단비에 고마움이라도 표시하려는 듯 여기저기서 새싹이 자신의 존재를 알리기에 바쁜 요즘이다. 많은 국민이 공감하듯 나무를 심는 시기가 온 것이다. 식물은 나무와 풀을 포함하고 있고, 함께 자라며 계절의 변화를 공유하므로 식물을 심는다는 표현이 옳지만 오랫동안 불러와 나무를 심는다는 말이 익숙하다.어제는 식목일이었다. 우리가 식목일을 공식적으로 정해 나무심기 행사를 해 온 지도 70여년이 된다. 필자는 해마다 나무를 심을 때면 ‘생각하며 나무를 심자’라고 권해왔다. 그동안 생태적 특성을 고려한 나무의 종류와 장소 선정, 기후 변화로 인한 식재시기 조정, 숲의 구조적 체계와 역할 고려, 훼손한 자연에 대한 보상 등을 생각하며 나무를 심자고 주장해 온 것이다. 특히 올해는 미세먼지가 더욱더 심각한 문제로 다가와 이 점에 초점을 맞춰 나무를 심자는 주장을 펴고 싶다.이창석 서울여대 교수·생명환경공학겨우내 우리를 괴롭힌 미세먼지는 봄이 돼서도 걷힐 줄 모르고 우리의 시야를 어지럽히고 나아가 몸을 병들게 하고 있다. 지금 우리의 대기환경이 매우 열악한 상황에 있기에 나무의 정화기능에 다시 한 번 기대보고 싶다. 미세먼지의 원인물질은 주로 발전시설, 산업시설, 교통수단으로부터 오는 것으로 알려져 있다. 미세먼지가 우리에게 주는 악영향으로부터 벗어나기 위해서는 에너지원을 재생 가능한 에너지로 바꾸고, 에너지이용 효율을 높이며, 교통수단도 친환경수단으로 바꿀 필요가 있다. 그러나 지리적 위치와 자전하는 지구의 영향으로 우리나라의 미세먼지는 절반가량이 중국에서 날아온다. 이에 우리의 노력으로 이뤄내는 완화 차원의 대책에 더해 나무가 발휘하는 생태계 서비스 기능을 활용하는 적응 차원의 대책도 준비해야 할 것이다.무엇보다 미세먼지 발생량이 많은 도시의 자투리땅에 가능한 한 많이 나무를 식재해 도시림을 확충할 필요가 있다. 숲은 적게는 ha당 20kg에서 많게는 ha당 400kg에 상당하는 미세먼지를 흡수하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라 오염된 공기와 깨끗한 공기를 혼합해 추가적인 효과도 발휘한다. 이때 작은 크기의 미세먼지는 식물에 의해 흡수되지만 이보다 큰 입자는 흡수보다는 흡착을 통해 막아주는 역할을 하므로 다양한 형태의 도입방법을 고안할 필요가 있다. 도심에서는 지붕과 벽면 녹화, 생울타리, 도시공원 형태로 도입하는 방법을 생각할 수 있다. 이 경우 해당 지역의 온도를 낮춰 기온 역전층 형성을 막으며 스모그 발생을 억제하는 효과를 기대할 수 있다. 이때 하천 복원, 연못 창조 등을 통해 물과 함께 도입하면 온도를 더 낮출 수 있으므로 더 큰 효과도 가능하다.연구결과에 따르면 미국의 경우 도시 숲이 2억t 이상의 미세먼지를 흡수하고 있음을 밝히고 있다. 영국, 캐나다, 호주 등은 지붕 녹화를 통해 상당한 양의 미세먼지를 흡수할 수 있음을 밝히고 효과 높은 식물 선정을 위한 노력을 계속해 오고 있다. 또 영국과 네덜란드는 미세먼지 차단용 생울타리를 이룰 식물의 바른 선정과 배치를 통해 그 영향을 줄이기 위한 대책을 준비하고, 중국도 유사한 내용으로 대책을 마련해 적용하고 있다.나무는 우리가 살고 있는 환경의 구성원을 먹여 살리는 ‘환경’이라는 가정의 가장과 같은 존재이다. 하늘을 향해 펼친 가지에 잎을 달아 태양에너지를 모으고, 거친 땅속을 헤집고 들어가 뿌리를 뻗어 물과 양분을 모아 인간을 비롯한 모든 생물의 식량을 마련하고, 마실 물을 공급하며, 호흡할 산소도 제공한다. 그래서 나무를 중심으로 이뤄지는 자연환경을 우리의 삶을 결정하는 환경으로 보고 전문가들은 이를 ‘생존환경’이라 부르고 있다. 모쪼록 우리 모두 한그루의 나무라도 더 심어 식물이 주는 서비스기능에 힘든 삶을 기대보자.이창석 서울여대 교수·생명환경공학

얼마 전 서울 대기의 질이 전 세계의 주요 도시 중 두 번째로 나쁘다는 언론의 보도가 있었다. 출퇴근을 하면서 운동 삼아 매일 한 시간 정도를 걷는 필자로서도 대기의 질이 나쁘다는 소식은 반갑지 않았다. 인간은 호흡을 통해 공기가 몸속에 흡입되기에 대기의 오염은 건강에 해로울 뿐 아니라 노약자와 호흡기 질환자에게는 치명적일 수 있다. 환경문제는 광범위하게 장시간에 걸쳐 폐해가 나타나기에 이를 대처하기 위한 방안은 임기응변적이 아닌 근본적인 대책을 마련해야 한다.전승준 고려대 교수·물리화학현재 우리나라의 대기 상태는 대기 중의 미세입자 두 종류, 즉, 크기가 2.5마이크로미터 미만의 PM2.5와 10마이크로미터 미만의 PM10, 그리고 오존, 이산화질소, 일산화탄소, 이산화황의 농도를 측정해 산출하는 양을 기준으로 각각의 물질에 대해 대기의 상태와 건강에 미치는 위해성을 고려해 좋음, 보통, 나쁨, 매우 나쁨의 4단계로 나타낸다. 이후 이를 통합한 후 통합대기환경지수(CAI)를 통해 대기의 상태를 국민에게 알리고 있다. 전 세계적으로 대기의 질을 나타내는 방법은 일반적으로 대기질 지수(AQI)라고 불리는 수치로 나타내지만 이를 구성하는 대기 오염물질의 종류와 그 척도가 나라에 따라 조금씩 다르다. 우리나라의 CAI는 미국 환경보호국(EPA)에서 정한 AQI기준과 거의 유사한 방법으로 정한 것이다.대기의 위해한 물질은 크게 두 가지 원인에 의해 만들어진다. 하나는 자연 상태에서 발생하는 것이고, 다른 하나는 인간의 활동에 의한 것이다. 화산재나 황사는 자연 상태에서 만들어지는 것이고, 공사현장의 먼지라든가 화력발전소나 자동차의 배기가스는 인간의 활동에 의한 것이다. 위해한 성분은 1년을 통해 상당히 변화한다. 가령 3, 4월에는 미세먼지의 농도가 상당히 나쁘지만 여름에는 오존이나 이산화질소의 농도가 나빠지게 된다. 이에 이러한 현상을 지속적으로 관찰하고 분석하는 작업이 필요하다. 특히 인간의 활동에 의해 만들어지는 대기 오염물질은 공사현장에서 만들어지는 먼지와 같이 바로 대기의 오염을 만드는 1차 오염 물질도 있지만, 기체 상태의 작은 유해 분자 화합물이 대기 중에서 화학반응을 통해 다양하게 뭉쳐지는 2차 오염 물질을 만들어내기도 한다.이러한 2차 오염 물질은 자동차나 공장에서 화석연료라고 부르는 석탄이나 석유제품 등에 포함된 불순물이 연소되는 과정에서 발생한 황산염, 질산염, 암모니아 등 유해한 성분과 작은 분자의 유기화합물, 금속화합물 등이 대기 중에 배출되고, 이들이 자연환경 속에서 반응과 함께 뭉쳐지면서 PM2.5와 같은 초미세먼지를 만들게 된다. 이것의 구성 물질은 인체에 상당히 치명적인 화합물이기에 폐 깊숙이 침투해 호흡기 질환을 일으키는 원인이 될 수 있기에 위험하다. 그리고 PM2.5는 상대적으로 가볍기에 대기에 부유하는 시간이 상대적으로 길어 더 큰 문제로 지적되고 있다.우리나라의 대기오염은 그 원인을 보면 내부로부터 생성되는 것이 있지만 외부에서 유입되는 것도 있다. 황사가 중국으로부터 오는 것은 지리적인 위치로 인해 수천 년 반복되는 현상이라고 할 수 있다. 하지만 최근 중국의 석탄중심의 연료에 의한 대기오염물질이 황해를 건너 우리나라의 대기오염에 새로운 주요 원인으로 추정되고 있다. 이 문제는 단순한 추정이 아닌 정확한 이유를 밝히고 국제적인 공동협력이 필요한 사안이다. 내부에서 발생하는 것은 우선 상황을 정확하게 파악해 원인을 밝히고, 그에 대한 다양한 대책을 마련해 적합한 정책을 지속적으로 추진해야 한다. 환경오염은 에너지와 자원 사용에 의해 일어나기에 환경문제는 국가의 에너지 자원 인프라 정책과 항상 연관이 돼 있다. 그리고 어떤 면에서 국가 경제를 위해 환경문제를 소홀히 다루는 경우도 있었다. 그러나 국가 정책은 국민의 안락한 삶을 최우선해야 한다는 점에서 대기오염 문제 해결은 우선순위가 높은 정책이 돼야 할 것이다.전승준 고려대 교수·물리화학

4차 산업혁명의 물결이 거세다. 요즘 자동차업계에서는 자율주행차, 전기자동차 등이 4차 산업혁명을 선도할 것이라는 전망이 우세하다. 자율주행차는 이제 상식적인 단어가 됐고, 관련 기사가 넘쳐나고 있다. 최근 뉴스만 보아도 컴퓨터 멀티미디어 회사인 엔비디아가 보쉬와 인공지능(AI) 자율주행시스템 개발을 위해 손을 잡았고, BMW는 2021년까지 운전자가 필요 없는 완전자율주행차를 내놓겠다고 하며, 인텔은 자율주행차량 카메라 제조업체 모빌아이를 153억달러에 인수하기로 계약했다. 이미 구글, 애플, 바이두, 벤츠 등 많은 글로벌 기업이 기술경쟁을 하고 있고, 우리나라 산업체와 학계에서도 기술개발에 박차를 가하고 있다.자율주행을 구현하는 세 가지 중심요소는 감지, 판단, 제어다. 감지기술을 통해 도로의 상황을 수집하고, 컴퓨터가 수집된 정보를 종합해 판단을 내리고, 이에 따라 자동차의 각종 장치를 제어한다. 운행 중 수집되는 정보를 자동차가 스스로 파악하고 실시간으로 판단해 운전을 하기 위해서는 AI가 필요하겠다는 점은 쉽게 짐작할 수 있다. AI는 음주운전을 하지도 않고 졸음운전을 하지도 않는다. 실제 자동차 충돌 사고의 90% 이상이 운전자 과실로 발생한다는 통계를 볼 때 잘 개발된 AI에 운전을 맡기는 것이 더 안전할 수 있겠다.이병호 서울대 교수·전기정보공학문제는 자율주행차의 경우 컴퓨터 기술이 핵심으로서 다양한 최첨단 센서기술이 뒷받침돼야 한다. 자동차의 위치를 파악하거나 추정하기 위해서는 위성위치확인시스템(GPS)과 관성측정장비(IMU)가 쓰인다. 미리 만들어 둔 정밀지도와 실시간으로 획득하는 환경정보를 비교해 추정하기도 한다. 실시간 환경정보를 감지하는 센서로는 라이다, 스테레오 카메라, 초음파 센서 등이 사용된다. 다양한 센서로 획득한 정보는 위치 추정에만 쓰이는 것이 아니라 컴퓨터가 매순간 운전에 대한 결정을 내리는 데 이용된다.라이다는 눈에 보이지 않는 레이저 빔을 쏘아 반사돼 돌아오는 빛을 감지해 물체까지의 거리와 속도를 파악하는 장치이다. 원래는 대기오염물이 레이저를 흡수하는 정도를 측정해 환경감시에 쓰이던 장치였는데 자율주행자동차 용으로 변형돼 이용된다. 15m 앞에 물체가 있다면 발사된 레이저 빔이 물체에 맞고 돌아오는 데 걸리는 시간은 100나노초(1나노초는 10억분의 1초)이다. 그 물체를 1m 거리 해상도로 분별하려면 7나노초의 분해능으로 실시간 분석을 해야 한다. 스테레오 카메라는 사람의 두 눈처럼 간격이 떨어진 두 개의 카메라로 영상을 찍어 서로 비교해 거리를 알아내는 장치다. 가까운 물체는 두 영상에서 서로 좌우로 위치 차이가 많이 나고 먼 물체는 차이가 작게 나는 원리를 이용한다. 컴퓨터가 이를 파악하려면 두 카메라의 영상에서 서로 대응하는 점이 어떤 점들인가부터 실시간으로 파악해야 하는 고난도의 작업이다. 라이다는 레이저 빔 주사 방식으로 정보를 얻기에 영상 해상도가 떨어지므로 카메라의 고해상도 영상과 결합해 이용되기도 한다.무엇보다 자율주행차산업은 빅데이터 분석과 딥 러닝(사물이나 데이터를 군집화하거나 분류하는 데 사용하는 기술)에만 사활이 걸린 것이 아니라 고성능의 저가 센서장치가 개발돼야 하며 시장 또한 급증해야 할 것이다. MIT에서는 미국 10센트 동전보다 작은 크기의 라이다 칩을 선보였고, 수년 내에 10달러짜리 라이다 칩을 개발하겠다고 한다. 폭우가 쏟아지고 눈보라가 치는 환경에서도 센서가 정확한 정보를 획득해야 하는 기술적 문제도 산적해 있다. 실리콘밸리의 자율주행차 벤처회사의 보고에 의하면 주행도로를 가로지르는 고가도로의 그림자가 장애물로 인식돼 애를 먹었다고 한다. 실시간 빠른 판단을 위해서는 더욱 빠른 속도의 컴퓨팅 파워가 요구된다. 이와 같이 사람이 전혀 개입하지 않는 레벨5의 완전자율주행차를 위해서는 센서와 컴퓨터 기술의 획기적 개선을 위해 더 큰 노력이 경주돼야 한다.이병호 서울대 교수·전기정보공학

주요 선진국이 ‘자국 우선주의’를 표방하면서 세계 경제가 몸살을 앓고 있다. 특히 수출로 지탱하는 우리 경제는 직격탄을 맞은 상황이다. 이런 와중에 사드(고고도미사일방어체계) 등 외교갈등으로 인한 경제적 타격마저 우려돼 우리 경제에 드리운 먹구름이 더욱 짙어지고 있다. 문제의 심각성은 이런 기조가 단기간에 해소될 것으로 보이지 않는다는 점이다. 결국, 기존의 주력 산업을 유지하면서 당장 새로운 먹거리를 찾아야 하는 절체절명의 위기 국면이다.이런 가운데 미래 국가 성장의 전략산업으로 주목할 만한 분야 중 하나가 ‘바이오헬스 산업’이다. ‘바이오헬스 산업’이라고 하면 전통적인 의약품 및 바이오의약품 제조업, 병원이 주축이 되는 병원 의료서비스업, 줄기세포를 이용한 신개념의 치료 및 재생의학, 그리고 이들과 관련된 의료관광 등을 포괄하는 산업을 말한다. 이 산업의 일부분인 전통적 의약품 및 바이오의약품 시장 규모만 1조달러(1250조원) 정도다. 그런데도 그 비중이 전체의 10%도 되지 않는 점을 고려한다면 이 산업의 규모를 짐작할 수 있다. 하지만 더 중요한 사실은 이 산업이 상당 기간 매우 높은 수준을 유지하면서 성장할 것이라는 전망이다. 이러한 분석은 세계적인 고령화 추세, 글로벌 수준에서의 중산층 증가, 의료기술의 획기적인 발전, 국경을 초월한 의료관광 등에서 기인한다.설대우 중앙대 교수·분자세포병리학시장은 매우 매력적이지만 아이로니컬하게도 시장 참여자는 제한적이다. 그 이유는 전적으로 시장의 특성에 기인한다. 우리만 해도 의류나 가전제품의 경우 노동임금이 싼 비선진국 생산 제품을 수입해 사용하지만, 생명과 직결된 의약품은 우리보다 나은 선진국 제품을 선호한다. 이러한 현상은 전적으로 한 국가의 위상, 관련 분야의 총체적 실력과 관련이 있다. 그러므로 바이오헬스 산업은 선진국과 비선진국 사이에 상당한 비대칭 경향을 보인다.불과 10년 전만 하더라도 우리 역시 이 시장 참여가 어려웠다. 실력도, 국가 위상도 충분한 수준에 미치지 못했기 때문이다. 하지만 이제는 다르다. 삼성 바이오, 셀트리온, 한미약품 등이 보여준 것처럼 글로벌 시장을 상대로 신약도 개발하고 세계 시장에서 새로운 표준도 그려 가고 있다. 그중 병원 의료서비스의 질적 면에서는 이미 선진국 수준에 도달했고, 문화 한류 바람을 타고 의료관광도 확대되고 있다. 이제는 해볼 만한 위치에 선 것이다. 무엇보다 미래 바이오헬스 산업을 주도할 것으로 여겨지는 줄기세포치료와 이를 이용한 재생의학, 유전자가위나 유전자치료 기술을 이용한 유전병 치료, 면역세포치료 기술을 이용한 암이나 난치성 질환의 치료는 눈여겨볼 분야다.바이오헬스 산업에서 관심을 가져야 할 것은 부가가치가 극도로 높은 2차 제조업과 3차 서비스업이 모두 있다는 점이다. 대규모로 양질의 일자리 창출이 가능하다는 것과 환경친화적이라는 점 역시 매력적이다. 이 산업이 지속가능한 발전을 이루자면 두꺼운 고급 인력층이 필요한데, 대학 학과 분포를 보더라도 우리에게는 이런 인재가 충분한 상황이다. 더욱 중요한 것은 아시아 시장만 보더라도 우리는 일본과 겨뤄볼 만한 이 분야 초강대국이다. 중국의 성장을 고려한다면 더더구나 바이오헬스 산업이 우리 미래의 확실한 먹거리라는 점에는 이견이 있을 수 없다.4차 산업혁명이 도래하더라도 지금의 우리 주력 산업 규모를 10년 이내에 2배 이상 키우기는 사실상 어렵다. 이미 규모의 경제를 달성한 데다가 기술 경쟁이 만만찮기 때문이다. 반면, 바이오헬스 산업은 10년 이내에 10배 이상 성장이 충분히 가능하다. 규제만 손질하면 순식간에 강자로 올라설 실력과 인프라를 이미 갖추고 있다. 지금부터 착실히 준비하고 노력하면 이 과실을 누릴 수 있다. 곧 꾸려질 새 정부에 거는 기대가 큰 이유다.설대우 중앙대 교수·분자세포병리학

4차 산업혁명이 인공지능(AI)과 빅데이터를 기반으로 점차 가시화되고 있다. 4차 산업혁명의 핵심은 AI이다. AI는 우리의 삶과 산업을 급속도로 변화시키고 있다. AI의 핵심은 자동처리기능인 알고리즘이다. 산업혁명 시대에 인간의 단순노동을 대신해주던 20세기의 기계가 아니라 지능화된 알고리즘을 통해 고도화된 전문직의 일을 수행해 내는 것이다. 4차 산업혁명은 AI 등의 소프트웨어기술을 통해 개인, 산업, 정부 등을 지능정보사회로 만들어 내는 혁신이다. 4차 산업혁명으로 다양한 알고리즘이 광범위하게 활용될 것이고, 갈수록 알고리즘이 우리 삶에 미치는 영향력은 지대해질 것이다.알고리즘이란 임의의 값을 입력받고 이를 연산해 출력하는 과정을 일컫는다. 일반적으로는 문제를 해결하기 위한 일련의 순서적인 계산 절차나 방법의 집합을 의미한다. 컴퓨터 기술 발전의 근본적 배경은 바로 이 알고리즘이라는 처리 방법의 진화다. 컴퓨터 프로그램을 짜는 데 활용되는 알고리즘이 최근에는 금융, 예측, 날씨예보 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학증시매매에서 금융투자 전략을 AI 스스로 수립하거나, 브렉시트(영국의 EU 탈퇴) 사태 직후 알고리즘 기반의 컴퓨터 프로그램에 의해 매매·매도하는 펀드인 퀀트펀드가 파운드화의 급락을 초래하는 등 이미 전략적 결정에 AI의 역할이 증대되고 있다. 대량매매를 하는 기관투자가들은 프로그램 매매 시 알고리즘을 이용한 매매를 한다. 유튜브의 동영상 추천 알고리즘은 사용자의 검색데이터를 바탕으로 동영상을 추천하고 있다.그런데 알고리즘을 둘러싼 지나친 기대와 환상으로 알고리즘이 모든 것을 자동적으로 해결해 주리라고 믿는 경향이 있다. 알고리즘에 대한 기대만큼이나 그에 대한 부작용과 위험성도 크다. 알고리즘 주식매매에서 잠깐이라도 주문 실수가 발생하면 엄청난 사태가 일어난다. 금융사가 망할 정도의 손실을 볼 수 있는 것은 물론 시장과 경제도 요동칠 수 있다. 알고리즘이 대량의 데이터를 신속히 처리해 이용 빈도를 비롯한 통계 집계를 도출하고 사용자의 소비패턴 분석도 실시간으로 해낼 수 있지만 사용자의 감성과 감정까지 분석해 그 행동과 취향을 예측하는 데에는 한계가 있다. 알고리즘이 아무리 발전해도 인간의 조정과 관여 없이는 효과적 작동이 불가능하다. 알고리즘도 사람이 만드는 것이고, 어떤 가중치나 특정 요소를 입력하느냐에 따라 알고리즘의 결과는 달라진다. 아무리 알고리즘이 똑똑해져도 역설적으로 인간만이 가지는 고유한 영역의 가치가 더 중요해진다. 감성, 감정, 통찰력 등 아직 알고리즘이 흉내 내지 못하는 인간 고유의 본성과 가치들이 있다. 인간 뇌의 네트워크는 100조개에 달하지만, 아직 현재의 딥러닝(심층 학습) 기술은 1억~10억개의 네트워크 조합으로 사물 인식을 하고 있다. 완벽히 인간을 흉내 내기는 불가능하고 비슷하게 작용하는 데도 많은 시간이 필요하다.따라서 4차 산업혁명시대에 사람과 알고리즘이 업무를 세분화해 각기 서로 잘하는 분야를 하게 하는 협력이 필요하다. 인간의 경험과 인지에 기반해 짜인 알고리즘 위에 사람의 가치와 숨겨진 능력을 연결해 주는 휴먼 큐레이션이 가미돼야 하다. 최근 구글, 애플과 같은 기업이 기계적 알고리즘 대신 휴먼 큐레이션을 중심으로 한 휴먼 알고리즘에 방점을 두는 점은 의미심장하다. 구글은 많은 데이터를 통해 알고리즘을 딥러닝을 통해 스스로 학습시키고 그를 통해 진화된 알고리즘은 인간의 숨은 욕구를 찾아내고, 그 욕구를 충족시킬 알고리즘을 선순환적으로 개발시킨다. 인류의 숨은 욕구를 구체화하고, 그 욕구를 실현시킬 수 있는 정교한 서비스를 만들기 위해 다양한 학제 간 인문학적 시각을 받아들인다. 구글의 알고리즘은 기계적 알고리즘이 아닌 휴먼 큐레이션이 가미된 고도의 휴먼 알고리즘이라는 점에서 주목할 만하다.신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학

전문가 사이에서 제한적으로 사용되던 생태계란 용어가 요즘은 일반인 사이에서도 널리 사용되고 있다. 생물은 자신이 태어난 장소에서 함께 사는 다른 생물과 장소를 공유하고, 그것을 지키며 조화로운 삶을 이어간다. 그중 어떤 장소에서 다양한 생물과 그들의 서식기반이 조화로운 관계를 통해 조합된 실체를 생태계라고 한다. 이러한 생태계를 이루는 모든 구성원은 서로 도우며 살아가므로 어느 한 구성원이 일방적으로 이익을 보거나 손해를 보는 경우는 없다.소는 풀밭에서 풀을 뜯어먹으며 식물로부터 먹이를 얻어 이익을 취할 수 있다. 소는 그 과정에서 배설을 통해 풀밭에 양분을 공급해 식물로부터 받은 혜택을 돌려준다. 이뿐만 아니라 소가 뜯어먹은 크기로 풀을 낫으로 자른 다음 그것이 다시 자라는 속도를 비교해보니 소가 뜯어먹은 풀이 더 잘 자라는 것으로 나타났다. 뜯어먹는 과정에서도 식물의 생장을 도울 수 있는 물질이 전달된 결과다. 이에 더해 종자를 다른 곳으로 날라 삶의 영역을 확장시켜 주거나 종자를 먹고 배설해 발아율을 높이는 도움도 주고 있다.이창석 서울여대 교수·생명환경공학사람들이 크게 오해하는 포식과 피식의 관계에서도 서로 돕는 관계는 성립한다. 사냥을 통해 육식동물을 제거했더니 초식동물이 늘어나 식물이 받는 피해가 늘어나고, 급기야 초식동물의 먹이가 부족해지며 굶어죽는 사례까지 발생했다. 육식동물이 초식동물로부터 먹이를 획득하며 얻은 도움을 적정수준으로 밀도를 조절해 돌려주고 있는 것이다.소나무는 침수되는 곳을 제외하면 평지나 산지의 낮고 경사가 완만한 사면에서도 잘 자란다. 그러나 참나무를 비롯한 활엽수와 함께 자라면 경쟁에 밀려 죽거나 쫓겨난다. 그리하여 산지의 정상이나 능선부의 척박한 장소에 자리를 잡은 것이다. 이러한 조건에서 살아남기 위해 소나무는 잎에 왁스층을 두껍게 발라 수분소실을 줄이고, 뿌리를 멀리 뻗어 최대한 물과 양분을 끌어모으고 있다. 그러나 이것만으로는 부족해 송이버섯에 광합성 산물을 나눠주며 물과 양분 흡수의 도움을 얻고 열악한 환경에서 위기에 대처하기 위한 각종 정보도 얻고 있다. 종속영양생물로서 광합성이 불가능한 송이버섯은 이렇게 소나무를 도와 필요한 식량을 얻으며 함께 살아가고 있다.생물 사이의 관계만이 아니라 생육기반과도 마찬가지 관계를 형성하고 있다. 식물은 토양으로부터 물과 양분을 얻어 살아가고 있지만, 낙엽과 낙지(나무의 가지가 말라죽어 떨어지는 것)는 죽어서는 온몸을 토양에 던지며 비옥한 토양을 만들어 다양한 생태계 식구를 먹여 살리고 있다.막바지에 다다른 이번 겨울을 돌이켜보면 추운 날과 미세먼지가 많은 날의 반복이었던 것 같다. 우리나라의 미세먼지는 우리 스스로가 발생시키는 것이 절반 가량이고 중국으로부터 날아오는 것이 절반쯤 된다. 발생량을 체계적으로 연구한 선진국의 사례를 보면, 미세먼지는 산업체와 운송수단으로부터 주로 발생하는 것으로 알려져 있다. 그 대책은 발생원을 줄이기 위한 기술적 접근이 요구되지만 흡수원을 늘리는 방법도 중요한 역할을 할 수 있다. 식물은 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수하는 과정에서 다른 대기오염물질도 함께 흡수한다. 이러한 흡수 외에도 식물은 많은 양의 미세먼지를 흡착해 그 피해를 줄여줄 수 있다.현대는 어떤 글로벌 기업도 혼자 모든 것을 감당하지 않는다. 소위 하청업체가 있게 마련이다. 자연의 생태계처럼 원청업체와 하청업체 사이의 관계가 조화로워 서로 도움을 주고받을 때 그들 사이의 관계는 창발(서로의 힘을 더한 것 이상의 성과)이 가능한 생태계로 기능해 성공을 이뤄내는 것이다. 이처럼 생태계 구성원은 서로 돕고 상생하며 불가능을 가능으로 바꿔가면서 생태계를 이뤄내고 있다. 여러 가지 갈등이 혼재하는 우리 삶에 생태계가 주는 지혜를 녹여 서로 돕는 사회로의 환원을 기대해 본다.이창석 서울여대 교수·생명환경공학

우리 주위를 둘러싼 공기를 전기가 통하는 금속으로 바꾸는 것이 가능할까. 최근 세계적인 과학잡지 ‘사이언스’에 톱뉴스 중의 하나로 금속성 수소 합성에 성공했다는 논문이 실렸다. 이에 대해 필자는 30년 전 연구했던 주제이고, 박사후 연구원으로 일했던 연구실에서 발표한 결과라 좀 더 특별한 관심을 가지고 읽어 보았다.수소는 상온 상압에서 수소원자 두 개가 결합해 분자를 이루는 기체이고, 우주에 가장 많이 존재하는 물질이다. 수소를 연료로 사용하는 자동차가 만들어졌지만 수소연료 확보 등 아직 경제적인 문제가 있기에 실용화되지는 못하고 있다. 그런데 이번 성공한 금속성 수소는 고체 형태로서 지구상에는 존재하지 않는 완전히 새로운 형태다.전승준 고려대 교수·물리화학수소를 포함한 모든 기체도 온도가 내려가고 압력이 올라가면 액체가 되고 결국은 고체로 변한다. 고체는 비록 같은 원자로 이뤄져 있다 하더라도 압력에 따라 서로 구조가 다른 물질로 변화할 수 있는데, 이를 고체 상전이라고 한다. 그리고 1기압의 압력에서 부도체인 고체도 압력이 높아지면 상전이가 일어나면서 금속성 도체로 상전이가 일어나기도 한다.1930년대에 물리학자인 유진 위그너와 힐러드 헌팅턴에 의해 350만기압인 지구 중심부 압력에 가깝게 도달하면 수소도 금속성을 가지는 고체가 될 것이라는 논문이 발표됐다. 높은 압력에서 수소분자가 깨지면서 원자로 이뤄진 상태가 되면 마치 금속과 같은 구조가 돼 전도성을 비롯해 금속성 성질이 나타날 것이라는 예상이었다. 그러나 당시엔 실험으로 증명할 수 있는 고압발생 기기가 없었다.1960년대가 돼 이전의 고압발생 기기와는 완전히 다른 개념의 다이아몬드 앤빌 셀이라는 기기가 만들어졌다. 다이아몬드 2개 사이에 적은 시료를 넣고 누르면 지구중심부 압력 이상도 도달할 수 있는 기기이다. 그리고 많은 고압상태의 수소에 관한 이론적 연구 결과가 발표됐다. 금속성 수소가 되는 압력은 더욱 높을 것으로 예상됐지만, 만들어지면 상온에서 초전도현상을 보이는 양자고체가 될 뿐만 아니라 압력을 낮춰 1기압으로 돌아오더라도 안정한 상태로 유지하는 준안정상태가 될 것이라고 예측했다. 마치 순수 탄소로 이뤄진 가장 안정한 고체는 흑연이지만 불안정한 다이아몬드가 준안정 상태로 같이 존재하는 것과 유사한 것이다.초전도체는 인류의 생활환경을 송두리째 바꿀 수 있는 재료이다. 만약 상온에서 작동하는 초전도체가 상용화될 수 있다면 우리가 공상과학(SF) 영화에서 보여주는 것이 현실로 구현될 것이다. 자기부상열차는 일상화되고 에너지 문제는 거의 해소될 것이다. 현재 아주 일부에서 특수물질로 만든 초전도체를 사용하고 있다. 영하 260도 정도의 매우 낮은 온도에서만 초전도체가 되기 때문에 자기공명영상(MRI)과 같은 고가의 의료기기 등 일부에만 사용되고 있다.재료는 인류 생활환경을 완전히 다르게 만든다. 우리가 철기시대에 살아왔다고 할 만큼 인류역사에서 철과 같은 금속소재는 현재의 문명을 만든 가장 중요한 재료였다. 철기시대는 수천년 전에 시작했지만 대량생산해 사회 전반에 활용한 것이 200∼300년에 불과하다. 현재 미국을 세계에서 가장 부유한 나라로 만들 수 있던 것도 쇠로 만든 철로와 기관차이고, 뉴욕 맨해튼의 마천루는 뼈대가 강철로 만들어졌다. 그리고 19세기 후반부에 발명된 플라스틱과 같은 고분자재료는 우리 주위에 너무나 많이 있다. 건물의 구조재료, 옷, 그리고 스마트폰부터 과자봉지까지 주위의 물건은 거의 대부분 고분자재료로 만들어져 있다. 철은 수천년에 걸쳐 대중화됐지만 고분자재료는 처음 만들어지고 불과 100년 만에 세상을 바꿨다.금속성 수소 연구는 지난 수십년 동안 전 세계의 여러 연구실에서 시도돼 성공했다는 연구 결과가 처음 발표됐지만 산업화 가능성은 아직 미지수이다. 그러나 어쩌면 수십년 이내 대중화돼 세상을 바꾸는 재료가 될지도 모른다.전승준 고려대 교수·물리화학

‘포켓몬 고’의 기세가 한풀 꺾였지만 여전히 인기다. 지난해 7월 미국 등에서 출시한 ‘포켓몬 고’의 국내 서비스가 지난달 24일 시작된 것이다. 나이언틱이 개발한 이 증강현실(AR) 모바일게임은 글로벌 매출 10억달러를 돌파했으며, 국내에서는 뒤늦게 출시됐지만 2주 만에 하루 이용자가 500만명을 넘어섰다.삼성은 출시하는 최신 휴대전화 기종에 ‘기어VR’ 연동 기능을 탑재해 원한다면 어디서든 간편하게 가상현실(VR)을 즐길 수 있도록 하고 있다. 이미 우리 주변 곳곳에서 VR 게임방을 많이 볼 수 있다. 이처럼 공상과학 영화에나 존재하던 AR와 VR가 우리 생활 속으로 들어오고 있다. VR는 컴퓨터가 제공하는 영상 속에 몰입되는 것을 의미하고, AR는 현실세계에 컴퓨터가 만든 영상이 겹쳐지는 것을 의미한다. AR보다 좀 더 폭넓은 의미를 갖는 혼합현실(MR)이란 말이 쓰이기도 한다.이병호 서울대 교수 전기·정보공학기술의 발전에 따라 그 적용분야도 점점 더 많아지고 있다. 가구업체인 이케아는 AR기술을 이용해 가상으로 집 안에 가구를 설치할 수 있게 해 합리적인 구매를 돕는 서비스를 시범적으로 진행하고 있다. 안경이나 헤드셋의 형태로 사용자가 직접 착용해 실제 시야와 가상 영상을 함께 나타낼 수 있는 형태의 머리장착형디스플레이(HMD)는 몰입감을 제공할 수 있다. 이 때문에 외과의사나 파일럿과 같은 전문 인력 양성에도 도움을 줄 수 있으며, 사용자에게 필요한 정보를 실시간으로 제공해 생활의 편리함을 더하기도 한다. 일례로 마이크로소프트의 홀로렌즈에서 제공하는 홀로맵스 애플리케이션의 경우, 착용자가 3차원 영상 형태의 실시간 지도를 눈앞에서 감상하며 특정 장소의 교통 상황과 날씨 상황 등을 실시간으로 확인할 수 있다. 이와 같이 엔터테인먼트 분야뿐만 아니라 교육·의료·군사·스포츠·생활 등 전방위적 산업분야에 AR와 VR 기술이 끼칠 파장과 그 가능성이 기대되고 있다.하지만 4차 산업혁명의 한 축인 AR와 VR를 일상생활에 더 가까이 가져오기 위해서는 해결해야 할 문제들이 있다. 우선, 사용자가 느끼는 피로감을 줄이는 것이다. AR와 VR 기기 사용자가 피로감을 느끼는 주된 이유로는 동적 오차와 수렴과 초점의 불일치를 들 수 있다. 동적 오차란 사용자의 위치와 시선이 변할 때, 거기에 맞는 가상 영상을 기기가 제공하는 과정에서 발생하는 시간 지연을 말한다. 가령 HMD를 쓰고 고개를 돌릴 때 영상이 거기에 맞춰 빠르게 제공되지 못하고 시간 지연이 있는 경우를 말한다. 이를 해결하기 위해 기기에 위치 센서를 부착하고 영상 정합 방법을 통해 사용자의 움직임을 잡아내며 빠른 영상처리를 할 수 있도록 만들지만 아직 가상 영상이 사용자의 움직임을 실시간으로 따라가는 데 어려움이 있다. 수렴과 초점의 불일치란 사용자가 느끼는 영상의 거리와 실제 눈의 초점이 맞는 거리가 다른 데서 오는 문제로 장시간 관찰 시 눈의 불편함을 유발하는 것이다.이어, 과중한 무게와 불편한 착용감에 대한 이슈도 있다. 현재 AR와 VR의 경우 HMD 형태의 기기가 대부분이다. 그렇지만 이는 실제로 착용하는 부분에 해당되는 것이고, 가상 영상을 구현하기 위한 다양한 장비들은 안경, 시계, 의복 등과 같이 착용할 수 있는 형태로 된 웨어러블 컴퓨터에 따로 탑재된다. 이러한 장비의 무게와 불편한 착용감 때문에 아직 사용자들이 거부감을 느낀다. 그러므로 AR와 VR를 위한 입출력 장치들은 경량·소형화돼야 하고, 착용감과 디자인도 우수하고 세련돼야 할 것이다.이렇듯 성공적인 AR와 VR의 대중화를 위해서는 아직 극복해야 할 문제가 많다. 그렇기 때문에 학계와 산업계의 연구개발자들은 할 일이 많다. 언젠가는 공상과학 영화에 자주 등장하는 것처럼 안경이나 투명 유리창을 통해 실제 현실과 가상현실이 혼합된 세계가 우리의 일상생활을 증강시키기를 기대해 본다.이병호 서울대 교수 전기·정보공학

지금 상황은 정말이지 ‘가축전염병 잔혹사’라 할 만하다. 역대 최고 수준의 조류인플루엔자(AI) 사태가 끝을 보이는 중에 덮쳐온 구제역을 말함이다. 이번 AI 사태는 작년 10월 말 충남 천안의 봉강천 야생 원앙에게서 AI 감염이 처음으로 확인되면서 시작됐다. 피해는 역대 최고로 전국에 걸쳐 살처분한 가금류가 3300만마리에 이른다. 대규모로 산란계를 살처분한 탓에 지난 설에는 미국산 달걀이 비행기를 타고 국내로 반입될 정도였다. 지금까지 살처분에 따른 피해보상금액만도 2000억원에 이를 정도라니 이번 AI 피해를 짐작할 수 있다. AI는 열에 매우 약해서 섭씨 75도 이상에서 5분 정도만 가열해도 사멸된다. AI가 사람을 감염시키기는 쉽지 않지만 중국에서 보듯이 사람 감염이 전혀 불가능한 것은 아니다. 하지만, 사람 감염이 가능하자면 일차적으로 고농도의 AI에 직접 노출돼야만 한다. 우리나라에서 위험군은 살처분이나 매몰작업 등에 참여하는 인력이다. 이런 특별한 경우가 아니라면, 국내 사정을 감안하건대 사람 감염이 일어나기는 현실적으로 어렵다. 실제 지금까지 국내에서 사람이 AI에 감염된 사례는 없다.설대우 중앙대 교수·분자세포병리학우리나라에서는 2003년부터 지금까지 6차례에 걸쳐 AI가 유행했다. 모두 H5 계열의 고병원성이다. AI가 유행할 때마다 대규모 살처분이 시행되다 보니, 살처분이 최선이냐에 대한 논란이 끊이지 않는다. 하지만, H5 계열의 고병원성 AI는 살처분이 최선책 중 하나임을 부인할 수는 없다. 고병원성이어서 살처분을 신속하게 실시하지 않으면 감염된 가금류가 바이러스 생산 공장 역할을 하게 돼 확산 방지를 더욱 어렵게 할 수 있기 때문이다. 백신 사용도 논란이 되고 있지만 백신은 고려할 게 많다. 백신 생산에 시간이 많이 걸리고 개체수가 많다 보니 신속한 접종도 쉬운 일이 아니다. 백신의 효과도 의문이고 백신 자체가 바이러스 변이를 촉발하는 문제, 특히 백신을 접종한 가금류를 식용으로 사용했을 때 사람에 대한 안전성도 따져봐야 한다.구제역도 AI와 마찬가지로 바이러스성 가축질병이다. 소, 돼지, 염소 등 발굽이 갈라진 동물이 감염대상이다. 전염성이 워낙 강해 바이러스 농도가 높을 경우에는 공기를 통해서도 확산이 가능하다. 이 때문에 확진되면 신속히 도살하거나 매몰 처분한다. 구제역은 현재로서는 치료법이 없어 백신을 접종해 예방하는 게 최선이다. 이번 대규모 AI 사태가 초기 대응 실패로 피해가 커진 점에 비춰, 구제역 발병이 아직 초기 단계이긴 하지만 위기단계를 ‘경계’로 취하고 축산농가에 대해 현재 전국적으로 이동제한 조치가 내려진 상태다. 구제역 바이러스는 사람을 감염시키지는 못한다. 면역성이 낮은 사람이 감염된 경우가 있다는 논란이 있긴 하지만 공식적으로 사람이 구제역 바이러스에 감염된 사례는 아직까지 없다. 구제역 바이러스도 AI와 마찬가지로 열에 매우 약해 살균처리돼 유통 중인 우유나 가열해 익힌 고기는 위험성이 전혀 없다. 국내에서 구제역이 발생한 것은 여러 차례지만, 2011년에 약 300만마리의 소, 돼지 등이 살처분돼 매몰된 적이 있다. 말 그대로 축산농가가 초토화됐었다. 지금 구제역도 그때의 기억과 함께 지금의 AI 사태가 겹쳐져 우려가 커지는 상황이다. 특히 최선의 예방 수단이라고 할 수 있는 백신이 충분한 효과를 내지 못하면서 축산농가의 시름이 깊어지고 있다.AI든 구제역이든 전염성이 강한 질병은 초기대응이 전체 국면을 결정한다. 지난 6차례의 예에서 보듯 AI 유행은 이제 상시적이다. 구제역 역시 일단 발병하면 확산이 빠르고 피해 규모도 크다. 모든 화력을 초기 대응에 집중해 신속한 진압을 이뤄내야 한다. 초기 대응에 실패하게 되면, 피해 규모도 그렇지만 살처분도 피해갈 수 없기 때문이다.설대우 중앙대 교수·분자세포병리학

4차 산업혁명의 물결이 거세다. 4차 산업혁명의 화두를 일으켰던 2016년 다보스 포럼이 올해에는 4차 산업혁명으로 인한 사회적 문제나 위험요소에 대한 대책을 주요 의제로 다뤘다. 작년 다보스 포럼이 미래의 장밋빛 전망을 제시한 데 반해 올해 다보스포럼은 미래의 고용변화 등 위험요소를 적시하고 소통과 책임의 리더십을 통해 풀어나갈 것을 주문했다.올해 다보스 포럼의 주제변화는 4차 산업혁명이 기술 자체의 혁명이라기보다 사회 속에서 일어나는 인간을 위한 변혁이며, 궁극적으로 인간의 웰빙을 위한 인간중심의 르네상스 혁명이라는 것을 암시한다. 즉 4차 산업혁명의 본질은 빅데이터, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등의 기술을 이용해 인간의 신체 및 인지의 대상을 향상시키는 인간 능력 확장을 의미한다. 인간 능력이 확장되면 현실은 확장된 현실, 곧 증강현실(AR)이나 맞춤현실이 된다. 확장된 현실에서 인간의 인지능력도 확장되고 인간의 사용자 경험(UX)도 개인화, 맞춤화돼간다. 인간의 인지기능을 향상할 뿐 아니라 인간이 세상을 보는 관점을 바꾸는 패러다임의 개혁이며, 인간의 전통적 역할을 바꾼다는 점에서 ‘인간 혁명’으로 볼 수 있다. 즉 4차 산업혁명은 기술 자체의 혁신이라기보다 기술의 융합과 인지혁명을 결합한 인간의 사용자 환경(UI)과 UX의 혁신이며, 그를 통해 인간에게 편의를 제공하는 인간중심의 혁명이다.신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학1차에서부터 3차까지 이르는 산업혁명의 단계적 역사는 기술 중심의 혁신이었다. 증기기관을 이용한 공장식 생산(1차), 전기와 자동화기술을 이용한 대량생산(2차), 인터넷과 디지털기술의 정보화혁명(3차)은 새로운 기술개발이 모멘텀이 된 기술혁신이었다. 물론 4차 산업혁명도 기술이 중요한 역할을 하지만 그러한 기술이 완전히 새로운 것은 아니다. 빅데이터는 예전의 데이터마이닝이 이어진 것이고, IoT는 이전의 유비쿼터스 컴퓨팅이었고, AI와 로봇도 오래전부터 연구됐던 분야이다. 또한 3D, 가상현실(VR) 등도 1990년에 기술적으로 개발이 완료됐던 기술이다. 4차 산업혁명이라는 이름으로 새롭게 주목받게 된 계기는 이들 기술이 새로운 UI와 인터페이스로 사용자의 경험을 극대화한 서비스, 최적의 개별화·맞춤화된 콘텐츠와 결합됐기 때문이다. 즉 4차 산업혁명은 다양한 기술이 인간의 인지영역과 융합해 인간에게 도움을 줄 수 있는 인터페이스 혁명이요, UX의 확장이다.사물에 인터넷 연결이 가능한 센서를 붙이는 것이 3차 산업혁명이라면 4차 산업혁명은 그 연결된 센서 위에 새로운 UX를 만들어내고 새로운 가치를 도출해 블루오션적 산업기회를 만들어 내 초연결사회의 새로운 생태계를 만들어낸 패러다임의 혁신이다. 그리고 어떤 정보를 어떻게, 또 왜 분석하는지를 실시간으로 알려주는 데이터 환경이 구축될 것이다. 이 과정에서 자동화하고 인간에게 적절한 인터페이스를 제공하는 것이 AI 기술이며, 이것에 인간과의 감성적 교류를 포함한 특별한 기능까지 더해 구체화된 것이 로봇공학 기술이다.이러한 환경이 안정되게 구축되기 위해 완전한 사용자중심의 기술, 환경을 만들어내는 인지과학의 혁신이 수반돼야 한다. 인지과학은 인간중심의 원리에서 4차 산업혁명을 이끌고 조율하는 역할을 수행하고 있다. 기술 자체의 발전도 중요하지만 인간이 세상을 인지하는 과정과 사용자 관점의 변화가 4차 산업혁명의 핵심이다. 앞으로 4차 산업혁명의 기술은 인간의 인지의 확장과 관점의 변화를 유도하는 기술이 성공을 거둘 것이다. 아울러 사용자 경험의 개인화와 인간의 동기와 행동을 자연스럽게 유발하는 행동유도적 기술이 4차 산업혁명의 핵심 기술이 될 것이다. 따라서 빅데이터, AI, IoT 등은 기술 중심으로 접근하기보다 인간중심의 관점에서 해석·접근·디자인돼야 한다.신동희 중앙대 교수·인간컴퓨터상호작용학