홍수 피해가 컸다. 비의 양이 엄청나게 많지 않았는데도 하천이 범람하고 침수되는 곳이 많았다. 우선 비의 전체 양보다는 시간당 내린 비의 양이 많았던 것이 크게 영향을 미쳤을 것이다. 그러나 그것만으로 이번 비 피해를 설명하기에는 많이 부족하다.우선 우리 주변의 환경 실태부터 살펴보자. 산에는 수많은 등산로를 만들어내고 여러 가지 시설을 들여 놓으면서 단단하게 다져놓고 그것만으로도 모자라 나무나 돌계단 등으로 포장까지 해 비가 올 때 지면의 물 흡수는 억제하고 흐름 속도는 높이고 있다. 빗물이 빠르게 흘러내릴 수밖에 없는 상황이다. 계곡은 산사태를 핑계 삼아 콘크리트 포장이 늘어나고 있다. 마치 봅슬레이 코스를 보는 것 같다. 그렇다 보니 빗물은 여기서도 머물 틈이 없이 가속도를 붙여 빠르게 산 아래로 쏟아져 내릴 수밖에 없다. 다른 곳에서 발생할 문제는 아랑곳하지 않고 여기서만 흘려보내면 된다는 논리다. 이창석 서울여대 교수·생태학산에서 내려오면 곧바로 아스팔트와 콘크리트 포장이다. 빗물은 한시도 머물 여유 없이 급히 흘러 내려갈 수밖에 없는 상황이다. 이렇게 급히 밀려내려 온 물 때문에 하수구 구멍은 미어터질 지경이다. 여기에 각종 쓰레기까지 합류하니 그야말로 쓰레기와 물이 산과 바다를 이루어 놓은 모습이다. 물이 넘쳐날 수밖에 없는 상황이다.여기를 빠져나가도 여건은 크게 달라지지 않는다. 하천의 폭은 토지를 가능한 한 많이 확보하려는 사람의 땅 욕심 때문에 크게 좁혀져 있다. 게다가 공사의 편의성만 좇다 보니 강턱은 본래의 웅덩이형 단면을 벗어나 직각을 이룬 벽으로 세우며 다시 한번 통수단면을 좁혀 놓고 있다. 이에 더해 사람들의 선심을 얻기 위한 놀이터를 비롯한 각종 레크리에이션 공간을 확보하기 위해 홍수터를 둔치라는 하천도 육지도 아닌 어정쩡한 공간으로 바꿔 놓았다. 이러한 변화의 영향으로 현재 하천에는 그곳에 본래 자라던 식물 대신 그들과 비교해 유연성이 크게 떨어지는 뻣뻣한 절대육상식물과 외래식물이 다수 침입해 있다. 더구나 하천의 본래 모습에 대한 이해가 크게 부족한 사람들이 중심이 돼 ‘자연형 하천복원’이나 ‘생태하천복원’이라는 이름으로 절대육상식물과 외래식물을 비용과 에너지까지 투자하며 일부러 도입해 갈 길 바쁜 물길을 또 가로막고 있다. 전국에 걸쳐 3만3000여개가 현존하는 보가 하는 역할도 무시할 수 없다. 보는 물을 모아 필요할 때 공급하는 이로운 점도 있지만 물 흐름을 조절해 둔치의 육지화와 그로 인한 육상식물 및 외래식물 침입을 유도해 홍수소통에 지장을 주기도 한다. 그런 온갖 난관을 뚫고 빗물이 겨우 하류에 당도하면 이번에는 기후변화에 기인한 수온 상승으로 부피가 늘어나고, 여기에 빙하 녹은 물까지 더해져 밀려온 바닷물이 다시 한번 빗물이 흘러나갈 길을 가로막고 있다. 이러한 홍수 피해를 줄이기 위해 선진국은 오래전부터 철저히 생태적 원리에 바탕을 두고 하천을 비롯해 훼손된 생태계 제 모습 찾아주기 사업을 벌이고 있다. 전 세계에서 가장 앞서가는 하천복원 프로젝트로 알려진 ‘Room for the river’가 대표적이다. 기존 제방을 헐어내고 본래 하천의 공간을 확보해주는 작업이다. 하천의 단면은 우리의 복단면과 달리 원 모습인 웅덩이형 단면으로 하는 것은 물론이다. 도입하는 식물은 하천변 흙속에 묻혀 있는 종자를 그 흙과 함께 뿌려주어 본래 그 자리에 있어야 할 식물이 자리 잡도록 유도하고 있다. 나아가 사후 모니터링을 통해 그 정착과정을 점검하는 것은 물론 온전한 하천에서 확보한 대조생태정보에 토대를 두고 순응관리를 하며 하천이 제 모습을 찾을 수 있도록 돕고 있다. 친수공간은 별도로 확보하지 않고 자연 그대로의 하천을 즐기고 느끼게 해 우리와는 정말 큰 차이를 보이고 있다. 하천과 인간 사이에 조화로운 관계를 설정하기 위해 참생태복원을 실천하고 있는 것이다. 죄 없는 장맛비만 원망하지 말고 자연과 더불어 사는 지혜를 발휘해 자연재해를 극복해보자.이창석 서울여대 교수·생태학

먹거리에 대한 사람들의 불안감이 커지고 있다. 얼마 전 한 어린이가 ‘용혈성 요독성 증후군(일명 햄버거병)’에 걸린 것을 비롯해 과자 등 음식물로 인한 사건 사고가 이어지고 있어서이다.그중 ‘용가리 과자’라고 불리는 과자에 액체 질소를 부어 만든 질소 과자를 먹은 어린이가 위(胃)에 천공(구멍)이 생겨 응급수술을 받는 일이 벌어졌다. 질소 과자를 먹으면 코와 입에서 하얀 김이 나온다 하여 용가리 과자라고 불리면서 여름에 인기상품이 됐다고 한다.그런데 한마디로 액체 질소로 냉각시킨 음식물 그 자체는 크게 위험하지 않다. 단지 액체 질소 자체를 섭취하는 경우 매우 위험하다. 물질로서 질소는 공기의 거의 80% 구성 물질로 상온·상압에서 기체 상태로 존재하는 매우 안정된 물질이다. 그중 압력을 1기압으로 유지한 상태에서 온도를 내리면 영하 196도에서 액체가 되는데 이를 액체 질소라고 한다.전승준고려대 교수·물리화학대부분의 가정에서는 음식을 차게하기 위해 보통 얼음을 사용하는데 아이스크림 가게에서는 얼음보다 드라이아이스라는 더 차가운 고체물질을 사용한다. 드라이아이스는 우리가 호흡과정에서 내쉴 때 나오는 이산화탄소의 고체물질이다. 이산화탄소는 1기압 상온에서 기체이고, 온도를 내리면 액체가 되지 않고 영하 78.5도에서 바로 고체가 된다. 이때 얼음보다 훨씬 낮은 온도를 유지하기 원할 때 드라이아이스를 사용한다. 드라이아이스는 습기를 피하면서 온도를 낮추는 데 특히 효과적이다. 드라이아이스를 상온에 놔두면 주위에 물이 생기는데 이러한 현상은 드라이아이스가 액체로 되는 것이 아니라 공기 중의 수분이 드라이아이스에 응결됐다 다시 녹아 물이 되는 것이다. 그런데 일상생활에서는 거의 요구하지 않는 더 낮은 온도, 즉 영하 100도 이하 정도로 낮춰야 하는 경우 액체 질소를 사용한다. 그러나 액체 질소를 특별히 음식물 가공이나 보존에 사용해야 하는 경우는 거의 없고, 얼음이나 드라이아이스처럼 액체 질소도 상당히 저렴하다.이번 질소 과자는 어린이들을 재미있게 하기 위해 고안했던 것 같다. 아주 차가운 음식물을 섭취하게 되면 겨울에 추운 날 입과 코에서 김이 나오는 것과 같이 하얀 김이 나오게 된다. 내쉬는 숨에 포함된 수증기가 차가운 기운에 의해 응결돼 김이 생기는데 온도가 낮을수록 더 하얀색으로 보이게 된다. 이번 질소 과자 사고는 과자를 오랫동안 매우 낮은 온도로 유지시키기 위해 바닥에 남을 정도로 과량의 액체 질소를 부어 만들었기 때문에 생긴 것으로 추측된다. 과자에 흡수되는 액체 질소는 겉면을 순식간에 얼리면서 거의 기체가 돼 날아가므로 질소 과자만을 섭취하면 매우 차가운 언 과자를 먹는 것이기에 크게 문제가 없다.드라이아이스나 액체 질소는 화합물로서 독성이 없기에 인체에 해가 없지만 이를 접촉하거나 섭취하면 두 가지 문제가 생긴다. 하나는 드라이아이스를 맨손으로 만지면 화상을 입는다고 하는데 화상이 아니라 너무 낮은 온도에서 순간적으로 생기는 일종의 동상이다. 또 다른 하나는 고체나 액체가 기체가 되면 부피가 급격히 팽창해서 생기는 현상이다. 이번 질소 과자 사고는 두 가지 모두 해당된 경우라고 생각되는데 액체 질소가 위로 들어가서 세포를 얼리면서 위벽에 동상이 생겼을 것이고, 액체 질소가 기체로 변하면서 거의 밀폐된 위를 급격히 팽창시키며 위에 구멍을 냈을 것으로 추측된다.우리가 먹는 음식은 영양성분 이상으로 안전성이 중요하다. 인류역사를 통해 오랜 시간에 걸쳐 검증된 재료와 조리법으로 만들어지고 적당하게 섭취하는 음식은 안전하다. 그러나 대량 유통을 위해, 또는 특이한 음식을 만들기 위해 인위적인 화합물이 포함되거나 의도적으로 화합물이 첨가되는 경우, 보관을 잘못하거나 유통하는 과정에서 해로운 물질이 만들어지는 경우 먹거리 안전에 큰 문제가 생기기도 한다. 먹거리의 안전성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 따라서 ‘제2의 용가리 과자’ 사고를 막기 위해 정부가 안전기준을 항상 점검하고 감시해야 하는 것은 물론, 개인 각자도 자기 먹거리는 자기가 책임진다는 자세로 안전을 최우선으로 생각해야 할 것이다.전승준 고려대 교수·물리화학

인류는 자연의 원리에서 힌트를 얻어 자연에 없던 많은 물건을 만들어 왔다. 벽을 오르는 게코도마뱀의 발바닥 구조에 착안해 접착제를 만들었고, 빗방울이 굴러내리는 연잎 구조를 연구해 물을 밀어내는 박막을 만들었다. 최근에는 메타(meta) 물질에 대한 연구가 뜨겁고 관련 뉴스가 쏟아지고 있다. 지난달에는 메타 분야 세계 최고 전문가를 포함해 1500여명이 모인 메타물질 국제학회인 제8회 메타물질, 광결정, 플라즈모닉스가 인천 송도에서 열렸다.‘메타’는 ‘∼을 넘어서’(beyond)란 뜻의 그리스어다. 메타물질은 빛을 포함한 전자파, 음파 등 다양한 종류의 파동이 연구되고 있다. 빛의 파장보다 훨씬 작은 원자가 많이 모여 있는 물질을 빛이 통과할 때는 빛과 원자의 상호작용 효과가 총체적으로 나타나 빛의 특성이 달라진다. 가령, 굴절률이라는 값이 생겨 빛이 꺾이기도 하고 느려지기도 한다. 그런데 원자처럼 작지는 않더라도 빛의 파장(가시광선 파장은 400~700나노미터·1나노미터=10억분의 1미터)보다 작은 구조물을 나노 공정으로 만들 수 있다. 사람이 이 구조물을 설계해 빛의 특성을 자연에서 볼 수 없는 것으로 조정할 수 있다. 메타물질의 특성은 사용된 재료물질뿐만 아니라 구조물의 모양과 기하학적 구조, 크기, 방향 및 배열에 의해 결정된다.이병호 서울대 교수·전기정보공학이와 같은 메타물질로 음수값의 굴절률, 0의 굴절률, 매우 큰 값의 굴절률 등을 구현할 수 있다. 빛이 느끼는 물질의 특성을 자유자재로 설계해 만들면 투명망토나 투명카펫도 가능해진다. 빛의 경로가 휘어 메타물질 망토나 메타물질 카펫으로 감싼 물체 주변을 돌아서 진행해, 투명해 보이지만 숨겨진 물체는 보이지 않게 하는 것이다. 실제 응용을 위해서는 구조물 제작과정의 어려움, 사용되는 빛의 파장 범위 제한 등 난제가 있지만 특수한 용도로 응용 가능성이 크다.레이저 유도 미사일에 사용되는 적외선 파장의 빛에 대해 메타물질로 완전흡수체를 만드는 기술이 연구되고 있다. 이는 투명망토와 달리 메타물질에 입사되는 빛을 거의 흡수해 반사율을 낮춰 레이더에 감지되지 않게 하는 기술이다. 한편으로는 메타물질로 만든 적외선 완전흡수체를 감지기로 이용해 적외선 감지기의 반응도를 대폭 개선한 연구도 국내에서 발표됐다. 메타물질의 응용이 주목받는 또 하나의 분야는 얇은 렌즈다. 수백 나노미터의 두께를 갖는 메타표면으로 만든 평면렌즈로 두꺼운 안경 렌즈를 대체하는 연구도 한창이다. 이는 가상현실, 증강현실용 머리장착 디스플레이를 가볍게 만드는 데 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 메타표면을 이용해 풀 컬러를 내는 홀로그램도 이미 만들어졌고, 정지된 상이 아니라 동적 영상을 표현하기 위한 가변 메타물질에 대한 연구가 진행 중이다. 빛을 전기로 변환하는 광전소자에서 발생하는 전하 이동을 메타물질로 제어해 전력생산 효율을 획기적으로 높이는 구조도 국내 연구진에 의해 고안돼 태양전지의 효율 개선에 기여할 것으로 예상된다. 휘어지는 플라스틱 기판 위에 메타표면을 만들어 보다 유연하게 다양한 기능을 갖게 하고 특성을 변화시키기 위한 연구도 활발하다.메타물질의 연구는 빛과 전자파 분야에만 국한된 것이 아니다. 물질의 밀도, 탄성률 등을 파장보다 작은 구조물로 조정해 음파에 대한 투명망토를 만들 수도 있고, 원리적으로는 지진파, 해일 등에 대한 투명망토를 만들 수도 있다. 아파트 층간 소음 문제를 해결할 수도 있고, 지진파가 원자력발전소 지역을 돌아서 가게 만들 수도 있다는 얘기다. 메타물질은 전자기학, 음향학 등 이론물리와 재료과학 및 나노 공정 등 공학이 접목된 융합연구 분야이다. 메타물질에 대한 많은 새로운 연구결과가 국내외에서 경쟁적으로 발표되고 있고, 메타물질에 기반을 둔 시장은 2021년에는 19억달러에 이를 것이라는 전망도 있다. 메타물질이 광학 렌즈, 홀로그래피, 스텔스, 광센서, 태양전지 등의 형태로 우리에게 다가올 날이 머지않은 것 같다. 우리나라에서도 다수의 대학과 국책연구소에서 이를 위한 협력 연구를 진행하고 있어 그 성과가 기대된다.이병호 서울대 교수·전기정보공학

지구에서 생명 활동이 시작된 것은 약 30억년 전이다. 현대 생물학적 관점에서 보면 우리 몸은 지구상에 생명체가 나타난 이후 긴 세월에 걸쳐 매우 정교하게 진화된 결과물이다. 특히 몸은 이 긴 세월 동안 스스로를 지키기 위한 다양한 보호 장치를 발전시켰다. 상처가 나면 상처를 치유할 수 있고, 세균이나 바이러스가 침입하더라도 물리칠 수 있는 능력을 구비했다. 이런 보호 장치를 갖추지 못했다면 인류가 지금의 모습으로 지구상에 존재하기는 불가능했을 것이다.‘알레르기’는 기본적으로 몸이 가진 보호 장치인 면역반응의 결과로 나타나는 증상이다. 알레르기 반응을 구성하는 면역반응 요소들이 잘 작동하지 않으면 몸은 심각한 위험에 빠질 수 있고 경우에 따라서는 생명을 잃을 수도 있다. 다만, 알레르기는 적당한 수준의 면역반응이면 괜찮을 것이 과다한 수준으로 반응해 문제를 일으키는 경우라고 볼 수 있다. 즉, 과다해서 벌어지는 일종의 부작용 같은 것이다. 설대우 중앙대 교수 분자세포병리학알레르기는 먼지, 꽃가루, 햇빛, 음식, 애완동물, 약물, 화학물질, 독소 등 종류를 일일이 나열할 수 없을 정도로 다양한 원인 물질에 의해 발생한다. 정도 차이만 있을 뿐 거의 모든 사람은 최소한 한 종류의 원인 물질에 대해 알레르기를 가지고 있다. 알레르기도 정도에 따라 위험의 크기가 다른데, 보통의 알레르기는 문제가 없지만 ‘아나필락시스’라면 상황이 다르다. 아나필락시스는 급성으로 나타나는 전신성 알레르기 증상으로 응급처치를 받지 않으면 생명을 잃을 수도 있다.이런 가운데 최근 국내 소아·청소년의 음식 알레르기와 관련해 발표된 연구 결과가 큰 주목을 받고 있다. 이 연구는 2014년 9월부터 2015년 8월까지 1년 동안 국내 상급종합병원에서 음식 알레르기로 치료받은 0~18세 1353명의 의무기록 검토를 통해 이뤄진 것인데, 전체 1661건의 음식 알레르기 중 506건(30.5%)이 아나필락시스로 이어졌다는 것이다. 알레르기를 빈번하게 일으키는 주요 음식은 우유, 달걀, 밀, 호두, 땅콩, 메밀, 새우 등 7가지였다. 하지만, 아나필락시스로 이어지는 비율은 메밀(67.7%)이 가장 높았으며 잣, 호두, 밀, 땅콩이 뒤를 이었다. 알레르기를 유발하는 주요 음식은 연령대별로 달랐는데 2세 미만에서는 우유, 2~12세는 호두, 13~18세는 메밀이 가장 큰 원인이었다.연구 결과에 따르면 아나필락시스는 학교에 입학하는 취학연령에 매우 빈번하게(52.6%) 나타났다. 이것은 취학 시 특정 음식에 대한 아나필락시스를 학교와 담임선생님께 반드시 알려야만 한다는 것과 학교생활에서 음식 관리가 매우 중요할 수 있음을 보여준다. 동시에 교육의 중요성도 일깨워준다. 특정 음식에 대해 아나필락시스를 보이는 경우, 옆 친구가 그 음식물을 가지고만 있어도 한 사람을 위험에 빠뜨릴 수 있어서다. 교육 시 실물은 아나필락시스를 유발할 수 있어 반드시 그림이나 동영상으로만 이뤄져야 한다.아나필락시스에 빠지면 호흡이 극도로 곤란해지고 쇼크에 의해 정신을 잃을 수도 있다. 이 때문에 아나필락시스에 대한 이해가 동반되지 않으면 다른 아이의 놀림감이 될 수 있으므로 학교에서는 주의가 요구된다. 아나필락시스가 지나치게 심각하다면 위급상황 발생 시 적절한 응급조치를 위해 자신의 정보를 적은 목걸이나 쪽지 등을 소지하는 것을 권할 만하다. 학교 급식에서도 알레르기 빈발 음식물은 가급적 피하는 것이 좋다. 뿐만 아니라, 학교는 급식을 준비하는 데 있어 음식에 대한 각 사람의 특성을 이해하고 받아들이려는 자세도 필요하다.음식 알레르기를 근본적으로 치료하는 것은 현대의학으로서 당장은 가능하지 않다. 현재로서 최선은 알레르기를 일으키는 음식을 단순히 피하는 것이다. 이런 점에서 학교와 같은 공동체 생활에서는 서로 간의 이해와 배려가 매우 중요하다. 모든 소아·청소년이 몸도 마음도 건강하게 자라도록 음식 알레르기에 대한 보다 세심한 주의가 필요해 보인다.설대우 중앙대 교수 분자세포병리학

4차 산업혁명은 작년부터 중요한 화두였고, 새 정부의 주요 현안이기도 하다. 그런데 벌써 4차 산업혁명이 거품(버블)이라는 얘기가 나오고 있다. 국내의 현실을 감안하면 당장 산업화를 이끌어내는 데 한계가 있고, 지금까지의 가시적 성과는 미미하며 유독 국내에서만 떠들썩한 버블이라는 것이다. 더욱이 4차 산업혁명의 과장이라는 버블 논란보다 더 심각한 버블은 바로 필터버블(Filter Bubble)일 수 있다.4차 산업혁명으로 인한 초연결사회, 지능정보사회는 사람들의 소통을 원활하게 하고 더 민주적인 건전한 열린사회로 이끌 수 있으나 역설적으로 빅데이터, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등의 4차 산업기술은 사람들의 생각을 무의식적으로 거르고 서로 교류하지 않게 고립시키는 필터버블현상을 일으킬 수 있다. 사용자 데이터의 발현으로 인터넷 정보제공자가 사용자 맞춤형으로 필터링된 정보만 사용자에게 제공하게 되고, 사용자는 효율적으로 자신만의 문화적·이념적 거품에 갇히게 된다. 아마존, 알리바바 같은 쇼핑몰에도 쓰이는 필터기능은 음악, 영화, 광고, 온라인 뉴스, 친구 소개 등에서 정보를 추리고 정리된 내용을 사용자에게 제공하면서 사용자가 전체 정보를 볼 기회를 원천적으로 차단할 수 있다. 즉, 추천 시스템이 지능화될수록 사용자의 입맛에 맞는 정보만 제공되고 다른 정보는 축소 사장되는 편향적 현상이 심화된다.신동희 중앙대 교수 인간컴퓨터상호작용학필터버블에 의해 개인의 버블이 모여 사회적으로 집단화되면 ‘에코체임버 효과’를 일으킨다. 이는 같은 방에 있는 사람이 비슷한 메아리를 듣는 현상으로, 같은 뜻을 가진 사람끼리 모여 서로 동의하는 의견이 계속 메아리처럼 울려 퍼지면서 점점 더 그 의견이 고착화되고 과격해진다. 특히, 소셜플랫폼에서 진보적인 사용자는 진보적인 뉴스나 정보를 팔로잉함으로써 그들의 확증편향을 강화하고, 보수적인 사용자는 보수적인 뉴스만 선택적으로 인지한다. 초연결사회에서는 이 에코체임버 효과가 전 사회영역에서 전방위적으로 나타나고, 그 부정적 영향도 커질 수 있다.필터버블, 에코체임버 현상은 사람과 알고리즘의 상호작용의 결과이다. 사람들은 자신이 듣고 싶은 것만 듣고, 보고 싶어 하는 것만 보려는 선택적 인지 경향이 있는데 이를 알고리즘이 적절히 만족시켜 주는 것이다. 인터넷에서 비슷한 사람과 어울리며 자신의 기존의 생각과 믿음을 강화하려는 확증적 편향을 기술이 알아서 충족시켜 주면서 사용자의 선택을 받아 적자생존의 원리처럼 시장에서 살아남게 된다. 특정 정보는 사람들의 선택을 받으며 딥러닝(심층학습)에 의해 사람들의 선호도를 학습하게 되고 사용자의 기호, 경험을 예측하는 알고리즘이 형성된다.가짜뉴스가 발흥하는 것은 바로 이러한 사용자, 딥러닝, 알고리즘의 선순환 구조 때문이다. 알고리즘이 강화될수록 기존 미디어의 게이트키핑 기능은 약화되고, 다양성은 실종돼 건강한 민주주의 발전을 저해할 수 있다. 이러한 부정적 영향 때문에 데이터저널리즘의 선구자 격인 영국의 가디언지는 ‘필터버블 터뜨리기’(Burst your bubble)라는 지면을 통해 사고의 확장을 도울 수 있는 다른 관점의 기사를 추천해주고 있다. 미국에서는 독자들이 뉴스를 균형 있게 소비할 수 있도록 돕는 ‘리드 어크로스 디 아일’(Read Across the Aisle)이라는 애플리케이션이 소개돼 독자가 읽은 뉴스가 한쪽으로 치우친 것으로 분석되면 반대 성향의 기사를 읽어볼 것을 권고하는 알림도 발송한다.AI, 빅데이터가 기반이 된 초연결사회에서 이러한 편향된 현상은 더욱 심화될 수 있다. 인간의 관계, 정서, 감성, 사랑까지 수량화하는 알고리즘의 세계에서 인간은 선택을 강요받는다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기술적 진화뿐만 아니라 사람들의 전반적 의식 향상과 미디어 리터러시(literacy·미디어 문해력)의 향상이 필요하다. 인간의 기능을 완전히 대체하는 온전한 알고리즘이 개발되기 위해서는 인간의 아집, 편견, 증오 등을 뛰어넘어야 한다.신동희 중앙대 교수 인간컴퓨터상호작용학

자연이 얼마 전까지 가뭄으로 사경을 헤매더니 지금은 폭우로 떠내려가거나 잠기며 생명을 위협받고 있다. 그 현상을 자세히 들여다보니 제 위치에서 본 모습을 유지하고 있는 자연은 피해가 없거나 적었지만, 인간의 간섭으로 제자리와 제 모습을 지키지 못하고 있던 자연은 피해가 컸다.이렇듯 자연과 인간의 관계가 주는 교훈은 자연이 제 위치에서 제 모습을 지키고 있으면 다양한 생태계 서비스 기능을 발휘해 인위적 환경으로부터 발생하는 환경 스트레스를 줄여 우리에게 유익한 환경을 제공하지만 그 기능이 약화되면 기능적 불균형이 생기며 환경문제가 심화된다는 것이다. 자연환경은 우리가 살고 있는 환경의 모태로 인간을 비롯한 모든 생물의 생존에 반드시 필요한 자원을 공급해 생활환경과 대비돼 생존환경으로도 일컬어지고 있다.자연이 발휘하는 기능을 통해 우리가 얻는 혜택을 가치로 평가해보면 인간의 노력으로 이뤄내는 전 세계 국내총생산(GDP)의 두 배가 넘는다고 한다. 유엔환경계획(UNEP)이 진행한 2010년의 ‘생태계 및 생물다양성 경제학(TEEB)’ 최종보고서에서도 생태계 서비스 가치는 한 국가 GDP의 5~20%에 달하고, 빈곤 국가에서는 50~90%를 차지한다고 했다. 이러한 큰 혜택을 기대한 선진국은 이미 ‘생태적 복원’이라는 이름으로 많은 비용을 투자하며 훼손된 자연을 제 모습으로 되돌리려는 노력을 하고 있다. 생태적 복원은 온전한 자연의 체계와 기능을 모방해 인간이 훼손시킨 자연을 치유함으로써 다양한 생물에 서식공간을 제공하고, 인류의 미래 환경을 확보하고자 하는 생태기술이라고 할 수 있다.이창석 서울여대 교수·동아시아생태학회연합회장그러면 훼손된 자연을 치유하려면 어떻게 해야 하나. 먼저, 치유 대상이 어떤 문제가 있는지 점검해야 한다. 즉 복원 대상에 대한 철저한 진단평가가 이뤄져야 한다. 이어 온전한 자연의 모습을 갖추고 있는 곳을 대상으로 대조생태정보를 수집해야 한다. 복원을 실행할 경우엔 훼손의 정도에 따라 수준과 방법을 달리 진행해야 함은 물론이다. 이후 복원 진행과정에 대한 모니터링을 하면서 결과를 분석한 후 방향이 의도대로 진행되지 않았다면 적응관리를 통해 바로잡아야 한다.하지만 국내의 복원사업을 보면 이러한 생태적 복원의 기본적 접근 원리가 무시되고 있는 경향이다. 진단평가가 무시되고 훼손 정도나 지역의 특성 고려 없이 일방적인 방법으로 진행된다. 그러다 보니 많은 비용과 에너지를 투자하고도 효과는 크지 않다. 대조생태정보도 거의 활용되지 않아 사업자의 주관적 판단에 의해 복원이 이루어지고 있다.이런 이유로 복원사업에서 철저히 배제돼야 할 외래종이 도입되고, 생태적 공간분포를 크게 벗어난 외지종이나 적합한 서식처를 벗어난 생물이 배치되는 경우가 비일비재하다. 그러다 보니 가뭄 때 보면 수많은 식물이 고사하게 된다. 특히 생태계 파괴는 자연에 국한된 것이 아니라 2011년 7월 겪은 서울 우면산 산사태에서처럼 인간의 삶에도 직접적인 영향을 미친다. 이런 모습을 본 한 외국학자는 한국에서 이루어지는 생태적 복원사업은 국제적 기준과 크게 다른 방향으로 가고 있다며 문제점을 제기한 바 있다.이제 우리는 자연에 대해 보다 솔직해질 필요가 있다. 우리가 망가뜨렸으니 제대로 고쳐줄 것인가 아니면 흉내만 내고 나의 이익만 추구할 것인가. 자연과 인간 관계도 상생의 의미가 존재한다고 볼 때 바르게 고쳐주면 큰 혜택을 얻을 수 있지만, 거짓으로 고쳐주면 지금 우리가 겪는 환경문제처럼 후일 큰 재앙이 동반될 것이다.무너진 생태환경을 복원시키는 일은 좀처럼 어렵다. 생태복원은 우리의 역사와 전통, 국민의 삶을 포함한 모든 문화유산의 환경을 복원하는 일이기도 하다. 생태적 복원을 위한 제대로 된 대책 마련에 우리 모두 지혜와 역량을 모아야 할 것이다.이창석 서울여대 교수·동아시아생태학회연합회장

삼성전자가 지난 2분기에 글로벌 제조업체 중에서 가장 많은 수익을 냈다. 1등공신은 반도체다. 반도체만이 아니다. 디스플레이와 IM(IT·모바일)부문에서도 큰 영업이익을 올렸다. 그런데 나노기술(NT)이 없었다면 반도체·디스플레이의 호황이 가능했을까.나노는 이제 우리에게 친숙한 과학기술 용어가 됐다. 나노는 작은 수의 단위를 나타내는 접두사로, 10억분의 1을 나타낸다. 즉 1나노미터(nm)는 10억분의 1미터를 말한다. 이 크기는 원자가 10개 정도 일렬로 배열할 때의 길이가 된다. 나노과학은 원자나 분자가 결합해 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 수준에서 보여주는 과학적 현상을 말하고, 이러한 크기에서 나타내는 과학적 현상을 여러 기술분야에 활용한 경우 NT라고 한다. 1990년대 이후 선진국의 학자를 중심으로 많은 연구가 있었고, 나노라는 이름이 붙여진 다양한 제품이 나오고 있다.전승준 고려대 교수·물리화학나노과학은 1980년대 중순 ‘풀러렌’이라고 불리는 60개의 탄소원자로만 이뤄진 구 모양의 분자가 인공적으로 합성된 이후 시작됐다고 할 수 있다. 나노 과학과 기술은 만드는 방식에 의해 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 ‘보텀업’이라고 불리고 원자를 하나하나 조립해 나노 크기의 물질을 만드는 방식으로 ‘양자점’ 또는 ‘나노입자’라고 하는데, 이러한 나노입자로 양자점발광다이오드(QLED)와 같은 디스플레이를 만드는 데 활용되고 있다. 또 다른 하나는 ‘톱다운’이라고 불리는데 큰 덩어리의 물질에 수십 나노미터 정도 굵기의 선들을 새겨서 만드는 방식으로서 반도체나 메모리의 회로집적도를 높이는 데 사용되고 있다.나노 크기의 물질은 두 가지의 특별한 성질을 갖게 된다. 하나는 ‘표면효과’라고 할 수 있는데, 어떠한 물질 덩어리가 구로 만들어질 때 같은 부피에서 가장 큰 표면적을 갖게 된다. 물질들은 반응이 일어날 때 서로 닿는 면적이 클수록 반응이 잘 일어나기에 반응이 잘 일어나게 하기 위해 물질의 표면적을 크게 한다. 그래서 일반적으로 가루를 만들면 덩어리로 있을 때보다 표면적이 커지고, 가루도 입자를 더 작게 만들면 반응성이 좋아진다. 나노입자는 표면적을 극대화한 가루라고 볼 수 있다.다른 하나는 ‘양자효과’라고 불리는 것으로, 나노 크기 정도의 입자는 원자 크기 수준에서 나타나는 양자효과를 보인다. 양자효과는 흡수하거나 방출하는 에너지가 연속적이지 않고 불연속적으로 양자화되는 현상을 말하는데, 물질을 구성하는 원자나 분자와 상관없이 입자의 크기에 따라 흡수와 방출 에너지가 달라진다. 이를 응용한 것이 ‘양자점’으로 입자의 크기에 따라 방출하는 형광빛이 달라지는데, 이를 활용해 삼원색을 발광할 수 있게 해 양자점 디스플레이를 만들었다.NT는 ‘나노 머신’이라고 불리는 작은 크기 정도의 작동하는 기기를 만들 수도 있는데, 알약과 유사한 내시경이 만들어져 사용되기도 한다. 이러한 내시경에는 장에 들어가 움직이게 하는 모터와 내장을 촬영해 전송하는 각종 부품이 들어 있는데, 나노 수준에 접근할 정도의 작은 크기 부품으로 구성된다.아직 이러한 분자 나노 머신은 없다. 하지만 부분적으로 작동하는 분자 머신이 만들어져 가능성을 시험하고 있기에 미래에는 공상과학영화 ‘이너스페이스(Innerspace)’에 나오는 것과 같이 몸속을 돌아다니는 나노 머신이 실현되는 날도 머지않은 것 같다.문제는 NT가 처음 제안되고 30년이 지난 지금, 처음 예상했던 바와 같이 실용화가 되지 못하고 있다는 점이다. 그 원인은 나노입자의 유해성 문제가 해결되지 못했기 때문이다. 10여년 전쯤 국내 대기업에서 은나노세탁기를 출시하면서 인기품목이 됐다. 그러나 이 은나노세탁기가 해외에 수출됐을 때 미국 등 몇 나라에서 은나노의 살균력에 대한 유해성 문제가 제기됐다. 이제 나노입자가 더 많이 사용되기 위해서는 유해성에 대해 더욱더 많은 연구가 필요하다 하겠다.전승준 고려대 교수·물리화학

대기오염에 대한 관심이 최근 매우 높아지고 있다. 대기오염으로 인한 국민의 건강 악화와 사회적 비용의 증가가 큰 문제가 되고 있기 때문이다. 이로 인해 정부는 미세먼지 감축을 위한 응급대책으로 30년 이상된 노후 석탄화력발전소 일부에 대해 일시 가동중단을 했고, 환경단체도 시민들과 함께 서울의 공기질을 측정하며 관심을 높이기도 했다. 작년에는 우리나라 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)과 3대의 비행기를 동원해 한반도 상공에서 공기질을 측정했는데 대기오염이 매우 심각하다는 결론을 얻은 바 있다.대기오염물질로는 총부유먼지(TSP), 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5) 등의 입자 형태 물질뿐만 아니라 이산화황(SO2), 일산화탄소(CO), 이산화질소(NO2) 등의 기체 형태 물질이 있으며, 이 중에는 카드뮴 등 중금속 유해물질도 포함돼 있다. 총부유먼지는 입자의 지름이 100㎛(마이크로미터: 1 마이크로미터는 100만분의 1m) 이하인 것을 총칭하며, 미세먼지는 입자의 지름이 10㎛ 이하인 것을, 초미세먼지는 2.5㎛ 이하를 뜻한다. 이병호 서울대 교수 전기·정보공학미세먼지는 입자의 크기가 작을수록 건강에 미치는 영향이 크다. 이산화황, 일산화탄소, 이산화질소와 음식을 굽거나 튀길 때 발생하는 산화 가스의 인체 흡입은 폐암 발병을 높이기도 하고, 치매 비율을 높이는 원인이 되기도 한다. 또 영·유아, 임산부같이 면역력이 낮은 이들에게 악영향을 미치기도 한다. 환경당국과 학계, 경제협력개발기구(OECD) 등에 의하면 현재 한국의 대기오염으로 인한 사회적 비용은 연간 10조원을 웃돈다.미세먼지는 방사선을 이용해 측정하는 베타선 흡수법으로 실시간 연속 측정한다. 일정시간 동안 여과지 위에 포집된 먼지에 베타선을 투과시켜 그 약해지는 정도를 보고 미세먼지 농도를 측정한다. 환경부, 국립환경과학원, 서울시, 경기도 등 정부와 지자체에서 많은 노력을 해 도시대기측정망, 도로변대기측정망, 국가배경농도측정망, 교외대기측정망을 구축해 전국 320여 개 측정소에서 공기질을 측정하고 그 결과를 공개하고 있다. 하지만 얼마 전 전국 229개 시·군·구 중 81곳에는 아직 대기측정망이 없다는 지적이 있었다.대기오염물질의 이동을 보다 정확히 예측하기 위해서는 지표에서의 오염물질 정보만 아니라 대기 중에서 고도에 따른 오염물질 분포의 정보를 알아야 하며, 이를 기상예측 시뮬레이션과 맞물려 계산해야 한다. 최근에는 빅데이터를 이용한 작업으로 인공지능(AI) 기술을 접목하는 연구가 제안되고 있다. 결국, 대기오염의 정확한 모델링과 예측을 위해서는 정확한 측정과 대기과학 연구라는 두 가지가 관건이라 하겠다.미세먼지보다 넓은 개념인 에어로졸은 대기 중에 부유하는 입자나 액체 형태의 물질을 칭하는데, 건강에 해로울 뿐만 아니라 태양광을 차단·산란·흡수해 기후변화에 막대한 영향을 미친다. 인공위성에서 찍는 초분광이미지분석(hyperspectral imaging)으로 관측하고, 라이다(LiDAR)를 써서 측정하기도 한다. 라이다는 특정 파장의 레이저 빛이 대기오염 물질에 의해 산란되는 원리를 이용하는데, 레이저의 방향을 바꿔 가며 대기에 쏘고 산란돼 돌아오는 빛의 양을 측정하는 고가 시스템으로서 광범위한 영역에서 대기오염물질 분포를 알아낼 수 있다.이처럼 대기오염 측정기술은 대부분 빛을 이용한다. 빛을 이용한 환경 측정과 감시 기술이 중요한 이유다. 광학을 이용한 측정기술은 대기권뿐만 아니라, 수권(水圈), 빙권(氷圈), 지권(地圈), 생물권(生物圈) 등 다양한 환경 분야의 모니터링에 이용된다. 우리나라의 고농도 미세먼지는 경유차 배출가스, 건설기계, 냉난방, 화력발전소 등이 주요 원인으로 알려져 있다. 하지만 편서풍 등의 환경에 따라 30~80%가 중국에서 온다고도 알려져 있다. 이에 미세먼지에 대한 국제적 공동연구와 대책 마련이 중요하다 하겠다.이병호 서울대 교수 전기·정보공학

언젠가부터 여름철 이맘때면 어김없이 찾아오는 불청객이 있다. 바로 ‘살인 진드기 바이러스’다.살인 진드기 바이러스 감염환자가 처음으로 확인된 것은 2009년 6월 중국에서였다. 지금은 이 바이러스가 중국뿐만 아니라 우리나라와 일본에서도 발견된다. 세 국가 모두에서 환자와 사망자가 매년 나타나고 있다. 감염은 4월부터 11월까지 꾸준히 발생하지만 대개 7,8월에 집중적으로 나타난다.설대우 중앙대 교수 분자세포병리학편의상 진드기 바이러스로 불리지만 공식 명칭은 중증열성혈소판감소증후군(SFTS) 바이러스다. 이 바이러스에 감염돼 상태가 심해지면 환자는 기침 없는 독감을 앓듯이 고열, 식욕부진, 구토, 피로감, 근육통, 설사 증상을 보인다. 이런 증상은 바이러스에 의한 백혈구와 혈소판의 감소, 전신성 염증반응 등과 관계가 있다. 이 상태에서 더 악화되면 몸 안의 간, 콩팥 등 여러 장기가 손상을 입는 다발성장기손상으로 사망에 이를 수도 있다.우리나라에서 이 바이러스의 자연계 내 숙주는 작은소참진드기로 알려져 있다. 집먼지 진드기를 포함해 다양한 종류의 진드기가 존재하지만 현재 국내에서는 작은소참진드기만이 이 바이러스를 옮긴다. 작은소참진드기는 국내에 서식하는 수십 종의 참진드기 종류 중 하나로 비교적 그 크기가 작다. 주로 풀숲에 서식하면서 동물 몸에 붙어 피를 빠는데 사람에게 붙어 피를 빠는 과정에서 몸에 가지고 있는 바이러스를 옮기는 것이다.작은소참진드기가 이 바이러스의 숙주인 탓에 이 진드기에 노출될 가능성이 많은 여름철에 집중적으로 환자가 발생한다. 그러니 여름철 야외 활동에서는 반드시 긴 옷을 입고 특별한 일이 없는 한 풀숲에는 들어가지 않도록 주의해야 한다. 야외활동 후 진드기에 물린 상처가 관찰되거나 중증열성혈소판감소증후군 증상이 나타난다면 즉시 병원을 방문하는 것이 좋다. 등산이나 벌초를 하고 왔는데도 2주 동안 아무런 증상이 나타나지 않으면 진드기 바이러스와 관련한 걱정은 하지 않아도 된다. 바이러스 잠복기는 1~2주이기 때문이다.진드기 바이러스에 감염된다고 해서 예외 없이 모두가 심각한 병증을 겪는 환자가 되는 것은 아니다. 면역기능이 강한 건강한 사람은 설령 이 바이러스에 감염된다고 해도 본인이 감염 사실 자체를 모를 정도로 아무런 증상이 나타나지 않는다. 실제 지금까지 감염환자는 대부분 고령의 노약자다. 특히 고혈압, 당뇨, 신장질환 같은 만성질환을 앓고 있는 고령자는 감염되면 쉽게 심각한 상황에 처할 수 있어 세심한 주의가 필요하다.이 바이러스는 공기를 통해 전염되지 않고, 또 환자와 악수를 하거나 수건을 같이 쓰는 등 단순히 접촉한다고 해서 전염되지는 않는다. 현재까지 알려진 거의 유일한 전염 경로는 환자의 혈액을 통한 것이다. 이 때문에 환자의 혈액을 수혈 받거나 병원에서 긴급 처치 시 감염혈액에 과다 노출되는 등의 사고가 아니라면 일반적인 상황에서 전염을 염려할 필요는 없다. 현재까지 이 바이러스의 치사율은 12~30%에 이르지만 아직까지 예방백신은 없다. 당장은 작은소참진드기에 물리지 않도록 하는 것이 최선의 예방책이다. 하지만, 바이러스에 감염돼 설령 환자가 된다고 해도 감염 증상을 빨리 인지해 병원에서 신속한 처치를 받으면 생명에는 큰 지장이 없다.올해 이미 8명의 사망자가 나왔지만 본격적인 바이러스철은 장마 이후에나 시작될 예정이다. 우리나라에서는 작년에만 165명의 환자가 발생했고, 매년 환자수가 2배 이상씩 늘고 있다. 지금까지 사망자만도 80명 이상에 이른다. 하지만 조금만 더 주의를 기울이고, 특히 증상에 대한 이해만 있으면 충분히 위험상황을 피할 수 있는 게 이 감염병이다. 더 이상의 사망자가 없기를 바란다.설대우 중앙대 교수 분자세포병리학

인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등과 함께 차세대 금융기술로 ‘블록체인’(Block Chain)이 주목받고 있다. 블록체인은 은행의 서버를 통해 거래되는 것이 아니라 거래 당사자 간(P2P 네트워크) 가상의 공간에서 정보를 공유해 가상화폐로 주고받는 새로운 기술이다. 블록 간에 서로 얽혀있어 하나의 정보가 바뀌면 다른 블록도 영향을 받게 되기에 모든 컴퓨터를 해킹하지 않는 한 정보를 빼낼 수 없어 해킹과 데이터 변조가 어렵다. 파일공유 커뮤니티 같은 공간에 정보를 공유하고 거래에 참여하는 모든 사용자의 데이터를 사용자별로 분산 저장하기에 디도스(DDoS·분산서비스거부)와 같은 공격으로부터도 안전하다. 삼성페이, 카카오페이 등 모바일 간편 결제 서비스나 비트코인 모두 블록체인의 큰 범주에 들어 있다고 할 수 있다.블록체인 거래 기록은 의무적으로 암호화되고, 그 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터상에서 운영된다. 블록체인을 통해 방대한 금융 데이터베이스(DB)가 없어지는 효과가 있기에 미래의 금융으로 간주된다. 블록체인은 미래 현금이나 동전 없는 사회를 가시화하는 중간 단계적 성격을 가지고 있다. 전문가들은 인터넷이 지난 30~40년을 지배한 것처럼 앞으로는 블록체인 혁명이 30년 이상 지배할 것이며, 화폐 없는 경제를 앞당길 것이라 내다보고 있다. 미국도 최근 ‘기술과 혁신을 위한 정책 발의’에서 블록체인을 지정하며, 공공 영역을 시발점으로 블록체인 서비스를 추진하고 있다. 스웨덴을 비롯한 스칸디나비아 국가도 블록체인을 통해 현물 화폐 없는 사회를 앞당기고 있다.신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학그러나 지나친 장밋빛 전망은 금물이다. 블록체인 기술에 투자하는 기업이 늘면서 화폐 없는 사회가 이미 본격적으로 구현됐다고 생각하는 사람이 많다. 이 분산형 장부 기술은 주요 비즈니스 프로세스를 혁신하고 경제구조를 변혁시킬 잠재력이 있지만 위험을 초래할 가능성도 갖고 있다. 블록체인이 해킹이나 위조 변조를 막기 위해 나온 신기술인데, 역설적으로 개인정보 누출이나 프라이버시 침해 등에 상당히 취약하다. 연결된 블록체인 때문에 오히려 정보가 노출되고, 조작될 위험도 있고, 여러 단말 장치에 데이터를 분산 저장하기에 프라이버시 문제가 커질 수 있다. 기본적으로 블록체인에서 오가는 대상이 실제 화폐가 아니라 단순 기호나 텍스트이기 때문이다.문제는 화폐가 아닌 기호나 텍스트가 거래되기에 그 기호를 믿고 거래할 당사자 간 신뢰가 필수적이다. 블록체인이 안정적으로 운용되기 위한 전제조건은 기술적 암호체계보다 구성원 간의 신뢰이다. 블록체인의 선두주자인 스웨덴을 비롯한 스칸디나비아 국가의 공통점은 사회 전반에 투명성과 신뢰가 뿌리 깊다는 점이다. 블록체인은 실물화폐의 흐름 없이 구성원의 신뢰를 바탕으로 형성되고 신뢰를 만들어 주는 사회적 기술이다. 앞으로 4차 산업혁명을 이끌 기술이 모두 네트워크 관련 기술이며, 네트워크상의 신뢰가 기반이 되지 않으면 활성화될 수 없다. 다른 모든 네트워크 기반 기술에 신뢰를 제공할 수 있는 인프라 기술이라는 점에서 블록체인은 매우 중요하다.블록체인은 신뢰를 바탕으로 구현되는 사회기반 시스템이기에 기본적 신뢰가 부족한 사회에서는 개인의 보안이 침해되는 문제가 발생하고, 정보에 접근할 수 있고, 사기 사건이 더 자주 발생할 수 있다. 모든 정보가 들어 있으면 누군가 손쉽게 이 정보를 사용자에게 피해를 주는 방향으로 악용될 수 있다. 블록체인이 현재의 비트코인 수준을 넘어 헬스케어, 식품, 엔터테인먼트 등 전방위적 사회영역에 그 활용 영역이 넓어지려면 보다 체계적인 암호화 기술이 개발돼야 하고, 그 기술적 바탕 위에 신뢰기반의 사회·경제 정보생태계가 구현돼야 한다. 블록체인은 기술적 시스템과 사회적 요인이 동시에 작용하는 사회기술적 앙상블이다. 신뢰는 사회적 간접자본으로서 블록체인의 성공에 결정적으로 영향을 미칠 것이다.신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학