오래 전 중세시대 유럽에 흑사병이 돌아 엄청난 수의 사람이 생명을 잃었고, 우리나라도 예전에는 가끔 역병이 돌아 많은 이들이 생명을 잃었다. 최근엔 메르스(중동호흡기증후군)로 인해 온 국민이 고생했다. 우리 인간은 오래전부터 세균과 바이러스 등의 병원균에 의해 공격당하고 있다. 바이러스는 무생물과 생물체의 중간 단계로, 사람과 같은 숙주가 있어야 증식하는 등 세균(박테리아)과 구별된다. 그러나 바이러스에 대해서 아직 모르는 것이 많아 세균을 중심으로 살펴보고자 한다.우리 몸은 외부 세균의 침입에 대해 다양한 방어 수단을 갖고 있다. 그중 하나가 세균의 침입으로부터 방패막이 역할을 하는 피부이다. 그러나 일단 상처가 생기면 세균이 용이하게 침입할 수 있게 되고 그러면 상처 난 부위를 중심으로 세균이 증식하게 된다. 우리 몸이 방어할 수 없을 정도가 되면 생명까지 잃게 되는 것이다. 예전에 우리가 할 수 있는 방법은 술(에탄올)로 상처부위를 소독하던가, 약초를 발라 상처부위를 치료하고 심하면 상처부위를 절단하는 것이었다.그러던 중 1928년 영국의 미생물학자인 알렉산더 플레밍이 우연히 페니실린이라는 물질을 발견했다. 페니실리움이라는 곰팡이가 세균으로부터 자기를 보호하기 위해 만들어 낸 물질이다. 이것은 세균의 세포벽 합성을 저해함으로써 세균이 증식할 수 없게 하는 것인데, 인간이 이를 활용함으로써 세균을 물리쳐 질병을 치료할 수 있게 된 것이다. 이러한 페니실린 항생제의 발견과 대량 생산 기술의 개발로 당시 전쟁에서 생긴 수많은 부상병의 상처를 치유할 수 있었다. 그 이후 다양한 항생제가 발견돼 세균으로부터의 감염에 대처할 수 있게 된 것은 과학기술이 인류에 기여한 공적의 하나이다.유영제 서울대 교수·화학생물공학그런데 항생제로 세균 감염에 의한 질병을 치료하다 보니 어느 순간에 항생제가 듣지 않게 됐다. 내성이 생긴 것이다. 왜 그런가하고 연구해 보니 세균이 항생제를 잘라서 항생제를 무력화시켰다는 것을 알게 됐다. 그것은 세균이 항생제 분자 하나를 두 개로 잘라내는 효소를 만들 수 있는 능력을 갖게 됐기 때문이다. 세균이 살아남기 위해 자연적으로 그러한 능력이 생긴 것이다.우리가 할 수 있는 방법은 무엇일까. 한 가지 방법은 백신을 개발해 투여함으로써 세균과의 전쟁에 대비해 평상시 연습하는 것이다. 이러한 목적으로 다양한 종류의 백신이 개발되고 있다. 또 다른 방법은 새로운 항생제를 찾거나 개발하는 것인데, 그중 하나가 세균이 분해시킬 수 없도록 기존 항생제의 구조를 인위적으로 바꾸는 것이다. 과학자들은 이러한 방식으로 구조가 개선된 항생제를 만들고 의사들은 환자의 감염 치료에 사용했다. 그래서 한동안 치료 효과를 볼 수 있었으나, 시간이 경과하니 새로운 구조의 항생제에도 내성을 갖는 세균이 나타나게 됐다. 세균과 인간의 싸움은 반복되고 있다. 드디어 최근에는 어떠한 항생제에도 견디는 슈퍼세균(슈퍼박테리아)이 생겼다. 어떠한 항생제도 분해시키는 세균이 생긴 것이다. 항생제 남용의 결과이기도 하지만 세균이 살아남기 위해 스스로 진화한 것이다.그러면 슈퍼세균의 침입에 대비해 우리는 어떻게 해야 하는가. 무엇보다 중요한 것은 일상 생활에서 우리 몸에 균이 침입하지 못하도록 우리 몸과 주위를 청결하게 하는 것이고, 또한 침범하더라도 이겨낼 수 있도록 평소 운동과 영양 섭취에 신경 써서 몸을 건강하게 하고 몸의 면역력을 기르는 것이다. 그리고 새로운 개념의 항생제를 연구·개발하는 것이다. 이 순간에도 세균은 인간의 연구·결과로 만들어 낸 항생제를 무력화시키는 노력을 계속하고 있다. 또 바이러스는 스스로 변종을 만들어 우리를 공격하고 있다. 우리 인간도 세균에서, 그리고 바이러스에서 우리를 지켜내기 위한 노력을 계속해야 할 것이다.유영제 서울대 교수·화학생물공학

우리가 처음 보는 사람의 성격을 파악하는 과정을 떠올려보자. 그 사람의 말과 행동을 쭉 관찰하는 것이 성격 파악의 한 방법이다. 조금 더 적극적으로는 상대방에게 말을 걸고 장난치면서 그에 대한 반응을 본 후 상대를 더 잘 이해할 수도 있다. 즉, 상대방에게 ‘자극’을 주고 이에 대한 ‘반응’을 보는 것이다. 이렇게 자극과 반응의 관계를 분석하는 것은 대인관계뿐만 아니라 자연계를 이해하기 위한 실험과학의 가장 기본적인 연구방법이기도 하다. 최초로 명왕성을 근접 비행하며 생생한 사진을 보내와 우리를 흥분시키고 있는 뉴허라이즌호를 생각해 보자. 이 탐사선에 장착된 검출기들은 명왕성에 가해지는 온갖 자극에 대한 반응을 분석하고 있다. 가장 커다란 자극은 태양으로부터 온다. 명왕성 표면에 쏟아지는 태양빛의 파장별 반사정도를 정밀한 분광기로 측정함으로써 명왕성의 지질학적 특성과 더불어 표면성분도 분석할 수 있다. 명왕성의 대기를 통과한 햇빛을 분석하거나 대기의 가스분자가 태양풍과 부딪히는 과정에서 발생하는 반응을 분석해 명왕성의 대기 성분과 조성비를 정확히 알아낼 수 있다. 심지어 지구에서 명왕성을 향해 라디오파를 발사, 명왕성의 대기를 통과한 전파 성분을 탐사선이 분석해 명왕성의 대기를 조사하는 실험도 예정돼 있다. 지구에서 보내는 자극에 대한 명왕성의 반응을 분석하는 것이다.사실 햇빛이나 전파와 같은 외부자극이 명왕성에 주는 영향은 매우 미미하기 때문에 명왕성의 운동에는 별다른 변화를 주지 않는다. 그런데 자극의 대상이 분자 정도의 미시적 물체라면 어떨까. 자극의 정도에 따라 분자의 상태는 근본적으로 변할 가능성이 높다. 분자물리학 분야에서 최근 발표된 흥미로운 연구결과들은 분자에 가해지는 자극을 적절히 조정해 분자의 운동을 실시간으로 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 분자를 원하는 방향으로 조작하는 기술이 현저히 진보하고 있음을 보여준다. 분자가 추는 댄스의 속도는 엄청나게 빠르다. 가령 세 개의 원자로 이루어진 물분자가 진동하는 횟수는 1초에 대략 100조번 정도이다. 이 정도로 빠르게 움직이는 분자결합의 운동을 추적하는 방법 중 하나는 그와 비슷한 빠르기를 가진 자극을 주고 반응을 보는 것이다. 지속시간이 불과 1조분의 1초에 불과한 적외선 펄스를 쬐어 분자의 특정 결합의 진동을 유도함과 동시에 이를 추적하는 또 다른 펄스를 연속으로 발사하게 되면 해당 결합의 운동에 대한 스냅숏을 얻을 수 있다. 이를 통해 각종 분자결합의 형성이나 변화를 정확히 분석할 수 있다. 고재현 한림대 교수·물리학단일 결합뿐만 아니라 분자를 구성하는 전체 원자의 운동과 변화를 실시간으로 관찰할 수도 있다. 에너지가 센 레이저 펄스를 쬐어서 분자결합을 끊거나 변형시키고 동시에 펨토초(1000조분의 1초) 엑스선 펄스를 쏘아 원자들의 위치를 확인함으로써 분자반응이 일어나는 과정을 실시간으로 추적하는 것이 가능해졌다. 레이저 펄스의 형태를 변형시켜서 특정한 화학반응만을 선택적으로 유도하거나 분자가 놓인 주변환경을 변화시켜서 원하는 반응의 속도를 수만배 빠르게 하는 등 다양한 방법으로 분자 수준의 화학반응을 정밀하게 조정하는 실험들도 성공적으로 이루어지고 있다. 이러한 연구가 진척되면 머지않아 적당한 분자 재료들을 투입한 후 다양한 자극을 주어 분자의 각종 결합을 자르고 붙이는 반응을 유도해 ‘단일 분자 회로’와 같은 분자 생산품을 만드는 ‘분자 공장’이 구현될 수도 있다. 어릴 때 한 공상과학소설에서 읽었던, 외계인이 사용했던 장치가 떠오른다. 공기 분자만 투입해서 초콜릿을 포함한 다양한 물질을 만드는 장치였다. 분자들을 교묘히 조작하는 연구가 더 발전하게 되면 먼 훗날 인류가 이런 장치를 만들어낼 수 있을까? 이런 만능기계를 만들 가능성은 희박하겠지만 분자 조작기술의 한계를 단정할 수는 없을 것이다. 외부 자극에 대한 사람의 반응은 어떤 경우엔 적당히 위장된 것이라 우리 예측과 어긋나기도 하지만 자연계의 반응이란 포커페이스가 없는 정직한 것이니 말이다.고재현 한림대 교수·물리학

전쟁을 사람이 아닌 로봇이 대신한다면 어떤 일이 벌어질까. 현재의 시점에서 보면 전쟁에서 군사로봇은 일차적으로 위험한 지역에서의 기초적인 군사 활동에 동원될 것이다. 가령 위험한 정찰 및 경계라든가 군수물자 수송, 지뢰와 같은 폭발물 제거 등의 일을 할 것이다. 사실상 그동안 개발된 수많은 무인 기계가 원격 조종에 의해 이러한 일을 수행해왔다. 앞으로 이러한 일들은 이미 개발됐거나 현재 개발 중인 보다 지능화된 로봇에 의해 더 효과적으로 수행될 것이다. 가령 미국이 개발한 지뢰탐지 제거 로봇인 미어캣, 휴대용 정찰 로봇인 팩봇, 경계·순찰·물자 수송 등 다목적 견마 로봇인 빅도그 등. 뿐만 아니라 꿀벌, 딱정벌레, 잠자리 같은 곤충에 인공제어 장치를 삽입해 위험지역을 정찰토록 한 사이보그 로봇이나 바이올로지 로봇 등도 개발되고 있다. 우리나라도 2007년에 지능형 감시경계로봇을 만들어 비무장지대(DMZ)에 실전 배치해 놓은 상태다. 이러한 군사로봇의 사용은 인명 손실을 최소화하고 군사적 목적을 효과적으로 달성하게 해 준다는 면에서 긍정적이지만, 바이올로지 로봇처럼 사이보그의 등장으로 자연 생태계를 교란시킬 위험성이 존재한다.그렇다면 앞으로는 어떠할까. 군사로봇의 궁극적 임무는 결국 인명을 지키기 위해 사람을 대신해 전쟁에서 직접 전투를 수행하는 것이다. 킬러로봇의 역할을 수행하는 것인데, 현재 추진 중인 공격용 전투로봇의 개발이 이를 말해 준다. 전투로봇은 현재는 인간의 최종 결정 및 명령에 따라 움직인다. 하지만 정확한 판단과 신속한 공격이 필요한 긴박한 상황이 실제의 전쟁터에서 무수히 발생하는 만큼, 인간이 전적으로 외부에서 의사 결정해 원격 조종하는 방식은 매우 더디고 비효율적인 것이 될 것이다. 결국 앞으로는 대부분 전투로봇이 인공지능을 갖추고 어느 정도의 자율적 판단으로 전투를 하게 될 가능성이 크다. 직접 목표물을 잡아내고 그 목표물을 위험 대상으로 스스로 판단해 자율적으로 공격하는 일이 일어날 것이다. 실제로 현재 미국의 무인항공기 개발을 보면 이러한 추세를 짐작해 볼 수 있다. 프레데터라 불리는 미국의 무인 항공기는 미사일을 탑재한 공격용 무인 전투기로서 인간이 전적으로 무선으로 원격 조종하는 반면, 현재 개발 중인 업그레이드된 글로벌 호크는 인공지능을 갖추고 있어 어느 정도의 자율 행동이 가능하다.  이중원 서울시립대 교수·과학철학군사로봇이 이렇게 인간을 대신해서 전투에 직접 동원되면, 훨씬 더 복잡한 사회적 문제가 발생하게 된다. 우선 인간이 전투로봇을 원격 조종하는 경우라 하더라도, 조종자들의 정신적 스트레스가 증가할 수 있다. 실례로 이라크 전쟁 당시 미국 본토에서 모니터 앞에 앉아 무인 항공기로 공격을 주도했던 조종자들은 인간 살상에 대한 자각이 약할 뿐 아니라, 평화로운 가정과 참혹한 전쟁터를 하루에도 몇 번씩 일상생활처럼 오갔던 까닭에 이라크 현지의 참전 병사보다 외상 후 스트레스가 훨씬 더 높게 나타났다. 또한 대다수 일반 사람에게서 실제의 전쟁경험은 줄어든 대신, 전쟁을 미디어로 체험하는 상황이 늘어나면서 전쟁을 영화의 한 장면이나 컴퓨터 게임 정도로 착각하는 이미지 왜곡 현상이 발생할 수 있다. 결국 전쟁의 문턱이 낮아져 전쟁이 훨씬 쉽게 일어나게 될지도 모른다. 한편 미래에는 전투로봇이 전적으로 인간의 통제하에 있지 않고 어느 정도의 자율성을 갖고 전투에 동원될 텐데, 이 경우보다 심각한 윤리적인 문제가 발생한다. 전투로봇이 공격 시 전시규칙을 준수하는지, 준수하지 못한 경우 누가 책임을 질 것인지, 로봇에게 어느 정도의 자율성 부여가 바람직한지 등. 지금의 로봇기술 발전 속도를 보면 인공지능형 전투로봇은 군사력 강화 측면에서 머지않은 미래에 등장할 것이다. 문제는 인간이 이를 과연 통제할 수 있는가이다. 이에 대비하려면 군사로봇의 발달과 함께 이것이 가져올 윤리적·법적·사회적 영향에 관한 연구가 병행되고, 새로운 군사로봇 윤리의 정립이 필요하다.이중원 서울시립대 교수·과학철학

메르스(중동호흡기증후군) 사태가 진정 국면에 접어들었다. 그러나 메르스라는 전염병 공포가 온 나라를 휩쓰는 와중에 가뭄까지 겹쳐 이중고를 겪고 있다.메르스의 급속한 확산은 국민적 불신과 공분을 일으켰고, 대한민국의 국격을 추락시킨 세계적인 뉴스로 정부와 의료기관의 보건의료시스템이 작동에 실패한 결과로 지적되고 있다. 메르스를 일으킨 신종 코로나바이러스에 대한 과학적인 정보가 국민과 공유되지 않았고, 개인을 우선시하고 국제적인 기준에 맞는 공중보건 수칙과 개인의 매너를 지키지 않은 것도 전염병 전파에 한몫을 했다.과학자들은 메르스의 원인 바이러스는 이집트무덤박쥐로부터 유래해 낙타를 거쳐 인간을 감염시킨 것으로 보고 있다. 박쥐는 바이러스와 인연이 깊어 관박쥐는 사스(중증급성호흡기증후군)를 가져왔고, 과일박쥐는 에볼라를 일으켰다. 메르스는 고온건조한 지역의 풍토성 전염병으로 사우디아라비아, 아랍에미리트(UAE), 카타르 등지에서 주로 발병했다. 도시화, 개발활동, 생태계 교란 등으로 박쥐의 서식지가 훼손되면서 사람 주변에 박쥐가 살게 되면서 인간이 바이러스에 노출됐다. 특히 면역력이 낮은 우리 국민들은 앞으로도 해외여행 때 음식물과 함께 낙타, 말, 코끼리, 조류, 파충류, 곤충 등 가축이나 야생동물 접촉에 주의해야 함이다.공우석 경희대 교수·지리학돌이켜 보면 2009년 신종플루(HIN1) 때 귀국하던 수녀는 이상증상이 나타나자 스스로 격리한 뒤 신고하고 치료해 주변의 감염을 막으려 했다. 자신의 편의와 건강에 앞서 주변의 피해를 막으려는 배려와 매너가 돋보였다.1989년부터 국민들의 해외여행이 전면 자율화됐지만 국제적인 매너와 보건위생 기준으로 보면 개선이 필요하다. 상대방에게 양보하지 않거나, 큰 소리로 떠들고, 길이나 화장실에서 침을 뱉고, 담배꽁초를 버리고, 입을 가리지 않고 기침이나 재채기 하는 행동 등은 예의범절에 어긋나는 행동이다. 바이러스를 옮기는 비말을 막기 위해서는 손 씻기, 기침 예절 지키기 등 개인위생을 지키며 상대방을 배려하는 매너가 필요하다. 좋은 매너는 상대를 존중한다는 표현이자 나의 품격을 드러내는 행위이다. 매너는 사람의 행동과 습관으로 공손함을 나타내는 행동 기준으로 사회가 강제화하지는 않지만 권장하는 것으로 자신을 절제하면서 따르는 행동 양식인 것이다.16세기에 네덜란드의 인문학자 데시데리우스 에라스무스는 어린이는 부드러운 식물과 같아서 어릴 때부터 바른 매너를 배워야 한다고 강조했다. 영국의 체스터필드 백작 4세인 스텐호프는 예절을 사회적 성공에 중요한 도구임을 가르치면서 에티켓이라는 용어를 현대적으로 도입했다. 영국 런던대 위생센터의 밸러리 커티스 박사는 위생, 예절, 문화적 규범 등 매너는 사회를 이끄는 중요한 요소로 보았다. 특히 위생과 관련된 매너는 질병의 전파에 영향을 미치기 때문에 어릴 때부터 일차적으로 부모가 꾸준히 가르쳐 습관화하고, 아동의 건강에 해를 미치는 행동을 자제하며, 공중위생과 관련된 규칙은 엄격하게 지킬 것을 역설했다. 성인에게 위생 매너는 몸에 배어 자연스럽고 당연한 것이어야 하며, 위생 매너를 지키지 않으면 주변의 눈총을 받는다고 지적했다.배려가 다른 사람을 도와주거나 보살피려는 마음이라면, 매너는 그 배려가 눈에 보이게 하는 것이다. 배려는 가장 중요한 매너이고, 매너는 상대방을 배려하는 마음에서 출발한다. 현대 생활 속에서 예의범절과 공중위생 수칙을 지키는 기본에 충실해야 존중받는 세계시민이 될 수 있다는 점이다.기후변화와 생물 서식지 파괴에 따른 바이러스의 창궐 등 자연의 역습을 막기 위해서라도 자연생태계를 보전해 후손에게 넘겨주는 것은 지구촌시대에 가장 기본적인 매너이다.공우석 경희대 교수·지리학

나는 오늘도 거짓말로 하루를 시작해서 거짓말로 하루를 마무리한다. 살이 쪘다고 불평하는 아내에게 ‘당신은 아직도 20대 같아’라고 말하고 출근길에 오른다. 아침부터 마감 원고를 독촉하는 언론사엔 거의 다 됐으니 조금만 기다려 달라고 부탁한다, 아직 시작도 안 했는데 말이다. 형편없는 논문 초안을 가지고 찾아온 대학원생에게는 금방 완성할 수 있을 것 같으니 힘내라고 또 거짓말을 한다. 저녁에 한잔하고 싶어서 연락이 온 술꾼 친구에게는 학과 회의가 저녁에 있다고 둘러댄다.내 삶이 이러면서도 남의 거짓말에는 분통이 터진다. 얼마 전 하버드와 스탠퍼드 대학 모두를 다니게 됐다는 한 아이의 거짓말에도 그랬고, 사우디아라비아 방문 사실을 숨긴 메르스 1번 환자에게는 더욱 그러했다. 거짓말은 인간만의 독특한 특성이라 생각하기 쉽지만, 사실 단순한 단세포 생물인 세균에게서도 거짓말의 원형은 발견된다. 세균은 몸 밖으로 효소를 분비해 먹이를 분해해서 흡수한다. 가끔 이 효소를 만들지 않는 ‘거짓말쟁이’ 돌연변이가 나타나기도 하는데 이들은 남이 분비한 효소의 산물을 공짜로 먹고 자란다. 물론 인간의 거짓말은 이렇게 단순하지는 않다. 지구상 생물 중 가장 고도로 진화한 뇌에서 매우 복잡한 과정을 거쳐서 만들어지기 때문이다. 거짓말을 만들어 내는 것과 동시에 거짓에 대한 매우 부정적인 반응도 우리 뇌 깊숙이 자리 잡고 있다. 아마도 내가 과학자라는 직업을 갖게 된 이유 중 하나는 하는 일의 성격상 거짓이 없고 뭔가 순수한 진리만을 추구하는 직업이라는 이미지 때문이었다. 강호정 연세대 교수·사회환경시스템공학하지만 과학도 인간이 하는 일이라 교묘한 거짓말과 이를 솎아내려는 노력의 충돌은 끊임없이 지속되고 있다. 작년에 신데렐라처럼 나타났다 한순간에 ‘데이터 창작자’라는 오명을 쓴 오보카타 사건이나 황우석 박사의 결과 조작처럼 대중들에게 널리 알려진 사건도 있다. 하지만 훨씬 많은 수의 자잘한 거짓말은 과학계 안에서만 논의되고 있다. 작년 12월에 사이언스에 실렸다가 최근 철회된 논문도 그러하다. 지금 미국을 달구고 있는 ‘동성 결혼’과 관련된 정치심리학 논문인데, 동성애자 선거 운동원이 대면대화를 통해서 보수적인 유권자의 정치적 관점을 바꿀 수도 있다는 흥미로운 연구였다. 논문의 신뢰성에 의문이 제기되자, 제1저자였던 연구원은 원자료를 모두 없애버리고 변명에 급급했다. 결국 논문이 철회됐을 뿐 아니라 미국 프린스턴 대학의 교수로 가기로 했던 계획도 모두 수포로 돌아갔다.논문 게재와 관련된 이런 거짓말에는 구조적인 이유가 있다. 소위 말하는 초일류급 학술지에 논문을 실으려면 논문의 참신성과 논리적 완결성이 매우 중요하다. 그러다 보니 다른 연구와 확연히 다른 결과를 완벽하게 보여줘야만 하고, 이 과정에서 위험한 선을 넘게 되는 것이다. 이와 더불어 국내에서는 몇 가지 요소가 더 작용한다. 우리나라에서는 모든 과학계의 평가에서 논문 숫자를 최우선으로 친다. 그러다 보니 논문의 질 자체보다는 논문 편수와 어느 학술지에 게재했는지에 집착한다. 또한 자신의 잘못을 뒤늦게 발견해도 이를 명예롭게 수정할 방법이 없다. 잘못된 논문은 추후에 철회라는 방법으로 무효화할 수는 있지만, 대부분의 경우 자발적인 것이 아니고 남이 문제를 제기해서 일어나는 일이다. 추후에 잘못을 발견한 경우, 자발적으로 그리고 명예롭게 취소하는 제도의 도입이 필요하다.과학계도 그 사회의 도덕적 기준을 반영한다. 거짓말을 실컷 해도, 다음 선거에서 오뚝이처럼 당선되는 정치인들, 대충 규정을 위반해도 결과만 잘 가져오면 우수한 직원으로 인정하는 회사, 이런 사회 분위기에서는 과학계도 같은 길을 갈 수밖에 없다. 아내에게 함께 운동하자고 제안하고, 마감 기일을 더 늦추어 달라 부탁하고, 아직 수정해야 할 것이 많으니 같이 노력하자고, 술 없이 밥만 먹자고 말하는 것이 내 개인적인 거짓말도 줄이고, 내 과학 연구의 진실성을 확보하는 첫걸음이리라.강호정 연세대 교수·사회환경시스템공학

지구온난화로 가뭄 현상이 심화되면서 물 부족 문제가 전 지구적인 해결과제로 떠오르고 있다. 그중에서도 아시아, 아프리카 등 오지의 아이들은 먹을 물을 구하러 하루에 몇 시간을 걸어다니고 있다. 아이들은 깨끗한 물을 구하기 어렵다 보니 그나마 흙탕물이라도 담아 간다. 또 가축의 분뇨와 농약 등에 의해 오염된 물이지만 몸을 씻어야 하니 온몸에 피부병도 생긴다. 이처럼 물이 부족하고 특히, 깨끗한 물이 없어 고통을 겪고 있는 오지 아이들의 안타까운 모습이 남의 이야기로만 여겨지지 않는다. 그 이유는 글로벌 시대에 우리도 오지의 아이들과 함께 성장 발전해야 하기 때문이다.우리 몸 구성 물질의 약 80%는 물이다. 그만큼 물이 중요하다. 우리는 끊임없이 물을 마셔야 한다. 그것도 깨끗한 물을 마셔야 한다. 그러지 않으면 많은 문제가 생긴다. 물에 유해물질이 많으면 암 등 질병으로 연결되고, 물이 세균에 오염돼 있으면 수인성 질병에 걸린다. 깨끗한 상수도의 보급이 중요한 이유이다. 인류의 수명이 증가한 데에는 상수도, 냉장고, 의료기술의 역할이 컸다고 하는데 그만큼 깨끗한 물, 위생이 중요하다는 의미일 것이다. 그러면 수돗물이 보급되지 않는 가난한 나라는 어떻게 해야 할까. 몇 가지 사례를 살펴보자.물이 더러우면 물을 깨끗이 여과해 사용해야 한다. 그런 목적으로 많은 정수 기술과 제품이 소개돼 있다. 통에 자갈과 모래를 넣고 얼마 동안 놓아두면 미생물 층이 생긴다. 그렇게 하면 물을 깨끗하게 할 수 있고, 비용도 저렴해 오지 마을에 보급했다. 그러나 꾸준한 관리가 필요해 사용에 한계가 있었다. 그래서 필터가 있는 정수기를 설치해 주는 것이 좋을 것 같았지만 이것 역시 가끔 필터를 교체해 줘야 하는 문제로 번거롭고 돈이 든다고 해 기피했다. 그러다가 누가 아이디어를 내 가난한 나라의 마을을 네트워킹하고 담당자를 정해 주민들에게 교육을 함으로써 문제가 해결됐다.아무리 가난해도 깨끗한 물을 위해서는 약간의 비용은 지불할 수 있을 것으로 예측해 마을 사람이 사용할 수 있는 정수기를 설치하고, 정수된 물에 약간의 돈을 내고 가져가게 했다. 그리고 그 돈으로 필터를 교체해주니 비로소 지속적으로 운영이 가능해진 것이다.마을 주민은 물론 여행하는 사람이 가장 겁내는 것은 물이 세균에 의해 오염되는 것이다. 이때에는 물 소독 장치가 필요한데, 마땅한 방법이 없어 세균 여과 기능이 있는 특수한 빨대가 개발됐지만 사용에 한계가 있었다. 그런데 어느 공대 교수가 아이디어를 내 전기포트 같은 데에 소금물 전기분해 기능을 추가했다. 소금을 조금 넣어주고 전기를 통하면 소금물이 분해돼 염소가 나오고 그것을 마시고자 하는 물에 부으면 된다.  유영제 서울대교수·화학생물공학우리가 마시는 수돗물도 대부분 염소로 소독한다. 염소소독은 같은 방식이니까 안심도 되고 또 간단한 방법이다. 염소소독 장치를 작게 만들면 휴대할 수도 있다. 염소소독은 누구든지 생각할 수 있는 과학 상식이다. 그런데 수돗물을 실제 쓸 수 있게 한 아이디어는 귀중하다.‘필요는 발명의 어머니’라고 한다. 누군가가 필요성을 느끼고 간절히 생각하면 아이디어가 나온다. 전기가 없으면 자전거 바퀴 같은 것을 돌려 전기를 만들 수도 있다. 또 여러 명의 아이가 놀이를 하면서 전기를 생산하고, 그 전기로 지하수를 끌어올리는 장치도 있다. 최근에는 빠른 속도로 발전하고 있는 태양광 패널을 이용하기도 한다. 그러나 중요한 것은 지속가능성이다. 지속가능하고 목적에 맞는 기술과 운영 방식은 매우 중요하다. 이러한 적정 기술 즉, 첨단기술이 아닌 해당 지역의 환경이나 경제, 사회 여건에 맞도록 만들어낸 기술은 지진, 해일 등 천재지변으로 고통받고 있는 지역에도 큰 도움이 되고 있다.이렇게 저개발국가에서 적정기술 보급에 앞장서는 이들이 있다. ‘국경 없는 과학기술자회’, ‘나눔과 기술’ 같은 단체가 대표적이다. 과학기술로 좋은 일을 한다. 더 많은 이들이 따뜻한 일에 참여하기를 희망한다. 남의 어려움을 같이 고민하고 도와주는 일은 선진국으로 가는 또 하나의 길이다.유영제 서울대교수·화학생물공학

지난 주말 오랜 가뭄 끝에 내린 단비는 요란한 천둥 번개를 동반했다. 오랜만에 보는 비라 반갑기도 했지만 대지를 뒤흔든 천둥 번개는 가슴속 깊은 곳에 원초적 두려움을 불러일으켰다. 국제우주정거장에서 촬영한 영상을 보면 대기권 구름 속에서 끊임없이 치는 번개를 쉽게 볼 수 있다. 필자도 이를 보면서 대기권에서 번개가 저렇게 잦았던가 하는 의문을 가지게 됐다. 번개를 연구하는 학자들에 의하면 대기권에서는 1초에 수십 번, 1년에 900만 번 이상 번개가 발생한다고 한다.벤저민 프랭클린이 18세기 중반 연을 이용해 수행한 선구적 실험에서 번개가 전기현상임을 확인한 이래 번개와 뇌우(雷雨)에 관한 다양한 연구가 이뤄져 왔다. 그러나 많은 과학자들은 인류에게 번개가 아직도 심해와 같이 미지의 영역으로 남아 있다고 생각한다. 가령 뇌우의 상층부인 성층권과 전리권에서 엄청난 규모의 다양한 번개가 발생한다는 것을 알게 된 것은 1990년 이후였고, 뇌우가 강력한 전자기파인 감마선을 방출하거나 고에너지의 전자를 형성한다는 사실이 알려진 것은 채 10년도 되지 않는다. 그런데 번개 연구 중 과학자들을 가장 곤혹스럽게 만드는 부분은 번개가 어떤 경로를 거쳐 형성되는지를 아직도 정확히 모른다는 점이다.인류의 문명과 함께 연구해 왔던 보편적인 자연현상인 번개에 대해 이처럼 무지한 것은 그만큼 뇌우와 번개를 연구하는 것이 어렵다는 것을 의미한다. 양(+) 혹은 음(-)으로 대전된 대규모 전하와 이들이 만드는 높은 전압으로 형성된 뇌우의 거친 환경 속으로 검출장치를 보내는 것도 쉽지 않지만, 풍선 등의 비행기구 자체가 뇌우에 영향을 주거나 번개에 의해 검출기가 파손되는 어려움도 많았을 것이다. 이에 뇌우를 원격계측으로 연구하는 실험이 고안되고 있다.최근 네덜란드를 중심으로 한 대규모의 국제연구진이 우주에서 날아오는 고에너지 입자의 흐름인 우주선(宇宙線)을 번개 연구에 활용한 흥미로운 결과를 발표했다. 지구에 입사되는 고에너지의 우주선 입자는 대기권의 공기분자와 부딪치며 전하를 띤 대전입자 다발이라는 부산물을 만들어낸다. 이 대전입자 다발이 지구 자기장 속에서 운동하며 라디오파 펄스를 만든다는 것은 잘 알려져 있다. 그런데 이 입자 다발이 뇌우 속을 통과하게 되면 구름 속의 전하분포가 입자 다발의 운동에 영향을 미치며 이들이 만드는 라디오파에도 그 흔적을 남기게 된다.고재현 한림대 교수·물리학뇌우가 입자 다발에 새긴 흔적을 찾기 위해 국제연구진은 유럽의 여러 나라에 설치돼 있는 라디오파 안테나를 동원해 입자 다발이 방출하는 라디오파를 추적해 왔다. 762개의 입자 다발을 추적한 연구진이 확인한 것은 맑은 날씨와 천둥 번개가 치는 날씨 속에서 측정된 라디오파 펄스의 편광 특성이 확연히 다르다는 것이었다. 이 차이를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 재현함으로써 연구진은 뇌우 속 전하분포를 최초로 들여다볼 수 있었다. 이런 원격연구의 성과가 쌓이게 되면 곧 뇌우 속에서 번개가 어떻게 탄생하는지를 밝힐 것으로 기대된다.살다 보면 가끔 전혀 관련이 없을 법한 사람이나 사건의 연관성을 확인하고 신기해할 때가 종종 있다. 과학 연구도 마찬가지다. 전혀 관련성이 없어 보이는 우주에서 날아오는 입자의 부산물과 번개의 연결고리를 파헤침으로써 과학자들은 번개의 비밀을 밝혀내는 단초를 만들어냈다. 이런 참신한 연구가 가능했던 것은 39개 연구기관이 참여한 국제적 연구 네트워크의 힘과 더불어 천문학 분야에 사용되던 실험기법을 활용하는 등 다양한 분야를 아우르는 융합연구의 흐름에 기인한 바 클 것이다. 그렇지만 개인적으로는 무엇보다도 어떤 현상을 완전히 새로운 각도에서 바라볼 수 있는 과학적 상상력이 중요한 역할을 했을 것이라 생각한다. 손수 만든 망원경을 인류 최초로 밤하늘을 향해 치켜들었던 갈릴레이 갈릴레오가 품었던 자연에 대한 호기심과 상상력을 간직하며 세계 곳곳에서 자연현상의 근원을 파헤치고 있는 과학자들의 열정과 활약에 뜨거운 갈채를 보낸다.고재현 한림대 교수·물리학

영화 ‘그녀’(Her)는 결혼에 실패하고 회사와 집을 오가며 고독하게 살던 어떤 남자가 여성의 정체성을 지닌 컴퓨터 속의 인공지능 프로그램을 만나 사랑을 나누는 내용을 그리고 있다. 이 여성성의 인공지능 프로그램인 ‘그녀’는 지적인 활동은 물론이고 감성적이고 심리적인 부분까지 인간과 닮아 있고 인간처럼 스스로 배우면서 진화하는 능력도 갖고 있다. 단지 육체만 없을 뿐이지 컴퓨터 화면을 통해 인간과 얼굴을 마주하면서 서로 대화도 나누고 감성적인 교감도 나누는 어느 정도의 인격성을 지닌 생각하는 존재인 셈이다.영화가 처음 개봉되던 2013년 당시만 하더라도 이는 현실에서는 다소 황당한 공상과학의 내용에 불과했다. 하지만 1년이 채 지나지도 않아 이런 일이 가까운 미래에 어느 수준에서 충분히 현실이 될 수도 있음을 암시하는 사건이 발생했다. 바로 튜링테스트를 최초로 통과한 인공지능 프로그램인 ‘유진 구스트만’이 등장한 것이다. 이중원 서울시립대 교수·과학철학튜링테스트는 영국의 전산학자이자 최초의 컴퓨터 모델을 설계한 앨런 튜링이 1950년에 개발한 것으로, ‘기계가 과연 인간처럼 생각할 수 있는가’를 판정하는 테스트다. 이 테스트의 원리는 간단하다. 인간이 컴퓨터와 같은 기계와 단지 문자로만 대화를 주고받는 상황에서 이 컴퓨터의 반응을 인간의 반응과 구별할 수 없었다면, 그 컴퓨터는 인간처럼 생각한다고 볼 수 있다는 것이다. 실제로 유진 구스트만은 우크라이나에 사는 13세 소년으로 자신을 소개하고 사람들과 격리된 상태에서 대화를 나누었는데, 이 대화에 참여한 사람들 가운데 3분의 1 이상이 이 인공지능 프로그램이 진짜 13세 소년인 양 착각함으로써 튜링테스트를 통과하게 된 것이다. 사실 이 테스트와 관련해 지능이 13세 수준에 불과하고 질문에 가끔 엉뚱한 답변도 하는 서투른 대화 수준에 머물러 있으며 참가자의 3분의 2가량은 여전히 이것을 사람으로 보지 않았다는 한계는 있다. 하지만 지금껏 어떤 인공지능 프로그램도 이 테스트를 통과하지 못했다는 점에서 놀라운 일이 아닐 수 없다. 사실상 유진 구스트만이 본격적인 인공지능 시대의 서막을 연 셈이다. 그렇다면 유진 구스트만을 훨씬 뛰어넘는 영화 속의 ‘그녀’는 과연 가능할까.인간이 아니면서 인간처럼 생각하는 인공지능이 탄생하려면 적어도 다음의 세 가지 요소가 필요하다. 인간처럼 논리적으로 분석하고 합리적으로 사고하는 이성적인 지적 능력, 인간처럼 감성적이고 정서적인 것을 느끼고 표현하는 능력, 그리고 인격성의 핵심요소라 할 수 있는 스스로 판단하고 결정하는 자의식과 자유의지가 필요하다. 비록 자의식이나 자유의지는 어렵더라도 적어도 첫째와 둘째 요소를 기술적으로 구현할 수 있다면, 우리는 영화 속의 ‘그녀’를 어쩌면 현실에서 만나볼 수 있을지도 모른다. 이성적인 지적 작업을 수행하는 인공지능의 개발은 오늘날 상당한 수준에 와 있다. 가령 지난 5일 미국에서 열린 ‘세계 재난로봇 대회’(DRC)에서 우승한 우리나라의 인공지능 로봇 ‘휴보’의 경우도 재난 상황에서 수행해야 할 8가지의 고난도 임무를 정확하고 신속하게 처리할 수 있는 프로그램이 내재돼 있다. 또한 사람의 감정을 인지하고 표현하는 능력의 구현도 기술적으로 많이 발전하고 있다. 2014년에 일본의 소프트뱅크사가 개발한 감성로봇 ‘페퍼’(pepper)는 사람의 감정을 인식하고 이에 적절한 반응 행동을 한다. 인공지능이 기존에 프로그램 된 대로 행동하지 않고 사람들의 감정을 인식한 다음 자기 학습을 통해 그에 적합한 행동을 스스로 만들어 나가는 능력을 갖고 있기 때문이다. 인간의 감정에 관한 빅데이터와 연결되고 여기에 자기 스스로 학습하는 상향식의 딥 러닝(deep-learning) 방식을 접목함으로써, 인간의 복잡하고 다양한 감정을 빠르게 학습할 수 있게 된 것이다. 자유의지까지는 아니지만 적어도 사람과 감성적인 대화를 나누고 교감하면서 사랑의 감정도 가질 수 있는 인공지능 ‘그녀’를 현실에서 만날 날도 머지않을 것 같다.이중원 서울시립대 교수·과학철학

한반도는 미국, 중국, 일본, 러시아 등 열강에 둘러싸인 지리적 위치 때문에 정치·군사·경제적인 갈등과 대립으로 부담과 피해가 많았고 지금도 진행형이다. 그 결과 한반도의 위치를 부정적이나 비관적으로 보는 숙명론적인 견해도 있다. 역사적으로도 우리는 한반도의 입지를 활용해 육지와 바다를 통해 세계와 소통하고 진출하기보다는 수세적이었기에 반도가 가진 지리적 잠재력을 활용하지 못했다. 그러나 세상을 보는 눈을 달리하고, 발상을 바꾸어 보면 한반도만큼 좋은 지리적인 입지도 없다. 한반도는 드넓은 유라시아 대륙과 망망대해가 펼쳐진 태평양을 연결하는 다리로 전략적으로 중요한 교두보이며 동서와 남북, 대륙과 대양을 연결하는 천혜의 입지이다.지형적으로 반도(半島)라는 용어는 삼면이 바다로 둘러싸여 있고 대륙과 연결된 땅으로, 라틴어 ‘파이닌술라’(paeninsula)가 어원이다. ‘파이네’(paene)는 거의(almost)라는 의미이고 ‘인술라’(insula)는 섬(island)을 뜻한다. 침략의 역사는 비난받아야 하지만 세계사적으로 보면 반도에 위치한 국가들은 모두 정치, 경제, 사회, 문화 등 여러 분야에서 한발 앞서 발전을 이룩했다.  공우석 경희대 교수·지리학유럽에서 고대 그리스문명을 꽃피웠던 발칸반도의 그리스, 찬란한 로마문화를 이룩한 이탈리아반도의 이탈리아, 동서양을 넘나들며 제국을 꿈꾸었던 발칸반도의 터키, 제국주의 기치 아래 세계에 식민지를 넓혔던 이베리아반도의 포르투갈과 스페인 등이 대표적이다. 중앙아메리카 유카탄반도에서 번성한 마야문명도 반도라는 지리적 위치를 활용했다. 오늘날에도 스칸디나비아반도의 노르웨이, 스웨덴, 핀란드 등과 덴마크와 같은 반도 국가들은 세계적인 경쟁력과 협상력을 가진 강소국이다. 아시아의 우리나라, 말레이반도 끝자락에 위치한 싱가포르, 주룽반도를 품은 홍콩도 지리적인 입지를 활용하여 경제적 부흥을 이룩했다. 반도는 아니지만 대륙과 해양을 이어주는 결절점(結節點)으로서의 입지를 최대한 활용해 유럽연합(EU) 내 중요한 기구를 유치하고 번영을 이루는 나라들이 있다. 서유럽의 작은 나라인 벨기에, 네덜란드, 룩셈부르크 등은 전략적 위치를 활용해 중요한 국제기구를 유치하고 유럽 내 사람과 물류를 이어주는 허브의 기능을 하고 있다. 우리나라는 유라시아, 일본 그리고 태평양 너머 아메리카와 오세아니아 등을 연계하는 징검다리이면서 동아시아 강대국들 사이에서 국가 간 교류를 증진하고 이해관계를 조율하는 사랑방이나 광장과 같은 역할을 강화해야 한다. 이를 위해 동아시아와 국제적 현안을 다루는 기구 등을 유치하고 인구와 물류, 자본의 집결지이자 이동통로로서 역할을 하도록 여건을 만들어야 한다. 동아시아는 EU, 러시아권, 북미, 아세안(동남아국가연합), 아랍 등 지역 블록 또는 공동체와 경쟁해야 하는 입장이지만 정치·경제·군사·역사·문화 등의 이유로 국가 간 협력과 상생의 공감대를 마련하는 데 어려움을 겪고 있다. 동아시아 국가들이 단기간 내에 상호 이해관계의 차이를 극복할 만한 공통분모를 찾는 것은 쉽지 않은 상황이지만, 지역의 발전적인 미래를 위해서는 새로운 상생 모델을 찾아야 한다. 동아시아 국가들은 상호 이해관계가 충돌하지 않는 비정치·경제·군사적인 부문에서 교류 협력을 시작하고 공동 목표를 추구하는 과정을 우선 시작해야 한다.지난 5월22일은 유엔이 정한 생물다양성의 날이었다. 생물다양성은 유전자 다양성과 종 다양성, 생태계 다양성을 포함하고 있다. 생물다양성의 날을 보내며 생물다양성의 보전과 이용에 대해 생각해 보게 된다.그런 차원에서 동아시아의 기후변화 취약종의 보존과 복원을 위한 기초정보 및 자료의 확보와 협력 연구 활동을 위해 한국을 비롯해 러시아, 일본, 중국, 몽골 등 5개국 6기관이 결성한 동아시아생물다양성보전네트워크(EABCN)가 서로 협력하면서 공동 번영을 추구하는 모델이 될수 있기를 기대해 본다.공우석 경희대 교수·지리학

날이 더워지니 5월인데 벌써 바닷가를 찾는 사람이 나타나고 있다. 파도 치는 푸른 바다와 끝도 없이 펼치진 갯벌은 휴가를 즐기기 위한 장소일 뿐만 아니라, 인류의 생존과도 직결된 생태계다. 인구수로 본 세계 10대 도시 대부분이 바다에 접해 있고, 전 세계 인구의 절반가량이 해안에서 150km 이내 거리에 산다는 사실은 우연이 아니다. 직접적으로 수산자원을 얻을 수 있고, 공업과 농업에 필요한 자원은 물론, 물류의 해상 운반에도 편리하기 때문이다. 그런데, 이런 연안생태계가 기후변화 영향의 최전선이란 사실은 잘 알려져 있지 않다.전 지구적 기후변화와 관련돼 가장 중심이 되는 과학적 문건은 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC) 보고서이다. 1990년에 1차 보고서가 발간된 이후 2014년에 5차 보고서까지 발간됐다. 기후 변화에 대한 큰 그림은 크게 바뀐 것이 없지만, 처음 보고서와 최근 것의 가장 큰 차이 중 하나로 ‘해수면 상승’을 꼽을 수 있다. 2000년대 초반만 해도 육상의 빙하가 녹고 바닷물이 열팽창해 해수면 상승으로 이어진다는 것이 과장된 위협이라고 주장하는 사람도 꽤 있었다. 하지만 지난 100여년간 평균적으로 전 세계 바닷물의 높이가 20cm가량 올라갔고, 우리나라의 해수면도 매년 4mm씩 상승하고 있다는 것은 이제 부정할 수 없는 사실이다. 이렇게 바닷물이 상승하면 여러 가지 피해가 발생할 수 있다. 예를 들어 바닷물이 들어오니 연안의 지반이 내려앉을 수도 있고, 지하수는 짠물 때문에 더 이상 식수나 농업용수로 사용하지 못할 수도 있다. 무엇보다도 연안의 도시나 농경지가 바닷물에 침수될 가능성이 커질 수 있다.그런데 연안을 연구하는 생태학자들은 아주 흥미로운 새로운 과학적 발견을 보고하고 있다. 바닷물이 상승하면 그냥 물에 잠겨버릴 줄 알았던 연안의 생태계가 스스로 높이를 높이면서 어느 정도의 해수면 상승은 상쇄를 해버리는 것이다. 연안에는 소금을 견뎌낼 수 있는 갈대나 호화미초와 같은 식물이 자라면서 땅속에 식물 뿌리가 쌓이고 땅위에도 유기물을 축적해서 연안습지가 천천히 상승하게 된다. 또 이런 지역에는 강을 통해 유입된 작은 토양 입자도 차근차근 쌓인다. 미국이나 유럽에서 측정된 자료를 보면 연안의 습지가 실제로 매년 2∼10mm 정도씩 자라는 것이 보고됐다. 이 정도면 기후변화 때문에 상승하는 해수면을 상쇄할 수 있는 값이다. 실제로 미국 샌프란시스코 만에서는 해수면에 대응하는 기술로 ‘수평제방’이라는 공법을 고려하고 있다. 높은 수직의 콘크리트 벽을 만드는 대신, 넓은 지역에 수평적인 생태계 복원을 통해 해수면 상승에 대응하자는 기술이다. 강호정 연세대 교수·사회환경시스템공학하지만 연안의 생태계가 이렇게 스스로 치유할 수 있는 능력을 발휘하려면 두 가지 전제 조건이 충족돼야 한다. 먼저 식물이 제대로 자랄 수 있는 바닷가 습지가 존재해야 하며, 둘째로는 강을 통해 토양 입자가 바다로 계속 유입돼야 한다. 그런데 황해를 연하고 있는 한국이나 중국 모두 이 치유능력을 엉망으로 만들고 있다. 양국 모두 강에다 첩첩의 댐을 만들어서 황해로 유입되는 토양 입자의 양을 계속 줄이고 있고, 연안 대부분을 매립해 습지를 파괴해 버린 것이다. 자연의 치유 능력을 모두 없애 버린 후 이제 다시 해수면 상승에 대응해서 여러 가지 구조물을 만들고 있다. 중국에서는 ‘바다 만리장성’이라 불리는 대규모 방조제 사업을 벌이고 있다. 그러나 명나라의 만리장성이 몽골의 침입을 막아내지 못했듯, 이런 구조물이 해수면 상승을 성공적으로 막아낼 리 만무하다.해수면 상승과 같은 엄청난 규모의 자연 변화는 결국 자연의 힘을 이용해서 관리하는 것이 최선이다. 건설비용도 줄일 수 있을 뿐 아니라 생물다양성 보존이나 좋은 휴양지를 얻을 수 있는 부수적인 효과도 있기 때문이다.강호정 연세대 교수·사회환경시스템공학