익숙한 걸 좋아한다.
바꾸기 귀찮아서 물건을 오래 쓰는 건데 알뜰하다고 오해받기도 한다. 운 좋게도 그동안은 이런 검소함을 가장한 안일함이 통했지만 익숙함에 안주하는 나의 게으름은 하루가 다르게 변화하는 과학기술 앞에서 더 이상 좋은 말로 포장할 수 없게 되었다.
작년에 산 휴대폰은 한참 전에 구형이 되었고, 10년 된 차는 유물 취급이다. 새로 사려면 돈도 많이 들지만 적응할 일이 더 걱정이다. 좋은 문물을 만들어내는 사람들이 고마우면서도 변화의 속도에 맞추기 어려울 때는 ‘지금 것도 쓸 만한데 왜 자꾸 새로 만드는 거야?’하며 볼멘 소리가 나올 때도 있다. 하지만 그것도 잠깐. 막상 사다놓고 사용법을 익히고 나면 ‘그동안 이것 없이 어떻게 살았나?’싶게 새 물건이 대견하다.
이번에 읽은 《미래를 읽는 최소한의 과학지식》은 제목대로 앞으로 우리가 살아갈 세상의 과학지식을 반걸음 쯤 앞서 보여준다. 한걸음이라는 표현을 안 쓴 까닭은 여기서 알려주는 과학지식이 수십 년, 수백 년 후의 미래가 아니라 길어야 몇 년, 빠르면 수개월 앞에 다가올 현실이기 때문이다.
그렇다. 이 책에서 젊은 과학자들이 말하는 미래는 공상이 아니라 과학이다. 그것도 확실히 근거 있고 진행 중인 과학.
이 책은 17명의 우리나라 과학자가 쓴 과학 논문집이다. 그렇다고 전문용어 가득한 그들만의 논문은 아니고 제목과 표지그림으로 짐작되듯 일반인을 위한 과학교양서이다.
코로나 시대를 맞아 무엇보다 관심이 집중되는 바이러스부터 유전자, 암, 뇌, 컴퓨터, 블록체인, 미래의 에너지까지. 17편의 논문이 6개의 챕터로 분류되어 있다.
이번 리뷰에서는 그 중에서도 요즘 여러 사람들이 관심을 갖는 분야인 코로나 바이러스, 합성생물학, 그리고 빅데이터에 대해 소개하려 한다.
바이러스의 치열한 생존기, 인류의 역사가 되다 [바이러스]
(최지원, 한국경제신문 기자)
사이토카인 폭풍이 발생하는 과정
바이러스가 침입하면 대식세포와 같은 면역세포들은 다른 면역세포들을 불러 모으기 위해 사이토카인을 분비한다. 그 과정에서 사이토카인이 과잉 분비되는 ‘사이토카인 폭풍’현상이 발생하면 면역세포가 정상세포까지 공격하면서 장기에 손상이 가기 시작한다.
(p.18)
코로나 19 유행 초기, 상대적으로 면역력이 강한 20~30대가 코로나 19 감염으로 사망하는 사건이 발생했다. 면역력이 강한 사람은 감염병에도 강할 거라는 상식과 달리 건강한 젊은이들이 사망하자 코로나 바이러스는 모두에게 공포가 되었다. 언론은 바이러스에 감염된 젊은이들의 사인이 ‘사이토카인 폭풍’이라고 보도했다.
‘사이토카인 (cytokine)’이란 바이러스가 우리 몸에 침입했을 때 면역세포가 다른 세포들에게 바이러스의 침입 사실을 알리기 위해 분비하는 물질이다. 사이토카인은 면역세포를 활성화시키기도 하지만 더 많은 사이토카인을 분비할 수 있게 만드는 ‘사이토카인 연쇄반응’을 일으킨다. 일반적인 상황이라면 사이토카인은 바이러스를 퇴치하는 일등공신이다. 문제는 과유불급. 지나친 사이토카인이 정상세포까지 공격하면 온 몸에 염증반응이 나타나고 주요장기가 괴사하여 심하면 사망에 이를 수도 있다. 젊고 건강한 사람도 감염병으로부터 안전할 수 없는 이유다. 다행히 코로나 19사태 초기에는 사이토카인 폭풍의 구체적인 원인을 알 수 없었지만, 2020년 ‘인터페론’이라는 원인 중 하나를 찾았고 현재 경구용 치료제가 개발 중에 있다.
인간이 설계한 생물이 탄생하다 [합성생물학]
(박홍채, 체코국립과학원)
벤터 박사팀은 2010년 효모를 이용하여 인공적으로 합성한 마이코이데스(박테리아의 한 종류)의 DNA를 다른 종의 박테리아 카프리콜룸의 세포에 이식했습니다. 그러자 놀랍게도 카프리콜룸의 세포 특성은 모두 사라지고 마이코이데스의 특성이 나타났습니다. DNA를 바꿨더니 ‘종변환’이 일어난 것입니다.
연구팀은 인공 DNA를 자연계의 마이코이데스 DNA와 구분하기 위해 인공 유전체에 몇 가지 정보를 추가했습니다. 그리고 여기에 ‘Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0’이라는 이름을 붙였습니다. 이것이 시험관에서 합성된 인공 DNA로 작동하는 첫 인공 생명체입니다.
연구팀은 여기서 그치지 않고 추가 연구를 통하여 JCVI-syn1.0에 존재하는 유전자 901개 중 불필요한 유전자를 제거해 생존에 필요한 필수 유전자 473개를 추렸습니다. 그리고 필수 유전자로만 구성된 인공 생명체 ‘JCVI-syn3.0’을 만들었습니다. 인간이 원하는 유전자만으로 이뤄진 최초의 생명체가 탄생한 것입니다.
(p.61~62)
올더스 헉슬리의 <멋진 신세계>처럼 원하는 형질만을 골라 인간을 만들 수 있을까
아직은 불가능하다. 하지만 미생물 수준일망정 원하는 유전자만으로 이뤄진 생명체가 이미 만들어졌으니 DNA가 인공적으로 설계된 인간이 등장하는 것도 불가능하거나 아주 먼 이야기가 아니다. 인공 생명체는 잘만 활용하면 저렴하게 말라리아 치료제를 만들어 보급할 수 있고, 헬스 케어에도 쓸 수 있다. 긍정적으로 사용되면 다행이지만 제도와 윤리의식이 따라가지 못할 때 합성생물학은 인류에게 위협이 될 수 있다. 저자도 이 점을 걱정하며 합성생물학을 공부하기 전 윤리의식과 책임감에 대한 교육이 필요하다고 강조한다.
과학기술은 가치중립적이다. 유익하게 사용하는 인간과 그렇지 못한 인간이 있을 뿐.
세상의 모든 정보를 모아 세상을 바꾼다 [빅데이터]
(배장원,한국기술교육대학교 산업경영학부 조교수)
미국의 대형 유통업체인 월마트는 구매 패턴을 분석하는 데 소비자들의 구매 내역 빅데이터를 이용합니다. 빅데이터 분석 결과 상식적으로는 연결시키기 어려운 기저귀와 맥주의 구매가 연관이 있음을 확인했습니다. 기저귀와 맥주는 일반적으로는 관계가 없어 보이지만, 의외로 이 둘의 구매자가 같았던 것입니다. 월마트는 이 결과를 통해 어린아이를 키우는 부모들이 ‘육아의 고통을 맥주로 달랜다.’는 사실을 파악했고, 기저귀 옆에 맥주를 진열하고, 기저귀와 맥주를 합친 기획 상품을 내놓았습니다. 월마트의 매상은 급증했고, 많은 기업이 빅데이터에 관심을 갖는 계기가 됐습니다.
(p.172)
인터넷 포털을 열었을 때 관심 있는 배너광고가 뜨고, 유튜브의 알고리즘이 내 눈치를 살피는 이유. 빅데이터.
빅데이터는 선거결과를 예측하거나 마케팅에 쓰이는 등 좋은 점이 많지만 어두운 면도 크다.
일반인에게 무엇보다 크게 다가오는 문제점은 개인정보 유출이다. 기업과 정부도 이 점을 인지하고 비식별화 기술을 개발하고는 있다지만 개인정보 유출 사고는 점점 증가하고 있다. 그러나 문제가 있다고 해도 빅데이터 이전 시대로 돌아갈 수는 없다. 단점을 보완하면서 좀 더 바람직하게 사용할 수 있는 방법을 찾아야 할 것이다.
과학이 점점 분화되고 전문화되어 과학자들끼리도 다른 분야에 대해서는 거의 알 수 없다고 한다. 일반인의 입장에서야 오죽하랴. 과학자들이 이런 연구를 하고 있다는 것을 알고, 앞으로 일어날 일을 예측하고, 새로운 세상에 적응하기에도 벅차다.
집 근처에 국립중앙과학관이 있다.
아이들이 어렸을 때는 자주 가서 실험도 하고 체험도 했는데 최근엔 간 적이 없다.
책을 읽다보니 오랜만에 과학관에 가보고 싶다. 새로운 것을 찾아 멀리 있는 여행지를 꿈꾸지만 과학관이야말로 창의적인 생각을 하게 하는 장소다. 그동안 가까이 있다는 이유로 오히려 무심했다.
덧.
정부의 연구개발 예산이 처음으로 30조 원을 넘어섰습니다. 2022년 8월 정부가 밝힌 2023년 예산안에 따르면 연구개발 예산은 총 30조 7000억 원으로, 전년보다 약 3% 가량 증가한 수치입니다. 한국과학기술기획평가원 보고서에 따르면 2015년부터 2019년 까지 5년간 국내 연구개발 예산은 연평균 7.7%씩 증가해 왔습니다. 이는 미국(7.3%), 유럽(6.6%), 일본(0.7%)보다 높은 수치입니다.
(p.4)
과학기술에 대한 정부의 관심이 부족하다고 생각했는데, 그동안 꾸준히 지켜보고 투자하고 있었다. 그 분야의 연구자들에게는 만족할만한 수준이 아닐 수도 있지만 수치상으로는 괜찮다. 다행이다.
그래도 우리에겐 미래가 있다.
<YES24 리뷰어클럽 서평단 자격으로 작성한 리뷰입니다.>
이 책은 한국경제신문의 기자가 17가지 과학기술을 연구하는 젊은 과학자들의 연구결과를 요약한 대중교양 과학서이다. 책에서 다루고 있는 과학 연구는 연구 현장의 생생한 결과를 담고 있으며 과학계의 최신 핫이슈를 반영하고 있다. 이 책의 대상 독자는 청년뿐만 아니라 논문에 익숙하지 않아 어려움을 겪는 대학생, 과학기술에 투자하고 싶은 성인 등 다양한 연령대를 타깃으로 하고 있다. 책은 총 6장으로 이루어졌으며 각각의 장에서는 해당 분야의 연구자들의 프로필까지 담고 있다. 책을 다 읽은 후에 특별히 더 관심이 가는 분야가 있다면 해당 분야의 연구자 리스트를 기억해 두었다가 연구결과를 계속해서 팔로잉 하면 좋을 것이다.
이 책의 대중교양 과학서로 청소년에게 특히 추천할만하다. 고등학교 교과서처럼 가독성이 높은 폰트 크기에서부터 각종 사진자료, 표, 일러스트 등을 잘 활용한 본문의 내용 등 학습효과가 매우 뛰어나다. 또한 최신의 연구결과를 담고 있기에 생소한 과학 용어가 많이 등장하는데 친숙한 구어체 문장으로 기술하고 있기에 다정한 교수님이 강의를 한 내용을 그대로 받아 적은 것처럼 읽힌다. 따라서 해당 분야에 대한 선행지식이 없어도 부담 없이 차근차근 접근해 들어갈 수 있다.
책의 내용 중 산업분야 전반에 영향을 미칠 수 있는 양자 컴퓨팅, 블록체인, 분자기계 등을 다룬 05장 내용 중 양자역학을 잠시 소개해 보고자 한다. 양자역학이란 무엇인가. 양자역학, 양자컴퓨터 등 이제 "양자"는 매우 친숙하게 들린다. 그러나 비전공자 중에 양자역학의 핵심을 아주 피상적이라도 설명할 수 있는 사람은 얼마나 될까? 양자란 우리에게 무척 낯선 존재이다. 뉴턴 등으로 대표되는 고전물리학의 설명은 읽으면 이치가 맞는 것 같아서 편안하게 읽힌다. 그러나 현대물리학은 먼가 마법의 세계처럼 너무나 낯설어 읽을 때는 어슴푸레 이해가 된 것처럼 느껴지나 책장을 덮으면 휘발되기 일쑤다. 개념이 생소하여 뇌에 입력이 잘되지 않는다. 이 책에서도 이를 언급한다. 나와 같은 일반 대중에게 양자역학은 슈뢰딩거의 고양이가 떠오르는데 이 책에서는 어떻게 설명을 하고 있을까? 지금까지 읽은 교양 물리학 책 중 슈뢰딩거의 고양이를 가장 쉽게 설명하고 있다고 생각한다.
5장 산업의 판도를 바꾸다
01. 양자컴퓨터
"컴퓨터의 새로운 패러다임"
p.186~187
물질을 이루는 작은 단위 입자인 양자는 우리에게 무척 낯선 존재입니다.
우리가 살아가는 세상에서 눈에 보이는 것들은 크기가 크고, 이런 거시세계에서 일어나는 자연현상은 대부분 뉴턴의 고전역학 법칙으로 설명이 가능합니다.
하지만 양자가 살고 있는 미시세계의 운동은 우리가 알고 있는 'F=ma'와 같은 고전물리학의 수식으로는 설명하기 어렵습니다.
양자는 전혀 다른 물리적 법칙에 따라 운동하고 반응합니다.
이를 정리한 것이 양자역학입니다.
(중략)
양자들은 아주 특이한 성질을 가집니다.
그중 대표적인 것이 양자중첩과 양자얽힘입니다.
(슈뢰딩거의 고양이 설명 시작)
고양이 한 마리가 검은 상자에 있다고 상상해 봅시다.
이 상자 안에는 독가스가 들어있는 유리병이 있는데, 이 유리병은 상자 안에 보관돼 있는 단일 방사성 원소가 붕괴하면 깨지고, 붕괴가 읽어나지 않으면 깨지지 않게 설계돼 있습니다.
(즉 독가스가 들어있는 유리병이 깨질지 말지는 예측불가한 랜덤이라는 뜻으로 고양이 생사 여부는 예측불가하다는 것)
고양이 상태는 상자를 열기 전까지 함부로 한 가지 상태로 정의할 수 없습니다. 이런 경우 고양이의 상태를 확률로 이야기합니다. 살아 있을 확률이 50%, 죽어있을 확률이 50%, 즉 두 가지가 공존하는 상태라고 할 수 있습니다.
이런 상태를 양자중첩이라고 표현합니다.
(이 설명 뒤에는 이제 고양이가 들어있는 상자가 두 개인 경우를 들면서 양자얽힘을 설명한다.)
이 책은 산업혁명 최전방에 있는 젊은 과학자들이 보내는 논문 보고서이다. 책에서 다루는 여러 분야는 새롭고 흥미진진하다. 마치 SF 영화를 구상하고 있을법한 감독의 상상력의 원천을 엿본 느낌이다. 이제 막연히 꿈꾸전 상상의 세계는 현실로 빠르게 이루어지고 있다. <미래를 읽는 최소한의 과학지식>을 읽고 나면 그 트렌드의 굵직굵직한 헤드라인은 내 것으로 만들 수 있을 것이다.
YES24 리뷰어클럽 서평단 자격으로 작성한 리뷰입니다
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‘발달된 과학은 마법과 같다’는 말이 있다.
정부의 연구개발 예산이 30조원을 넘어가는 이유는 과학 기술이 곧 나라의 경쟁력이기 때문이다.
특히나 우리나라와 같이 자원이 부족하고 인적 자원에 의존하는 나라라면 더더욱 매달려야하는 분야일 것이다.
전기로 가는 자동차가 자율주행으로 도로를 달리고, 컴퓨터를 손안에서 사용할 수 있는 스마트폰이 등장하는 모습은 10년 전만에도 상상하지 못햇던 일이다.
로봇이 서빙하는 식당이 생겨나고 패드로 주문하는 시스템이 발달하면서는 사람들이 일자리를 잃기도 한다. 미래에 우리는 어떤 환경 속에서 어떠한 일을 하며 어떤 모습으로 생활을 꾸려나가게 될까? 이를 한 발짝 먼저 준비할 수 있는 방법은 현재 연구 중인 과학기술에 대한 정보를 얻는 것이다.
이 책은 최지원이라는 한국경제신문기자가 바이오 산업을 취재하면서 만난 젊은 과학자들의 연구 논문을 소개한 책이다.
1장은 바이러스에 대한 이야기, 2장은 유전자 기술에 대한 이야기, 3장은 암에 대한 연구, 4장은 뇌와 관련된 연구들 5장은 산업 전반에 영향을 미칠 수 있는 연구를 담고 있다. 마지막으로 6장은 일상을 바꿀 에너지에 대한 연구를 다루고 있다.
그 중 인상깊었던 두 가지 챕터를 꼽아봤다.
첫번째는 '후성 유전학’에 대한 챕터이다.
‘네덜란드 대기근’으로부터 태아시절부터 영양실조를 경험했던 사람들에게 후성유전학적으로 어떤 일이 일어났는지를 보고한 내용이 실려있다.
아이들 임신했을 때 엄마가 임신해서 체중조절에 너무 신경쓰면 아이가 비만으로 태어날 수도 있다는 이야기를 책으로 접한 적이있다. 이러한 연구들은 후성유전학의 발달로 이어졌고, 다행히도 이는 매일 변동되며 바로잡을 수 있다는 연구 결과도 나타났다.
두번째로 '장내미생물’에 관한 연구도 흥미롭다. 장내미생물이 비만의 원인이 될 수 있다는 연구를 시작으로, 영양실조, 연증성 장질환은 물론 당뇨병, 대장암, 심장병 등 다양한 질병이 장내 미생물의 불균형에서 바롯된다는 사실이 드러났다. 이 복잡한 생태계가 인체와 어떤 관계를 맺고 있는지를 좀 더 파악한다면 치료에 어려움을 겪고 있는 많은 질병을 해결할 수 있을 것이다.
과학기술을 아는 것은 미래를 대비하는 아주 좋은 방법이다. 앞으로 어떤 과학 기술에 투자를 해야할지 고민인 경우에도, 아이를 키우는 입장에서는 내 아이의 미래를 위해서그리고 진로와 직업적 선택을 위해서도 중요한 일이 아닐 수 없다.
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