●英, 560억 투입 5년 프로젝트 “양자컴퓨터가 왜 중요하냐고요? 물론 지금의 디지털컴퓨터도 대부분의 문제를 잘 처리합니다. 그러나 스마트시티를 운영하는 것과 같은 어마어마한 양의 빅데이터를 처리하는 일은 할 수 없어요. 양자컴퓨터는 가능해요. 디지털컴퓨터가 데이터를 하나하나 순차적으로 처리하는 반면 양자컴퓨터는 동시에 여러 데이터를 처리하기 때문이죠.” 도미닉 오브리언 영국 옥스퍼드 공과대학 교수는 양자컴퓨터의 개발 필요성을 묻는 질문에 이렇게 답했다. 영국 정부는 2014년 양자정보기술 연구소를 출범시키고 5년간 3800만 파운드(약 560억원)를 투자하는 프로젝트를 진행 중이다. 옥스퍼드대 등 9개 대학이 참가한 이 프로젝트에서 오브리언 교수는 광전자공학(빛을 이용한 기술)을 연구하며 양자컴퓨터 개발에 힘을 쏟고 있다. 그는 “양자컴퓨터는 지금의 슈퍼컴퓨터로 수십년 걸리는 계산을 단숨에 할 수 있다”며 “인공지능(AI)을 훨씬 똑똑하게 만들 수 있다”고 말했다. 구글 ‘알파고’와 IBM ‘왓슨’ 등의 등장으로 AI는 한 단계 진보했지만, 인간 뇌의 놀라운 정보 처리 능력과 에너지 효율성은 결코 따를 수 없다. 알파고는 바둑에서 이세돌 9단을 이겼지만 중앙연산장치 1201개와 그래픽 처리장치 176개를 동원했다. 170㎾의 전력을 사용해 이세돌의 20w(하루 권장 칼로리 2400kcal를 환산)보다 8500배나 많은 에너지를 썼다. 인간 뇌와 비슷한 크기로 인간만큼 생각할 수 있는 AI를 만드는 건 지금의 컴퓨터로는 불가능한 것이다. ●‘결 어긋남’ 현상 등 과제 많아 그러나 양자컴퓨터 개발이 완성된다면 AI도 비약적인 발전을 이룰 수 있다. 디지털컴퓨터는 0과 1의 신호(비트)로 표시되는 2진법으로 연산하고, 한 비트에 하나의 정보를 저장한다. 그러나 양자컴퓨터는 양자의 고유 특성인 얽힘 현상을 이용해 0과 1이 중첩된 신호(큐비트)를 사용한다. 즉 00, 01, 10, 11의 4가지 상태를 만들어 정보를 저장하는 것이다. 큐비트 수의 제곱으로 상태를 나타낼 수 있어 큐비트가 늘어날수록 한번에 처리할 수 있는 정보의 양도 기하급수적으로 증가한다. 오브리언 교수는 “양자컴퓨터는 보안성과 전력 소모량도 디지털컴퓨터에 비해 우수하다”며 “그러나 양자의 얽힘 상태가 외부 환경에 의해 깨지는 ‘결 어긋남’ 현상 극복 등 풀어야 할 과제가 많다”고 말했다. “영국 정부가 양자컴퓨터 개발에 대규모 예산을 투입한 건 미래를 내다본 판단입니다. 구글 등 미국의 글로벌 IT 기업들이 양자컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있으나 전통적인 물리학 강국 영국도 결코 뒤처지지 않을 겁니다.” 옥스퍼드 임주형 기자 hermes@seoul.co.kr

2016년은 과학계에 풍성한 이야깃거리가 만들어진 한 해였다. 2월에는 ‘중력파’ 검출로 아인슈타인 100년의 수수께끼가 풀렸다는 소식이 들려왔다. 곧이어 바둑 고수와의 대결에서 압승을 거둔 인공지능 부상의 현장을 놀라움과 두려움의 시선으로 지켜보게 됐다. 11월에는 괴짜 기업가 도널드 트럼프가 미국의 제45대 대통령으로 당선되는 이변도 있었다. 전 세계 과학기술 분야의 정책 방향을 직간접적으로 좌지우지하는 미국 대통령이 된 트럼프는 선거운동 기간 내내 과학분야에 대한 무관심과 무지로 일관했다. 그의 당선으로 전 세계 과학계는 ‘시계(視界) 제로(0)’ 상태에 빠졌다. 2017년 전 세계 과학계에는 어떤 일이 일어날까. 세계적 과학학술지 ‘네이처’는 최근 ‘2017년 우리가 주목해야 할 과학 이벤트’를 선정해 발표했다. 네이처는 지난해에 이어 올해도 ‘기후변화’와 관련한 이슈들을 가장 주목해야 할 사건으로 꼽았다. 미국의 차기 대통령 트럼프는 오바마 정부의 지구 온난화 방지 약속을 철회하고 지난해 합의돼 올해 114개국이 발효한 파리기후협정을 탈퇴하겠다는 뜻을 내비쳤다. 미국 기후변화 정책이 중대 기로에 섰다는 이야기가 나오는 이유다. 더군다나 최대 온실가스 배출국으로 지목받고 있는 중국 정부가 내년 하반기부터 탄소배출권 거래제도를 전면 시행하기로 결정하면서 탄소배출량도 감소세로 돌아서게 되면 전 세계 기후변화 정책의 주도권이 중국으로 넘어갈 가능성이 높다고 네이처는 전망하기도 했다. 게다가 트럼프는 대선 운동기간 내내 과학에 대한 ‘무관심’ 아니면 ‘돈 되거나, 안 되거나’라는 이분법적 잣대를 강조하면서 전 세계 과학계의 우려를 증폭시켰다. 실제로 미국 항공우주국(NASA)의 기후 연구나 심우주 탐사처럼 과학적 호기심 차원에서 접근하는 연구 예산은 삭감하고 우주운송 같은 사업분야에 집중해야 한다고 주장하는가 하면 인간배아줄기세포 연구 금지를 시사하기도 했다. 대통령으로 취임하는 2017년이 되면 그의 한 마디, 트윗 한 줄에 전 세계 과학기술계가 요동칠 수 있을 것으로 보인다. ●중국 무인 달탐사선 ‘창어’ 5호 발사 내년은 우주과학 및 천문학계에서 중요한 한 해가 될 것이라고 네이처는 전망했다. 중국 국가항천국(CNSA)은 2017년 상반기 중에 무인 달탐사선 ‘창어’(嫦娥) 5호 발사를 예정하고 있다. 주요 임무는 달에서 2㎏가량의 암석과 토양을 채취해 지구로 귀환하는 것이다. 중국 달 탐사 계획 3단계에 해당하는 창어 5호의 임무 성공은 달의 형성과 진화 과정을 밝혀내는 데 중요한 역할을 하게 될 것이다. 또 1997년 10월 발사돼 2004년 토성 궤도에 진입한 토성 탐사선 ‘카시니호’는 이달 초 토성고리 근접 접근에 성공했고 내년 3, 4월에 토성 상층 대기의 정밀한 정보를 지구로 전송하는 ‘그랜드 파이널’ 임무를 완수한 다음 충돌해 역사 속으로 사라지게 된다. 전 세계 9개의 대형 전파망원경을 하나로 묶어 지구 지름보다 약간 작은 지름 1만㎞의 단일망원경 시스템으로 구성한 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT)이 내년 4월 세계 최초로 은하수 중심에 있는 거대질량 블랙홀을 직접 촬영하게 된다. ‘사건의 지평선’이라고 불리는 이벤트 호라이즌은 아인슈타인의 일반상대성이론에서 예측한 존재로 블랙홀의 중력이 빛과 물질의 탈출을 막는 시공간의 경계선을 말한다. 블랙홀 촬영에 성공한다면 일반상대성이론을 실증하고 베일에 싸여 있는 블랙홀의 움직임을 영상으로 보면서 설명이 가능해질 것으로 예상되고 있다. ●‘플래닛 나인’ 연말쯤 정체 드러날 듯 ‘플래닛 나인’으로 불리는 태양계 9번째 행성의 정체도 내년 연말쯤에 드러날 것으로 전망됐다. 올 1월 미국 캘리포니아공대(칼텍) 연구진은 지구 질량의 10배, 크기는 3.7배가 되며 태양을 2만년 주기로 공전하는 9번째 태양계 행성의 가능성을 발표했다. 이 플래닛 나인은 명왕성이 있는 카이퍼벨트 영역에 존재하며 내부는 얼음으로 꽉 찬 ‘얼음 행성’으로 추정되고 있다. 아직 지구에서 관측된 적은 없지만 내년 12월 NASA에서 발사할 예정인 외행성관측위성(TESS) 망원경으로는 관측이 가능할 것으로 보인다. 이 밖에도 최첨단 유전자 교정기술인 크리스퍼 유전자 가위 기술을 둘러싼 특허 소송, 양자컴퓨터 기술의 상용화를 앞당길 수 있는 실험, 면역세포를 이용한 세계 최초의 암치료제 출시 등도 우리가 관심을 가져야 할 과학적 사건으로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 4일(현지시간) 새벽 4시 30분. 곤하게 잠자던 미국 프린스턴대 덩컨 홀데인(65) 교수는 시끄럽게 울리는 전화를 받아들었다. 과학자라면 꿈에서라도 받고 싶은 이 전화는 바로 스웨덴에서 걸려온 노벨상 수상 소식. 이날 노벨상 위원회는 올해 노벨 물리학상 공동 수상자로 브라운대 마이클 코스털리츠(73) 교수, 워싱턴대 데이비드 사울레스(82) 명예교수 그리고 홀데인 교수를 선정했다. 이들은 이론은 물론 명칭도 어려운 위상 상전이와 위상물질을 이론적으로 발견해 새로운 개념의 초전도체와 양자컴퓨터 개발의 단초를 마련했다는 공로를 인정받아 노벨상을 수상했다. 흥미로운 점은 노벨상 수상 소식을 처음 통보받은 후의 행동이다. 핀란드에서 교환교수 생활을 하고 있는 코스털리츠 교수는 "점심을 먹으러 주차장으로 가던 중 수상 소식을 전해들었다. 약간 멍하다”고 첫 소감을 밝혔다. 한밤중에 통보받아 잠을 설친 홀데인 교수의 '특별한 하루'는 어땠을까? 이날 주섬주섬 옷을 차려입고 집을 나온 그는 평소처럼 학교로 출근해 예정된 대학원 강의를 했다. 사실 휴강해도 항의할 학생은 없었겠지만 공개된 사진에서처럼 그는 칠판을 필기로 가득 채웠다. 이날 홀데인 교수가 강의실에 들어서자 노벨상 수상 소식을 들은 학생들은 박수와 환호성을 지르며 축하했다. 　 　 홀데인 교수는 "이날은 내 인생에서 가장 특별한 날이지만 강의는 나의 직업이고 의무이며 자존심의 문제"라면서 "강의실에 들어서 큰 박수를 받자 왠지 학생들에게 빚진 기분도 들었다"고 털어놨다. 수업이 끝난 후 홀데인 교수는 스톡홀름 기자회견장과 연결된 전화 인터뷰를 통해 “매우 놀랐고 기쁘다”고 말했다. 이어 "우리 연구를 기초로 수많은 대단한 발견들이 새롭게 일어나고 있다"면서 "이런 새로운 물질들이 커다란 영향을 갖기 바란다"는 소감을 남겼다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

4일(현지시간) 발표된 올해 노벨 물리학상 공동 수상자인 마이클 코스털리츠(73) 미국 브라운대 교수가 수상의 영예를 안긴 연구에 착수한 때는 20대였다. 그는 수상 발표 직후 AP 통신과 인터뷰에서 “당시 나는 어떤 선입견도 없었다. 뭐든 달려들 만큼 당시 나는 젊었고 어리석었다”면서 완전한 무지가 연구에 도움이 됐다고 말했다. 코스털리츠 교수는 데이비드 사울레스(82) 미국 워싱턴대 명예교수, 덩컨 홀데인(65) 미국 프린스턴대 교수 등과 함께 이날 노벨 물리학상 수상자로 선정됐다. 핀란드에서 교환교수로 잠시 머무는 코스털리츠 교수는 점심을 하러 헬싱키로 가려는 주차장에서 수상 소식을 전해들었다면서 “약간 멍하다”고 했다. 이들을 수상에 이르게 한 연구는 1970년대와 1980년대 연구들로서 수십년에 걸친 영향이 평가를 받은 것이다. 노벨상 위원회는 “이들의 발견은 응집물질물리학 연구를 진흥시켰을 뿐 아니라 새로운 세대의 전자공학과 초전도체 및 미래 양자컴퓨터에 유용할 것으로 기대된다”고 평가했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

올해 노벨 물리학상은 액체, 고체, 기체라는 3가지 상태와는 전혀 다른 새로운 물질 상태와 그 성질을 발견한 영국 출신의 미국 응집물리학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지시간) 노벨 물리학상 수상자로 데이빗 사울리스(왼쪽·82) 미국 워싱턴대 교수, 던컨 홀데인(가운데·65) 프린스턴대 교수, 마이클 코스터리츠(오른쪽·74)브라운대 교수 3명을 선정했다고 밝혔다. 노벨위원회는 3명의 과학자가 위상 상전이와 위상물질을 이론적으로 발견해 새로운 개념의 초전도체와 양자컴퓨터 개발의 단초를 마련했다고 평가했다. 매년 노벨과학상 수상자 예측을 내놓는 톰슨로이터를 비롯해 많은 사람들이 올해 노벨물리학상은 ‘금세기 최고의 발견’으로 알려진 중력파를 검출하는데 아이디어를 제공한 킵 손 미국 칼텍 명예교수, 로널드 드레버 칼텍 명예교수, 라이너 와이스 MIT 명예교수 3명에게 돌아갈 것으로 예상했다. 이 같은 예상은 지난 2월 11일 중력파 발견이 공식 발표된 이후 계속 이어져 왔다. 이 때문에 수상자가 발표됐던 스웨덴 왕립과학원 강당에서는 ‘예상 외’라는 분위기가 지배적이었다. 사울리스 교수는 1934년 영국 비어스덴에서 태어나 1958년 미국 코넬대에서 박사학위를 받은 뒤 초전도 현상과 핵입자 내 다양한 움직임에 대한 이론적 연구를 해 온 대표적인 고체물리학자다. 사울리스 교수는 1990년에 프레(pre)노벨상으로 알려진 울프상을 수상하기도 했다. 코스터리츠 교수는 1942년 영국 에버딘 출신으로 1969년 영국 옥스퍼드대에서 박사학위를 받은 뒤 사울리스 교수와 함께 1차원과 2차원 간 변형이 발생할 때 나타나는 물질의 변화를 설명하는 ‘코스터리츠-사울리스 전이’이론을 발표하기도 했다. 사울리스 교수와 코스터리츠 교수는 영국 버밍엄대 물리학과 사제지간인 것으로 알려졌다. 1951년 영국 런던에서 태어난 홀데인 교수는 옥스퍼드대에서 박사학위를 받아 1차원 공간에서 전자가 액체처럼 행동하는 ‘루틴저 액체’ 현상과 분수양자홀 효과 등 응집물질과 관련한 다양한 물리이론을 만들었다. 이번 물리학상 수상자들에게는 상금 800만 스웨덴크로네(약 10억 2520만원)가 주어지는데 사울리스 교수가 400만 스웨덴크로네를 받고 나머지 400만 스웨덴크로네는 홀데인 교수와 코스터리츠 교수가 나눠 갖는다. 노벨위원회는 생리의학상과 물리학상 수상자를 발표한 데 이어 5일 화학상, 7일 평화상, 10일 경제학상 수상자를 차례로 발표한다. 문학상 수상자 발표는 아직 정해지지 않았다. 시상식은 노벨상을 만든 알프레드 노벨의 사망일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 열린다. 노벨위원회는 “이번 노벨상 수상자의 업적 덕분에 내부는 절연체지만 표면에는 전류가 흐르는 위상절연체 같은 독특한 물질이 있을 수 있다는 걸 알게 됐다”며 “이들의 연구는 매우 기초적인 것이지만 다양한 전자·전기공학적 응용의 단초를 만들었다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

구글의 미래/토마스 슐츠 지음/이덕임 옮김/비즈니스북스/376쪽/1만 5000원 ‘세기의 대결’로 불린 구글 인공지능(AI) 알파고와 ‘인간 최고수’라는 이세돌의 대국은 세계를 충격에 빠뜨렸다. 예상과 다른 AI의 압승을 보면서 사람들은 AI가 인간 역할을 대신할 날이 곧 닥칠 것임을 실감했다. 세상의 충격은 미래 기술을 어떻게 감당할지에 대한 고민과 논란으로 급속히 번졌고, 그런 차원에서 미래 산업의 선두를 달리는 거대 혁신 기업 구글에 대한 관심이 증폭되고 있다. 이 책은 독일 시사주간지 슈피겔의 실리콘밸리 특파원이 구글을 파고들어 현주소를 생생하게 전해 흥미롭다. 래리 페이지와 세르게이 브린, 에릭 슈밋 등 핵심 관계자 40명의 인터뷰와 실리콘밸리 취재를 통해 미래를 상대로 한 구글의 도전을 샅샅이 밝혀냈다. 구글이 외부에 속사정을 공개하기는 처음이다. ‘제2의 알파고’를 비롯해 구글이 겨냥하는 미래상은 무엇인지, 무슨 전략을 세우고 있는지를 통해 인간이 미래를 위해 뭘 준비해야 할지를 촘촘하게 추적하는 구성이 도드라진다. 생겨난 지 20년도 채 안 된 구글이 세계에서 가장 성공한 기업이자 인간 삶에 최고의 영향력을 발휘하는 기업으로 추앙받을 정도의 위상을 거머쥔 비결은 무엇일까. 저자는 5년간 직접 만나고 관찰한 구글의 핵심 관계자와 프로젝트에서 거듭 확인한 경영 철학과 비전을 우선 주목한다. “구글의 임무는 세계의 정보를 조직화하고 전 인류가 접근해 사용하도록 하는 것입니다.” “기술을 통해 보다 나은 세상을 만드는 것이 우리의 가장 큰 목표입니다.” 저자는 아주 가까이서 들여다본 구글의 야망은 ‘훨씬 크고 스마트했다’고 밝히고 있다. 그러면서 “미래를 이해하려면 구글을 이해해야 한다”고까지 말한다. 창업자인 페이지와 브린은 구글을 움직이는 프레임을 ‘문명과 인류 전체’로 설정하고 “세상을 바꾸겠다”고 공공연하게 주장한다. 그 혁신적 도전의 징후와 노력의 결과는 가공할 만하다. 구글 두뇌 프로젝트팀은 인간 두뇌를 모방한 컴퓨터를 개발하며 미국항공우주국(NASA)과 협력해 보통 슈퍼컴퓨터보다 계산 속도가 수천 배 빠른 양자컴퓨터를 실험하고 있다. 태양열발전기보다 더 싸고 많은 에너지를 창출하는 비행 풍력 터빈도 세상의 관심이 쏠리는 부분이다. 검색엔진 개발 엔지니어는 거대한 데이터베이스를 구축해 세상의 모든 지식을 구술 명령만으로 찾을 수 있도록 하고 있다. 구글이 새로 인수한 연구업체들은 수명 연장 방법을 찾고 있다. 구글이 지금 모습으로 변한 건 페이지가 다시 기업의 최고경영자(CEO)로 나서면서부터였다. 그 과정에서 페이지가 공표해 가장 중요한 방편으로 삼은 ‘10배’(10x) 철학은 결코 예사롭지 않은 모토다. ‘구글이 하는 일은 모두 지금까지 경험한 그 어떤 것보다 10배 더 위대하고 더 나으며 더 빨라야 한다’는 철학과 사상의 응집인 셈이다. 그렇다면 ‘세상을 바꾸는 일’을 지상 목표로 세워 ‘우리의 삶을 인공 기계로 채우겠다’는 구글의 미래는 어떨까. 혹자는 구글을 19세기 존 데이비슨 록펠러가 이룬 ‘무자비한’ 석유 제국 스탠더드오일에 비교한다. 전기 시대를 연 발명가 토머스 에디슨이 세운 제너럴일렉트릭과 비슷한 행보를 보인다고도 한다. 견제와 우려의 목소리는 단연 사용자 사생활 침해와 정보 권력 장악에 쏠린다. 구글이 세계를 감시하는 빅브러더로 성장하고 있다는 우려다. 실제로 유럽에서는 구글을 독점 기업으로 보고 규제해야 한다는 목소리가 비등한다. ‘위키리크스’ 설립자인 줄리언 어산지는 구글을 ‘미국 국가안보국(NSA)의 민간 버전’이라 부른다. 구글 경영진도 그런 측면의 논쟁에 촉각을 곤두세운다. ‘위대한 비전일까, 아니면 거대한 허상일까.’ 저자는 책에서 기술낙관주의, 즉 기술을 통한 발전에 대한 믿음을 지지하는 시각을 줄곧 유지한다. 그러면서도 “구글은 물론 불사신이 아니다”라고 말한다. 저자의 결론은 이렇다. “‘구글 공포’는 실리콘밸리 기업이 지금까지 자신의 미래 비전을 일사천리로 실현해 온 것에서 비롯된 것일 수 있다. 오히려 구글의 조직 구조와 야망은 다른 기업이 좀 더 대담하게 기술적 비전을 실현하도록 영감과 자극을 주는 모델이 될 수 있을 것이다.” 김성호 선임기자 kimus@seoul.co.kr

뇌신경 모사 ‘뉴로모픽칩’ 개발 GPU 열 발생 문제 등 해결해야 지난 일주일간 전 세계를 뜨겁게 달궜던 이세돌 9단과 구글의 인공지능 알파고의 바둑대결이 막을 내렸다. 표면적으로는 4대1이라는 성적으로 알파고가 우세했지만 4국이 끝난 뒤 데미스 하사비스 구글 딥마인드 대표가 “이 사범 덕분에 알파고의 약점을 파악하게 됐다”고 말한 것처럼 완벽해 보이는 인공지능도 한계를 갖고 있음을 알 수 있었다. 1202개의 중앙처리장치(CPU), 176개의 그래픽처리장치(GPU)로 구성된 알파고는 딥러닝 기술로 프로기사의 기보 16만개를 5주 만에 학습했다. 보통 사람이 1년에 1000개 정도의 기보를 공부한다고 한다. 따라사 알파고가 학습한 기보의 숫자는 평생 배워도 따라갈 수 없는 숫자다. 알파고는 스스로 대국해 훈련하는 강화학습 기능까지 갖추고 있다. 알파고는 몬테카를로 트리 탐색(MCTS) 기법에 컨볼루션 신경망(CNN)을 이용해 다음 수를 찾고, 기보를 바탕으로 다음 착점 장소를 빠르게 찾는 정책 네트워크, 국지적 패턴인식을 통해 승률이 높은 수를 찾는 가치 네트워크를 다단계로 나눠 적용하는 딥러닝 기법으로 최적의 수를 찾는다. 오류처럼 보이는 수는 알파고가 충분히 학습하지 못한 부분에서 어떤 수가 가장 나을지에 대한 분석이 불완전하게 됐기 때문이라는 설명이다. 전문가들은 현재 인공지능 기술개발은 ▲빅데이터를 활용한 딥러닝 기술 ▲인간과 유사한 다양한 형태의 지능 구현 ▲컴퓨터 아키텍처 기술과 시스템 소프트웨어 기술 등 크게 세 방향으로 이뤄지고 있다고 설명한다. 한편 알파고에서 그래픽과 이미지를 처리하는 GPU의 역할이 매우 크다. 문제는 GPU의 연산처리 마이크로프로세서 코어의 수가 GPU 1개당 2000~3000개에 이르기 때문에 과도한 전력수요를 유발하고 이에 따른 엄청난 열이 발생한다는 점이다. 때문에 인공지능 기술은 알고리즘 개선뿐만 아니라 하드웨어적 문제를 해결하는 데도 집중될 것으로 보인다. 민옥기 한국전자통신연구원(ETRI) 휴먼컴퓨팅연구실 실장은 16일 “인공지능 기술을 개발하는 많은 글로벌 기업은 인간의 뇌신경을 모사한 차세대 반도체인 뉴로모픽칩이나 양자역학의 원리에 따라 작동하는 차세대 컴퓨팅기술인 양자컴퓨터 개발 등에 매달리고 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

당신이 몰랐던 컴퓨터 쿨링의 세계 컴퓨터는 전기의 힘으로 여러 가지 작업을 수행합니다. 그리고 그 과정에서 부산물로 열이 발생하죠. 가능하면 열이 적게 나오면 좋겠지만, 더 성능을 높이기 위해서 프로세서의 숫자와 크기를 늘리고 메모리를 추가하고 그래픽 카드를 병렬로 연결하면 엄청난 열이 발생하는 걸 피할 길이 없습니다. 물론 이렇게 열이 나면 시스템이 고장 나거나 멈추게 됩니다. 그래서 컴퓨터의 열을 식히기 위해서 다양한 냉각장치가 존재합니다. 하지만 어느 순간 방열판은 묵직해지고 냉각팬은 굉음을 내면서 회전하기 시작했습니다. 그게 절정에 달했던 순간은 아마 펜티엄 4 시절이었을 것입니다. PC 제조사와 소비자의 불만이 고조되자 CPU 제조사들은 이전보다 전기를 적게 먹는 제품들을 내놓았고 현재는 상대적으로 쿨러가 작아진 상태입니다. 오히려 더 거대한 쿨러를 장착하게 된 것은 고성능 그래픽 프로세서(GPU)들입니다. 현재도 고성능의 CPU와 GPU들은 거대한 쿨러를 필요로 합니다. 그래서 바람의 힘만으로는 부족해지는 경우들이 존재합니다. 방법은 물과 액체의 힘을 비는 것이죠. 수냉(liquid cooling) 방식은 서버 영역은 물론 고성능 컴퓨터에 널리 사용되고 있습니다. 서론이 길었는데 오늘 이야기는 여기서 한 발 더 나간 별난 냉각 기술입니다. 기름으로 컴퓨터를 식힌다 놀라운 일이지만, 제목 그대로 가능한 일입니다. 가끔 컴퓨터 부품을 물처럼 보이는 액체에 담가서 작동시키는 사진을 인터넷에서 보신 적이 있다면 오일 냉각(oil cooling) 방식의 냉각 시스템을 본 것입니다. 여기에 사용되는 미네랄 오일은 파라핀 등이 주성분으로 절연성이 있고 냉각 성능이 좋아 변압기 등에 사용됩니다. 미네랄 오일안에 컴퓨터 부품을 모두 담가서 냉각시키면 모든 부품에 동시 냉각이 가능할 뿐 아니라 쉽게 열을 빼앗기 때문에 시스템 전체의 온도가 거의 일정하게 유지되는 장점이 있습니다. 사실 컴퓨터 냉각에서 문제가 되는 점 가운데 하나가 균일하게 온도가 유지되지 않고 특정 부위가 냉각 사각지대에 놓일 수 있다는 것입니다. 이렇게 말하면 기름이 매우 좋은 방법인 것 같지만, 단점도 존재합니다. 밀폐된 변압기는 자주 부품을 교환할 이유가 없지만, 컴퓨터는 CPU 교체나 메모리 증설, 고장 등 여러 가지 이유로 시스템을 변경할 수 있습니다. 그런데 기름에 담가두면 교체가 쉽지 않습니다. 여기에 본래 컴퓨터용 부품들이 미네랄 오일에 담가서 사용하는 게 아니다 보니 장시간 사용 시 내구성 등에 문제가 발생합니다. 일부 화학 물질들은 기름에 용해되기도 합니다. 그래서 그린 레볼루션 쿨링이라는 회사에서는 아예 기름으로 서버를 냉각하는 전용 시스템을 개발했습니다. 처음부터 미네랄 오일을 사용해서 냉각할 목적으로 방열판과 메인보드 등을 개발했기 때문에 내구성에도 큰 문제가 없습니다. 수조처럼 생긴 서버랙에 시스템을 담그는 모습은 신선한데, 이 회사 주장으로는 이 방식이 기존의 서버 냉각보다 훨씬 에너지 효율적이라고 합니다. 현재 이 시스템은 몇몇 연구소와 기업, 정부 기관에서 도입되었는데, 냉각에 드는 에너지는 낮아져도 시스템 구축 비용은 더 비쌀 수밖에 없으므로 이런 방식이 앞으로 더 널리 사용될지는 아직 미지수입니다. 프로세서 안으로 직접 물을 넣는다? 오늘날의 쿨러는 직접 CPU를 바로 식히는 게 아니라 몇 단계를 건너서 냉각시킵니다. 약한 내구성을 지닌 프로세서를 보호하기 위해 단단한 금속판으로 감싸놓았기 때문이죠. 그 위에 열 전도성이 좋은 서멀 그리스를 바른 후 방열판에 접촉하게 됩니다. 수랭식이든 공랭식이든 간에 이렇게 하면 결국 열전도율이 떨어져 냉각 성능이 떨어지지만, 지금까지는 다른 방법이 없었습니다. FPGA 칩 업계의 거인인 알테라(Altera)와 조지아 공대의 과학자들은 칩 바로 옆에 물을 흘려서 냉각하는 새로운 방법을 공개했습니다. 이들은 프로세서 패키지 내부에 물이 흐를 수 있는 100마이크로미터 폭의 실리콘 수로를 만들어 칩을 직접 물로 냉각했습니다. 실제 연산이 일어나는 프로세서와 물 사이에는 1mm도 안 되는 수백 마이크로미터 두께의 실리콘이 존재할 뿐이라서 냉각효율이 기존의 수랭식에 비해서 획기적으로 높아졌습니다. 물론 조금이라도 물이 새면 시스템이 망가지기 때문에 내구성 등의 문제를 해결해야 하겠지만, 연구팀은 이 방식이 엄청난 열을 발생시키는 CPU와 그래픽 프로세서 냉각에 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 절대 영도로 프로세서 얼리기 CPU를 본래 의도한 것보다 훨씬 높은 클럭으로 작동시켜 성능을 높이는 것을 오버클럭이라고 합니다. 극한의 오버클럭을 시도하는 사람 가운데는 액체 질소를 이용한 냉각을 시도하는 경우도 있습니다. 물론 이 경우 시스템에 큰 무리를 주기 때문에 일반적인 컴퓨터 사용자나 서버 등에서 사용하기에는 무리가 있습니다. 그런데 구글에서는 액체 헬륨으로 프로세서를 냉각시키는 컴퓨터를 1000만 달러라는 막대한 돈을 주고 구매했습니다. 오버클럭이 아니라 양자 컴퓨터 연구를 위해서입니다. D wave one이라고 불리는 이 컴퓨터는 세계 최초의 상업 양자 컴퓨터로 야심차게 등장했으나 출시 직후부터 실제 양자 컴퓨터가 맞는지 의혹에 시달려야 했습니다. 작년 말 구글의 양자 AI 팀(Quantum AI team)은 이 컴퓨터가 양자 어닐링(quantum annealing, QA) 연산에서 기존의 컴퓨터의 싱글 코어 대비 1억 배 정도 빠르다고 발표했습니다. 이는 다시 말해 실제로 양자컴퓨터라는 것입니다. 다만 아직 초기적인 기술을 사용하는 양자컴퓨터일 뿐입니다. D wave의 양자컴퓨터는 업소용 냉장고처럼 생긴 거대한 크기이지만, 사실 프로세서는 하나뿐입니다. 나머지는 이 프로세서를 15밀리켈빈의 절대 영도에 가깝게 냉각시키는 장치입니다. 이런 온도는 질소로는 어렵고 결국 액체 헬륨을 증발시키는 방식과 다른 방식을 조합해서 냉각시키게 되는데, 이렇게 보면 D wave는 가장 낮은 온도에서 작동하는 컴퓨터인 셈입니다. 이렇듯 세계 각지에서는 우리가 일상생활에서 보기 어려운 방식으로 열 받은 컴퓨터를 식히는 방법이 개발되고 있습니다. 사실 열이 적게 나는 것보다 더 좋은 냉각 방법은 없다고 생각합니다. 하지만 그게 안 되면 냉각에 신경을 써야 하죠. 내 컴퓨터가 얼마나 열 받았는지는 HWMonitor 같은 간단한 프로그램을 사용해서 측정할 수 있습니다. 생각보다 많은 열이 나는 것은 쿨러에 먼지가 너무 많거나 컴퓨터를 공기 순환이 되지 않는 구석에 두거나 쿨러의 성능이 충분치 않아서일 가능성이 큽니다. 겨울철에는 문제없더라도 여름이 되기 전까지는 컴퓨터를 잘 식힐 수 있도록 먼저 온도를 점검하고 미리 청소해주는 것이 중요하겠습니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-뉴로퀀톨로지 학술지 통해 논문 발표 컴퓨터가 인간의 지능을 비슷하게 흉내 낼 수 있다 해도 인간과 똑같은 생각 자체를 가지는 것은 근본적으로 불가능하다는 내용의 논문이 눈길을 끌고 있다. 한국기술교육대학교 송대진 교수는 ‘뉴로퀀톨로지’(NeuroQuantology)라는 학술지를 통해 ‘의식의 계산불가성’ 논문을 발표했다. 이 논문은 기술 등의 발달로 물체가 아주 빨리 날아가도록 만든다고 해도 근본적으로 빛의 속도보다 빠를 수 없다는 결과를 보인 상대성이론과 비슷하게 아무리 컴퓨터가 인간의 지능을 흉내 낸다고 하더라도 인간의 생각 자체를 가지는 것은 근본적으로 불가능하다는 것. 송 교수는 이 논문을 통해 ‘자기 언급’(self-reference)이라는 러셀의 역설 등에서 사용된 방법을 바탕으로 양자역학적으로 접근해 인간의 생각이 본질적으로 컴퓨터로는 계산하거나 프로그래밍 할 수 없는 부분을 가질 수밖에 없다고 설명했다. 줄자를 가지고 다른 물체의 길이를 측정할 수 있지만 줄자 자신의 길이는 측정할 수 없는 것과 같이 인간의 의식세계도 이와 같은 컴퓨터로 계산될 수 없는 부분을 내포할 수밖에 없다는 것도 논문을 통해 증명했다. 송 교수의 논문을 지지하는 이탈리아 팔레르모 대학(University of Palermo)의 몰테니 교수(Prof. Diego Molteni)는 “송 박사의 연구결과는 인간의 본질이 완전한 실증적인 환원주의로 접근했을 때 컴퓨터로 계산될 수 없는 부분을 가진다는 것을 보여주기 때문에 특별한 가치가 있다”고 평가했다. 한편, 송대진 교수는 옥스퍼드 대학 양자컴퓨터센터에서 박사학위를 받고 현재 한국기술교육대학교에 근무 중이다. 나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr

과학자들이 마침내 데이터를 텔레포트시키는 방법을 발견해냈다. 지난달 29일(현지시간) 미국 뉴욕타임스 보도에 따르면 네덜란드 델프트공과대학 카블리 나노과학연구소 연구진이 3m 떨어진 2개의 양자비트 사이에서 신뢰할 수 있는 텔레포트를 가능하게 했다고 미국 사이언스지 최신호에 발표했다. 뉴욕타임스는 “네덜란드 과학자들이 알버트 아인슈타인이 ‘멀리서 일어나는 으스스한 행동’이라고 언급한 가장 유명한 실수를 반증하는 데 한 걸음 나아갔다”고 말했다. 이 실수는 얽힌 상태에 있는 양자들이 공간의 제약 없이 서로 영향을 준다는 양자역학에서 제안되고 있는 ‘비국지성’(Nonlocality)이란 성질을 말한다. 연구진이 시행한 양자의 순간이동은 사람이나 사물을 이동시키는 ‘스타트렉’ 방식을 말하는 것은 아니다. 이른바 ‘양자정보’(이 경우, 전자의 스핀 상태를 말함)를 이 정보가 포함된 물리적 물질의 이동 없이 해당 위치에서 다른 위치로 이동하는 것이다. 컴퓨터 연산에서 정보의 기본 단위인 기존의 비트는 두 가지 중 하나의 값(0 또는 1 중 하나) 밖에 나타낼 수 없지만, 양자비트(큐비트)는 동시에 많은 값을 표현할 수 있다. 이는 앞으로 보다 빠른 컴퓨터 연산 시스템과 완벽하게 안전한 통신 네트워크 모두를 실현할 수 있다는 것이다. 또 과학자들은 아인슈타인의 ‘양자 얽힘’ 개념에 대한 의심이 틀렸다는 것을 확실하게 입증하는 데 접근했다. ‘양자 얽힘’은 수광년이나 떨어진 입자 중에서 한 입자의 상태가 다른 입자의 상태에 즉시 영향을 주는 연결된 상태를 말한다. 연구진은 비록 짧은 거리지만 양자정보의 아주 정확한 순간이동을 달성했다고 밝혔다. 이들은 이제 이 실험을 1km 이상 거리에서 재현할 계획이다. 이 거리에서 양자 얽힘이 일어날 수 있다는 것이 반복적으로 확인되면 얽힘 현상과 양자역학 이론은 확실하게 입증된다. 더 떨어진 거리에서 성공하게 되면 ‘벨의 정리’라는 사고실험에 긍정적인 해결책을 제시하게 된다. 이 정리는 1964년 아일랜드의 물리학자 존 스튜어트 벨이 제안한 것으로 양자 얽힘으로 연결된 입자들이 광속보다 빠르게 정보를 전달할 수 있는지를 결정하는 방법이다. 이번 연구를 이끈 로날드 한슨 박사는 “아인슈타인의 실수를 반증하기 위해 5~6팀이 열띤 경쟁을 벌이고 있다”면서 “이번 연구는 가장 큰 성과일 것”이라고 말했다. 기존에 과학자들은 불완전하지만 양자정보를 순간이동하는 성과를 내왔다. 이는 물리적으로 양자비트를 얽힘 상태가 되도록해 달성한 놀라운 성과이지만 그 신뢰성은 불안했다. 예를 들어 2009년에 미국 메릴랜드대학의 물리학자들은 양자정보의 전송을 시연했지만 1억번 중 단 1번만 성공했다. 이는 단일 비트의 양자정보를 전송하는데 약 10분이 소요되는 것을 의미한다. 이와 달리 네덜란드 연구진은 양자상태에 있는 두 얽힌 전자를 정확하게 100% 텔레포트시켰다. 이는 극저온의 다이아몬드에 갇힌 전자를 사용해 만든 양자비트로 가능했다. 다이아몬드는 전자를 유지하는 ‘미니 감옥’을 효과적으로 만든다고 한슨 박사는 설명했다. 연구진은 전자에 스핀(값)을 설정하고 신뢰할 수 있는 방법으로 그 값을 읽어내는 데 성공했다. 이는 강력한 양자인터넷의 가능성 외에 양자컴퓨터 네트워크의 가능성을 기약한다고 연구진은 말한다. 하지만 특정한 클래스에 있는 문제를 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 수 있는 양자컴퓨터의 실용화는 아직 머나먼 목표다. 기능적으로 양자컴퓨터는 다수의 양자비트를 얽힘 상태로 만들고 해당 얽힘 상태를 비교적 오랜 기간 유지해야할 필요성이 있다. 이는 아직 달성하기에는 머나먼 과제인 것이다. 또한 한슨 박사는 양자 네트워크가 보급화되면 새로운 형태의 개인정보 보호가 실현될 것이라고 말한다. 즉 이런 네트워크는 원격의 사용자가 양자 계산을 하나의 서버에서 실행할 때 그 서버의 운영자는 그 계산의 본질을 측정할 수 없도록 하는 것이 가능해진다는 것이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　밀레니엄을 맞았던 1999년말 이후 가장 시끄러웠던 종말론 논란을 무사히 지나 연말이 다가오고 있다. ‘종말의 날’, ‘휴거’, ‘둠즈데이’ 등 다양한 이름으로 불리지만, 이들 종말론의 공통점은 정작 그 날이 지나면 거짓말처럼 사람들의 머리 속에서 지워진다는 점이다. 이제 마야달력 따위의 소모적인 얘기는 잊어버리고, 올 한 해를 돌아볼 때가 됐다. 전세계 과학계의 양대 축을 이루고 있는 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’는 2012년 366일(2012년은 윤년)간 과학이 이뤄낸 성과들을 결산하면서 서로 다른 접근법을 택했다. ‘사이언스’는 10개의 과학적 돌파구를, ‘네이처’는 과학을 만들어낸 10명의 사람을 주제로 삼았다. 물론 과학은 ‘사람’의 영역이기에 두 저널이 다루는 내용이 완전히 다를 수는 없다. 　사이언스는 올해 최고의 과학성과로 ‘힉스 입자의 발견’을 올려놓았다. 굳이 사이언스를 거론하지 않더라도 힉스 입자가 올 과학계 최고의 이슈라는데 어느 누구도 이의를 제기하기 힘들다. 1960년대 피터 힉스 에든버러대 교수를 비롯한 여러 과학자들이 그 존재를 예측한 이후 물리학계는 ‘세상 만물에 질량을 부여한 신(神)의 입자’를 찾기 위해 노력해왔다. 10조원 이상이 투입된 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 올해 드디어 그 결과물을 내놓았다. 지난 7월 CERN은 “힉스로 추정되는 새로운 입자를 찾아냈다.”고 공식선언했다. CERN은 현재 이 입자가 힉스인지를 확인하는 작업을 진행 중이다. 당초 연말쯤 판명날 예정이었지만 이상징후들이 발견되면서 내년 3월로 발표가 미뤄진 상태다. 이 입자가 힉스든 아니든 인류가 지금까지 알려지지 않은 새로운 존재를 찾아낸 것은 부인할 수 없는 사실이다. 　힉스보다 더 오랜 기다림 끝에 올해 모습을 드러낸 물질도 있다. 1938년 이탈리아 물리학자 에토레 마요라나는 양자 이론을 토대로 ‘마요라나 페르미온’의 존재를 예측했다. 마요나라 페르미온은 세상을 구성하는 물질과 보이지 않는 영역을 차지하는 반물질의 경계에 서 있으며 우주 공간의 대부분을 차지하는 암흑물질의 주성분으로 추정된다. 올해 4월 네덜란드 델프트 대학 연구진이 특수 장치를 이용해 흔적을 찾아냈다. 과학자들은 마요나라 페르미온을 잡아둘 수 있으면 현재의 컴퓨터보다 수백~수만배 빠른 양자컴퓨터를 안정적으로 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 　●생각만으로 로봇 팔 조종하는 기술 　‘진화’에 대한 오해 중 가장 흔한 것이 ‘진화에는 일정한 방향이 있다’고 생각하는 것이다. 이 때문에 늦게 생겨난 생물종일수록 고등동물이라는 착각에 빠지기 쉽다. 하지만 진화는 무수히 많은 가지를 뻗는 ‘생명의 나무’ 형태로 진행된다. 자연환경에 더 유리하게 적응한 동물이라도 사라질 수 있다는 것이다. 지난 9월 사이언스 표지를 장식한 ‘데니소바인의 게놈 해독’은 이같은 진화의 무방향성을 보여준다. 2008년 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 발견된 데니소바인은 3만~5만년전 현생인류나 네안데르탈인과 같은 시대를 살았다. 학계에서는 이 당시에 최소한 4종 이상의 인류가 살았던 것으로 보고 있다. 독일 막스플랑크 연구진은 올해 데니소바인 소녀의 손가락 뼈와 어금니 화석을 통해 또다른 인류의 정체를 밝혀냈다. 분석결과 데니소바인은 약 80만년전 현생인류의 조상에서 갈라져 나왔고, 호주 인근 파푸아뉴기니에 사는 사람들이나 동남아시아인과 유전적으로 아주 비슷했다. 그렇다면 왜 데니소바인은 호모 사피엔스 대신 지구의 주인이 되지 못했을까. 연구진은 “현생인류는 전세계로 퍼져 나가면서 유전적 다양성을 확보해, 각 지역에 맞게 살아남을 능력을 확보했다.”면서 “하지만 데니소바인은 짧은 시간에 시베리아에서 동남아시아까지 이르는 넓은 지역으로 퍼져나가면서 다양성을 확보하지 못해 적응에 실패하고 멸종한 것으로 추정된다.”고 설명했다. 　인류의 영원한 꿈인 ‘사람을 대신하는 로봇’은 올해도 새로운 이정표를 세웠다. 지난 5월 미 브라운대 메디컬센터와 하버드 의대 연구진은 15년간 전신마비로 전혀 움직이지 못한 여성 환자가 생각만으로 로봇 팔을 조종하는 기술 시연에 성공했다. 이 여성은 로봇 팔이 테이블에 있는 커피잔을 들어서 입으로 가져오게 해 빨대로 커피를 마신 다음 다시 커피잔을 테이블에 가져다 놓게 했다. 그는 이 같은 작업을 6번 시도해 4번 성공했다. 어린이용 아스피린만한 센서 칩을 뇌에 이식한 덕분이다. 환자가 팔을 움직인다고 상상하면 칩은 뇌세포 수십 개의 전자 활동을 포착한 다음 컴퓨터에 신호를 보내고 컴퓨터는 이를 로봇 팔에 보내는 명령어로 전환한다. 아직까지 완벽하지는 않지만, 재활의학이나 로봇 분야에서 무한한 가능성을 입증한 것은 분명하다. 　유전자조작 기술도 주목받았다. 생물학자들은 유전자의 역할이나 변이를 밝히는 단계를 넘어 유전자를 직접 조작하거나 편집하는 수준에 이르렀다. ‘탈렌’(TALEN), ‘유전자 가위’ 등으로 불리는 이 기술들을 이용하면 단백질을 이용해 문제가 생긴 유전자의 일부분을 잘라내거나 이어붙이고, 위치를 바꿀 수 있다. 사람이나 동물의 질병 원인을 찾아 근본적으로 제거할 수 있고, 우수한 형질을 새롭게 심어넘을 수도 있는 ‘꿈의 기술’이라는 것이 사이언스의 평가다. 이 분야에서는 국내 연구진들도 세계 최고 수준을 인정받고 있다. 　●허리케인 샌디 예측한 고담의 수호자 　다시 힉스로 돌아가보자. ‘인류 역사상 최대 규모의 실험’으로 불리는 힉스 추적이 순탄했을리 없다. 유럽은 물론 세계 각국의 예산이 동원됐고, “왜 이런 실험에 돈을 대야 하느냐.”는 비판이 끊이지 않았다. 네이처가 올해 과학에서 주목받은 인물 중 첫 번째로 롤프 디터 호이어 CERN 소장을 꼽은 이유가 여기에 있다. 네이처는 호이어에게 ‘힉스 외교관’이라는 별칭을 붙였다. 호이어는 이론물리학자가 아니라 평생 가속기 설계에 매달려온 건축전문가다. 무엇보다 ‘달변가’다. 그는 CERN의 기자회견마다 등장해, 수많은 미사여부와 완벽한 비유로 사람들의 마음을 움직였다. CERN 연구에 참여하고 있는 박인규 서울시립대 교수는 “1만명이 넘는 사람들이 LHC실험에 참여했지만, 호이어가 없었다면 아예 실험진행이 불가능했을 것”이라고 평가했다. 　두 번째 인물은 올 10월 허리케인 ‘샌디’로 인한 미 동북부 지역의 피해를 12년 전에 미리 예측해 대비가 가능하도록 한 신시아 로젠츠베이그 박사가 꼽혔다. 네이처는 “로젠츠베이그는 허리케인으로 영화 베트맨 속 고담시가 될 뻔 했던 뉴욕의 수호자로 떠올랐다.”고 추어올렸다. ‘화성 습격’으로 불리는 미항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘큐리오시티’ 프로젝트의 총괄책임자인 애덤 스텔츠너 박사는 정형적인 과학자의 틀을 깬다는 것이 무엇인지를 전세계에 보여줬다. 스텔츠너는 기존 방식으로는 큐리오시티가 화성 표면에 제대로 내릴 수 없다는 점을 해결하기 위해 낙하산을 이용한 획기적인 착륙법을 고안했다. 스텔츠너 덕분에 ‘25억달러짜리 위험한 도박’은 해피엔딩으로 끝을 맺었다. 전세계로 중계된 큐리오시티의 화성착륙은 마치 영화 속 장면처럼 호응을 얻었다. 큐리오시티는 현재 화성 표면을 분주하게 움직이며 새로운 샘플 분석 결과를 지구로 보내오고 있다. 이 밖에 암 줄기세포를 발견한 세드릭 블랑팽 벨기에 브뤼셀자유대 교수, 세계 최대 게놈 분석 기관인 베이징게놈연구소(BGI)를 이끄는 왕준 소장도 올해의 과학자로 선정됐다. 　과학계에 논란을 일으킨 사람들도 여럿 이름을 올렸다. 엘리자베스 아이런스 박사는 ‘과학계의 검은 이면’에 도전했다. 그는 2009년부터 실험을 통해 앞서 발표한 유명 연구들을 다시 실험해 실제로는 재연이 불가능한 조작된 결과들이라는 점을 만천하에 알렸다. 바이엘 등 거대 제약사의 연구는 물론 유전자 연구의 이정표로 꼽히는 연구들에서도 조작이 발견됐다. 네덜란드 에라스뮤스 의대의 론 푸시에 교수는 조류인플루엔자(AI) 바이러스가 인간 사이에도 감염될 수 있다는 것을 실험실에서 변종을 만들어 입증했다. 푸시에는 이후 “테러에 악용될 수 있다.”는 비판에 직면했고, 미국 정부가 논문 일부를 삭제하도록 요청하면서 ‘검열’ 논란에도 휘말렸다. 조 핸델스만 교수는 과학 분야 교수들이 여학생보다 남학생을 선호한다는 사실을 과학적으로 입증했다. 2009년 300여명의 희생자를 낸 대지진을 예측하지 못했다는 이유로 법원에서 금고 6년의 중형을 선고받은 베르나르도 데 베르나르디니스 박사는 올해 가장 황당한 사건의 주인공이 됐다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

올해 노벨 물리학상은 ‘미래의 컴퓨터’로 불리는 양자컴퓨터의 가장 기본적인 원리를 밝혀낸 두 양자물리학자에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 9일(현지시간) 세르주 아로슈(왼쪽·68) 콜레주 드 프랑스 교수와 데이비드 와인랜드(오른쪽·68) 미국립표준기술연구소 박사를 노벨 물리학상 수상자로 선정했다. 위원회는 “이들은 양자(원자·광자·이온 등 미시세계에서 운동량과 위치를 동시에 파악할 수 없는 개별 입자 단위의 통칭) 입자를 파괴하지 않고 관찰하는 장치를 만들어 양자 물리학을 획기적으로 발전시켰다.”고 밝혔다. ●정의할 수 없는 ‘중첩’ 현상 관측 두 사람은 각기 다른 방식으로 양자 하나를 잡아둔 채 실험을 진행, 기존에 입증되지 않았던 각종 성질을 발견했다. 아로슈 교수는 정밀도가 높은 거울 사이에 빛의 입자인 광자(포톤) 하나를 가둔 뒤 원자를 통과시켜 광자의 성질을 파악했고, 와인랜드 박사는 전기를 띤 원자(이온) 하나를 전기장 안에 넣은 뒤 레이저 형태인 광자로 자유자재로 다룰 수 있는 ‘이온 덫’을 개발했다. 특히 이 과정에서 두 사람은 하나의 양자가 단순히 사라지거나 없어지는 것이 아닌 뚜렷하게 정의할 수 없는 ‘중첩’ 현상을 관측했다. 아로슈 교수의 제자인 제원호 서울대 물리학과 교수는 “양자처럼 극도로 미시의 영역에서는 양자 하나하나의 상호관계를 파악해야 근본적인 원리를 이해할 수 있다.”면서 “두 사람은 기존에 불가능하다고 여겨졌던 양자 단위의 조작을 구현하고, 이론적으로만 알려졌던 ‘중첩’도 관측하는 데 성공했다.”고 설명했다. ●양자물리학 획기적 발전 공헌 두 사람의 실험은 ‘0’과 ‘1’의 방식으로 정보를 표현하는 디지털컴퓨터와 달리 ‘0’과 ‘1’이 동시에 겹쳐서 나타나는 형태로 정보를 전달하는 양자컴퓨터가 실제로 만들어질 수 있다는 토대를 제공했다. 디지털컴퓨터는 수십만개의 전자로 0 또는 1 하나만을 표현할 수 있고, 10배로 시스템이 늘어나면 10배의 성능이 된다. 하지만 중첩된 양자는 여러 가지의 정보를 한번에 담을 수 있기 때문에 큐비트(정보를 담은 양자 하나)가 10배로 늘어나면 2의 10제곱으로 성능이 획기적으로 높아진다. 신성철 한국물리학회장은 “이론적으로는 큐비트 300개만 있으면 전 우주에 있는 모든 원자의 정보를 한꺼번에 담을 수 있다.”면서 “아직은 10여개의 큐비트만 다룰 수 있지만, 활발한 연구가 진행되고 있는 만큼 무한한 가능성이 있다.”고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr 윤샘이나기자 sam@seoul.co.kr

국내 과학자들이 ‘꿈의 컴퓨터’로 불리는 양자컴퓨터를 만드는 데 가장 큰 걸림돌을 해결했다. 현재의 슈퍼컴퓨터보다 수천~수만배 이상 빠른 컴퓨터를 만들고 통신 속도를 획기적으로 높일 수 있는 길이 열린 것이다. 김윤호 포스텍 물리학과 교수는 “양자역학의 핵심 원리인 양자 측정을 이용해 양자의 상태를 안정적으로 오랫동안 유지할 수 있는 방법을 개발했다.”고 26일 밝혔다. 연구 성과는 물리학 권위지인 ‘네이처 피직스’에 게재됐다. 　현재의 컴퓨터는 기본 단위인 비트를 0과 1을 표시해 정보를 순차적으로 전달하고 계산한다. 하지만 광자(光子)·원자·초전도체 등으로 만드는 양자컴퓨터는 큐비트라는 새로운 단위를 사용해 0과 1을 동시에 구현할 수 있어 수많은 계산을 한꺼번에 할 수 있다. 이론적으로는 현존하는 슈퍼컴퓨터 수백대가 수십년 이상 걸리는 계산을 양자컴퓨터 한 대가 몇 분 안에 처리할 수 있는 것으로 예측되고 있다. 양자컴퓨터의 개념은 이미 오래전부터 존재해 왔지만, 현실에서 양자는 안정적인 상태인 ‘결맞음’에서 계속 벗어나 ‘결어긋남’ 현상이 나타나는 탓에 이를 유지하는 기술 개발이 양자컴퓨터 구현의 관건으로 꼽혀 왔다. 결어긋남 현상이 생기면 정보가 손실되고 계산이 틀리는 것은 물론 양자컴퓨터의 특성 자체를 잃게 되기 때문이다. 　김 교수팀은 양자를 약하게 측정해 최대한 변화하지 않도록 하는 ‘약한 양자 측정’을 시도했다. 양자에서 정보를 읽어 내는 단계를 간결하게 만들어 결맞음 현상이 유지되도록 한 것이다. 또 정보를 읽어 내면서 흐트러진 양자의 정보도 되돌릴 수 있도록 했다. 김 교수는 “양자컴퓨터와 양자통신은 실험실 내 연구 단계지만 정보사회의 패러다임을 바꿀 가장 강력한 기술”이라고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

1993년 대전 엑스포를 기억하시는지. 이때 각 전시관에 ‘도우미’가 본격적으로 등장했다. 이후 전국에서 이런 행사가 있을 때마다 도우미들이 등장하게 된 시초가 됐다. 도우미와 함께 대전 엑스포에서 처음 선보인 것이 자기부상열차다. 전시장 600m를 도는 작은 열차였는데, 선로 위를 바퀴로 달리는 것이 아니라 10~20㎜ 정도 공중에 떠서 달리는 열차였다. 이렇게 말하면 자기부상열차가 ‘초전도 현상’을 응용한 것이라는 정도는 알고 있다고 말할 사람도 있을 수 있다. 하지만 그 초전도 현상이 발견된 지 올해로 100년이 됐다는 사실까지 알고 있을까. 이달 8일이면 발견된 지 100년이 되는 초전도 현상에 대해 알아봤다. 1911년 4월 8일, 네덜란드 레이덴대학의 물리학자 헤이커 카메를링 오너스(1853~1926)는 극저온 실험장치를 이용하여 온도에 따른 수은의 전기저항 변화를 관찰하다가 절대온도 4.2K(섭씨 영하 269도)에서 전기저항이 완전히 없어지는 현상을 발견했다. 카메를링 오너스는 이를 초전도라고 불렀다. 초전도 역사의 시작이었다. 1933년 발터 마이스너와 로베르트 오센펠트는 초전도체에서 전기저항뿐만 아니라 내부의 자기장도 완전히 없어지는 ‘완전반자성’의 성질을 발견했다. 특정 온도 밑으로 온도가 내려가면 나타나는 완전무저항과 완전반자성은 초전도체의 가장 중요한 성질이다. ●일정 온도 이하에서 전기저항이 사라지는 현상 중간에 장애물이 있어도 초전도 현상이 적용된다는 사실도 발견했다. 1962년 당시 22살의 케임브리지대 대학원생 브라이언 조지프슨은 두개의 초전도체 사이에 얇은 절연체가 있어도 이를 뚫고 전류가 흐를 수 있다는 것을 이론적으로 예측했다. 조지프슨의 예측을 이바르 예베르 박사와 일본인 에사키 박사가 실험적으로 확인했다. 이들 3인은 이 공로로 1973년 노벨상을 공동 수상했다. 지금도 초전도체-절연체 배열을 ‘조지프슨 접합’이라고 부르고 있다. 이처럼 전기저항이 없어지고 자기 반발성을 가진 초전도체였지만 문제도 있었다. 이 같은 현상이 극저온에서 나타나기 때문에 이를 되도록 높은 온도로 끌어올려야 한다는 점이다. 1986년 스위스 IBM 연구소의 베드노르츠와 뮐러는 절대온도 35K(섭씨 영하 238도)에서 초전도체가 되는 구리산화물을 발견했다. 1973년 발견된 임계온도 23K(섭씨 영하 250도)를 끝으로 13년 동안 나타나지 않던 더 높은 임계온도의 새로운 물질을 발견한 것이다. 이 연구로 이들은 1987년 노벨상을 수상했다. 이를 시작으로 봇물 터지듯 새로운 초전도체가 발견되었다. 고온 초전도체의 시대가 열린 것이다. 초전도 현상은 양자컴퓨터나 자기공명영상(MRI) 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 최근 일본 후쿠시마 원자력발전소 사고 후에는 원자력발전을 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있는 핵융합 발전과 초전도 전력기술이 각광받고 있다. 기존의 원자력발전이 우라늄 분열 과정에서 나오는 에너지를 이용한 것이라면 핵융합 발전은 수소 등 가벼운 원자핵들이 융합하면서 나오는 에너지를 이용한 것이다. 핵융합 발전은 태양의 원리와 같아 ‘인공 태양’을 만드는 것에 비유되기도 한다. 우리나라에서는 국가핵융합연구소에서 연구용 초전도 핵융합 장치인 ‘KSTAR’를 개발, 지난해 10월 2000만도에서 6초간 플라스마(원자핵과 전자가 분리된 상태) 상태를 유지해 핵융합에 성공했다. 핵융합 발전은 KSTAR처럼 초고온의 플라스마를 진공 용기에 넣어야 한다. 하지만 고온이기 때문에 플라스마가 용기 벽에 닿으면 안 된다. 플라스마를 용기 벽에 닿지 않게 하기 위해 자기장을 이용하는데, 이 역할을 하는 것이 고자장의 초전도 자석이다. ●핵융합, 저항 없는 전력 전송 가능해져 핵융합 발전이 앞으로도 수십년간 연구가 필요한 장기 과제라면 초전도 전력기술은 당장 지금도 사용할 수 있다. 초전도 전력기술은 특정 조건에서 전기저항이 ‘0’이 되는 특징을 이용한 것이다. 기존 구리선을 이용한 전력 수송은 구리선 자체의 저항으로 인해 전력 손실이 발생한다. 지난해 송배전 과정에서 손실된 전력량은 총전력 생산량의 4%로, 원자력발전소 3기가 생산하는 전력량과 맞먹는 수치다. 초전도 케이블을 사용하면 이 같은 전력 손실을 크게 줄이는 것은 물론 현재는 불가능한 원거리 대용량 전력 수송도 가능해진다. 지난달 10년간의 연구를 마치고 연구 성과를 보고하는 대회에서 21세기 프런티어 차세대초전도응용기술개발사업단 성기철 단장은 “초전도 기술을 이용하면 원전에 의존하지 않고 에너지 자립을 할 수 있다.”면서 “수송 과정 중 전기 손실이 없고 100㎞ 이상 장거리 전력 수송이 가능해져 기존 전력 시스템의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 해외나 해상 등에서 신재생에너지를 대량으로 개발해 국내로 바로 끌어올 수 있다.”고 밝혔다. 태양광·태양열이나 풍력 등 신재생에너지를 활용할 때에는 장소의 영향을 크게 받는다. 대규모의 신재생에너지 발전시설을 만들기 위한 장소도 필요하다. 대규모 단지를 만들면 지금보다 신재생에너지의 경제성이 좋아진다. 성 단장은 몽골 사막에서 풍력과 태양광 등으로 전기를 만들고 우리나라로 이를 수송하는 ‘초전도 에너지 하이웨이’를 제안했다. 이는 초전도 전력기술이 없으면 불가능한 일이다. 이 외에도 시속 550㎞ 이상을 달릴 수 있는 초전도 자기부상열차나 MRI에 높은 자기장을 만들어주는 초전도 자석이 핵심 부품이다. 또 초전도 전자소자를 이용하면 초고속-저전력의 디지털 회로를 만들 수 있는데 이를 통하면 현재의 컴퓨터 개념과는 전혀 다른 방식이면서도 높은 처리 능력을 갖는 양자컴퓨터도 만들 수 있다. 한편, 오는 5월 20일 연세대 100주년 기념관에서는 초전도 발견 100주년을 기념하는 심포지엄이 열린다. 한국초전도학회 등이 주관하는 이번 심포지엄에서는 국내 초전도 연구의 성과 발표는 물론 학생들이 직접 초전도 현상을 보고 체험할 수 있는 실험도 계획되어 있다. 김효섭기자 newworld@seoul.co.kr

‘10여년 후, 미래를 이끌 직업은 뭘까.’ 증권선물거래소가 미래전략연구원과 공동기획으로 `2020년 미래를 이끌 직업’ 8가지를 제시한 리포트를 내놔 눈길을 끈다. 기술의 발전 속도만큼이나 직업의 변화도 빨라진 현대사회에서 2020년 직업 세계를 전망했다. 최근 발행한 월간지 ‘KRX’ 6월호에 실린 리포트에 따르면 새로 생길 직업으로 양자컴퓨터 시스템 전문가, 해저·우주건축가, 스카이 카(car) 기술자, 텔레의료 건강관리자 등 4개가 선정됐다.인기 직업으로는 나노·바이오 전문가, 지식관리 컨설턴트, 콘텐츠 제조자, 노인의료 관련 직업 등 4개가 뽑혔다.●양자컴퓨터 시스템 전문가 2021년쯤 첫선을 보일 것으로 기대되는 양자컴퓨터는 기존 사회의 일대 변혁을 일으킬 수 있다. 무한대에 가까운 정보처리 기술을 통해 물리학·화학·생물학, 신약 개발 등 거의 모든 분야에 활용될 수 있다. 디지털 분야의 일대 전환점으로 작용할 양자컴퓨터 시스템을 다루는 직업이다.●해저·우주건축가 2020년 이후에는 인구가 재배치되면서 해양·우주도시가 탄생할 것이다. 새로운 주거지역으로 떠오를 해저와 우주에 주거 공간을 만드는 건축가다.●스카이 카 기술자 최근 하늘을 나는 차가 등장했다. 관련 법 개정 등 다양한 문제가 해결돼 상용화되면 스카이 카 전문수리와 제조 관련 직업이 필요해진다.●텔레의료 건강관리자 영화 ‘아일랜드’에서 컴퓨터가 주인공의 신체상태를 체크해주는 것처럼, 컴퓨터가 판독한 사람의 신체상황을 체크해 주는 직업이다.●나노·바이오 전문가 인류 건강을 위한 수단으로 나노 과학이 발달하면서 최근 인기를 끌고 있는 바이오 산업에 접목될 것으로 예측된다. 이는 기술·경제 패러다임을 이끌 융합과학의 핵심 분야로 떠오르면서 관련 전문가가 인기를 모을 것이다.●지식관리 컨설턴트 시간이 갈수록 늘어나는 정보의 양을 감당하지 못하는 개인을 위해 정보를 관리해주는 컨설턴트. 경영, 과학 등 전문 분야에서 활동하며 전문 지식을 전수하고 정보를 알려주는 역할을 한다.●콘텐츠 제조자 새로운 IT융합 패러다임의 출현으로 사람들은 논리보다 이미지를 중심으로 생각하게 된다. 이미지를 창조해낼 수 있는 예술가와 작가 등 콘텐츠 제조자가 인기를 모은다.●노인의료 관련 직업 노령화 사회로 진입한데 따른 예상 인기 직종. 헬스케어나 의료도우미 서비스, 건강보험, 은퇴 컨설턴트, 노후 프로그램 관리자 등이 있다.김재천기자 patrick@seoul.co.kr

여기 한 장의 빛바랜 사진이 있다. 1927년 벨기에 브뤼셀에서 촬영된 이 사진을 두고 후세 사람들은 “아르키메데스, 케플러, 코페르니쿠스, 갈릴레이, 뉴턴 등이 한 자리에 모인 것과 같은 의미”라고 평가한다.3년마다 열리는 ‘물리학과 화학을 위한 국제 솔베이 기구’에서 모인 이 해의 참석자들은 명단만으로도 ‘경이와 존경’의 대상이기 때문이다. ●현대물리학의 새 지평 열어 1927년은 탄산나트륨의 제조법을 발명한 솔베이의 기부로 1911년 시작된 솔베이 기구 역사상 가장 위대한 해로 평가된다. 마리 퀴리와 아인슈타인을 비롯해 막스 플랑크, 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크, 에어빈 슈뢰딩거, 헨드리크 로렌츠 등 20세기 최고의 과학자들이 한 자리에 모였다. 사진 속 등장인물 중 10명은 노벨상 수상자이다. 대부분 역사상 중요한 의미를 지니는 ‘과학 법칙’을 발견했다. 아인슈타인의 ‘상대성 법칙’, 하이젠베르크의 ‘불확정성의 원리’, 슈뢰딩거의 ‘파동방정식’, 로렌츠의 ‘힘 방정식’ 등 이들의 연구성과는 바로 현대물리학 그 자체라고 해도 과언이 아니다. 이들은 이 회의를 통해 고전 물리학과 현대 물리학을 나누는 기점이 된 ‘양자역학’의 탄생을 공식화했다. 양자역학은 우리가 흔히 알고 있는 뉴턴의 법칙 등 고전물리학으로 설명할 수 없는 현상을 해석하기 위해 제안됐다.1905년 아인슈타인이 ‘상대적 역학’이라는 새로운 개념을 도입하면서 공론화됐다. 원자, 분자, 소립자 등 눈으로 볼 수 없는 미시적 대상에 적용되며 고전물리학과는 많은 차이점이 있다. 예를 들어 고전역학은 ‘현재의 상태를 정확하게 알고 있다면 미래의 어느 순간에 어떤 사건이 일어날지 정확하게 예측할 수 있다.’는 결정론에 기반을 두고 있다. 원인과 결과가 있는 인과법칙을 따르고 우연성은 철저히 배제된다. 그러나 양자역학은 고전역학과 달리 ‘확률론’에 기반을 두고 있다. 양자역학의 특징을 가장 잘 보여주는 것이 ‘슈뢰딩거의 고양이’다. 슈뢰딩거의 고양이는 슈뢰딩거가 아인슈타인과 논쟁을 하면서 양자상태를 설명하고자 고안한 사고(思考) 상황이다. 고양이가 갇혀 있는 상자 안에는 독가스를 뿜는 가스총이 설치돼 있다. 이 가스총은 방사능 측정기와 연결돼 있으며, 방사능 물질의 원자핵이 붕괴하면 방사능 측정기가 감지해 가스총의 방아쇠가 당겨진다. 일반적 상식과 경험에 비춰볼 때, 현실에 존재하는 고양이는 죽어 있거나 살아 있는 두 상태 중 하나일 수밖에 없다. 그러나 양자역학의 세계에서는 상자를 열어 확인하기 전까지 고양이는 살아 있는 것도 아니고 죽어 있는 것도 아닌, 두 가지가 중첩된 상태로 존재하는 것이 가능하다. 양자역학을 이해하기 위해서는 상자를 열기 전 이 고양이는 ‘산 것도 아니고 죽은 것도 아니다.’거나 ‘절반만 살아 있다.’는 점을 먼저 인식해야 한다. ●미해결 문제들 해법 제시 말도 안 되는 얘기라고 생각하기 쉽지만 100년 가까이 상상 속에만 존재했던 슈뢰딩거의 고양이는 지난해 호주 퀸즐랜드대 정현석 박사를 비롯한 공동연구팀이 빛을 이용해 증명하면서 엄연한 사실이 됐다. 원자나 분자, 레이저 펄스로 이뤄진 빛에서는 이같은 중첩 현상이 얼마든지 존재할 수 있다는 것이 과학자들의 분석이다. 양자역학은 이같은 사실을 이용해 지금까지 해결하지 못한 수많은 문제들의 해법을 제시했다. 지금까지의 컴퓨터와는 전혀 다른 양자컴퓨터가 대표적인 예다. 양자컴퓨터는 ‘지름길’을 가도록 상황을 조작하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 검토해야 하는 엄청난 양의 답 중에 정답만이 살아남도록 양자중첩 상황을 조작하면 현재 컴퓨터로 수백년 이상 필요한 암호도 불과 몇 분만에 풀어낼 수 있다. 반대로 암호 체계에 양자중첩을 활용하면 끊임없이 해킹을 피할 수 있는 새로운 시스템을 만들 수도 있다. 1982년 양자컴퓨터의 개념을 처음 주창한 노벨상 수상자 리처드 파인만은 “양자역학을 제대로 이해하는 사람이 이 세상에 단 한 명도 없다는 것은 분명한 사실”이라고 말했다. 양자역학을 처음 생각해 낸 아인슈타인조차 죽는 순간까지 고전물리학이라는 상식을 벗어버리길 거부했다. 그러나 양자역학은 이론적인 예측을 실험으로 증명하며, 서서히 상식을 깨 나가고 있다.‘상식’의 개념이 수천년 동안 세상을 지배해온 고전물리학에서 불과 100년도 되지 않은 현대물리학의 영역으로 넘어올 날도 머지 않았다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

한국인 과학자가 포함된 호주·프랑스 공동 연구팀이 양자역학의 최대 수수께끼 가운데 하나인 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 풀었다. 호주 퀸즐랜드대 양자컴퓨터기술센터 정현석(35) 박사는 과학저널 ‘네이처’(온라인 16일자)에 프랑스 남파리대학 필리프 그랑지에 교수팀과 함께 세계 최초로 진행하는 빛의 ‘슈뢰딩거 고양이 상태’를 현실에서 만들어내는 데 성공했다고 15일 밝혔다. 이는 상대성이론과 함께 현대 물리학의 한 축인 양자역학의 근본 원리에 한발 더 다가설 수 있는 성과로 평가된다. 양자 암호, 양자 컴퓨터, 양자 공간이동 등 미래의 양자정보 기술에 활용될 수 있을 것이라는 기대다. ‘슈뢰딩거의 고양이’는 양자물리학의 창시자 중 하나인 오스트리아의 물리학자 슈뢰딩거가 양자상태를 설명하기 위해 고안한 사고 실험(thought experiment)에서 유래한 말이다. 일반적 상식과 경험에 비춰볼 때, 현실에 존재하는 고양이는 죽어있거나 살아있는 두 상태 중 하나일 수밖에 없다. 하지만 양자역학의 세계에서는 밀폐된 상자 안에 고양이가 있을 경우 그 고양이는 상자를 열어 확인하기 전까지는 살아있는 것도 아니고 죽어있는 것도 아닌, 두 가지가 중첩된 상태로 존재하는 것이 가능하다. 슈뢰딩거의 고양이는 이처럼 어떤 물질이 거시적으로 구별이 가능한 두 가지 상태의 양자적 중첩형태로 존재하는 것을 의미한다. 하지만 이 상태를 현실에서 실제 구현하는 시도는 번번이 실패했다. 정 박사팀은 먼저 광자들을 생성시킨 뒤 반거울로 생성된 광자 빔을 둘로 나누고, 나누어진 빔의 한쪽에 특별한 광학적 측정을 가해 다른 한쪽에 슈뢰딩거 고양이 상태가 만들어지도록 했다. 정 박사는 서강대 물리학과를 나와 영국 벨파스트 퀸즈대에서 물리학 박사 학위를 얻었다.이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

고등과학원(원장 김만원)은 25일 부터 27일까지 서울 성북구 고등과학원 국제회의실에서 ‘KIAS-KAIST 양자정보과학 워크숍’을 개최한다. 올해로 7번째를 맞는 이번 행사에서는 양자컴퓨터, 양자암호기술, 양자원격전송, 양자영상 등 다양한 연구 주제를 대상으로 국내외 저명한 과학자 30여명이 최신이론을 소개하고 실용화 방안을 모색하게 된다.미국 듀크대의 김정상 교수가 ‘양자정보기술 실현을 위한 소자 및 시스템’, 일본 도호쿠대학 하야시 마사히토 교수가 ‘양자암호 이론과 적용’에 대해 강연할 예정이다. 문의 (02)958-3747.

“양자컴퓨터는 청소년들이 관심을 갖기에 충분히 매력적인 분야입니다.” 반도체 방식의 양자컴퓨터 분야 연구에서 단연 두각을 나타내고 있는 서울시립대 전자전기컴퓨터공학부 안도열(44) 교수의 말이다. 그는 “양자컴퓨터는 인류가 사용하는 에너지와 도구에 대한 패러다임을 전환시키는 계기가 될 것”이라면서 “양자컴퓨터 개발을 위해서는 전자공학과 물리학·재료공학 등 다양한 분야의 협력이 이뤄져야 하지만 이공계 기피현상이 심화되면서 우수 인력을 찾기가 쉽지 않다.”고 아쉬워했다. 안 교수는 반도체 1개로 큐비트를 만들어 이를 제어하는 데 성공했으며, 지금은 반도체 2개로 큐비트를 제작해 이를 제어하는 작업에 몰두하고 있다. 그는 최근 이같은 성과를 인정받아 미국 전기전자공학회(IEEE)의 2005년도 특별회원으로 선정되기도 했다. 안 교수는 “반도체 2개의 큐비트를 제어하게 되면 일정한 수학적 법칙에 따라 큐비트 수만 늘려나가면 된다.”면서 “이렇듯 반도체 방식은 큐비트 수의 제한이 없어 상용화에 가장 유리하다.”고 설명했다. 안 교수는 우선 오는 2007년까지 2큐비트,10년 안에 16큐비트 수준의 양자컴퓨터를 제작한다는 계획이다. 그는 “한국은 미국과 일본 등 선진국보다 5년가량 늦게 뛰어들었지만, 현재 이 분야에서 기술격차는 1∼2년 정도로 줄어든 상황”이라고 덧붙였다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

양자컴퓨터는 1982년 물리학자 리처드 파인만이 최초로 아이디어를 낸 이후 꾸준히 개발이 이뤄져 왔다. 때문에 현재로서는 미래형 컴퓨터 중 실용화 가능성이 가장 높다. 양자컴퓨터를 구현하는 방법에는 여러가지가 있지만 지금까지 가장 많은 연구가 이뤄진 기술은 ‘핵자기공명(NMR)’방식이다. 분자의 핵을 정보처리 단위인 큐비트로 사용하고, 핵자기공명 기법을 적용해 양자의 상태를 제어하는 기술이다. 미국 IBM은 이런 방식으로 7큐비트 양자컴퓨터를 개발,2의 7제곱(128)개의 연산을 동시에 수행하는 수준까지 이르렀다. 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 이순칠 교수도 2001년 3큐비트 양자컴퓨터 제작에 성공했다. 그러나 큐비트간 상호작용 등에서 아직은 한계가 많은 상황이다. 복잡한 신기술을 쓰지 않고 지금의 반도체 기술을 그대로 적용하는 방법도 연구되고 있다. 기존 반도체를 이용할 경우 큐비트 수에 제한을 받지 않기 때문이다. 다만 반도체 소자의 크기를 나노미터(1㎚=10억분의 1m) 수준으로 줄여야 하고, 절대온도 1도(영하 272.15도) 이하의 환경이 요구되는 등 걸림돌이 있다. 서울시립대 전자전기컴퓨터공학부 안도열 교수는 최근 기존 반도체 집적기술을 이용한 1큐비트 양자컴퓨터를 내놓았다. 양자컴퓨터는 물리학, 화학, 생물학 등 기초학문뿐만 아니라 엄청난 양의 정보를 검색·분석해야 하는 기상예측과 신약개발 등의 분야에서도 응용될 것으로 보인다. 양자컴퓨터의 상용화에 대해 우려하는 목소리도 나오고 있다. 인터넷을 통해 전세계가 하나로 묶이면서 암호 등 보안의 중요성이 커지고 있지만 초고속 연산능력을 지난 양자컴퓨터가 개발되면서 기존 보안장치들이 쓸모없게 될 수 있는 탓이다. 특히 현재까지 개발된 가장 강력한 보안시스템인 ‘공개키 암호’(RSA) 체계조차 무용지물이 될 수 있을 것으로 보인다. 복잡한 소인수분해 관련기술을 적용한 RSA는 현재 인터넷과 신용카드, 온라인뱅킹은 물론 기업이나 국방·외교의 기밀을 보장하는 데 두루 활용되고 있지만 양자컴퓨터는 소인수분해를 쉽게 풀 수 있다. 이 경우 전세계 인터넷, 금융기관 등의 암호체계에 대한 전면 개편이 불가피하다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr