연재

`무모함`에서 찾는 과학의 묘미

과학은 공상소설과는 다르게 실험적으로 결과를 보여주어야 한다. 때로는 이론적으로 먼저 제시된 경우도 있지만 언젠가는 실험적으로 보여주지 않으면 하나의 가설에 불과하다. 과학자는 99%가 아니라고 할 때도 맞다고 스스로 믿고 증거를 보여주는 무모한 도전을 할 때가 많다. 기술적인 문제로 당장 증거를 보여주지 못하지만 많은 시간이 흐른 뒤 실험적으로 증거를 보여줄 때도 있다. 그러나 운이 좋은 경우라면 비교적 짧은 시간 내에 원하는 결과를 얻을 수도 있다. 어떤 경우라도 포기하지 않고 부단한 노력을 기울어야 원하는 결과를 얻을 수 있다는 것에는 변함이 없다.간혹 예상치 못한 훌륭한 연구 결과가 우연히 발견되는 경우도 있지만, 과학자들이 부단히 노력하여 원하는 결과를 얻는 경우가 훨씬 더 많다. 물론 우연히 발견되는 훌륭한 연구 결과조차도 부단히 노력하여 얻는다는 것을 간과해서는 안된다. 이런 이유로 과학자는 포기하지 않고 끊임없이 연구하여 원하는 해답을 찾는 노력을 기울이고 있다.2001년 필자의 연구실에서는 그 전에 다른 연구자가 생각하지도 못한 탄수화물이 고체 표면에 고집적으로 고정된 탄수화물칩을 개발하여 탄

2012-10-04 19:37

노안수술

특수렌즈 삽입술로 전성시대 맞아주부들이 선호… 라식후 수술 가능 노안은 45세 지나면서 누구나 찾아오는 대표적인 신체 노화 현상이다. 눈 속의 수정체를 조절하는 근육에 탄력이 떨어지고 부드럽던 수정체가 점점 딱딱해져 초점이 조절되지 않는다. 영수증, 책, 신문, 휴대폰 등의 작은 글씨가 잘 안보여 불편이 크고, 백내장까지 함께 오면 온 세상이 뿌옇게 보여 사는 게 사는 게 아니라고 하소연한다.최근 특수렌즈의 등장과 임상실적이 쌓이면서 노안수술이 전성기를 맞고 있다. 노안수술 후 시력이 좋아지고, 업무능률, 생활의 활력과 민첩성이 몰라보게 좋아졌다는 입소문이 나며 중장년층의 노안수술도 붐을 이루고 있다. 이렇게 중년에서 노년으로 넘어가는 시기에 꼭 필요한 수술로 자리잡은 노안수술은 다음과 같은 4가지로 최신 경향을 요약할 수 있다.첫째, 백내장 수술을 하면서 노안까지 한꺼번에 해결하는 사람 늘고 있다. 눈 속에는 맑고 투명한 수정체가 있는데 수정체는 망막에 상을 맺게 해 사물을 또렷하게 보게 한다. 나이가 들어 수정체가 혼탁해져 백내장이 생겼을 때 이를 제거하고 대신 특수렌즈를 넣으면 백내장과 노안을 한꺼

2012-09-09 19:39

안전ㆍ효율 높여줄 4세대 암호

요즈음에는 암호라는 용어를 모르는 사람은 거의 없는 것 같다. 얼마 전까지만 해도 비밀스런 첩보원의 세계나 전쟁 등 특수한 상황에서만 사용하던 용어가 이제는 어린 초등학생부터 어르신들까지 모두 사용하는 일상 용어가 되어 버렸다. 특히, 해킹에 의해 개인정보유출, 이에 따르는 피싱 공격 등이 잦아지면서 이에 대한 방어책으로 암호가 더욱 자주 언급되고 있다. 그러나 암호라는 단어는 여러가지 의미를 가지고 있어 일반 사람들의 대화뿐 아니라 언론이나 전문서적의 글에서도 혼란을 주는 일이 적지 않다. 이는 암호분야가 발전하면서 여러 가지 새로운 개념과 기술이 생겨났는데 우리말 용어의 정리가 이를 따라가지 못하였기 때문일 것이다. 보통의 경우에는 사람들이 암호를 언급하면 대부분은 패스워드(password)를 의미한다. 패스워드는 우리가 컴퓨터나 인터넷 웹사이트에 접속하기 위해 늘 사용하며, 아주 오래전부터 사용되어 왔다. 알리바바와 40인의 도적에 나오는 "열려라 참깨"가 이에 속할 것이다.좀더 적극적인 의미에서 메시지를 보호하기 위한 암호는 보통 대칭키 암호를 의미한다. 대칭키 암호에서는 똑같은 암호화키와 복호화키를 이

2012-09-06 19:58

반도체 문명 이어갈 물리기술

물리학이라고 하면 많은 사람들은 중고등학때 배운 물체의 운동, 전기장, 자기장, 빛을 떠올릴 것이다. 필자도 대학을 들어갈 때 그 이상의 물리학은 없는 줄 알았다. 사실, 대학교 2학년을 마칠 때까지도 그런 줄 알았고, 3학년이 되어서 양자 역학을 배우고, 4학년에 고체물리학을 배우면서 물리학이 물질의 성질도 다루는 것을 알게 되었다. 나중에 알고 보니 1920년대에 양자 역학이 탄생하면서 물질의 성질을 다루는 물리학이 가능하게 되었던 것이다.우리가 숨쉬는 공기, 마시는 물, 먹는 음식과 일상 생활에 사용되는 모든 물질은 원자가 모여서 만들어진다. 원자는 중심에 양전하를 띤 원자핵이 있고, 그 주위에서 음전하를 띤 전자들이 운동하고 있는데, 이 전자들은 원자핵과 전자 사이의 전기적 인력이 강해도 원자핵으로 빨려 들어가지 않고 안정한 상태에 있다. 원자뿐만 아니라, 원자가 모여 만들어진 물질들도 참 안정한 상태에 있다. 물질의 무게는 원자핵들의 무게이지만, 물질이 차지하고 있는 부피는 전자들이 이리저리 빨리 움직이면서 빈 공간을 채우고 있는 것이다. 전자가 원자핵에 빨려 들어가면 모든 물질의 부피는 1000조분의 1로 줄어들

2012-08-23 19:56

과기 정책 `수요 중심`인가

과학기술연구에 몸담은 80년대 후반 이후는 우리나라의 과학기술에 있어서 그야말로 눈부신 발전의 시기였다. 필자가 연구하고 있는 고체물리학분야에서 가장 중심이 되는 국제적 학술지에 국내 연구자가 출판한 논문 수를 보면, 1970년대 10년 간 단 10편도 안되던 논문 수가 1980년대에 80여 편, 1990년대 800여 편을 거쳐, 2000년대에는 1500여 편에 이르렀다. 양적으로 200배의 성장의 했다는 말이다.이러한 발전은 이 시기의 엄청난 경제발전과 정부 과학기술 지원의 대대적인 확대가 동력이 되었다. 특히 현 정부에서는 기초과학예산은 크게 확대되었고, 유관 부처의 통폐합과 함께 연구지원체계의 큰 변화가 있었다. 하지만, 바로 이 시점이 과연 우리나라 과학기술 정책이 연구성과의 눈부신 발전을 따라잡을 만큼 충분히 성숙하였는지 다시 한번 고민해 볼 시기라고 생각한다.우리의 과학기술정책이 과연 `수요 중심`인가? 결론적으로는 연구지원체계 및 연구예산 배분구조의 정비가 공급자인 정책 입안자의 의지와 편의성을 중심으로 진행되어 왔다고 생각한다. 일례로 몇 년 전까지만 해도 우리나라의 개인연구과제 중 최상위 프로그램이었던 창의적연구

2012-08-09 20:16

실리콘 기반 반도체 대체 기술은

오래된 서양의 근대 과학역사에 비해서 우리나라의 산업역사는 상대적으로 짧다고 볼 수 있다. 그럼에도 불구하고, 우리나라의 전자산업은 지난 수 십 년 간 발전을 거듭함으로써 오늘날 세계 최고 수준의 전자산업 강국에 올랐다.특히 메모리 반도체ㆍ디스플레이ㆍ휴대폰 등의 전자산업은 우리나라의 경제성장을 주도해 오고 있으며, 우리나라를 경제 강국으로 이끄는 산업동력이 되고 있다. 이렇듯 반도체 기술은 현대의 산업발전을 지탱하고 있다고 해도 과언이 아니다. 최근의 반도체 산업은 흔히 `무어의 법칙`이라고 알려진 것과 같이, 일정 공간에 얼마나 많은 소자를 집어넣을 수 있는가 하는 고집적화 기술로 평가되고 있으며 계속적인 발전을 거듭하고 있다.하지만 기존에 사용되고 있는 실리콘 기반의 반도체 소자의 고집적화에는 원천적인 혹은 경제적인 요인들로 인해서 그 발전 속도에 한계에 직면하고 있다. 이 때문에 필연적으로 실리콘 기반의 반도체를 대체할 수 있는 새로운 구조, 즉 나노미터(10억분의 1 미터) 크기에서도 동작이 가능한 새로운 반도체 기술이 절실히 필요하다. 그 한가지 예가 바로 `분자전자소자`기술이다.분자전자소자란

2012-07-26 20:03

지적 호기심의 출발점 `만약에…`

"그거 연구해서 어디에 씁니까?" 필자가 수행하고 있는 연구내용에 대해서 발표를 끝내고 요즘 가장 많이 듣는 질문이자 가장 대답하기 곤혹스러운 질문이다. 응용 분야를 또는 응용가능성을 언급하지 않으면 발표자 입장에서도 청중의 입장에서도 불안한 시대이다. 세계적 거장인 미국의 한 화학자는 목적 지향적 그리고 기능 지향적 화학 시대가 도래하였다고 표현한 적도 있다.필자의 관점에서 화학은 `어떻게(how?) 화학`과 `만약에(what if) 화학`으로 크게 분류할 수 있을 것으로 보인다.`어떻게 화학`은 목적 지향적인 화학 분야이다. 실생활에 직접적으로 적용 및 응용 가능한 대상을 선택한 후에, 기존에 알고 있는 화학적 지식을 최대한 활용하고 화학적 기술을 효율적으로 사용하여 목표 달성을 위한 방법론을 제시하는 화학 분야이다. 이와 같은 연구에는 항상 더 좋은(better), 또는 다른 연구자보다 먼저(faster)라는 수식어가 따라다닌다. 우리 모두가 알고 있는 그 어떤 곳으로 가기 위한 어떻게(how?)를 연구하기 때문에, "그거 연구해서 어디에 씁니까?"라는 질문에 망설임없이 대답을 할 수 있는 분야이다.`만약에 화학`은 순수한 지적 호기심이

2012-07-12 20:16

세포의 무한 응용성

세포피포화(細胞被包化) 창의연구단(한국과학기술원 화학과 최인성 교수)은 달걀껍질과 같이 딱딱한 껍질을 화학적으로 만드는 연구를 한다. 좀 더 자세히 말하자면, 단순히 딱딱한 껍질만을 만드는 것이 아니라, 껍질 안에 살아있는 세포를 가두는 연구를 하고 있다.연구단은 순수한 과학적 호기심으로 세포 캡슐화를 시도하고 있다. 왜 세포는 일반적으로 계란과 같은 딱딱한 껍질을 가지고 있지 않을까? 세포에 단단한 껍질을 씌우면 어떻게 될까? 껍질 속에 가둬진 세포는 행복해 할까, 불행해 할까?화학적으로 만들어진 새로운 세계에서 세포가 행복하고 즐겁게 살게 하려면 어떻게 해야 할까? 껍질 속에 가두어진 세포는 옆에 있는 친구 세포들과 어떻게 이야기를 하고 정보를 공유할까? 외부에서 발생하는 스트레스를 이기면서 잘 살아갈 수 있는 강력한 세포를 화학적으로 만들 수는 없을까? 이런 모든 호기심과 질문들에 대한 대답을 세포에 껍질을 입히는 방법 개발을 통해 찾아보고자 한다.자연계에 존재하는 어떤 박테리아는 먹이가 없거나 외부환경이 생존하는데 불리하게 되면 딱딱한 껍질을 만들어 죽은 상태도 아니고 산 상태도 아닌 형태로 생존한

2012-06-28 19:44

녹색에너지원, 연료전지

오늘날 세계는 화석연료의 매장량 한계와 가격상승, 그리고 발생되는 이산화탄소에 의한 온난화 및 여러 환경오염문제로 인해 화석연료를 대체할 새로운 청정 대체 에너지 개발에 매진하고 있다. 이에 대한 가장 합리적인 대안으로 수소에너지가 제시되고 있는데, 이는 수소가 연료로서 활용성이 높은 고효율 에너지이자 지구상에서 가장 풍부한 물을 원료로 생산할 수 있는 무한한 청정에너지이기 때문이다.또한 연소과정을 통하여 에너지를 얻고, 생성물로 물이 다시 얻어지기 때문에 이로부터 수소를 또 얻을 수 있는 무한 재생이 가능한 편리한 에너지이다.수소는 물에서 탄생해 물로 돌아가는 최상의 무공해 친환경 에너지이며, 연료전지(fuel cell)라는 전기화학 장치를 통해 난방과 전력까지 동시에 해결할 수 있는 에너지 자원이기도 하다. 연료전지는 이름에서 알 수 있듯, 연료를 사용하는 전지를 발생시키는 전지이다.즉, 전기화학적 변환을 통해 수소 또는 알코올 등 여러 다른 연료의 화학에너지로부터 직접 전기에너지를 얻을 수 있는 전기화학 장치이다.특히 연료전지는 전기화학적 변환을 통해 전기를 발생시키기 때문에 내연기관 대비 2~3배의 고

2012-06-14 20:10

`기초과학` 백년대계 첫발 내딛다

제짝이 아니었던 것을 갖다 맞출 때 매우 잘 맞음을 비유하면서 `안성맞춤`이란 말을 쓴다. 그 만큼 어떤 물건이나 사람이 아주 잘 어울릴 때 이런 말을 쓰는데 안성은 유기제품을 장인정신과 뛰어난 솜씨로 정성껏 만들어 품질이나 모양 등 기교면에서 사람들의 마음을 만족시켰기에 `안성맞춤`의 대명사가 되었다고 한다. 유기는 대표적인 구리 합금 금속으로 구리에 주석을 섞는 비율에 따라 이름이 달라지고, 구리와 아연을 합금하여 만든 그릇은 황동유기, 구리에 니켈을 합금한 것은 백동유기라고 한다.특히 안성 유기가 다른 지방의 것보다 유명한 것은 서울 양반가들의 그릇을 도맡아 만들었는데, 안성에서는 두 가지 종류의 유기를 만들어 판매하였다고 한다. 하나는 서민들이 사용하는 그릇으로 이것을 `장내기`라고 하였고, 다른 하나는 관청이나 양반가의 주문을 받아 특별히 품질과 모양을 좋게 만들었는데 이를 모춤(마춤)이라 하여 `안성맞춤`이란 말이 생겨났다고 한다.한편 우리나라 기초과학연구지원을 한 차원 업그레이드시킨다는 취지로 국제과학비지니스벨트 조성 및 지원에 관한 특별법이 제정되었고, 이에 따라 지난해 기초과학

2012-05-31 19:46

우주공간, 화학적으로 접근하자

강 헌 서울대 화학부 교수 우리가 아침에 일어나 물을 마실 때, 이 한잔의 물 속에 외계의 별과 성운에 있었던 물 분자가 약 80% 가량 들어있다는 사실을 알고 마시는 사람은 많지 않다. 즉, 현재 지구에 다량으로 존재하는 물의 대부분이 사실상 머나먼 우주에서 만들어졌고, 아주 오랜 기간을 거쳐 지구로 운반되어 왔다는 것이 최근의 과학적 연구 결과이다.이러한 연구가 시사하는 바는 지구는 우주에서 물질적으로 고립된 행성이 아니며, 끊임없이 외계와 분자를 상호 교환함으로써 화학적으로 소통하고 있음을 나타낸다. 또한 외계에서 도입된 분자들 중에는 생명체의 기본 물질인 아미노산처럼 상당히 복잡한 유기분자들도 있다. 이들이 오래 전에 지구상에 생명의 씨앗을 잉태시키는 데에 중요하게 기여하였을 가능성이 제시되고 있다.지구상에 첫 번째 생명체가 어떻게 나타나게 되었는가? 라는 의문은 굳이 과학자가 아니어도 누구나 한번쯤은 궁금하게 여겼을 원천적인 질문일 것이다. 이 해답을 얻으려는 연구는 예전에는 한 때 공상과학의 범주로 치부되기도 했으나, 최근에는 과학적 증거를 위주로 한 체계적 연구가 활발히 진행되고 있다. 생

2012-05-17 20:16

자동차ㆍPCㆍ휴대폰 이을 솔루션은

서갑양 서울대 기계항공공학부 교수 요즘 우리 사회에는 `웰빙`과 `명품`이라는 말이 널리 사람들에게 회자되고 있다. 이러한 사회적 현상은 현재 몸담고 있는 과학계의 조류와 무관하지 않다는 점에는 깊이 공감한다. 웰빙과 명품, 이를 한마디로 표현하자면 `이제는 먹고 살만하니 좀 더 즐겁고 풍요롭고 행복한 삶을 누려보자`는 것이 아니던가.21세기 과학기술의 새로운 패러다임으로 대표되는 나노기술(NT), 생명공학기술(BT), 정보기술(IT)에 대해 논하기 앞서 잠시 우리나라가 지나온 지난 30, 40년의 과학기술 역사를 짚어볼 필요가 있다.우리나라는 1960~1970년대 지긋지긋한 가난의 굴레를 벗어보고자 경제개발을 통하여 간신히 보릿고개를 넘을 수 있었고 바야흐로 이제 국민소득 1만 달러를 넘어 2만 달러 시대의 선진국 대열에 진입하기 위해 박차를 가하고 있다.경제개발 초창기에는 과학 기술이라고 해봐야 의식주 문제를 해결하기 위한 생필품 위주의 섬유ㆍ화학 그리고 나라의 기간산업 확충을 위한 건축ㆍ토목 산업이 주류를 이루었고 서서히 중화학ㆍ중공업 산업에 진출하여 비약적인 발전을 거듭한 끝에 오늘날은 자동차ㆍ반도체ㆍ전자

2012-05-03 20:09