얼음은 딱딱하다. 하지만 얼음을 이루는 물 분자는 딱딱하지 않다. 물 분자 사이의 연결 구조가 얼음의 딱딱함을 만들어 낸 것이다. 이처럼 하나의 존재로는 의미를 읽을 수 없어도 많은 구성 요소들이 연결돼 영향을 주고받을 때 전체는 완전히 새로운 특성을 만들어 낸다. 이런 현상을 만들어 내는 시스템을 ‘복잡계’라 부른다. 우리 인간 사회야말로 대표적인 복잡계다. 복잡계는 시스템의 내부 구성 요소들이 긴밀하게 연결돼 있다. 구성 요소 사이의 강한 연결로 인해 하나의 구성 요소에서 발생한 작은 사건이 엄청난 규모의 격변으로 이어질 수도 있다. 한 사람의 패셔니스타가 유행을 만든다거나, 작은 돌멩이 하나의 움직임이 지진을 불러올 수도 있다. 그러니 무엇이, 어떻게, 어떤 강도로 연결됐는지를 들여다보는 것은 사실상 전체를 보는 것과 다름없다. 이는 복잡계 과학이 세상을 대하는 방식이기도 하다. 신간 ‘관계의 과학’은 이 같은 방식을 충실하게 구현한 과학 에세이다. ‘과학으로 풀어낸 세상살이의 이치’랄까. 복잡계 물리학자인 저자가 통계물리학을 활용해 해석한 인간 사회의 모습을 담고 있다.저자는 질문을 던지고, 과학적으로 해석한 뒤 이를 현실 세계에 대입하는 방식으로 논지를 이어 간다. 이런 식이다. 우공이산이란 말이 있다. 우직하게 한 우물을 파는 사람이 큰 성과를 거둔다는 고사성어다. 우공이 오랜 시간 조금씩 흙을 나르다 보면 실제 산을 옮길 수 있을지도 모른다. 한데 바위도 그럴 수 있을까. 거대한 바위는 혼자 힘으로는 단 1㎝도 옮기기 어렵다. 여럿이 연결되면 다르다. 바위는 연결의 힘으로 옮길 수 있다. 연결은 전체를 부분의 단순한 합보다 훨씬 크게 만들기 때문이다. 단, 조건이 있다. 문턱값을 넘어야 한다. 문턱값은 상(phase)이 전이되는 순간을 뜻하는 과학 용어다. 안방과 마루를 가르는 문턱, 얼음이 녹아 물이 되는 순간이 바로 문턱값이다. 예를 들면 이렇다. 저항운동에 지속적으로 참여한 사람 숫자가 인구의 3.5%를 넘어선 ‘모든’ 저항운동은 성공했다고 한다. 이는 연구로 밝혀진 사실이다. 이를 인구 5000만명 정도인 우리에 대입하면 약 200만명이 지속적으로 저항운동에 참여할 경우 성공한다는 뜻이다. 이때 필요한 약 200만명이 바로 ‘거대한 바위를 옮기기 위한 문턱값’이다.이처럼 소통하며 연결된 다수는 세상을 바꾼다. 우리의 경우 퍽 많이 바꿨다. 저자는 이를 통해 민주주의의 동력은 ‘관계의 연결’이란 것을 확신한다. 책을 읽다 보면 실망스런 이야기도 종종 듣게 된다. 예컨대 누적확률분포로 보면 부의 불평등은 자연스러운 현상이다. 1만년 이상 이어져 온 부의 편중 현상을 막을 과학적 방법은 없다는 것이다. ‘완벽한 정의’를 꿈꿨던 이상주의자나 ‘계층의 사다리’ 아래 있는 장삼이사들에겐 실망스런 결과일 것이다. 하지만 정도를 줄일 방법은 있다. 소득세와 재산세를 적절히 부과하고 기본소득을 주는 거다. 당연한 말처럼 들리지만 상식과 과학적 사실은 엄연히 다르다. 저자는 하나의 현상을 과학적으로 증명해 움직일 수 없는 사실로 바꾸는 마법을 부린다. 책은 이 외에도 과학의 중요한 개념들을 현실에 대입해 소개하고 있다. 논란이 됐던 광화문 집회 참가 인원을 ‘암흑물질’이란 개념을 도입해 설명하고, 우정을 수치로 측정하는 방법, 연예인 차은우와 저자의 합성사진을 이용한 ‘중력파’ 검출 방법 등을 소개하기도 한다. 손원천 기자 angler@seoul.co.kr

살아 있는 한, 누구에게나 인생은 열린 결말입니다(강의모 지음, 목수책방 펴냄) 10년 넘게 SBS 러브FM ‘책하고 놀자’의 작가로 일해 온 저자가 독서를 주제로 쓴 글을 모아 엮었다. 그간 책을 매개로 만난 사람과 그들과 함께한 시간 속에서 건져 올린 경험들을 적었다. 작가에 따르면 책 읽기는 ‘겸손과 비굴 사이에서 균형을 잘 잡아야 하는 삶 속에서 버틸 수 있게 해 준 힘’이다. 200쪽. 1만 3000원.소소하지만 단단하게(배연국 지음, 글로세움 펴냄) 천사들이 인간 세상의 ‘소확행’을 찾으러 가는 여정과 그들이 찾아낸 지혜 보따리를 28가지 ‘인생 우화’에 담았다. 신화와 별자리 설화 등을 재가공한 천사의 존재, 실존 인물 및 작가의 상상력으로 그려 낸 우화 주인공들의 얘기가 소소하지만 쉽게 지나칠 수 있는 인간 삶의 허구를 꿰뚫는다. 272쪽. 1만 4000원.우리가 절대 알 수 없는 것들에 대해(마커스 드 사토이 지음, 박병철 옮김, 반니 펴냄) 양자물리학과 우주론, 지각과 인식, 신경과학 등 첨단과학의 경계를 탐험하는 책. 옥스퍼드대학의 과학 대중화 사업을 이끌고 있는 저자는 우주는 무한한지, 빅뱅 이전에는 무슨 일이 있었는지 등 여러 의문에 대해 지식의 한계를 시험한다. 596쪽. 2만 8000원.무지개는 더 많은 빛깔을 원한다(한국성소수자연구회 지음, 창비 펴냄) 교육학, 법학, 보건학, 사회복지학, 사회학, 신학 등 다양한 분야의 전문가들이 모여 결성된 연구자 모임인 한국성소수자연구회에서 펴낸 책. 혐오의 세상을 살아 가는 성소수자의 삶을 면담 자료와 통계를 통해 그려 내고, 성소수자의 가족구성권과 재생산권, 트랜스젠더 성별정정 등 여러 쟁점을 논한다. 344쪽. 1만 8000원.광장의 법칙(한병진 지음, 곰출판 펴냄) ‘정치의 본질은 싸움’이라고 보는 정치학자가 광장 정치의 본질인 싸움과 투쟁의 작동 과정을 고찰한 저작. 소수의 정치 세력뿐 아니라 민주적 의지를 지닌 시민의 집단적 힘으로 광장에서 싸움에 승리하는 전략과 전술을 제시한다. 292쪽. 1만 7000원.베로니카의 눈물(권지예 지음, 은행나무 펴냄) 이상문학상, 동인문학상을 연달아 수상한 작가가 10년 만에 펴낸 소설집. 한 편의 중편과 다섯 편의 단편으로 묶인 소설집은 파리, 발칸반도 등 ‘이국’과 ‘낯선 장소’라는 장치를 적극 활용해 인물 사이에 느껴지는 미묘한 감정의 변화를 그리고 있다. 336쪽. 1만 4000원.

△ 김현정 서강대 물리학과 교수가 한국방사광이용자협회 제15대 회장으로 선임됐다. 김 교수는 내년 1월부터 2년간 회장직을 수행한다. 한국방사광이용자협회는 1989년 발족한 공익법인으로, 방사광 관련 학문과 기술 발전을 위한 연구발표회와 국제 학술행사를 열고 있다.

물리학계의 록스타라면 리처드 파인먼을 떠올리는 사람들이 많을 것이다. 47세에 양자전기역학에 관한 연구로 노벨상을 받았고 양자컴퓨터와 나노과학의 기초를 놓았다. 이런 업적 외에 강의 잘하기로도 유명해 물리 공부 좀 해본 사람이면 그의 물리학 강의록을 탐독했을 것이다.3권으로 돼 있는 강의록 중 1권 3장에는 물리학과 다른 학문의 연관성이 폭넓게 조망돼 있다. 특히 3장 끝부분에서 그는 “와인 한 잔에는 전 우주가 담겨 있다”는 시구를 인용하면서 와인에 어떻게 우주의 역사와 과학이 담겨 있는지 짧게 설명했다. 처음 이 글을 읽을 당시에는 필자가 와인을 즐기지 않아 잘 이해하지 못했으나, 최근 들어 그 진가를 알게 돼 초겨울에 어울리는 묵직한 맛의 이탈리아 바롤로를 음미하면서 그의 말을 다시 떠올리게 됐다. 와인을 보면 원소 생성의 우주 역사, 화학 반응과 생명 현상이 다 떠오르는 것이다. 파인먼 외에 다른 물리학자들도 와인을 즐겼던 것 같다. 캘빈경으로 더 잘 알려진 물리학자 윌리엄 톰슨의 형 제임스 톰슨은 1855년 와인을 마시기 전에 빙빙 돌린 잔 속에서 흘러내리는 와인 방울들의 독특한 형태를 발견하고 이를 ‘와인의 눈물’이라고 불렀다. 과학적으로 살펴보면 매우 재미있는 현상이다. 보통의 물잔과 달리 와인잔에서는 눈물처럼 여러 개의 흐름이 잔의 내벽을 타고 내려가는 것을 볼 수 있다. 조금 더 재미있는 것은 이렇게 흐르는 와인이 잔 속에 담겨 있는 와인에 흘러들지 않고 와인 표면에 닿기 전에 다시 튀어 오르는 것처럼 보인다는 것이다. 이런 현상은 알코올과 물이 섞여 있는 경우 나타난다. ‘마랑고니 효과’라고 불리는 이런 현상이 일어나는 이유는 증발하는 알코올, 표면장력 등이 복합적으로 작용하기 때문이다. 알코올은 물보다 더 쉽게 증발한다. 그리고 물은 알코올보다 표면장력이 더 크다. 물은 동그랗게 물방울로 잘 모이는데 알코올은 그렇지 않다는 것이다. 따라서 와인 표면에서는 알코올이 증발하면서 물의 비율이 많아지고, 따라서 표면장력이 증가한다. 알코올 비율이 낮은 곳에서는 표면장력이 커지면서 주위의 액체를 끌어당기게 되고 그 빈자리에 다른 액체가 몰려오게 되는 것이다. 이런 미묘한 힘들의 작용으로 와인의 눈물이 만들어지는 것이다. 최근에는 ‘와인의 눈물’의 응용이 여러 분야에서 연구되고 있다. 넓은 면적의 기판에 유기반도체를 고르게 펴는 데도 활용할 수 있다고 한다. 이렇게 하면 훨씬 저렴하게 태양전지를 만들 수 있을지도 모른다. 또 다른 재미있는 응용은 ‘커피 링 효과’를 완화시키는 데도 도움이 된다. 커피 링 효과는 식탁보 위에 쏟은 커피가 마르면서 커피 가루가 얼룩의 가장자리에 몰려서 원을 만드는 현상이다. 페인트칠이 고르게 되려면 이런 현상이 완화돼야 하는데, 증발하는 속도가 다른 두 가지 물질을 섞어 고르게 페인트 입자가 번지게 할 수 있다는 것이다. 와인의 눈물 하나를 가지고도 우주 생성의 빅히스토리, 생명 현상의 놀라운 과정을 생각할 수도 있고, 한편으로는 우리의 일상에서도 매우 쓸모 있게 응용할 수도 있다니 경이로울 따름이다. 와인은 우리의 입과 코만 자극하는 것이 아니고 우리의 뇌를 자극해 우주 전체와 닿아 있는 경험을 하게 할 뿐만 아니라 우리의 삶 곳곳에서 어떤 역할을 하는 것이 아닌가 한다.

-'우주의 암흑시대' 비밀 풀릴까? 최초의 별이 탄생해 우주공간을 첫 빛을 뿌리기 전 우주는 온통 흑암의 바다였다. 빅뱅 이후 40만 년부터 시작하여 수억 년 동안 지속된 이 우주의 암흑시대는 태허의 텅 빈 공간이 실제로 비어 있었던 마지막 시간을 표시하는 이정표라 할 수 있다. 이 시기의 우주에는 생명은 말할 것도 없고, 어떠한 행성이나 별, 은하 등도 존재하지 않았다. 빅뱅에 의해 생성된 수소 원자의 구름만이 태초의 캄캄한 우주공간을 떠돌고 있었을 뿐이다. 오늘날 전 세계의 망원경들은 암흑시대가 끝나고 최초의 은하가 형성되는 순간을 정확히 찾아내기 위해 그 원시 수소(중성 수소)를 찾는 데 열중하고 있다. 이 태초의 원자는 좀처럼 잡아내기 힘든 모호한 존재이지만, 호주의 한 연구팀이 어느 때보다 원시 원자의 발견에 가까이 다가선 것으로 보인다. 출판 전 논문을 수록하는 웹사이트 아카이브(arXiv)에 게재되고, 곧 천체물리학 저널에 발표될 이 새 연구에 따르면, 연구팀의 천문학자들은 호주의 사막에 전개된 머치슨 광역 전파망원경(MWA)을 사용하여 중성 수소의 특정 파장, 곧 70-300 MHz 파장을 찾기 위해 우주 과거를 깊숙이 들여다보고 있다. 아직 그들이 원하는 것을 찾지는 못했지만, 망원경의 최근 업데이트된 배열에서 새로운 설정을 사용하여 중성 수소의 신호 강도에 대한 최저 한계를 결정할 수 있었다. 미국 브라운 대학의 조나단 포버 물리학 조교수는“중성 수소 신호가 우리가 논문에서 설정한 한계보다 더 강하다면 망원경이 이를 감지했을 것이라고 확신할 수 있다”고 말했다. 이 원시 분자에 대한 추적은 여전히 진행 중이며, 이제 연구원들은 중성 수소의 발자국이 예상보다 훨씬 희미하다는 사실을 알아냈다. 태초의 우주공간을 휘저은 에너지가 너무나 강한 나머지 모든 원자에서 전자를 떼어내어 양전하를 띠게 만들었다. 이들 원자 중 최초의 원자는 양전하를 띤 수소 이온이었다. 수십만 년 동안 우주는 팽창하면서 냉각되면서 이윽고 수소 이온이 전자를 되찾을 수 있을 정도로 온도가 떨어져 수소 이온은 다시 전기적으로 중성이 되었다. 이 중성 수소 원자는 우주 암흑기의 주요 특징으로 여겨지고 있다. 결국 중성 수소들이 충분히 모여 첫 번째 별을 형성했을 때, 그 별들로부터 방출된 에너지에 의해 수소 원자들은 다시 이온화된다. 과학자들은 중성 수소가 21cm 파장에서 방사선을 방출한다는 것을 알고 있다. 그러나 우주가 지난 120억 년 동안 줄곧 팽장함에 따라 그 파장도 확장되었다. 새 연구의 저자들은 중성 수소의 파장이 약 2m로 늘어났다고 추정하고 있는데, 이것이 그들이 MWA를 사용하여 심우주를 뒤지며 찾은 신호다. 문제는 동일한 파장에서 방출되는 많은 전파원(인공 및 천체)들이 있다는 사실이다. 포버 박사는 “이러한 다른 소스들은 대개 우리가 감지하려는 신호보다 훨씬 더 강하다”고 밝히며 "망원경 위로 지나가는 비행기에서 반사되는 FM 라디오 전파조차도 데이터를 오염시키기에 충분하다"고 설명한다. 따라서 보버와 그의 동료들은 이러한 오염원들을 관찰, 제거하는 일련의 기법을 개발했다. 그들은 하늘에서 1200개 이상의 전파 스냅 샷을 찍은 후, 그들이 발견한 모든 2m 파장 방출의 흔적이 그들이 찾고 있던 중성 수소가 아닌 다른 것으로부터 나온 것임을 밝혀냈다. 그들이 찾고 있는 성배인 원자 신호는 여전히 발견되지 않았지만, 새 연구는 중성 수소에 대한 미래의 검색 범위를 좁히는 데 성공했다. 연구원들에 따르면, 이러한 결과는 원시 원자 사냥에 MWA 실험이 올바른 경로로 가고 있음을 담보하는 것이라고 주장한다. 우주 암흑시대의 마지막 유물은 추가 연구를 통해 곧 밝혀질 것으로 기대된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지난 10월 23일 구글은 그들이 개발한 양자컴퓨터가 특정한 계산문제에서 슈퍼컴퓨터의 성능을 뛰어넘는 결과를 보였다는 논문을 유명 과학저널인 네이처에 발표하였다. 그 과정에서 9월 말쯤 미리 논문의 초안이 실수로(?) 공개되기도 하고, 경쟁사의 반박 논문이 나오기도 하는 등의 해프닝이 있어 대중의 흥미를 유발했다.하지만 일반적으로는 양자컴퓨터란 것이 무엇이며 도대체 어떤 일을 그렇게 빨리 해냈다는 것인지 금방 머릿속에 떠오르지는 않는다. 어쨌든 구글의 새 양자프로세서 ‘시커모어’(Sycamore)를 기반으로 하는 초기 형태의 양자컴퓨터 시스템이 개발되었고, 특별한 수학 문제의 해결에 슈퍼컴퓨터에 비해 놀라운 성능을 보인 것은 사실이다. 그러면 드디어 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘은 양자컴퓨터가 등장한 것이고 양자컴퓨터의 시대가 도래한 것인가. 지금의 컴퓨터보다 수만배 수억배 빠른 컴퓨터가 드디어 등장해 지금의 컴퓨터를 대체할 것인가. 이러한 이야기를 좀 해보려 한다. ●양자컴퓨터란 무엇인가? 양자컴퓨터가 도대체 무엇인가 알아보기 전에 먼저 컴퓨터란 도대체 무엇인지 다시 한번 생각해보기로 하자. 요즈음에는 컴퓨터나 스마트폰이 워낙 널리 쓰이고 있고 그 안에서 어떤 일들이 일어나고 있는지 작동원리 따위를 사용자 입장에서 굳이 고민할 필요가 없다. 먼저 컴퓨터는 우리가 하려는 일을 입력받아서(키보드나 터치, 혹은 음성으로) 그것을 적당한 수학적 문제로 바꾼다. 그리고 그에 해당하는 숫자들을 이진법 디지털 신호로 바꾼 뒤 중앙처리장치(CPU)에 넣고 이런저런 작업을 시킨다. 그 결과물로 나온 디지털 신호를 다시 수학 문제의 답으로 해석하고, 그 결과를 우리가 원래 하려던 일의 결과물로 다시 해석해서 우리에게 알려 준다. 간단히 말하면 스마트폰의 자판에서 A자를 누르면 그게 위의 과정을 거쳐서 화면에 A자를 표시한다는 것이다. 양자컴퓨터는 이 과정 중에서 디지털 신호 대신에 양자역학적 상태를 신호로 이용하고, CPU 대신 양자프로세서가 양자역학적 현상을 이용해서 신호를 처리한다는 점이 다르다. 사용자 입장에서는 A 자판을 누르니 A가 표시되더라는 입력과 결과는 동일하다. 양자컴퓨터는 내부적으로 정보의 입력과 처리를 양자역학적으로 다루었을 뿐이다. 그런데 양자역학적으로 신호를 처리하면, 최소한 몇 가지 특별한 문제들에 대해서는 지금의 컴퓨터보다 어마어마하게 빠른 계산이 가능하다. 그 특별한 문제들 중에서 암호 해독 등이 있다. ●양자역학적인 신호처리는 어떤 것인가 기존의 컴퓨터에서 계산을 빠르게 하려면 어떻게 하는가. 일단 속도를 올려 주어진 시간에 더 많은 계산을 하게 하면 된다. 예를 들어 컴퓨터 CPU 클럭을 2GHz에서 4GHz로 올리는 일이다. 또 다른 방법은 여러 CPU를 병렬로 작동시키면 된다. 한 CPU에 여러 개의 코어를 넣거나, 혹은 CPU를 여러 개 동시에 작동시키면 된다. 이렇게 성능을 극대화한 것이 슈퍼컴퓨터이다. 속도를 2배 올리거나 개수를 2개 늘리면 성능은 대략 2배 증가한다. 기존의 컴퓨터에서 정보를 처리하는 단위는 0과 1의 디지털 신호를 다루는 ‘비트’(bit)다. 한편 양자컴퓨터에 정보를 저장하고 처리하는 기본단위는 양자비트, 즉 ‘큐비트’(qubit)다. 큐비트는 0과 1이 동시에 존재하는 중첩 상태를 이용할 수 있으며, 멀리 떨어져 있는 큐비트 간에도 서로 강하게 연결되어 있는 얽힘 상태를 이용한다. 예를 들어 세 개의 비트가 있다고 하면, 각각의 비트는 디지털 신호 0 또는 1 이므로, 우리가 표시할 수 있는 정보는 그중 한 가지 조합, 예를 들어 001 등으로 정해진다. 한편 큐비트는 각 큐비트가 0과 1을 중첩으로 동시에 가질 수 있으므로, 우리가 표시할 수 있는 정보는 000, 010, 111… 등 모든 조합이 ‘동시’에 가능하다(3개의 큐비트라면 8개의 조합이 가능하다). 즉 큐비트를 이용하면 계산공간이 커져서 더 많은 정보를 한꺼번에 다룰 수 있다. 게다가 큐비트들이 얽힘으로 연결되어 있으면, 한 번의 조작으로 많은 수의 정보를 동시에 변경하고 처리할 수 있으며, 이를 ‘양자 병렬성’(quantum parallelism)이라고 표현한다. 이 경우 큐비트의 수를 2배 늘리면 성능은 4배, 큐비트를 3배 늘리면 성능은 8배 좋아지는 것을 기대할 수 있다. 컴퓨터의 크기가 커짐에 따라 성능이 늘어나는 것이 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 것이다. 양자컴퓨터가 특정 계산에서 슈퍼컴퓨터보다 빠를 수 있는 것은 앞에서 설명한 ‘양자병렬성’을 최대한으로 이용할 수 있는 수학 문제인 경우인데, 아직 몇 가지만이 알려져 있고, 대표적인 것이 소인수분해 문제이다. 이같이 양자컴퓨터의 성능을 최대한 활용하려면, 양자컴퓨터에 맞게 완전히 새롭게 고안된 알고리듬이 필수적이다. 소인수분해 문제는 1994년 피터 쇼어에 의해서 양자컴퓨터 알고리듬이 제안되었고, 이 문제가 지금 우리가 널리 쓰고 있는 암호체계(RSA암호)의 원리이기 때문에, 현재 암호를 무력화시킬 가능성이 제안된 것이었다. 이를 계기로 1990년대 중반부터 양자컴퓨터 연구가 급격히 확대되었다. ●구글 ‘양자우월성’ 곧 달성될 것으로 기대 양자컴퓨터의 큰 전환기는 그 이후 몇 차례 더 있는데, 먼저 2007~2008년경부터 미국 정부가 대규모 투자를 시작한 시점, 2014년 구글이 본격적으로 뛰어들고 2016년 IBM이 양자컴퓨터를 클라우드로 일반에 공개하는 등 대기업들이 본격적으로 참여한 일 등이다. 이후 벌어진 개발 경쟁의 결과물이 이번 구글의 양자우월성 발표이며, 이 역시 아주 중요한 티핑포인트라고 할 수 있다.이번에 구글이 사용한 시커모어 프로세서는 초전도 회로로 제작된 큐비트 53개로 구성된 소자이다. 2012년 칼텍의 존 프레스킬 교수는 지금 컴퓨터에서는 매우 어렵지만 양자컴퓨터에는 쉬운 특정 수학 문제를 양자컴퓨터에서 푸는 것을 시연하면, 양자컴퓨터가 최소한 한가지 임무에서는 지금 컴퓨터보다 앞선다는 것을 명확히 보여줄 수 있다는 제안을 하였고, 이를 ‘양자우월성’(Quantum Supremacy)이라고 명명했다. 구글 팀은 이를 위해서 별칭 ‘qubit speckle’(큐비트 얼룩무늬)이라는 알고리듬을 만들었는데 (레이저 빛이 간유리를 통과하고 나면 반짝이 패턴을 보이는 것과 같은 원리임) 이것은 큐비트 회로에 무작위로 고른 계산을 시키고 그 결과에서 나오는 특정한 패턴을 기존의 컴퓨터로 계산할 수 있을 것인가의 문제이다. 이번 발표는 양자컴퓨터가 대략 200초에 계산한 결과를 세계 최고의 슈퍼컴퓨터인 서밋으로 계산하더라도 약 1만년 걸릴 것으로 예상한다는 것이다. ●“슈퍼컴 1만년 걸릴 것 단 200초에 계산 가능” 물론 슈퍼컴퓨터에서 새로운 알고리듬을 개발하면 그 시간을 지금보다 대폭 줄일 수 있고, 경쟁사인 IBM은 그 시간을 2.5일 정도까지 줄일 수 있을 것이라고 발표하기도 하였다. 하지만 이번 결과는 매우 명확하게 양자컴퓨터가 특정한 계산을 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 잘할 수 있음을 보인 것임에 이견이 없다. 한가지 이야기하고 싶은 것이, 이 결과가 베일에 싸여 있다가 갑자기 나온 것이 아니라는 점이다. 구글 및 다른 연구팀들은 이미 지난 수 년간 관련 연구결과들을 꾸준히 공개해 왔고 성능 향상도 꾸준히 보고되고 있었다. 구글도 이미 2년 전에 이번 실험의 청사진을 구체적으로 발표하였다. 이미 지난해부터 최근에 발표된 하드웨어 성능을 보면서 양자우월성이 곧 달성되리라는 것은 이미 기대할 수 있었다. 구글의 양자AI랩 디렉터인 하르무트 네벤은 금년 초 ‘양자컴퓨터 성능이 이중지수적으로 매우 빠르게 발전한다’는 네벤의 법칙을 언급했고 이미 상반기에 구글이 양자우월성을 달성했다는 소문이 연구자들 사이에 언급되고 있었다.●현실로 다가온 양자기술 앞의 설명에도 양자컴퓨터가 도대체 무얼 하는 것인지 잘 이해가 되지 않는다면, 그것은 지극히 정상이다. 양자현상은 우리의 일상에서 겪는 직관과는 완전히 다르기 때문에 금방 이해했다고 생각한다면 디테일을 간과하거나 잘못 이해한 것이기 쉽다. 20세기 초 원자를 설명하기 위해 태동한 양자역학은 수학적으로 완벽하고 매우 아름다운 이론으로 자연현상을 완벽하게 설명하며 수많은 혁신을 가져왔다. 하지만 그 내용이 우리의 직관과 너무나 달라서 지금 우리의 언어로 그 결과를 어떻게 해석해야 하는가는 아직도 논란이다. 그런데 양자기술이 지금처럼 눈앞의 현실로 다가오는 시대라면, 뭐 자동차를 운전하는 데 꼭 차동기어의 원리를 이해하거나 그런 것이 있다는 사실조차도 알 필요는 없지 않을까 하고 여길 수도 있겠다. 하지만 그와 동시에 만약 당신이 자동차를 개발·제작하는 사람이라면 차동기어의 원리나 유체역학을 매우 잘 알고 있어야 하지 않을까 싶은 그런 시점인 것이다. 전 세계가 지금 양자기술에 열광하고 투자하는 이유는 단기간에 무언가 만들어내기 위한 것이라기보다는, 이 기술이 지금의 기술 패러다임 전반을 완전히 바꾸는 기술이기 때문이다. 양자컴퓨터가 현재 슈퍼컴퓨터의 연장선상에 있는 것이 아니듯이, 양자기술은 지금의 기술을 극한까지 개발하면 되는 기술이 아니라 시작부터 개념부터 완전히 다른, 새로운 패러다임이다. 그래서 지난해 말 시작된 미국 정부의 양자 이니셔티브에서는, ‘양자-스마트’(quantum-smart)한 인력을 어릴 때부터 키우는 일을 중요하게 다루고 있다. 즉 뼛속까지 양자역학의 개념을 체득한, 중첩이나 얽힘에 대해서 열심히 설명하지 않아도 그냥 자연스레 체험으로 알고 있는, 그런 인력이 있어야 다가오는 기술 패러다임 시프트를 선도할 것이라는 점이다. ●비트코인에는 앞으로 상당기간 영향 없을 것 예전에는 원자 세계에서 일어나는 양자역학을 말과 글로써 열심히 설명해야 하는 상황이었다면, 지금은 완전히 양자역학적으로 동작하는 머신, 즉 양자컴퓨터가 일반 대중에 공짜로 공개되어 있는 상황이다. 실제 학생들과 양자컴퓨터에서 코딩을 조금만 해보면, 앞에서처럼 중첩이니 얽힘이니 열심히 설명하지 않아도 그것이 어떤 것이란 것을 금방 습득한다. 구글의 양자컴퓨터 팀을 이끌고 있는 존 마르티니스 박사는 세계 최고 수준의 물리학자이지만 항상 자신을 양자 엔지니어라고 부른다. 우리 눈앞에서 작동하는 양자머신을 만드는 사람이란 의미이다. 이제는 양자역학을 실생활에서 직접 체험하는 시대가 다가온 것이다. 양자우월성에 대한 소식이 전해진 그날, 비트코인 가격은 급락했다. 결론부터 말하면 양자컴퓨터는 당장, 그리고 앞으로도 한참 동안, 비트코인에 전혀 영향이 없다. 따라서 투자자라면 그때 저가에 비트코인을 샀어야 했다. 양자컴퓨터에 대해 과장해 이해한 사례다. 양자컴퓨터 관련 기술은 앞으로도 계속 빠르게 발전해 장기적으로는 암호 해독, 중단기적으로는 신약이나 신물질 개발 등의 응용분야에 도움을 줄 것이다. ●양자컴퓨터 시대 무얼 준비할 것인가 그러나 양자컴퓨터가 어떤 중요한 일을 해 줄지, 하드웨어가 어디까지 개발이 될지는 아직은 잘 모르는 열린 문제이다. 양자컴퓨터의 성능이 계속 향상되면서, 각 단계의 성능에 맞는 활용이 이루어질 것으로 예측할 뿐이다.그래서 지금을 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)시대라고 부른다. 몇 가지 분명한 것은 있다. 양자컴퓨터는 매우 비싸고 덩치가 큰 물건이다. 따라서 앞으로도 양자컴퓨터는 클라우드 형태로 운영될 것이다. 현재의 컴퓨터는 앞으로도 지금의 역할을 충실히 수행할 것이며, 양자컴퓨터는 현재의 컴퓨터가 지금까지는 아예 못했던 문제들을 새롭게 해결해 줄 것이다. 무엇보다 자명한 것은, 양자기술은 진입장벽이 매우 높은 기술이라서 미리미리 준비하고 대비해야 한다. 그것은 단지 투자의 규모를 늘리는 문제가 절대 아니다. 영화 ‘타짜’에서 정마담이 말하지 않았던가 “호구는 밑천이 적어서 돈을 잃는다고 생각한다.” 그보다는 게임을 잘하는 실력 있는 ‘양자-스마트’ 플레이어를 길러내는 것이 승리의 핵심이다. 사람이 전부다. 정연욱 한국표준연구원 연구원■ 정연욱 연구원은 필자 정연욱 연구원은 한국표준연구원 소속으로 서울대 물리학과를 나온 뒤 모교에서 석박사를 마쳤다. 독일 율리히연구소 연구원(1997)과 서울대 연구원(1999-2002), 미국 상무부 표준기술연구소인 NIST Boulder 연구원(2002-2005)을 거쳐 2005년부터 한국표준과학연구원 양자기술연구소에서 일하고 있다.

발사 1년 만에 태양 2400만㎞ 앞에 근접 태양서 나오는 초속 200~900㎞ ‘태양풍’ 자기장 변화가 가속 만든단 사실 밝혀내 초속 450㎞ 미만 바람 코로나 구멍서 비롯 그리스 신화에서 크레타섬에 갇힌 천재 발명가 다이달로스는 아들 이카로스와 함께 새의 깃털을 밀랍으로 붙여 만든 날개를 달고 탈출을 시도한다. 다이달로스는 탈출 직전 이카로스에게 “태양을 똑바로 쳐다보고 날지 마라. 그러면 추락하게 될 테니까”라고 충고를 했다. 그러나 하늘을 나는 것에 신이 난 이카로스는 태양을 향해 너무 높이 날았다가 날개를 잃고 바다에 떨어져 죽었다.태양은 지구에 사는 모든 생물에게 생명의 원천이다. 과학기술이 눈부시게 발달했지만 얼마 전까지만 해도 태양은 멀리서 바라볼 수밖에 없는 천체였다. 태양 표면의 온도는 5778K(절대온도 켈빈·섭씨 약 5504도)이고 태양 대기 가장 바깥쪽인 코로나의 온도는 100만K(약 섭씨 99만 9727도)에 이르기 때문에 ‘태양 탐사는 불가능한 임무’였다. 그러나 지난해 8월 12일 미국 플로리다 케이프커내버럴 공군기지에서 인류 최초로 태양 탐사를 목적으로 만들어진 ‘파커 태양 탐사선’이 발사됐다. 파커 태양 탐사선은 1958년 태양에서 입자와 자기장의 지속적 방출이 있다는 태양풍 가설을 세운 과학자 유진 파커 박사의 이름을 딴 것으로 생존 과학자의 이름을 우주선에 명명한 것은 처음이었다. 파커 태양 탐사선은 발사 1년 만에 태양과 가장 가까운 행성인 수성까지 거리인 5800만㎞보다 더 가깝게 태양에 다가가 관찰했다. 그렇게 얻어진 데이터를 바탕으로 태양풍의 기원과 고에너지 입자물리학에 대한 통찰력을 보여 준 연구 결과들이 한꺼번에 발표됐다. 미국 프린스턴대, 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터, 캘리포니아공과대(칼텍), 존스홉킨스대 응용물리학연구소 등 15개 연구기관과 그리스, 영국, 프랑스 공동연구팀을 비롯한 세 개의 연구팀은 파커 탐사선이 태양에서 2400만㎞ 떨어진 곳까지 근접해 코로나를 정밀 관찰해 얻은 데이터들을 분석해 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 5일자에 세 편의 논문과 한 편의 분석논문으로 발표했다. 태양에서 불어오는 바람이라고 할 수 있는 태양풍은 양전자, 전자 같은 미립자와 고에너지 입자 등 물질을 초당 약 100만t 가까이 방출하고 있다. 태양풍의 속도는 초속 200~900㎞인데 초속 750~900㎞는 빠른 태양풍, 초속 450㎞ 이하는 느린 태양풍으로 분류된다. 태양풍은 보통 코로나를 떠나면서 속도가 빨라지고 지구 가까이 오면서 속도나 특성이 변화되는데 이전까지는 이 같은 현상에 대해 정확한 설명을 내놓지 못했었다. 저스틴 캐스퍼 미시간앤아버대 기후우주과학과 교수가 주도한 연구팀은 파커 태양 탐사선이 보내온 자료를 분석한 결과 자기장의 변화가 태양풍의 속도를 증가시킨다는 사실을 발견했으며 이런 속도의 증가는 이론적으로 예측한 것보다 더 빠르다는 것을 확인했다. 또 러셀 하워드 미해군연구소 박사가 주도한 연구팀은 초속 450㎞ 미만의 느린 태양풍에 초점을 맞춰 분석을 했는데 느린 태양풍은 태양의 적도 부근에서 발견된 코로나 구멍에서 비롯된다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 종합한 데이비드 맥코머스 프린스턴대 우주물리학과 교수(플라스마물리학)는 “태양에 가깝게 다가가는 것 자체가 매우 위험한 모험이지만 파커 태양 탐사선은 앞으로도 5년 동안 태양에 근접하면서 지금까지 알지 못했던 태양의 구조와 태양풍에 대한 상세한 정보를 얻게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 마이애미에서 2019년을 마무리하는 미국 최대의 아트축제에 한국의 서양화가 최비오(Vio Choe) 작가가 참가한다. 미국 시각으로 12월 3일, 오늘부터 오는 8일까지 6일간 이어지는 이 행사는 마이애미 비치에서 펼쳐지는 아트 바젤 마이애미(Art Basel Miami Beach)를 필두로 아트 마이애미, 컨텍스트 마이애미 등 크고작은 세계 최고수준의 아트쇼가 예술축제 형식으로 동시에 열리는 범 지구적인 예술한마당이다. 특히 바젤 아트쇼는 세계에서 3곳 홍콩, 스위스, 마이애미 비치에서 하는데 이곳에는 할리우드 스타들이 모습을 드러내며 여기에 따라 패리스 힐튼이 디제잉하는 파티, 등으로 연일 마이애미 전체가 파티의 장이 된다. 최비오 작가가 참여하는 컨텍스트 마이애미(Context Miami)는 전통적이며 세계 최고작가들의 작품이 다수 출품 되는 아트마이애미(Art Miami)의 자매 행사로 전시장 역시 서로 마주보고 있으나 아트 마이애미와 달리 신진 및 중진 젊은 작가들과 신흥 갤러리들을 위한 플랫폼을 제공하는 것에 목적을 두고 있다. 뉴욕 스쿨오브비주얼아트(SVA)에서 미술석사학위(MFA)를 받은 최비오 작가는, 한국에서는 공대를 나온 공학도였던 이유로 그의 작품과 사고에서는 과학을 바탕으로 하는 체계적인 논리성이 드러난다. 최비오는 세상의 존재와 관계를 섬세하며 밀도있는 표현력으로 나타내는데 이는 양자물리학에서 말하는 사람의 정신, 즉 생각 그것이 인식하는 대상을 현실에서 실체로 만들어내는 주체라는 가설을 마치 입증이라도 하려는 모습이다. 최비오 작가는 지난 11월 24일, 6개월간의 대장정 후 폐막한 베니스 비엔날레 특별전으로 현대미술의 중심인 유럽에서 자신만의 미학과 세계관을 치밀하게 표현하는 작품을 통해 한국미술의 실력을 세계인에게 뽐내며 위상을 드높였는데 이어서 참가하는 컨텍스트 마이애미 에서는 인피니트 비오 (Infinite Vio)라는 주제로 미국을 대표하는 세계적인 예술축제에서 다시 한국미술의 현재를 보여주게 된다.작가 특유의 무의식 속에서 강렬한 선으로 감성적인 에너지와 다차원적 시공간을 표현하는 최비오는 내년 2020년 4월에는 한국에서 개인전으로 관객들을 만나볼 예정이며 최신 현대미술을 선보이는 컨텍스트 아트 마이애미는 마이애미 45,000평방피트규모의 전시관에서 12월 8일까지 진행한다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

소방청은 지난달 13∼19일 제26기 소방간부후보생 선발시험 원서접수를 마감한 결과 30명 선발에 1066명이 지원해 35.5대 1의 경쟁률을 보였다고 2일 밝혔다. 소방간부후보생 선발시험은 매년 30명을 선발하며, 인문사회계열과 자연계열 각각 15명씩(남자 13명, 여자 2명)을 선발한다. 채용 분야별 경쟁률은 인문사회계열 여자가 2명 선발에 117명이 응시해 58.5대 1로 가장 높았다. 13명을 뽑는 인문사회계열 남자는 563명이 지원해 43.3대 1의 경쟁률을 보였다. 자연계열 남자 경쟁률(13명 선발)은 26.7대 1, 자연계열 여자(2명 선발)는 19.5대 1이었다. 필기시험 장소는 오는 20일 공고된다. 필기시험 과목은 인문사회계열은 헌법, 한국사, 영어, 행정법이 필수과목이며 행정학, 민법총칙, 형사소송법, 경제학, 소방학개론 중 2과목을 선택한다. 자연계열은 헌법, 한국사, 영어, 자연과학개론이 필수과목이며 화학개론, 물리학개론, 건축공학개론, 전기공학개론, 소방학개론 중 2과목을 선택해 시험을 치른다. 응시자들은 내년 1월 18일 치러지는 필기시험을 시작으로 체력시험, 인성검사, 신체검사, 면접시험 등을 거친다. 최종합격자는 내년 3월 10일 발표한다. 최종선발된 간부후보생은 중앙소방학교에서 1년간 초급 간부로서 필요한 교육을 받은 뒤 소방위로 임용돼 일선 소방관서에 배치된다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

지진은 자주 발생하지는 않지만 한 번 발생하면 엄청난 인적·물적 피해를 가져오는 자연재해다. 큰 지진이 발생한 뒤에는 항상 지진 며칠 전부터 개미나 새들이 떼지어 다른 곳으로 이동했다든가, 물고기들이 떼지어 죽었다든지, 원인 불명의 가스 냄새가 났다든지 하는 전조 현상이 있었다는 이야기가 나온다. 그러나 과학자들은 지진을 예측하는 것은 현재 기술로는 사실상 불가능하고 흔히 얘기되는 전조 현상들은 지진과 관련 없으며 사후 해석에 불과하다는 입장이다. 그렇다고 과학자들이 지진 예측에 손을 놓고 있는 것은 아니다. 인명·재산 피해를 최소화하기 위해 일기예보처럼 지진도 사전에 예측할 수 있는 다양한 과학적 방법들을 찾고 있다. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 지구·행성과학과, 로렌스버클리 국립연구소 에너지 지구과학연구부, 몬터레이베이해양연구소(MBARI), 라이스대 지구·환경·행성과학과 공동연구팀은 해저 광섬유 케이블을 이용해 지진해일(쓰나미)이나 바닷가 지진의 원인인 해저지진을 감지할 수 있는 기술을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 11월 29일자에 실렸다. 연구팀은 캘리포니아주 서쪽 연안도시인 몬터레이 앞바다에 설치된 22㎞ 길이의 통신용 광섬유 케이블과 분산음향감지시스템(DAS)을 이용해 6개월 동안 해저 지각활동을 관찰했다. DAS는 케이블에서 나오는 파장과 신호의 미세한 변화를 감지해 주변 환경의 변화를 감지해 내는 기술이다. 그 결과 그동안 발견되지 않았던 몬터레이 해안 주변의 새로운 해저 단층을 발견하고 미세한 규모의 해저지진을 사전에 예측해 내는 한편 해안에서 45㎞ 떨어진 내륙에서 발생한 규모 3.4의 지진이 바다에 미치는 영향을 관찰하기도 했다. 조너선 아조프랭클린 로렌스버클리연구소 교수(지구물리학)는 “이번 연구 결과는 현재 전 세계 바다에 깔려 있는 약 1000만㎞ 이상의 광섬유 케이블 네트워크를 이용해 지진 사전 예측은 물론 지진관측소가 설치되지 않은 지역까지 지진 감시를 가능하게 만들어 줄 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

공포영화나 스릴러영화를 보면 예상치 못한 상황에 맞닥뜨렸을 때 등장인물들이 순간적으로 ‘얼어붙는’ 장면들이 나오곤 한다. 일상생활에서도 갑자기 놀라운 상황에 접하면 자신도 모르게 몸이 움츠러들고 움직일 수 없게 된다. 미국 컬럼비아대 분자생물물리학과, 생화학과, 신경과학과, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 뇌연구소, 생체공학연구소 공동연구팀은 위험 상황에 놓였을 때 순간적으로 몸을 얼어붙게 만드는 신체 반사작용이 다름 아닌 행복 호르몬 ‘세로토닌’ 때문이라는 사실을 밝혀내고 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11월 28일자에 발표했다. ‘놀라 얼어붙는 반응’은 사람을 포함한 포유류는 물론 파리, 물고기까지 거의 모든 동물에게서 관찰되지만 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않아 생물학계의 수수께끼 중 하나로 남아 있었다. 연구팀은 초파리들을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 세로토닌이 분비되지 않도록 만들었다. 세로토닌은 뇌의 시상하부 중추에 있는 신경전달물질로 ‘행복 호르몬’으로 잘 알려져 있다. 연구팀은 초파리들이 날지 않고 걷도록 한 다음 걸음걸이를 분석할 수 있는 실험 장치인 ‘플라이워커’에 넣어 실내를 갑자기 어둡게 만들거나 소형 모터로 심한 흔들림을 느끼도록 한 다음 반응을 관찰했다. 그 결과 세로토닌이 분비되지 않는 초파리들에게서는 갑작스러운 상황이 발생해도 멈추지 않고 계속 움직이는 것이 관찰됐다. 그러나 일반 초파리들에게서는 깜짝 놀라서 잠깐 멈춘 다음 정전 상황일 때는 조심해서 천천히 걷고 지진 상황에서는 이전보다 더 빨리 움직이는 것이 확인됐다. 연구팀은 세로토닌이 일종의 비상 브레이크처럼 작동해 갑작스러운 변화에 대한 정보를 수집하고 어떻게 대응해야 할지 결정할 수 있게 해주는 역할을 한다고 설명했다. 리처드 만 컬럼비아대 교수(시스템 생물학)는 “이번 연구는 기억과 정서, 기분 조절에 주로 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 세로토닌이 감각 정보를 처리해 운동반응을 유도하는 데도 중요한 역할을 한다는 것을 처음 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

제40회 청룡영화제에서 최우수 작품상은 봉준호 감독의 기생충이, 남녀주연상은 배우 정우성과 조여정이 각각 수상했다. 지난 21일 인천 영종도 파라다이스시티에서 열린 제40회 청룡영화상 시상식에서 최우수 작품상은 봉준호 감독의 기생충이 받았다. 남우주연상은 정우성이 수상했으며 여우주연상은 조여정이 수상했다. 이날 작품상 트로피를 받은 기생충의 주연 배우 송강호는 “천만 관객 돌파와 칸영화제 황금종려상 수상도 영광스럽지만, 그보다 더 중요한 건 우리도 이런 영화를 만들 수 있다는 작은 자부심이 아닐까 감히 생각해본다”고 밝혔다. 송강호는 “대한민국의 위대한 감독인 봉준호 감독과 최고의 스태프, 훌륭한 배우들에게 경의를 표한다”면서 “관객 여러분들이 ‘기생충’이라는 영화를 만들어줬다. 관객들에게 영광을 바친다”고 덧붙였다. 감독상을 수상한 봉준호 감독은 “한국어 영화상으로는 처음 받은 상”이라며 “앞으로도 한국 영화에 가장 창의적인 기생충이 돼 한국 영화 산업에 영원히 기생하는 창작자가 되겠다”는 포부를 밝혔다. 여우주연상을 수상한 조여정은 “어느 순간 연기를 내가 짝사랑하는 존재로 받아들였다”며 “언제든지 버림받을 수 있다는 마음으로 연기했다”는 마음을 털어놨다. 그는 이어 “절대 그 사랑은 이뤄질 수 없다고 생각했다. 어찌보면 그게 나의 원동력이었다”면서도 “이 상을 받았다고 짝사랑이 이뤄졌다고 생각하지는 않겠다. 어쩌면 뻔한 말 같지만, 묵묵히 걸어 가보겠다. 지금처럼 열심히 짝사랑하겠다”고 앞으로의 포부를 다졌다. 영화 ‘증인’으로 남우주연상 수상 영예를 안은 정우성은 “불현듯 상을 받고 싶다는 생각이 들었다”며 “‘기생충이 상을 받을 줄 알았다’는 말을 장난으로 하고 싶었다”면서 “청룡에 꽤 많이 참여했는데 처음 상을 받았다”고 밝혔다. ▼다음은 제40회 청룡영화상 수상자(작) ▲ 최우수 작품상 = ‘기생충’ ▲ 남우주연상 = 정우성(증인) ▲ 여우주연상 = 조여정(기생충) ▲ 감독상 = 기생충(봉준호) ▲ 남우조연상 = 조우진(국가부도의 날) ▲ 여우조연상 = 이정은(기생충) ▲ 신인남우상 = 박해수(양자물리학) ▲ 신인여우상 = 김혜준(미성년) ▲ 신인감독상 = 이상근(엑시트) ▲ 최다관객상 = 극한직업 ▲ 기술상 = 윤진율 권지훈(엑시트) ▲ 촬영조명상 = 김지용 조규용(스윙키즈) ▲ 편집상 = 남나영(스윙키즈) ▲ 음악상 = 김태성(사바하) ▲ 미술상 = 이하준(기생충) ▲ 각본상 = 김보라(벌새) ▲ 청정원 인기스타상 = 이광수·이하늬·박형식·임윤아 ▲ 청정원 단편영화상 = 장유진(밀크) 사진 = 서울신문DB 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

‘2020 브레이크스루상’ 시상식이 지난 4일 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있는 미국항공우주국(NASA) 에임스연구센터에서 열렸다. 올해 8회를 맞은 이 상은 러시아 출신 백만장자 사업가 유리 밀너가 설립하고 페이스북 창업자 마크 저커버그, 구글 창업자 세르게이 브린, 알리바바그룹 창업주 마윈 등이 참여한 재단이 물리학, 생명과학, 수학 분야 과학자를 선발해 매년 총 2100만 달러가 넘는 상금을 주는 전례 없는 규모의 기초과학 분야 상이다. 상금 규모보다 눈길을 끄는 것은 아카데미상 시상식 같은 분위기다. 코미디언이자 미국 인기 토크쇼 진행자인 제임스 코든이 사회를 보았고, 막간에는 다양한 공연이 이어졌다. 해당 영상은 유튜브와 페이스북에서도 찾아볼 수 있다. 코든은 저커버그에게 짓궂은 농담을 던지며 시상식을 시작했다. 저커버그는 카메라에 잠깐 굳은 표정을 보이기는 했지만, 이내 밝은 얼굴로 물리학 분야 수상자인 ‘사건 지평선 망원경팀’(EHT)에 직접 시상을 했다. 사업단장인 하버드대 셰퍼드 돌먼 박사가 대표로 수상했다. 그가 받은 상과 상금 300만 달러는 필자를 포함해 해당 프로젝트에 참여한 연구자 전원이 공평하게 나누어 갖기로 했다. 현장에 초대받은 돌먼 박사 등 2명을 제외한 참여 연구자 345명은 유튜브로 시상식을 지켜봤다. 각 분야 수상자들을 제외하고는 시상식장은 대부분 영화배우 등 셀럽으로 채워졌다. 기초과학 연구가 ‘힙’하다는 것을 대중에게 보이려고 하는 설립자 의도와 달리 기초과학자들의 겉모습이나 태도가 시상식에는 어울리지 않는다고 누군가 조언하지 않았을까 하는 생각이 들었다. 셀럽들이 기초과학자들의 업적을 축하해 주는 모습을 보는 것도 나쁘지는 않았다. 기초과학의 중요성을 이해하는 사회와 사람들 덕분에 연구자들이 안정적인 환경에서 연구하고 있기 때문이다. 가끔 기초과학 홀대와 박봉을 한탄하는 이야기를 듣는다. 필자 역시 수입이 더 많아지기를 바라지만 지금은 생활이 안정되지 않으면 바른 마음을 지키기 어렵다는 뜻의 ‘무항산무항심’(無恒産無恒心)을 말할 상황은 아니다. 물론 조금 더 즐겁게 연구할 환경, 각자 추구하는 가치가 더 존중받는 사회가 되기를 바란다. 다음 세대 연구자들에게 더 나은 환경을 제공할 책임의 한 부분은 현재 우리 연구자들에게 있다는 생각이다.

남들은 초등학교에 들어갈 나이에 벌써 대학에 다니는 멕시코의 천재어린이가 현지 언론에 소개돼 화제다. 멕시코 티아우아크에 살고 있는 아드아라 페레스가 바로 그 주인공. 멕시코기술대학(UNITEC)에 재학 중인 어엿한 대학생이지만 페레스의 나이를 알게 되면 누구나 깜짝 놀란다. 페레스는 올해 8살이다. 사람을 놀라게 하는 건 그의 나이뿐 아니다. 페레스의 아이큐(지능지수)를 알게 되면 누구나 또 한 번 깜짝 놀란다. 페레스의 아이큐는 162. 전설적인 천재 물리학자 앨버트 아인슈타인보다 아이큐가 높다. 하지만 불과 5년 전까지만 해도 페레스는 어린이집에서 따돌림을 당하던 아이였다. 천재성을 가진 페레스를 친구들은 '이상한 아이'라고 부르곤 했다. 친구들과 어울리지 못하고 아스퍼거장애까지 갖게 된 페레스는 "유치원에 가기 싫다"고 하소연했다. 어린이집에선 "수업시간에 잠을 자고, 수학문제를 풀 때도 집중하지 않는다"며 페레스를 문제아로 취급했다. 이랬던 페레스를 천재로 키워낸 건 그의 엄마 나옐리 산체스였다. 그의 엄마 나옐리 산체스는 "한 번은 유치원에 가보니 놀이터에서 아이가 따돌림을 당해 혼자 앉아 있었다"며 "아이를 그대로 두면 안 된다고 생각했다"고 말했다. 산체스는 딸을 심리학자에 데려가 상담을 받게 했다. 페레스를 테스트한 심리학자는 "천재성이 보인다"며 유치원을 그만두고 영재교육을 시키는 게 좋겠다는 소견을 냈다. 가족들의 전폭적인 지원을 등에 업고 이때부터 산체는 승승장구했다. 5살에 검정고시로 초등학교 과정을 마치더니 6살엔 중학교, 8살엔 고등학교 과정을 끝냈다. 이어 곧바로 멕시코기술대학에 진학한 페레스는 산업공학과 시스템공학을 복수전공하고 있다. 페레스의 꿈은 미국에서 공부한 뒤 우주인이 되는 것이다. 마음으론 이미 대학도 정해놨다. 미국 애리조나대학교다. 현지 언론과의 인터뷰에서 페레스는 "애리조나 대학에서 우주물리학을 공부하고 우주인이 되고 싶지만 비싼 학비가 걱정"이라며 "꼭 장학금을 받고 미국에서 공부를 하고 싶다"고 말했다. 손영식 해외통신원 voniss@naver.com

‘일리아드’와 ‘오디세이’의 작가 호메로스는 ‘잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것’이라 했고, ‘돈키호테’의 저자 세르반테스는 ‘수면은 피로한 마음의 가장 좋은 약’이라고 말했다. 살아 있는 생명체는 어떤 방식으로든 잠을 자기 마련이다. 사람이 일생의 3분의1 정도의 시간을 할애한다는 잠은 생명을 유지하고 살아가는 데 필수적일 뿐만 아니라 깨어 있는 동안 고갈된 신경전달 물질을 보충해 활발한 뇌 활동을 가능케 해준다. 이 때문에 많은 사람들은 편안하고 깊은 밤잠을 자고 싶어 한다. 그렇지만 잠자리에 눕기만 하면 깊은 잠에 빠져드는 사람이 있는가 하면 아무리 노력해도 숙면을 취하지 못하는 이들도 있다. 미국 보스턴대 물리학과 네트워크생리학연구실, 매사추세츠대 의대, 하버드대 의대 수면의학부, 베스 이스라엘 디코너스 메디컬센터, 브리검여성병원 공동연구팀은 깊은 잠을 자는 사람들은 잠이 드는 순간 지진이 났을 때 나타나는 지진파처럼 갑작스럽고 폭발적인 뇌파가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘PLOS 전산생물학’ 11월 15일자에 실렸다. 연구팀은 눈동자가 움직이지 않고 깊이 잠든 상태인 비렘수면(Non-REM)에 관여하는 뇌간의 PZ 영역을 손상시킨 생쥐 10마리와 일반 생쥐 5마리를 대상으로 뇌파(EEG)와 근전도(EMG) 조사를 10일 동안 했다. 그 결과 깊은 잠에 빠져드는 순간 뇌에서 델타파가 폭발적으로 증가한다는 사실을 확인했다. PZ 영역이 손상된 생쥐는 잠이 들면 델타파나 세타파가 발생하기는 하지만 일반 생쥐와 달리 폭발적으로 늘지 않아 숙면을 취하지 못한다는 것이 확인됐다. 플라멘 이바노프 보스턴대 교수(생물물리학)는 “깊고 조용한 잠을 자기 위해서는 역설적이게도 대뇌 피질에서 뇌파가 폭발적인 움직임을 보여야 한다는 사실을 알게 됐다”며 “이번 연구를 통해 잠에 대해 더 잘 이해할 수 있게 됐으며, 새로운 수면장애 치료법을 찾는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

심는 대로 거둔다는 점에서 교육은 농사와 비슷하다. 콩을 심었는데 팥이 나지 않듯이 지식을 심었는데 생각이 열매로 맺히는 일은 일어나지 않는다. 아는 것이 힘이라는 말은 맞는다. 하지만 지식에서 오는 힘에는 여러 한계가 있다. 지식을 쌓는 데 시간과 노력이 많이 들고, 어렵게 쌓은 지식도 사용하지 않으면 쉽게 망각한다. 변화의 속도가 빠른 분야에서는 금세 쓸모가 없어지기도 한다. 가장 심각한 한계는 지식이 많다고 해서 저절로 생각을 잘하게 되지 않는다는 것이다. 이를 보여 주는 실증적 연구 중 두 개를 소개하면 다음과 같다. 미국 오하이오 주립대학 물리학과의 바오와 동료 연구자들(2009)은 중국과 미국 대학생을 대상으로, 역학ㆍ전자기와 관련된 지식을 묻는 시험을 보게 했다. 그 결과 미국에 비해 중국 대학생들이 월등하게 높은 점수를 받았다. 이런 차이는 수업 시간 때문일 가능성이 높다. 미국 학생들은 고등학교 때 한 학기 혹은 두 학기 정도 물리학을 듣고 대학에 진학하는 데 반해 중국 학생들은 10개 학기를 듣는다. 따라서 중국 대학생들의 관련 지식이 더 많다. 그런데 과학적 사고력 시험에서는 두 나라 대학생들 간에 평균은 물론 점수 분포에서 차이가 없었다. 더 많은 지식을 갖고 있는 중국 대학생들이 미국 대학생에 비해 생각을 더 잘하지 않는다는 것이다. 미국 오하이오 주립대학의 딩과 동료들(2016)의 연구 결과는 이보다 더 놀랍다. 이들은 중국의 대학 순위에서 상위 30위권 이내의 상위권 대학과 100위에서 150위 사이의 중위권 대학의 재학생을 학년별로 나누어 과학적 사고력 시험을 보게 했다. 그 결과 상위권 대학의 평균이 중위권 대학의 평균보다 높았고, 전공에 따른 차이가 관찰됐다. 그렇지만 중위권에서는 물론 상위권 대학에서도 학년이 올라가도 점수 변동이 없었다. 즉 열심히 수업을 듣고 시험을 보면서 지식을 쌓았지만, 사고력에서 성장이 전혀 없었던 것이다. 중국 대학의 교육 방식이 우리와 크게 다르지 않기에 우리의 결과도 이와 다르지 않을 것으로 예상해 볼 수 있다. 두 나라의 학생들은 모두 많은 시간을 들여 엄청난 양의 지식을 습득하지만, 그 덕분에 생각을 더 잘하게 되는 일이 일어나지 않는 것이다. 사고력을 향상시키지 못하는 교육을 하고 있는 것이다. 그렇다면 어떻게 해야 생각하는 힘을 키울 수 있을까? 생각하게 하는 전통적인 방법은 토론과 글쓰기다. 소위 명문 교육 기관들은 토론과 글쓰기를 강조하는 방법으로 그 명성을 유지하고 있다. 미국 뉴햄프셔주에 있는 명문 사립 고등학교 필립스 엑스터 아카데미의 하크네스 수업과 영국 옥스퍼드대학의 튜토리얼은 그 대표적인 사례다. 하크네스 수업에서는 교사와 학생들이 원탁에 둘러 앉아 토론한다. 수학 수업도 이렇게 하는데, “사고하라, 토론하라, 그리고 질문하라”는 슬로건에서 알 수 있듯이 자유로운 토론이 장려된다. 옥스퍼드대학의 튜토리얼에서는 교수가 제시한 문제에 대해 에세이를 쓴 다음 서너 명의 학생이 교수와 토론을 벌이도록 한다. 좋기는 하지만 교수와 대학원생 튜터가 교육에 많은 시간을 할애하는 비싼 방법이다. 이 때문에 영국 내에서도 계속 유지해야 하는지에 대해 지속적으로 논란이 되고 있다. 그렇지만 아직도 유지되는 한 이유는 ‘옥스퍼드 튜토리얼’이라는 책에 나오는 졸업생의 말에서 찾아볼 수 있다. “옥스퍼드를 떠날 때 유럽의 다른 지역이나 미국의 대학 졸업생에 비해 적은 지식을 머리에 담게 될지도 모르지만, 이 시대의 가장 위대한 지혜를 함양하게 됐다. 그것은 바로 비판정신이다.” 지금처럼 많이 가르치는 교육은 짧은 시간 내에 박식한 졸업생을 키워 낼 수 있다. 하지만 이런 졸업생을 키워 내는 것으로 만족할 수 없다. 영국 출신으로 미국 프린스턴대학 교수였던 화이트헤드(1929)가 말했듯이 “박식하기만 한 사람은 이 세상에서 가장 쓸모없는 사람”이기 때문이다. 많이 알기는 하는데, 그 지식을 활용하거나 발전시키는 인재를 키워 내지 못하면 인공지능(AI) 대학원이나 빅데이터 연구원을 몇 개 더 만든다고 해도 다른 선진국들과의 교육 경쟁력에서 승산이 없다. 지금이라도 토론과 글쓰기로 생각을 키우는 교육을 시작해야 한다.

항암제의 부작용은 최소화하고 효과는 높이는 기술을 과학자들이 제시하고 나섰다. 미국 서던캘리포니아대 연구팀은 미세기포와 초음파를 이용해 독성이 있는 항암제 성분을 암세포가 있는 부위까지 직접 전달하는 기술 체계를 확립했다고 밝혔다. 현재 관련 기술은 다른 연구자들도 활발하게 연구하고 있지만, 이번에 개발된 기술은 체내 약물을 실시간으로 추적해 암세포까지 더욱 정확하게 전달할 수 있다는 것이 특징이다. 연구팀은 이 연구에서 항암제를 전달하는 미세기포를 정확히 추적하기 위해 배경 잡음을 제거할 수 있는 초고속 초음파 영상촬영 기법을 채택했다.이들은 피가 흐르는 혈관을 재현하기 위해 좁은 실리콘 관을 제작해 그 안에 물을 주입했다. 그리고 좀 더 사실적인 실험 환경을 위해 모형 혈관을 돼지 몸속에 집어넣었다. 그런 다음 특수 장치를 이용해 항암제가 들어있는 미세거품을 혈관에 투여하는 방식으로 실험을 진행했다. 연구팀은 집중 초음파 변환기를 적용한 초고속 영상촬영 기법을 사용해 돼지 몸속의 가짜 혈관 속을 흐르는 미세기포를 포착하는 데 성공했다. 이들은 우선 미세기포의 움직임을 예측하고 그 거품이 모형 혈관의 특정 부위까지 이동하는 데 필요한 ‘음향 방사력’을 계산했다. 그다음 초음파 변환기에서 나오는 음향 방사력을 제어해 미세기포가 특정 위치까지 갔을 때 전력을 높여 거품을 터뜨렸다. 미세기포 속 항암 성분을 암세포가 있다고 가정한 곳까지 정확하게 전달한 것이다. 이에 대해 연구진은 “우리는 이 방법이 실제 체내에서 미세기포로 약물을 전달하는 과정을 실시간으로 볼 수 있는지 알아보기 위해 앞으로 쥐나 토끼를 대상으로 연구하길 원한다”면서 “실제 사례를 통해 영상 분해능과 민감도, 속도를 높이고, 효과가 있다면 장기적인 목표는 임상연구로 나아가는 것”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국물리학협회(AIP)가 발행하는 응용물리학회보(Applied Physics Letters) 최신호(12일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

북극해에서 가장 오래되고 두꺼운 해빙(바다얼음)이 기존 예측보다 빠르게 녹고 있는 것으로 나타났다. 캐나다·미국 연구진은 북극해에서 ‘마지막 보루’로 여겨지는 해빙이 나머지 해빙보다 두 배 빠른 속도로 감소하고 있다는 사실을 알아냈다고 발표했다. 연구진에 따르면, 이 해빙은 캐나다 북극해제도 서쪽 끝부터 그린란드 북부 해안까지 약 2000㎞에 걸쳐 존재한다. 이 해빙이 있는 지역은 지구 온난화로 다른 해빙들이 사라지더라도 마지막까지 남아 있을 것이라는 의미에서 ‘마지막 해빙 지대’(Last Ice Area)라고도 부른다.연구진은 또 이 마지막 해빙 지대에서 지난 35년간 해빙의 95%가 사라졌다는 것을 보여주는 영상 자료도 공개하고, 이는 기후 변화가 극심해졌다는 것을 보여주는 지표라고 말했다. 지금까지 여러 연구에서 기후 모델들은 북극은 여름에 얼음이 얼지 않게 되며 이런 현상은 빠르면 2030년에 일어날 수 있다고 예측했다. 이에 대해 연구진은 마지막 해빙 지대의 해빙 면적은 지난 2016년 기준으로 약 415만㎢였지만, 빠르면 2030년에 100만㎢ 정도까지 줄어들 수 있다고 설명했다. 또 연구진은 이처럼 오래된 해빙이 녹아 사라지면 그 자리에 생성 시기가 1~4년 정도밖에 안 되는 해빙이 만들어지는 데 이런 해빙은 여름철에 훨씬 더 녹기 쉽다고 덧붙였다. 이밖에도 연구진은 해빙의 지속적인 후퇴는 해빙에 의존해 살아가는 다양한 생명체에 악영향을 미칠 것이라고 지적했다. 따라서 마지막 해빙 지대가 연중 어떻게 변하는지를 연구하면 이런 동물에게 피난처를 제공하는 데 가장 적합한 장소를 정확히 파악하는 데 도움이 될 수 있다고 이번 연구를 이끈 켄트 무어 토론토대 교수는 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 지구물리학회(AGU) 학술지인 ‘지구물리학연구회보’(Geophysical Research Letters) 최신호(15일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘슈뢰딩거의 고양이’를 산 채로 볼 수 있을 방법이 있을 수 있다는 새 연구가 발표되어 관심을 끌고 있다. 우주전문 사이트 스페이스닷컴의 10일(현지시간) 보도에 따르면, 지난달 1일 ‘물리학 뉴 저널’(New Journal of Physics)에 발표된 새 연구는 슈뢰딩거의 고양이의 생사가 결정되지 않은 상태에서 고양이를 엿볼 수 있는 방법을 설명하고 있다. 슈뢰딩거의 고양이는 1935년 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 양자역학 이론의 불완전함을 드러내기 위해서 고안한 사고실험에 나오는 가상의 고양이를 말한다. 슈뢰딩거는 자신이 만든 파동방정식의 해(파동함수)가 확률을 뜻한다는 막스 보른의 주장을 반박하기 위해 이 사고실험을 고안해냈다. 사고실험의 내용은 다음과 같다. 고양이는 외부 세계와 완전히 차단된 상자 속에 들어 있고, 이 상자에는 청산가리가 들어있는 병이 방사능이 검출되는 가이거 계수기에 밸브로 연결되어 있다. 시간당 50% 확률로 붕괴하는 라듐 알파입자가 붕괴하여 방사능이 나오면 계수기가 검출하는 순간 연결된 망치가 내리쳐져 유리병을 깨고 청산가리를 방출하여 고양이가 죽게 설정돼 있다. 따라서 한 시간 뒤 고양이는 50%의 확률로 살아 있거나 죽어 있을 것이다. 양자역학에서는 이때 고양이는 죽은 상태와 산 상태가 ‘중첩’되어 있다고 보며, 상자를 여는 순간 확률이 붕괴되어 둘 중 하나의 상태로 결정된다는 것이다. 슈뢰딩거는 고양이에게 그런 상태에 있을 수 없기 때문에 양자역학의 확률 해석은 틀렸다고 주장한다. 새 연구는 아원자 입자의 신비한 행동을 설명하는 이 사고실험에서 불행한 가상의 고양이를 영구히 죽이지 않고도 상자 속을 들여다볼 수 있는 방법을 제안한 것으로, 이를 통해 물리학에서 가장 근본적인 역설 중 하나에 대한 과학자의 이해를 증진시킨다.아원자가 활동하는 미시세계와 다른 우리의 평범한 거시세계에서는 우리가 단지 물체를 바라보는 것만으로는 그것의 상태가 바뀌지는 않는 것처럼 보이지만, 대상을 충분히 확대하면 반드시 그렇지만은 않다. 일본 히로시마 대학 물리학과 홀거 F. 호프만 교수는 “보통 우리가 단지 보는 것만으로는 아무런 변화가 일어나지 않는다고 생각하지만, 보기 위해서는 빛이 있어야 하고 빛은 물체를 변화시킨다“고 전제한다. 하나의 광자(빛알)조차도 보고 있는 물체에 에너지를 전달하기 때문이다. 대표저자 호프만과 히로시마 대학교 학부생으로 연구에 참여한 카르틱 파테카는 슈뢰딩거의 고양이를 엿보기 위해 ‘대상을 변화시킴 없이 관측하는’ 기법에 대해 연구했다. 그들은 초기 상호작용(고양이를 바라 보는)과 판독 값(생존 또는 사망 여부를 구분)을 분리하는 수학적 프레임을 만들었다. 호프만은 "우리의 주요 동기는 양자 측정이 이루어지는 방식을 매우 주의 깊게 살펴보는 것이며, 핵심은 측정을 두 단계로 분리하는 것“이라고 밝혔다. 그렇게 함으로써 호프만과 파테카는 고양이의 상태에 대한 정보를 전혀 손실 없이 초기 상호작용에 관련된 모든 광자를 잡아내 고양이를 관측할 수 있다고 가정했다. 따라서 판독하기 전에 고양이의 상태(또한 고양이의 모습과 변화)에 대한 모든 정보를 계속 사용할 수 있다. 우리가 측정을 읽을 때만 정보가 손실된다. 호프만은 “흥미로운 점은 판독 프로세스가 두 가지 유형의 정보 중 하나를 선택하고 다른 정보를 완전히 삭제한다는 것”이라고 밝혔다. 슈뢰딩거의 고양이와 관련한 그들의 작업방법은 다음과 같다. 고양이가 여전히 상자 안에 있지만, 고양이가 살아 있는지 또는 죽었는지 확인하기 위해 내부를 들여다보는 대신 상자 안에 사진을 찍을 수 있는 카메라를 설치한다. 사진이 촬영되면 카메라에는 두 종류의 정보가 담긴다. 사진을 찍은 결과로 고양이가 어떻게 변했는지(연구자들이 양자 태그라고 부르는 것)와 상호작용 후 고양이가 살아 있는지 또는 죽었는지 여부다. 그 정보 중 어느 것도 아직 손실되지 않았다. 이미지를 ‘현상’하는 방법에 따라 하나 또는 다른 정보를 확보한다. 호프만은 동전 던지기를 생각해 보라고 한다. 동전이 던져졌는지 또는 던져진 동전이 앞면인지 뒷면인지 선택할 수 있다. 그러나 둘 다 알 수는 없다. 또한 퀀텀 시스템이 어떻게 변경되었는지 알고 그 변경사항을 되돌릴 수 있으면 초기 상태를 복원할 수 있다.(동전의 경우 다시 뒤집는 것) 호프만은 “시스템을 먼저 방해하지 않을 수 없지만 때로는 그렇게 하지 않을 수도 있다”고 말했다. 고양이의 경우, 그것은 사진을 찍는 것을 의미하지만, 고양이를 명확하게 볼 수 있도록 현상하는 대신, 고양이를 삶과 죽음의 중간 상태로 되돌릴 수 있는 방식으로 현상한다.　​ 결정적으로, 판독의 선택은 측정의 분해능과 그 측정방해를 교환하는 방식으로 이루어지는데, 이는 정확하게 등가이다. 해상도는 퀀텀 시스템에서 추출된 정보의 양을 나타내며 방해는 시스템의 불가역 변화의 정도를 나타낸다. 다시 말해, 고양이의 현재 상태에 대해 더 많이 알수록 상태는 불가역적으로 변화한다. 호프만 교수는 “놀라운 점은 측정을 방해하지 않는 능력이 측정하는 정보량과 직접 관련이 있다는 것”이라고 밝혔다. 이번 연구에 참여하지 않은 호주국립대학 물리학자 마이클 홀은 “이전 연구에서 양자 측정에서 분해능과 방해 사이의 교환을 지적했지만, 이 논문은 그 관계를 최초로 정량화한 이론”이라고 평가하면서 “내가 아는 한, 이전 연구는 분해능과 측정 교란에 관한 정확한 등가 관계를 밝혀내지 못했지만, 이 논문의 접근방식은 매우 깔끔하게 보인다“고 평가했다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

미국 전기자동차 업체 테슬라가 내년부터 중국에서 생산하는 제품에 중국 전기차 배터리 업체 ‘닝더스다이신에너지과기공사’(寧德時代·CATL)의 제품을 사용하기로 잠정 합의했다. CATL의 배터리는 올해 말 완공되는 테슬라 상하이 공장의 `모델 3‘부터 적용될 전망이다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 지난 8월 말 쩡위췬(曾毓群) CATL 회장 겸 CEO를 40분간 만난 이후 수차례에 걸친 협의 끝에 이 같은 내용의 계약을 성사시켰다고 블룸버그통신 등이 지난 6일 전했다. 독일 자동차업체 폭스바겐과 다임러 등에 이미 배터리를 공급하고 있는 CATL은 테슬라와의 이번 합의로 세계 최대 전기차 배터리 생산업체의 위상을 굳혔다. 세계 전기차 배터리 업계에서 ‘무명소졸’에 불과하던 CATL이 갑작스레 삼성SDI와 LG화학 등을 제치고 글로벌 기업으로 폭풍 성장한 배경에 대해 중국 정부가 빚어낸 ‘작품’이라는 비판적인 시각이 제기됐다. 중국 정부가 중국을 세계 최대 전기차 시장으로 키운 뒤 외국 기업들에 CATL의 배터리를 사용하도록 압력을 넣어 CATL을 키웠다는 지적이다. CATL은 전기차 배터리를 대규모로 공급할 수 있는 중국 유일의 기업으로 꼽힌다. 2011년 CATL을 설립한 쩡위췬(51) 회장은 시진핑(習近平) 국가주석이 1988~1990년 당서기를 지낸 푸젠(福建)성 닝더(寧德)시에서 태어났다. 상하이교통대 조선공학과를 졸업한 그는 화난(華南)이공대에서 전자정보학 석사를, 중국과학원에서 물리학 박사학위를 받았다. 현재 중국인민정치협상회의(과학기술계) 위원으로 활동하고 있는, 이른바 홍색 자본가다. 12년 전 홍콩에서 애플에 휴대전화 배터리를 공급하는 회사를 설립한 후 매각한 그는 후룬(胡潤)의 부자 명단 53위로 오를 때까지 존재 자체가 미미했다. 하지만 지금 쩡 회장의 선전증권거래소 상장 주식의 지분평가액은 58억 달러(약 6조 7000억원)에 이른다.월스트리트저널(WSJ)에 따르면 CATL이 급속히 성장한 내막은 대략 이렇다. “2017년 메르세데스 벤츠 등의 브랜드를 보유한 다임러의 임원 3명이 중국의 한 전기차 배터리 회사를 방문했다. 중국에서 판매할 전기차에 쓰일 배터리 관련 브리핑을 듣기 위해서다. 하지만 이들의 반응은 의외였다. 배터리 회사가 준비한 브리핑을 중간에 끊고는 ‘당신들의 브리핑 따위에는 관심이 없다. 우리는 선택의 여지가 없어 여기에 왔을 뿐 가격이나 말하라’고 짜증을 냈다. 아무리 부품업체가 ‘을’이라고는 해도 너무 무례한 행동이었다.” 장링펑 전 CATL 사업 책임자가 털어놓은 얘기다. 다임러 임원들이 짜증을 낸 이유는 따로 있었다. 이들이 방문한 곳은 CATL으로 중국 정부의 전폭적인 지원을 받는 회사였다. 다임러 임원들이 CATL을 찾은 것도 배터리 성능이 좋아서라기보다 중국 정부의 압박 때문이다. WSJ은 “중국 정부가 외국 기업이 CATL 제품을 선택할 수밖에 없도록 시나리오를 짰다”고 폭로했다. 중국 정부가 자국 배터리 업체를 전폭적으로 지원한 것은 중국이 세계 최대 규모의 전기차 시장이었기에 가능했다. 중국에서는 지난해 전기차 2100만대가 팔렸다. 전세계 판매 대수의 60%에 이른다. 국제에너지기구(IEA)는 오는 2030년까지 세계 전기차 판매가 연간 2300만~4300만대 이르며 향후 전기차 구성비는 중국이 57%에 이르고 유럽 26%, 미국은 8% 정도가 될 것이라고 내다봤다. 전기차 생산이 늘어나면 수백만개의 리튬이온 배터리도 필요하다. 리튬이온 배터리는 전기차의 핵심 부품인 만큼 수익률도 가장 높다. 중국 정부는 외국 자동차 업체가 전기차 보조금을 받기 위해서는 CATL 등 중국 업체가 생산한 배터리만 쓰도록 강요했다. 이 때문에 삼성SDI와 LG화학 등 한국 배터리 업체와 일본 업체는 중국 공장에서 생산한 제품이더라도 보조금 지급 대상에서 제외했다. 더군다나 자동차 회사들은 보조금을 포기하고 외국 배터리 회사 제품을 사용할 수 있었지만 중국 관료들로부터 중국 회사 제품을 사용하지 않으면 보복하겠다는 경고까지 받은 것으로 알려졌다. 사정이 이렇다 보니 자동차 회사들은 당시 다변화해 놨던 배터리 회사들과 조달 계약을 끊어야 했다. 중국에 진출했던 외국계 배터리 회사는 결국 중국에서 생산한 물량을 유럽과 미국 등 다른 나라로 수출할 수밖에 없었다. 자동차 업체들도 다른 나라 제품보다 품질은 떨어지는데 가격은 비싼 중국산 배터리를 울며 겨자 먹기 식으로 쓸 수밖에 없었다. 중국 정부에 밉보이는 순간 시장에서 아예 퇴출당할 수 있는 탓이다. GM은 과거 상하이에 LG화학과 함께 배터리 공장에 투자했고 포드는 파나소닉과 공급계약을 맺고 있었다. 외국계 배터리 회사의 전직 임원은 “믿을 수 없을 정도로 답답한 상황이었다”며 “중국에 공장을 지었는데, 갑자기 고객사가 경쟁업체로 떠나는 것을 지켜만 봐야 했다”고 분통을 터뜨렸다. CATL은 부서 조직과 문화, 기술 개선을 이루기 위한 연구개발 등에서 세계적인 통신장비업체로 성장한 화웨이(華爲)를 뒤따르는 것으로 전해졌다. GM(제너럴모터스)의 임원이자 미국 배터리 전문가인 밥 갈옌을 최고기술책임자(CTO)로 영입하는 등 화웨이처럼 외국 인재를 영입해 기술력을 끌어올리고 있다. 화웨이는 미국 안보에 위협적인 존재로 지적돼 제재를 받고 있지만 CATL은 아직까지 그런 단계에는 이르지 못했다. 특히 중국은 전기차 배터리의 핵심 소재인 코발트의 생산지 콩고에서 광산들을 매입해 다른 나라로의 공급을 차단하려는 움직임도 있다. 리사 머코스키 미국 알래스카 상원의원은 “주요 광물 공급에 대한 중국의 지배력은 상업적이고 안보적인 면에서 우려스럽다”고 비판했다. 머코스키 의원은 지난 3월 미국이 해외에 의존하는 외국 자원에 대한 미국광물보안법을 도입했다. 이 법은 핵심 광물을 지정하고 광물을 개발하기 위한 연구를 촉진하는 내용을 담고 있다. 아시아 기업들이 전기차 배터리 기술에서 앞서 나가는 동안 유럽 기업들은 디젤엔진 기술에 집중했고 미국은 전기차의 사업성이 의문시하는 바람에 배터리 기술에서 뒤처졌다. 올해 상반기 세계 전기차 판매의 13%를 점유한 미국에서는 한 유망한 배터리 스타트업이 파산해 중국 자동차 부품회사에 인수됐다. 테슬라는 네바다의 초대형 공장에 공급할 자체 배터리 회사를 파나소닉과 공동으로 운영하고 있다. 유럽에서도 이제야 11억 달러 규모의 공공자금을 들여 몇 개의 공장을 건설하기 위한 컨소시엄을 구성했다. 이런 상황에서 중국 정부의 지원을 등에 업은 CATL의 성장세는 가팔랐다. 오는 2028년까지 연간 420만대의 전기차 배터리 공급 능력을 갖춰 LG화학을 근소한 차이로 앞서고 삼성SDI, 파나소닉 등보다 훨씬 더 앞서 나갈 전망이다. 올해 3분기 매출 규모는 전 분기보다 30% 가까이 증가한 126억 위안(약 2조 800억원)에 이른다. 영업이익도 40% 급증한 14억 위안을 기록했다. 7~8월 중국 전기차 배터리 시장 점유율은 66%로 내수를 석권한 것이 다름없다. 여기에다 20억 달러를 투자한 독일 공장이 2021년 문을 열 예정이며, 폭스바겐과 다임러, BMW 등 세계적 자동차업체를 고객사로 확보했다. 미중 무역전쟁이 한창인 지난해 12월에는 미 디트로이트에 영업사무소를 열어 미국 시장 개척에 나섰다. WSJ은 ”CATL은 화웨이를 벤치마킹해 급성장했지만 화웨이와 달리 아무런 제재를 받지 않았다“며 ”최근 리튬이온 배터리의 핵심 재료인 코발트 확보를 위해 아프리카 콩고민주공화국 광산에 대규모로 투자하는 등 미국과 유럽 정책 당국자에 걱정거리가 되고 있다“고 분석했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr