1980년 미래 학자 앨빈 토플러가 정보화 사회로의 변화를 예견한 이후 실제로 산업혁명 이후 사회는 정보화시대의 모습을 보이고 있다. 개인컴퓨터와 인터넷과 같은 정보기술의 보급으로 디지털 정보량은 18개월 기준으로 2배씩 증가하는 것으로 파악됐으며 최근에는 스마트폰, 태블릿의 확산으로 디지털 정보량의 증가 추세가 가속화돼 2012년에는 2.7제타바이트(ZB), 2015년에는 7.9제타바이트에 이를 것으로 예상된다. 임종인 고려대 정보보호대학원장·정보보호학‘빅데이터’(Big Data)는 이와 같이 데이터의 범람으로 기존의 정보처리 패러다임으로는 처리가 불가능한 수준의 데이터를 의미했으나, 최근에는 이러한 데이터를 처리하기 위한 방안을 포괄해 빅데이터라고 부른다. 다양한 형태의 대량 데이터를 효과적으로 분석해 의미 있는 결과를 도출해 기업 경영, 공공 정책 등에 활용하기 위해 빅데이터는 2012년 정보기술(IT)의 가장 큰 이슈의 하나로 떠오르게 됐다.기존의 데이터 관리는 내부적으로 보유한 정형화된 데이터를 분석하는 반면, 빅데이터는 내부뿐 아니라 소셜네트워크상의 정보를 포함한 다양한 외부 정보까지 분석한다. 따라서 기존 데이터 관리도구인 데이터베이스(DB)와 DB관리시스템으로는 이러한 외부에서 발생하는 다양한 데이터를 처리하기에 한계가 있어 빅데이터 환경에서 데이터를 분석하기 위한 클라우드 컴퓨팅과 같은 가상화 기법, 새로운 데이터마이닝 기법 등 다양한 기법과 이를 활용한 서비스가 출시되고 있다.빅데이터를 활용한 대표적인 사례로는 구글의 독감 예보와 ‘Recorded Future’의 예측 서비스를 들 수 있다. 구글의 ‘독감 예보’ 서비스는 독감, 인플루엔자 등 독감과 관련된 검색어 쿼리의 빈도를 조사해 보건당국보다 앞서 독감의 확산을 예측하는 것이다. ‘Recorded Future’의 예측 서비스는 특정 항목에 대한 웹 검색 쿼리 빈도, 언론 보도 내용 등 구조화되지 않은 다양한 정보를 효과적으로 분석하며, 향후 트렌드를 예측하고 이를 구조화해 제시하는 서비스로, 구글과 미 중앙정보국(CIA)이 이 회사에 투자함에 따라 더욱 주목을 받았다. 구글의 개인정보취급방침 통합 역시 사용자들이 구글의 다양한 서비스를 이용하면서 생성되는 다양한 정보를 결합해 새로운 의미를 찾아내며, 사용자의 취향을 파악하기 위한 것으로 예상할 수 있다.하지만 빅데이터 모두에 긍정적인 측면만 존재하는 것은 아니다. 다양한 정보를 수집하고 이용함에 따라 프라이버시 침해, 그리고 클라우드 컴퓨팅 등 새로운 IT 환경이 도입됨에 따라 보안에 대한 우려가 제기되고 있다. 개인정보 활용에서 정보주체의 동의 목적 외 이용 및 이용 기간을 넘어 활용할 가능성이 있어 프라이버시 침해가 우려된다. 또한 개인의 위치, 행동 기반, 취향 등 민감한 개인정보 활용과 최근 유럽연합(EU)을 중심으로 이슈가 되고 있는 ‘잊혀질 권리’에 대한 문제와 같은 우려 역시 제기되고 있다. 대량 정보 처리의 효과적인 대응 방안으로 빅데이터에서 활용이 예상되는 클라우드 컴퓨팅은 아직까지도 보안과 정보통제권 상실의 우려가 있는 상황이다.앨빈 토플러는 부를 결정하는 주 요인 중의 하나로 지식을 꼽으면서 쓸모없는 지식인 ‘무용지식’들 속에서 중요한 정보를 선별하는 능력을 강조했다. 빅데이터는 바로 이러한 요구에 부합하는 정보의 홍수 속에서 새로운 가치를 창조하기 위한 패러다임이다. 민간과 공공 조직은 이러한 패러다임을 맞아 개인정보 보호와 보안을 고려해 안전하고 효과적인 빅데이터 대응 방안을 모색해야 할 것이다.임종인 고려대 정보보호대학원장·정보보호학

미국 일리노이주에 위치한 페르미 국립가속기연구소의 상징인 테바트론(Tevatron) 가속기가 26년의 역사를 마치고 드디어 해체되고 있다 한다. 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자충돌기(LHC)가 탄생하기 전까지 세계 최대 가속기라는 지위를 가지고 있던 테바트론은 1995년에 물질 구성 블록의 하나인 ‘톱 쿼크(top quark)’를 발견하는 등 눈부신 과학적 성과를 내고 역사의 뒤안길로 사라지게 됐다. 이제는 테바트론의 바통을 이어받은 LHC가 세계 최대 가속기로서 인류가 이전에 탐험해 보지 못한 새로운 영역을 개척하고 있다. 고재현 한림대 교수·물리학가속기는 말 그대로 입자의 속도를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 에너지를 증가시키는 장치이다. 이때 가속되는 입자는 양(+)이나 음(-)의 전기적 속성을 띤 대전(帶電)입자다. 주기율표의 1번 자리를 꿰차고 있는 수소 원자의 구조를 보면, 가운데에 양의 전하를 띤 수소 원자핵(양성자)이 자리 잡고 그 주위를 음전하를 띤 전자가 돌고 있다.따라서 이 둘을 분리하면 대전입자를 얻게 된다. 사실 건조한 겨울철 일상적으로 경험하는 정전기 현상도 마찰 등에 의해 생긴 대전입자가 주원인이다. 이 입자들에 반대의 극성을 띠는 전압을 가하면 자석의 N극과 S극이 서로 끌어당기는 것과 비슷하게 힘을 받아 속도가 증가한다. 거대 가속기 내에서 가속되는 대전입자의 빠르기는 보통 빛 속도의 99.999999% 정도 혹은 그 이상에 달한다. 빛의 속도에 가깝게 달리는 가벼운 대전입자를 충돌시키면 이들은 복잡한 상호작용을 거치면서 엄청난 숫자의 부산물 입자를 생성한다. 이를 빌딩만 한 검출기로 분석함으로써 물질을 구성하는 기본 입자와 이들의 상호작용을 연구하게 된다. 이를 통해 우주를 포함한 ‘모든 것에 대한 이론’을 세우는 것이 물리학자의 최종 목표이다. CERN이 운영하는 ‘지상 최대의 기계’ LHC는 인류가 지금까지 구현하지 못했던 엄청난 에너지로 가속된 입자 사이의 충돌을 통해 이러한 목표에 한 발 더 다가가게 될 것이다.입자물리학을 위한 가속기 이외에도 오늘날에는 다양한 형태의 가속기가 전 세계적으로 운영되고 있다. 전기적 성질을 지닌 입자를 가속시킬 때는 에너지의 일부가 빛의 형태로 방출된다. 이렇게 손실되는 방사광은 가속기 역사 초기에는 과학자들에게 골칫거리였으나 오늘날에는 이 방사광만을 전문적으로 발생시켜 다양한 분야에 활용하는 가속기가 많이 운영된다. 1994년에 완공된 포항방사광가속기가 대표적이다. 양성자나 전자와 같이 가벼운 대전입자 대신에 납이나 금과 같이 무거운 원소의 이온을 다루는 가속기가 바로 과학비즈니스벨트에 들어서게 될 중이온 가속기이다. 이 가속기는 새로운 동위원소나 주기율표에 존재하지 않는 인공원소의 연구 등에 활용될 예정이다.입자물리학자들의 학문적 호기심을 위해 수조원이나 되는 천문학적인 돈을 투입해 거대가속기를 건설하고 운영하는 것에 회의적인 시각을 가진 사람도 있을 것이다. 그렇지만 가속기와 같은 거대과학시설은 그 자체로 진공기술, 초전도 기술, 데이터처리 기술 등 온갖 첨단 기술이 집적되거나 새로이 만들어지는 곳이다. 인터넷의 기반이 된 월드와이드웹 WWW가 탄생한 곳도 바로 CERN이었다. 그렇지만 이보다 훨씬 중요한 것은 이러한 과학을 통해 ‘우리는 어디에서 와서 어디로 가는가’라는 우리 자신과 우주의 근원에 대한 원초적인 호기심에 대한 대답에 한 발 더 다가갈 수 있다는 점일 것이다. 수십년 후 LHC가 가동을 멈추는 날 우리는 이 우주와 물질, 그리고 우리 자신에 대해 얼마나 더 이해하게 될까 사뭇 기대된다.고재현 한림대 교수·물리학

계절이 바뀌는 시점, 독감이 유행이라 개학한 학교에 비상이 걸렸다고 난리다. 아무리 신종 바이러스가 유행을 해도 어떤 이는 잘 걸리지 않고, 어떤 이는 살짝 앓다 싹 낫고, 어떤 이는 죽을 듯 앓다가 살아난다. 이 모든 차이가 유전자 탓일까. 이현숙 서울대 교수·생명과학유전자의 변이가 어느 정도 역할을 하기는 하나 면역성은 물려받은 유전자의 차이라기보다는 일차적으로 얼마나 면역계가 잘 작동하고 있느냐의 문제이다. 우리 몸의 면역계는 외부에서 공격해 오는 항원에 대해 직접적으로 반응하는 항체를 만들어 내는 B임파구, 이를 도와주는 T임파구, 공격당한 세포를 죽여 버리는 살생 T임파구, 항원을 물고 있는 수상세포, 비만세포 등으로 이루어져 있다. 면역세포들은 자신과 이웃 세포가 만들어 내뿜는 사이토키닌과 함께 각자의 일을 잘 분담하면서 조화를 이뤄 우리 몸의 항상성을 지킨다. 지금도 새로운 면역세포를 발견했다는 보고가 잇따르고 있으니 면역의 신비는 과학계가 아직도 다 이해하지 못하고 있는 분야 중 하나다. 경이로운 점은 이루 다 헤아릴 수도 없을 정도로 많은 침입 항원에 그만큼이나 다양한 항체를 만들 수 있도록 면역계가 진화해 왔다는 점이다. 면역글로불린은 감염될 때마다 각각의 바이러스에 대해 다양하게 만들어지고, 면역계는 공격당한 세포를 적절히 제거해 준다. 이렇게 해서 몸이 낫고 나면 우리 몸에 그 항원을 인식할 수 있는 세포가 기억 면역세포로 남아 있게 된다. 잠자던 기억 면역세포는 똑같은 바이러스에 감염됐을 때 폭발적으로 증식하면서 바이러스의 공격에서 우리 몸을 지켜낸다. 백신의 원리이다. 2000년 초반 뉴욕의 록펠러대학 총장이었던 아널드 리바인 박사와 나눈 대화 한 토막이 생각난다. 그는 당시 유일의 초강대국이던 미국의 힘을 면역성에 비유했다. 미국은 이민국이다. 세계 여러 나라 사람이 정착했기 때문에 다양한 문화가 존재하며 각 나라의 전통문화가 미국에 맞게 조금씩 변형되고 유지되는 곳이다. 리바인 박사는 미국이 다양성을 기반으로 새로운 것에 대한 두려움이 없는 면역성을 갖추고 있어 어떤 외부의 충격에도 스스로 잘 해결할 수 있도록 준비돼 있다고 했다. 어려서부터 단일민족의 우수성을 배우고 자란 필자에게 리바인 박사의 이야기는 신선했다. 십수년이 지난 지금까지 곱씹게 되는 것을 보니 과연 그의 말이 맞다는 생각이 든다.바이러스는 자손을 스스로 배출해 낼 수 없기 때문에 단일 생명체로 분류되지 않는다. 바이러스는 자신이 들어갈 수 있는 숙주세포에 들어가 기생하면서 숙주세포의 모든 환경을 이용해 번식한다. 바이러스가 폭발적으로 번식해 버리면 숙주세포는 면역계에 의해 제거된다. 어떤 바이러스는 숙주세포를 파괴하지 않고 우리 면역계에 적응되는 경우도 있다. 자신이 기생하는 세포를 파괴하지 않고 아주 천천히 증식하므로 어느덧 우리 게놈(유전체) 안에 들어와 있어 면역계는 이를 더 이상 외부 항원이라 인식하지 않으므로 바이러스 게놈도 살고 숙주세포도 살 수 있다.명분이 어떻든 환경을 파괴하는 일은 마치 바이러스가 자신만의 증식을 위해 숙주세포를 초토화시키는 것을 연상시킨다. 결과는 모두 죽는 자멸일 뿐이다. 지금껏 인류와 함께한 바이러스는 사실 숙주세포를 살리면서 조금씩 우리 몸에 적응해 온 바이러스이다. 오랜 시간이 걸려도 대화하고 타협하며, 때론 지금 당장의 목표도 수정하는 것이 자연스럽다. 우리의 자손들이 이 지구라는 숙주세포에서 계속 이어지게 하려면 말이다.이현숙 서울대 교수·생명과학

컴퓨터가 대중화되면서 우리 생활에 엄청난 변화가 발생했다. 그중 인터넷의 발전으로 우리는 언제 어디서나 원하는 정보를 찾을 수 있게 됐고, 아무리 멀리 떨어져 있어도 손쉽고 빠르게 접근할 수 있게 됐다. 이로 인해 인문·사회·과학 등 여러 분야에서 많은 발전이 이루어졌다. 그러나 이러한 인터넷 및 컴퓨터의 기술발전과 함께 생겨난 문제점 중 하나가 ‘게임중독’이다. 이레나 이화여대 교수·의학물리학우리 주변의 많은 아이들이 밤새도록 게임을 하게 되면서 바깥에 나가기도 싫어해 그 어느 것에도 흥미를 못 느끼는 상태에 빠져 있다. 이 아이들은 하루 중 대부분의 시간을 게임으로 보낼 뿐만 아니라 게임 세계에 대해 과도하게 집착하며 늘 초조하고 불안해한다. 중·고교 학생 가운데 7%가량이 사실상 ‘중독’ 상태라고 한다.중독은 정신과적인 측면에서 크게 ‘약물에 의한 것’과 ‘정신적 의존증’으로 구분된다. 의존증에 의한 중독은 습관적으로 한 가지에 지나치게 집착하는 경우로, 심리적으로 의존하고자 하는 물질을 계속해서 갈망하게 되고 이러한 행동으로 인해 신체적으로도 변화가 생겨 정신적·신체적 건강을 해치는 상태가 되는 것이다. 대표적인 것으로는 알코올중독과 마약중독이 있으며, 대부분 스스로 치유가 어려워 병원과 요양기관의 도움을 받아 치료하게 된다.중독의 대표적인 증상은 ‘내성’과 ‘금단현상’이다. 내성은 동일한 효과를 누리기 위해 게임에 몰입하는 시간이 점점 늘어나게 되는 것이고, 금단현상은 게임을 하지 않을 경우 불안·초조·불면 등의 증상이 나타난다. 중독이 될 정도가 되면 대인관계나 사회생활에 지장을 받게 되며, 공부할 때 집중이 되지 않는다. 특히 가족 간에 마찰이 생기며 심한 경우 충동이나 감정 조절이 되지 않아 과격한 행동을 나타내 심지어 가정 파탄까지 초래하게 된다. ‘중독의 심리학’을 쓴 중독치료전문가 크레이그 네켄이 게임중독을 하나의 질병으로 규정한 것도 그 때문이다.지난해 11월 유력 과학전문지인 네이처가 발행하는 정신의학 전문저널 ‘트랜스레이셔널 사이키애트리(Translational Psychiatry)’에는 인터넷중독이나 게임중독이 심리적인 이상뿐만 아니라 생물학적으로 인간의 뇌에 이상을 일으킨다는 사실이 실렸다. 즉 게임중독에 빠지게 되면 뇌에 이상이 생긴다는 것이 과학적으로 규명된 것이다. 1994년에 발표된 미국 정신과협회의 정신장애에 대한 진단 및 통계편람인 DSM-Ⅳ에서는 게임 및 인터넷 중독을 정신장애로 포함시키지 않았다. 그러나 다음 게재 예정인 DSM-Ⅴ에서는 정신장애로 인정하려는 주장이 대두되고 있다. 결과적으로 게임중독은 아직 의학적으로 정신과적인 질병이라고 말하기는 어려우나 이로 인해 사회적인 문제가 지속적으로 발생하고 있으며, 스스로 이러한 문제를 해결할 수 없는 청소년이 중독의 대상이라는 점에서 더욱 심각하다.이제 우리 청소년들의 게임중독은 스스로 치유되도록 놔둘 문제가 아니라 심각한 정신과적 치료까지 고민할 단계가 됐다. 결국 뇌에 존재하는 쾌락이나 만족감을 느끼게 해 주는 신경회로에 이상이 생겨 자신이 아무리 노력하더라도 특정행동의 욕구를 조절하지 못하게 되고 그 증상이 심각해질 경우 마약 중독처럼 약물을 이용해야 치료가 가능하게 된 것이다. 따라서 성장기의 아이들이 게임 세상에 빠져 들지 못하도록 사회와 학교에서는 다양한 프로그램을 운영해 건전한 가치관 형성과 성취감을 고취시켜야 하고, 게임중독 시에는 적극적으로 치료를 지원할 제도적 장치와 부모 및 자녀를 위한 중독치료 교육이 시급하다.이레나 이화여대 교수·의학물리학

잘 알려진 것처럼 4로 나누어지는 해는 보통 윤년이 된다. 2012는 4로 나누어지니까 계산해보면 503이 나온다. 올해는 윤년이 되고 그래서 2월 달력에는 29일까지 있다. 지난해처럼 4로 나누어지지 않는 해에는 2월이 28일까지만 있다. 윤일, 즉 2월 29일이 있는 해를 윤년이라 하고, 윤일이 없는 해를 평년이라 부른다. 한상근 KAIST 교수·수리과학하루는 지구가 팽이처럼 스스로 한 바퀴 도는 자전하는 것을 말한다. 1년은 지구가 태양을 한 바퀴 도는 것을 말한다. 태양을 한 바퀴 도는 사이에 지구는 365.2425번 회전하고 그래서 1년이 365일보다 조금 더 길다. 4년이 지나면 여분의 0.2425 회전이 네 번 모여서 0.97 회전이 된다. 즉 4년이 지나면 거의 하루가 더 생겨서, 4년에 한 번씩 2월 29일 하루를 더 넣고 366일짜리 윤년을 만든다.그런데 100년이 지나면 실제로는 24.25일이 더 있지만, 4년마다 하루씩 더 집어넣으면 100년간 25일을 더 집어넣게 된다. 0.75일을 더 넣는 것이다. 그래서 이번에는 100년마다 24일만 더 넣기 위해서, 앞으로 올 2100년처럼 100으로 나누어지는 해는 4로 나누어지더라도 평년으로 만들어서 2월이 28일로 끝난다. 그러면 이번에는 100년에 실제보다 0.25일을 덜 넣은 것이고 따라서 400년이 지나면 실제보다 하루를 덜 넣게 된다. 그래서 400으로 나누어지면 다시 윤년으로 만든다. 이미 지나간 2000년 달력을 보면 100으로 나누어지지만 윤년이다. 먼 미래에 올 2400년도 윤년이 된다.현재 사용하는 그레고리 달력에서 1년은 지구와 태양에 대한 이야기이고 그래서 양력이라 부르고 있다. 음력은 지구와 달에 대한 이야기인데 음력에서 한 달은 달이 지구를 한 바퀴 도는 것을 말한다. 음력 한 달은 29.5306일 정도다. 그래서 음력에서는 작은 달이 29일이고 큰 달이 30일이다. 하지만 작은 달과 큰 달이 교대로 번갈아 나오는 것은 아니다.1년 사이에 달은 지구 주위를 12번보다 조금 더 돌며 달이 지구를 12번 돌았다면 아직 11일 정도 더 지나야 1년이 된다. 양력 3년과 맞추려면 음력 36달에다 33일 정도를 더 넣어야 한다. 그래서 음력에서는 3년에 한 번 정도로 윤달을 넣는다. 하루가 아니라 한 달을 더 추가해서 그해는 음력으로 13달이 되는 것이다. 음력 사월 다음에 윤달을 추가했다면 윤사월이고, ‘송홧가루 날리는 외딴 봉우리’라고 시작하는 유명한 시도 있고 올해에는 윤삼월이 있다. 윤달은 군달, 공달이라고 부르기도 한다. 잘 알다시피 쥐, 소, 호랑이로 시작해서 돼지로 끝나는 12지신이 있고 숫자 12는 오행사상이나 육십갑자와 잘 들어맞아서 13번째 띠를 새로 만들어내고 싶지 않았을 것이다. 더구나 60은 2, 3, 4, 5, 6으로 나누어지며 지금도 12달, 12시간, 60분, 60초라고 흔적이 남아 있다. 양력에서는 4로 나누어지면 윤년이지만 100년에 윤년이 24번이다. 더 정확하게 하려면 128년에 윤년을 31번 만들어야 한다. 연분수 이론에서 나오는 128분의 31이 더 정확한 숫자이기 때문이다. 음력에서도 19년에 윤달을 7번 넣어서 사용한다.조선 후기의 풍속을 적은 동국세시기에서는 “윤달은 간섭하는 여러 기운이 없기 때문에 혼인하기에 좋고 수의(壽衣) 만들기에 좋다. 모든 일을 꺼리지 않는다”라고 했는데 요즘에는 이상하게 이사도 가고 수의도 만들면서 유독 혼인 한 가지만 꺼리는 풍조가 생겼다. 특히 윤달은 주로 봄이나 여름에 나타나는데 그런 이상한 풍조가 생긴 것은 어찌 된 영문인지 알 수 없다.한상근 KAIST 교수·수리과학

아이폰의 등장 이후 스마트폰과 스마트 패드를 필두로 사회 전반에 걸쳐 이른바 모바일화가 본격적으로 이루어졌다. 언제 어디서나 스마트폰을 통해 인터넷을 이용할 수 있게 된 것이다. 특히 정보기술(IT) 융합이 추진돼온 산업 분야에서는 최근의 모바일 트렌드로 인해 산업이 급격하게 고도화하고 있다. IT 융합을 통한 스마트 자동차로의 진화가 추진 중인 자동차 산업 분야에서도 모바일 흐름에 힘입어 외부 무선 네트워크와 연결돼 주행을 보조하고 기타 부가 서비스를 제공하는 커넥티드 카(Connected Car)에 대해 한창 논의 중이다. 포드, 제너럴모터스(GM), BMW, 현대 등의 업체가 앞다퉈 커넥티드 카를 개발·출시하고 있다. 임종인 고려대 정보대학원장·정보보호학자동차와 모바일 기술이 융합된 커넥티드 카는 네트워크와 ‘연결된 자동차’로 자동차가 내·외부의 네트워크가 상호 연결돼 운전자에게 새로운 인포테인먼트(infotainment·정보와 오락) 서비스를 제공하는 자동차로, 유비쿼터스 자동차의 개념과 일맥상통한다. 커넥티드 카는 스마트폰 등의 모바일 기기가 연동돼 운전자가 주행 중에 음성인식이나 운전대를 통해 트워터나 페이스북을 이용할 수 있고, 운전자가 스마트폰을 통해 자동차에 내장된 다양한 애플리케이션을 구동해 연료나 엔진 등의 상태를 확인하고, 시동을 걸거나 자동차를 원격제어 할 수 있다. 또한 지능형교통시스템(ITS)이나 인터넷 등의 인프라와 연결돼 실시간으로 교통, 날씨 등의 정보를 주고받아 자동차 주행의 안전성과 효율성을 향상시켜 자동차 사고율을 획기적으로 낮추고 운전자에게 다양한 편의를 제공한다.하지만 커넥티드 카는 항상 ‘연결’되기 때문에 주의해야 할 것이 있다. 바로 보안이다. 기존의 인터넷과 같은 네트워크 환경에서 이루어지는 악성코드, 해킹, 프라이버시 침해 등의 문제가 이제는 커넥티드 카에서도 가능한 것이다. 예를 들어, 커넥티드 카가 신호등과 같은 교통 인프라와 통신하는 경우 해커가 무작위로 신호등에 조작된 패킷을 전송하게 된다면 자동차가 잘못된 교통신호를 받아들여 신호를 위반하게 할 수 있다. 또한 운전자가 스마트폰에 악성코드가 숨겨진 앱을 설치하는 경우, 그 악성코드가 커넥티드 카로 전이·감염돼 조향장치를 오작동하게 하거나 주행 중 엔진을 멈추게 할 수도 있다.최근 세계보건기구(WHO)에서 자동차 사고로 인한 사상자가 전 세계적으로 연간 100만∼200만명에 달한다고 발표한 바와 같이 자동차는 생명에 대한 위험도가 높은 특성이 있다. 이러한 특성을 가진 자동차가 커넥티드 카로 진화하는 과정에서 네트워크를 통한 해킹이나 악성코드의 감염 등으로 오작동하게 된다면 쉽게 인명에 영향을 미치는 자동차 사고가 더욱 커다란 사고로 발전할 수 있는 것이다.자동차 발전의 주요한 목적 중 하나는 자동차로 인해 발생 가능한 잠재적인 사고 위험으로부터 사람을 안전하게 보호하기 위함이다. 따라서 커넥티드 카를 위한 IT는 높은 수준의 신뢰성을 가져야 하며, 이를 위해 보안기술이 설계 단계에서부터 충분히 고려돼야 한다. 이미 학계와 연구단체에서는 커넥티드 카의 보안 문제를 해결하기 위해 ‘보안’을 커넥티드 카의 필수요소로 규정짓고 표준화 단계에서 논의하고 있다. 현재 초안 단계인 미국전기전자학회(IEEE)의 자동차 통신표준인 IEEE 802.11p 및 1609.2에서 보안 서비스를 위한 기술을 명시하고 있다.자동차가 커넥티드 카를 거쳐 스마트 자동차로 진화하기 위해서 다양한 IT가 필요하지만 가장 중요한 것은 자동차가 인명을 위협하는 ‘위험’ 기술이 되지 않도록 생명 존중의 ‘살림’의 기술로서 운전자를 안전하고 편리하게 할 수 있어야 하는 것이다.임종인 고려대 정보대학원장·정보보호학

세계적인 학술잡지 ‘네이처’가 올해 발간한 첫 호에는 현재 과학자들이 진행하고 있는 실험연구 중 가장 까다롭고 힘든 다섯 가지에 대해 설명한 기사가 실렸다. 이 중 필자의 관심을 가장 잡아끈 주제는 외계생명체의 발견과 관련된 외계행성에 관한 연구였다. 비록 지적 생명체의 형태가 아닐지라도 지구 외의 장소에서 벌어지는 생명현상의 발견은 인류 문명사에 있어서 가장 극적이며 충격적인 전환점을 만들 것임이 분명하기 때문이다. 고재현 한림대 교수·물리학그렇다면 빛의 속도로 달려도 최소한 수 년에서 수백 년 이상 걸릴 만큼 아득히 떨어져 있는 별의 주위를 도는 행성을 어떻게 찾아내고, 그중 생명체가 살 만한 ‘지구형 행성’을 어떻게 골라내며, 이로부터 생명체가 존재한다는 신호를 어떻게 발견할 수 있을까. 별은 핵융합을 통해 스스로 빛을 내지만 행성은 자기가 도는 항성의 빛을 반사해서 자신의 존재를 드러낸다. 모성에 바짝 붙어 있으면서도 그보다 수십억배나 더 희미한 행성을 망원경을 통해 직접 눈으로 확인하는 것은 현재의 기술수준으로는 어렵다.1992년 최초로 발견된 목성급의 기체형 행성인 51Peg-b는 ‘도플러효과’를 통해 확인됐다. 행성은 중력을 통해 자신이 돌고 있는 별을 약간 흔들어 놓는다. 별의 흔들림에 따라 별빛은 매우 미세하게 색깔을 바꾼다. 별이 흔들리는 속도는 육상선수가 힘껏 달리는 정도에 불과한데 이러한 속도가 초속 30만㎞에 달하는 빛의 속도에 미치는 미세한 영향을 분석하면 행성의 존재를 확인하고 행성의 공전주기나 질량까지도 계산할 수 있다.‘행성통과 탐색’은 보다 직관적으로 이해가 가능한 방법인데, 어떤 행성이 별의 주위를 돌다가 일식처럼 지구로 오는 별빛을 약간 가림으로써 야기하는 빛의 밝기 변화를 분석해서 행성의 존재와 특성을 파악한다. 지구 정도의 행성이 별 앞을 지나갈 때 감소하는 빛의 양은 원래 별빛 밝기의 0.01% 정도에 불과하기 때문에 지상에서 이를 측정하는 것은 만만한 일이 아니다. 마지막으로 아인슈타인의 일반상대성이론에서 예측되는 ‘중력렌즈’ 효과도 행성탐색의 한 방법으로 활용되고 있다.최근 외계행성의 상당수는 우주공간에 떠 있는 케플러 위성에 의해서 행성통과 탐색의 방법으로 발견되고 있다. 나사(NASA)가 쏘아올린 이 위성은 외계행성, 특히 거주 가능한 공간에서 물이 존재하는 지구 정도 크기의 행성을 탐색하는 것이 주목적이다. 최근 발견된 지구형 행성 중 하나인 Kepler-22b는 표면온도가 22도 정도로 생명의 존재가능성이 점쳐지고 있고, 다른 하나인 Kepler-20e는 직경이 지구의 87% 정도에 불과해 지금까지 발견된 외계행성 중 가장 작은 행성으로 기록됐다. 외계행성, 특히 암석으로 구성된 지구형 행성이 속속 발견되면서 이런 행성에서 생명의 징후를 포착하려는 연구가 함께 진행되고 있다. 이를 위해 모성의 별빛 중 외계행성의 대기권을 거친 후 지구에 도착하는 극미량의 빛을 분석해서 그 대기권을 구성하는 성분을 알아내는 방법이 활용된다. 이러한 분석을 통해 한 외계행성인 GJ1214b의 대기에 풍부한 수증기 성분이 포함돼 있다는 것이 보고된 바 있다. 과학자들은 외계행성에서 오는 희미한 빛 속에 산소나 오존과 같은 생명표지자, 혹은 엽록소와 같은 생명의 직접적인 증거가 발견되기를 꿈꾸고 있다.기하급수적으로 늘어나는 외계행성은 우리 태양계가 더 이상 우주에서 특별한 존재가 아니라는 것을 보여준다. 생명현상도 외계행성처럼 우주의 보편적인 현상일지 모른다. 그리고 우리는 외계생명체를 최초로 확인하는 인류사적 전환기에 사는 행운을 누리게 될지도 모르겠다. 아니, 그러한 행운이 곧 오기를 간절히 바란다.고재현 한림대 교수·물리학

우리 몸은 6조개의 세포로 이루어져 있다. 이 중 매일 100만∼1000만개의 세포가 분열로 증식을 한다. 분열하는 체세포의 지상 과제는 모세포의 유전 정보를 두 개의 딸세포에 정확히 전달하는 것. 세포 분열 과정이 잘못된다면 종족의 보존도 우리 몸을 구성하는 각 기관의 항상성도 담보되지 못한다. 세포 분열은 세포 주기라는 분자적 개념으로 이해할 수 있다. DNA를 복제하는 S(synthesis)기, 복제된 DNA가 둘로 나뉘는 M(mitosis)기를 주축으로 S와 M기를 준비하는 G1, G2기로 이루어져 있는 것이 세포 주기이다. 세포 주기의 이상은 자연적 낙태나 암세포 발생의 가장 큰 원인이다. 제대로 된 유전 정보를 확보하지 못한 세포들은 차라리 죽여버리는 것이 자연적 낙태의 주요 원인이고 유전 정보가 계속 이상하게 변하는 것이 암세포이다. 그래서 세포 주기라는 개념을 세우고 핵심이 되는 분자를 발견한 공로가 2001년 노벨 생리의학상 수상으로 인정된 것이다. 이현숙 서울대 교수·생명과학세포 주기를 주도하는 단백질 중 사이클린이라는 것이 있다. 한 종류가 아니고 세포 주기에 따라 각각 다른 사이클린 사촌이 세포 주기 인산화 효소(CDK)에 결합해 단백질의 인산화를 주도한다. 적절한 때에 정확히 인산화되는 단백질의 조화가 세포 주기를 이끄는 힘이다. 이들 사촌이 각각의 시기에 일을 분담하고 있다. 사이클린은 자기의 때를 정확히 안다. 다른 형제가 일할 타이밍에 어줍잖게 나온다면 세포 주기는 뒤죽박죽이 될 수 있는데, 이런 일은 살아있는 정상 세포에서는 절대 일어나지 않는다. 또 한가지 중요한 특징은 적절한 시점에 묵묵히 일을 한 사이클린은 일이 끝나면 유비퀴틴이라는 신호 단백질을 몸에 부착하고는 세포 내 휴지통으로 들어가 분해된다는 것이다. 처음 사이클린을 발견한 노벨상 수상자 팀 헌트경은 단백질 전기 영동을 해보니 어떤 단백질이 세포 분열기와 맞물려 나타났다 사라졌다를 반복한다고 해 돌고 돈다는 뜻의 사이클린이라는 이름을 붙였다. 하지만 사실 한 번의 세포 주기를 놓고 본다면 사이클린은 단 한번 합성되고 반드시 분해되는 것이며, 그 다음 세포 주기에서는 사이클린 유전자에서 다른 사이클린이 합성돼 나와 일하고 없어지는 것이다. 일이 끝나면 유비퀴틴이라는 작은 단백질이 사이클린에 연쇄적으로 붙어 휴지통에 가라는 신호를 준다. 일이 끝났을 때 반드시 분해돼야 다음 타자에게 공을 넘길 수 있기 때문이다. 역할을 해야 할 때 반드시 일을 해야 하며 일이 끝나면 꼭 죽어주어야 세포 주기는 탈없이 제대로 돌아간다. 물론 이 과정은 정교한 분자 기작으로 조절돼 있다.등장해야 하는 때와 퇴장해야 하는 때를 아는 사람이 아마 이 세상에서 가장 현명한 사람일 것이다. 공자와 맹자, 예수를 비롯한 성현들이 반복적으로 그렇게 말씀하신다. 인류 역사가 기록되면서 수많은 비극은 퇴장해야 할 때 퇴장하지 않아 일어났다. 자연의 섭리를 거스른 대가라고 할까. 세포 단백질의 분해 신호가 유비퀴틴화라 했는데, 이 유비퀴틴을 처음 발견했을 때는 한동안 주목받지 못했다. 그러다가 살아있는 세포의 가장 중요한 활동에서 유비퀴틴 신호가 얼마나 핵심적 역할을 하는지 알게 되면서 주목받게 됐고 이 또한 2004년 노벨 화학상으로 이어졌다. 사람이 성공하려면 적절한 때, 적절한 장소에 있어야 한다고 한다. 여기에 오늘 하나를 더하고자 한다. 퇴장해야 할 때 두말 없이 퇴장하는 것. 세포 내 단백질은 시간과 공간의 지배를 거부하지 않는다. 만약 거부한다면 반드시 우리 몸에 이상이 오게 돼 있다. 역할을 해야 할 때 침묵하지 않고 나가야 할 때 미련을 두지 않는 것. 세포를 통해 배웠으나 그 실천이 참 어렵다.이현숙 서울대 교수·생명과학

세계적 철새도래지인 낙동강 하구역의 람사르 습지 등록이 다시 추진된다. 1995년부터 람사르 습지 등록이 추진됐지만 어민들 반대로 무산됐다. 등록되면 생태관광 활성화라는 긍정적 측면이 있지만 영세어민의 조업 지장도 심각한 만큼 갈등이 첨예하게 대립한다. 이러한 갈등 조정을 위해 하구역을 대상으로 통합관리시스템 구축이 필요하다는 의견이 학계를 중심으로 높아지고 있다. 김계현 인하대 교수·지리정보공학통합관리시스템은 적용 가능한 정책 대안과 관련된 제반 인자를 통합 분석해 결과를 예측하고 이해당사자 간 득실을 평가해 서로 윈윈(win-win)에 접근하는 대안을 제시한다. 이러한 통합관리시스템의 핵심요소는 하구역 자료를 모아 놓은 데이터베이스와 자료를 이용해 미래를 예측하는 모델, 그리고 모델 결과를 이용해 최적의 대안을 제시하는 의사결정엔진이다.그중 데이터베이스 구축은 핵심 기본 사항으로 하구역의 복잡한 물리적 순환과 생태적 기능을 파악하기 위한 모니터링을 수반한다. 퇴적물의 이동과 수질의 변화, 박테리아와 플랑크톤을 포함한 생태계 변화 파악을 위해 100여 가지 항목을 모니터링한다. 우리나라는 하구역에 대한 정부차원의 조사가 2004년에 처음 실시된 만큼 모니터링도 상대적으로 열악하다. 4대강을 비롯한 15개 하구가 있고 낙동강의 하구역 면적만도 3000만평이 넘는 것을 고려하면 모니터링은 지난한 과제다.다음으로 예측모델은 상류지역 변화에 따른 하구역 변화를 예측한다. 세부적으로 상류지역에서 강우 시 지표면의 빗물 유출량과 빗물 유출에 따른 점 및 비점오염원의 발생부하량, 하천에 유입되는 배출부하량, 그리고 하천의 흐름에 따른 유달부하량을 계산한다. 나아가 상류지역 모델링 결과에 따른 하구역에서 제반 오염원의 유동과 집적, 수온 변화 등을 시뮬레이션하는 3차원 모델링을 포함한다. 문제는 아직 국산 모델이 없어 선진국에서 개발한 모델을 검·보정해 사용하고 있다.의사결정엔진은 모니터링 결과를 토대로 이해당사자의 의견을 반영한 대안을 제시한다. 즉 중앙정부, 지자체, 지역 어민, 주민 등 하구역의 이해당사자가 중시하는 인자를 열거하고 상대적 중요도를 정량화한다. 아울러 각 인자가 이해당사자에게 미치는 상대적 손실과 이익을 정성·정량적으로 분석한다. 따라서 중앙정부와 지방정부의 정책을 시나리오로 만들어 각각의 시나리오에 대한 손익관계를 정량화해 대안을 제시한다. 그런데 아직 국내에서는 환경생태 분야에서 의사결정엔진이 제대로 활용된 사례가 없는 실정이다.그러면 선진국은 어떠한가. 효율적인 통합관리시스템 개발을 위해 여러 인자의 통합 모니터링이 가능한 센서를 개발해 위성항법시스템(GPS) 수신기를 달아 유비쿼터스 통신네트워크 기술(USN)을 이용해 원격조종이 가능한 모니터링을 지향한다. 모델도 지리정보시스템(GIS)을 근간으로 유역, 하천, 하구역을 통합해 다양한 유역의 오염원 변화에 따른 하구역 수생태의 변화를 정확한 위치정보와 함께 제공하고 있다. 특히 하구역과 같이 넓은 공간을 대상으로 하는 의사결정은 다양한 공간정보를 포함하는 공간의사결정인 만큼 공간추정과 같은 GIS 분석기술이 핵심이다.결국 하구역 통합관리시스템의 구축은 기존에 막연히 개발과 보존이라는 이념적 시각에서 대립으로 일관한 이해당사자 간에 훌륭한 중재자가 될 것으로 보인다. 대립보다는 양측의 의견을 정량화해 상호 win-win할 수 있는 대안 제시가 가능하기 때문이다. 무엇보다 미래 세대에 물려줄 소중한 유산인 하구역은 과거의 모습, 현재의 노력, 그리고 미래의 희망이 공존하는 곳으로 또다시 고성과 떼쓰기로 얼룩져선 안 된다.김계현 인하대 교수·지리정보공학

지구를 포함한 행성은 늘 같은 궤도로 태양을 공전한다. 태양과 행성 사이의 중력과 행성의 공전에 의한 원심력이 균형을 이루고 있기 때문이다. 행성의 공전 속도와 태양으로부터의 거리를 측정해 그 행성의 질량을 구하는 원리이다. 행성만이 아니라 공전운동을 하고 있는 모든 천체도 그 운동 속도와 공전궤도 크기를 알면 질량을 알 수 있다. 1000억개가 넘는 별들의 집단인 은하도 마찬가지다. 은하가 항상 같은 모습을 유지하기 위해서는 모든 별이 은하 중심에서 떨어져 있는 거리에 따라 적절한 속도로 은하 중심을 공전해야 한다. 따라서 은하 중심에서 떨어진 거리에 따른 운동속도를 측정하면 은하의 질량분포를 알 수 있다. 김호일 한국천문연구원 광학천문본부장이 관계에 따르면 은하의 가장자리에 있는 별은 중간에 있는 별보다 매우 느리게 공전해야 한다. 그런데 실제로 관측해 보면 예상했던 것보다 훨씬 빠른 속도로 운동하는 것을 알 수 있다. 은하 주변에 엄청난 질량의 물질이 있어서 은하에 중력적으로 영향을 미치고 있다고 설명하는 방법밖에 없다. 질량이 큰 물질이라면 보여야 할 텐데 보이지는 않는다. 그래서 이 물질을 암흑물질이라고 부른다.암흑물질은 가시광선뿐만 아니라 자외선이나 적외선은 물론 전파도 방출하지 않기 때문에 어떠한 파장의 관측기기로도 볼 수 없다. 다만 중력을 가지고 있으므로 중력효과를 이용해 간접적으로 그 존재를 확인할 수 있을 뿐이다. 빛은 파동인 동시에 입자이기도 하기에 중력의 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 멀리 떨어져 있는 은하와 우리 사이에 암흑물질이 있다면 은하에서 방출된 빛이 암흑물질 주변을 통과할 때 미세하게 빛이 휘고 그 결과 은하의 모양이 원래와는 다른 모습으로 보이게 된다. 이런 현상을 관측해 암흑물질의 분포를 알아내고 있다. 하지만 이 물질이 무엇인가에 대한 답은 아직 찾지 못했다.암흑에너지는 암흑물질보다 더 특이한 존재다. 우주는 최초에 빅뱅이라고 불리는 대폭발을 겪어 팽창하게 됐다. 쏘아올린 화살이 반드시 떨어지듯, 폭발에 의해 팽창하는 우주도 그 힘이 중력에 의해 약해져 어느 시점에서는 두 힘이 평형을 이루게 되고 이후에는 다시 수축하는 것이 순리다. 계산에 의하면 137억년 전 폭발한 우주는 지금쯤이면 팽창을 멈추거나 다시 수축을 시작하고 있어야 한다. 하지만 지난해 노벨물리학상을 받은 천문학자들이 보여주듯, 우주의 끝자락 언저리까지 관측한 결과 우주는 아직도 팽창하고 있을 뿐만 아니라 오히려 가속팽창하고 있다는 것이다. 끌어당기는 힘인 중력보다 더 강력한 밀어내는 힘, 즉 척력이 있다고 믿지 않을 방법이 없다. 이 힘의 근원에 대해서는 아무것도 알지 못하고 있다. 다만 알 수 없는 에너지라는 뜻에서 암흑에너지라고 부를 뿐이다.태양의 질량은 지구의 33만배가 넘는데 우리 은하에는 태양 같은 별이 1000억개 이상이 있다. 우주 전체에는 우리 은하와 같은 은하가 1000억개 이상 있다. 상상을 초월하는 질량이 우주를 채우고 있다고 생각할 수 있겠지만, 연구에 의하면 우주를 채우고 있는 물질의 총질량, 즉 우주에 있는 모든 원자의 총질량은 우주 전체 질량의 4%에 불과하다. 반면 암흑물질이 22%, 그리고 암흑에너지가 74%를 차지하고 있다. 우주를 구성하고 있는 96%에 대해 전혀 알지 못하고 있다는 뜻이다.숙제로 남겨져 있는 이 문제의 해결은 더 큰 망원경과 더 강력한 관측기기를 필요로 한다. 직경이 30m에 이르는 거대망원경을 누가 더 빨리 확보하느냐 경쟁하고 있는 이유이다. 우리나라가 개발에 참여하고 있는 거대마젤란망원경이 완성돼 우리나라 천문학자들이 그 질문에 먼저 답할 수 있기를 기대해 본다.김호일 한국천문연구원 광학천문본부장