지금은 사라졌지만 10여년 전까지도 플로피디스크를 사용했고, 플로피디스크 중 용량이 가장 큰 것도 1.44메가바이트 정도였다. 요즘에는 웬만한 USB 메모리도 기가의 용량을 가지고 있으니 컴퓨터는 격세지감을 가장 빠르게 느끼게 하는 분야이다.우리에게 익숙한 킬로(kilo)는 1kg=1000g인 것처럼 103=1000을 나타낸다. 킬로에서 시작해 단위가 높아질 때마다 1000배씩 되어 메가(mega)는 106, 기가(giga)는 109, 테라(tera)는 1012이 된다. ‘메가’는 유명 학원과 영화관 이름을 통해 익숙해졌고, ‘기가’는 대만의 컴퓨터 회사인 기가바이트사의 상호에 들어 있으며, 최근에는 ‘테라’를 제목으로 하는 온라인 게임이 출시되기도 했다.박경미 홍익대 교수·수학컴퓨터는 기본적으로 이진법에 의해 움직인다. 1바이트(byte)는 컴퓨터에서 정보를 처리하는 기본단위로 8비트로 이루어지며, 비트(bit)는 0과 1의 두 가지 수를 나타낸다. 따라서 8비트, 즉 1바이트는 총 28=256가지의 정보를 나타낼 수 있다. 킬로는 1000만큼 커지는 것이므로 1킬로바이트는 1000바이트가 된다. 그런데 컴퓨터에서는 이진법을 적용해야 하므로 2의 거듭제곱으로 1000에 가장 가까운 수 210=1024를 선택하게 된다. 그런 연유로 1킬로바이트는 1000바이트가 되기도 하고 1024바이트가 되기도 한다. 이와 같은 1000과 1024의 차이는 USB 메모리에 적힌 용량과 이를 컴퓨터에 꽂았을 때 나타나는 용량 사이의 차이를 가져온다.메가, 기가, 테라와 같이 단위가 커져만 가는 정보통신기술(IT)과 달리 생명공학의 첨단기술은 미세 단위를 다룬다. 마이크로(micro)는 100만분의 1, 즉 10-6을 나타내는데, 마이크로소프트사에서 보듯이 상호에서 자주 쓰인다. 20세기가 마이크로의 시대였다면 21세기는 나노의 시대라고 할 만큼 각광을 받고 있는 것이 나노(nano)이다. 10-9을 나타내는 나노는 난쟁이를 뜻하는 그리스어 나노스(nanos)에서 유래했는데, 1나노미터(㎚)는 10-9m, 즉 10억분의 1m이다. 나노기술(NT)이란 나노미터 수준에서 물체를 만들고 조작하는 미세한 기술로 생명공학, 에너지, 환경 등 다양한 분야에서 연구된다. 차세대를 이끌어갈 기술은 기억 용량을 극대화하는 정보통신기술과 미세세계를 다루는 나노기술이므로, 크기상으로 아주 큰 것과 아주 작은 것의 양 극단을 추구하고 있다고 볼 수 있다.‘파워즈 오브 텐(Powers of Ten)’은 제목 그대로 10의 거듭제곱의 위력을 느낄 수 있는 다큐멘터리이다. 1977년 제작된 이 영화는 시카고 공원에서 휴식을 취하고 있는 남녀의 모습에서 출발해 점차 카메라를 멀리하면서 거시세계를 보여주고, 카메라를 가까이하면서 미시세계를 보여준다.카메라가 대상과의 거리를 10초당 10배씩 늘려감에 따라 공원의 남녀는 점차 작아진다. 카메라가 멀어짐에 따라 우리나라 면적보다 넓다는 공원 옆의 미시간 호수는 하나의 점으로 사라지고 차례로 지구, 태양계, 은하계가 나타나면서 사라진다. 카메라가 1024m까지 멀어지면서 찍은 영화의 장면은 마치 우주선을 타고 가면서 밖을 내다보는 느낌을 준다. 이번에는 역으로 점차 카메라를 사람 가까이 해 10배씩 작은 부분을 확대하면서 10-18m까지 카메라를 접근시킨다. 처음에는 사람의 피부가 보이고 점차 세포, 세포의 핵, 원자, 원자핵이 보이게 된다.정보통신기술과 나노기술의 발전 속에서 거시세계와 미시세계를 담은 30여년 전의 다큐멘터리를 다시금 찾아보게 된다.박경미 홍익대 교수·수학

지난달 서울시에서 시민 편의를 위해 3차원 공간정보를 제공하기 시작했으며, 여수시와 무안군 등도 지하시설물의 효율적 관리를 위한 3차원 공간정보 구축에 착수했다. 우리 군에서도 지난 5월 미군이 군사지리정보국에서 제공한 3차원 공간정보를 이용해 빈 라덴을 제거한 이후 3차원 공간정보 제작을 위한 지형정보단을 창설했다.김계현 인하대교수·지리정보공학3차원 공간정보는 2차원 평면지도에 높이값을 추가해 입체감을 갖도록 만든 것으로 3차원 영화와 같이 현실감을 높인 것이다. 3차원 공간정보는 얼핏 2차원 공간정보에 높이값만 더하면 될 것 같아 제작이 어렵잖게 보이나 기술적으론 상당히 난해하다. 우선 2차원의 지형도에 높이값을 더해 3차원 지형을 구축한다. 높이값은 지상에서 위성항법시스템(GPS) 측량으로 얻을 수는 있으나 소요 시간과 비용이 너무 커서 경제성이 없다. 최근 들어 항공기에서 레이저 광선을 지상으로 발사해 지형의 굴곡에 따라 반사되는 파장값에서 지표면의 높이값을 추출하는 항공 라이다(Lidar)기술이 발전해 보다 경제적으로 이용 가능하다. 지상거리 수㎝ 간격으로 레이저 광선이 반사되므로 높이값이 대단히 많고 레이저 반사파의 잡음 제거와 위치오류의 보정 등 제반 수치해석이 난해하나, 최근 들어 관련 기술의 발달로 경제성이 높아졌다. 반면 워낙 높은 정밀도가 요구되므로 아직도 제작비용이 비싼 편이다.이렇게 얻어진 높이값에 항공사진을 얹어서 컴퓨터에 연결된 도화기를 이용해 지상의 모든 시설물을 입체적으로 그려내게 된다. 이때 사용되는 항공사진은 동일한 지역을 좌우 양 방향에서 90% 이상 중첩되도록 찍은 것으로 도화기 좌우 양쪽에 항공사진을 걸어놓고 작업자가 좌우측 눈으로 동시에 보면서 그리게 된다. 3차원 영화나 TV를 볼 때 스테레오 안경을 착용하고 좌우측 눈의 간격이 느끼는 만큼 입체감을 느끼는 것과 같은 이치이다. 이런 과정을 거쳐 건물 같은 세부 시설물의 정보를 입력하는 단계를 거친다.이러한 지상시설물과는 달리 지하시설물의 3차원 공간정보의 구축은 상대적으로 용이하다. 대표적인 도시 지하시설물로는 상수도와 하수도, 전기, 통신, 가스, 송유관 등을 들 수 있다. 이 경우에 3차원 높이값이란 지하에 매설된 시설물의 매설 깊이값을 의미한다. 이는 복잡한 작업과정 없이 단순 조사나 탐사에 의해 파악이 가능하다. 전국 84개 도시지역 대부분의 지하시설물은 깊이값이 파악된 만큼 3차원 공간정보의 표출을 위한 정보시스템 구축만으로 충분하다. 3차원 정보의 표출이 기술적으로 난해해 비용은 상대적으로 많이 드나 지상시설물의 3차원 공간정보 제작보다는 저렴하다.이렇게 구축된 지상과 지하시설물의 3차원 공간정보는 다양한 형식의 3차원 지도로 출력이 가능해 도시계획부터 시설물관리, 조경, 건설, 환경, 방재 등 매우 광범위한 분야에 활용할 수 있다. 유비쿼터스 도시(u-City) 건설이나 텔레매틱스(Telematics)와 위치기반서비스(LBS) 등 정보통신기술(ICT) 기반 선진주거 환경 구현에도 필수이다. 3차원 지도를 활용하면 홍수 시 시가지의 예상 침수심이나 물이 찰 것으로 예상되는 아파트 층수, 지하시설물의 침수심 등을 예측해 피해를 예방할 수 있다. 매년 물이 역류해 시민 피해를 가중시키는 하수도 관거 관리도 선진국같이 평소 3차원 관리가 가능하다. 도시 지하에 거미줄같이 뻗어있는 하수도를 실시간 모니터링해 선제적 대응이 가능한 지능형 하수관리시스템의 구축에 3차원 공간정보는 필수이다. 서울 지하에만 뻗어있는 하수관거가 1만500㎞이니 이들 관거의 지능형 관리가 시급하다. 하수도를 더 이상 ‘물’로 보지 말고 3차원 공간정보로 대응해야 한다.김계현 인하대교수·지리정보공학

정보기술(IT)과 관련해서 올해의 화두는 ‘스마트’하고 ‘인터넷’인 것 같다. IT를 활용한 미래상을 그릴 때마다 등장하는 것이 조지 오웰의 ‘1984년’이라는 소설이다. 빅브라더가 시민들의 일상을 모니터링하는 세상을 그리는 SF소설인데, 소설의 제목보다 20여년이 지나온 이제, 인터넷과 스마트 기기가 이러한 세상의 실현 가능성을 열고 있다.이정우 연세대 교수·정보통신학정보기술자원이 수도나 전기와 같은 유틸리티(utility·공공자원)가 되어야 한다는 예견은 오래 되었다. 누구나 필요할 때 꼭지를 틀거나 콘센트에 꽂기만 하면 바로 쓸 수 있도록 하자는 것이다. 하지만 IT의 유틸리티화는 여타 공공자원과 달리 활용하는 방식이 지식정보활동이라서 서비스의 내용과 구조가 복잡하다. 일정한 형태로 공급되고 활용도 단순한 전기나 수도와는 달리 컴퓨팅 자원의 어떤 부분을 어떻게 유틸리티화할 것인지가 쉽지 않은 것이다.클라우드 컴퓨팅은 근본적으로 컴퓨팅 자원의 유틸리티화를 지향하는 개념이다. 단어가 의미하는 바와 같이 컴퓨팅 자원들을 구름과 같이 뭉뚱그려 놓고 필요한 자원을 구름 저편에서 받아 와 작업하고, 작업 후 결과물을 썼던 소프트웨어와 함께 구름 저편으로 보내서 저장한다는 비유적인 표현이다. 유무선 통신네트워크의 확산과 고속화, 스마트 기기의 등장과 다양화, 공개 소프트웨어의 발달 등에 힘입어 이러한 컴퓨팅 ‘구름’이 우리의 현실로 다가오고 있다. 이를 실현하려면 컴퓨팅 자원의 기술적인 가상화가 필요하다. 가상화란 컴퓨팅 자원의 물리적 특성을 사용자로부터 감추는 것이다. 브랜드가 다르고 기술적 특성이 다른 컴퓨팅 자원들의 물리적 특성을 감추고 사용자들에게는 활용에 필요한 논리적인 부분만을 제시해주는 것이다.이상적인 클라우드 환경에서는 IT인프라 구축 및 유지 관련 비용을 줄일 수 있을 것이고 아울러 고사양 PC들을 확보할 필요성이 없어 가볍고 비용효율적인 모바일 기기들이 대세를 이루게 될 수 있다. 이동성이 향상되고 다양한 디바이스들을 활용한 컴퓨팅이 발달할 것이다. 오래전부터 추진했던 텔레커뮤팅이나 유연근무 등 직업이나 업무의 개념을 변화시킬 수 있는 기술적 근간이 될 것이고, 근자에 인구에 회자되는 스마크워크도 이러한 가상화 ‘구름’의 개발을 전제로 한다.이러한 핑크빛 미래상을 이루어 내기 위해서는 기술적 발달도 중요하지만 사회적 변화가 필요하다. 수도나 전기 같은 유틸리티는 사회간접자본으로 우리 모두 인정하고 준세금의 형태로 우리가 나누어서 비용을 부담하고 있다. 클라우드 컴퓨팅 서비스는 지식정보사회가 구현되는 과정에서 보면 일면 공공재로서의 성격을 지니고 있으나 공공 자원으로서의 사회적 합의는 아직 미진하다.기존의 사회간접자본이라고 하는 전기, 도로, 학교, 상하수도는 공공재적인 성격으로 전국민이 부담하는 세금에서 지원되는 데 비해 인터넷 강국의 기반이라고 하는 통신과 인터넷의 비용은 수요자 부담의 형태로 발전됐다. 컴퓨팅의 ‘구름’을 누구나 쓸 수 있는 완전한 형태의 서비스로 실현하기 위해서는 막대한 자금이 필요한데 풀뿌리의 형태보다는 공공투자의 형태가 바람직해 보인다. 계산을 해봐야 알겠지만 정보통신·컴퓨팅·인터넷 등 클라우드 컴퓨팅의 인프라 비용은 기존 사회간접자본의 구축에 비하여 비용 부담이 높다. 지속적으로 급격히 발전한 정보통신기술의 수명 사이클은 도로나 전기, 수도보다 짧을 것으로 예상된다. 수익자 부담으로 활성화할 수 있을지, 기초 인프라로 인정해서 공공부담으로 가야 하는지 사회경제적 측면의 예측과 통찰이 절실하다.이정우 연세대 교수·정보통신학

휴가의 계절이다. 휴가계획을 세우는 데도 인터넷은 강력한 힘을 발휘한다. 몇 번의 클릭만으로 원하는 정보들을 얻을 수 있게 됐다. 더구나 최근 몇 년 사이에는 인터넷 지도의 기능이 막강해져서 인공위성과 항공기에서 찍은 영상이 지도에 겹쳐 나타나 가고자 하는 곳 주변의 모습을 상세히 볼 수 있다. 이뿐만 아니라 그곳의 거리 모습을 내가 그곳을 걷고 있는 듯한 기분으로 살필 수 있게 됐다. 인터넷 위성영상지도를 보면 그 자세함에 놀라게 된다. 주차장에 세워진 자동차까지 확인할 수 있을 정도이니 말이다. 일상생활에서 사용하는 위성영상의 정밀도가 이런 정도이니 군사용이나 첩보용으로 사용하는 영상은 어느 정도일지 가늠하기 힘들 정도이다. 영화에서 보듯이 사람의 얼굴을 알아볼 수 있을 정도인지도 모르겠다. 어떻게 이런 일이 가능할까.김호일 한국천문연구원 광학천문본부장지상의 영상을 얻기 위한 위성에는 당연히 망원경이 탑재돼 있다. 이 망원경에 적절한 검출기를 결합해 영상을 얻는다. 따라서 영상의 정밀도는 그 위성에 탑재한 망원경의 성능에 좌우된다. 여기서 성능은 분해능을 의미한다. 분해능은 망원경에 사용된 반사경이 완벽하게 가공됐다면 직경에 의해 결정된다. 즉, 직경이 큰 망원경일수록 더 좋은 분해능을 갖는다. 하지만 이것만으로는 넘을 수 없는 한계가 있는데 지구대기가 만든다.천문학자들은 늘 더 큰 망원경을 갖길 원한다. 두 가지 이유가 있다. 하나는 더 큰 망원경은 빛을 더 많이 모을 수 있어서 지금껏 보지 못했던 어두운 천체를 볼 수 있고, 다른 하나는 보아 왔던 모습을 더 자세히 볼 수 있기 때문이다. 원리적으로 더 큰 망원경이 더 좋은 분해능을 갖기는 하지만 크다고 분해능이 무한히 좋아지지는 않는다. 지구의 대기가 방해를 하기 때문이다. 대기의 온도 차이는 밀도 차이를 만들고, 밀도 차이는 굴절률의 차이를 가져온다. 공기의 온도를 측정해 보면 불과 30cm 떨어진 두 곳 사이에도 온도 차이가 있다. 아주 미세한 온도 차이로 인한 굴절률의 차이가 대기층 두께만큼 쌓이게 되면 상당한 양이 된다. 이것이 분해능의 한계를 가져온다.지상에서 우주를 보는 경우 천체를 관측하기에 이상적인 곳에서도 대략 0.6초가 분해능의 한계다. 우리나라 소백산천문대나 보현산천문대의 경우는 평균 1.5초에 지나지 않는다. 아무리 큰 망원경을 설치한다 해도 이보다 좋은 분해능을 얻을 수 없다는 이야기다. 직경 2.4m에 불과한 허블우주망원경이 보내온 천체사진을 보면 그보다 훨씬 큰 지상망원경으로 쵤영한 영상과는 비교할 수 없을 만큼 선명하다. 대기의 영향을 받지 않기 때문인데 허블망원경의 분해능은 대략 0.1초 정도이다. 필요는 발명을 낳는다고 했다. 지상망원경으로도 대기에 의한 어른거림을 제거하고 우주에서와 같이 선명한 영상을 얻을 수 있는 방법이 개발됐다. 능동광학이라는 광학시스템이 그것이다. 현재 운영되고 있는 대형망원경은 대부분 이 방법을 사용하고 있고, 개발 중인 거대망원경은 예외 없이 이 방법을 적용한다. 우리나라가 미국, 호주 등과 공동개발 중인 직경 25m 거대마젤란망원경(GMT)에도 능동광학을 적용해 서울에서 제주도에 있는 사람의 얼굴을 분별할 수 있는 정도의 성능을 갖게 된다. 이 망원경을 이용하면 우주에 처음 만들어진 은하와 별을 볼 수 있을 뿐만 아니라 허블망원경보다 훨씬 선명하게 우주의 구석구석을 볼 수 있다.약 10년 후 이 망원경이 관측을 시작하면 지금까지 누구도 보지 못한 우주의 새로운 모습을 보게 될 것이고, 인류의 사고 지평은 그만큼 넓어질 것이다. 우주를 확장하는 콜럼버스가 탄생할 그날이 기다려진다.김호일 한국천문연구원 광학천문본부장기고·칼럼은 본지 편집방향과 다를 수도 있습니다.

많은 과학자들은 21세기의 최첨단 기술로 나노기술을 꼽는 데 주저하지 않는다. 나노기술이야말로 우리가 기존에 생각하던 상식을 뒤집는 새로운 응용분야의 보고이기 때문이다. 나노 결정체 물질을 의미하는 나노 소재는 나노미터의 크기로 이루어진 분말, 복합체, 소결체를 통칭하는 말로 이들은 물리·화학적으로 다양한 기능을 나타낸다. 나노 물질이 갖고 있는 높은 강도, 뛰어난 연성, 낮은 마모성, 낮은 부식성, 침식성 등을 각 분야에 적절하게 활용하면 우리의 생활을 혁신적으로 바꿀 수 있다. 이종호 과학저술가그러다 보니 요즘 나노기술이 대세를 이루고, 기업은 나노기술이 적용된 제품을 앞다투어 내놓고 있다. 나노기술 중에서 인간에게 가장 친근하게 접목되는 부문이 화장품이다. 화장품의 영어 표기인 코즈메틱의 어원은 그리스어 코스메티코스로 ‘잘 정리한다’, ‘잘 감싼다’는 의미를 갖고 있다. 또한 코스메티코스는 무질서와 혼돈을 의미하는 카오스의 반대 개념으로 ‘질서 있는 체계’, ‘조화’를 뜻하는 코스모스에서 유래됐다.일반적으로 화장은 기원전 5500년경 이집트에서 시작됐고, 기원전 1500년경 제18왕조의 네페르티티 여왕이 그동안 전해 내려온 이집트의 화장을 예술의 경지로 끌어올렸다고 한다. 네페르티티 여왕은 청색 아이라인, 빨간색 매니큐어를 하고 있었음이 그녀의 묘지 발굴을 복원하면서 발견됐다.그리스의 갈레누스는 인체 구조에 관한 연구 등 의학의 과학적 기초를 닦아 히포크라테스와 함께 의학계에 커다란 공헌을 했는데, 화장품을 의학의 일종으로 생각하면서 그동안 축적된 이집트의 화장품을 체계화해 인간의 필수요소로 인식시켰다. 한마디로 화장품이 인간의 의식주 중 하나로 자리매김된 것으로, 그가 사용하던 화장품 원료 중 많은 성분이 현재도 무독성분과 무공해 요소로 화장품 제조업체의 사랑을 받고 있다고 알려진다.프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 필립 월터 박사는 4000년 전부터 이집트에서 사용된 머리 염색약을 분석한 결과 나노테크놀로지가 이용됐다고 발표했다. 고대인들은 물, 크림, 오일로 된 천연재료를 혼합해 화장품을 만들었고 그리스 로마시대에 사용된 머리염색약에는 헤나라는 풀에서 얻은 액을 추출해서 사용했다고 알려졌는데, 이집트의 화장품은 이보다 뛰어난 기술로 만들었다는 것이다.고대 이집트의 화장품 제조기술자, 소위 화학자들은 눈썹 화장과 검은 머리 염색에 방연광, 그리고 파운데이션으로는 탄산연과 같은 천연재료를 사용해 화장품을 만들었다. 월터 박사가 분석한 이집트의 화장품은 흰머리와 갈색머리를 검은 머리로 염색하는 용도로 쓰였으며, 방연광을 주재료로 했는데 이 화장품들이 놀랍게도 나노의 크기를 갖고 있었다는 설명이다. 각종 화장품 회사에서 나노과학을 이용한 최첨단기술로 기능성 화장품을 만들었다고 대대적인 선전을 하고 있지만 이집트에서 4000년 전부터 이미 나노기술을 사용했던 것이다.클레오파트라가 사용했다고 알려진 화장품 자체는 발견되지 않았지만 클레오파트라 시대의 화장품 유물을 측정했더니 이 역시 나노화장품이었다. 클레오파트라도 이들 나노화장품을 사용했을 것임은 물론이다. 이와 관련, 학자들이 클레오파트라가 사용했을 화장품에 주목하는 것은 이집트인들의 나노화장품을 만든 방법만 알 수 있다면 저렴하고 효율이 좋은 나노화장품을 만들 수 있을 것으로 생각하기 때문이다. 세기의 미녀라 알려진 클레오파트라가 사용하던 화장품을 값싸게 현대인들이 사용할 수 있다는 것은 생각만 해도 즐거운 일이다.이종호 과학저술가

베르나르 베르베르의 소설 ‘신’은 준비에서 출간까지 9년이나 걸린 작품으로, 프랑스에서만 100만부 이상 팔린 히트작이다. 인류의 운명을 놓고 신의 후보생들이 벌이는 게임을 흥미진진하게 그리고 있는 이 소설에는 다음과 같은 대목이 나온다. “여러 가지 이야기를 들려주는 신비로운 수가 하나 있다. 142857이라는 숫자가 바로 그 숫자이다.” 얼마 전 관심이 집중됐던 신비의 수 142857의 성질에 대해 알아보자. 박경미 홍익대교수·수학우선 142857은 하샤드수이다. 하샤드수란 어떤 수가 그 수의 자릿값의 합으로 나누어떨어지는 경우를 말한다. 예를 들어 42의 자릿값의 합은 4+2=6이고, 42는 6으로 나누어 떨어지므로 하샤드수이다. 142857의 자릿값의 합은 1+4+2+8+5+7=27이며, 142857은 27로 나누어떨어진다. ‘하샤드’는 산스크리트어로 ‘기쁨을 주는’이라는 뜻을 갖는데, 하샤드수는 수학자에게는 지적 즐거움을 준다는 측면에서 붙여진 이름이 아닐까 추측할 수 있다. 어찌보면 142857이 하샤드수라는 것은 크게 주목할 만한 성질이 아닐지 모르지만 이제부터 살펴볼 성질에서는 뭔가 특별함이 느껴진다.142857에 1부터 6까지의 숫자를 곱하면 차례로 142857, 285714, 428571, 571428, 714285, 857142가 된다. 즉 142857이라는 수의 배열이 자리만 바뀐 채 되풀이되고 있다. 이제 142857에 7을 곱하면 999999로 9로만 이루어진 여섯 자리 수가 된다. 142857을 분해해서 보아도 흥미로운 결과를 얻을 수 있다. 두 자리씩 분해하여 더하면 14+28+57=99이고, 세 자리씩 분해하여 더하면 142+857=999가 된다. 이번에는 142857을 제곱해 보자. 142857×142857=20408122449가 되는데 이를 분해하여 더하면 20408+122449=142857로 원래의 수로 되돌아온다. 142857이라는 수의 배열은 분모가 7인 분수를 소수로 나타낼 때에도 등장한다. 7분의 1을 소수로 나타내면 0.142857142857…로 142857이 반복해 나온다. 7분의 2는 0.285714285714…,7분의3은 0.428571428571…,7분의 4는 0.571428571428…로 분모가 7이고 분자가 2, 3, 4인 소수에서는 142857이 배열을 달리하며 반복된다. 이처럼 소수점 아래 동일한 수가 반복되는 소수를 순환소수라고 한다. 이에 반해 4분의 1은 0.25로 소수점 아래 유한한 값을 갖기 때문에 유한소수라고 한다. 결국 모든 분수는 4분의 1과 같은 유한소수이거나 7분의 1과 같은 순환소수가 된다.학창시절 수학 교과서에서 접했던, 유리수는 a분의 b와 같이 두 정수의 비로 나타낼 수 있는 수이다. 다시 말해 분수로 나타낼 수 있는 유한소수와 순환소수를 통칭하는 용어가 유리수다. 유리수의 영문 표현 rational number에서 rational은 비(ratio)의 형용사인데 처음 용어를 번역할 당시 이성(ration)의 형용사로 오해했다. 그에 따라 비(比)와 관련된 유비수(有比數)가 더 적절한 표현임에도 이성과 관련시켜 유리수로 잘못 번역했던 것이다. 만약 유비수로 번역했더라면 ‘비로 나타낼 수 있는 수’라는 의미를 용어로부터 바로 추출할 수 있기 때문에 학생들이 유리수보다 더 쉽게 이해했을 것이라는 아쉬움이 남는다.베르나르 베르베르의 소설은 문학적인 요소 이외에 과학, 종교 등의 인문학적인 통찰이 함께 배어 있는 종합선물세트같이 느껴진다. 재미있는 성질의 수를 소개했던 베르나르 베르베르가 새로운 작품에서는 어떤 지적 즐거움을 선사할지 기대해 본다.박경미 홍익대교수·수학

현대 천문학의 가장 큰 화두 중의 하나는 ‘태양 외의 별에 생명체가 살 수 있는 행성이 있을까?’ 하는 것이다. 우주에 생명체가 지구에만 있는지는 천문학자뿐 아니라 일반인에게도 매우 중요하고 흥미로운 문제일 것이다. 태양 외의 별에서 행성을 처음 발견한 1995년 이래 관측장비의 발전과 관심의 증가로 550개가 넘는 외계행성이 발견됐다. 이 외계행성들은 목성만큼 큰 데다 모성(母星)에 아주 가까이 있는 것이 대부분이다. 지구만 하거나 모성에서 제법 멀리 떨어진 것은 소수에 지나지 않는다. 두 가지 조건을 모두 충족하는 외계행성은 발견된 적이 없다고 해도 과언이 아니다. 그렇다면 지구를 닮은 외계행성은 정말로 없는 것일까. 그렇지 않을 것이다. 다만 발견해 내는 방법에 문제가 있을 뿐이다. 김호일 천문연구원 광학천문 본부장별 주위에 행성이 있으면 별과 행성은 이들의 질량중심을 공전한다. 따라서 별이 주기적으로 미세하게 멀어졌다 가까워지는 운동을 보인다면 별 주위에 행성이 있을 가능성이 있다. 우리는 이것을 도플러 효과를 이용해 발견해 낸다. 하지만 행성이 가벼우면 그만큼 별의 운동속도가 작아져 찾아내기 어려워지는 문제가 있다. 또 하나의 방법은 별의 밝기를 측정하는 것이다. 별 주위에 행성이 있고 이 행성의 궤도가 우리가 바라보는 방향과 같다면 행성이 별의 앞을 지나는 동안 평상시보다 조금이지만 더 어둡게 만드는 일이 주기적으로 반복될 것이다. 행성이 작을수록 어두워지는 정도가 작아질 것이므로 측정하기가 그만큼 어렵다. 위의 두 방법 모두 행성이 목성만큼 크고, 별에 아주 가까이에 있어야 발견이 쉽다는 한계를 가지고 있다. 지구가 태양을 한 번 공전하는 데 걸리는 시간이 1년이다. 지구 같은 행성을 찾으려면 적어도 1년 동안을 계속 관측해야 한다는 뜻이다. 별로부터 멀리 떨어져 있을수록 공전주기는 길어지므로 확률은 더욱 낮아진다. 발견된 외계행성의 공전주기가 대체로 수일에 지나지 않는 이유이다.요약하자면, 지금까지 발견된 행성은 모성 주위를 아주 가까운 거리를 두고 공전하고 있고, 크기도 목성에 견줄 만큼 큰 것이 대부분이다. 행성이 별에 아주 가까이 있다면 그 행성의 온도가 매우 높아 생명체가 살 수 없다. 당연히 물도 없을 것이다. 너무 멀면 온도가 낮아서, 너무 크면 가스로 이루어져 있어서, 너무 작으면 공기를 가질 수 없어서 생명체가 살 수 없다. 별에서 적당한 거리에, 적당한 크기를 가진 행성이어야 온도, 공기, 물, 단단한 표면 등 생명체가 존재할 수 있는 필수 조건을 만족시킬 수 있는 것이다.생명체가 살 수 있는 행성을 어떻게 찾아낼 수 있을까. 방법의 하나는 직경 20m 이상의 거대망원경을 이용하는 것이다. 여기에 적응광학계를 이용하면 서울에서 제주도에 있는 사람의 얼굴을 선명하게 찍을 수 있는 정도의 성능을 갖는다. 이 정도면 행성을 모성과 함께 직접 사진으로 찍거나 별의 미세한 움직임을 찾아 낼 수 있다. 중력렌즈현상을 이용하는 방법도 있다. 행성을 가진 별이 다른 별 앞을 지나가면 앞의 별이 중력적으로 렌즈처럼 작용해 뒤의 별에서 오는 빛을 모아 더 밝게 증폭시키는 것을 이용하는 것이다. 이때 망원경은 직경 2m 정도로 작아도 되지만 시야가 넓어야 한다. 한 번에 수백 만 개 이상의 별을 찍을 수 있어야 하기 때문이다. 우리나라는 이 두 종류의 망원경 개발에 이미 착수했다. 2014년이면 외계행성 전용 망원경이 완성되고, 2019년이면 직경 25m 거대망원경이 서게 된다. 이 망원경들을 이용해 세계 최초로 생명체가 살 수 있는 행성을 찾을 수 있을 거라고 기대하고 있다.김호일 천문연구원 광학천문 본부장기고·칼럼은 본지 편집방향과 다를 수도 있습니다.

태풍과 홍수의 계절이 돌아왔다. 연평균 강우량의 70% 이상을 차지하는 여름철 강우는 강도가 높아 도로나 지표면에 쌓인 토사나 유기물질 등 비점오염원을 휩쓸어 하천으로 유입시켜 상수원 수질개선을 어렵게 한다.김계현 인하대교수·지리정보공학토양 표면 또는 지표면 가까이 있는 잠재적 오염물질이 빗물에 씻겨 유출수에 포함되면서 수질오염의 원인이 되는 비점오염원은 주택이나 공장에서 나오는 공장폐수, 축산폐수, 생활하수와 같이 오염물질이 특정한 지점에서 발생하는 점오염원과는 달리 하수처리장에서 모두 처리될 수 없는 만큼 보다 과학적 빗물 관리가 중요하다. 지표면에 존재하는 비점오염원 중 80%는 강우 초기 30%의 빗물에 의해 하천에 유입되는 만큼 초기 30%의 빗물 관리가 중요하다. 즉, 강우 초기에 빗물을 바로 하천으로 유입시키지 말고 저류나 체류시켜 토양으로 스며들게 하거나, 일정기간 여과한 후 하천으로 유입시키는 것이다.이런 가운데 최근 초기 빗물을 저류해 비점오염원을 최소화하기 위한 과학적 접근의 LID(Low Impact Development·저영향개발) 기법이 주목을 받고 있다. 기법도 다양해 도시의 특성에 따라 적용도 용이하고 그 규모도 각기 다르다. 소규모 LID로는 유기물 퇴비나 비료 등을 이용해 토양의 물 저장 능력을 높이는 토지개량 방식, 주거지역이나 주차장 등에 소규모 토착식물을 가꾸는 생태 저류셀, 자갈이나 돌로 구덩이를 파 물을 모으는 건식우물, 배수로 기능을 가진 침투 도랑, 빗물을 모아 이용하는 빗물통, 그리고 여과 기능과 함께 식생이 가능한 나무화분 등이 있다.중간 규모로는 주거단지나 공공건물의 지붕에 식재해 빗물을 여과하거나 흡수 혹은 지체시키는 식생지붕, 그리고 투수성 포장재를 이용해 빗물을 침투시켜 오염물질을 줄이는 방법도 있다. 나아가 대규모로는 고속도로나 도로 주변에 띠 모양의 식물을 조밀하게 식재하는 식생여과대, 호수나 하천 주변의 토양 침식을 예방하고 야생동물의 서식처를 제공하며 하천 제방의 안정화와 함께 아름다운 경관도 제공하는 식생완충대, 그리고 경사가 낮은 지역에 자연배수로 역할과 함께 잔디로 조성해 유출수 흐름을 늦추고 침투를 활성화하는 식생수로 등을 들 수 있다. 물론 큰 인공호수를 만들어 빗물을 저류시키면 효과적이나 공간도 없을뿐더러 배수로 공사 등 비용 문제가 크다.현재까지 입증된 LID 적용에 따른 비점오염원의 저감 효과는 대단히 크다. 이론적으로 초기 빗물의 저류나 체류, 여과 등을 통한 오염원 감소는 유기성 오염물질의 경우 85%에 달한다. 물론 강우 강도가 약하면 지표면에 빗물의 유출이 발생하지 않아 비점오염원이 하천에 유입되지 않는다. 비점오염원을 하천에 유입시키는 데 필요한 최소 강우 강도가 15mm인 것을 감안하면 우리나라 강우의 80%가 강우 강도가 15mm 이상인 만큼 LID 적용은 우리에게 매우 효과가 클 것으로 예측된다.적합한 LID 기법의 선정에는 강우 특성과 유역의 토지 이용 현황, 그리고 지하수와 토양의 특성 등이 고려돼야 한다. 여기에 초기 설치비용과 용이한 유지·관리, 아름다운 경관 조성 등 주민 친화력도 중요하다. 미국과 일본, 독일 등은 LID 보급을 위해 적합한 LID 기법과 함께 관련 법제도를 충실히 갖추고 있다. 아울러 지자체의 도시 개발을 위한 토지이용계획 수립에 있어 LID 적용 가이드라인과 인센티브도 제공하고 있다. 우리 지자체들도 상수원 수질 보호를 위해 수질오염총량제에서 할당한 오염총량을 준수하느라 애로가 많다. LID를 적용한 지자체에 감소된 비점오염량만큼 할당 오염총량을 늘려주는 것도 LID 보급에 훌륭한 인센티브다.김계현 인하대교수·지리정보공학기고·칼럼은 본지 편집방향과 다를 수도 있습니다.

예전과는 달리 요즘 연구자들은 문헌조사를 할 때 온라인 학술데이터베이스를 활용한다. 도서관에서 문헌을 찾아 복사실로 들고 가서 원하는 페이지를 복사하던 시절이 10년 남짓 전인데 지금은 구글스콜라에서 먼저 찾는다. 근래 입에 오르내리는 ‘개방형 혁신’(Open Innovation)은 비밀리에 기업 내부에서 독자적으로 개발해내는 ‘폐쇄형 혁신’(Closed Innovation)을 넘어서 외부 자원을 적극적으로 같이 활용해 효율을 높이는 새로운 혁신 패러다임으로 제시되고 있다. 상관 없어 보이는 분야의 기술 요소 간 융합을 통해 혁신을 이루어야 한다는 이론인데 이러한 방식이 성공하기 위해서는 데이터베이스를 통한 검색과 연계가 절대적이다.  이정우 연세대교수·정보통신학유비쿼터스 도시의 경우에도 인간 생활과 관련한 수많은 서비스를 제공하는 데 있어서 데이터의 축적과 각 서비스 데이터 간 상호 교환 및 활용이 근간을 이루고 있다. 새롭게 화두로 떠오르고 있는 스마트워크나 클라우드 컴퓨팅에서도 그 실행의 전후 조건으로서 효율적인 데이터베이스가 전제되고 있다.우리는 지금 데이터베이스라는 용어를 일상적으로 쓰고 있다. 데이터를 모아 놓으면 데이터베이스라는 것이 피상적인 정의이지만, 기술적으로는 데이터베이스라고 하면 데이터가 조직화돼 있어 쉽게 찾을 수 있고 집중화돼 있어서 중복이 제거되고 일관성을 확보할 수 있는 기술을 가리킨다. 예를 들면 주소를 수정하는 데 한번만 수정하면 이 데이터베이스를 쓰는 애플리케이션들에서 모두 일관되게 변경된 주소를 활용할 수 있도록 만들어 주는 것이 데이터베이스고 이렇게 데이터베이스를 활용할 수 있도록 관리해 주는 것이 데이터베이스관리시스템이다.우리가 자주 활용하는 은행 현금지급기의 데이터 처리속도를 볼 때 현금지급기에 카드를 넣고 현금인출을 하는 데 얼마나 걸리는가. 카드를 넣고 번호를 누른 뒤 처리 중이라는 스크린이 나와서 1분이 지나면 어떤 마음이 들까. 처리 중이라는 스크린이 1분 이상 나타나면 불안감이 고조될 것이고 2분이 넘어가면 옆의 비상전화기를 들 것이다. 하지만 이 1분이라는 시간 안에 현금지급기의 입장에서는 몇천만명에 이르는 고객이 가지고 있는 몇억개의 계좌 중에서 해당 계좌를 찾아내서 그 원장을 찾고 그 계좌의 기록을 불러내어 잔고를 확인해 지급해야 한다. 기술적으로 이러한 처리가 1분 안에 이루어진다는 것은 대단한 속도가 아니라고 할 수 없다.데이터베이스 기술은 중복 없이 일관된 데이터를 유지하는 것을 목표로 하기 때문에 기본적으로 통합이나 연계를 지향한다. 조금 확대 해석하자면 신경제, 지식경제, 창조경제의 근간이라고 하는 인터넷 관련 기술에서 가장 중요한 두 가지를 꼽으라고 한다면 네트워크망을 통한 글로벌 연계와 더불어서 흩어져 있던 데이터와 정보, 그리고 지식들이 분야의 벽을 넘어서 통합되거나 연계되면서 일어나는 시너지 효과를 들 수 있다.데이터베이스 기술을 근간으로 서비스하는 데이터베이스 산업의 국내 규모는 현재 약 10조원으로 추정되고 종사자는 16만명 정도로 알려져 있다. 하지만 성장속도나 미래 산업으로서의 가능성을 볼 때 막대한 잠재력이 있고 정보베이스나 지식베이스로의 개념적인 변화가 예견된다. 이러한 산업은 일개 산업으로서의 직접적인 효과뿐 아니라 지식정보화사회로 진행되면서 타 산업에서의 활용도가 높아질 것이고 파급효과도 막대할 것이다. 다가오는 미래 지식정보사회를 준비하기 위해서는 현재 개발되고 있는 데이터베이스들을 정비하고 정보, 지식베이스로의 전이에 관해서 준비할 필요가 절실하다.이정우 연세대교수·정보통신학기고·칼럼은 본지 편집방향과 다를 수도 있습니다.

과학의 발달로 우리는 전자파의 바닷속에서 살아간다. 전자파는 전기와 자기의 주기적인 변화에 의한 진동이 공간으로 퍼져나가는 파동이자 일종의 에너지로 0∼1022㎐의 넓은 주파수 대역에 분포하며 빛의 속도로 진행한다.전자파는 전기의 흐름이 있는 곳이면 어디나 존재한다. 엑스선, 사우나에 설치된 적외선, 전자레인지, 휴대전화, TV, 라디오, 가정용 전원에서 나오는 교류전기 등이 모두 전자파이다. 그 외 전기장판, 전기다리미, 공기청정기 등 전기와 관련된 제품은 어느 것이나 전자파가 존재한다. 특히 전자레인지는 스위치를 껐을 때도 코드가 전원에 연결돼 있으면 마이크로파 발생장치인 마그네트론이 예열되고 있으므로 60㎐의 전자파가 늘 발생하고 있다. 이종호 과학저술가전자파가 인체에 해로우냐 아니냐로 논란이 되는 이유는 모든 생물체 내에서의 생체 신호가 전기적인 작용을 통해 이루어지기 때문이다. 또 극저주파, 초저주파 등 저주파는 매우 미약한 전자기 성분을 가지고 있지만 인체에서 세포막을 이동하는 칼슘, 나트륨, 염소 등의 이온 분포에 영향을 주어 호르몬 분비에 영향을 미치는 것으로 알려진다. 그러나 지금까지의 많은 연구에서 전자파 노출이 각종 질병의 발병과 관련이 있다고 지적하지만 정확한 메커니즘이 밝혀진 것은 거의 없다.그런데 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소는 휴대전화기를 가솔린엔진 배기가스와 나란히 ‘발암 가능성 물질’로 분류하고 소비자에게 위험을 경고했다. ‘발암 가능성’은 발암성과 관련해 세번째로 높은 등급이다. 첫 번째는 비소·벤진·석면 등 ‘발암 물질’, 두번째는 포름알데히드·디젤엔진 배기가스 등 ‘발암 추정 물질’이다.국제암연구소 전문가들은 휴대전화를 장기간 사용한 영향으로 뇌와 척수 내부에 있는 신경교세포에 종양이 생길 가능성이 40%나 높다는 몇몇 연구 결과에 주목했다. 2010년 발표된 조사에 의하면 10년 이상 휴대전화를 사용한 경우 뇌종양 발생 위험이 두 배 정도 높다는 것이다. 한국전자통신연구원의 조사 결과 우리나라 5세 이하 어린이의 전자파 흡수율이 20세 성인 흡수율의 최대 1.5배에 달하는 것으로 나타났다.휴대전화의 위험성이 있다면 어떻게 사용해야 각종 위험을 줄일 수 있는가는 당연한 질문이다. WHO는 휴대전화 전자파를 줄이기 위한 ‘휴대전화 가이드라인’을 제정했다. 휴대전화는 가능하면 몸 가까이 두지 말고 장시간 통화할 때는 유선전화를 이용하며 되도록 문자메시지를 활용할 것 등이다. 특히 어린이들은 긴급한 경우를 제외하고는 휴대전화를 사용하지 말 것을 권고한다. 또한 휴대전화 전자파를 최소화하려면 머리에 2㎝ 정도 띄워서 10분 이내로 통화하는 것을 추천한다.물론, 전자파의 인체 유해성에 대해서는 사용시간과 노출정도 등이 종합적으로 연구되지 않았기 때문에 아직도 논란이 많은 것은 사실이다. 그러나 명확하게 사실관계가 밝혀질 때까지 조심하는 것도 필요하지만 지나치게 민감하게 반응해 집단적 히스테리를 불러일으키는 것은 바람직하지 않다. 현대 문명의 이기로 자리매김한 휴대전화 자체를 지구상에서 사라지게 할 수는 없는 일이므로 건강과 정보를 함께 얻을 수 있는 윈윈 전략이 필요할 때다.외국의 휴대전화 대처방안을 적극 도입하는 것도 한 방안이다. 프랑스는 14세 이하 어린이를 대상으로 휴대전화 광고를 법적으로 금지하는 것을 추진하고 있고 스위스, 독일, 핀란드는 휴대전화 사용 자제를 권고하고 있다. 영국은 휴대전화에 ‘과도한 사용에 따른 건강 위험’이라는 경고문을 끼워서 판매하고 있다.이종호 과학저술가기고·칼럼은 본지 편집방향과 다를 수도 있습니다.