머리가 큰 사람들은 ‘대두’(大頭)라고 놀림 받기 십상이다. 하지만 세상의 ‘대두인’들이 자신감을 가져도 될법한 연구 결과가 나왔다. 태어날 때부터 머리가 큰 사람이 더 똑똑해지고 대학 갈 확률도 높다는 것이다. 최근 영국 에딘버러 대학 연구팀은 UK 바이오뱅크(UK biobank)의 데이터를 바탕으로 분석한 결과 머리 큰 사람이 인지능력 테스트에서 더 높은 점수를 얻었다는 논문을 발표했다. 이번 연구는 '머리크기=지능'이라는 그간의 속설이 어느 정도 근거가 있다는 점에서 흥미롭다. 사실 머리 크기와 지능의 속설은 인류의 진화 과정에 뿌리를 두고 있다. 원시인류에 비해 현 인류의 평균 뇌 용량이 2~3배 커졌기 때문이다. 그러나 사람의 뇌가 두개골에 쌓여 있어 머리 크기만으로 정확한 뇌 크기를 알 수 없다는 맹점이 있다. 또한 사람의 지능이 뇌 전체 크기보다는 대뇌피질(대뇌 표면의 회백질로 이루어진 부분) 등 특정 부위의 발달과 관계가 깊다는 것이 과학계 주류의 생각이다. 　 　 이번 연구팀은 UK 바이오뱅크에 기록된 총 50만 명의 신체 정보를 분석해 이루어졌다. 영국은 암, 치매, 뇌졸중, 당뇨병 등 주요 질환을 체계적으로 연구하기 위해 UK 바이오뱅크를 설립, 자국민 50만 명의 인체자원과 유전자 정보를 확보해 활용하고 있다. 연구를 이끈 이안 디어리 교수는 "확보된 샘플을 분석한 결과 출생 단계의 머리 둘레와 뇌 크기가 향후 인지능력, 수-언어 발달과 중요한 연관이 있음이 확인됐다"면서 "특정 유전자의 경우 정신적, 육체적 건강에도 영향을 미친다는 사실이 드러났다"고 밝혔다. 이어 "연구가 발전되면 장차 아이가 커서 대학을 갈 수 있을 지 없을 지 까지 예측이 가능할 수 있다"고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

올여름 기상청은 잦은 오보와 뒤늦은 예보로 많은 비난을 감내해야 했다. 이런 대중적 비난의 기저에는 ‘당연히 예보는 정확해야 한다’는 당위가 자리잡고 있기 때문이다. 정확한 예보는 양질의 관측 자료, 우수한 기상 모델과 자료 해석을 가능케 하는 과학적 이론 등이 골고루 갖춰진 때에야 가능하다. 이러한 요소들은 기상 과학의 발전과 함께 자연스럽게 진화를 거듭하면서 보다 정확한 예보로 나아간다. 그나마 예보가 가능한 분야는 기상 현상을 비롯한 일부 자연현상뿐이다. 인류가 직면한 자연재해들은 발생 시기와 크기를 예측하기조차 쉽지 않다. 지난달 부산, 울산 등에서 가스 냄새, 개미떼 이동, 물고기 떼죽음 등이 나타나 대지진의 전조 아니냐는 불안감이 확산됐다. 과거 여러 지진 사례와도 비교되면서 해당 지역 주민들은 여름을 걱정스레 보내야 했다. 이런 가운데 지난달 24일 이탈리아 중부 산간지역에서는 규모 6.2의 지진으로 300명에 이르는 인명 피해가 발생했다. 특히 이번 지진은 2009년 308명의 사망자를 낳은 규모 6.3의 라퀼라 지진의 진앙지로부터 40여㎞ 떨어진 지역이란 점에서 더욱 주목받고 있다. 당시 이탈리아 정부는 지진으로 많은 피해가 발생하자 사전에 적절한 경고를 하지 않았다는 이유로 과학자 6명을 과실치사 혐의로 기소했다. 과학계는 아직까지 신의 영역으로 남아 있는 문제로 책임을 묻는다며 반발했다. 이같이 예고 없이 발생하는 자연재해의 사전인지에 대한 중요성이 부각되면서 이를 효과적으로 수행할 수 있는 과학적 방법에 대한 관심도 늘고 있다. 전조 현상은 지진을 포함한 자연재해를 비롯해 의학, 산업, 경제 분야 등 일상생활의 여러 부문에서 다양하게 활용되고 있다. 전조 현상의 분석은 활용 부문에 따라 재해를 미연에 막거나 피해를 최소화하는 긍정적인 면이 있다. 지진의 경우, 전조 현상으로 활용되는 것들은 지진운, 지진광, 동물의 이상행동, 라돈 가스 농도, 지하수 수위 변화 등을 들 수 있다. 이들 현상은 지진 발생과 관련해 어느 정도 과학적으로 설명이 가능하다. 지진운, 지진광은 단층대를 가로질러 작용하는 압축력으로 인해 광물에 압전 현상이 발생하고 그 결과 대기권 내의 전하 배열에 영향을 미쳐 특정한 모양의 구름이 형성되거나 빛의 발현으로 나타난다는 것이다. 동물의 이상 행동은 이런 전하 유도로 인한 교감 신경 교란의 결과로 설명되기도 한다. 라돈 가스 농도 증가와 지하수위 변화는 단층과 지각의 변형에 따른 심부 지각에 위치한 라돈의 대기 중 배출과 지하수 유동의 결과로 설명된다. 하지만 지진 전조 현상으로 언급되는 이런 현상들을 지진 예지에 활용하기에는 여러 가지 부적합한 면이 있다. 특정 현상이 전조 현상으로 의미 있게 활용되기 위해서는 몇 가지 조건을 만족해야 한다. 먼저 해당 현상의 발생 원리가 과학적으로 명확히 설명 가능해야 하며, 해당 현상이 재해와 관련해 반복적이고 일관성 있게 관측돼야 한다. 또 전조 현상이 관측된 뒤 해당 재해가 발생하지 않는 경우가 매우 적어야 전조 현상으로서의 신뢰도가 높아진다. 해당 현상을 만들어 내는 요인이 재해 유발 외에도 다양한 현상의 전조 현상이라고 할 경우 원인을 특정하기 어려워지므로 전조 현상으로 활용하기는 쉽지 않다. 다양한 요인이 존재할 경우 전조 현상으로 무리하게 해석하면 사회적 혼란을 야기할 수 있기 때문이다. 최근 과학계는 불완전한 전조 현상을 이용하기보다는 구체적이고 직접적인 자료 해석에 중점을 둔 사전 예지 방안을 모색하고 있다. 첨단 장비를 활용한 조밀한 관측을 기반으로 한 다양한 연구로 자연재해의 여러 신비들이 하나둘 풀리고 있다. 자연재해 예보가 가능한 날도 그리 요원해 보이지 않는다. 인간의 자연에 대한 끝없는 호기심 덕분이다. 재해 예보라는 오랜 숙원이 풀릴 날을 손꼽아 기다린다.

1500만 페이지 의료정보 분석 의사·환자 맞춤 치료옵션 제공 우리나라에도 인공지능(AI) 의사가 환자를 진료할 수 있게 됐다. IBM과 가천대길병원은 국내 최초로 IBM의 인공지능 ‘왓슨’을 도입해 암 치료에 적용한다고 8일 밝혔다. IBM이 2004년 개발을 시작한 ‘왓슨’은 2011년 미국의 유명 퀴즈쇼 ‘제퍼디’ 우승자들을 꺾고 우승하며 세계 과학계를 뒤흔들었다. IBM은 ‘왓슨’을 의료 분야에 적용한 플랫폼 ‘왓슨 포 온콜로지’를 개발해 지난해부터 미국 메모리얼 슬론 케터링 암센터에서 활용하고 있다. 클라우드 기반의 ‘왓슨 포 온콜로지’는 방대한 분량의 정형 및 비정형 데이터를 분석해 의사들에게 환자 개인에 맞춘 치료 옵션을 제공한다. 왓슨 포 온콜로지는 1500만 페이지에 달하는 의료 정보를 학습하고 환자 수천 명의 사례에 적용해 치료 방법을 제시한다. 이언 가천대 길병원 인공지능기반정밀의료추진단장은 “왓슨 포 온콜로지는 방대한 양의 개별화된 데이터를 분석하고 실제 임상에 활용할 수 있도록 제시해 우리 의료진이 세계 수준의 의료 서비스를 제공할 수 있도록 도울 것”이라고 말했다. 가천대길병원은 10월 중순부터 왓슨 포 온콜로지를 유방암과 폐암, 대장암, 직장암, 위암 등 국내에서 많이 발병하는 주요 암 치료에 본격적으로 활용할 계획이다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

서경배 아모레퍼시픽그룹 회장이 사재 3000억원을 출연해 과학재단을 만든다고 한다. 사드 갈등을 비롯한 정치권의 갈등으로 시끄러운 요즘 오랜만에 들리는 반가운 소식이 아닐 수 없다. 그가 만드는 재단은 앞으로 연구 기반이 다른 선진국에 비해 취약한 기초과학 육성에 힘을 쏟는다고 하니 더더욱 높이 평가하게 된다. 국가가 나서서 할 일을 기업인이 그것도 회삿돈이 아닌 개인 돈을 쏟아부어 과학 발전에 이바지하겠다고 결심하기는 쉬운 일이 아니기 때문이다. 서 회장은 앞으로 지원 규모를 1조원까지 늘리겠다고도 했다. 일부 기업의 오너들이 재단을 설립하는 일은 종종 있었다. 다 그런 것은 아니지만 상속세 등을 피해 가고자 하는 의도도 있었던 게 사실이다. 서 회장의 과학재단에 대한 관심과 기대가 큰 까닭이 바로 거기 있다. 그가 첫 조치로 이사회에서 의결권이 필요 없는 우선주부터 출연하겠다고 나선 것도 상속에 재단을 이용하려고 한다는 논란을 피하기 위해서다. 그의 진정성이 엿보이는 대목이다. 화장품 회사가 기초과학 지원에 나선 것도 놀랍다. 보통 기업들이 과학 투자에 잘 나서지도 않거니와 투자한다고 해도 당장 돈이 되는 반도체·통신 등 응용과학에 나선다. 하지만 그는 단기적 성과보다 멀리 내다보고 기초과학에 미래를 걸었다. 많은 부를 창출하는 응용과학도 사실 기초과학이 바탕이 돼야 한다. 그렇기에 기초과학의 저변을 다지겠다는 그의 계획이 앞으로 과학계와 국가 발전의 밑거름이 될 것은 분명하다. 그의 지원에 힘입어 이제 우리나라에서도 노벨상 수상자가 나오길 기대한다. 그는 “과학을 포기하면 미래를 포기하는 것”이라는 신념을 갖고 있다고 한다. 1990년대 경영난으로 폐업 위기까지 갔지만 연구소에서 수백 번의 실험 끝에 내놓은 신제품이 날개 돋친 듯 팔리는 것을 경험하면서다. 아모레퍼시픽이 K뷰티의 선구자로 꼽히고, 포브스지가 선정한 100대 혁신기업 28위에 오른 것도 다 이런 그의 경영철학이 원동력이 됐을 것이다. 기업인들의 일탈이 많은 우리나라에서도 이제 존경받는 부자가 나올 때가 됐다. 세계 최고 부자인 미국 빌 게이츠 마이크로소프트 공동창업자는 이제 기업가보다 자선사업가로 더 유명하지 않는가. 서 회장처럼 다른 기업에서도 사회적 책무에 적극적으로 나서길 바란다.

리우올림픽 개막식에서 난민팀 입장은 예상치 못한 감동을 주었다. 스포츠로 세계 평화를 이룩한다는 쿠베르탱의 올림픽 정신에 딱 들어맞는 순간이었다. 과도한 상업주의, 약물복용, 심판의 오심 등으로 도마에 오른 올림픽에 대한 비판을 상쇄할 수 있을 정도였다. 올림픽 메달은 감동과 기쁨을 주지만 다른 의미도 갖는다. 올림픽의 메달은 선수 자신에게는 노력에 대한 보상과 미래의 기회를 뜻한다. 국민들에게는 즐거움과 감동을 주고 국가에는 스포츠 강국으로서의 이미지를 부여한다. 해당 분야에 대한 관심을 불러일으키는 매력으로도 작용한다. 김연아의 메달로 피겨스케이팅이 큰 인기를 얻었고 ‘김연아 키드’라고 불리는 유망주들이 크고 있다. 그렇다고 올림픽 메달이 정부의 스포츠정책의 목적이어서는 곤란하다. 스포츠정책의 목적은 스포츠를 통해 국민들 삶을 건강하고 즐겁게 만드는 데 있어야 한다. 올림픽의 메달은 이 목적을 위한 중간 단계나 수단일 뿐이다. 과학계에서 노벨상도 올림픽 메달과 비슷하다. 올림픽 메달을 딴 선수는 세계 최고의 실력을 공식 인정받는다. 마찬가지로 노벨과학상 수상자는 세계 최고 수준의 과학연구 성과를 공식 인정받는 것이다. 당사자에게는 노력과 재능에 대한 보상과 명예이고 국가와 국민에게는 영광, 자부심, 관심을 촉발하는 이벤트라는 점도 비슷하다. 첫 올림픽 금메달과 첫 노벨과학상은 상징적이다. 1970년대에 한국은 스포츠를 통해 절대빈곤에서 벗어나 먹고살 만해졌음을 세계에 보여주려 했다. 그래서 1976년 레슬링의 양정모 선수가 올림픽 첫 금메달을 땄을 때 온 나라가 축제 분위기였다. 만일 한국 과학자가 노벨과학상을 타면 열광의 분위기는 그때보다 더할 것이다. 한국은 빠른 산업화를 이루었고 일부 분야에서는 선진국을 앞서고 있기도 하다. 과학기술 연구개발에 대한 투자와 연구성과 모두 빠른 속도로 성장하고 있다. 그런 한국의 과학기술을 대내외에서 인정받고 싶은 열망은 자연스럽다. 이를 위한 방법 중 하나가 노벨과학상이다. 이 때문에 정부와 국민 모두 노벨과학상에 관심이 많고 기대가 크다. 매년 10월 노벨상 수상자가 발표될 때마다 ‘혹시나 하고 기대했다 역시나’ 하고 실망하고 일본이나 중국을 부러워하며 ‘우리는 언제쯤 받을까’란 질문을 반복한다. 정부는 노벨과학상이 목표라는 의도를 숨기기 어려운 기초연구 지원책을 펼쳤다. 외국 수상자들에게 한국의 수상 가능성을 물었을 때 “노벨과학상은 그 자체가 목적이 아니라 열심히 꾸준히 연구한 결과에 따라오는 것”이라는 답은 우리에겐 설득력 없게 들린다. 우리나라의 노벨과학상 열망은 외국에도 널리 알려져 있다. 영국의 세계적 과학 학술지 ‘네이처’는 지난 6월 2일자에 한국의 과학연구에 대한 5쪽 짜리 기사를 실었다. 기사의 첫 장에는 크고 굵은 글씨로 쓴 ‘남한의 노벨상 꿈’이란 표제가 선명하다. 기사는 한국의 연구비가 빠른 속도로 증가했고 기초과학연구원(IBS)이 매우 유망한 연구 주제에 도전 중이라고 말한다. 그러나 한국의 과학자 사회와 연구실 문화를 언급하면서 노벨과학상의 꿈을 위해서는 돈 말고도 많은 것이 필요하다고 지적했다. 익숙한 내용이지만 세계적 학술지를 통해 읽게 되니 민망했다. 연구자 개인은 노벨과학상을 연구의 목표로 삼을 수 있다. 그러나 한 국가의 기초과학 정책의 목표가 노벨과학상일 수는 없다. 노벨과학상 수준의 연구를 할 인재를 키우고 사회가 그들의 연구에 관심과 지지를 보내도록 하는 것, 그래서 과학발전을 통한 국가발전이 목표가 되어야 한다. 그렇지 않으면 한국인이 노벨과학상을 받더라도 수상자 개인의 영광을 넘어서는 사회 파급 효과를 기대하기 어렵다.

인간최고의 반려동물인 개의 수명연장을 위해 프로젝트가 진행돼 관심을 끌고있다. 최근 미국 워싱턴대학 연구팀은 노화를 지연시키는 목적으로 한 개 대상 1차 임상실험이 성공적으로 진행됐다고 밝혔다. 사람의 ‘무병장수'(無病長壽)를 위한 연구는 과학계에서 널리 진행 중이지만 '또하나의 가족'인 개와 고양이를 대상으로 한 노화 연구도 일각에서 이미 시도되고 있다. 일반적으로 애완견의 수명은 10-13년 정도. 이 때문에 애완견을 '가족'으로 여기는 사람들에게 있어서는 개의 짧은 수명이 큰 고통으로 다가온다. 워싱턴 대학 연구팀이 진행한 이번 실험의 핵심은 ‘라파마이신'(rapamycin)을 개에게 투여하는 것이다. 남태평양 라파누이 섬 토양에 서식하는 박테리아에서 분리된 물질인 라파마이신은 현재 장기이식환자들에게 투여하는 면역억제제로 사용되고 있다. 흥미로운 사실은 지난 2009년 텍사스 대학 연구팀의 실험 결과 라파마이신이 쥐의 수명 연장에 효과가 있다는 사실이 확인되면서다. 이에 라파마이신은 노화지연약물로 각광 받아왔으며 이후 다양한 연구가 이어져왔다.　 워싱턴 대학 연구팀은 올해부터 본격적으로 개에게 라파마이신을 투여하는 1차 임상실험에 들어갔다. 총 24마리의 개를 대상으로 실시한 실험결과는 흥미롭다. 개의 수명이 늘어났다고 단언할 수는 없으나 심장의 기능이 강화됐다는 성적표를 받아들었기 때문이다. 연구를 이끈 맷 캐벌레인 교수는 "이번 실험의 가장 큰 성과는 부작용이 나타나지 않았다는 점"이라면서 "특히 심장 기능이 강화돼 4년 정도는 더 개의 수명이 늘어날 수 있는 가능성이 열렸다"고 설명했다. 이어 "개의 수명연장에 있어서 중요한 첫걸음을 내딛었다"면서 "향후 대규모 임상실험을 통해 보다 확실한 결과를 얻을 수 있을 것"이라고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

흔히들 "천문학은 구름 없는 밤하늘에서 탄생했다"고 한다. 구름이 없어야 별을 볼 수 있기 때문이다. 우리가 현재 우주에 대해 알고 있는 거의 모든 지식은 알고 보면 별들이 가르쳐준 것이다. 만약 밤하늘에 별들이 없다면 세상은 얼마나 적막할 것인가. 수천 수만 광년의 거리를 가로질러 우리 눈에 비치는 이 별빛이야말로 참으로 심오하다. 별에 대해 꼭 기억해야 할 점은 오늘날 우리가 가지고 있는 천문학과 우주에 관한 지식은 그 대부분이 별빛이 가져다준 것이란 점이다. 우주의 모든 정보들은 별빛 속에 담겨 있었던 것이다. 우리는 별빛으로 별과의 거리를 재고, 별의 성분을 알아낸다. 우리은하의 모양과 크기를 가르쳐준 것도 그 별빛이요, 우주가 빅뱅으로 출발하여 지금 이 순간에도 계속 팽창하고 있다는 사실을 인류에게 알려준 것도 따지고 보면 별빛이 아닌가. 이 심오하기 짝이 없는 별빛에 대해 지금부터 한번 살펴보기로 하자. '광속'도 별빛이 알려준 것이다 지구-태양 간 거리, 곧 1AU는 1억 5000km다. 지구 행성에서 살아가는 우리로서는 이 거리가 얼마나 먼 거리인지 가늠이 잘 안 된다. 시속 100km의 차로 밤낮 없이 달려도 170년이 걸리는 거리라면 그래도 조금은 감이 잡힐 것이다. 이 먼 거리를 빛은 8분 20초 만에 주파한다. 이 빠른 빛이 1년간 달리는 거리를 1광년(Light Year 또는 LY)이라 한다. 미터 단위로는 약 10조km쯤 된다. 그런데 카시니 시대에 이르도록 빛이 입자인지 파동인지, 또는 속도가 있는 건지 무한대인지 알려지지 않고 있었다. 인류에게 빛이 속도가 있다는 사실을 알려준 것도 역시 '별빛'이었다. 이 경우는 위성이기는 하지만. 카시니는 제자인 덴마크 출신 올레 뢰머에게 목성의 위성을 관측하는 임무를 맡겼는데, 1675년부터 목성에 의한 위성의 식(蝕)을 관측하던 올레는 식에 걸리는 시간이 지구가 목성과 가까워질 때는 이론치에 비해 짧고, 멀어질 때는 길어진다는 사실을 알게 되었다. 목성의 제1위성 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타났던 것이다. 바로 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 이오가 불규칙한 속도로 운동한다고 볼 수는 없었다. 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 지구 궤도 반지름은 당시 카시니에 의해 1억 4천만km로 밝혀져 있는만큼 빛의 속도 계산은 어려울 게 없었다. 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9800km에 비해 28% 정도의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 획기적인 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 광속도 발견으로 과학계의 스타로 떠올랐다. 우주의 크기를 알려준 '별빛' 그 다음으로 별빛에서 중요한 단서를 찾아낸 사람은 페루의 하버드 천문대 부속 관측소에서 사진자료를 분석하던 여류 천문학자 헨리에타 리비트였다. 1902년 변광성을 찾는 작업을 하던 리비트는 사진자료를 근거로 소마젤란 은하에서 적색거성으로 발전하고 있는 늙은 별인 세페이드 변광성 32개를 발견했다. 이 별들이 지구에서 볼 때 거의 같은 거리에 있다는 점에 주목한 그녀는 변광성들을 정리하던 중 놀라운 사실 하나를 발견했다. 한 쌍의 변광성에서 변광성의 주기와 겉보기 등급 사이에 상관관계가 있다는 점을 감지한 것이다. 곧, 별이 밝을수록 주기가 느려진다는 점이다. 레빗은 이 사실을 공책에다 "변광성 중 밝은 별이 더 긴 주기를 가진다는 사실에 주목할 필요가 있다"고 짤막하게 기록해 두었다. 이 한 문장은 후에 천문학 역사상 가장 중요한 문장으로 꼽히게 되었다. 이들 변광성은 일정한 변광 주기를 가지고 있는데, 밝은 것일수록 주기가 길다. 광도는 거리에 따라 변하지만, 주기는 거리와 관계가 없기 때문에 변광성은 우주의 거리를 재는 표준촛불이 되었다. ​이것은 우주의 크기를 잴 수 있는 잣대를 확보한 것으로, 한 과학 저술가가 말했듯이 천문학을 송두리째 바꿔버릴 대발견이었다. 이로써 인류는 연주시차가 닿지 못하는 심우주 은하들까지의 거리를 알 수 있게 되었다. 또한 천문학자들은 표준 촛불이라는 우주의 자를 갖게 됨으로써, 시차를 재던 각도기는 더 이상 필요치 않게 되었다. 리비트가 밝힌 표준 촛불은 그녀가 암으로 세상을 떠난 2년 뒤에 위력을 발휘했다. 에드윈 허블이 안드로메다 성운에 있는 변광성을 발견하고 이를 표준촛불로 삼아 성운까지의 거리를 확정함으로써, 그때까지 우리은하 내에 있는 것으로 믿어졌던 안드로메다 성운이 우리은하 밖의 외부은하임이 밝혀졌던 것이다. 이로써 우리은하가 우주 전체로 알고 있었던 인류의 우주관은 일대 혁신을 맞게 되었다. 밤하늘에서 빛나는 모든 것들이 우리 은하 안에 속해 있다고 믿고 있던 인류에게 이 발견은 청천벽력과도 같은 것이었다. 갑자기 우리 태양계는 자디잔 티끌 같은 것으로 축소되어버리고, 지구상에 살아 있는 모든 것들에게 빛을 주는 태양은 우주라는 드넓은 바닷가의 한 알갱이 모래에 지나지 않은 것이 되었다. ​따지고 보면, 우주의 팽창이라든가 빅뱅 이론 같은 것도 레빗의 표준 촛불이 있음으로써 가능한 것이었다. 리비트가 변광성의 밝기와 주기 사이의 관계를 알아냄으로써 빅뱅의 첫단추를 꿰었다고 할 수 있다. 허블은 이러한 리비트에 대해 그의 저서에서 “헨리에타 리비트가 우주의 크기를 결정할 수 있는 열쇠를 만들어냈다면, 나는 그 열쇠를 자물쇠에 쑤셔넣고 뒤이어 그 열쇠가 돌아가게끔 하는 관측사실을 제공했다”라며 그녀의 업적을 기렸다. 별은 무엇으로 이루어져 있는가? ​ 1835년, 프랑스의 실증주의 철학자 콩트는 다음과 같이 말했다. “과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 결코 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있나 하는 문제이다.” 그러나 결론적으로, 이 철학자는 좀 신중하지 못했다. ‘절대 불가능하다’란 말은 참 위험한 말이다. 콩트가 죽은 지 2년 만인 1859년, 하이델베르크 대학 물리학자 키르히호프가 별이 어떤 물질로 이루어져 있는가 하는 계산서를 뽑아내는 데 성공했다? 무엇으로? 바로 별빛에 그 답이 있었다. 키르히호프는 태양광 스펙트럼 연구를 통해, 태양이 나트륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연과 같은 매우 평범한 원소들을 함유하고 있다는 사실을 발견했다. 인간이 ‘빛’의 연구를 통해 영원히 닿을 수 없는 곳의 물체까지도 무엇으로 이루어졌나 알아낼 수 있게 된 것이다. 키르히호프의 스펙트럼을 얘기하기 전에 우리는 먼저 어느 불우한 유리 연마공의 라이프 스토리에 잠시 귀 기울여보지 않으면 안된다. 왜냐하면, 이 무학의 유리 연마공이 이미 한 세대 전에 키르히호프의 길을 닦아놓았기 때문이다. 그가 요제프 프라운호퍼(1787~1826)다. 유리공장에서 일하면서 광학과 수학을 독학으로 공부하여 망원경 제작자가 된 프라운호퍼는 스펙트럼의 색들이 유리의 종류에 따라 어떻게 굴절하는지 알아보기 위해 망원경 앞에 프리즘을 달았다. 역사상 최초의 분광기라 할 수 있는 것이었다. 이 실험에서 프라운호퍼는 그의 이름을 불멸의 것으로 만든 놀라운 검은 띠들을 발견했다. 빛의 성질에서 유래한 '프라운호퍼 선'을 발견한 것이다. 그는 태양 이외의 천체에 대해서도 스펙트럼 조사를 했다. 달과 금성, 화성을 분광기에 넣었을 때도 똑같은 선을 볼 수 있었다. 그러나 망원경을 항성으로 겨누었을 때는 상황이 달랐다. 별마다 각기 특유의 스펙트럼을 보여주는 것이다. 그는 햇빛 스펙트럼의 세밀한 조사를 통해 모두 324개의 검은 선을 발견했는데, 이 선들이 무엇을 뜻하는 건지 끝내 알 수 없었지만, 이것이야말로 저 천상의 세계가 무엇으로 이루어져 있는지를 밝혀낼 수 있는 열쇠로서, 19세기 천문학상 최대의 발견이었던 것이다. 프라운호퍼의 암선이 뜻하는 것은 그로부터 한 세대 뒤 키르히호프에 의해 완벽하게 해독되었다. 태양을 해부한 사나이​ ‘별의 물질을 아는 것은 불가능하다’고 단정한 콩트의 말을 보기 좋게 뒤집은 키르히호프는 칸트가 태어난 지 꼭 백년 만인 1824년 칸트의 고향 쾨니히스베르크에서 태어났다. 그리고 쾨니히스베르크 알베르투스 대학에서 전기회로를 연구하고, 졸업 후 하이델베르크 대학 교수로 갔다. 거기서 키르히호프는 유황이나 마그네슘 등의 원소를 묻힌 백금막대를 분젠 버너 불꽃 속에 넣을 때 생기는 빛을 프리즘에 통과시키는 방법으로 여러 가지 원소의 스펙트럼 속에서 나타나는 프라운호퍼 선을 연구한 결과, 각각의 원소는 고유의 프라운호퍼 선을 갖는다는 사실을 발견했다. 말하자면 원소의 지문을 밝혀낸 셈이었다. 특정한 파장의 빛은 특정한 원소의 가스에 흡수되어 프라운호퍼 선을 만든다. 따라서 어떤 별빛을 분광기로 조사해 프라운호퍼 선을 찾암내면 바로 그 별의 성분을 알 수 있는 것이다. 그는 “해냈다!”고 외쳤다. 이것이 바로 반세기 전 프라운호퍼가 그토록 알고 싶어한 수수께끼였던 것이다. 별의 수수께끼는 모두 별빛 속에 답이 있었던 것이다. 콩트가 죽은 후 2년 뒤인 1859년, 그는 이 같은 사실을 발표했다. 이로써 키르히호프는 태양을 최초로 해부한 사람이 되었고, 항성물리학의 기초를 놓은 과학자로 기록되었다. 그러나 태양이 무엇을 태워 저처럼 막대한 에너지를 분출하는지, 그 에너지 원이 밝혀지기까지는 아직 한 세기를 더 기다려야 했다. 아시다시피 별은 천하 만물의 고향이다. 수소와 헬륨 외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어졌으며, 초신성이 폭발할 때 생성된 것이다. 우리 인간의 몸을 만들고 있는 철, 칼슘, 요드 같은 모든 원소들도 별에서 나오지 않은 것이 없다. 그러니, 별이 없었으면 우리 인간은 존재할 수 없었을 것이다. 별이 일생을 다하고 우주공간에다 장렬히 제 몸을 흩뿌림으로써 우리는 그에서 몸을 받고 마음을 받아 지금 살고 있는 것이다. 그러므로 별은 우리 인간의 어버이다. 별은 그처럼 위대하다. 별빛은 그처럼 심오하면서 자애롭다. 지금이라도 바깥으로 나가 밤하늘의 별들을 우러러보라. 오늘밤도 무한 공간을 달려온 별빛이 바람에 스치우며 우리를 비춘다. 우리 모두는 거기서 왔다. 별이 우리의 고향이다. ​그런 마음으로 별에의 아련한 그리움을 느낀다면 당신은 우주적 사랑을 가슴에 품은 사람일이 틀림없을 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

홍채인식 기술을 탑재한 삼성 스마트폰 ‘갤럭시 노트7’이 출시되면서 생체인식 기술에 대한 관심이 높아가고 있다. 특히 최근 들어 은행에 직접 찾아가지 않고 금융거래를 하는 비대면 금융서비스가 개발되고 지난해 말 인터넷전문은행이 승인을 받는 등 정보통신기술(ICT)과 금융이 결합한 핀테크 시장이 열리면서 ‘생체인식 기술’은 앞으로 더욱 각광받을 산업분야로 꼽히고 있다. 10여년 전만 해도 SF 영화나 소설의 단골 소재로 쓰이며 공상 차원에 머물렀던 생체인식 기술은 지문이나 홍채, 망막, 정맥, 손금, 얼굴 윤곽, 손모양, 족문은 물론 목소리, 필체, 체형, 걸음걸이 등 다양한 신체적, 행동적 특성을 개인식별과 인증 수단으로 활용하는 단계로까지 진입했다. 국경 관리나 공항출입통제 시스템 같은 군사적 보안이나 치안에 주로 쓰이던 것이 기술 발달과 새로운 시장 출현 등과 맞물리면서 2000년대 중반 이후부터 PC보안, 스마트폰 사용자 인식, 콘텐츠 거래 인증, 차량 운전자 인식은 물론 감염병 검역에 이르기까지 활용 범위가 대폭 넓어졌다. 생체인식 기술에 쓰이기 위해서는 ▲모든 사람이 갖고 있어야 할 것 ▲사람마다 달라야 할 것 ▲시간 변화에 영향을 받지 않아야 할 것이라는 3대 요소가 필요하다. 다양한 인식기술 중 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 것은 지문인증과 정맥인증이다. 지문과 정맥 인식은 손가락이나 손등을 인식기에 대는 것만으로도 높은 정밀도로 개개인을 구분해 낼 수 있다는 장점이 있다. 게다가 인식장치의 설치비가 다른 생체인식기술 인식기보다 상대적으로 저렴하기까지 해 지문인식은 생체인식 시장의 30% 이상을 점유하면서 관련 시장을 선도하고 있다. 범죄자 식별 같은 감시 및 보안 영역에서 많이 활용되고 있는 얼굴인식 기술은 대상이 측정기기에 직접 접촉할 필요가 없이 어느 정도 떨어진 위치에서 측정할 수 있으며 일정 수준 이상의 해상도를 가진 카메라만 있으면 실현가능하다는 장점이 있다. 스마트폰에서 사용자와 닮은 연예인을 검색하는 애플리케이션도 기초적인 얼굴인식 기술을 바탕으로 하고 있다. 중국 전자상거래 업체 알리바바는 이미 지난해 3월 얼굴인식을 이용한 결제기술을 선보인 바 있다. ‘얼굴이 곧 지갑’인 시대가 머지않았음을 예고한 것이다. 눈의 중심부에 위치한 동공을 통해 전달되는 빛을 조절하는 홍채를 이용한 인식기술은 가장 빠르게 성장하고 있는 생체인식 분야다. 1960년대 초 홍채정보가 지문처럼 개개인을 식별할 수 있는 ‘눈의 지문’으로 밝혀진 뒤 1987년 미국에서 원천특허를 갖고 있다. 홍채 정보가 유사할 확률은 5억명당 1명꼴에 불과하다. 실제로 홍채는 출생 후 3세 이전에 모두 형성되고 완성된 후 평생 변하지 않는 것으로 알려져 있다. 더군다나 유전정보와 무관하게 일란성 쌍둥이도 서로 다르며 동일인도 왼쪽과 오른쪽의 홍채 정보가 다르고 콘텍트렌즈나 안경을 착용해도 인식이 가능하기 때문에 최적의 생체인식 기술이라는 평가를 받고 있다. 그렇지만 걸림돌도 지니고 있다. 홍채를 등록하는 절차가 복잡한 데다 지문보다 정보인식 시간이 2배 정도 더 걸린다는 점이다. 또 홍채나 망막인식은 인식장치에서 쬐는 적외선이 인체에 해롭지는 않지만 사용자들의 거부감이 강하다는 것도 단점으로 작용한다. 이 밖에도 과학계에서는 뇌파를 이용해 개인 인증을 하는 방법도 연구하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 로봇연구단 박명수 박사는 “개인 생체정보를 활용한 다양한 기술과 기기가 보급되면서 생체인식 기술은 금융, 의료, 공공 분야에 다양하게 활용될 것”이라며 “생체정보 활용에 따른 개인의 거부감 해소와 생체정보 이용과 관리의 투명성 확보가 관련 기술 대중화의 핵심”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불볕더위와 열대야로 밤낮없이 뜨거운 날이다. 더운 날씨에는 사람들이 영화관을 많이 찾아 영화업계도 앞다퉈 대작을 쏟아내고 있다. SF는 영화계에서 사랑하는 주제 중 하나다. 지구과학에서 특히 주목하는 작품들이 있는데 2003년 개봉한 ‘코어’라는 작품이다. 미국 정부가 비밀리에 개발한 무기가 가동되면서 지구 내부에 액체로 이루어진 외핵의 운동이 멈춘다. 그에 따라 지구자기장이 만들어지지 않으면서 지구상 생명체가 절멸할 위기에 처한다. 미국항공우주국(NASA)은 6명의 전문가로 구성된 팀을 만들어 지구 내부로 들어가 운동을 멈춘 외핵에 핵폭탄을 터트려 정상적으로 움직이도록 한다는 내용이다. 지구과학을 주제로 다룬 것도 흥미롭지만, 지구 내부로의 여정에서 나타나는 여러 장면들은 관객의 상상력을 자극하기에 충분했다. 지구 내부의 사실적 묘사를 위해 영화 제작 과정에 많은 지구과학자가 자문단으로 참여했다고 한다. 지구 내부 가장 안쪽에 자리잡은 코어(핵)는 철과 니켈을 주 구성성분으로 하며 내부 압력이 매우 높다. 이곳에는 지구 생성과 함께 많은 에너지원이 쌓여 있고 높은 열이 끊임없이 방출되고 있다. 고온, 고압 환경 때문에 액체 상태인 외핵과 고체 상태인 내핵이 분리되어 공존하고 있다. 액체 상태인 외핵은 지구 생명체의 생존에 중요한 역할을 한다. 지구 내부의 열과 지구 자전으로 외핵 내에서는 끊임없이 액체 철의 유체 운동이 발생하고, 그 결과 지구는 거대한 막대자석의 성질을 가지고, 지구를 감싸는 거대한 자기장을 형성한다. 이 자기장은 우주에서 날아오는 태양풍을 차단해 생명체가 살 수 있는 환경을 만든다. 지구가 생성된 지 45억년 동안 외핵은 꾸준히 운동하며 생명이 숨 쉴 수 있는 환경을 제공한 것이다. 언젠가 지구 내부의 열 에너지원이 바닥나고 내부가 식어 외핵이 고체 상태로 변하면 지구는 더이상 사람이 살 수 없게 될지도 모른다. 외핵은 지구의 자전 속도도 조절한다. 행성은 생성 초기 빠른 회전으로 행성의 모양을 만들고 고유의 자전 속도를 유지한다. 지구는 외핵이 액체로 되어 있어 내핵과 지구 표면이 분리된 채 각기 다른 자전 속도로 회전한다는 것이 밝혀져 과학계에 큰 화제가 되기도 했다. 지구 내부의 이해는 다른 외계 행성의 환경과 성장을 이해하는 데 많은 도움을 준다. 최근 우주 선진국들은 다양한 외계 행성 연구에 집중하고 있다. 외계 행성 연구 결과를 바탕으로 만들어진 영화가 ‘인터스텔라’다. 우리가 살고 있는 지구의 이해는 우주의 신비를 푸는 열쇠다. 영화들에서 등장하는 지구와 다른 행성의 다양한 정보와 지식은 하루아침에 쌓인 것이 아니다. 오랜 기간 동안 수많은 과학자들의 호기심과 노력의 결과물이다. 일부 발견은 오랜 시간이 지나서야 비로소 그 가치를 인정받기도 한다. 기초과학 분야의 발전은 지난한 시간과의 싸움이며, 시간과 연구 역량 투입에 비해 당장의 경제적 효과와 국가적 이득을 창출하지 못하는 경우도 많다. 꾸준한 지원과 인내심을 갖고 지켜봐야 하는 이유가 여기에 있다. 우리나라는 국내총생산(GDP) 대비 연구개발(R&D) 투자 비율이 2014년 4.29%로 세계 1위, 절대 금액 면에서도 세계 6위 수준으로 알려져 있다. 올해 연구개발 투자 총액이 19조원을 넘어선다고 한다. 하지만 이런 양적 성장에도 불구하고 원천 기술개발이나 거대 과학기술에 해당하지 않는 기초과학 연구에 대한 투자는 여전히 소홀하다. 기초과학 연구를 통해 알아낸 지식과 정보가 당장의 먹거리 해결에는 도움이 되지 않을 수 있다. 하지만 이러한 지식과 정보는 인류의 원초적 호기심을 푸는 열쇠를 제공할 뿐 아니라, 인류가 갑작스레 당면할지 모르는 생존의 문제를 푸는 데 가장 중요한 기초 정보가 될 수 있다.

美 매년 1만 1000명 숨지는 황색포도상구균 제거에 특효슈퍼박테리아와 코. 이 둘을 연결할 무언가, 있을까요. 아무런 관계가 생각나지 않는 것이 당연합니다. 두 단어의 연관성이 밝혀진 것이 아주 최근 일이니까요. 독일 연구팀이 우리 콧속에 어마어마한 물질이 있다는 걸 알아냈는데, 그 물질로 슈퍼박테리아를 때려잡을 수 있다는 겁니다. ●독일 연구진 ‘루그두닌’ 발견 독일 튀빙겐대 미생물학 및 면역의학연구소와 유기화학연구소 소속 연구진은 사람의 콧속에 항생물질이 있다는 연구결과를 세계적인 과학 저널 ‘네이처’ 지난달 27일자에 발표했습니다. 연구진에 따르면 사람의 콧속에 살고 있는 세균이 만들어 내는 물질이 치명적인 슈퍼박테리아 중 하나인 ‘메티실린 내성 황색포도상구균’(MRSA)을 제거하는 데 특효약이라는 것입니다. 포도상구균은 1878년 하인리히 로베르트 코흐 박사가 처음으로 찾아냈습니다. 코흐 박사는 결핵균을 발견한 것으로도 유명하죠. 포도상구균은 자연계에 널리 분포하고 있으며 환경에 저항성이 강하기 때문에 생물체에 달라붙어 기생하지 않더라도 장기간 생존할 수 있다는 특징이 있습니다. 더군다나 건강한 사람의 피부, 점막, 상(上)기도, 비뇨기, 소화기 등 다양한 곳에도 존재하고 주변 환경에서 쉽게 발견할 수 있습니다. 문제가 되는 것은 황색포도상구균입니다. 황색포도상구균은 피부에 고름을 만들고 독소를 뿜어내면서 사람을 앓게 만듭니다. 대표적인 증상이 패혈증, 뇌수막염, 폐렴, 골수염 등입니다. 황색포도상구균의 대부분은 페니실린 계열의 항생제에 내성을 갖고 있어서 일단 감염되면 치료가 쉽지 않습니다. 특히 슈퍼박테리아인 MRSA는 미국에서만도 매년 1만 1000명의 목숨을 앗아갑니다. 이번에 독일 연구진이 개발한 MRSA 대응 신무기의 이름은 ‘루그두닌’으로 콧속에 상존하는 ‘스타필로코커스 루그두넨시스’라는 세균에서 내뿜는 항생물질이라고 합니다. 연구진은 생쥐에게 MRSA를 감염시킨 뒤 루그두닌으로 만든 연고를 발라주자 피부 표면의 농양은 물론 피부 깊이 감염된 증상까지 치료되는 것을 확인했다고 합니다. 또 생쥐의 콧속에 스타필로코커스 루그두넨시스를 직접 주입하자 MRSA를 유발시키는 세균의 개체 수가 감소하는 것도 발견했다네요. 연구진이 주목하는 것은 MRSA뿐만 아니라 또 다른 슈퍼박테리아인 반코마이신 내성 장구균(VRE)에도 효과적이라는 점이었습니다. 여기에 30일 동안 실험실에서 다양한 방식으로 배양해봤는데 내성물질도 생기지 않았다니 놀라운 ‘슈퍼 항생제’가 나온 게 아닌가 싶습니다. 과학계가 주목하는 이유는 루그더닌을 이용해 콧속에 분무하는 방식의 약을 만들어 낼 수 있다면 간단하게 슈퍼박테리아를 치료하는 것도 가능하다고 보기 때문입니다. 지금까지 새로운 항생물질은 주로 토양에서 발견돼 왔는데 이렇게 사람의 몸에 살고 있는 ‘인체공생미생물’(microbiome)에서 항생물질을 발견한 것은 이례적이라는 게 과학계의 반응입니다. ●콧속 세균 분석 중 우연히 찾아 재미있는 것은 루그더닌이 콧속에서 찾은 90여가지 세균의 기능을 분석하는 과정에서 우연히 드러났다는 점입니다. 역시 놀라운 과학적 발견은 ‘호기심’에서 비롯된 연구의 ‘우연한’ 결과가 많습니다. 어린아이들이 코를 후빈다고 혼내는 부모님들이 많습니다. 그런데 이번 연구를 보고는, 이런 코파기가 항생물질을 활성화시키는 본능적 행동이 아닐까 하는 엉뚱한 생각도 떠오릅니다. edmondy@seoul.co.kr

본격적인 여름이 시작되고 세계 곳곳은 폭염과 홍수로 몸살을 앓고 있다. 이러한 환경에서 인류의 근심을 더욱 깊게 하는 대표적인 곤충이 있다. 바로 모기다. 인류가 모기를 두려워하고, 더 나아가 오래전부터 ‘전쟁’을 선포한 데에는, 모기가 인간을 죽음으로 몰아넣는 치명적인 바이러스를 옮기기도 하기 때문이다. 특히 지카바이러스의 경우 임신부가 감염되면 뇌가 정상보다 작은 소두증 아이를 낳을 수 있는데, 증상이 가벼워서 감염자를 쉽게 구분해 내기가 어려운 데다 수혈과 성 접촉만으로도 전파돼 더욱 두려움에 떨게 한다. 손톱보다 작지만 끔찍하고 불확실한 위험을 가져다주는 모기. 인류는 백해무익할 것만 같은 모기와의 전쟁에서 승리할 수 있을까. ●방사선·유전자 조작 ‘퇴치전’ 전 세계 과학계가 모기와의 전면전을 치르는 데에는 그만한 이유가 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 한 해 약 7억명이 모기가 옮기는 병에 걸리고, 이 중 말라리아 등에 걸려 사망하는 사람은 72만 5000명에 달한다. ‘사람을 가장 많이 해치는 생명체’ 1위에 당당하게 이름을 올린 것이 바로 모기다. 모기의 뒤를 이어 ‘사람’이 한 해 평균 47만 5000명, ‘뱀’이 평균 5만 명의 사람을 죽이는 것으로 나타났다. 모기가 인간을 죽이는 데 지나친 ‘공헌’을 하는 생물임을 알 수 있다. 인류는 모기와의 전쟁에서 승리하기 위해 첨단 과학의 힘을 입어 각종 ‘첨단 무기’를 구비해 왔다. 그중 하나는 인간에게도 치명적인 방사선이다. 지카바이러스 사태의 진앙인 브라질은 지난 2월 국제원자력기구(IAEA)에서 방사선 기술을 이전받아 모기 퇴치 연구를 시작했다. 수컷 모기에 방사선을 쪼여 불임으로 만드는 것이 목표이며, 실제 실험에서는 방사선에 노출된 수컷과 암컷이 교배해 알을 낳아도 애벌레가 나오지 않았다. 문제는 이 방법이 실효를 거두기 위해서는 불임 모기의 개체수가 일반 모기보다 10~20배 많아야 한다는 사실이다. 인간의 또 다른 첨단 무기는 유전자 조작이다. 영국 생명공학기업인 옥시텍은 수컷 이집트숲모기의 유전자를 조작해 이 수컷에게서 태어난 새끼가 성체로 자라기 전 죽게 만들었다. 이 수컷 모기를 대량으로 풀어놓을 경우 암컷과 교배해도 번식 전에 죽는 새끼를 낳는 것이다. 방사선을 쪼여 불임으로 만드는 것과 유사한 방법이지만, 다른 생물에게까지 영향을 미치는 방사선보다 안전한 데다 효과 역시 더욱 뛰어난 것으로 입증됐다. 실제 옥시텍이 2010년 카리브해 지역에 유전자 조작 모기 330마리를 방사한 결과 현지 개체수가 5분의1로 줄어든 것을 확인했다. 영국의 또 다른 연구진은 유전자 조작을 통해 수컷만 낳도록 하는 모기를 만들기도 했는데, 총 5개의 모기 서식장에 유전자 조작 모기와 일반 모기를 풀어 놓은 결과 총 4개 서식장에서 암컷이 사라지면서 6세대 만에 모기가 절멸했다. 문제는 아직까지 이를 실제로 도입한 국가나 도시를 찾아보기 어렵다는 사실이다. 유전자 조작 모기의 방사를 반대하는 측은 모기의 멸종이 생태계에 교란을 가져올 수 있다고 주장하고 있다. 실제 모기는 인간이나 동물의 피 외에도 벌이나 나비처럼 꿀을 먹고 꽃을 날아다니며 열매를 맺게 하는 매개자 역할을 한다. 뿐만 아니라 모기를 먹고 사는 박쥐나, 모기 유충을 먹이로 하는 개구리와 같은 양서류, 어류, 수서류 곤충의 개체수가 줄어들거나, 모기를 피해 먼 길을 이동하는 철새의 경로에도 영향을 미칠 수 있다는 의견도 있다. ●“멸종땐 되레 생태계 교란” 주장도 현재 뎅기열이나 말라리아, 지카 바이러스 등 모기로 인해 감염되는 주요 질병에 대항할 수 있는 가장 효과적인 방법 중 하나는 백신이다. 하지만 한 해 60만명 이상의 사망자를 낸 말라리아의 경우 예방약을 통한 예방만 가능하며, 세계 최초로 승인된 백신은 3회 맞은 후 일정 부분 보호 효과가 있었지만 7년이 지난 후에는 이 같은 효과가 거의 사라지는 것으로 나타나 사용 확대에 제동이 걸렸다. 그나마 말라리아는 예방약이라도 있지만 뎅기열과 지카바이러스는 이마저도 없는 상황이다. 각국 전문가들은 모기와의 전쟁에서 가장 효과적이고 빠른 승리를 위한 수단인 백신 개발에 여념이 없으며, 최근 일부 연구진은 비교적 유의미한 실험 결과를 얻기도 했다. 미국과 브라질 등 국제공동연구진은 지카바이러스의 구조를 유지하는 단백질 유전자를 조합해 백신 후보를 제작하는 데 성공했다는 내용의 논문을 지난 6월 국제학술지 ‘네이처’에 발표한 바 있다. 유전자인 DNA를 이용했다는 의미에서 ‘DNA백신’이라 불리는 백신 후보를 쥐에게 주사하고 지카바이러스에 감염시키자 쥐의 몸에서 지카바이러스의 증식이 억제된 것을 확인했다. 어린아이나 만성질환자, 노인 등을 위한 사백신(바이러스를 화학약품이나 열로 불활성화한 뒤 백신에 포함시킬 성분만 정제해 만든 것) 후보도 제작됐으며, 이것 역시 쥐를 대상으로 한 실험에서 효과를 나타냈다. ●생태계·인류 지킬 ‘무기’ 개발 시급 미국 식품의약국(FDA)이 이미 지카바이러스 후보 백신의 임상실험을 승인한 만큼 조만간 긍정적인 소식이 들려올 것으로 예상되지만, 모기의 번식력과 내성이 경이로운 수준에 달하는 데다 특정 환경에 적응해 진화하는 속도도 빨라 대응이 쉽지 않은 것이 사실이다. 생태계에 영향을 미치지 않는 동시에 인류의 생명과 건강에도 보호막을 칠 수 있는 적절하고 효과적인 ‘무기’의 개발이 시급하다. huimin0217@seoul.co.kr

본격적인 여름이 시작된 뒤 세계 곳곳이 폭염과 홍수로 몸살을 앓는 가운데, 이러한 환경에서 빠지지 않는 대표적인 곤충이 바로 모기다. 인류가 모기를 두려워하고, 더 나아가 오래 전부터 ‘전쟁’을 선포한 데에는, 모기가 인간을 죽음으로 몰아넣는 치명적인 바이러스를 옮기기도 하기 때문이다. 특히 지카 바이러스의 경우 임산부가 감염되면 뇌가 정상보다 작은, 소두증 아이를 낳을 수 있는데, 문제는 증상이 가벼워서 감염자를 쉽게 구분해내기가 어려운데다 수혈과 성 접촉만으로도 전파돼 더욱 두려움에 떨게 한다. 손톱보다 작지만 끔찍하고 불확실한 위험을 가져다주는 모기, 인류는 백해무익할 것만 같은 모기와의 전쟁에서 승리할 수 있을까? ◆유전자 조작부터 백신까지…모기와 전면전 중인 과학계 전 세계 과학계가 모기와의 전면전을 치르는 데에는 그만한 이유가 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 한 해 약 7억 명이 모기가 옮기는 병에 걸리고, 이중 말라리아 등에 걸려 사망하는 사람은 72만 5000명에 달한다. ‘사람을 가장 많이 해치는 생명체’ 1위에 당당하게 이름을 올린 것이 바로 모기다. 모기의 뒤를 이어 ‘사람’이 한 해 평균 47만 5000명, ‘뱀’이 평균 5만 명의 사람을 죽이는 것으로 나타났다. 모기가 인간을 죽이는데 지나친 ‘공헌’을 하는 생물임을 알 수 있다. 인류는 모기와의 전쟁에서 승리하기 위해 첨단 과학의 힘을 입어 각종 ‘첨단 무기’를 구비해 왔다. 그 중 하나는 인간에게도 치명적인 방사선이다. 지카 바이러스 사태의 진앙인 브라질은 지난 2월, 국제원자력기구(IAEA)에서 방사선 기술을 이전받아 모기 퇴치 연구를 시작했다. 수컷 모기에 방사선을 쪼여 불임으로 만드는 것이 목표이며, 실제 실험에서는 방사선에 노출된 수컷과 암컷이 교배해 알을 낳아도 애벌레가 나오지 않았다. 문제는 이 방법이 실효를 거두기 위해서는 불임 모기의 개체수가 일반 모기보다 10~20배 많아야 한다는 사실이다. 인간의 또 다른 첨단 무기는 유전자 조작이다. 영국 생명공학기업인 옥시텍은 수컷 이집트숲모기의 유전자를 조작해 이 수컷에게서 태어난 새끼가 성체로 자라기 전 죽게 만들었다. 이 수컷 모기를 대량으로 풀어놓을 경우, 암컷과 교배해도 번식 전에 죽는 새끼를 낳는 것이다. 방사선을 쪼여 불임으로 만드는 것과 유사한 방법이지만, 다른 생물에게까지 영향을 미치는 방사선보다 안전한데다 효과 역시 더욱 뛰어난 것으로 입증됐다. 실제 옥시텍이 2010년 카리브해 지역에 유전자 조작 모기 330마리를 방사한 결과, 현지 개체수가 5분의 1로 줄어든 것을 확인했다. 영국의 또 다른 연구진은 유전자 조작을 통해 수컷만 낳도록 하는 모기를 만들기도 했는데, 총 5개의 모기 서식장에 유전자 조작 모기와 일반 모기를 풀어놓은 결과, 총 4개 서식장에서 암컷이 사라지면서 6세대 만에 모기가 절멸했다. 문제는 아직까지 이를 실제로 도입한 국가나 도시를 찾아보기 어렵다는 사실이다. 유전자 조작 모기의 방사를 반대하는 측은 모기의 멸종이 생태계에 교란을 가져올 수 있다고 주장 역시 만만치 않기 때문이다. 실제 모기는 인간이나 동물의 피 외에도 벌이나 나비처럼 꿀을 먹고 꽃을 날아다니며 열매를 맺게 하는 매개자 역할을 한다. 뿐만 아니라 모기를 먹고 사는 박쥐나, 모기 유충을 먹이로 하는 개구리와 같은 양서류, 어류, 수서류 곤충의 개체수가 줄어들거나, 모기를 피해 먼 길을 이동하는 철새의 경로에도 영향을 미칠 수 있다는 의견도 있다. ◆여전히 팽팽한 승부…백신 개발 어디까지? 현재로서 뎅기열이나 말라리아, 지카 바이러스 등 모기로 인해 감염되는 주요 질병에 대항할 수 있는 가장 효과적인 방법 중 하나는 백신이다. 하지만 한 해 60만 명 이상의 사망자를 낸 말라리아의 경우 예방약을 통한 예방만 가능하며, 세계 최초로 승인된 백신은 3회 맞은 후 일정 부분 보호 효과가 있었지만 7년이 지난 후에는 이 같은 효과가 거의 사라지는 것으로 나타나 사용 확대에 제동이 걸렸다. 그나마 말라리아는 예방약이라도 있지만 뎅기열과 지카 바이러스는 이마저도 없는 상황이다. 각국 전문가들은 모기와의 전쟁에서 가장 효과적이고 빠른 승리를 위한 수단인 백신 개발에 여념이 없으며, 최근 일부 연구진은 비교적 유의미한 실험 결과를 얻기도 했다. 미국과 브라질 등 국제공동연구진은 지카 바이러스의 구조를 유지하는 단백질 유전자를 조합해 백신 후보를 제작하는데 성공했다는 내용의 논문을 지난 6월 국제학술지 ‘네이처’에 발표한 바 있다. 유전자인 DNA를 이용했다는 의미에서 ‘DNA백신’이라 불리는 백신 후보를 쥐에게 주사하고 지카 바이러스에 감염시키자, 쥐의 몸에서 지카 바이러스의 증식이 억제된 것을 확인했다. 어린아이나 만성질환자, 노인 등을 위한 사백신(바이러스를 화학약품이나 열로 불활성화 한 뒤 백신에 포함시킬 성분만 정제해 만든 것) 후보도 제작됐으며, 이것 역시 쥐를 대상으로 한 실험에서 효과를 나타냈다. 미국 식품의약국(FDA)이 이미 지카 바이러스 후보 백신의 임상실험을 승인한 만큼 조만간 긍정적인 소식이 들려올 것으로 예상되지만, 모기의 번식력과 내성이 경이로운 수준에 달하는데다 특정 환경에 적응해 진화하는 속도도 빨라 대응이 쉽지 않은 것이 사실이다. 모기에 대항한, 생태계에 영향을 미치지 않는 동시에 인류의 생명과 건강에도 보호막을 칠 수 있는 적절하고 효과적인 ‘무기’의 개발이 시급하다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

1996년 7월 영국 로즐린연구소의 이안 윌무트 경은 277번의 시도 끝에 최초의 복제동물 돌리가 태어났다고 발표해 세상을 놀라게 했다. 핵을 제거한 양의 난자에 체세포 핵을 주입해 인공 배아를 만든 뒤 대리모에 이식해 암수 교배 없이 최초의 복제양을 만들었다. 윌무트 박사팀이 276번의 실패 후 포기했다면 지금도 우리는 동물은 복제가 불가능하다고 믿고 있을 것이다. 복제양 돌리의 탄생은 체세포 핵 안에 생명체 발생의 모든 정보가 담겨 있고 분화된 세포도 적절한 조건하에서는 시간을 거슬러 올라가 분화되기 이전의 분화 만능성, 즉 모든 세포로 분화할 수 있는 능력을 회복할 수 있음을 보여줬다. 이후 세계 각국의 연구진들이 생쥐, 소, 돼지, 고양이, 개 등 다양한 동물의 복제에 성공하면서 체세포 복제의 새로운 시대가 열렸다. 복제양 돌리의 탄생은 과학계를 넘어 일반인에까지 관심과 논란의 대상이 됐다. 동물 복제 기술을 이용해 우수 품종의 가축을 대량 생산할 수도 있지만 인간 복제에 활용돼 부모 없는 새로운 인간이 출현할 수 있다는 우려 때문이었다. 아인슈타인 같은 천재를 여러 명 복제할 수도 있겠지만 불순한 목적으로 히틀러 같은 독재자도 복제할 수 있다는 것이다. 복제된 인간의 법적 지위와 인권을 둘러싸고 사회적 갈등이 발생할 수 있다는 우려도 제기됐다. 다행스럽게 동물 복제 기술이 개발된 지 20년이 넘었으나 복제 인간이 출현하지 않았음은 물론 인간 복제를 시도한 사례도 알려진 바 없다. 우리나라를 포함한 여러 나라에서 법률로 금지하고 있기 때문이기도 하지만 인간 복제가 기술적으로 어렵고 인간을 복제해야 할 도덕적 근거와 필요성이 없어 시도조차 하지 않은 것으로 볼 수 있다. 체세포 복제를 통해 분화만능 줄기세포를 만들고 이를 세포치료제로 사용할 수 있다는 기대도 아직 실현되지 못했다. 수년 전 미국 오리건보건과학대 미탈리포프 교수팀과 한국 차의대 이동률 교수팀이 각각 인간 체세포를 복제해 맞춤형 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공했지만 이를 세포치료제로 사용하는 것은 또 다른 문제다. 2007년 일본 교토대 야마나카 교수팀이 난자를 사용하지 않고 인간 체세포에 역분화 유전자 4개를 주입해 유도 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공한 이후 난자 사용이 필수적인 체세포 복제 방식의 줄기세포 연구는 더이상 주목받지 못하고 있다. 그러나 야마나카 교수팀이 체세포 역분화를 처음 시도했을 때, 돌리의 성공적인 복제가 이론적 배경이 됐음은 부인할 수 없다. 동물 복제는 한국의 과학계에도 영광과 상처를 남겼다. 한국인 과학자들이 다양한 동물의 복제에 성공하면서 국제적으로 인정받았고 이 기술을 바탕으로 21세기 생명공학 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대를 모았다. 개와 고양이를 복제한 연구자들은 아직까지 한국인과 조선족이 유일하다. 그러나 동물 복제에서 탁월한 실력을 보였던 황우석 박사팀이 체세포 복제 줄기세포 논문을 조작했다는 사실이 밝혀지면서 한국의 줄기세포 연구는 큰 후유증을 앓게 됐다. 체세포 복제는 최근 개발된 유전자가위 기술에 의해 활용성이 더욱 확장될 것으로 기대된다. 유전자 변화 없이 동물 체세포를 그대로 복제하는 것이 아니고 유전자가위로 질병 유발 유전자를 제거하거나 특정 유전자를 강화, 교정해 우수 품종을 만들 수 있게 된 것이다. 일례로 복제 전문가인 중국 연변대 윤희준 교수팀과 유전자가위 전문 기업 툴젠은 과도한 근육 발달을 억제하는 마이오스타틴 유전자를 제거해 슈퍼 근육 돼지를 만드는 데 성공했다. 슈퍼 근육 돼지는 단백질 함량은 높고 지방 함량은 줄어 중국인과 세계인의 사랑을 받을 것으로 기대된다.

사탕의 빛 발생 원리 이용한 색조절 기술 개발 　대구경북과학기술원(DGIST·총장 신성철) 나노에너지융합연구부 정문순 선임연구원팀은 여러 가지 색을 내는 사탕의 원리를 모사한 색 조절기술을 개발해 재료과학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호 표지논문에 실렸다. 사탕을 구성하는 설탕성분이 부서질 때 자외선 영역의 미케노발광이 발생하는 원리를 응용해 기계적 에너지를 빛 에너지로 전환시키는 이번 기술은 외부전력 없는 디스플레이, 조명, 센서 등에 응용할 수 있을 것으로 예상된다. 과천과학관, 종이접기 특별전 개최 　국립과천과학관(관장 조성찬)은 종이문화재단과 함께 오는 27일부터 9월 4일까지 온 가족이 함께 즐길 수 있는 특별전 ‘종이로 표현하는 세상’을 개최한다고 25일 밝혔다. 이번 특별전에서는 종이접기로 재현한 지구촌 자연생태의 모습을 볼 수 있을 뿐만 아니라 종이접기에서 활용되는 수학원리를 배우는 자리도 마련될 예정이다. 이와 함께 종이접기 아저씨로 유명한 김영만 종이문화재단 평생교육원장의 특강과 함께 다양한 종이접기 체험도 할 수 있다. 자세한 내용은 과학관 홈페이지(www.sciencecenter.go.kr)에서 확인할 수 있다. 　ETRI, 현직교사 대상 메이커 교육 　한국전자통신연구원(ETRI, 원장 이상훈)은 대전시와 세종시 교육청과 함께 25일부터 사흘 일정으로 중학교 교사 79명을 초청해 ‘자유학기제를 위한 메이커 교육’ 직무연수를 열었다. 메이커 교육은 학생들이 오픈소스 하드웨어나 소프트웨어, 3D 프린팅 등 ICT를 활용해 자신이 원하는 제품을 직접 설계해보고 제작하도록 하는 수업방식이다. 연구원은 이번 직무연수 교육을 통해 중학교 자유학기제와 창의적 체험활동 등에서 메이커 교육이 확산될 것을 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1㎜ 이하의 크기인 미세한 생물을 뜻한다. 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루는데, ‘생물’이라는 단어에서 알 수 있듯 성장하고 분열하며 생육하는 살아 있는 존재다. 우리 몸 안에는 세포와 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 약 100조개 이상, 4000종의 미생물이 살고 있으며, 이들 중 상당수의 미생물은 인체가 정상적으로 활동하는 데 없어서는 안 되는 중요한 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 과학의 발전과 더불어 미생물의 다양한 역사와 쓰임새가 새롭게 조명받고 있다. 미생물을 향한 인류의 탐구, 어디까지 왔을까? ●비만 치료 ‘효자’로 떠오른 미생물 미생물은 크게 인체 내부, 특히 장(腸)에 존재하는 장내 미생물과 바다나 숲 등 쉽게 접하는 외부에 존재하는 환경 미생물로 나눌 수 있다. 과학계는 오래전부터 장내 미생물이 생명 유지에 필수적일 뿐만 아니라 이를 이용한 질병 예방·치료가 가능하다는 것을 입증해 왔다. 최근 미생물이 ‘효자’로 떠오른 분야는 다름 아닌 ‘비만’이다. 장내 미생물의 종류에 따라 비만이 발생할 수 있다는 것이 처음 입증된 것은 이미 10여년 전이다. 이후 세계 각국 연구진은 비만과 미생물 간의 연관관계를 밝히는 것에 주력해 왔는데, 2006년 미국 워싱턴대학 연구진은 비만인 쥐에서 채취한 장내 미생물을 날씬한 쥐에게 주입한 결과 마른 쥐가 급격하게 살이 찌는 것을 확인한 바 있다. 대표적으로 장내 세균은 후벽균(피르미쿠테스·)과 의간균(박테로이테데스)으로 분류한다. 이들 두 세균은 장내 세균의 90%를 차지하는데, 이 균형이 깨질 경우 비만을 포함한 다양한 질환이 나타날 수 있다. 특히 후벽균의 경우 비만을 유도하는 성질이 있어 ‘비만 세균’이라고 부르는 반면 의간균은 비만을 막는 균으로 알려져 있다. 예컨대 고도비만 환자의 경우 장내 후벽균이 장내 세균의 90%를 차지했지만, 체중 감량 52주 후에는 후벽균이 70%대로 떨어지고 거의 없던 의간균 비율이 20%까지 증가한 것이 연구를 통해 입증된 바 있다. 지난 5월에는 이러한 장내 미생물 중 일부가 일종의 홀씨를 생성해 공기 중에 생존할 수 있으며, 이를 통해 비만이 ‘전염’될 수 있다는 놀라운 연구 결과가 발표돼 학계의 관심이 쏠린 바 있다. 과학 저널 네이처에 소개된 영국의 ‘웰컴 신탁 생거 연구소’의 논문에 따르면 공중을 ‘날아다니는’ 장내 세균을 통해 비만뿐만 아니라 대장염이나 크론병 등의 질병이 전이될 수 있으며, 이러한 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다. 이 밖에도 현재 세계 학계에는 뇌의 영역이라고 치부해 왔던 자폐증이나 우울증 역시 장에서 발생한 신경독소 물질이 뇌까지 이동하면서 유발될 수 있다는 주장도 존재한다. ●강한 생명력… 화성탐사선 동행 계획도 미생물은 인체뿐만 아니라 생명이 존재하는, 혹은 생명이 절대 존재하지 않을 것으로 추측되는 척박한 환경에서도 존재한다. 과학계는 미생물이 현존하는 다양한 환경문제를 해결해 주는 열쇠가 될 것이라는 기대를 품어 왔는데, 지난 5월에는 한국지질자원연구원이 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 연구진과 공동으로 지하수와 호수 녹조현상 간 상호작용에 미생물이 관여한다는 사실을 입증해 학계의 관심을 받았다. 일반적으로 호수에 질소화합물이 다량 유입되면 녹조현상이 유발되고 수질이 떨어지면서 물고기 등 수중생물이 폐사하거나 독소가 생산되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 이번 연구는 호수로 질소가 유입되는 경로 중 하나가 지하수의 유입과 배출이며, 이때 미생물이 지하수가 포함한 해로운 형태의 질소를 무해한 질소로 변환시켜 주거나 해로운 질소를 제거하는 데 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 학계는 미생물이 세계 곳곳의 수질 생태계를 파괴하는 녹조현상을 완화하는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 미생물은 우주 환경에서도 상당한 영향력을 발휘한다. 일부 미생물은 생명체가 절대 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살아남으며, 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 이러한 미생물은 지구에도 존재하는 것으로 알려져 있다. 미국항공우주국(NASA)은 이런 미생물의 특성을 이용해 미래의 화성 탐사선에 특정 미생물을 ‘동행’시키겠다는 계획을 세우고 있다. NASA는 강한 생명력을 가진 일부 미생물이 광합성을 통해 산소를 만들어 낼 수 있으며, 이것이 미래의 화성 유인탐사 미션에서 상당히 유용할 것으로 보고 있다. ●美, 미생물 연구에 2년간 1390억 쏟아 미생물에 쏟아지는 관심을 입증하듯 버락 오바마 미국 행정부는 지난 5월 임기 마지막 과학 프로젝트로 ‘국가 마이크로바이옴(미생물군집) 이니셔티브’를 발표했다. 미생물이 인간을 비롯해 소나 돼지 등 가축, 더 나아가 우주인에게까지 미치는 영향을 연구하는 이 사업에는 2년간 무려 1억 2100만 달러, 우리 돈으로 약 1390억원에 달하는 연구비가 투입된다. 한국도 세계적인 연구 움직임에 발맞춰야 한다는 목소리가 커지고 있지만, 정부와 민간단체의 투자는 미미한 수준이다. 한국은 2014년이 돼서야 본격적인 마이크로바이옴 연구에 나섰고, 관련 분야에 농림축산식품부가 2014년부터 연간 4억원을, 미래창조과학부와 보건복지부가 2015년부터 각각 10억원, 4억 9000만원을 투입했다. 투자액이 점차 늘고 있긴 하나 미국 등 바이오 선진국에 비하면 턱없이 부족한 수준이다. 특히 장내 미생물 분석은 장내 세균과 건강과의 연관성이 속속 밝혀지면서 세계적으로 주목받는 분야로 떠올랐다. 미생물의 원리를 규명하고 이를 활용하는 방안을 찾는 것이 인류의 더 나은 삶에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 부정하기는 어렵다. 국적을 막론하고 전 세계가 눈에 보이지 않는 ‘미생물의 혜택’을 입을 수 있길 희망한다. huimin0217@seoul.co.kr

​ 우리는 매일같이 밥 먹고 출근하고 일하는 나날의 평범한 일상을 살아가고 있지만 저 높은 하늘에는 아름답고 놀라운 일들이 늘 벌어지고 있다. 지난 10일(현지시간) 미항공우주국(NASA)에서 운영하는 '오늘의 천체사진(Astronomy Picture of the Day) 사이트에 달과 목성이 만나는 아름다운 장면이 올라 우주 마니아들의 눈길을 사로잡았다. 월령 26일쯤의 그믐달 바로 옆에 눈부시게 빛나는 저 천체는 바로 목성이다. 아, 목성 옆에 나란히 있는 저 네 개 별은 대체 뭐지? 그렇다. 바로 목성의 4대 위성이다. 갈릴레오 갈릴레이가 1610년 자작 망원경으로 최초로 발견했다 해서 흔히 갈릴레이 4대 위성이라고 불리는 목성의 달들이다. 갈릴레오는 태양계의 축소판 같은 이 목성계를 발견함으로써 천동설을 완전히 잠재울 수 있었다. 저 목성은 얼마 후 달의 뒤편으로 가려졌는데, 이를 천문학에서는 엄폐라 한다. 4대 위성의 이름을 들자면, 왼쪽에서부터 칼리스토, 가니메데, 목성, 이오 그리고 유로파이고, 모성에 가까운 순으로 쓰자면, 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토다. 공전주기는 2~16일 정도. ​각 위성의 특기할 만한 사항을 들자면, 먼저 이오는 최초로 인류에게 '광속'을 가르쳐준 위성이다. 1675년 덴마크의 천문학자 올레 뢰머는 이오의 식을 관측하던 중 이오가 목성에 가려졌다가 예상보다 22분이나 늦게 나타나는 것을 발견했다. 그 순간, 그의 이름을 불멸의 존재로 만든 한 생각이 번개같이 스쳐지나갔다. “이것은 빛의 속도 때문이다!” 그것은 분명 지구에서 목성이 더 멀리 떨어져 있을 때, 그 거리만큼 빛이 달려와야 하기 때문에 생긴 시간차였다. 뢰머는 빛이 지구 궤도의 지름을 통과하는 데 22분이 걸린다는 결론을 내렸으며, 이를 근거로 그가 계산해낸 빛의 속도는 초속 21만 4300km였다. 오늘날 측정치인 29만 9800km에 비해 28%의 오차를 보이지만, 당시로 보면 놀라운 정확도였다. 무엇보다 빛의 속도가 무한하다는 기존의 주장에 반해 유한하다는 사실을 최초로 증명한 것이 커다란 과학적 성과였다. 이는 물리학에서 가장 중요한 기반을 이룩한 쾌거였다. 1676년 광속 이론을 논문으로 발표한 뢰머는 하루아침에 과학계의 스타로 떠올랐다. 유로파는 표면에 덮인 100㎞ 두께의 얼음 아래 바다를 갖고 있는 위성이다. 물의 양은 지구 바다보다도 2~3배 많다고 한다. 그래서 태양계에서 생명이 서식할 가능성이 가장 높은 곳으로 알려져 있다. 나사에서도 언젠가 유로파에 잠수함을 보내 바다 속을 탐사할 계획이다. 이번에 목성으로 보낸 탐사선 주노의 임무에는 유로파 탐사도 포함되어 있다. 가니메데는 비록 위성이지만 지름이 5200km가 넘어 지구의 달보다도 더 크다. ​그야말로 태양계 최대 위성이다. 칼리스토 역시 두번째로 큰 목성 위성으로서 지름이 4800km로, 수성 크기와 비슷하다. ​또 하나 기억해둬야 할 사항은 희미하게 보이는 달의 어두운 부분이다. 이는 지구의 빛을 받아서 빛나는 것으로 지구조(地球照)라 한다. 지구조를 가장 먼저 발견한 사람은 이탈리아의 레오나르도 다빈치다. 역시 화가의 눈은 날카롭다. 위의 사진은 2012년 7월 15일 새벽 이탈리아의 몬테카시아노에서 크리스티안 파티난치가 찍은 것이다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1㎜ 이하의 크기인 미세한 생물을 뜻한다. 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루는데, ‘생물’이라는 단어에서 알 수 있듯 성장하고 분열하며 생육하는 살아있는 존재다. 우리 몸 안에는 세포와 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 약 100조 개 이상, 4000종의 미생물이 살고 있으며, 이들 중 상당수의 미생물을 인체가 정상적으로 활동하는데 없어서는 안되는 중요한 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 과학의 발전과 더불어 미생물의 다양한 역사와 쓰임새가 새롭게 조명받고 있다. 미생물을 향한 인류의 탐구, 어디까지 왔을까? ◆미생물 활용법-인체편 미생물은 크게 인체 내부, 특히 장(腸)에 존재하는 장내 미생물과 바다나 숲 등 우리가 쉽게 접하는 외부에 존재하는 환경 미생물로 나눌 수 있다. 과학계는 오래 전부터 인류에게 있어 장내 미생물이 생명유지에 필수적일 뿐만 아니라 이를 이용한 질병 예방·치료가 가능하다는 것을 입증해 왔다. 최근 미생물이 ‘효자’로 떠오른 분야는 다름 아닌 ‘비만’이다. 장내 미생물의 종류에 따라 비만이 발생할 수 있다는 것이 처음 입증된 것은 이미 10여 년 전이다. 이후 세계 각국 연구진은 비만과 미생물간의 연관관계를 밝히는 것에 주력해 왔는데, 2006년 미국 워싱턴대학교 연구진은 비만인 쥐에서 채취한 장내 미생물을 날씬한 쥐에게 주입한 결과 마른 쥐가 급격하게 살이 찌는 것을 확인한 바 있다. 대표적으로 장내 세균은 후벽균(피르미쿠테스·Firmicutes)과 의간균(박테로이데스·Bacteroidetes)으로 분류한다. 이들 두 세균은 장내 세균의 90%를 차지하는데, 이 균형이 깨질 경우 비만을 포함한 다양한 질환이 나타날 수 있다. 특히 후벽균의 경우 비만을 유도하는 성질이 있어 ‘비만 세균’이라고 부르는 반면, 의간균은 비만을 막는 균으로 알려져 있다. 예컨대 고도비만 환자의 경우 장내 후벽균이 장내 세균의 90%를 차지했지만, 체중 감량 52주 후에는 후벽균이 70%대로 떨어지고 거의 없던 의간균 비율이 20%까지 증가한 것이 연구를 통해 입증된 바 있다. 지난 5월에는 이러한 장내 미생물 중 일부가 일종의 홀씨를 생성해 공기 중에 생존할 수 있으며, 이를 통해 비만이 ‘전염’될 수 있다는 놀라운 연구결과가 발표돼 학계의 관심이 쏠렸다. 과학 저널 네이처에 소개된 영국의 ‘웰컴 신탁 생거 연구소’의 논문에 따르면 공중을 ‘날아다니는’ 장내 세균을 통해 비만뿐만 아니라 대장염이나 크론병 등의 질병이 전이될 수 있으며, 이러한 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다. 이밖에도 현재 세계 학계에는 뇌의 영역이라고 치부해왔던 자폐증이나 우울증 역시 장에서 발생한 신경독소 물질이 뇌까지 이동하면서 유발될 수 있다는 주장도 존재한다. ◆미생물 활용법-환경편 미생물은 인체뿐만 아니라 생명이 존재하는, 혹은 생명이 절대 존재하지 않을 것으로 추측되는 척박한 환경에서도 존재한다. 과학계는 미생물이 현존하는 다양한 환경문제를 해결해주는 열쇠가 될 것이라는 기대를 품어 왔는데, 지난 5월에는 한국지질자원연구원이 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 연구진과 공동으로 지하수와 호수 녹조현상 간 상호작용에 미생물이 관여한다는 사실을 입증해 학계의 관심을 받았다. 일반적으로 호수에 질소화합물이 다량 유입되면 녹조현상이 유발되고 수질이 떨어지면서 물고기 등 수중생물이 폐사하거나 독소가 생산되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 이번 연구는 호수로 질소가 유입되는 경로 중 하나가 지하수의 유입과 배출이며, 이때 미생물이 지하수가 포함한 해로운 형태의 질소를 무해한 질소로 변환시켜주거나 해로운 질소를 제거하는데 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 학계는 미생물이 세계 곳곳의 수질 생태계를 파괴하는 녹조현상을 완화하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 미생물은 우주 환경에서도 상당한 영향력을 발휘한다. 일부 미생물은 생명체가 절대 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살아남으며, 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 이러한 미생물은 지구에도 존재하는 것으로 알려져 있다. 미국항공우주국(NASA)는 이런 미생물의 특성을 이용해 미래의 화성 탐사선에 특정 미생물을 ‘동행’ 시키겠다는 계획을 세우고 있다. NASA는 강한 생명력을 가진 일부 미생물이 광합성을 통해 산소를 만들어낼 수 있으며, 이것이 미래의 화성 유인탐사 미션에서 상당히 유용할 것으로 보고 있다. ◆미생물 연구에 쏟아지는 관심과 투자 미생물에 쏟아지는 관심을 입증하듯 버락 오바마 미국 행정부는 지난 5월 임기 마지막 과학프로젝트로 ‘국가 마이크로바이옴(Microbiome·미생물군집) 이니셔티브’를 발표했다. 미생물이 인간을 비롯해 소나 돼지 등 가축, 더 나아가 우주인에게까지 미치는 영향을 연구하는 이 사업에는 2년간 무려 1억 2100만 달러, 한화로 약 1390억 원에 달하는 연구비가 투입된다. 한국도 세계적인 연구 움직임에 발맞춰야 한다는 목소리가 커지고 있지만, 정부와 민간단체의 투자는 미미한 수준이다. 한국은 2014년이 되어서야 본격적인 마이크로바이옴 연구에 나섰고, 관련 분야에 농림축산식품부가 2014년부터 연간 4억 원을, 미래창조과학부과 보건복지부가 2015년부터 각각 10억 원, 4억 9000만원을 투입했다. 투자액이 점차 늘고 있긴 하나 미국 등 바이오 선진국에 비하면 턱없이 부족한 수준이다. 특히 장내 미생물 분석은 장내 세균과 건강과의 연관성이 속속 밝혀지면서 세계적으로 주목받는 분야로 떠올랐다. 미생물의 원리를 규명하고 이를 활용하는 방안을 찾는 것이, 인류의 더 나은 삶에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 부정하기는 어렵다. 국적을 막론하고 전 세계가 눈에 보이지 않는 ‘미생물의 혜택’을 입을 수 있길 희망한다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 3월 알파고와 이세돌 9단의 ‘세기의 대결’에서 가장 큰 충격을 받은 사람은 바둑을 어느 정도 아는 사람들이다. 바둑에 대한 지식이 새로운 기술을 객관적으로 판단하는 것을 오히려 방해했던 것이다. 지식과 기술이 급변하는 시대를 살아가려면 더 많은 융통성과 적응력이 필요하고, 그것은 “내가 항상 틀릴 수 있다”는 것을 인정하는 데서 출발한다. 대결 이후 이세돌 9단은 그전까지 당연하게 받아들였던 ‘감각’에 의존한 수법들을 냉정히 따져 보며 바둑에 대한 새로운 눈을 떴다. 이후 9연승을 거두는 등 최근까지 18승 4패를 기록하면서 제2의 전성기를 구가하고 있다. ‘알파고 쇼크’ 이후 정부와 과학계, 산업계가 인공지능 시대를 준비하기 위한 움직임으로 분주하다. 그런 가운데 정부는 지난 4월 ‘한국형 알파고’를 개발하겠다면서 1000억원을 투자하겠다는 계획을 발표해 우려를 자아냈다. 이 프로젝트의 본질은 슈퍼컴퓨터 개발인데, 기상 시뮬레이션같이 반드시 실시간 계산이 필요한 경우는 극히 드물고 대개의 애플리케이션은 가격 대비 성능 측면에서 클라우드 컴퓨팅이 훨씬 효율적이기 때문이다. 이 사업을 통해 무엇을 하겠다는 것인지 불투명한 상황에서 예산 낭비가 우려됐는데 다행히 이 사업을 전면 재검토하겠다고 한다. 인공지능 기술 개발은 절대 정부가 주도해서 성공할 수 있는 성격의 일이 아니다. 그보다는 인공지능 분야에 의욕적으로 도전하고 있는 젊은 연구자들이 연구개발에 매진할 수 있도록 보조하는 역할에 집중하는 게 바람직하다. 최근에는 클라우드 관련 과도한 규제를 개선하고, 개인정보 비식별 조치 가이드라인을 시행하는 등 제 역할을 찾아가고 있는 것 같아 다행이다. 정부가 나서서 인공지능 기술을 개발하는 것보다 중요한 과제는 컴퓨터와 구별돼 인간만이 할 수 있는 일을 고민하는 것이다. 로봇공학자 한스 모라벡은 “체스 인공지능을 만들기는 상대적으로 쉬운 반면 지각이나 운동 능력 면에서 한 살짜리 아기만 한 능력을 갖춘 인공지능을 만드는 일은 어렵거나 불가능하다”고 지적했다. 단순한 정보 업무는 인공지능이 인간을 대체하겠지만, 복잡한 의사소통을 하며 물질세계와 상호작용을 하는 업무는 여전히 인간을 필요로 할 것이다. 따라서 앞으로는 지적인 문제 해결 능력보다는 대화와 공감 능력, 그리고 인간적인 매력이 훨씬 중요해질 것이다. 인공지능 시대를 맞이해 우리는 다시 교육으로 눈을 돌려야 한다. 우리 아이들은 우리가 받았던 교육과는 다른 방식으로 가르쳐야 한다. 객관식 보기 중에서 정답을 골라내는 일에서는 사람이 컴퓨터를 이길 수 없다. 이미 18세기에 계몽주의 작가 볼테르는 “어떤 답을 하느냐가 아니라 어떤 질문을 하느냐로 사람을 판단하라”고 했다. 결국 위대한 질문들이 세상을 바꿔 왔다. 자꾸 질문을 하도록 격려해 줘도 모자랄 판에 우리는 질문하는 아이들에게 진도 나가는 데 방해가 된다고 눈치를 준다. 상상력(想像力)을 직역하면 어떤 모양을 떠올리는 능력이다. 상상력을 키우는 데는 독서가 최고다. 바둑도 큰 도움이 된다. 창의적인 생각은 멍하니 있을 때 많이 나온다. 그런데 우리 아이들은 학원 다니느라 너무 바쁘다. 인공지능과 더욱 밀착해서 살아가야 할 우리 아이들에게 여전히 문제지 열심히 풀게 해서 명문 대학 들여보내는 것이 그들을 위하는 길인지 깊이 고민해야 한다. 앞으로 또 다른 분야에서 인공지능이 인간을 능가하게 되면 그 분야는 어떻게 될지를 생각할 때 카스파로프와 딥블루 대결 이후 체스의 역사를 살펴보는 것이 도움이 된다. 1997년 이후에도 거의 십 년 동안 인간 챔피언과 인공지능의 대결이 이어졌지만, 인공지능이 오히려 인간보다 더 창조적인 체스를 구사했다. 또한 인간이 인공지능과 맞서는 데 유일하게 성공적이었던 방법은 인공지능의 창의력을 제한하기 위해 단순한 길로 이끄는 것이었다. 즉 적어도 체스에서는 창의력이라는 것이 인간의 전유물이 아니었다. 바둑도 예외가 될 수 없을 것이다. 그러므로 교육은 우리 아이들이 두세 개 분야에 걸쳐 상상력과 창의력을 발휘할 수 있도록 이끌어야 한다. 고대 그리스인들이 장인이며 철학자이며 의사이며 예술가를 지향했던 것처럼 말이다.

서경배 아모레퍼시픽그룹 회장이 생명과학 분야의 연구활동을 지원하는 과학재단을 세운다. 아모레퍼시픽그룹은 11일 서 회장과 과학계 저명인사 등으로 구성된 발기인 7명이 창립총회를 열고 ‘서경배 과학재단’을 설립하기로 했다고 밝혔다. 서 회장의 사재 출연금을 기반으로 운영되는 과학재단은 생명과학 분야에서 새로운 연구 활동을 개척하는 국내 신진 과학자를 발굴하고 그들의 연구 활동을 최소 5년 이상 장기적으로 지원할 예정이다. 서경배 과학재단은 이사회와 사무국, 자문위원회 등의 조직을 갖추고 오는 9월부터 본격적인 활동을 시작한다. 아모레퍼시픽 관계자는 “서 회장의 출연금 규모와 사업계획 등 구체적인 내용은 9월 출범할 때 밝히겠다”고 말했다. 전경하 기자 lark3@seoul.co.kr

가상·증강현실 기술영향평가 미래창조과학부(장관 최양희)는 올해 ‘기술영향평가’ 대상기술을 가상·증강현실(VR)로 선정하고, 7월부터 10월까지 본격적인 평가를 실시한다. 기술영향평가는 VR 전문가, IT 정책전문가, 법학, 철학 등 인문사회학자 18명으로 구성된 전문가 그룹 위원회와 VR에 관심 있는 일반시민 15명으로 이뤄진 시민포럼을 통해 진행한다. 청소년 과학기자 취재대회 대전 국립중앙과학관은 특허청 국제지식재산연수원, 한국발명진흥회와 함께 ‘청소년 과학기자 취재대회’를 개최한다. 이번 대회는 오는 14일부터 8월 9일까지 과학관 특별전시관에 전시되는 전국학생과학발명품경진대회 출품작을 관람한 뒤 기사나 에세이, 칼럼을 써 제출해 평가를 받는 형식으로 진행된다. 원고 마감은 다음달 2일로 표현력, 참신성 등 5개 평가항목에 따라 온·오프라인 심사를 거쳐 최우수상인 미래창조과학부장관상을 포함해 10명의 수상자를 선정할 계획이다. 자세한 사항은 중앙과학관 홈페이지(www.science.go.kr)에서 확인하면 된다. 산기협, 기술경영인 하계 포럼 한국산업기술진흥협회(회장 박용현)는 13~16일 3박 4일 일정으로 제주 롯데호텔에서 ‘제23회 기술경영인 하계포럼’을 개최한다. ‘미래 24년을 향한 도전, 변화와 혁신’이란 주제로 열리는 이번 포럼에서는 경영, 문화, 인문분야 등 국내 전문가 16명이 연사로 참여해 기술혁신 전략을 논의하게 된다.