전자투표란 기존의 종이로 된 투표지 없이 정보기술을 활용해 투표를 수행하는 것이다. 기존 투표소나 간이투표소 등 지정된 장소에서 전자투표 단말기를 이용해 수행하는 오프라인 전자투표와 PC나 모바일 장비로 인터넷과 유선 네트워크 등의 인프라를 이용한 온라인 전자투표 방식으로 구분된다. 온라인 투표는 신체적 장애를 가진 사람이나 노약자를 포함해 투표소에 가기 어려운 사람에게 민주주의의 꽃인 투표에 참여할 수 있는 기회를 제공한다는 점에서 전자민주주의 시대의 핵심기술이라고 부를 수 있다. 임종인 고려대 정보보호대학원장·사이버 국방학온라인 투표 시스템은 일반적으로 투표자의 신원을 확인해 정당한 유권자인지를 인증하는 시스템과 유권자의 투표 정보를 수집하고 이들 정보의 기밀성과 임의로 조작되지 않음을 보장하는 무결성을 보장하기 위한 시스템, 개표 및 검표하는 시스템으로 구성된다. 온라인 투표는 투·개표 과정의 인력, 시간, 투표용지 등의 비용단축이라는 전자투표의 일반적인 장점과 함께 투표자의 편이성을 높임으로써 투표 참여율을 향상시켜 민주주의에 대한 참여 기회를 확대한다.이러한 다양한 장점과는 별개로 온라인 투표는 환경 자체가 갖는 취약점과 한계 때문에 잠재적 위험이 존재한다. 예를 들어 악의적인 외부자가 온라인 투표 시스템을 대상으로 ‘분산서비스 거부(DDoS)’ 공격을 수행함으로써 온라인 투표를 방해하거나 투표 내용을 중간에 열람해 확인하고 시스템 자체를 해킹해 결과를 조작하는 등의 민주주의 원리 자체를 심각하게 파괴하는 심각한 위험이 존재할 수 있다. 또한 비밀투표의 원칙 준수에 대한 감시가 제공되는 기존의 투표소 방식과는 달리 타인의 요청에 의해 공개적으로 투표가 이루어지거나 대리투표가 가능하는 등 민주주의의 핵심절차로서의 투표의 기본원칙을 훼손할 수 있는 위험도 존재한다. 이 때문에 존스홉킨스대학의 애비 루빈 교수의 의견처럼 온라인 투표는 불가능한 기획이라는 회의론이 존재하는 상황이다.이와 같은 우려와는 반대로, 더 안전하고 투명한 인터넷 투표 시스템을 만들어 투표율 상승을 통한 민주주의 참여 기회를 확대하고 비용을 절약하기 위한 각국의 노력도 지속적으로 진행되고 있다. 영국은 이미 2002년 지방선거에 인터넷 투표를 도입했으며, 에스토니아는 2007년 인터넷 투표를 병행해 총선을 치렀고 2008년에는 모바일 투표를 허용하는 법안을 통과시켰다. 미국도 대통령 예비선거에서 인터넷 투표를 사용하고 있고 실질적인 투표율 향상효과를 거두고 있다. 이밖에도 이미 온라인 투표를 도입했거나 도입예정 중인 선진국가는 오스트리아, 스위스, 스웨덴 등으로 점점 증가하고 있다.온라인 투표 회의론을 뛰어넘어 온라인 투표가 오프라인 투표를 대체하거나 보충하기 위해서는 보통선거, 평등선거, 직접선거, 비밀선거의 원칙을 정보시스템을 통해 실질적으로 구현할 수 있는 기술적·관리적 대책을 지속적으로 마련해야 한다. 이를 위해 기술적으로는 적합한 유권자임을 확인하기 위한 인증기술, 투표 내용이 안전하게 전송되기 위한 암호통신기술, 투표자의 익명성과 수집된 투표의 기밀성·무결성을 확보하기 위한 암호화기술, 시스템 전체의 신뢰성 확보를 위한 접근통제기술과 시스템 변경 및 접근과 변경행위에 대한 기록기술 등을 확보하기 위한 노력을 수행해야 한다. 관리적으로는 온라인 투표 시스템 개발업체와 운영업체의 독립성 유지와 제3의 감독기구에 의한 감사와 감시 수행 등의 노력이 수행돼야 한다. 이러한 노력을 통해 온라인 투표 시스템의 투명성, 신뢰성, 안전성이 증명될 때 온라인 투표가 전자민주주의의 꽃을 피우기 위한 핵심기술로 자리매김하게 될 것이다.임종인 고려대 정보보호대학원장·사이버 국방학

최근 연일 삼성과 LG가 대형 유기발광다이오드(OLED) TV를 개발했다는 소식이 신문 지면을 달구고 있다. 양사는 올 하반기 55인치급 OLED TV를 판매할 계획이라고 밝혔다. 발광다이오드(LED) TV와 3차원(3D) 디스플레이를 놓고 이미 두 차례 맞붙은 전력이 있는 두 회사는 이제 프리미엄 TV 시장의 주도권을 잡기 위한 세 번째 진검승부에 돌입했다. 게다가 일본의 소니와 파나소닉도 손을 잡고 OLED TV를 개발한다고 하니 말 그대로 ‘OLED TV 세계대전’이 시작된 셈이다. TV 시장에서 일본 전자회사를 멀찌감치 따돌린 우리 기업이 3차 TV 대전도 평정할지 매우 흥미로운 상황이다. 고재현 한림대 교수·물리학그렇다면 과연 OLED TV가 무엇이기에 세계 유수의 전자회사가 사활을 걸고 달려드는 것일까. OLED는 보통 빛을 내는 반도체라 불리는 발광다이오드를 유기화합물로 만든 것이다. 다양한 층으로 구성된 유기반도체에 전류를 흘려 보내주면 양의 전극과 음의 전극으로부터 각각 (+)를 띠는 정공(hole)과 (-)를 띠는 전자가 흘러 들어와 중간에서 결합하면서 빛을 만들어낸다. 정공과 전자를 견우와 직녀처럼 사랑에 불타는 두 남녀에 비유해 보자. 사랑하는 두 사람을 억지로 떼어놓기 위해서는 상당한 에너지가 필요할 것이다. 반면 두 연인이 결합할 때에는 이들을 분리하는 데 소요된 에너지가 다시 해방된다. 이 에너지는 남녀의 경우 사랑의 열기로 나타나겠지만 전자와 정공이 만나는 유기반도체의 경우에는 아름다운 빛의 형태로 방출된다.OLED는 빨강, 녹색, 파랑 등 빛의 삼원색을 낼 수 있는 물질을 모아 화소(픽셀)를 만들게 되면 총천연색 영상을 구현할 수 있다. 기존의 대표적 평판 TV인 액정표시장치(LCD)는 스스로 빛을 만들어 내지 못한다. LCD 화면의 뒤에 있는 백라이트라는 조명장치가 백색광을 보내주면 LCD 화면은 통과되는 빛의 양을 결정하면서 컬러 필터로 이 빛에 색깔을 입힌다. 결국 LCD를 구성하는 화소는 액정이라는 물질로 구성된 광(光) 스위치인 셈이다. 백라이트가 내는 흰색의 색감과 광스위치의 반응 속도에 따라 LCD TV의 화질이 결정된다. 반면 OLED TV는 전류만 통과시키면 화면을 구성하는 화소에서 직접 빛이 만들어지면서 영상이 구현되는 능동적인 소자이다. 뒷면에 백라이트라는 조명장치를 별도로 설치할 필요가 없으니 두께가 수㎜에 불과한 매우 얇은 TV를 구성할 수 있다. 또한 화면의 점멸에 소요되는 반응시간이 매우 짧아 동영상의 화질이 탁월하고 순수한 빛의 삼원색 덕분에 풍부한 색감의 영상을 구현하는 데에도 유리하다. OLED는 최근 자유롭게 구부릴 수 있는 플렉서블 디스플레이나 후면이 그대로 보이는 투명 디스플레이로도 개발되고 있다. 이런 기술이 성공적으로 개발되면 아파트 거실의 유리창이 낮에는 투명한 창으로, 밤에는 은은한 빛을 내는 평판 조명등으로, 그리고 TV를 시청하고자 할 때는 창유리 크기 그대로 대형 디스플레이로 활용하는 영화 속 미래의 모습이 실생활에서 구현될 것이다. 게다가 이러한 신기술은 정보 접근과 활용에 대한 시공간적 제약을 없애는 데도 크게 기여할 것으로 기대된다.그렇지만 새로운 디스플레이 기술이 주는 풍부한 가능성을 알아보고 이를 활용해 우리 생활을 윤택하게 만드는 것은 결국 소비자인 우리의 몫이다. 아는 만큼 보이듯이 고민하고 공부한 만큼 기술적 진보의 혜택을 누릴 수 있는 법이다. 스마트 혁명은 준비된 ‘스마트’한 소비자에게 다가온다. 앞으로 전개될 TV 대전과 기술혁명을 두 눈 부릅뜨고 지켜봐야 되는 이유가 여기에 있다.고재현 한림대 교수·물리학

지금은 우리 사회에서 단일민족의 우수성에 대해 많이 이야기하지 않는다. 그러나 얼마 전까지만 해도 단군 할아버지를 시조로 하는 순수혈통의 단일민족임을 지나치게 자랑했다. 그래서 어릴 적 단일민족이라는 단어를 떠올릴 때면 자연스레 목숨을 걸고 정조를 지켜낸 우리 여인네의 독함을 연상했고 그를 본받아야겠다는 단호한 결심이 뒤따랐다. 몇 해 전 한국인의 유전자를 분석한 연구에서는 우리가 몽골과 가까우며 단일민족과는 거리가 있다는 결론을 내렸고 이 사실은 모든 언론에 보도됐다. 그 보도를 접한 일반인의 느낌은 어땠을까. 이현숙 서울대 교수·생명과학유전학을 조금만 아는 사람이라면 단일 순수혈통이라는 것이 얼마나 경쟁력이 없는지 안다. 잘 알려진 대로 유럽의 왕가는 한 가문 안에서 혼인을 유지했는데 그로 인해 유전된 혈우병으로 영국에서는 왕위를 이어받을 남성의 씨가 말라 유일하게 남은 적통 빅토리아 여왕이 즉위하게 되지 않았던가. 유전병은 혈우병처럼 X 염색체인 성 염색체상으로 유전되는 일도 있지만 대체로 열성유전이 많다. 즉 모계와 부계에서 이어받은 두 유전자 쌍 중에서 하나라도 정상적인 유전자가 있다면 그 사람은 건강할 수 있으나 유전자는 잠재돼 후손에게 전달된다. 만약 이 사람이 같은 잠재적 돌연변이를 가진 사람과 결혼하면 그 후손은 4분의 1 확률로 병에 걸리게 되고, 2분의 1 확률로 잠재적 보유자가 돼 또다시 후손에게 위험을 줄 수 있다. 이 현상을 다윈의 자연선택설에 의해 설명하면, 종은 번식과 보존을 위해 가장 적합한 유전자가 살아남는다. 거꾸로 말하면 사람 종의 보존을 위해서는 열성유전으로 유전병이 유지되지 않도록 가급적 혈연관계가 먼 사람과 혼인을 하는 것이 이롭다. 실험동물인 생쥐만 봐도 순계혈통보다 이종 간 교배를 한 것이 몸집도 크고 더 건강하다.또 언론은 ‘이종교배’를 하지 않으면 어떤 기업도 초일류가 될 수 없다고 보도하고 있다. 대표적인 예가 애플의 아이튠즈, 소셜네트워크의 페이스북이 아닐까. 통신기기와 음원 판매의 결합, 나아가 팟캐스트로 대표되는 미디어 산업까지 애플은 이종 간 결합을 성공적으로 이어와 패러다임을 바꾸었다. 페이스북은 어떠한가. 소셜네트워크의 개념이 탄생한 지 얼마 되지도 않았는데 이들을 작동하는 프로그램이 스마트폰 안으로 들어오면서 소셜네트워크서비스(SNS)는 이제 대안 언론으로까지 부상했다. 앞으로 글로벌 경제를 주도하고 바꿔 나갈 신(新)산업은 문과와 이과를 넘나들고 기존의 벽을 허무는 데서 탄생할 것이다.이미 우리는 싱가포르만큼은 아니어도 다민족 사회를 구성하고 있다. 지하철 등 대중교통 수단에서 다른 나라에서 온 사람을 쉽게 만난다. 그런데도 우리 사회는 아직 인권, 법적 제도적 장치, 문화적 인식에서 세계적 수준으로 보자면 창피할 정도로 전근대적이다. 사실, 외국에 나가 우리나라 사람이 쭈뼛거리고 있다면 십중팔구는 다른 문화를 이해하는 힘이 부족해 자신이 없기 때문이다. 다양한 문화를 스스럼없이 접하다 보면 그 장점을 두루 수용하게 된다. 필자의 외국인 친구 중에는 부모의 국적이 다른 이가 많이 있는데 그들에게서는 흉내 내기 힘들 만큼 빠른 시간에 남의 문화를 수용하는 힘이 있어 늘 부러웠다. 글에서만 보고 생각하는 것과는 또 다른 차원이니까. 이와 비교해서 우리 사회는 비단 혈연, 학연, 지연을 거론하지 않고도 나와 다른 생각을 하는 사람을 받아들이지 않으려는 저항이 강하다. 다름을 받아들이고 더 발전시키려는 혁신의 능력을 갖추지 못한다면 이제 남을 흉내 내고 쫓아가기조차 바쁠 것이다. 글로벌 시대의 경쟁력은 생물계에서 배울 수 있다. 지속가능한 성장을 담보할 유전적·문화적 다양성의 확보가 그것이다.이현숙 서울대 교수·생명과학

최근 세계적 부호인 워런 버핏이 전립선암 판정을 받으면서 주식 시장이 크게 술렁였다. 그러나 버핏의 암이 1기인 초기며 방사선 치료를 받게 되면 완치가 가능하다는 의견이 나온 후 주식 시장은 다시 평정을 되찾았다. 반면 얼마 전 IT 황제 스티브 잡스는 췌장암을 이기지 못하고 56세의 나이로 타계했다. 2004년 처음 췌장암 진단을 받은 그는 두 차례의 수술과 간이식을 했으나 결국 암을 이겨내지 못했다. 이레나 이화여대교수·의학물리학열심히 하루하루를 살아가는 사람에게 생의 저편을 상상하는 것은 그리 달가운 일이 아니다. 대부분의 사람은 건강하게 천수를 누리다가 자연사 하기를 꿈꾼다. 그러나 통계청이 발표한 ‘2010년 사망원인 통계’에 따르면 1위가 암이다. 2010년 한국인 사망자 중 28.2 %가 암으로 사망했다.이런 가운데 과학과 의학의 발전으로 암 생존율은 꾸준히 증가하고 있다. 2009년 국가 암 등록통계에 따르면 우리나라 호발 암종인 위암, 간암, 자궁경부암의 5년 생존율은 미국이나 캐나다와 같은 선진국과 비교해도 높은 것으로 나타났다. 특히 여성의 5년 생존율이 처음으로 70%를 웃돌면서 이제 암은 ‘죽음에 이르는 병’이 아닌 ‘만성질환’으로 범주 이동을 하고 있다.암 생존율이 증가한 데에는 조기 검진의 역할이 컸다. 암은 초기에 발견할수록 치료가 용이하다. 소위 5대 암으로 불리는 간암, 위암, 대장암, 유방암, 자궁경부암에 대한 검진이 보편화됐는데, 이것은 암의 자연사 과정에 대한 의학적 연구에 기반을 둔 검진법으로 세포 단위의 미세한 변화를 찾아내 미래를 예측한다.전립선암은 전립선특이항원지수(PSA)라는 수치가 암의 진행과 지대한 연관성이 있다고 밝혀져 있다. 버핏은 피검사로 PSA 수치가 상승한 것을 알게 됐고 다행히 전립선암을 조기에 발견할 수 있었다. 스티븐 스필버그 감독의 영화 ‘마이너리티 리포트’에서는 범죄가 일어날 것을 예측해 이를 예방하는 가상 미래를 그리고 있다. 적어도 의학 분야에서는 이런 미래를 꿈꾸어도 될 법하다.조기 검진이 되면 암치료 성공률이 현저히 올라가지만 모든 암이 가능한 것은 아니다. 사망률이 높은 폐암의 경우 단순 가슴사진으로는 조기에 암을 발견하기 어렵다. 최근에 컴퓨터단층촬영(CT)이 폐암의 조기 검진에 유용하다고 알려져 있지만 좀 더 연구가 진행돼야 한다. 췌장암 역시 복부 CT로 발견될 수 있지만 방사선 피폭이 높아 검진용으로 사용하지 않고 있으며, 아직도 사망률이 매우 높은 암으로서 한국에서도 10대 암 중 5년 내 사망률이 92.2%로 1위를 차지한다. 잡스가 걸린 췌장암의 종류는 신경내분비암으로 예후가 비교적 양호한 편에 속했고 최상의 치료를 받았음에도 진단 후 7년 만에 사망했다.암은 이제 매우 보편적인 만성질환 중 하나이다. 비록 모든 암을 완벽하게 예방할 수는 없겠지만 평소 건강한 생활습관을 유지하고 건강검진을 정기적으로 받는 것이 대단히 중요하다. 설령 암에 걸렸다고 해도 인생이 끝났다고 생각할 필요가 없다. 조기 발견된 암은 이제 많은 경우 완치가 가능하다. 완치가 되지 않는 암이라 하더라도 꾸준한 관리를 통해 건강한 사람 못지않은 삶의 질을 유지할 수 있다.잡스는 암을 진단받은 이후 7년 동안 생을 직시하고 IT 역사에 길이 남을 행적을 남겼다. 손자병법에서도 “적을 알고 나를 알면 백번 싸워도 위태롭지 않다”(知彼知己 百戰不殆)고 했다. 암을 제대로 알고 대비하고 다스린다면 암 역시 무조건 두려운 대상은 아니다.이레나 이화여대교수·의학물리학

보통사람이 파악하기에는 너무나 많은 자료 속에서 예상하지 않았던 상호 관련성이나 다른 유용한 정보를 찾아내는 일을 ‘데이터 마이닝(데이터 광산에서 지식을 채굴하는 일)’이라고 부른다. 같은 업무를 오래한 사람이 경험에서 얻는, 남이 모르는 전문지식도 ‘데이터 마이닝’의 일종이다. 그 적용분야는 무궁무진하며 백화점이나 마트에서 써먹던 수준을 넘어 이제는 경찰의 방범계획이나 정치인의 선거기법에까지 사용되고 있어서 응용통계학을 공부한 사람에게 일자리를 제공해 주기도 한다.  한상근 KAIST교수·수리과학필자가 직접 경험해 본 사례에는 이런 것이 있다. 예전에 집의 욕조가 막혀 마트에서 뚫어뻥과 맥주를 골랐더니 계산대의 아주머니가 미소를 지으며 ‘어느 것이 먼저인가요’ 했는데, 그 의미를 알아듣지 못하고 그게 무슨 말이냐고 물어본 적이 있다. 그분의 말은 저녁에 이 두 가지를 사 가는 사람은 운동화나 슬리퍼를 신은 운동복 차림의 남자라는 것이다. 자기는 혼자 살아서 남자가 맥주를 먼저 마시고 일을 하는지, 일을 마치고 맥주를 마시는지 궁금했다는 것이다. 계산대 앞에는 초콜릿이나 일회용 면도기가 비슷한 이유로 놓여 있다. 지금은 인구 3억명이 넘는 미국에서도 여섯 다리만 건너면 모르는 사람이 없더라는 유명한 실험이 이미 50년 전에 있었다. 그 뒤로 사람들 사이의 관계에 대한 ‘데이터 마이닝’ 연구가 늘어났는데 이런 것도 밝혀졌다. 직장을 구하려면 알기는 하지만 평소에는 별로 연락하지 않고 지내던 사람에게 물어보는 것이 확률상 높다는 점이다. 이는 자신과 가까운 사람과는 약간 다른 세상을 사는 사람이 또 다른 시야를 가지고 있기 때문이다. 그 현상의 다른 측면에는 이런 것도 있는데, 노처녀나 노총각을 더 젊은 사람과 비교해 보면 통근버스를 많이 이용하고 같은 시간대에 같은 지하철 구간을 이용하기 때문에 날마다 같은 사람과 마주하게 되면서 인생의 짝을 만날 기회가 급속도로 줄어든다는 것이다.많은 데이터를 다루고 유용한 정보를 캐내는 능력이 있으면 소비자 집단을 아주 작게 세분화해 영업하는 ‘마이크로 마케팅’이 나타난다. 작은 집단의 취향과 소비 형태를 따로따로 고려한 맞춤형 광고를 하는 것이다. 포털 화면의 광고는 이미 접속지역에 따라 다르다.21세기 들어 미국에서는 ‘마이크로 타게팅’이라는 유권자 맞춤형 선거전략이 나타났는데 유권자 명부와 기업체가 가진 정보를 결합한 것이다. 선거비용 투입 대비 가격이 싼 지지자가 많은 지역 위주로 돌아다니며 그 지역에 가장 매력적인 공약 한두 개만 내놓는 전략이다. 소비자의 신용카드 사용기록과 지역·직업·학력·가족에 관한 자료 등을 합하면 어느 정당을 지지하는 사람인지 쉽게 추측할 수 있다.월스트리트 저널에 따르면 정치학자들은 부시 전 대통령이 아이오와주에서 잠재적인 지지자 거의 전부에게 자신의 공약을 알렸다고 보았다. 20세기 선거전에서는 민주당도 공화당도 지지자의 절반 정도에게만 공약을 전달한 것으로 보고 있다.하지만 그런 기법이 심화되면 보험회사는 유전자 검사 후 보험료를 매기게 될 것이며, 고용자는 피고용자의 암 발생확률이 높다거나 부모처럼 조기에 사망할 확률이 높을 경우 월급을 적게 받고 승진은 생각하지 말라는 일이 벌어질 수 있다.공상과학소설에서나 나오는 이야기가 아니어서 미국에서는 유전자 정보를 가지고 보험회사가 가입자를 차별하거나 고용주가 채용을 차별하는 행위를 금지하는 법이 4년 전에 발효됐다. 자본과 정치에 수학까지 결합하는 것을 지켜보고만 있다가는 뉴욕타임스가 보도한 것처럼 유전자 정보를 감추려고 아파도 병원에서 검사받지 않거나 선거철에 정치인이 우리가 사는 동네는 아예 들르지 않을 수도 있다.한상근 KAIST교수·수리과학

컴퓨터와 인터넷의 등장으로 시작된 정보화시대는 최근 모바일 스마트 기기와 무선 인터넷을 기반으로 한계없는 정보의 바다로 진화하고 있다. 광대해진 최근의 정보 흐름은 의도적이지 않는 경우에도 사용자의 사생활과 정보가 불특정 다수에게 노출되고 있다. 작년 발생한 대규모 개인정보유출사건과 사이버공격은 정보화에 비례해 역기능인 사이버안전문제와 정보보호의 중요성을 보여주고 있다 임종인 고려대정보보호대학원장·사이버국방학현재 정보보호의 필요성이 과거 그 어느 때보다 부상된 것은 기본적으로 정보보호를 위한 현 암호 체계의 불완전성에서 비롯됐다. 지금 우리가 사용하고 있는 암호기술은 ‘계산의 복잡성(computational complexity)’에 기반하는데, 이는 긴 시간이 걸리는 문제를 지칭하는 수학적 용어이다. ‘계산의 복잡성’은 문제가 절대 풀리지 않는다는 의미가 아니기 때문에 이를 이용하는 현재의 정보보호 기술, 특히 암호기술은 컴퓨팅 파워가 높아질수록 그 안전성을 기대하기 어렵다. 1994년 미국 벨연구소의 피터 쇼어가 양자 컴퓨터를 이용해 ‘계산의 복잡성’의 한 예인 인수분해 문제를 푸는 양자 알고리즘을 발표해 더 이상 현 암호기술이 안전하지 않다는 것이 증명됐다. 마이크로칩의 발전 속도가 매년 또는 18개월마다 두 배 이상 증가한다는 ‘무어의 법칙’에 따라 컴퓨팅 파워가 급성장하고 있고, 선진국을 중심으로 양자컴퓨터의 상용화가 논의되고 있는 현재 암호기술의 무력화가 언제 될지 모르는 위협이 상존하고 있는 것이다. 이러한 상황에서 1984년 당시 IBM 연구원인 찰스 베넷 박사와 몬트리올대 교수였던 질 브라사드가에 의해 최초로 제안된 ‘양자암호(Quantum Cryptography)’는 현대 암호기술의 불완전성을 보완하는 최선의 대안이라 할 수 있다. 양자암호는 현대 물리학의 꽃으로 불리는 양자역학적 현상을 암호학에 응용한 것으로 ‘계산의 복잡성’과 상관없이 ‘조건없는 안전성(unconditional security)’을 보장한다. 벨연구소의 로브 그로버 박사는 “양자암호 체계는 실질적으로 해킹할 방법이 없다”고 전망하기도 했다. 그러나 양자암호의 상용화는 그리 순탄치 않다. 주로 광자(photon)나 스핀(spin)의 상태를 이용하는 양자암호는 현 기술 수준으로 양자 상태의 유지가 쉽지 않아 정보 전송거리가 짧으며, 양자암호의 설계에서 빈번히 사용되는 양자역학의 독특한 다(多) 광자 얽힘상태(entangled states)는 이론적으로는 가능할지라도 실험적으로 생성하고 다루는 것이 용이치 않아 구현에 많은 어려움을 겪고 있는 상황이다. 이러한 난관을 극복하기 위해 미국을 비롯해 영국, 프랑스, 일본, 중국 등에서는 양자암호 연구에 국가 지원을 아끼지 않고 있으며, 의미있는 성과가 발표되고 있다. 국내에서는 인하대 연구팀에서 양자 메모리 분야의 한계로 인식되던 밀리초(1000분의 1초) 단위의 저장시간을 100만배 이상 늘렸는가 하면, 일본의 정보통신연구기구(NICT)는 양자암호의 시험운용을 거쳐 2014년부터 정부기관, 발전소, 가스, 수도망 등의 중요한 인프라 통신을 보호하는 수단으로 상용화할 계획이다. 양자암호가 우리의 정보를 실질적으로 보호하기 위해 넘어야 할 난관이 많은 것이 사실이지만 꾸준히 진행되고 있는 연구는 완벽한 정보보호의 날을 앞당길 것이다. 양자암호가 미래 정보사회의 보안을 짊어질 가장 가능성 있는 차선책으로 거론되는 만큼 국가의 위상과 신산업의 경제적 가치를 고려해 정부, 기업, 그리고 대학연구소가 공동으로 현대 암호기술의 새로운 패러다임 구성을 위한 연구에 더욱 박차를 가해야 할 필요가 있다. 임종인 고려대정보보호대학원장·사이버국방학

우주 만물을 구성하는 100여 개의 원소 중 가장 유연하고 다재다능하며 결합하기 좋아하는 원소를 꼽으라면 무엇일까. 과학자들은 아마도 이구동성으로 탄소를 지목할 것이다. 탄소는 다른 원자와 결합할 수 있는 네 개의 팔을 가져 어느 방향으로든 자유자재로 연결될 수 있고, 이러한 유연성으로 풍부하고 다양한 화합물을 형성한다. 자연계에서 탄소가 포함된 화합물은 1000만 종 이상이나 된다고 한다. 그런데 재미있게도 탄소는 다른 종류의 원자와 결합할 때뿐 아니라 자기네끼리의 결합에서도 변화무쌍한 모습을 발휘한다. 고재현 한림대 교수·물리학각 탄소 원자가 서로 강하게 결합하면서 형성하는 3차원의 구조물이 바로 다이아몬드다. 만약 탄소 원자가 6각형의 벌집 모양으로 연결돼 평면을 만들고 층층이 쌓이면 연필심의 재료인 흑연이 된다. 흑연을 일종의 인공번개인 아크방전에 노출시키면 탄소층이 말리면서 플러렌(fullerene)이라 불리는 축구공 모양의 분자나 직경이 수 나노미터에 불과한 날카로운 기둥모양의 탄소 나노튜브가 만들어진다. 이러한 탄소 기반의 나노 물질을 이용해 새로운 평판 TV나 혁신적인 나노소자를 만들어 내기 위한 연구가 지난 20여 년간 맹렬히 진행됐다.2010년도 노벨 물리학상은 탄소만으로 구성된 나노 물질의 목록에 그래핀(graphene)을 새로 추가한 맨체스터대의 과학자들에게 돌아갔다. 그들은 바로 2004년 접착테이프를 이용해 흑연으로부터 단 하나의 탄소층만을 분리해 내고 그 물성을 밝히는 데 기여한 가임과 노보셀로프였다. 이 세상에서 가장 얇고 완벽한 이 2차원의 탄소결정은 특이한 구조로 매우 독특한 성질을 나타내는데, 가령 전류를 형성하는 전자의 속도가 매우 빠르고 열을 전달하는 능력이 탁월하며 강철보다 100배는 더 강하다. 게다가 그래핀은 단 한 개의 탄소층으로 구성돼 있기에 매우 투명하고 자유롭게 구부러질 수 있으며 신축성이 뛰어난 장점이 있다. 이로 인해 그래핀은 현재 플렉서블 디스플레이나 터치스크린 투명전극, 초고속 전자소자, 고효율 태양전지, 초고용량 축전기, 생체 센서 등의 구현에서 이상적인 물질로 각광받고 있다. 그래핀의 상용화는 이미 출발점에 서 있고 각 나라는 이를 가속화하기 위해 많은 연구개발 노력을 전개하고 있다.그렇다면 이후 그래핀을 활용한 기술이 과연 어느 정도의 속도로 우리의 일상생활 속에 들어올까. 고순도 실리콘의 생산이 뒷받침돼 트랜지스터가 탄생하고 오늘날 정보기술혁명이 시작됐듯이 아마도 질 높은 그래핀을 대량생산하는 기술을 확보하는 것이 상용화 기술개발의 전제조건일 것이다. 우리나라는 반도체와 평판 디스플레이 기술의 선두 주자답게 이 분야에서도 높은 기술수준을 유지하고 있다. 2010년 성균관대·삼성 공동연구팀이 투명전극용 30인치 그래핀 필름을 대량생산할 수 있는 공정기술을 ‘네이처’의 자매지에 발표한 데 이어, 최근에는 울산과학기술대팀이 유독물질의 사용 없이 그래핀을 대량으로 만들어낼 수 있는 원천기술을 개발한 바 있다. 그렇지만 그래핀의 탄생이 주는 또 하나의 중요한 의의는 이 나노 물질이 과학의 새로운 지평을 여는 데 크게 기여할 수 있기 때문이다. 최근 한국과학기술원 연구팀은 ‘사이언스’지에 그래핀을 이용해 액체를 가둔 후에 그 속에서 성장하는 백금 결정을 원자 수준에서 관찰한 결과를 발표했다. 두께가 얇고 강도가 매우 높은 그래핀의 특성을 활용한 이 연구는 향후 생화학 혹은 생물학 분야의 다양한 문제를 해결하는 데도 기여할 것으로 예상된다. 2차원 나노 물질인 그래핀을 기반으로 펼쳐지는 과학의 신지평과 첨단기술의 진검승부가 매우 흥미진진하다.고재현 한림대 교수·물리학

현재 우리 사회에서 거론되는 생물학 단어 중 으뜸은 ‘줄기세포’일 것이다. 줄기세포의 생물학 자체가 매우 흥미진진하기도 하지만 응용 가능성도 무궁무진하기 때문이다. 줄기세포의 매력은 무엇일까. 일단 일반인에게는 내 젊음을 돌려주고 죽은 세포를 대신해 재생할 세포를 제공해 난치병을 치료할 수 있다는 선전이 큰 매력으로 다가왔을 것이다. 이현숙 서울대 교수·생명과학하지만 이것이 현실이 되기에는 아직 해결해야 할 문제가 많다. 간단히 말해 줄기세포는 아직 불로장생을 담보해 주지 못한다. 한국인이 줄기세포를 반기는 이유는 어쩌면 우리의 조급증과 맥이 닿아 있을지도 모른다. 한 방에 모든 걸 따라잡고 해결하려는 급한 성격 말이다. 줄기세포는 두 가지로 나뉜다. 배아줄기세포와 각 조직에 일부 존재하는 성체줄기세포가 그것이다. 배아줄기세포는 모든 조직으로 분화할 수 있는 특성을 갖고 있으나 인간의 경우 난자에서 유래해야 하니 윤리적 논란을 피하기 힘들다. 이에 반해 성체줄기세포는 몇몇의 제한된 특정 장기로만 분화할 수 있으나 윤리적 논란에서 자유롭다는 장점이 있다. 1970∼80년대 일단의 발생학자들은 생쥐의 배발생 중 배반포 상태에서 유래한 내세포집단을 실험실에서 배양하는 데 성공했고, 이들이 각 조직으로 분화할 능력이 있음을 입증했다. 이것이 생쥐에서 만들어진 최초의 배아줄기세포이다. 유전자 재조합법을 이용하면 배아줄기세포의 유전자 조작이 가능한데, 이것이 유전자 적중 생쥐를 만들 수 있게 한 원동력이다. 이후 생쥐의 유전자 적중 기술은 인간의 여러 가지 질병의 원인을 유전자 수준에서 설명하는 데 혁혁한 공로를 세웠다. 생쥐에서 배아줄기세포를 최초로 배양한 과학자들에게 노벨상이 주어졌음은 물론이다. 다만 이렇게 잘 알려진 배아줄기세포도 주의 깊게 배양하지 않으면 금방 암세포화되고 쓸모없게 돼 버린다는 것을 아는 이는 많지 않은 것 같다. 과학자들은 그동안 줄기세포의 성질과 암세포의 성질이 매우 닮았다는 사실에 주목해 왔다. 그만큼 전지전능하다는 것은 잘못 다뤘을 경우 위험성도 내포하고 있다는 이야기다. 줄기세포가 쉽게 암세포로 되는 원인을 규명하는 것은 지금 논의되고 있는 줄기세포 치료술이 개발되기 전에 풀어내야 할 가장 중요한 과제이다. 줄기세포의 분열방식은 다른 세포와 다르다. 천천히 분열할 뿐만 아니라 비대칭 분열을 통해 하나는 자기 자신과 같은 줄기세포, 다른 하나는 분화가 가능하도록 빨리 자라는 세포가 되는 흥미로운 특징을 갖는 것이다. 우리 몸 안에 줄기세포는 항상 적정수가 유지돼야 건강한 항상성을 유지할 수 있다는 것도 주목할 만한 사실이다. 따라서 적절히 천천히 자라는 것이야말로 줄기세포의 능력을 유지하는 데 매우 중요하다. 아이를 키우면서 이 아이가 어떻게 자라나기를 바랄 것인가를 자문해 본다. 어떤 세상을 만나더라도 당당히 적응할 아이, 위기 상황에서 오히려 리더십을 발휘할 아이, 물론 끌려가기보다는 앞장서서 끌고 가는 사람이 됐으면 좋겠다. 이러한 능력은 어찌 보면 우리 몸에 극히 일부분 존재하는 줄기세포와 같다. 이런 능력은 어떻게 하면 키워질 수 있을까. 조급한 마음에 남보다 빨리 키우려고만 하면 줄기세포가 변해 버리는 것처럼 부작용이 생기고 말 것이다. 자연이 우리에게 제시해 주는 중요한 모델, 줄기세포의 성질에 따르면 도가 지나친 선행학습과 토양을 보지 않고 경쟁만 부추기는 현재의 교육시스템은 결국 줄기세포가 아니라 그것에서 유래된 있어도 그만, 없어도 그만인 빨리 자라는 세포를 만들어 낼 뿐이다. 과연 우리 아이가 튼튼한 줄기로 성장하기를 바랄 것인가, 아니면 바람에 쓸려 꺾여도 그만인 잔가지로 키울 것인가. 이현숙 서울대 교수·생명과학

노인 인구의 증가가 전 세계적으로 중요한 이슈가 되고 있다. 미국의 경우 2030년이 되면 5명 중 1명은 65세 이상의 노인이 될 것으로 예상하고 있으며, 한국도 예외는 아니다. 그러다 보니 고령화 인구의 증가와 함께 노인성 질환이 사회문제로 대두돼 노인복지 및 의료지원 서비스에 대한 건강보험 재정 확대가 요구되는 상황이다.  이레나 이화여대 교수·의학 물리학다양한 노인성 질환 중 대표적인 것이 치매다. 노인성 치매는 나이가 들어감에 따라 정상적으로 발달한 뇌가 후천적인 외상이나 질병과 같은 외부적인 요인에 의해 손상되거나 파괴돼 언어·학습·지능 등에 대한 전반적인 인지기능과 고등정신기능이 비정상적으로 감퇴하는 복합적인 임상증후군을 포괄적으로 지칭한다. 즉 치매에 걸리면 이전까지 얻은 지적 인지기능이 급격하게 떨어지는 상태가 된다. 치매는 나이가 들수록 유병률이 높아지는데 명확한 원인은 알려지지 않았으나 아밀로이드 베타라는 단백질이 뇌신경세포에 쌓여 뇌세포에 비정상적인 단백질이 축적되고. 이로 인해 아세틸콜린이라는 뇌신경 전달물질이 부족해 발생하는 것으로 알려져 있다. 과학자들에 의해 이러한 치매 치료법이 전 세계적으로 꾸준히 연구되고 있다. 이런 가운데 2011년 국제적 권위의 과학 전문지인 ‘네이처(Nature)’에 뇌의 기억력을 높이는 단백질 발견에 대한 연구 결과가 발표돼 이목이 집중됐지만 아직 명확한 치료법이 없는 실정이다. 하지만 최근 ‘알츠하이머병 저널’(Journal of Alzheimer’s Disease)에 발표된 자료에 따르면 미국 플로리다대학 연구팀이 남녀 노인 124명(65∼88세)을 대상으로 4년에 걸쳐 실시한 조사분석 결과 커피를 꾸준히 마시는 조사 대상자들, 즉 혈중 카페인 수치가 높은 사람은 치매의 전 단계인 경도인지장애가 감소하는 것으로 밝혀졌다. 이외에도 한 연구에 의하면 손가락 운동, 씹는 위주의 식사 등이 치매예방에 효과적이라고 한다. 특히 주목할 점은 노인의 사회참여 및 다른 사람과의 인과관계와 같은 소셜네트워크가 중요한 예방책이라는 것이다. 2006년 시카고에 있는 러시대학의학센터(Rush University Medical center)의 연구팀에서 1100명의 노인을 대상으로 조사한 결과가 ‘랜싯 신경학(Lancet Neurology)’ 저널에 발표됐는데, 이 연구에 따르면 소셜네트워크와 치매 같은 정신적 장애가 관련성이 높게 나타났다. 이들 그룹은 소셜네트워크의 정도를 자녀의 수, 친척의 수, 그리고 언제든지 도움을 줄 수 있는 친구의 수, 또 매달 이러한 사람을 만나는 횟수로 측정했다. 연구 결과 소셜네트워크의 활용 횟수가 많을수록 알츠하이머 질환의 병리학적 원인이 감소하는 것으로 입증됐다. 또 가족, 친구, 친척과의 원만한 관계가 건강한 삶을 유지하는 데 중요한 인자라는 연구는 이미 여러 번 발표됐다. 비록 건강하지 않은 사람이라 할지라도 소셜네트워크가 좋은 사람은 그렇지 못한 사람에 비해 평균수명이 증가한다는 연구 결과도 있다. 지난해 발표된 논문에서는 사회적 인과관계가 좋은 노인은 심장병, 암 등 모든 종류의 질병이 감소한다는 것도 입증됐다. 무엇보다 고령화시대에 국가의 건강 재정 압박요인으로 작용하는 노인성 질환을 해결하기 위해서는 조기 진단도 중요하지만 예방이 선결과제이다. 결국 치매와 같은 노인성 질환 예방에는 가족, 친구, 친척들과의 소셜네트워크 강화가 요구된다. 요즘과 같은 핵가족 시대에 치매와 같이 온 가족에 부담이 되는 질병으로부터 벗어나기 위해서는 꾸준하게 안부전화를 하고 방문하는 등 관심과 배려가 필요하다 하겠다. 이레나 이화여대 교수·의학 물리학

태양, 지구, 달 등 천체의 운동은 규칙적이다. 그중 일식은 달이 태양을 가리는, 달의 그림자에 지구가 들어가서 지구에서는 태양을 볼 수 없는 현상을 말한다. 한자 식(蝕)은 벌레가 좀먹었다는 의미인데, 반대로 달이 지구의 그림자에 들어가서 우리가 달을 볼 수 없게 되면 월식(月蝕)이라고 부른다. 한상근 KAIST교수·수리과학달이 태양을 가리더라도 대개는 일부분이어서 대낮에 컴컴해지는 일은 거의 없으며, 그것은 부분일식이라고 부른다. 달이 태양을 모두 가리는 일은 매우 드물게 나타나는데, 그것을 개기일식이라고 한다. 태양은 달까지의 거리보다 약 394배 먼 곳에 있지만, 크기도 역시 달보다 394배 정도여서 눈으로 보기에는 태양과 달의 크기가 거의 비슷해서 개기일식이 가능한 것이다.이런 가운데 올해에는 5월 21일 월요일 아침 7시32분을 전후로 태양의 80% 정도까지 가려지는 부분일식이 있고, 6월 6일 오전에는 6시간에 걸쳐 금성이 태양 표면을 가로지른다. 하늘이 흐리면 구름을 사이에 두고 눈썹모양이나 반달모양의 태양을 관측할 수 있고, 햇빛이 좋은 날에는 나무그늘 사이사이로 땅에 만들어내는 눈썹모양이나 반달모양을 볼 수 있다. 나무도 없다면 자신의 두 손을 포개고 손가락 사이를 조금 벌려서 격자모양을 만들어도 같은 현상이 나타난다.하나의 종이 위에 지구가 그리는 커다란 원판궤도와 달이 그리는 작은 원판궤도가 같이 존재한다고 해보자. 그러면 태양·달·지구의 순서로 직선 위에 있을 때에는 지구에서 태양을 볼 수 없어서 일식이 되고, 태양·지구·달일 때에는 지구의 그림자가 달을 덮어서 달이 보이지 않는 월식이 된다. 그렇다면 달이 지구를 한 바퀴 회전할 때마다 일식과 월식이 나타나야겠지만 실제로는 그렇지 않다. 그 이유로는 먼저 달의 작은 원판과 지구의 커다란 원판은 고속도로의 오르막길과 평지처럼 서로 5도 정도의 각을 이루며 만난다. 그래서 태양과 지구를 직선으로 이어도 대부분 경우에는 달이 그 직선에서 위 아래로 조금 벗어나 있기 때문에 일식, 월식 대신 그믐달이나 보름달이 떠오르게 된다. 공상과학영화에서도 주인공의 목숨을 구해주는 월식은 보름달이 뜬 날이다. 또 다른 이유는 지구나 달의 궤도가 완전한 동그라미가 아니라 동그라미에 가까운 타원이기 때문이다. 이런 여러 가지를 감안하면 일식과 월식은 대략 6585일(18년 11일)을 주기로 반복되며, 그것을 ‘사로스’라고 부른다. 일식은 특히 월식보다 불규칙하며, 그래서 일식에 관한 기록은 역사 연대표를 확정하는 데 사용할 수 있다.만유인력을 발견한 뉴턴은 예수 그리스도가 십자가에 매달렸을 때 하늘이 어두워졌다는 마가복음의 기록을 일식으로 보고 정확한 연대를 계산하려고 노력했다. 하지만 그 기록을 월식으로 보는 사람도 있고 순수한 기적으로 보는 사람들도 있다.조선시대 초기에 만든 고려사절요에는 130번 정도의 일식을 기록하고 있다. 재미있는 사실은 고려 초기에는 ‘마땅히 일식이 있을 것인데 없었다’라든지 ‘구름이 끼어서 일식이 보이지 않았다’고 자신 있게 기록하고 있다는 점이다. 그러다가 나중에는 불가능한 날짜까지 마구 ‘일식이 있었다’라고 기록하고 있다. 그것은 이제는 하나도 신비하지 않고, 계산만 조금 해보면 알 수 있다는 자신감의 발로일 수 있지만 현실은 그렇지 않다.그런 기록을 남겼기 때문에 해외의 고천문학자들이 당시의 천문관측 수준을 중국, 한국, 일본의 순서로 보게 하는 중요한 근거가 됐다. 우리에게 고대의 천문기록은 그 지역의 문화수준을 알려주고 연대를 추측하게 해주는 귀중한 자료인 것이다.한상근 KAIST교수·수리과학