천심이라지만 모든 국민이 참여하는 콘클라베 방식으로 대통령을 뽑을 수는 없다. 그 대신 가장 많은 국민의 지지를 받은 이가 미래 5년을 이끌어 갈 대한민국의 통치권자가 되는 것이다. 과학적 통계에서의 법칙을 빌리자면 잘못 뽑았다는 오류를 줄일 수 있는 방법은 오직 하나. 투표율에 있다. 표본 수가 많아질수록 그 결과는 총의를 모은 것에 가깝다. 한 사람 한 사람의 생각은 다 다르겠으나 4000만 투표권자의 뜻이 모두 모이면 이는 대한민국의 뜻이 되는 것이다. 높은 투표율의 결과 탄생한 대통령은 받아들이기 쉽다. 내 뜻과 다르더라도 대한민국 대부분이 지지한 사람이기 때문이다. 오직 한 사람 한 사람의 뜻이 모두 모였을 때 대한민국이 지향하는 바가 어디인지를 알 수 있다. 신뢰할 수 있는 대한민국의 선택, 투표율에 있다고 할 것이다.이현숙 서울대 교수·생명과학

미국 대통령 선거 결과를 100% 맞힌 사람이 있다. 뉴욕 타임스는 그에게 공식 블로그를 제공했다. 블로그의 이름은 538인데 이는 대통령 선거인단의 숫자다. 이 블로그의 주인공은 네이트 실버라는 34세의 젊은 인물로 오바마가 당선된 이번 선거에서 미국의 50개 주와 워싱턴 DC의 우승자를 모두 맞혔다. 한상근 KAIST 교수·수리과학실버가 대학졸업 후 했던 일은 프로야구에서 사용하는 통계처리법을 분석하고 더 나은 방법을 만드는 것이었다. 예를 들어 선수의 타율만 봐서는 팀에 얼마나 기여하는지 알기 어려운데 타율보다는 점수를 내는 것이 실제로 더 중요하다. 실버가 한 일은 통계자료에 주관적 선입견이 개입할 여지를 가능한 한 배제했다. 즉 주관적 선입견에 오염된 숫자가 마치 객관적이고 충실한 통계자료인 것처럼 포장돼 전문가의 말로 돌아다니는 것을 막은 것이다. 이에 따라 실버의 분석을 싫어하는 야구 해설가가 있었는데 그 이유는 야구의 예측가능성이 너무 높아지면 구경하는 재미가 감소하기 때문이었다. 심지어 실버를 공익(public) 통계학자라고 부르는 사람도 있는데 선거 여론조사나 기후변화처럼 중대한 의미가 있는 숫자가 의심스러운 목적을 가진 사람에 의해 무책임하게 언급되는 것을 반대하기 때문이었다. 실버를 엉터리라고 비난하던 사람이 있었지만 선거가 끝난 뒤에도 사과한 사람은 없었다. 그런 그가 야구에서 선거예측으로 방향을 바꾼 이유는 대다수 선거예측의 품질이 좋지 않았기 때문이었다. 선거예측에서 그가 한 것은 책 제목이 명확하게 보여주듯 ‘신호와 잡음’을 따로 걸러내는 일이었다.실버는 여론조사의 설계방법 자체에 의구심을 가지고 있었다. 그것을 이해하려면 확률을 두 가지 관점으로 봐야 한다. 하나는 우리가 평소 이해하는 대로 동전을 던지면 앞면이 나올 확률이 50%라고 하는 것으로 여기에는 근본적인 문제점이 숨어있다. 예컨대 1만번을 던지면 앞면이 나올 확률이 5000번에 가까운 숫자가 나오겠지만 정확히 5000번 나오는 일은 극히 드물다. 5010번 나왔으니 확률이 원래 50.1%라는 사람에게 당신이 틀렸다고 어떻게 말할 수 있겠는가. 50이라는 숫자는 사람의 믿음인 것이다. 현대수학의 확률론에서는 처음부터 확률이 정해져 있다고 가정하고서 시작하지 알지 못하는 확률을 찾아내는 방법을 거의 다루지 않는다.다른 하나의 관점은 50이라는 숫자가 진실일 확률, 즉 확률의 확률을 말하는 것으로 정보를 얻을 때마다 기존 예상을 수정 보완하는 방식인데 이를 베이지안(Bayesian) 확률이라고 부른다. 어린아이가 지식을 습득하는 방식이 베이지안이어서 성인보다 빠르다는 심리학자들이 있는데 지금도 볼 수 있는 실버의 538블로그에는 90.9%의 확률로 오바마가 승리한다고 나와 있다.혹자는 미국은 주마다 승자가 선거인단을 모두 가져가는 간접선거 방식이니까 예측하기 쉬웠다고 말한다. 실버는 선거인단뿐만 아니라 오바마가 전체 투표의 50.8%를 얻을 것이라고 득표율까지 예측했는데 실제로는 51%를 얻었다. 여러 가지 이유가 있겠지만 실버가 발견한 것은 온라인응답의 신뢰성이 가장 높고 다음으로 휴대전화, 그리고 신뢰성이 가장 낮은 것이 집 전화라는 것이다. 그런데 한국의 여론조사는 집 전화의 응답비중이 휴대전화보다 네 배 정도 높다. 우리나라에서는 12월 2일 세 곳에서 동시에 여론조사를 했는데 그 결과는 서로 다르게 나타났다. 어느 조사기관에서는 1% 미만의 차이가 났고 또 다른 곳에서는 8% 이상의 차이가 났다. 이제는 한국에서도 ‘실버’가 나와야 하지 않을까.한상근 KAIST 교수·수리과학

손 안에 모든 세상이 놓이는 시대가 됐다. 휴대전화와 정보기능이 결합된 하이브리드 장치인 스마트폰의 등장은 혁명이라 불릴 만큼 정보 생태계를 변화시켰다. 특히 한국은 1인당 데이터 사용률이 세계 최고수준으로 정보 파급력이 월등하다. 스마트폰 시대의 도래로 의료 환경에도 큰 변화가 예상된다. 2010년 미국의 통계에 의하면 대부분의 스마트폰 사용자가 건강 또는 피트니스 관련 애플리케이션을 하나 이상 가지고 있는 것으로 집계됐다.  이레나 이화여대 교수·의학물리학우선 스마트폰을 통한 의학 정보의 접근도가 향상돼 의료 민주화 시대가 가까워졌다. 이제 사람들은 신체 증상이 생기면 바로 병원을 찾지 않는다. 각종 포털 사이트에서 증상을 검색하고, 사이트에서 제공하는 질문 서비스를 통해 의사에게 문의할 수도 있다. 또한 진료를 통해 병이 진단된 후에는 동일한 질병을 가진 환우와 커뮤니티를 형성해 정보를 공유한다. 정보의 질에도 제한이 없다.개인 의료 정보의 활용도도 높아진다. 개인의 의료 정보를 스마트폰을 통해 수집, 관리하며 의사와 공유할 수 있게 돼 직접 병원에 가지 않아도 관리를 받을 수 있다. 타 병원과도 의학 정보 활용의 유연성이 증대될 수 있다. 특히 정보의 누락이나 오류를 방지하기 쉬워지고 의료 정보의 주체자인 환자의 권리가 커질 것이다.이뿐이 아니다. 스마트폰은 실질적인 의료기기로 사용될 수도 있다. 애플리케이션을 통해 당뇨병 환자는 주기적으로 당을 측정하거나 고혈압 환자는 혈압을 측정할 수 있다. 만성질환은 적극적인 추적 관찰이 중요한 만큼 스마트폰의 접근도와 직관성은 환자의 자가 관리에 탁월한 도움을 줄 수 있다. 폐기능 검사나 시력 검사, 심지어 스마트폰을 통한 모바일 초음파도 개발돼 있다.최근 핵심 화두로 떠오르고 있는 ‘빅데이터’ 담론은 스마트폰과 무선 인터넷 환경에 기인한 것이다. 개인이 소셜네트워크서비스(SNS) 등 커뮤니티를 통해 자발적으로 생성한 개인 데이터의 양이 기존의 것과 비교할 수 없을 만큼 커졌다. 이들 중에는 의료 정보가 포함되며 빅데이터를 다루는 기술이 발전하면서 전에는 불가능했던 대규모의 의학 연구가 가능해졌다. 구글은 2008년 구글헬스라는 건강관리 서비스를 시작했고, MS는 헬스볼트, 삼성은 S헬스 애플리케이션을 선보였다. 이들은 개인의 정보를 기록하고 관리하는 시스템으로 핵심은 의료 정보 장악력에 있다. 의학 연구는 환자 데이터를 통해 이루어진다. 정보력이 곧 힘으로 환산되는 분야 중 의학 분야보다 강력한 것은 없을 것이다.그러나 주의할 점이 있다. 구글헬스는 개인정보 보안문제 및 병원 데이터베이스 시스템 간의 통일성 부족으로 올해 초 사업을 접어야 했다. 의료 분야를 스마트폰 혁명과 융합시키기 위해 우리가 준비해야 하는 점이 무엇인지 구글헬스의 사례를 통해 잘 알 수 있다. 산업을 위해서는 시장 규모의 냉철한 판단이 중요하지만, 의학의 인륜적 특성도 간과해서는 안 된다. 일반인을 위해서는 질병 예방과 검진 차원의 서비스를, 그리고 환자를 위해서는 의료인의 마음을 닮은 서비스가 제공돼야 한다. 정보의 질 관리도 중요하다. 특히 전문가 집단의 견해를 이탈하는 정보가 확산되면 무고한 피해자가 양산될 수 있다. 도구의 장점은 최대한 살리되, 근본과 기준에서 벗어나지 않도록 늘 깨어있는 태도가 필요하다.바로 내일의 일은 불확실해도 반드시 도래할 미래는 알 수 있다. 스마트폰을 통한 의료 혁명은 반드시 다가온다. 의학이 미래를 위해 우리에게 필요한 것은 비전과 열정, 그리고 선의이다.이레나 이화여대 교수·의학물리학

작년에 이어 올해에도 서해와 수도권 서북부에서 북한 소행으로 알려진 위성위치확인시스템(GPS) 교란 현상이 연이어 발생하면서 GPS 전파교란이 새로운 군사·안보 문제로 부각됐다. 7월 유엔 산하 국제민간항공기구(ICAO)는 유해한 GPS 교란신호가 더 이상 북한으로부터 발생하지 않도록 필요한 조치를 취할 것을 요청해 GPS 전파교란은 국가적 문제를 넘어 국제 이슈로 부상하고 있다. 임종인 고려대정보보호대학원장·사이버국방학1970년대 미국에서 군사적 목적으로 개발된 GPS는 위성을 이용해 지구상의 위치정보를 수집·제공하는 시스템으로, 현재 완전하게 운용되고 있는 유일한 범지구 위성항법시스템이다. 미국은 GPS 개발 초기 자국의 군사 분야에서 미사일의 정확도 향상과 관련해 제한적으로 사용했다. 하지만 1983년 대한항공 비행기 폭파사고를 계기로 GPS가 민간에 개방된 이후, 현재는 위치정보와 관련된 사실상 표준으로 전 세계의 다양한 분야에서 활용되고 있다.최근에는 GPS를 이용하는 스마트 기기와 서비스가 보편화됨에 따라 항공기·선박·자동차 위치정보를 제공하는 기능에서 더 나아가 우리의 삶과 밀접하게 연계돼 스마트 기기를 통해 언제 어디서나 내가 어디 있는지, 주변에 무엇이 있는지 쉽게 확인할 수 있도록 하는 등 다양한 기능을 제공하고 있다. 또 GPS가 국방·교통·이동통신·전력·금융 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 담당함에 따라 현대 정보사회의 보이지 않는 핵심 기반 기술로 그 중요성이 나날이 커지고 있다.GPS는 지상 2만km 이상 궤도에 위치한 위성으로부터 송신된 항법 메시지를 이용해 운용되므로 신호의 감도와 세기가 미약한 특성을 가진다. GPS 신호는 이러한 특성으로 인해 태양플레어나 지자기폭풍과 같은 자연적 간섭이나 자동차의 열선, TV안테나 등에 의한 전파방해에 취약하다. 특히 악의적 목적을 가진 의도적인 전파교란의 경우, 대부분 신호 출력이 GPS 신호보다 훨씬 높기 때문에 매우 취약하다. 이와 같은 GPS의 근본적인 취약성을 해결하기 위해 미국을 중심으로 이를 이용하는 세계 각국에서 GPS 신호에 대한 간섭·장애·변조 등에 대한 연구가 진행되고 있으며 이를 기반으로 한 전파교란 대응 기술 개발이 추진되고 있다.GPS에 대한 전파교란은 강한 교란신호로 GPS 수신기를 차단해 신호가 정상적으로 수신되지 못하도록 하는 진압교란 방식과 GPS 신호와 매개변수는 같으나 다른 코드를 가진 잘못된 교란신호를 송신해 잘못된 신호를 수신하도록 하는 기만교란 방식으로 구분된다. 세부적인 방법에 따라 광대역 가우스 노이즈, 지속파(CW), 협대역·광대역 주파수변조 신호 등을 이용한 다양한 교란 방식이 존재한다.이러한 GPS 전파교란 대응을 위해서는 기본적으로 GPS 신호를 강화하거나 발생하는 교란신호를 제거하는 방법을 고려할 수 있다. 전자는 위성에서 보내진 GPS 신호의 출력을 증가시키거나 지상파 등 타 시스템과의 통합을 통해 GPS 신호를 보정할 수 있는 부가적 신호를 제공하는 방법 등이 있다. 후자는 교란 신호가 발생하는 특정 대역폭을 무시하거나 교란신호 발생시 근원지를 빠르게 추적해 교란신호 송출에 신속히 대응하는 방법 등이 존재한다.GPS의 활용이 대중화·보편화되면서 전파교란이 정보사회의 보이지 않는 위협으로 부상하고 있는 지금 가장 시급한 것은 GPS 전파교란을 이해하고 이를 실체적 위협으로 인식하는 것 뿐만 아니라 그 대응 방안을 모색하는 것이 필요하다.임종인 고려대정보보호대학원장·사이버국방학

인간에게 시각은 오감 중 가장 축복받은 감각일 것이다. 우리가 받아들이는 정보의 80% 정도는 시각으로 얻어진다. 시각을 담당하는 사람의 눈은 녹색 빛에 가장 민감하다. 이는 지난 수백만년 동안 녹색 부근에서 가장 강렬한 빛을 내는 태양에 적응하며 진화해 온 결과이다. 인류사에서 가장 획기적인 전환점을 들라면 아마 인간이 불을 이용하게 된 시점일 것이다. 알타미라와 같은 동굴 속 벽화가 말해주는 것처럼 불은 인간의 활동 시간을 밤까지 연장했고 문명의 태동을 이끌어 냈다. 고재현 한림대 교수·물리학19세기 후반까지 인류가 이용한 인공 빛은 무언가를 태워서 얻게 되는 화염이었다. 고래기름, 천연가스, 석탄에서 추출한 가스 등이 조명등을 밝히는 원료로 사용됐다. 그러나 이러한 조명은 연기, 그을음, 냄새뿐만 아니라 화재의 위험이 동반됐다. 본격적인 인공 광원의 탄생은 1879년 발명가 에디슨의 연구실에서 이뤄졌다. 공기를 빼낸 유리구 속의 탄소필라멘트에 전기를 흘려 높은 온도를 만들 때 나오는 백열광을 조명으로 이용하게 된 것이다. 백열전구의 탄생은 본격적인 인공 광원 시대의 출발을 알리는 신호탄이었다.지난 100여년간 인류의 밤을 밝혀 온 쌍두마차는 백열등과 형광등이다. 그런데 이 견고한 두 광원을 제치며 부상하고 있는 조명 광원이 있다. 고체발광다이오드(LED)가 바로 그것이다. 두 종류의 화합물 반도체를 결합해 (-)와 (+)전하가 만나는 결합에너지를 빛으로 바꾸는 LED는 부피가 작고 에너지 효율이 좋으며 다양한 색감을 자유로이 구현할 수 있어 각광받고 있다. 아직 가격이 비싸 시장점유율이 그리 높지 않지만 차세대 조명기술의 선두자리를 LED가 꿰차리라는 점은 분명한 것 같다.LED의 약점 중 하나는 빛이 반도체 내에서 만들어진다는 것이다. 반도체 내에서 빛이 만들어지면 생성된 빛의 상당량이 반도체와 공기의 표면에서 반사돼 내부로 돌아가 버린다. 이는 기본적으로 반도체와 공기가 가지는 굴절률의 차이 때문이다. 이러한 문제 해결을 위해 연구자는 LED의 표면에 다양한 형상을 새기거나 렌즈를 씌워 갇혀 있는 빛을 밖으로 빼내는 기법을 활용한다. 이러한 광추출기술은 LED의 발광효율을 획기적으로 향상시킨다.최근 KAIST의 한 연구진이 반딧불이 발광기관의 표피에 있는 미세한 형상을 조사해 LED의 렌즈로 활용한 연구 결과가 미국 국립과학원 회보집에 실렸다. 반딧불이는 배에 위치한 기관에서 나오는 빛을 상대방에 대한 구애 신호로 활용하는데 배의 표피에는 머리카락 굵기의 1000분의 1 정도에 불과한 미세 패턴이 새겨져 있다. 이것이 표피와 공기 사이의 경계에서 빛의 투과를 도와 손실 없이 빛이 빠져나가도록 한다. 연구진은 이 미세 패턴의 3차원 형상을 연구해 LED의 렌즈로 적용할 경우 LED의 효율이 높아질 수 있음을 보여줬다. 흥미로운 사실은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 빛이 가장 잘 투과되는 나노 패턴을 구한 결과가 반딧불이 배에 새겨진 미세 구조와 동일한 형상이라는 점이다. 반딧불이와 같은 곤충은 오랜 진화의 시간 속에서 이미 최적의 조건을 스스로 만들어 온 것이다.이러한 생체모방 기술은 이미 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 나방 눈에 새겨진 미세 렌즈를 모방해 빛의 반사를 방지하는 막을 형성하는 기술은 한 예에 불과하다. 곤충이 연출하는 무지개 색깔이나 빛을 선택적으로 반사시키는 특이한 현상 뒤에는 모두 나노 스케일의 구조나 패턴이 형성돼 있음을 고려하면 자연 그 자체가 인간의 기술적 진화에 필요한 풍부한 디자인의 보고임이 분명하다. 자연으로부터 지혜를 구하는 노력이 필요한 때이다.고재현 한림대 교수·물리학

어쩌면 내 생각을 바꿔야 할지 모르겠다. 세포 내 분자의 움직임과 그들이 결정하는 세포의 운명을 공부하는 필자로서 ‘나’의 ‘나됨’은 ‘나’의 유전자가 결정짓는 줄 알았다. 그런데 지난주 우리 학부 한 교수님의 특강을 듣고 보니 사실은 나와 더불어 살고 있는 세균의 유전자가 나를 규정짓고 있는지도 모른다는 생각이 들었다. 이현숙 서울대 교수·생명과학우리 몸속의 세포는 6조∼10조개이다. 그런데 우리와 더불어 살고 있는 세균의 총수는 100조개에 이른다고 한다. 특히 유산균 같은 장내 세균은 우리 몸의 적이라기보다 없어서는 안 될 친구 세균이라 세균이란 다 좋지 않은 거라 생각하고 모조리 없애고자 한다면 생존에 크나큰 위험을 감수해야 한다. 그러니 지금까지 인간을 이해하고 질병의 원인을 알아내고자 인간 유전자를 연구해 온 것은 이제 막 한 고개를 넘은 것일 뿐, 앞으로는 우리 몸속 세균의 유전자 서열까지 한꺼번에 밝혀야 총체적으로 인간의 질병을 이해할 수 있을 것 같다.사람마다 균형을 이루고 있는 장내 세균의 생태계는 조금씩 다를 수 있다. 물론, 장내 생태계에서 가장 핵심이 되는 세균은 따로 있다. 예를 들면 초파리에게는 산성인 초(醋)를 만들어내는 세균이 장 속 세균 생태계의 핵심이다. 어디서 채집한 초파리든 이 세균이 다 있다는 것이다.비만을 치료하는 방법으로, 몸의 독소를 빼내 건강하고 살이 잘 찌지 않는 장내 세균 생태계를 만들자는 것이 한방의의 생각인 것 같은데 최근 연구 결과를 보면 분명 과학적 근거가 있는 것 같다.생태계란 말은 생물학적 용어로서 사회과학에서 가장 애용하는 말이다. 지속 가능한 사회 발전을 위해 ‘천상천하 유아독존’보다는 더불어 사는 사회를 강조하면서 그리 됐는지 모르겠다. 사실 생물계를 보면 지구 전체를 보거나 작은 우리 몸속을 보거나 생태계의 원리가 다 적용되니 과학적 진실이 인간 사회에서도 통하는가 보다. 예컨대, 돈을 벌고자 하는 기업만 존재하고 돈이 없어 구매력이 없다면 그 기업은 돈을 벌 수 없다. 그러니 사업자도 전체적으로 경제가 좋아져야 더 많은 돈을 벌 수 있고, 더 좋은 제품을 만들고자 노력하는 발전이 있을 수 있다. 학계도 마찬가지이다. 공부를 해서 학자가 됐는데 학문을 계속 하려는 사람이 없으면 함께 연구하고 토론할 사람은커녕, 가르칠 사람도 없으니 학자이지만 학자가 아닌 것이다.필자는 한국 사회의 가장 큰 문제점이 자율성과 다양성 부족이라고 생각된다. 불투명한 미래에 대한 불안은 젊은이로 하여금 안정적 직장만 추구하도록 만들었다. 또, 나와 다른 이를 인정하기 싫어하는 문화를 만들어 학교와 직장에서 ‘왕따’가 흔하게 이루어진다고 한다. 한마디로 생태계가 이루어지고 있는 사회가 아니라 획일적 사회인 셈인데, 이러다가 언제까지 우리 사회가 발전할 수 있을지 또 발전은 하고 있는 것인지 걱정될 때가 많다. 건강한 사람의 장내 세균의 생태계를 보면 그 숫자와 위계가 신기하리만큼 균형을 잡고 있다고 한다. 이는 세균과 세균 사이, 숙주인 사람과 세균이 주고받는 신호가 상호작용하기 때문이 아닌가 생각된다. 바야흐로 선거의 계절. 미국, 중국에 이어 우리나라도 차기 대통령을 뽑게 된다. 우리만 이 세상에 존재하는 것이 아니고 세계와 상호작용하고 있고 우리 사회 안에서도 그와 같으니 인정해야 할 것은 인정하고 양보할 것은 양보하는 선거가 이루어졌으면 한다. 건강한 사회라면 결국 균형을 택하게 되지 않을까. 대한민국이라는 생태계가 어떤 선택을 하게 될지 떨리는 마음으로 기대해본다.이현숙 서울대 교수·생명과학

얼마 전 성인잡지인 플레이보이지에 ‘흩어진 천재’라는 제목으로 수학의 노벨상이라고 일컫는 필즈상(Fields Medal), 100만 달러 상금, 명문 프린스턴 대학과 버클리 대학의 종신 교수직을 거절한 러시아 천재수학자 그리고리 페렐만의 이야기가 실렸다. 이 잡지는 지미 카터 전 대통령 등 저명인사와의 인터뷰로도 유명한데 최근에는 물리학자인 스티븐 호킹과 마이크로소프트의 빌 게이츠, 노벨 경제학상 수상자인 폴 크루그먼과 생물학자 리처드 도킨스가 있으니 페렐만을 찾아 나선 것이 전혀 이상한 일이 아니다. 한상근 KAIST 교수·수리과학농구공 표면에 고무 밴드를 늘여 끼워 놓아도 항상 원래 모양으로 되돌아가지만 긴 기둥에서는 기둥 자체가 고무밴드를 가로막기에 원래 모양으로 줄어들 수 없다. ‘하나의 밀폐된 3차원 공간에서 곡선이 하나의 점으로 수렴될 수 있다면 이 공간은 반드시 원구(圓球)로 변형될 수 있다’는 것이 프랑스 수학자 푸앵카레의 가설인데 99년이 지난 후 페렐만이 이 3차원 공에 대한 가설을 증명한 바 있다.한 기자가 언론을 극도로 기피하는 페렐만에 대한 조사에 나섰다. 러시아의 상트페테르부르크에 도착한 기자는 페렐만의 낡은 아파트 인근에 거처할 곳을 구하고 차 속에서 끼니를 때워가며 관찰했다. 그런데 페렐만은 매달 160달러 정도의 생활비로 어머니와 함께 요리할 버섯을 채취해가며 살고 있었다. 기자가 지켜본 지 3일 만에 아파트 밖으로 나타난 모자를 만났고 페렐만과 대화도 나눌 수 있었는데 그는 대중이나 모르는 사람 앞에 나서기를 싫어할 뿐이었다. 다만 분명하게 말한 것은 수학을 더 이상 하지 않겠다는 것과 현재는 다른 것을 하고 있는데 무엇에 관한 것인지 이야기하지 않겠다는 것이었다.한때 페렐만은 미국에 몇 년간 머물며 문제를 해결하는 도구를 익혔다. 불행하게도 그 도구를 만든 사람은 페렐만을 무시했다. 러시아로 귀국한 그는 푸앵카레의 가설에 도전해 7년여 만에 이 난제를 풀어냈다. 그러나 페렐만은 숨어 버렸다. 페렐만은 푸앵카레의 가설을 해결하는 데 또 다른 공헌을 한 미국의 수학자 리처드 해밀턴의 공로가 충분히 평가되지 않았다며 미국 클레이수학연구소(CMI)가 그에게 수여하기로 한 상금 100만 달러를 끝내 거절한 것이다. 그도 다른 학자처럼 상이나 장려금을 받곤 했지만 이러한 물질적 보상을 수학의 모욕으로 받아들였을 뿐 아니라 학계에 환멸을 느낀 것으로 보인다.페렐만은 문제를 해결해 인터넷에 3편의 논문을 올려놓았는데 그것을 공부한 중국인 학자가 논문에서 부족한 부분을 자기들이 채워 넣었다고 주장해 수학계의 조롱거리가 됐다. 부족한 부분이 있다는 의미는 저자가 질문에 대답하지 못하는 페르마 문제를 해결한 와일즈의 처음 논문처럼 논리의 비약 즉, 갭(gap)이 있는 것을 말한다. 그런데 페렐만의 논문에 부족한 부분은 없었으며 읽기 어려웠을 뿐이다. 중국인 학자는 논문을 읽어내지 못했던 것이다. 페렐만의 논문은 어떤 학술지에도 게재되지 않았음은 물론이다. 결국 그의 논문을 이해하지 못하는 사람들이 많은 것을 결정하는 데 문제를 삼은 것이다.사람들은 페렐만이 현재 우주론을 연구하는 것이 아닌가 하는 막연한 추측을 하고 있다. 필자는 페렐만이 이 정도까지만 수학과 거리 두기를 했으면 하는 바람이다. 아무리 천재라고 해도 동떨어진 다른 분야를 연구하는 일은 거의 없기 때문이다. 천재는 창조성을 가지고 인류의 삶을 바꾸고, 인류 역사 발전에 큰 성취를 보여주지 않는가. 일례로 불완전성 정리를 보인 수리논리학자 쿠르트 괴델은 말년에 신의 존재를 논리학으로 증명했다는 글을 남겼다.한상근 KAIST 교수·수리과학

2005년 우리나라에서는 줄기세포 연구가 전 국민의 관심사가 됐다. 황우석 박사의 체세포복제 배아줄기세포에 대한 사이언스지 논문이 조작으로 밝혀지면서 노벨 생리의학상의 꿈에 부풀었던 국민은 충격적인 실망을 느껴야 했다. 그 후 불과 1년 뒤 일본의 야마나카 신야 교토대 교수는 성숙한 체세포에 Oct-4, Sox-2, c-myc, Klf-4의 4가지 유전자를 삽입해 역분화시키는 데 성공했고, 이 공로로 올해 노벨 생리의학상을 수상했다. 이 두 사건의 대조적인 결과는 우리에게 많은 시사점을 부여한다. 이레나 이화여대 교수·의학물리학전 세계 연사의 자유로운 강연장인 TED에서 뉴욕 줄기세포실험재단의 설립자인 수전 솔로몬의 강연은 현재 16만건 가까운 조회 수를 기록하고 있다. 이 강연에서 그녀는 줄기세포 연구가 질병 치료와 연구의 패러다임을 완전히 바꿀 것이라고 했다. 지금까지의 의학사가 백신 개발과 수술법 발전 등 생존자 숫자를 늘리는 것이 주요 목표였다면, 줄기세포 치료는 최후의 보루였던 난치병과 불치병을 해결할 마법의 열쇠가 될 수 있다. 훨씬 비침습적이고 간단하며 근본적인 해결책일 뿐만 아니라 질병 연구에도 획기적인 도구가 될 것이다.그러나 분명 한계도 존재한다. 줄기세포 연구의 꿈의 목표인 만능배아줄기세포는 윤리 문제로부터 자유로울 수 없으며 면역 거부 반응 및 발암성 유도 가능성을 해결해야 한다. 야마나카 교수의 역분화줄기세포나 유도전분화능줄기세포는 체세포를 역분화하기 때문에 윤리 문제는 비켜가지만 배아줄기세포보다 불완전하며 안전성이 확립돼야 한다. 상용화까지는 극복해야 할 많은 단계가 남아 있는 것이다.그럼에도 줄기세포의 미래는 밝다. 밝은 의학의 미래를 위해 우리는 과거를 교훈삼아 새로운 마음으로 전열을 다져야 한다. 그러기 위해서 가장 먼저 소명과 비전을 점검해야 한다. 야마나카 교수는 원래 정형외과 의사였다. 그가 처음 맡았던 환자는 만성 류머티즘 환자로 증상이 점점 악화돼 전신의 관절이 뒤틀리기에 이르렀다. 의사로서 별로 해줄 것이 없음을 깨닫고 충격을 받은 그는 바로 난치병 환자를 위한 기초의학에 투신했다.의학연구가 본래의 숭고한 정신을 잃고 돈으로 가치가 환산되는 순간, 최소 비용으로 최대 효과를 얻으려는 경제논리가 적용된다. 기초과학보다는 실용화 단계의 과학에 투자하고, 단기 성과에 치중하게 된다. 한국은 줄기세포연구의 임상경험은 많으나 기초과학이 부족하다. 문제는 줄기세포연구의 핵심 기술은 이 기초과학에 해당한다는 것이다. 이는 우리 연구계의 치명적인 아킬레스건이다. 소명 부재가 비전 부재를 낳는다. 기초과학 연구 환경에 대한 선도적 투자 없이는 줄기세포연구뿐만 아니라 그 이후 연구에서도 주도권을 얻지 못할 가능성이 크다.우리에게는 이미 많은 우수한 연구자가 있다. 상대적으로 열악한 환경 속에서도 초심을 잃지 않고 괄목할 만한 성과를 내고 있다. 그러나 언제까지 이들에게 ‘기적’을 일궈내라고 강요할 수 없다. 황 박사의 논문조작 사건은 급박지심과 성과주의가 극에 달한 우리 연구계의 단면을 여실히 보여줬다. 우리는 이제라도 백년대계를 생각해야 한다. 우수한 연구인력이 소신을 갖고 연구에만 전념할 수 있는 환경을 만들어 줘야 한다.줄기세포는 몸이 스스로 살아나는 힘을 활용하는 치료이다. 첨단 의료를 개발함에 있어 우리는 항상 겸허한 마음으로 최선을 다해야 한다. 한국의 기초의학연구 역시 훌륭한 환경을 마련해 준다면 스스로 번성해 꽃을 피울 수 있다. 연구자가 최선을 다하는 만큼, 기초연구를 지원하는 국민과 국가의 성원에도 최선이 깃들기를 바란다.이레나 이화여대 교수·의학물리학