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2025 노벨 물리학상에 이은 2025 노벨상 시리즈 2탄!!!🎉🎉이번엔 어떤 노벨상이고 또 어떤 연구가 받았을까?🤔🤔(feat. 2025 요즘과학 여정의 마침표)

우리 몸의 면역 체계는 외부에서 침입하는 바이러스나 세균을 방어하는 중요한 역할을 합니다. 면역은 단순히 강한 것이 좋은 것이 아니라, 나와 남을 정확히 구분하고 적절히 조절하는 균형이 핵심입니다. 만약 치킨이나 쌀과 같은 일상적인 음식에 대해 면역 반응이 일어난다면, 우리는 매번 식사할 때마다 배탈이 날 것입니다. 이러한 구분과 조절이 제대로 이루어지지 않으면 알레르기나 자가면역 질환이 발생할 수 있습니다. 이번 노벨 생리의학상은 바로 이 '나와 남의 구분'과 면역 조절에 대한 연구에 수여되었습니다. 면역 세포는 군대처럼 다양한 역할을 맡고 있습니다. 공격을 담당하는 세포, 명령을 내리는 세포, 감시하는 세포 등으로 나뉘며, 이 중 조절 T세포는 과도한 면역 반응을 억제하는 중요한 역할을 합니다. 조절 T세포가 부족하거나 제대로 작동하지 않으면, 우리 몸은 외부 자극에 과민하게 반응해 아토피나 알레르기, 자가면역 질환 등이 나타날 수 있습니다. 이번 노벨상 수상자들은 조절 T세포의 존재와 그 기능을 분자 생물학적으로 규명해냈습니다. 조절 T세포의 발견은 면역학의 패러다임을 바꾼 중요한 사건입니다. 특히 Foxp3라는 유전자의 돌연변이가 조절 T세포의 생성과 기능에 결정적인 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 유전자가 제대로 작동하지 않으면 심각한 자가면역 질환이 발생할 수 있습니다. 이러한 연구는 면역 체계의 균형이 얼마나 중요한지, 그리고 그 균형을 유지하는 분자적 기전이 무엇인지에 대한 깊은 이해를 제공합니다. 현대 사회는 위생 환경이 크게 개선되면서 면역 체계가 과거와는 다른 도전에 직면하게 되었습니다. 예전에는 기생충이나 세균 감염이 흔했지만, 이제는 너무 깨끗한 환경 탓에 면역 세포가 자기 몸을 공격하는 자가면역 질환이 늘고 있습니다. 조절 T세포와 Foxp3 유전자에 대한 연구는 이러한 현대적 질병의 치료법 개발에 큰 기여를 하고 있습니다. 앞으로 암, 감염병, 알레르기, 장기 이식 등 다양한 분야에서 이 연구가 활용될 전망입니다. 면역학의 발전은 백신 개발과 알레르기 치료에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 백신은 면역 체계를 자극해 질병을 예방하는 원리로, 최근에는 mRNA 백신 등 첨단 기술이 도입되고 있습니다. 반면 알레르기와 같은 질환은 면역 반응을 억제하는 전략이 필요하며, 조절 T세포를 인위적으로 분화시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 면역의 강약 조절이 가능해지면서, 질병에 따라 맞춤형 치료가 현실로 다가오고 있습니다.

국립과천과학관요즘과학👏

생명과학

💉팬데믹, A부터 Z까지 알아봄(with. 한국생명공학연구원 류충민 박사님) l 요즘과학

팬데믹은 전 세계적으로 감염병이 확산된 상태를 의미하며, 1918년 스페인 독감과 같이 인류 역사상 여러 차례 발생해왔습니다. 팬데믹이라는 용어는 WHO(세계보건기구)에서 정한 6단계 중 마지막 단계로, 지구 전체가 감염병에 노출된 상황을 가리킵니다. 이에 비해 에피데믹은 특정 지역이나 국가에 국한된 감염병 유행을 뜻하고, 엔데믹은 말라리아처럼 특정 지역에서 지속적으로 발생하는 풍토병을 의미합니다. 이러한 구분을 통해 감염병의 확산 정도와 대응 방안을 체계적으로 이해할 수 있습니다. 최근 코로나19 팬데믹은 많은 이들에게 큰 고통을 안겼습니다. 마스크 착용과 손 씻기 같은 기본적인 위생 습관이 감염병 예방에 중요한 역할을 했으며, 국가적 차원에서는 백신 개발과 신속한 진단 기술이 사망률을 크게 낮추는 데 기여했습니다. 1918년 스페인 독감과 비교하면, 진단과 백신의 발전 덕분에 이번 팬데믹에서는 훨씬 적은 인명 피해로 이어질 수 있었습니다. 특히 집에서 손쉽게 사용할 수 있는 진단 키트와 격리 조치가 효과적으로 이루어진 점이 주목할 만합니다. 백신 개발은 일반적으로 10년에서 15년 정도의 긴 시간이 소요되지만, 코로나19의 경우 이례적으로 1년 만에 백신이 개발되어 빠른 대응이 가능했습니다. 이는 과학기술의 발전과 국제적 협력의 결과로, 신속한 백신 개발이 팬데믹의 피해를 줄이는 데 결정적인 역할을 했습니다. 그러나 여전히 신종 감염병의 등장은 인구 증가와 교통의 발달 등으로 인해 언제든지 발생할 수 있습니다. 조류독감이나 니파 바이러스와 같은 신종 감염병에 대한 경계가 필요한 이유입니다. 팬데믹을 일으키는 바이러스들은 동물에서 사람으로 전파되는 인수공통감염병의 특성을 지니며, 변이가 빠르고 전파력이 강한 RNA 바이러스가 많습니다. 과거 페스트와 같은 세균성 감염병은 항생제의 개발로 위협이 줄었지만, 바이러스성 감염병은 여전히 인류에게 큰 위협이 되고 있습니다. 바이러스 간에도 인체 내에서 경쟁이 일어나며, 특정 바이러스가 먼저 감염된 장기를 차지하면 다른 바이러스의 침입이 어려워지는 현상도 관찰됩니다. 이러한 현상은 팬데믹 시기에 다른 호흡기 질환의 발생이 줄어드는 이유이기도 합니다. WHO(세계보건기구)와 국제백신연구소(IVI) 등은 미래의 팬데믹에 대비해 국제 협력과 연구를 강화하고 있습니다. WHO(세계보건기구)는 팬데믹 협약을 논의하며 각국의 대응 체계를 마련하고, 국제백신연구소(IVI)는 백신 개발을 위한 연구를 주도하고 있습니다. 감염병에 대한 이해를 높이기 위해서는 과학적 지식과 함께 꾸준한 위생 습관, 그리고 신속한 진단과 백신 개발이 필수적입니다. 팬데믹은 단순한 건강 문제를 넘어 경제적, 정신적 고통까지 초래하므로, 사회 전체의 관심과 노력이 필요합니다.

국립과천과학관요즘과학👏

생명과학
융합

[강연] 인공지능과 단백질: 구조 예측에서 맞춤형 설계까지_by 백민경 | 고등과학원&카오스재단 '2024 노벨상 해설강연' | 2강

2024년 노벨 화학상은 인류의 생명 현상을 이해하는 핵심 열쇠인 단백질의 구조를 예측하고 설계하는 데 기여한 세 명의 과학자에게 돌아갔습니다. 데이비드 베이커 교수와 구글 딥마인드의 데미스 허사비스, 존 점퍼가 그 주인공입니다. 이들은 인공지능 기술을 생물학의 난제에 접목하여, 수십 년간 해결되지 않았던 단백질 구조 예측 문제를 획기적으로 해결했습니다. 이는 단순히 화학적 발견을 넘어 인류가 질병에 맞서고 새로운 물질을 창조하는 방식에 거대한 변화를 예고하는 역사적인 사건으로 평가받고 있습니다. 단백질은 우리 몸의 세포를 구성하는 기본 요소일 뿐만 아니라, 생명 유지에 필요한 거의 모든 화학 반응을 주도하는 일꾼입니다. 외부 병원체에 맞서 싸우는 항체, 영양소를 운반하는 택배원, 그리고 에너지를 생성하는 효소에 이르기까지 그 역할은 실로 무궁무진합니다. 이러한 단백질은 20가지 아미노산이 수천 개 이상 연결된 고분자 화합물로, 아미노산 서열이 어떻게 배열되느냐에 따라 독특한 3차원 구조를 형성합니다. 결국 단백질의 구조를 이해하는 것은 곧 생명의 작동 원리를 파악하는 것과 같습니다. 단백질 구조를 파악하는 것이 중요한 이유는 질병의 기전을 이해하고 치료제를 개발하는 데 결정적인 단서를 제공하기 때문입니다. 대표적인 예로 코로나19 바이러스의 돌기 단백질인 스파이크 단백질을 들 수 있습니다. 이 단백질이 인체 세포의 수용체와 결합하는 구조를 정확히 알게 되면, 그 결합을 방해하는 약물을 설계하거나 효과적인 백신을 만드는 것이 가능해집니다. 이처럼 단백질의 입체적인 형태를 알아내는 작업은 인류가 바이러스와 같은 위협에 맞서 싸울 수 있는 강력한 무기를 얻는 과정이라 할 수 있습니다. 과거에는 단백질 구조를 밝히기 위해 X선 결정법이나 극저온 전자 현미경 같은 실험 기법을 사용했지만, 이는 막대한 비용과 수년의 시간이 소요되는 고된 작업이었습니다. 하지만 구글 딥마인드가 개발한 알파폴드는 인공지능을 통해 단 몇 분 만에 높은 정확도의 구조를 예측해내며 패러다임을 바꿨습니다. 알파폴드는 진화 과정에서 보존된 아미노산 서열의 패턴을 학습하여, 실험 데이터가 부족한 상황에서도 단백질의 3차원 형태를 놀라운 정밀도로 재현해냈습니다. 이는 생물학 연구의 속도를 비약적으로 높인 혁명적인 성과입니다. 단백질 구조 예측이 서열로부터 구조를 찾아가는 과정이라면, 데이비드 베이커 교수가 주도한 단백질 디자인은 그 반대 방향의 도전입니다. 즉, 우리가 원하는 특정 기능을 수행할 수 있는 새로운 단백질 구조를 먼저 상상하고, 이를 구현할 수 있는 아미노산 서열을 설계하는 것입니다. 베이커 교수는 자연계에 존재하지 않는 완전한 인공 단백질인 'Top7'을 성공적으로 설계하며 그 가능성을 증명했습니다. 이는 인류가 자연의 진화에만 의존하지 않고, 목적에 맞는 생체 분자를 직접 창조할 수 있는 시대를 열었음을 의미합니다. 최근에는 생성형 인공지능 기술이 단백질 설계 분야에 도입되면서 연구 속도가 더욱 가속화되고 있습니다. 'RFdiffusion'과 같은 확산 모델 기반의 인공지능은 우리가 원하는 기능을 수행할 최적의 구조를 생성하고, 'ProteinMPNN'은 그 구조를 안정적으로 유지할 서열을 찾아냅니다. 이러한 기술적 진보 덕분에 과거 1% 미만이었던 단백질 설계 성공 확률이 비약적으로 상승했습니다. 이제는 전문적인 지식이 부족하더라도 인공지능을 활용해 누구나 목적에 맞는 단백질을 설계할 수 있을 정도로 기술적 장벽이 낮아지고 있습니다. 인공지능 기반의 단백질 설계 기술은 의료 분야를 넘어 환경 문제 해결에도 큰 기대를 모으고 있습니다. 플라스틱을 분해하는 강력한 효소를 설계하거나, 생분해성이 뛰어난 신소재를 개발함으로써 지구 환경을 보호하는 데 기여할 수 있기 때문입니다. 물론 단백질의 동적인 움직임을 완벽히 예측하거나 부족한 데이터를 보완해야 하는 과제가 남아있지만, 인류의 지식과 인공지능의 학습 능력이 결합한다면 불가능해 보였던 난제들도 하나씩 해결될 것입니다. 단백질 연구의 진화는 곧 인류의 더 나은 미래를 향한 여정입니다.

백민경

카오스재단카오스크로스

화학
생명과학

[강연] 전염병에 맞서온 과학_by안광석 l 제 31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래" | 2강

바이러스는 크게 급성 감염과 만성 감염으로 나뉩니다. 코로나19나 독감 같은 급성 감염은 백신과 치료제로 어느 정도 통제가 가능하며, 중증으로 진행되지 않는다면 결국 회복의 길로 들어섭니다. 반면 만성 감염 바이러스는 한 번 감염되면 평생을 인체와 함께하며 끊임없이 다양한 질병을 유발하기에 치료가 매우 까다롭습니다. 현대 과학의 궁극적인 목표 중 하나는 이러한 만성 감염 바이러스까지도 우리가 완전히 통제할 수 있는 새로운 시대를 여는 것입니다. 인류 역사에서 전염병은 단순한 질병 이상의 역할을 하며 역사의 흐름을 바꾸는 결정적인 변수가 되어왔습니다. 나폴레옹이 황열병으로 인해 루이지애나 땅을 미국에 헐값에 팔 수밖에 없었던 사건이나, 말라리아 치료제 개발 이후에야 아프리카 식민지화가 가속화된 사례가 대표적입니다. 이처럼 눈에 보이지 않는 미생물은 전쟁의 승패를 가르고 국가의 지형도를 바꾸는 등 인류 문명사에 거대한 흔적을 남겼으며, 때로는 제국의 몰락을 불러오기도 했습니다. 과학적 사고가 정립되기 전 인류는 전염병 앞에서 무력했습니다. 하지만 1848년 런던의 존 스노는 콜레라 사망자들의 거주지를 분석하여 오염된 물 펌프가 원인임을 밝혀냈고, 이는 현대 역학의 시초가 되었습니다. 이후 코흐가 콜레라균을 실제로 발견하며 질병의 원인이 미생물임을 입증했습니다. 이러한 체계적인 분석과 발견은 전염병의 공포로부터 인류를 구원하는 과학적 대처 방식의 기틀을 마련해주었으며, 보이지 않는 적과의 싸움에서 승기를 잡는 계기가 되었습니다. 현대 의학이 전염병과 싸워 이길 수 있게 된 데에는 세 명의 선구적인 과학자의 공로가 큽니다. 백신의 아버지라 불리는 제너, 모든 질병이 미생물에 의해 발생함을 밝힌 파스퇴르, 그리고 방부 위생법을 고안한 리스터가 그 주인공입니다. 이들의 발견 덕분에 인류의 평균 수명은 비약적으로 늘어났으며, 과거 사망 원인 1위를 차지하던 감염병들은 이제 현대 과학의 관리 영역 안으로 들어오게 되었습니다. 이는 과학이 인류의 생존에 기여한 가장 위대한 성과 중 하나입니다. 백신 제조 기술은 유정란을 이용한 전통적인 방식에서 생명공학의 발전과 함께 mRNA 플랫폼 기술로 진화했습니다. 과거에는 바이러스 사체를 직접 활용해야 했기에 위험성과 생산 속도의 한계가 있었으나, 이제는 항원 정보만을 담은 유전자를 주입하여 안전하고 신속하게 백신을 생산할 수 있습니다. 이러한 기술적 진보는 생산 공정을 표준화하고 병원체의 종류에 상관없이 공통적으로 적용할 수 있게 함으로써, 향후 발생할 새로운 팬데믹 상황에서 인류가 더욱 빠르게 대응할 수 있는 강력한 무기가 될 것입니다. 앞으로 팬데믹은 더욱 자주 발생할 것으로 예측되는데, 이는 기후 변화와 생태계 파괴로 인한 인수공통 감염병의 증가 때문입니다. 지구 온난화로 모기의 서식지가 넓어지고 인간과 동물의 접촉 빈도가 높아지면서, 동물의 몸속에 있던 바이러스가 인간에게 넘어올 기회가 많아졌습니다. 이는 단순히 운의 문제가 아니라 우리가 직면한 환경적 위협이며, 과학자들은 이를 '회색 코뿔소'처럼 충분히 예견된 위기로 인식하고 철저한 기초 연구를 통해 다음 위기를 대비해야 합니다. 미래의 과학자들은 변이 바이러스에도 대응할 수 있는 범용 백신과 감염 경로를 차단하는 점막 백신 개발에 힘써야 합니다. 하지만 기술적 성취보다 중요한 것은 세상을 바라보는 넓은 시야와 도전 정신입니다. '코이'라는 물고기가 환경에 따라 크기가 달라지듯, 우리도 독서와 여행을 통해 생각의 크기를 키워야 합니다. 과학은 단순히 질병을 치료하는 도구를 넘어, 인류와 미생물이 조화롭게 공존할 수 있는 지혜로운 길을 찾는 끊임없는 탐구의 과정이기 때문입니다.

안광석

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학

[인터뷰] 안광석_차세대 범용 백신을 꿈꾸는 바이러스 면역학자 ｜제31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래"

바이러스와 인간의 면역 체계는 끊임없이 상호 작용하며 함께 진화해 왔습니다. 바이러스는 인간 세포 내에서 최대한 증식하고 전파하려는 본능을 가진 반면, 면역 체계는 이러한 이물질을 탐지하여 제거하려는 방어 기전을 작동시킵니다. 특히 전 세계 인구의 상당수가 감염된 사이토메갈로바이러스는 한 번 감염되면 평생 몸속에 머물며 면역력이 약해질 때 치명적인 질환을 일으킵니다. 이러한 위험성 때문에 전미 백신 위원회에서는 이 바이러스의 백신 개발을 최우선 과제로 꼽고 있으며, 바이러스의 면역 회피 전략을 이해하는 것이 치료제 개발의 핵심입니다. 과거 1800년대 런던의 콜레라 유행 당시, 질병의 원인을 공기 중의 나쁜 기운인 '미아즈마'로 보던 통념을 깨고 수인성 질병임을 밝혀낸 존 스노의 사례는 현대 역학의 시초가 되었습니다. 그는 가구별 조사와 상수도 자료 분석을 통해 콜레라 발생 지도를 만들었고, 특정 물 펌프가 감염의 근원임을 증명해 냈습니다. 이 발견은 상하수도 시설의 중요성을 일깨웠으며 공중보건학의 비약적인 발전을 이끌었습니다. 이처럼 질병의 정확한 매개체와 원인을 규명하는 과학적 접근은 인류를 위기에서 구하고 보건 환경을 개선하는 강력한 도구가 됩니다. 신종 바이러스는 계속해서 탄생하며, 백신 접종 후에도 면역 압력을 피해 스스로 변이하는 특성을 가집니다. 특히 코로나19의 스파이크 단백질은 변이가 잦아 기존 백신의 효력을 떨어뜨리는 주요 원인이 됩니다. 과학자들은 이러한 변이에 상관없이 대응할 수 있는 범용 백신 개발을 오랜 숙원으로 삼고 연구에 매진하고 있습니다. 현재는 변이가 거의 없는 다른 바이러스 단백질을 타깃으로 하는 전략이 상당한 진척을 보이고 있습니다. 머지않아 단 한 번의 접종으로 다양한 변이체로부터 오랫동안 보호받을 수 있는 범용 백신의 시대가 열릴 것으로 기대됩니다. 현대 생명과학은 물리, 화학, 공학 등 타 학문과의 긴밀한 융합을 통해 발전하고 있습니다. 전자현미경의 발달로 보이지 않던 바이러스와 원자의 구조를 정밀하게 파악하게 되었고, 최근에는 AI와 데이터 사이언스가 복잡한 생명 현상을 명확하게 분석하는 데 기여하고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 과거 수년이 걸리던 백신 개발 기간을 단 몇 주 수준으로 단축할 수 있는 혁신적인 여력을 제공합니다. 융합 과학의 발전은 생명과학의 한계를 뛰어넘어 인류가 직면한 복잡한 보건 문제를 해결하고 미래의 팬데믹에 대비하는 데 결정적인 역할을 수행할 것입니다. 분자생물학의 혁명이라 불리는 PCR 기술은 DNA 연구의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 과거 수개월이 걸리던 유전자 클로닝 작업을 단 며칠로 단축시켰으며, 코로나19와 같은 급성 감염병의 신속한 진단을 가능케 하여 수많은 생명을 구했습니다. 이제 과학의 시선은 완치가 어려운 만성 감염 바이러스로 향하고 있습니다. 평생을 함께하며 끊임없이 질병을 일으키는 바이러스들을 통제하기 위한 연구는 지금도 계속되고 있습니다. 끊임없는 기술 혁신과 연구자들의 열정이 더해진다면, 인류는 만성 질환의 굴레에서 벗어나 바이러스와의 전쟁에서 새로운 승기를 잡을 수 있을 것입니다.

안광석

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학

[강연] 제 31회 서울대 자연과학 공개강연_'세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래' (1) by 박건웅, 안광석 l 서울대학교&카오스재단 | 1부

서울대학교 자연과학 공개 강연은 1994년부터 시작된 대표적인 과학 나눔 프로그램으로, 올해 31회를 맞이했습니다. 이번 강연의 주제인 '과학자의 꿈과 도전'은 세상을 바꾼 과거의 과학적 성취를 돌아보고, 앞으로 다가올 미래를 과학이 어떻게 열어갈지 탐구하는 데 목적이 있습니다. 인공지능부터 전염병, 탄소 중립, 초전도체에 이르기까지 현대 과학의 핵심 화두를 다루며 청중들에게 과학적 설렘을 전달합니다. 특히 이번 강연은 단순한 지식 전달을 넘어, 과학적 사고가 우리 삶과 사회를 어떻게 변화시키는지 깊이 있게 성찰하는 기회를 제공합니다. 데이터는 현대 인공지능을 움직이는 핵심 원료입니다. 과거에는 실험을 통해 소수의 데이터를 얻었지만, 이제는 매분 엄청난 양의 정보가 쏟아지는 빅데이터 시대에 살고 있습니다. 이러한 데이터는 스마트 팩토리의 생산성을 높이고 마케팅 전략을 최적화하며, 심지어 스포츠 경기에서 승리 확률이 높은 위치를 예측하는 데 활용됩니다. 농구 선수 스테픈 커리의 사례처럼, 데이터를 기반으로 한 기대 득점 분석은 현대 스포츠의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 결국 데이터는 인공지능이 올바른 판단을 내릴 수 있도록 돕는 가장 중요한 기반이 됩니다. 인공지능은 인간의 지적 능력을 컴퓨터로 구현하는 기술로, 시행착오를 거치며 스스로 학습하는 과정을 통해 발전합니다. 자율 주차 프로그램이 수만 번의 사고를 겪으며 완벽한 주차 방법을 익히는 것처럼, 인공지능은 방대한 데이터를 바탕으로 인간의 업무를 효과적으로 대체해 나가고 있습니다. 현재의 인공지능은 시각과 청각을 넘어 후각, 미각, 촉각 등 오감을 정복하려 시도하고 있으며, 이는 궁극적으로 인간과 소통하고 공감하는 자율주행 시스템으로 이어질 것입니다. 이러한 기술적 진보는 인류의 노동을 획기적으로 줄여줄 것으로 기대됩니다. 하지만 현재의 인공지능은 데이터 편향성과 예측의 신뢰성이라는 한계에 직면해 있습니다. 특정 지역이나 문화권에 치우친 데이터는 잘못된 결과를 도출할 수 있으며, 복잡한 모델은 결과의 원인을 설명하지 못하는 '블랙박스 문제'를 야기합니다. 단순히 상관관계를 파악하는 것을 넘어, 사건의 인과관계를 추론하고 인간이 납득할 수 있는 설명을 제공하는 '해석 가능한 AI'의 개발이 시급합니다. 이를 위해서는 수학과 통계학 같은 기초 과학의 발전이 필수적이며, 미래의 인공지능 연구자들은 이러한 근본적인 문제들을 해결하는 데 도전해야 합니다. 인류의 역사는 전염병과의 끊임없는 전쟁이었습니다. 흑사병이나 천연두 같은 질병은 제국의 몰락을 가져오고 세계 지도를 바꾸는 결정적인 역할을 했습니다. 과거에는 과학적 지식의 부재로 기도나 무속 신앙에 의존했지만, 존 스노의 콜레라 역학 조사와 코흐의 세균 발견을 기점으로 전염병 대처 방식은 과학적으로 변모했습니다. 제너의 백신과 파스퇴르의 미생물학 연구는 인류의 평균 수명을 획기적으로 연장하는 기틀이 되었습니다. 이러한 과학적 성취 덕분에 인류는 보이지 않는 적에 맞서 싸울 수 있는 강력한 무기를 갖게 되었습니다. 현대 과학은 mRNA 기술을 통해 코로나19와 같은 팬데믹에 신속하게 대응할 수 있는 플랫폼을 구축했습니다. 하지만 기후 변화와 생태계 파괴로 인해 동물의 바이러스가 인간에게 전파되는 인수공통감염병의 위협은 더욱 커지고 있습니다. 앞으로의 과학은 변이 바이러스에도 대응할 수 있는 범용 백신과 코에 뿌리는 점막 백신 개발에 집중해야 합니다. 팬데믹은 더 이상 예기치 못한 사건이 아니라 충분히 예상 가능한 '회색 코뿔소'와 같습니다. 따라서 기초 과학 연구를 통해 새로운 병원체를 조기에 탐지하고 대응하는 능력을 기르는 것이 무엇보다 중요합니다. 과학의 발전은 단순히 기술의 진보를 의미하는 것이 아니라, 인류가 직면한 거대한 문제를 해결하려는 꿈과 도전의 과정입니다. 인공지능의 한계를 극복하고 새로운 전염병에 맞서기 위해서는 탄탄한 기초 과학 지식과 더불어 세상을 바라보는 넓은 시야가 필요합니다. '코이'라는 물고기가 환경에 따라 크기가 달라지듯이, 과학자의 꿈의 크기가 곧 인류 미래의 한계를 결정합니다. 미래를 이끌어갈 세대들이 기초 과학에 관심을 가지고 끊임없이 질문하며 도전할 때, 과학이 여는 미래는 더욱 밝고 풍요로워질 것입니다.

박건웅, 안광석

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학
수학

[강연] mRNA, 차세대 건강 혁명의 주역_by 안광석 | 고등과학원&카오스재단 '2023 노벨상 해설강연' | 1강

2023년 노벨 생리의학상은 코로나19 팬데믹 상황에서 인류를 구한 mRNA 백신 개발의 주역들에게 돌아갔습니다. 헝가리 출신의 카탈린 카리코와 미국의 드루 와이즈만 박사가 그 주인공입니다. 이들의 연구는 단순히 전염병에 대응하는 수단을 넘어, 현대 의학의 패러다임을 바꾸는 혁신적인 성과로 평가받습니다. 수많은 생명을 구한 이 기술의 이면에는 한 과학자의 끈질긴 집념과 열정이 숨어 있습니다. 이번 수상은 과학적 발견이 우리 삶에 얼마나 직접적인 영향을 미칠 수 있는지를 보여주는 상징적인 사건입니다. 과거의 백신 제조 방식은 매우 노동 집약적이고 시간이 오래 걸리는 작업이었습니다. 바이러스를 증식시키기 위해 수많은 유정란에 주사기로 바이러스를 주입하고 다시 추출하는 과정을 거쳐야 했기 때문입니다. 하지만 1980년대 이후 분자생물학이 발전하면서 병원체 전체가 아닌 특정 성분만을 활용하는 방식이 가능해졌습니다. 특히 mRNA 기술은 생산 공정을 표준화할 수 있어 신속하고 비용이 저렴하며, 다양한 바이러스와 세균에 즉각적으로 적용할 수 있는 강력한 장점을 지니고 있습니다. mRNA 연구의 선구자인 카탈린 카리코 박사의 여정은 결코 순탄하지 않았습니다. 헝가리에서 미국으로 이민을 떠날 당시, 그녀는 전 재산인 1,000달러를 어린 딸의 테디베어 인형 속에 숨겨야 할 정도로 절박한 상황이었습니다. 미국에 도착한 후에도 비정규직 연구원으로서 불안정한 삶을 이어갔으며, mRNA 연구에 대한 학계의 냉대와 무관심을 견뎌야 했습니다. 하지만 그녀는 mRNA가 질병 치료의 핵심이 될 것이라는 확신을 굽히지 않았고, 이러한 믿음은 훗날 인류를 구하는 거대한 발견의 씨앗이 되었습니다. mRNA 기술의 가장 큰 난관은 인위적으로 만든 RNA를 체내에 주입했을 때 발생하는 강력한 염증 반응이었습니다. 카리코와 와이즈만 박사는 우리 몸의 천연 RNA인 tRNA에는 염증이 일어나지 않는다는 점에 주목했습니다. 연구 결과, tRNA에 포함된 '슈도우리딘'이라는 변형 염기가 면역 반응을 회피하는 열쇠임을 밝혀냈습니다. 이 발견을 통해 염증 반응 없이 단백질 생산 효율을 수십 배 이상 높인 변형 mRNA를 제작할 수 있게 되었으며, 이는 백신 상용화를 가능케 한 결정적인 돌파구가 되었습니다. 놀라운 발견에도 불구하고 카리코 박사는 소속 대학으로부터 교수 자질이 부족하다는 평가를 받으며 해고 통보를 받는 수모를 겪었습니다. 연구비 수주 실패와 논문 거절이 반복되는 상황에서도 그녀는 과학자로서의 자존심을 지키며 연구를 지속했습니다. 결국 그녀는 독일의 바이오엔테크로 자리를 옮겨 자신의 기술을 믿어주는 동료들을 만났고, 7년 뒤 전 세계를 휩쓴 코로나19에 대항하는 화이자 백신을 탄생시켰습니다. 이는 단기적인 성과에 매몰된 현대 학계에 인내와 기초 연구의 중요성을 일깨워주는 사례입니다. mRNA 기술의 잠재력은 코로나19 백신에 국한되지 않습니다. 이 기술은 암 치료 분야에서도 혁신적인 변화를 예고하고 있습니다. 환자의 암세포에서만 나타나는 특이 단백질 정보를 mRNA에 담아 주입하면, 우리 몸의 면역 체계가 암세포를 직접 공격하도록 유도할 수 있습니다. 이미 30년 전부터 암 치료용으로 연구되어 온 이 플랫폼은 향후 심장 질환, 뇌 질환 등 다양한 난치병 치료제로 확대될 전망입니다. 이제 우리는 mRNA를 통해 질병을 예방하는 시대를 넘어 적극적으로 치료하는 새로운 의학적 시대로 진입하고 있습니다. 과학은 천재들만의 전유물이 아니라, 실패를 두려워하지 않는 인내와 집념의 산물입니다. 카리코 박사는 과학 연구를 조정 경기에 비유하며, 결승선을 보지 못하더라도 동료를 믿고 노를 젓는 과정 자체가 중요하다고 강조합니다. 수많은 거절과 무시 속에서도 묵묵히 자신의 길을 걸어온 그녀의 삶은 우리에게 깊은 감동을 줍니다. 진정한 혁신은 화려한 조명 아래서가 아니라, 아무도 알아주지 않는 실험실에서 묵묵히 흘린 땀방울을 통해 완성된다는 사실을 그녀의 노벨상 수상이 증명하고 있습니다.

안광석

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생명과학

[강연] 2023 '노벨상 해설강연' by 안광석, 김경택, 이광렬 l 고등과학원&카오스재단

2023년 노벨 생리의학상은 인류를 팬데믹의 공포에서 구원한 mRNA 백신 기술에 수여되었습니다. 카탈린 카리코와 드루 와이즈만 박사는 뉴클레오사이드 염기 변형이라는 획기적인 발견을 통해 외부 mRNA가 체내에서 일으키는 과도한 염증 반응을 억제하는 데 성공했습니다. 이 기술은 단순히 코로나19 대응을 넘어 암 치료와 유전병 극복을 위한 차세대 의학 혁명의 토대를 마련했다는 점에서 그 가치가 매우 높습니다. 카탈린 카리코 박사의 여정은 과학적 집념이 무엇인지 보여줍니다. 그녀는 연구비 중단과 해고라는 모진 시련 속에서도 mRNA 치료제에 대한 확신을 굽히지 않았습니다. 슈도우리딘을 이용한 염기 변형 기술은 당시 학계에서 외면받았으나, 결국 단백질 생산 효율을 높이고 면역 거부 반응을 해결하는 열쇠가 되었습니다. 한 과학자의 끈질긴 인내심이 전 세계 수백만 명의 생명을 구하는 기적으로 이어진 셈입니다. 물리학 분야에서는 찰나의 순간을 포착하려는 인류의 도전이 결실을 맺었습니다. 아토초 펄스는 100경 분의 1초라는 상상조차 하기 힘든 짧은 시간 폭을 가진 빛입니다. 이는 원자 내부에서 빛의 속도에 가깝게 움직이는 전자의 역학을 관찰할 수 있게 해주는 유일한 도구입니다. 아토초 과학의 등장은 정지된 사진처럼 전자의 움직임을 포착함으로써 물질의 근본적인 성질을 이해하는 새로운 지평을 열었습니다. 아토초 펄스 생성의 핵심은 고차 조화파라는 현상에 있습니다. 초강력 레이저를 기체 원자에 쏘아 전자를 이온화시키고 다시 결합하는 과정에서 발생하는 이 빛은 기존 펨토초 레이저의 한계를 뛰어넘었습니다. 피에르 아고스티니, 페렌츠 크라우스, 안 릴리에 교수는 실험적 방법을 통해 단일 아토초 펄스를 측정하고 제어하는 데 성공했습니다. 이로써 인류는 미시 세계의 초고속 현상을 직접 제어할 수 있는 능력을 갖추게 되었습니다. 노벨 화학상은 나노 세계의 보석이라 불리는 양자점의 발견과 발전에 돌아갔습니다. 양자점은 크기에 따라 방출하는 빛의 색깔이 변하는 독특한 반도체 결정입니다. 이는 '물질의 색은 고유한 성질'이라는 기존의 상식을 뒤엎는 발견이었습니다. 입자의 크기를 조절하는 것만으로도 빨간색부터 파란색까지 모든 가시광선 영역의 색을 구현할 수 있게 된 것입니다. 이러한 양자 역학적 특성은 나노 기술의 무한한 가능성을 상징합니다. 양자점 기술이 실험실을 넘어 우리 삶에 들어오기까지는 정밀한 합성 기술의 발전이 필수적이었습니다. 문지 바웬디 교수는 유기 용매 내에서 균일한 크기의 양자점을 대량으로 생산할 수 있는 공정을 확립했습니다. 이후 이 기술은 디스플레이 산업과 결합하여 QLED TV와 같은 상업적 성공으로 이어졌습니다. 기초 과학의 호기심에서 시작된 연구가 기업의 기술력과 만나 인류의 삶을 풍요롭게 만드는 선순환 구조를 보여준 대표적 사례입니다. 2023년 노벨상 수상 업적들은 공통적으로 수십 년에 걸친 기초 과학 연구의 중요성을 시사합니다. 당장의 경제적 이익이나 가시적인 성과에 매몰되지 않고, 자연의 근본 원리를 탐구하는 과학자들의 순수한 열정이 혁신의 원동력이 되었습니다. 과학은 단거리 경주가 아니라 긴 호흡으로 이어지는 마라톤과 같습니다. 기초 과학에 대한 지속적인 관심과 인내심 있는 지원만이 인류의 미래를 밝히는 새로운 발견을 가능하게 할 것입니다.

김경택, 안광석, 이광렬

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물리학
화학
생명과학

[강연] Acts of a Darwin’s Apostle [다윈 사도 행전] _ by최재천 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 10강 | 10강

진화라는 학문은 단순히 생명의 역사를 나열하는 데 그치지 않습니다. 그것은 우리가 지구라는 행성에서 다른 생명체들과 어떻게 상호작용하며 살아가야 하는지를 가르쳐 줍니다. 진화를 공부하며 우리는 더 나은 사람이 되고 싶다는 열망을 품게 됩니다. 여기서 더 나은 사람이란 사회적 성취를 이룬 사람이 아니라, 생명의 공생 원리를 이해하고 타자에게 더 다정한 존재가 되는 것을 의미합니다. 이러한 깨달음은 우리 삶을 지탱하는 강력한 힘이 됩니다. 서구 사회에서 찰스 다윈은 인류 역사상 가장 영향력 있는 인물 중 하나로 손꼽히지만, 한국에서의 위상은 상대적으로 낮었습니다. 다윈의 진화론은 단순한 과학 이론을 넘어 인류의 사고방식을 송두리째 바꾼 위대한 아이디어입니다. 하지만 한국은 오랫동안 다윈의 사상을 깊이 있게 수용하지 못한 '다윈 후진국'에 머물러 있었습니다. 이를 극복하기 위해 학계에서는 다윈의 저서들을 제대로 번역하고 그의 이론을 대중에게 알리려는 노력을 지속해 왔습니다. 과학계의 거두인 제임스 왓슨과 에드워드 윌슨의 일화는 진화론이 가진 통합의 힘을 잘 보여줍니다. 분자생물학과 자연주의라는 서로 다른 길을 걷던 두 천재는 한때 극심한 갈등을 겪기도 했습니다. 그러나 결국 왓슨은 윌슨이 연구하는 생물 다양성과 진화의 중요성을 인정하며 화해를 청했습니다. 이는 미시적인 유전자 연구와 거시적인 생태 연구가 결국 다윈이라는 거대한 줄기 아래에서 하나로 만날 수 있음을 시사하는 상징적인 사건입니다. 다윈의 사상을 온전히 이해하기 위해서는 그의 원전을 정확하게 읽는 과정이 필수적입니다. 하지만 다윈 특유의 만연체 문장과 방대한 분량은 번역가들에게 큰 도전이었습니다. 한국의 학자들은 '다윈 포럼'을 결성하여 《종의 기원》을 비롯한 주요 저서들을 현대적인 언어로 다시 번역하는 고된 작업을 이어왔습니다. 이러한 노력은 한국 사회가 다윈 중진국을 넘어 선진국으로 나아가는 학문적 토대가 되었으며, 대중이 진화론의 정수에 더 가까이 다가갈 수 있게 했습니다. 리처드 도킨스의 《이기적 유전자》는 많은 이들에게 세상을 바라보는 새로운 렌즈를 제공했습니다. 유전자의 관점에서 생명 현상을 바라보는 방식은 처음에는 다소 충격적이고 허무하게 느껴질 수 있습니다. 하지만 이 일관된 논리 체계는 복잡한 세상의 문제들을 명쾌하게 설명해 주는 힘이 있습니다. 유전자 렌즈를 통해 우리는 인간의 행동과 사회 구조를 더 깊이 이해하게 되며, 이는 개인의 인생관과 가치관을 송두리째 바꾸는 지적인 희열을 선사합니다. 진화론의 진정한 가치는 상아탑을 넘어 우리 삶의 현장에 적용될 때 빛을 발합니다. 통섭적 사고를 바탕으로 한 진화학은 의학, 사회학, 심지어 법률 분야에까지 깊은 영감을 줍니다. 호주제 폐지 과정에서의 진화론적 변론이나, 감염병 예방을 위한 '생태 백신' 개념은 그 좋은 예입니다. 자연을 보호하는 것이 곧 인류를 보호하는 길이라는 깨달음은 진화론이 우리에게 주는 실천적인 지혜입니다. 이는 기후 위기 시대에 인류가 나아가야 할 방향을 제시합니다. 진화론을 깊이 공부하다 보면 마주하게 되는 허무주의는 역설적으로 우리에게 해탈과 같은 평온함을 줍니다. 우리가 유전자에 의해 만들어진 존재라는 사실을 받아들이는 순간, 지나친 욕심을 내려놓고 주어진 삶에 충실할 수 있는 자유를 얻게 됩니다. 진화의 관점에서 삶을 바라보는 것은 결코 무책임한 태도가 아닙니다. 오히려 생명의 거대한 흐름 속에서 자신의 위치를 파악하고, 하루하루를 더 소중하고 다정하게 살아가게 하는 숭고한 철학적 태도입니다.

최재천

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 김상욱 _ 몸이 전부 기계로 바뀌어도 동일한 인간일까? | 2022 카오스강연 '진화'

현대 생명과학에서 생물정보학은 유전자와 의료 정보를 분석하여 질병의 원인을 찾고 최적의 치료법을 제시하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 과거에는 생명체를 구성하는 물질이나 형태에 주목했지만, 이제는 데이터의 축적과 가공을 통해 생명 현상을 이해하는 시대로 접어들었습니다. 코로나19 바이러스의 변이를 추적하고 백신을 개발하는 과정에서 알 수 있듯이, 유전자 서열을 해독하는 능력은 인류의 생존과 직결된 중요한 과제가 되었습니다. 인간의 정체성을 결정짓는 요소는 단순히 특정 장기의 기능에 국한되지 않습니다. 개인이 살아오며 겪은 독특한 생활사와 경험들이 축적되어 고유한 자아를 형성하며, 이는 유전 정보 그 이상의 의미를 집약하고 있습니다. 따라서 물리적인 변화가 일어난다고 해도 그 사람의 본질이 그대로 유지된다고 보기는 어렵습니다. 이러한 관점은 유전 정보를 단순한 수치가 아닌 한 존재가 걸어온 역사로 인식하게 만듭니다. 면역 체계가 외부 항원을 기억하여 질병에 대응하는 원리는 생명과학의 놀라운 신비 중 하나입니다. 질병을 극복한 사람의 혈액에서 항체를 찾아 치료제로 활용하거나, 바이러스의 유전 정보를 학습시켜 백신을 만드는 기술은 이미 현대 의학의 핵심으로 자리 잡았습니다. 이러한 면역학적 원리를 응용하면 생명체가 정보를 습득하고 저장하는 방식을 새롭게 이해할 수 있으며, 이는 향후 인류의 학습 방식에도 혁신적인 변화를 가져올 가능성을 시사합니다. 진화의 증거는 멀리 있는 것이 아니라 우리 몸속의 유전자 서열 안에 고스란히 남아 있습니다. 종 사이의 미세한 유전적 차이가 생명의 다양성을 만들어내며, 발생 과정에서의 변화가 진화의 결정적인 단서를 제공하기도 합니다. 또한, 유전적 다양성을 존중하는 태도는 과학적 사실을 넘어 윤리적으로도 중요합니다. 인위적인 조작을 통해 완벽함을 추구하기보다는, 진화가 만들어낸 자연스러운 다양성의 가치를 이해하는 것이 생명과학의 본질입니다. 분자유전학은 보이지 않는 진화의 과정을 명확한 증거로 풀어내는 학문입니다. 유전자 서열 분석을 통해 특정 질병에 대한 취약성을 파악하고, 환경이나 문화가 인간의 변이에 어떤 영향을 미치는지 규명할 수 있습니다. 바이러스의 진화 경로를 예측하여 미래의 팬데믹에 대비하는 것처럼, 유전 정보의 차이를 분석하는 일은 생명의 역사를 이해하는 열쇠가 됩니다. 결국 진화란 유전 정보의 끊임없는 변화와 축적이며, 이를 통해 우리는 생명의 나무가 뻗어 나가는 원리를 깨닫게 됩니다.

김상욱

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[브랜드기획전 연계 현장 강연] 알기 쉬운 백신 이야기

코로나19가 일상의 영역으로 들어오면서 백신에 대한 관심이 예전만 못하지만, 감염병은 인류 역사와 늘 함께해 왔습니다. 과학적으로 검증된 사실을 신뢰하는 것은 전문가가 아닌 일반인들에게 가장 기본적인 태도여야 합니다. 근거 없는 음모론이나 확인되지 않은 정보에 현혹되기보다, 백신이 우리 사회를 보호하기 위해 어떤 원리로 작동하는지 정확히 이해하는 것이 중요합니다. 이는 개인의 건강을 넘어 공동체의 안전을 지키는 첫걸음이 됩니다. 모든 약에는 부작용이 존재하며 백신 역시 예외는 아닙니다. 하지만 우리가 백신을 맞는 이유는 접종을 통해 얻는 이익이 잠재적인 위험보다 훨씬 크기 때문입니다. 사고가 무서워 외출을 아예 포기할 수 없듯이, 백신 접종은 질병으로 인한 치명적인 피해를 막기 위해 감수해야 할 선택입니다. 예방률이 100%인 백신은 없지만, 감염 시 중증도를 낮추고 생명을 보호하는 데 있어 백신은 여전히 가장 강력하고 유효한 수단으로 작용합니다. 현대 의학이 가장 집중적으로 싸우고 있는 대상은 바이러스입니다. 세균은 항생제로 어느 정도 통제가 가능하지만, 바이러스는 세포 속으로 침투해 유전자를 조작하고 증식하기 때문에 치료가 매우 까다롭습니다. 특히 바이러스는 복제 과정에서 변이가 빈번하게 일어나 치료제 개발을 어렵게 만듭니다. 이러한 특성 때문에 바이러스 질환은 치료보다 예방이 우선시되며, 우리 몸의 면역 체계가 적을 미리 학습하도록 돕는 백신의 역할이 무엇보다 강조됩니다. 백신의 역사는 에드워드 제너의 우두법에서 시작되어 파스퇴르를 거치며 과학적 체계를 갖추게 되었습니다. 과거에는 단순히 경험적인 관찰에 의존했다면, 현대의 백신은 병원체를 약독화하거나 유전 정보를 활용하는 등 정밀한 계산을 통해 제조됩니다. 소아마비를 종식시킨 소크와 세이빈의 사례처럼, 백신은 인류를 위협하던 치명적인 질병들을 하나씩 정복해 왔습니다. 이러한 역사적 성취는 백신이 단순한 의약품을 넘어 인류의 생존 도구임을 증명합니다. 우리 몸의 면역 체계는 선천성 면역과 후천성 면역으로 나뉩니다. 백신은 이 중 후천성 면역을 인위적으로 형성하는 역할을 합니다. 특히 T세포와 B세포는 면역의 핵심으로, 병원체의 특징을 기억하고 항체를 만들어 적을 공격합니다. 백신을 통해 형성된 기억 세포들은 실제 바이러스가 침투했을 때 즉각적으로 반응하여 병의 확산을 막습니다. 이러한 정교한 면역 반응 덕분에 우리는 질병에 직접 걸리지 않고도 강력한 방어막을 구축할 수 있게 됩니다. 최근에는 mRNA 백신과 바이러스 벡터 백신 같은 3세대 기술이 주목받고 있습니다. 이는 병원체 자체를 넣는 대신 유전 정보를 전달하여 우리 몸이 스스로 항원을 생산하게 만드는 방식입니다. 기술의 발전은 백신 개발 기간을 획기적으로 단축시켰으며, 변이 바이러스에 신속하게 대응할 수 있는 기반을 마련했습니다. 또한 부작용을 줄인 유전자 재조합 백신 등 다양한 선택지가 존재하므로, 개인의 건강 상태에 맞는 적절한 접종 전략을 세우는 것이 가능해졌습니다. 감염병은 주기적으로 발생하며 코로나19 이후에도 새로운 팬데믹의 위협은 계속될 것입니다. 바이러스는 생존을 위해 독성을 낮추고 전파력을 높이는 방향으로 진화하지만, 여전히 고위험군에게는 치명적일 수 있습니다. 따라서 차세대 백신 기술을 지속적으로 연구하고 공신력 있는 기관의 정보를 신뢰하는 태도가 필요합니다. 백신은 질병과 싸우는 가장 효과적인 무기이며, 이를 올바르게 이해하고 활용하는 것이 포스트 팬데믹 시대를 살아가는 지혜입니다.

국립과천과학관👉기획·특별전

생명과학
융합

[강연] 인공지능으로 단백질 이해하기 by 백민경 ㅣ 대학과 함께하는 2022 UN 세계기초과학의 해 한국 선포식 특별강연

단백질은 흔히 필수 영양소로만 알려져 있지만, 실제로는 우리 몸의 거의 모든 생명 현상을 주도하는 핵심 생체 분자입니다. 헤모글로빈처럼 산소를 운반하거나 효소로서 물질을 분해하고 합성하며, 외부 바이러스에 맞서는 항체 역할까지 수행합니다. 약 2만 가지의 단백질은 20종의 아미노산이 사슬처럼 연결된 구조를 가지며, 이들의 배열 순서인 서열에 따라 고유한 3차원 구조를 형성합니다. 이러한 구조는 단백질의 기능을 결정짓는 가장 중요한 요소로 작용하며 생명의 신비를 푸는 열쇠가 됩니다. 단백질의 구조를 파악하는 것은 생명 현상을 이해하고 질병의 기전을 밝히는 데 필수적입니다. 예를 들어 코로나바이러스의 스파이크 단백질 구조를 정확히 알면 감염 경로를 차단하는 치료제나 백신을 더욱 효과적으로 설계할 수 있습니다. 하지만 현재 우리가 알고 있는 단백질 서열은 3억 개에 달하는 반면, 실험적으로 밝혀진 구조는 16만 개에 불과합니다. 엑스레이 결정학이나 극저온 전자현미경 같은 실험 방식은 정확하지만, 하나의 구조를 밝히는 데 수개월에서 수년의 시간과 막대한 비용이 소요된다는 한계가 있습니다. 물리화학적 원리에 기반한 컴퓨터 시뮬레이션은 탐색해야 할 구조의 가짓수가 너무 많아 우주의 나이만큼의 시간이 걸릴 정도로 복잡합니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 자연의 진화 데이터에 주목했습니다. 단백질이 기능을 유지하며 진화하는 과정에서, 서로 상호작용하는 아미노산들은 함께 변이하는 '공진화' 패턴을 보입니다. 인공지능은 이러한 방대한 서열 데이터 속에 숨겨진 복잡한 패턴을 학습하여, 아미노산 간의 접촉 지점을 찾아내고 단백질의 3차원 구조를 놀라운 속도로 예측해내는 혁신을 이루었습니다. 최근 등장한 알파폴드2와 로제타폴드는 인공지능 기반 단백질 구조 예측의 새로운 지평을 열었습니다. 이 모델들은 과거 수년이 걸리던 작업을 단 몇 분 만에 실험 결과와 거의 일치하는 정확도로 수행합니다. 더 나아가 단일 단백질을 넘어 두 단백질이 결합하는 복합체 구조까지 예측할 수 있게 되었습니다. 이는 세포 내에서 일어나는 유전 정보의 전사나 번역, DNA 수리 등 복잡한 생체 반응들을 데이터에 기초하여 깊이 있게 이해할 수 있는 강력한 도구가 되어 생명공학 연구의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 인공지능 기술은 이제 구조 예측을 넘어 새로운 단백질을 디자인하는 단계로 진화하고 있습니다. 암세포의 증식을 억제하기 위해 특정 단백질 간의 결합을 방해하는 새로운 단백질 치료제를 설계하는 것이 대표적인 사례입니다. 이러한 혁신은 양자역학에서 시작된 컴퓨터 기술이 생명과학과 만나 탄생한 결과입니다. 기초과학 연구는 당장의 성과를 넘어 인류의 삶을 풍요롭게 할 무궁무진한 잠재력을 지니고 있으며, 앞으로도 다양한 질병 치료와 생명 현상 규명에 있어 가장 강력한 토대가 될 것입니다.

백민경

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생명과학

[인터뷰] 류충민_홀로바이옴? 미생물과 생물을 하나로 보는 관점 | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

코로나19 팬데믹 상황에서 영장류 모델을 활용한 백신과 치료제 개발은 인류의 생존을 결정짓는 중요한 과제였습니다. 연구를 통해 개발된 항체 치료제와 백신은 실제 임상에서 큰 성과를 거두며 많은 생명을 구하는 데 기여했습니다. 바이러스는 생존을 위해 치명률과 전파력 사이에서 끊임없이 변이를 선택하는데, 최근의 흐름은 전파력은 높이되 치명률은 낮추는 방향으로 진화하고 있습니다. 이는 바이러스가 인간 사회에 적응해가는 과정으로 볼 수 있으며, 과학적 대응을 통해 충분히 관리 가능한 수준으로 나아가고 있음을 시사합니다. 미생물은 육안으로는 보이지 않지만 현미경을 통해 들여다본 세상 속에서 독자적인 생태계를 구축하며 살아가는 작은 생명체들입니다. 흔히 미생물을 병을 일으키는 존재로만 인식하기 쉽지만, 사실 대다수는 자연 상태에서 스스로 생존하며 지구 생태계의 균형을 유지합니다. 특히 이들은 특정 물질을 분비하여 주변 동료의 숫자를 파악하고, 일정 수치에 도달했을 때 비로소 특정한 행동을 개시하는 정족수 인식 기능을 갖추고 있습니다. 이러한 미생물의 소통 방식은 오징어와의 공생 관계처럼 자연계의 신비로운 상호작용을 만들어내는 핵심 동력이 됩니다. 환경 오염의 주범인 플라스틱 폐기물 문제 해결의 실마리를 의외의 장소인 곤충 연구에서 찾기도 합니다. 꿀벌부채명나방 애벌레가 스티로폼 박스를 뚫고 탈출하는 현상을 관찰한 결과, 이들이 플라스틱을 먹고 소화하여 전혀 다른 물질로 분해한다는 사실이 밝혀졌습니다. 장내 미생물과 효소를 활용한 이 발견은 향후 플라스틱을 대량으로 분해할 수 있는 혁신적인 기술로 이어질 가능성이 큽니다. 난민 수용소와 같이 폐기물 처리가 어려운 환경에서도 간편하게 활용될 수 있는 분해 시설을 구축하는 것은 현대 과학이 지향해야 할 중요한 사회적 가치 중 하나입니다. 최근 과학계에서는 생명체와 미생물을 별개의 존재로 보지 않고 하나의 통합된 시스템으로 파악하는 '홀로바이옴' 개념이 주목받고 있습니다. 과거에는 분석적 접근을 위해 미생물과 숙주를 분리하여 연구했으나, 이제는 이들이 태초부터 긴밀하게 연결된 하나의 생태계라는 관점으로 변화하고 있습니다. 인간이나 식물을 미생물과 분리된 개체가 아닌, 서로 끊임없이 상호작용하며 공존하는 하나의 생명 공동체로 인식하는 것입니다. 이러한 관점의 전환은 질병의 치료나 생명 현상의 이해에 있어 기존과는 전혀 다른 새로운 지평을 열어주고 있습니다. 지구 생명의 역사는 미생물, 특히 세균의 등장과 함께 시작되었습니다. 초기 지구에 산소를 공급하여 동식물이 살 수 있는 환경을 조성한 주역이 바로 미생물입니다. 광활한 우주의 시간 속에서 인간이 살아가는 백 년이라는 시간은 찰나에 불과하지만, 우리는 그 짧은 시간 속에서 생명의 근원을 탐구하며 존재의 의미를 찾아갑니다. 미생물이 지구 생태계의 밑거름이 되었듯, 과학적 탐구는 인문학적 성찰과 결합하여 우리가 누구인지, 그리고 어떤 미래를 만들어가야 하는지에 대한 답을 제시합니다. 거대한 우주적 시각에서 생명을 바라보는 태도가 필요한 시점입니다.

류충민

카오스재단카오스강연

생명과학

바이러스의 GoBack 랜선투어 하이라이트

국립과천과학관에서 열린 '바이러스의 GoBack' 기획전은 바이러스와 인간의 오랜 관계를 조명합니다. 바이러스는 단순히 질병을 일으키는 존재가 아니라, 지구 생태계의 일원으로서 동식물의 생명 활동에 깊이 관여하며 공존해 왔습니다. 전시의 도입부인 1존에서는 바이러스의 다양한 구조와 형태를 시각적으로 보여주며, 이들이 자연계의 제 위치에서 평화롭게 살아가던 모습을 설명합니다. 단백질 껍질과 유전자로 이루어진 미세한 존재들이 어떻게 생태계의 균형을 유지해 왔는지 이해하는 것이 이번 전시의 시작점입니다. 21세기에 접어들며 사스, 메르스, 코로나19와 같은 감염병이 잇따라 발생했습니다. 바이러스는 전파력은 높이고 병원성은 낮추는 방향으로 진화하며 인간 사회에 깊숙이 침투하고 있습니다. 전시에서는 이러한 감염병의 확산 원리를 설명하고, 백신과 위생 관리의 중요성을 강조합니다. 특히 비누가 바이러스의 외피를 어떻게 파괴하는지, 올바른 손 씻기가 감염 차단에 얼마나 효과적인지를 체험형 전시를 통해 직관적으로 전달합니다. 개인의 작은 실천이 거대한 감염병의 고리를 끊는 핵심적인 역할을 한다는 점을 다시금 일깨워 줍니다. 코로나19 대유행 시기에 우리를 괴롭힌 것은 비단 바이러스뿐만이 아니었습니다. 잘못된 정보가 바이러스보다 더 빠르게 확산되는 '인포데믹' 현상은 사회적 혼란을 가중시켰습니다. 전시 3존에서는 기초 재생산 지수를 활용해 정보의 전파 속도를 분석하며, 근거 없는 소문이 백신 거부나 잘못된 예방법으로 이어져 더 큰 피해를 낳는 과정을 보여줍니다. 과학적 사실에 기반하지 않은 정보의 위험성을 경고하며, 위기 상황일수록 정확한 정보를 선별하고 공유하는 성숙한 시민 의식이 필요함을 강조하고 있습니다. 바이러스와 인간이 함께 나아갈 미래를 위해 전시는 '원헬스(One Health)'라는 개념을 제시합니다. 이는 사람과 동물, 환경의 건강이 하나로 연결되어 있다는 통합적인 시각입니다. 무분별한 환경 파괴와 공장형 축산 등 인간의 이기적인 활동이 생태계의 균형을 깨뜨리고 바이러스의 역습을 불러왔음을 지적합니다. 숲을 가꾸고 야생 동물을 보호하는 행위가 결국 인간의 건강을 지키는 길임을 깨닫게 합니다. 모든 생명체가 조화롭게 공존할 수 있는 환경을 조성하는 것이 다음 팬데믹을 막는 근본적인 해결책이 될 것입니다. 전시는 관람객이 직접 몸을 움직이며 친환경적인 실천을 체험하도록 유도합니다. 일회용품 대신 다회용기를 사용하고 마스크 착용과 같은 방역 수칙을 준수할 때, 가상 화면 속의 바이러스가 사라지는 모습을 통해 실천의 중요성을 체감하게 합니다. 우리가 누리는 현대 문명을 포기할 수는 없지만, 생태계 보전과의 접점을 찾는 노력은 멈추지 말아야 합니다. 이번 전시는 바이러스를 막연한 공포의 대상으로 보기보다, 지구 공동체의 일원으로서 어떻게 균형 잡힌 관계를 맺어갈지 깊이 고민해 보는 소중한 기회를 제공합니다.

국립과천과학관👉기획·특별전

생명과학
지구환경과학
융합

[인터뷰] 이종필_과학자가 장편소설을 냈습니다!

과학을 대중에게 설명할 때 가장 어려운 점은 복잡한 이론을 무조건 쉽게만 풀어내라는 요구를 받을 때입니다. 하지만 현대 물리학의 정수인 상대성 이론은 결코 한 문장으로 요약될 수 있는 성질의 것이 아닙니다. 2009년, 필자는 과학 동호회 회원들과 함께 한 달에 한 번, 무려 5시간씩 12회에 걸쳐 일반 상대성 이론을 공부하는 대장정을 시작했습니다. 고등학교 미적분부터 시작해 대학원 수준의 중력장 방정식에 도달하기까지, 참가자들은 엄청난 학습 열의를 보여주었습니다. 이러한 경험은 우리 사회 내부에 잠재된 과학 문화에 대한 갈망과 에너지가 얼마나 거대한지를 확인시켜 준 소중한 계기가 되었습니다. 상대성 이론의 산을 넘은 뒤 마주하게 되는 양자역학은 또 다른 차원의 도전입니다. 상대성 이론이 고전 역학과의 연결 고리를 어느 정도 유지하며 직관적인 이해를 허용한다면, 양자역학은 철저하게 비직관적이며 추상적인 수학적 기초 위에 세워져 있습니다. 행렬과 같은 복잡한 도구를 자유자재로 다루어야 하기에, 이를 전공자가 아닌 분들에게 설명하는 것은 교수자에게도 엄청난 준비와 내공을 요구하는 일입니다. 물리학과 학부 과정에서도 가장 핵심적이면서도 난해한 과목으로 꼽히는 양자역학을 일반인과 함께 스터디한다는 것은, 과학의 대중화라는 측면에서 매우 상징적이고도 어려운 시도가 될 것입니다. 과학자로서 세상을 바라보는 시선은 때로 소설이라는 창작의 영역으로 확장되기도 합니다. 코로나19 팬데믹과 백신 접종을 둘러싼 사회적 갈등을 지켜보며, 과학적 사실이 현실에 적용되는 과정에서 발생하는 수많은 담론에 깊은 관심을 갖게 되었습니다. 이러한 관심은 자연스럽게 SF 소설 집필로 이어졌습니다. 고등학교 시절 문예부 활동을 했던 기억과 동료 작가들의 권유는 창작의 고통을 기꺼이 감수하게 만든 원동력이 되었습니다. 과학 전공자가 써 내려가는 이야기는 단순한 허구를 넘어, 과학적 상상력이 우리 삶과 어떻게 맞닿아 있는지를 탐구하는 새로운 통로가 되어주었습니다. 여러 권의 교양 과학서를 집필해 왔지만, 첫 장편 소설인 '빛의 전쟁'을 마주했을 때의 감정은 이전과는 전혀 달랐습니다. 책 표지에 새겨진 '장편 소설'이라는 일곱 글자는 필자에게 작가로서의 새로운 정체성을 부여해 주었습니다. 소설을 쓴다는 것은 단순히 지식을 전달하는 행위를 넘어, 하나의 세계를 구축하고 그 안에 생명력을 불어넣는 작업이기 때문입니다. 비록 후속편에 대한 고민과 창작의 어려움으로 인해 잠시 주춤하기도 했지만, 주변 작가들의 격려와 3부작을 완성해야 한다는 책임감은 다시금 펜을 들게 하는 힘이 됩니다. 소설가로 다시 태어난 듯한 그 경이로운 기분은 인생에서 가장 기억에 남는 순간 중 하나입니다. 글쓰기의 여정에서 김훈 작가의 건조하면서도 빛나는 문체와 물리학자 스티븐 와인버그의 우아한 통찰력은 늘 지향점이 됩니다. 주어와 서술어만으로도 깊은 울림을 주는 문장, 그리고 복잡한 물리 법칙을 비단결처럼 매끄럽게 설명하는 내공을 닮고 싶기 때문입니다. 앞으로의 버킷리스트는 현실적인 SF를 넘어, 완전히 새로운 세계관을 창조하는 판타지 소설에 도전하는 것입니다. 정교한 과학 이론을 세우는 과정이 판타지 세계의 개연성을 확보하는 것과 본질적으로 닮아 있다는 점은 매우 흥미롭습니다. 물리학자로서 고유한 법칙을 발견하는 꿈과 함께, 대중과 호흡하는 매력적인 이야기를 계속해서 써 내려가고 싶습니다.

이종필

카오스재단석학인터뷰

물리학

[강연] 어떻게 세계적인 연구를 할까? by 현택환 ㅣ기초과학연구원(IBS) x 카오스재단 기초과학 석학 강연 '새로운 발견을 위한 과학' | 2강

나노기술은 현대 과학의 한계를 극복하는 결정적인 '도우미' 역할을 수행합니다. 21세기의 핵심 기반 기술인 나노기술은 우리 일상에 이미 깊숙이 들어와 있습니다. 삼성전자의 퀀텀닷 TV는 반도체 나노입자인 양자점을 기초로 하며, 우리가 접한 mRNA 백신 역시 지질 나노입자 기술이 없었다면 불가능했을 결과물입니다. 이처럼 나노기술은 보이지 않는 작은 세계에서 시작되어 인류의 건강과 기술적 진보를 이끄는 거대한 변화를 만들어내고 있습니다. 나노입자 연구에서 가장 중요한 과제 중 하나는 입자의 크기를 균일하게 만드는 것입니다. 나노 크기에서는 입자의 크기가 작아짐에 따라 에너지 상태가 변하는 독특한 성질이 나타나기 때문입니다. 예를 들어 반도체 나노입자는 크기에 따라 방출하는 빛의 색깔이 달라지는데, 입자들이 제각각이면 선명한 색을 얻을 수 없습니다. 따라서 나노입자를 똑같은 크기로 정밀하게 합성하는 기술은 고성능 디스플레이나 정밀 의료 기기 구현을 위한 필수적인 토대가 됩니다. 과거에는 균일한 나노입자를 얻기 위해 뜨거운 용매에 반응물을 주입하는 방식을 사용했으나, 이는 대량 생산에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 개발된 '승온법(Heat-up process)'은 상온에서부터 서서히 온도를 올려 입자를 합성하는 혁신적인 방법입니다. 이 공정은 별도의 분리 과정 없이도 균일한 입자를 대량으로 찍어낼 수 있게 해주었습니다. 이러한 연구 성과는 전 세계 실험실의 표준 레시피가 되었으며, 대한민국 나노 연구가 세계 정상급 수준으로 도약하는 계기가 되었습니다. 세계적인 연구 성과를 내기 위해서는 기존 연구의 흐름을 파악하고 아직 해결되지 않은 핵심 이슈를 찾아내는 통찰력이 필요합니다. 새로운 아이디어는 무(無)에서 창조되는 것이 아니라, 최신 논문들을 깊이 있게 읽으며 타인의 기발한 생각을 자신의 연구에 적용해보는 과정에서 탄생합니다. 또한 떠오르는 영감을 즉시 기록하는 습관은 매우 중요합니다. 찰나의 아이디어를 놓치지 않고 메모하며 고민을 거듭하는 태도가 과학적 발견의 시작점이 되기 때문입니다. 과학자의 길은 항상 탄탄대로일 수 없으며, 때로는 수년간 결과가 나오지 않는 시련의 시기를 겪기도 합니다. 하지만 대나무가 마디를 만들며 튼튼하게 자라듯, 연구에서의 실패와 고통은 과학자를 더욱 단단하게 만드는 자양분이 됩니다. 극심한 슬럼프 속에서도 포기하지 않고 도서관에서 수많은 자료를 뒤적이며 해답을 찾으려 노력했던 시간은 결국 새로운 물질을 발견하는 밑거름이 되었습니다. 시련을 극복하는 끈기야말로 위대한 발견을 향한 필수적인 과정이라 할 수 있습니다. 현대 과학은 한 명의 천재가 이끄는 시대를 지나, 다양한 분야의 전문가들이 협력하는 융합의 시대로 접어들었습니다. 복잡한 난제들을 해결하기 위해서는 생물학자, 화학자, 공학자들이 서로의 지식을 나누고 부대끼며 연구해야 합니다. 따라서 연구자에게는 뛰어난 실력 못지않게 타인을 배려하고 소통하는 인성이 요구됩니다. 함께 일하는 즐거움을 알고 동료와 시너지를 낼 수 있는 태도가 뒷받침될 때, 비로소 세상을 감동시킬 수 있는 진정한 의미의 세계적인 연구가 완성됩니다. 기초과학연구원(IBS)과 같은 연구 기관들은 세계적인 수준의 연구 환경을 제공하며 대한민국 과학의 미래를 밝히고 있습니다. 지난 10년간의 집중적인 투자를 통해 우리나라는 나노입자 분야에서 명실상부한 세계 1위의 경쟁력을 확보하게 되었습니다. 앞으로도 젊은 과학자들이 실패를 두려워하지 않고 새로운 영역에 도전할 수 있는 토양이 지속적으로 마련되어야 합니다. 이러한 노력이 결실을 맺을 때, 우리 곁에서 노벨상 수상자에 버금가는 위대한 과학자들이 계속해서 배출될 것입니다.

현택환

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화학
융합

[강연] 바이러스 감염, 어떻게 방어하는가? _ by유주연 ㅣ 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열' 8강 | 8강

바이러스는 가장 안쪽에 유전 물질을 가지고 있으며, 이를 단백질과 외막이 둘러싸고 있는 구조를 띱니다. 코로나19나 인플루엔자 같은 바이러스는 유전 물질로 RNA를 가지며, 가장 바깥쪽에 지질 성분의 외막이 존재하는 '외막 바이러스'에 해당합니다. 우리가 비누로 손을 씻는 행위가 효과적인 이유는 비누의 계면활성제가 바이러스의 외막을 분해하여 구조를 파괴하기 때문입니다. 이러한 단순한 구조적 특징은 바이러스가 숙주 세포에 침투하여 자신의 유전 정보를 전달하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 모든 생명체는 스스로 유전 정보를 복제하여 증식하려는 본능을 가집니다. 하지만 바이러스는 유전 물질은 보유하고 있으나 스스로 복제할 수 있는 효소나 에너지를 생성하는 능력이 없습니다. 따라서 바이러스는 생존 전략으로 복제 시스템이 잘 갖춰진 숙주 세포를 선택하여 그 안으로 침투하는 방식을 택합니다. 숙주 세포의 자원과 시스템을 가로채어 자신의 유전 물질을 복제하는 이 과정을 우리는 '감염'이라고 부릅니다. 결국 감염의 본질적인 목적은 바이러스 유전 정보의 복제와 증식에 있습니다. 바이러스가 세포에 감염되기 위해서는 먼저 세포막에 안정적으로 부착되어야 합니다. 이때 바이러스의 외막 단백질은 숙주 세포 표면의 특정 수용체 단백질을 열쇠와 자물쇠처럼 특이적으로 인식하여 결합합니다. 예를 들어 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질은 우리 몸의 ACE2 수용체와 결합합니다. 이 수용체가 호흡기뿐만 아니라 소화기, 신장 등 다양한 장기에서 발현되기 때문에 바이러스가 여러 기관에 침투하여 손상을 입힐 수 있는 것입니다. 부착 후에는 막 융합 등을 통해 유전 물질을 세포 안으로 밀어 넣습니다. 세포질로 들어온 바이러스 유전 물질은 본격적인 복제 단계에 돌입합니다. 특히 RNA 바이러스는 복제 과정에서 단일 가닥이 이중 가닥으로 변하는 단계를 거치는데, 이때 바이러스 고유의 RNA 중합효소를 사용합니다. 문제는 이 효소가 복제 중 발생하는 오류를 교정하는 능력이 부족하다는 점입니다. 생명체는 정확성을 중시하지만, 바이러스는 진화 과정에서 정확도보다 빠른 복제를 선택했습니다. 이러한 '에러 프론(error-prone)' 특성 때문에 RNA 바이러스에서는 끊임없이 변이가 발생하며, 이는 백신이나 치료제 개발을 어렵게 만드는 요인이 됩니다. 숙주 세포는 바이러스의 침입에 무기력하게 당하고만 있지 않습니다. 세포는 '나에게 없는 패턴'이나 '위험한 상황'을 감지하여 침입자를 인식합니다. 이를 PAMP와 DAMP라고 부르는데, 예를 들어 우리 세포에는 없는 이중 가닥 RNA나 원래 핵 안에 있어야 할 DNA가 세포질에서 발견되는 상황이 이에 해당합니다. 세포 내의 패턴 인식 수용체인 PRR은 이러한 비정상적인 신호를 포착하여 즉각적인 방어 태세를 갖춥니다. 이것이 감염 직후 가장 먼저 작동하는 우리 몸의 선천 면역 체계입니다. 침입을 인지한 PRR은 핵으로 신호를 보내 인터페론이나 사이토카인 같은 방어 물질을 생성합니다. 이 물질들은 주변 세포에 감염 사실을 알려 방어막을 치게 하고, 면역 세포들을 불러모으는 역할을 합니다. 이때 면역 반응의 강도를 적절하게 조절하는 '미세 조정(fine-tuning)' 과정이 매우 중요합니다. 반응이 너무 미약하면 바이러스 증식을 막지 못해 조직이 손상되고, 반대로 너무 과도하면 '사이토카인 폭풍'이 일어나 오히려 우리 몸의 정상 세포를 공격하게 됩니다. 따라서 적정 수준의 면역 반응 유지가 건강 회복의 핵심입니다. 최근 연구에 따르면 선천 면역 시스템은 초기 조건에 따라 반응의 결과가 달라지는 복잡한 특성을 지니고 있습니다. 동일한 양의 바이러스가 침투하더라도 세포 내 수용체의 양이나 상태에 따라 면역 반응이 활발할 수도, 혹은 미미할 수도 있다는 것입니다. 이러한 분자 생물학적 메커니즘을 정확히 이해하는 것은 효과적인 치료제와 백신을 개발하는 밑거름이 됩니다. 바이러스와 우리 몸 사이의 치열한 정보전과 방어 기전을 연구함으로써, 인류는 보이지 않는 위협으로부터 스스로를 보호할 수 있는 더 정교한 과학적 무기를 갖추게 될 것입니다.

유주연

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 유주연_바이러스와의 공존, 어느날 일어나보니...? | 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열'

과학자의 길을 걷다 보면 자연스레 '까칠하고 깐깐하다'는 평을 듣게 되곤 합니다. 이는 직업병이라기보다 사실에 기반한 사고를 지향하는 과학적 태도에서 비롯된 결과입니다. 주관적인 추정이나 근거 없는 가정을 철저히 경계하고, 오직 명확한 증거(Evidence)에 기반하여 의견을 개진하는 것이 연구의 기본이기 때문입니다. 이러한 비논리적인 행위를 피하려는 노력은 일상생활에도 영향을 미치지만, 결국 이는 현상을 왜곡 없이 바라보려는 과학자만의 정직한 시선이라고 할 수 있습니다. 스스로를 끊임없이 경계하며 질문을 던지는 태도야말로 진실에 다가가는 첫걸음이 됩니다. 처음부터 과학자를 꿈꿨던 것은 아니었습니다. 본래 질병을 고치는 의사가 되고 싶었으나, 우연한 기회에 접한 유전학 수업이 인생의 전환점이 되었습니다. 특히 '선천성 대사 이상'이라는 책과 겸상 적혈구 빈혈증에 대한 사례를 접하며 큰 전율을 느꼈습니다. 단순히 병을 치료하는 행위를 넘어, 특정 단백질의 아미노산 변이가 어떻게 질병으로 이어지는지 그 근원적인 기전을 이해하고 싶다는 강렬한 열망이 생겨난 것입니다. 병이 왜 생기는지를 탐구하는 과정에서 찾은 깨달음은 지금까지 연구의 길을 걷게 하는 가장 강력한 동력이 되었습니다. 연구라는 긴 여정에서 '희열'의 순간은 아주 간헐적으로 찾아옵니다. 그 짧은 찰나를 위해 연구자는 기나긴 인고의 시간을 열정으로 버텨내야 합니다. 하지만 열정은 가만히 둔다고 유지되는 것이 아니라, 마치 식물처럼 정성껏 물을 주고 가꾸어야 하는 대상입니다. 특히 정신력은 체력 상태와 밀접하게 연결되어 있습니다. 체력이 뒷받침되지 않으면 열정은 금방 시들기 마련이기에, 규칙적인 운동을 통해 최상의 몸 상태를 유지하는 것은 연구의 연장선이자 필수적인 과정입니다. 건강한 신체는 곧 창의적인 연구를 지속할 수 있는 든든한 버팀목이 됩니다. 복잡한 연구 데이터 속에서 길을 잃었을 때, 해답은 의외로 단순함에 있었습니다. '생각의 탄생'이라는 책을 통해 깨달은 것은, 핵심 아이디어를 찾기 위해 불필요한 것들을 과감히 버려야 한다는 점이었습니다. 모든 데이터를 끌어안고 이해하려 하기보다, 생명 현상의 본질을 흐리는 군더더기를 솎아내는 작업이 선행되어야 합니다. "버릴 것이 무엇인지 찾아야 한다"는 가르침은 연구실의 중요한 철학이 되었고, 이는 복잡한 현상을 명료한 법칙으로 설명해 내는 과학적 통찰력의 핵심이 되었습니다. 비우는 과정을 통해 비로소 현상의 진정한 의미가 보이기 시작합니다. 현재 우리는 바이러스와 함께 살아가는 시대를 지나고 있습니다. 바이러스의 변이는 두려움의 대상이 아니라, 생존을 위한 자연스러운 변화의 과정입니다. mRNA 백신은 우리 몸이 바이러스를 기억하고 빠르게 대응할 수 있도록 돕는 정교한 기술의 산물입니다. 궁극적으로 바이러스는 인간과 공존할 수 있는 평화로운 방향으로 진화해 나갈 것입니다. 마치 소설 '안드로메다 스트레인'의 결말처럼, 치명적이었던 존재가 어느 순간 우리와 공존 가능한 형태로 변모하기를 기대합니다. 연구의 즐거움을 잃지 않고 이 신비로운 생명 현상을 탐구하는 여정은 앞으로도 계속될 것입니다.

유주연

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 나노의학 2.0 코로나에서 뇌과학까지 by 천진우ㅣIBS X KAOS 2021 '기초과학 석학강연'

나노의학은 10억 분의 1 미터라는 아주 미세한 나노 세계의 원리를 의학에 접목한 최첨단 융합 과학입니다. 과거의 나노 기술이 반도체나 디스플레이 같은 전자 산업의 혁신을 이끌며 우리 삶을 바꾸어 놓았다면, 이제는 생명 현상을 분자 수준에서 관찰하고 조절하는 나노의학이 새로운 의료 혁명을 예고하고 있습니다. 바이러스보다 작은 영역에서 벌어지는 정교한 상호작용을 이해함으로써, 우리는 질병의 근본적인 원인을 파악하고 이전과는 전혀 다른 방식의 진단과 치료법을 모색할 수 있게 되었습니다. 나노의학의 핵심 목표는 더 명확하게 보고 정밀하게 조절하는 것에 있습니다. 이는 진단과 예방의 정확도를 획기적으로 높이는 'Seeing Better'와 질병의 치료 및 조직 재생을 가능케 하는 'Controlling with Precision'이라는 두 가지 가치로 요약됩니다. 약 60년 전 노벨 물리학상 수상자인 리처드 파인만이 예견했던 것처럼, 몸속을 자유롭게 돌아다니며 질병을 찾아내고 치료하는 작은 기계의 꿈은 이제 현실이 되어가고 있습니다. 다양한 학문이 결합한 이 융합 과학은 인류의 건강을 지키는 가장 강력한 도구가 될 것입니다. 최근 전 세계를 휩쓴 팬데믹 상황에서 나노의학은 mRNA 백신이라는 혁신적인 결과물을 내놓으며 그 가치를 증명했습니다. mRNA는 단백질 설계도와 같아서 우리 몸이 스스로 항원을 만들게 유도하지만, 매우 불안정하여 세포까지 전달하기가 매우 어렵다는 치명적인 단점이 있었습니다. 이때 지질 나노입자(LNP)라는 나노캡슐이 보호막 역할을 하여 mRNA를 안전하게 표적 세포까지 운반하는 현금 수송차와 같은 역할을 수행합니다. 이는 생물학적 발견과 나노 공학적 설계가 결합하여 수많은 생명을 구한 팀 사이언스의 대표적인 성공 사례입니다. 진단 분야에서도 나노 기술은 비약적인 발전을 가져왔습니다. 기존의 표준 검사법인 RT-PCR은 정확도는 높지만 장비가 크고 검사 시간이 오래 걸린다는 한계가 있었습니다. 하지만 금 나노입자의 플라즈몬 현상을 이용하면 빛으로 아주 빠르고 균일하게 열을 발생시켜 유전자를 증폭할 수 있습니다. 이를 통해 기존에 두 시간 가까이 걸리던 검사 시간을 15분 이내로 단축하면서도 높은 정확도를 유지하는 현장 진단(POC)이 가능해졌습니다. 이러한 신속 진단 기술은 변이 바이러스의 확산을 막고 신속하게 대응하는 데 결정적인 역할을 합니다. 인체 내부를 들여다보는 이미징 기술 역시 나노 조영제를 통해 물리적 한계를 극복하고 있습니다. 기존 MRI는 해상도가 낮아 미세한 혈관의 이상을 초기 단계에 발견하기 어려웠지만, 자성 나노입자를 활용한 새로운 조영제는 신호 증강 효과를 통해 해상도를 10배 이상 높여줍니다. 이를 통해 뇌 속의 100 마이크로미터 수준의 미세 혈관까지 선명하게 시각화할 수 있는 3차원 혈관 지도를 제작할 수 있게 되었습니다. 이러한 정밀 이미징은 뇌졸중이나 치매 같은 혈관 관련 질환을 조기에 진단하고 치료 계획을 세우는 데 획기적인 도움을 줍니다. 나노의학의 가장 도전적인 영역 중 하나는 자기장을 이용해 뇌 신경을 원격으로 제어하는 '나노 자기 유전학'입니다. 특정 이온 채널에 나노 나침반 역할을 하는 자성 나노입자를 결합하면, 외부에서 자기장을 가해 신경 세포의 활성을 자유롭게 조절할 수 있습니다. 실제로 실험을 통해 자기장만으로 동물의 운동 신경을 활성화하여 움직임을 제어하는 데 성공했으며, 이는 무선으로 뇌 기능을 조절할 수 있는 새로운 플랫폼의 탄생을 의미합니다. 이 기술은 향후 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환의 증상을 완화하고 치료하는 새로운 의료 기술로 적용될 전망입니다. 나노의학은 이제 정밀 의학, 디지털 약, 그리고 재생 의학을 아우르는 차세대 의료의 핵심 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 대한민국은 나노 기술 분야에서 세계적인 강국으로 인정받고 있으며, 이를 바탕으로 한 융합 연구는 인류가 직면한 난치병 문제에 새로운 과학적 해답을 제시할 것입니다. 나노 수준에서 생명 현상을 이해하고 조절하는 이 놀라운 여정은 단순히 학술적 성과를 넘어, 미래 세대에게 건강하고 풍요로운 삶을 선사하는 강력한 힘이 될 것입니다. 대한민국의 과학이 세계의 표준이 되는 미래를 기대하며 나노의학의 혁신은 계속될 것입니다.

천진우

카오스재단카오스크로스

생명과학
뇌인지과학
융합

[인터뷰] 천진우_나노의학과 자기유전학(Feat.연구주제 선정방법)ㅣIBS X KAOS 2021 '기초과학 석학강연'

나노과학은 아주 작은 크기의 세계를 다루는 학문으로, 현대의학에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다. 대표적인 사례가 바로 mRNA(메신저 RNA) 백신입니다. 불안정한 유전자 정보인 mRNA를 100나노미터 크기의 나노캡슐에 담아 인체에 안정적으로 전달함으로써, 우리 몸이 스스로 항체를 형성할 수 있게 돕습니다. 이는 단순히 질병을 치료하는 것을 넘어, 진단과 생체 현상 관찰, 그리고 정밀한 자극 기술까지 아우르는 융합과학의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 과학 연구의 동력은 새로운 현상에 대한 호기심과 도전적인 문제를 해결하려는 의지에서 비롯됩니다. 남들이 시도하지 않은 영역에서 창의성을 발휘할 때 학문적 중요성이 커지기 때문입니다. 과거 1990년대 후반에는 나노입자 연구가 생소한 분야였으나, 수십 년간 지식이 축적되면서 이제는 더 정밀하고 고도화된 단계로 진화하고 있습니다. 과학자들은 기존의 지식에 안주하지 않고, 양자점이나 새로운 나노물질을 바이오 분야에 접합하는 등 끊임없이 새로운 연구 영역을 개척해 나갑니다. 뇌과학은 인류에게 여전히 미지의 영역이자 가장 정복하기 어려운 분야 중 하나로 꼽힙니다. 최근 주목받는 자기유전학은 자기장을 이용해 뇌신경세포인 뉴런의 신호를 제어하는 혁신적인 기술입니다. 이는 유전공학 기법과 나노과학이 결합한 융합과학의 결정체라고 할 수 있습니다. 기존의 전기적 자극이나 빛을 이용한 방식보다 훨씬 정교한 접근이 가능하며, 뇌의 깊은 곳까지 신호를 전달할 수 있다는 점에서 과학적 성과와 발전 가능성이 매우 큰 분야로 기대를 모으고 있습니다. 자기유전학이 광유전학보다 유리한 점은 뛰어난 생체 침투력에 있습니다. 빛은 인체 조직을 통과하는 힘이 약해 정밀한 관찰에는 용이하지만 깊은 곳까지 도달하기 어렵습니다. 반면 자기장은 몸속 깊숙한 곳까지 무선으로 전달될 수 있습니다. 자성나노입자를 뉴런의 이온채널에 접합하여 '자기수용체'를 만들면, 외부 자기장에 반응해 이온채널이 열리고 닫히며 뇌 신호를 원격으로 제어할 수 있게 됩니다. 이러한 무선 제어 방식은 뇌 질환 치료와 면역 시스템 활성화에 새로운 길을 열어줍니다. 하나의 가설을 실험적으로 증명하는 과정은 수많은 연구자의 인내와 협력이 필요한 긴 여정입니다. 자기유전학 연구 역시 나노물질 합성부터 유전공학, 뇌과학 실험에 이르기까지 방대한 단계를 거쳐야 하기에 융합과학으로서의 체계가 필수적입니다. 화학자, 생명과학자, 소재공학자, 그리고 의사가 함께하는 '팀 사이언스'는 개별 연구로는 도달하기 힘든 거대한 과학적 성취를 가능하게 합니다. 이러한 협력은 나노의학이 실질적으로 인류의 건강과 삶의 질을 향상시키는 데 기여하는 밑거름이 됩니다.

천진우

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생명과학
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[강연] GATC로 만든 세계, 우리 몸의 설계도 by장혜식｜2021 서울대 자연과학 공개강연 '불확실한 세계, 그래서 과학' | 3강

우리 몸의 모든 세포는 생명의 설계도인 DNA를 품고 있습니다. G, A, T, C라는 네 종류의 염기로 이루어진 이 설계도는 부모로부터 물려받은 유전 정보를 담고 있어, 우리의 조상이 어디서 왔는지 추적하는 중요한 단서가 됩니다. Y 염색체를 통해 부계 조상을, 미토콘드리아 DNA를 통해 모계 조상을 따라가다 보면 인류의 기원인 아프리카에서부터 전 세계로 퍼져나간 여정을 확인할 수 있습니다. 이러한 유전 정보는 단순한 혈통을 넘어 한국인으로서의 정체성을 명확히 구분해 줄 만큼 정교한 데이터를 제공합니다. DNA는 외모나 건강 상태에 대한 구체적인 정보도 담고 있습니다. 귀지의 상태나 손가락 길이, 탈모 가능성 같은 신체적 특징은 물론, 특정 질병에 걸릴 확률까지 예측할 수 있게 해줍니다. 대표적인 사례로 안젤리나 졸리는 유전자 검사를 통해 유방암과 난소암 발생 위험을 미리 인지하고 예방적인 조치를 취해 큰 화제가 되었습니다. 이는 유전체 정보가 단순한 호기심을 충족하는 수준을 넘어, 현대 의학에서 질병을 예방하고 관리하는 데 얼마나 결정적인 역할을 하는지 잘 보여주는 사례입니다. 유전체 정보는 희귀 유전 질환 치료에도 새로운 길을 열어주고 있습니다. 바텐병이라는 희귀 유전 질환을 앓던 '밀라'라는 아이의 사례가 대표적입니다. 기존 의학으로는 해결책이 없었지만, 유전자 분석을 통해 단 14글자의 염기 서열 이상이 병의 원인임을 밝혀냈습니다. 이를 바탕으로 단 한 명의 환자만을 위한 맞춤형 약물인 '밀라센'이 개발되었고, 아이의 상태는 기적적으로 호전되었습니다. 이는 유전체 지도가 난치병 환자들에게 희망을 줄 수 있는 강력한 도구가 될 수 있음을 증명한 역사적인 사건이었습니다. 인간의 유전체는 약 31억 개의 글자로 이루어진 방대한 정보의 집합체입니다. 이를 종이에 인쇄한다면 바닥에서 천장까지 가득 채울 정도로 엄청난 양입니다. 과거 생물학자들은 이 거대한 정보의 바다에서 지도가 없어 큰 어려움을 겪었습니다. 이에 1990년, 전 세계 과학자들은 인류의 설계도를 완전히 읽어내기 위한 '인간 유전체 프로젝트'를 시작했습니다. 당시 기술로는 수만 년이 걸릴 것으로 예상되었던 무모한 도전이었지만, 인류는 생명의 신비를 풀기 위해 이 거대한 항해에 나섰습니다. 유전체 해독 과정은 공공 프로젝트 팀과 크레이그 벤터가 이끄는 민간 기업 사이의 치열한 경쟁으로 이어졌습니다. 벤터는 '전장 유전체 샷건 시퀀싱'이라는 혁신적인 방법을 제안하며 해독 속도를 획기적으로 높였습니다. 또한, 기존보다 10배 이상 성능이 뛰어난 자동 염기 서열 분석 장치의 등장은 이 경쟁에 불을 지폈습니다. 유전 정보의 특허권 문제로 갈등을 빚기도 했지만, 이러한 기술적 진보와 경쟁은 결과적으로 인간 유전체 해독을 예상보다 훨씬 앞당기는 원동력이 되었습니다. 2000년 6월, 마침내 인간 유전체의 초안이 완성되어 전 세계에 발표되었습니다. 이 과정에서 대학원생 짐 켄트는 유전 정보가 특정 기업에 독점되지 않도록 밤낮없이 코딩에 매달려 공공 유전체 지도를 완성하는 데 결정적인 기여를 했습니다. 그 결과 탄생한 '유전체 브라우저'는 누구나 인터넷을 통해 인류의 설계도를 자유롭게 열람할 수 있게 해주었습니다. 이를 통해 우리는 인간의 유전자 수가 생각보다 적다는 사실과, 단백질을 만들지 않는 나머지 98%의 영역에도 중요한 비밀이 숨겨져 있음을 알게 되었습니다. 오늘날 유전체 기술은 우리 삶의 안전을 지키는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 코로나19 팬데믹 당시, 바이러스의 유전체 서열이 발견 일주일 만에 해독되어 전 세계에 공유된 것이 대표적인 예입니다. 이 정보를 바탕으로 단 이틀 만에 백신 설계가 완료되었고, 신속하게 진단 키트가 개발되어 수많은 생명을 구할 수 있었습니다. 이제 유전체 세계는 정보 과학과 결합하여 정밀 의료와 희귀병 진단 등 무궁무진한 가능성을 제시하고 있으며, 미래의 과학자들에게 새로운 탐험의 장이 되고 있습니다.

장혜식

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학

[석학인터뷰] 장혜식_ 코로나 RNA 전사체를 세계 최초로 분석하다! | 2021 서울대 자연과학대 공개강연

코로나19 팬데믹 초기, 전 세계 과학자들은 전례 없는 속도로 바이러스 연구에 뛰어들었습니다. 흥미로운 점은 뛰어난 성과를 낸 연구진 대부분이 완전히 새로운 분야를 개척한 것이 아니라, 기존에 수행하던 연구 주제를 코로나19로 전환했다는 사실입니다. RNA 전사체 분석이나 다른 바이러스 연구를 10년 이상 지속해온 전문가들은 축적된 기술력을 바탕으로 단기간에 유의미한 결과를 도출할 수 있었습니다. 이는 기초 과학 연구에 대한 꾸준한 지원이 위기 상황에서 얼마나 중요한지를 잘 보여주는 사례라고 할 수 있습니다. 연구의 속도에는 지리적 요인과 사회적 환경도 큰 영향을 미쳤습니다. 우리나라는 비교적 초기에 확진자가 발생하면서 연구에 필요한 환자 검체를 신속하게 확보할 수 있는 여건이 마련되었습니다. 당시 중국은 강력한 봉쇄 조치로 인해 연구 활동에 제약이 많았던 반면, 한국은 상대적으로 정상적인 연구 환경을 유지하며 분석 작업을 이어갈 수 있었습니다. 이러한 환경적 이점과 연구진의 노력이 결합되어 전사체 분석과 같은 정밀한 작업에서 세계적인 경쟁력을 확보하며 빠르게 대응할 수 있었던 것입니다. 하지만 치료제나 백신 개발과 같은 제품화 단계에서는 기존 산업 기반의 중요성이 더욱 극명하게 드러났습니다. 생물학적 제제는 개발 자체보다 안전성 테스트와 각종 규제 해결에 막대한 시간이 소요되며, 수많은 실패를 거쳐야 완성됩니다. 모더나나 화이자와 같은 글로벌 제약사들이 mRNA 백신을 신속히 내놓을 수 있었던 것은 이미 관련 플랫폼 기술을 완성해 두었기 때문입니다. 우리나라도 기초적인 기술은 보유하고 있었으나, 즉각적으로 대응할 수 있는 완성된 플랫폼의 부재로 인해 초기 개발 단계에서 다소 뒤처지는 한계를 경험했습니다. 유전체 정보가 생명체의 모든 것을 결정한다는 생각은 일종의 오해일 수 있습니다. 따로 자란 일란성 쌍둥이 사례를 보면 유전자가 같은데도 성격이나 직업, 세부적인 신체 특징에서 차이를 보입니다. 이는 유전자가 생명의 설계도 역할을 하지만 환경적 요인 또한 무시할 수 없음을 시사합니다. 인간의 유전자 수가 생쥐와 큰 차이가 없음에도 더 복잡한 지능을 갖는 이유는 유전자 개수 자체보다 이를 어떻게 조합하고 활용하느냐의 차이에 있습니다. 마치 한정된 단어로 얼마나 풍성한 소설을 써내느냐와 같은 원리라고 볼 수 있습니다. 유전체 분석 기술인 시퀀싱은 현재 정확도 향상을 넘어 산출량 증대와 휴대성 강화라는 두 가지 방향으로 발전하고 있습니다. 분석 비용이 획기적으로 낮아지면 특정 질환자뿐만 아니라 전 국민이 일상적으로 유전체 정보를 활용하는 시대가 열릴 것입니다. 또한, 장비의 소형화는 연구실을 벗어나 오지나 극지방, 심지어 우주 공간에서도 즉석 분석을 가능하게 합니다. 스마트폰에 연결해 침 한 방울로 유전체를 해독하는 기술이 완성 단계에 이른 만큼, 미래에는 누구나 자신의 생물학적 정보를 실시간으로 확인하는 삶을 살게 될 것입니다.

장혜식

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[명강 리뷰] 결국 가장 중요한 것은 백신 개발 속도 _ by 신의철 - 이상한 나라의 바이러스 | 2017 봄 카오스 강연 '물질에서 생명으로' 10강

바이러스는 생명체의 일반적인 특성과는 다른 독특한 면모를 지닌 존재입니다. 이들은 스스로 증식하지 못하고 반드시 살아있는 숙주 세포 안으로 들어가야만 자신의 복제본을 만들어낼 수 있습니다. 세포 내로 침투한 바이러스는 자신의 유전 물질을 복제하고, 이를 둘러쌀 단백질 껍질을 대량으로 생성합니다. 이후 복제된 유전 정보와 단백질들이 조립되어 수많은 자손 바이러스가 탄생하게 됩니다. 이러한 단순하면서도 강력한 복제 규칙은 모든 바이러스가 공유하는 핵심적인 생존 전략이라 할 수 있습니다. 바이러스는 아무 세포나 공격하는 것이 아니라 특정 숙주 세포에 대한 높은 선택성을 보입니다. 예를 들어 에이즈를 일으키는 HIV는 면역 세포의 특정 단백질과 결합하여 침투합니다. 이는 바이러스 표면의 단백질과 숙주 세포의 수용체가 마치 열쇠와 자물쇠처럼 정교하게 맞물려야 가능합니다. 과학자들은 이러한 결합 부위의 구조를 연구하여 바이러스의 침투를 차단하는 항바이러스제를 개발하기도 합니다. 우리 몸의 면역 체계 역시 이러한 결합 과정을 방해함으로써 바이러스의 증식을 막아내는 전략을 사용합니다. 바이러스는 인류의 면역 반응을 피하기 위해 매우 영리한 전략을 구사합니다. 인플루엔자 바이러스처럼 유전 물질이 분절되어 있어 변이가 잦은 경우, 기존의 항체가 무용지물이 되는 면역 회피 현상이 일어납니다. 또 다른 전략은 '잠복'입니다. 수두 바이러스처럼 신경절에 숨어 있다가 면역력이 약해진 틈을 타 대상포진으로 다시 나타나는 방식입니다. 이처럼 바이러스는 증식을 멈추고 조용히 숨어 지냄으로써 면역계의 감시망을 교묘하게 빠져나가며 우리 몸속에서 장기간 생존을 도모하기도 합니다. 바이러스 감염이 질병으로 이어지는 이유는 숙주 세포의 자원을 독점하기 때문입니다. 바이러스는 단백질 제조 기구를 장악하여 자신의 복제에만 사용하므로, 숙주 세포는 정상적인 대사 활동을 유지하지 못하고 결국 사멸하게 됩니다. 때로는 바이러스가 암을 유발하기도 합니다. 인유두종 바이러스(HPV)나 간염 바이러스는 우리 몸의 암 억제 단백질 작용을 방해하여 세포의 과도한 증식을 유도합니다. 이는 바이러스가 단순히 세포를 죽이는 것을 넘어, 유전적 조절 체계를 교란하여 치명적인 질환을 일으킬 수 있음을 보여줍니다. 인류는 백신을 통해 바이러스에 대항하는 강력한 무기를 갖추게 되었습니다. 백신은 가짜 감염을 통해 면역 기억을 형성함으로써 실제 바이러스 침입 시 빠르고 강한 반응을 유도합니다. 하지만 모든 바이러스에 백신이 존재하는 것은 아니며, 끊임없이 등장하는 변종 바이러스는 여전히 큰 과제로 남아 있습니다. 우리는 바이러스로부터 완전히 자유로울 수 없으며, 이미 수많은 바이러스와 공존하는 '휴먼 바이롬'의 시대를 살고 있습니다. 따라서 새로운 바이러스의 출현을 인정하고 과학적으로 신속하게 대처하는 자세가 무엇보다 중요합니다.

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[술술과학] 건강과학(3) | 백신 : 천연두 정복사

에릭 시걸의 소설 <닥터스>에는 의학적으로 치료법이 입증된 질병이 단 26가지뿐이라는 대사가 나옵니다. 비록 소설 속 허구일지라도, 이는 인류가 질병을 완전히 정복하는 것이 얼마나 어려운 일인지를 잘 보여주는 대목입니다. 실제로 인류가 지구상에서 완전히 박멸했다고 선언한 감염병은 단 두 가지뿐입니다. 1979년 박멸된 인간의 천연두와 2011년 발표된 동물의 우역이 그 주인공입니다. '바이러스는 절대 박멸할 수 없다'는 오랜 통념을 깨고 인류가 거둔 이 위대한 승리는 의학사에서 가장 기념비적인 사건 중 하나로 기록되어 있습니다. 천연두는 인류 역사 내내 '죽음의 전령'으로 군림하며 수많은 문명을 위협해 왔습니다. 기원전 430년 아테네를 휩쓸어 전쟁의 판도를 바꾸기도 했으며, 16세기에는 스페인 정복자들이 가져온 바이러스가 아즈텍과 잉카 제국을 멸망시키는 결정적인 원인이 되었습니다. 심지어 의학이 비약적으로 발달하기 시작한 20세기에도 전 세계적으로 3억 명 이상의 목숨을 앗아갈 만큼 그 위세는 대단했습니다. 이처럼 끈질기게 인류를 괴롭혀온 천연두를 극복하기 위한 노력은 아주 오래전부터 민간요법의 형태로 시작되어 점차 과학적인 체계를 갖추게 되었습니다. 18세기 영국 귀족 메리 몬태규 부인은 오스만 제국에서 목격한 인두법을 유럽에 전파하며 천연두 예방의 기틀을 마련했습니다. 이후 영국의 의사 에드워드 제너는 소의 천연두인 우두에 걸린 사람은 천연두에 걸리지 않는다는 사실에 착안하여 '우두법'을 창시했습니다. 라틴어로 소를 뜻하는 '바카(vacca)'에서 유래한 이 방법은 오늘날 우리가 사용하는 '백신'이라는 용어의 기원이 되었습니다. 1840년 위험부담이 컸던 인두법 대신 백신이 공식 승인되면서 인류는 비로소 가장 강력하고 안전한 질병 방어 수단을 손에 넣게 되었습니다. 백신은 크게 독성을 약화시킨 생백신과 병원체를 사멸시킨 사백신으로 나뉩니다. 생백신은 강력한 면역 반응을 유도하지만 살아있는 미생물을 다루기에 저온 유통 체계인 '콜드체인'이 필수적입니다. 반면 사백신은 안전성이 높지만 면역 반응이 상대적으로 약해 추가 접종이 필요하다는 특징이 있습니다. 최근에는 백신의 오염 여부를 확인하기 위해 '살아있는 화석'이라 불리는 투구게의 파란 피를 활용하기도 합니다. 투구게의 혈액 성분인 코아글로겐은 극미량의 세균에도 민감하게 반응하여 젤 형태로 변함으로써 백신의 안전성을 검증하는 중요한 역할을 수행합니다. 천연두는 1979년 공식적으로 박멸되었지만, 그 과정에서 실험실 사고로 인한 안타까운 희생도 있었습니다. 현재 천연두 바이러스는 미국의 CDC와 러시아의 벡터 연구소 두 곳에만 보관되어 있으며, 이는 인류에게 여전히 생물학적 재난의 위험이 잠재해 있음을 시사합니다. 인류가 이룩한 과학적 성취는 눈부시지만, 이를 관리하는 인간의 이성이 마비되는 순간 치명적인 팬데믹은 언제든 다시 시작될 수 있습니다. 정복의 역사 뒤에 숨겨진 경고를 잊지 않고 철저한 대비와 윤리적 책임감을 갖추는 것이 다가올 미래의 위협으로부터 우리를 지키는 길입니다.

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[과학자가 쓴 과학책#12] 백신에 와인까지 만들어내는 합성 생물학! 합성 생물학은 인간에게 유토피아를 가져다줄까? | 송기원의 포스트 게놈시대 | KAOS X 공원생활 특집

현대 기술은 우리가 세상을 바라보는 틀을 근본적으로 변화시킵니다. 특히 지난 수십 년간 비약적으로 발전한 생명과학은 인간을 조물주의 피조물에서 생명체를 직접 디자인하고 변형할 수 있는 주체로 격상시켰습니다. 90년대 공상과학 영화인 '가타카'나 '쥐라기 공원'에서 묘사되었던 유전체 교정과 멸종 생물의 복원은 이제 더 이상 상상이 아닌 현실의 영역으로 들어왔습니다. 우리는 이제 생명이 무엇인지에 대한 근본적인 질문을 던지며, 유전 정보를 자유롭게 편집할 수 있는 '유전체 교정'이라는 새로운 시대를 맞이하고 있습니다. 이러한 변화를 가능하게 만든 핵심 기술로는 합성 생물학, 유전자 가위, 그리고 줄기세포 기술을 꼽을 수 있습니다. 인류는 과거 정착 생활을 시작한 이래 교배를 통해 동식물을 변형해 왔으나, 1970년대 DNA 재조합 기술의 등장은 종의 경계를 넘어 인위적으로 유전 정보를 교환하는 혁명을 일으켰습니다. 21세기 들어 인간 유전체 계획이 완료되면서 우리는 생명체의 설계도를 읽어내는 수준을 넘어, 원하는 기능을 수행하는 생명체나 모듈을 인위적으로 조합하고 재구성하려는 시도를 본격화하고 있습니다. 합성 생물학은 생명 현상을 순수 학문의 대상이 아닌 공학적인 관점에서 접근합니다. DNA를 소프트웨어로, 단백질을 하드웨어로 간주하며 생명체를 특정 목적을 수행하는 효율적인 공장이나 기계로 인식하는 것입니다. 이를 위해 유전자 부품의 표준화와 조립 과정의 자동화가 진행되고 있으며, 이는 더 다양한 생명체를 쉽게 설계하고 보급할 수 있는 기반이 됩니다. 과학자들은 '만들 수 없는 것은 이해하지 못한 것'이라는 신념 아래 생명의 작동 원리를 규명하고 인류가 직면한 식량, 의료, 환경 문제를 해결하고자 합니다. 생명과학의 도전은 기존 지구 생명체의 범주를 넘어섭니다. 과학자들은 자연계에 존재하지 않는 새로운 화합물로 작동하는 생명체를 디자인하여 통제 가능성을 높이거나, NASA의 테라포밍 프로젝트처럼 외계 행성 환경에 적합한 생태계를 조성하려는 꿈을 꾸고 있습니다. 이미 2010년에는 화학적으로 합성된 유전자로 작동하는 세균이 탄생했으며, 최근에는 효모의 복잡한 염색체를 단순화하여 통합하는 실험에도 성공했습니다. 이는 우리가 유전 정보를 읽는 단계를 지나 직접 써 내려가는 '라이트(Write)' 단계에 도달했음을 의미합니다. 하지만 이러한 기술적 진보는 유토피아만을 약속하지 않습니다. 합성 생물학은 진입 장벽이 낮아 누구나 쉽게 접근할 수 있는 만큼, 생물 무기 제조와 같은 위험한 목적으로 악용될 소지가 다분한 양날의 칼과 같습니다. 유전자 가위 기술의 대중화는 생명체 디자인의 속도를 더욱 가속화하고 있으며, 이는 우리에게 무거운 윤리적 책임을 요구합니다. 시인 예이츠가 말했듯 꿈에서 책임이 시작된다면, 생명을 설계하려는 인간의 꿈 역시 그에 걸맞은 깊은 성찰과 사회적 합의가 동반되어야 할 것입니다.

송기원

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[술술과학] 건강과학(2) : 바이러스vs박테리아

바이러스는 생물과 무생물의 경계에 서 있는 아주 독특하고 애매모호한 존재입니다. 유전 물질인 RNA나 DNA를 단백질 껍질인 캡시드가 감싸고 있는 매우 단순한 구조를 가지고 있습니다. 스스로 단백질을 합성하거나 에너지를 만들 수 있는 설비가 전혀 없기에, 다른 생명체의 세포를 빌려야만 자손을 증식할 수 있는 절대 기생체입니다. 마치 컴퓨터 시스템을 해킹하는 칩처럼 세포의 공장을 점거하여 자신을 복제하는 특성을 지니고 있어, 생명 활동의 근간을 흔드는 위험한 존재로 인식되기도 합니다. 박테리아는 하나의 세포로 이루어진 독립적인 생명체입니다. 바이러스보다는 훨씬 복잡한 구조를 갖추고 있으며, 스스로 생명 활동을 유지할 수 있는 다양한 물질을 포함하고 있습니다. 17세기 레이우엔훅에 의해 처음 발견된 박테리아는 그 모양이 작은 막대기를 닮았다고 해서 붙여진 이름입니다. 흔히 박테리아라고 하면 해로운 존재로만 생각하기 쉽지만, 사실 우리 몸의 마이크로바이옴처럼 인체에 유익하거나 해가 없는 미생물이 대다수를 차지하며 생태계의 중요한 축을 담당하고 있습니다. 바이러스와 박테리아는 크기 면에서도 확연한 차이를 보입니다. 박테리아가 바이러스보다 대략 10배에서 100배 정도 더 크며, 이는 인체 세포 하나에 바이러스 천 마리를 일렬로 세울 수 있는 수준입니다. 이러한 미세한 존재들 중에는 인류에게 치명적인 위협이 되는 'A급 병원체'들이 존재합니다. 천연두와 에볼라 바이러스, 그리고 페스트균과 탄저균 같은 박테리아들이 여기에 속합니다. 이들은 역사적으로 엄청난 감염 속도와 높은 치사율을 기록하며 인류 사회에 극심한 공포와 공황 상태를 몰고 온 공통점이 있습니다. 역사상 가장 악명 높은 킬러로는 천연두와 흑사병을 꼽을 수 있습니다. 천연두는 20세기에만 3억 명 이상의 목숨을 앗아갔으며, 14세기 유럽을 휩쓴 흑사병은 당시 세계 인구의 절반 가까이를 감소시킬 정도로 참혹했습니다. 특히 흑사병은 몽골군이 사체를 성 안으로 던져 넣은 최초의 박테리아전에서 비롯되었다는 설이 있을 만큼 그 전파 과정이 극적이었습니다. 천연두는 현재 완전히 박멸되었으나, 흑사병은 여전히 세계 곳곳에서 간헐적으로 발생하며 인류를 위협하는 가공할 살상 능력을 증명하고 있습니다. 모든 미생물이 인류의 적은 아닙니다. 암세포만을 골라 공격하는 바이러스나, 박테리아를 잡아먹는 바이러스인 '박테리오파지'처럼 흥미로운 존재들도 많습니다. 특히 박테리오파지는 항생제 내성을 가진 슈퍼 박테리아를 퇴치할 대안으로 주목받으며 현대 의학의 새로운 희망이 되고 있습니다. 바이러스와 박테리아는 인간의 관점에서는 정복해야 할 대상일지 모르나, 사실 이들은 지구 생명체의 출발선에서 다채로운 생태계를 일궈온 위대한 개척자들입니다. 따라서 우리는 이들을 편견 없이 이해하려는 겸손한 자세가 필요합니다.

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생명과학

[석학인터뷰] 신현정_ 의료분야의 인공지능, 블루오션이죠 | 2020 가을 카오스강연 'Ai X'

인공지능과 바이오메디컬의 결합은 높은 진입 장벽만큼이나 독보적인 가치를 지닙니다. 명확한 논리로 구성된 IT 분야와 달리, 생물학은 정답이 정해져 있지 않은 복잡성을 지니고 있어 두 분야를 동시에 섭렵한 전문가는 희소성을 갖게 됩니다. 이러한 융합 연구는 단순히 기술을 적용하는 것을 넘어, 서로 다른 학문적 특성을 이해하고 조화시키는 과정에서 새로운 가능성을 발견하는 재미를 선사합니다. 낯선 분야에 도전하여 지긋이 연구를 이어가는 인내심은 결국 누구도 쉽게 넘볼 수 없는 유니크한 경쟁력이 됩니다. 산업공학을 전공하며 프로그래밍과 신경망 구축에 매진했던 경험은 인공지능 연구의 든든한 밑거름이 되었습니다. 특히 독일 막스 플랑크 연구소에서의 경험은 생물학이라는 학문에 매료되는 결정적인 계기가 되었습니다. 0과 1로 명확히 떨어지는 디지털 세계와 달리, 상황에 따라 결과가 달라질 수 있는 생물학의 유연함과 깊이 있는 용어들은 연구자로서 도전 의식을 자극하며 학문적 매력을 더해주었습니다. 이러한 배경은 데이터 중심의 사고방식을 생명 과학의 복잡한 현상에 접목하는 중요한 전환점이 되었습니다. 교육자로서 가장 큰 보람은 학생들의 성장을 지켜보는 데 있습니다. 이미 우수한 학생보다 조금은 부족했던 학생이 연구실에 들어와 학문적으로 발전하여 세계적인 학회에서 발표하는 모습을 볼 때 깊은 감동을 느낍니다. 일상에서는 반려견들과 시간을 보내며 단순하고 평온한 삶의 가치를 배우기도 합니다. 이러한 균형 잡힌 삶은 연구와 교육에 집중할 수 있는 에너지를 제공하며, 제자들이 사회에서 제 역할을 다할 수 있도록 돕는 원동력이 됩니다. 학생들의 잠재력을 끌어올리는 과정은 연구만큼이나 가치 있는 일입니다. 의료 분야에서 인공지능은 거대한 데이터의 바다를 항해하는 핵심적인 도구로 자리 잡았습니다. 인간이 처리하기 힘든 방대한 빅데이터를 효율적으로 분석하여 의료진의 최종 결정을 돕는 역할을 수행합니다. 건강하게 오래 살고자 하는 인류의 근원적인 욕구와 맞물려, 인공지능 의료 기술은 무궁무진한 기회가 잠재된 블루오션이라 할 수 있습니다. 복잡한 의료 정보를 쉽게 찾아주고 접근성을 높여주는 기술은 우리 삶의 질을 획기적으로 개선할 것이며, 이는 인공지능이 반드시 필요한 이유이기도 합니다. 인공지능은 신약 및 백신 개발 과정에서 혁신적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 수많은 후보 물질 중에서 가능성이 높은 대상을 선별하고 점수화함으로써 연구의 탐색 공간을 획기적으로 좁혀줍니다. 이는 질병의 원인이 되는 유전자를 특정하고, 그에 적합한 약물 구조를 설계하는 데 결정적인 도움을 줍니다. 앞으로 인공지능은 질병 정복을 위한 여정에서 연구자들에게 가장 강력하고 정밀한 조력자로서 그 역할을 더욱 확대해 나갈 것입니다. 개괄적인 소개부터 심도 있는 분석까지, 인공지능과 바이오메디컬의 만남은 계속될 것입니다.

신현정

카오스재단카오스강연

생명과학
뇌인지과학

[COVID-19_talk_17] If We Didn’t Keep Social Distance…? _Byungnam Kahng | 17강

코로나19 확산에 대응하는 우리나라의 방역 체계는 테스팅, 트레이싱, 트리트먼트라는 3T 전략을 핵심으로 합니다. 빅데이터를 활용한 역학 조사를 통해 감염자의 주변 환경을 신속히 파악하고 국지적인 격리를 시행함으로써, 전면적인 봉쇄 없이도 경제 활동을 어느 정도 유지할 수 있었습니다. 이러한 방식은 감염 확산을 효과적으로 억제하면서도 사회적 비용을 최소화하는 독특한 모델로 평가받으며, 대규모 군중 모임으로 인한 폭발적 감염 상황에서도 시스템의 복원력을 증명해 왔습니다. 네트워크 과학의 관점에서 감염병 확산은 노드와 링크의 상호작용으로 설명됩니다. 노드는 개별 사람을, 링크는 사람 간의 접촉을 의미하며, 감염자가 비감염자와 접촉할 때 일정 확률로 바이러스가 전파됩니다. 기존의 수학적 모델과 달리 네트워크 접근법은 사람 간의 구체적인 연결 구조를 고려하므로, 특정 인물을 격리할 때 그 주변의 링크를 차단하는 국지적 격리 효과를 정밀하게 시뮬레이션할 수 있습니다. 이는 실제 사회에서 일어나는 복잡한 접촉 양상을 반영하는 데 매우 유리합니다. 우리가 살아가는 사회 연결망은 단순히 무작위적인 관계가 아니라, 집단 내부는 촘촘하고 집단 간은 드문드문 연결된 소셜 네트워크 구조를 가집니다. 특히 '6단계 분리' 이론에 따르면, 거대한 네트워크 내에서도 평균 6명만 거치면 누구와도 연결될 수 있습니다. 이는 n차 감염이 진행됨에 따라 누구나 감염 위험에 노출될 수 있음을 시사하며, 대규모 모임이 발생할 때 왜 폭발적인 감염 확산이 일어나는지를 수학적으로 뒷받침해 줍니다. 좁은 세상 안에서 감염의 고리는 생각보다 훨씬 가깝게 연결되어 있습니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 격리 조치는 감염 전파 속도를 늦추는 데 결정적인 역할을 합니다. 격리가 없는 경우 짧은 기간 내에 대다수의 인구가 감염되지만, 격리를 시행하면 전파 기간이 길어지면서 의료 체계가 감당 가능한 수준을 유지하게 됩니다. 또한 격리 과정에서 확진자의 접촉자를 추적함으로써 스스로 감염 사실을 모르는 무증상 감염자를 찾아내 격리할 수 있다는 점이 기술적 성과입니다. 이러한 선제적 조치는 무증상 감염자로 인한 조용한 전파를 차단하여 전체 감염 규모를 줄이는 데 기여합니다. 전면적인 봉쇄 대신 국지적 격리를 선택한 것은 경제적 회복력을 고려한 결정입니다. 물리학의 '임계 감속' 개념처럼, 경제 활동이 일정 수준 이하로 마비되면 이를 다시 회복하는 데는 중단된 시간보다 훨씬 긴 시간이 소요됩니다. 국지적 격리는 경제가 완전히 멈추는 임계점에 도달하지 않도록 관리함으로써, 방역과 경제라는 두 마리 토끼를 잡으려는 전략적 선택이었습니다. 이는 단순히 수치상의 차이를 넘어 장기적인 국가 시스템의 안정성을 유지하는 데 매우 중요한 요소로 작용합니다. 향후 발생할 수 있는 2차 파동의 가장 위험한 시나리오는 계절 독감과 코로나19가 동시에 유행하는 동시 감염 상황입니다. 변종 바이러스의 출현이나 무증상 감염자의 누적도 위협적이지만, 겨울철 독감과의 결합은 방역 시스템에 막대한 부하를 줄 수 있습니다. 따라서 집단 감염의 고리를 끊기 위한 지속적인 주의가 필요하며, 특히 대규모 인파가 모이는 행사는 무증상 감염자와 결부되어 폭발적인 확산을 야기할 위험 요소입니다. 안정기에 접어들더라도 잠재적인 확산 가능성에 대해 철저한 대비가 필요합니다. 집단 면역에 도달하기 위해서는 이론적으로 인구의 60~67%가 면역력을 갖춰야 하지만, 네트워크 구조를 활용하면 더 효율적인 백신 전략을 세울 수 있습니다. 모든 사람에게 무작위로 백신을 투여하는 대신, 연결망이 넓은 이른바 허브 노드들을 우선적으로 보호함으로써 적은 양의 백신으로도 확산 차단 효과를 극대화할 수 있습니다. 이러한 과학적 접근은 한정된 자원을 효율적으로 배분하여 사회 전체의 안전을 도모하는 핵심적인 가이드라인이 되며, 미래의 또 다른 팬데믹에 대응하는 중요한 자산이 될 것입니다.

강병남

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-17] 만약 사회적 격리를 하지 않았다면? _강병남 교수 | 17강

코로나19 팬데믹은 현대 사회의 복잡한 연결망을 통해 전례 없는 속도로 확산되었습니다. 이러한 감염병의 흐름을 정확히 파악하기 위해 물리학의 네트워크 과학이 중요한 도구로 활용됩니다. 네트워크 과학에서는 사람을 노드로, 접촉을 링크로 설정하여 바이러스의 전파 경로를 시뮬레이션합니다. 이를 통해 단순한 통계를 넘어 사회 구조적 특징이 감염 확산에 미치는 영향을 심도 있게 분석할 수 있으며, 향후 발생할 수 있는 확산 양상을 예측하는 과학적 토대를 마련합니다. 한국의 방역 체계인 K-방역은 검사, 추적, 치료라는 세 가지 단계로 요약됩니다. 특히 빅데이터를 활용한 신속한 역학 조사는 감염자의 주변 접촉자를 빠르게 격리함으로써 지역적 방역을 가능하게 했습니다. 이는 국가 전체를 봉쇄하는 전면적 봉쇄(락다운) 방식과 달리, 경제 활동을 어느 정도 유지하면서도 감염 확산을 억제하는 효율적인 전략입니다. 네트워크 관점에서 보면 이는 감염된 노드 주변의 링크를 국지적으로 차단하여 전체 네트워크로의 전파를 막는 정교한 제어 방식이라 할 수 있습니다. 감염병 확산에서 네트워크의 구조는 결정적인 역할을 합니다. 무작위적인 연결보다 특정 인물에게 연결이 집중된 스케일 프리 네트워크나, 집단 내 결속력이 강한 소셜 네트워크에서는 전파 양상이 다르게 나타납니다. 특히 사회적 연결망은 '좁은 세상'의 특성을 지니고 있어, 소수의 접촉만으로도 전체 네트워크에 바이러스가 퍼질 수 있는 구조를 갖추고 있습니다. 따라서 사회적 거리두기는 이러한 네트워크의 연결성을 의도적으로 약화시켜 전파 속도를 늦추는 필수적인 조치입니다. 정교한 시뮬레이션을 위해 기존의 SIR 모델에 격리 상태와 무증상 감염 상태를 추가한 확장 모델이 사용됩니다. 코로나19의 특징인 잠복기와 무증상 전파를 반영하여, 유증상자와 무증상자가 각각 격리되거나 전파를 지속하는 과정을 수치화합니다. 기초 재생산 지수($R_0$)가 1보다 크면 팬데믹으로 발전하는데, 전염 비율과 접촉자 수, 노출 기간을 조절함으로써 방역 정책의 효과를 검증할 수 있습니다. 이러한 수학적 모형은 실제 대규모 감염 사례의 확산 수치와도 높은 일치율을 보입니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 격리 조치는 감염 확산 속도를 늦출 뿐만 아니라 최종 감염자 수에도 큰 차이를 만듭니다. 격리가 없는 경우 짧은 기간 내에 거의 모든 인구가 감염되는 파국적 상황에 직면하지만, 격리를 시행하면 감염되지 않은 건강한 인구를 상당 부분 보존할 수 있습니다. 또한 격리 과정에서 접촉자 조사를 병행하면 숨겨진 무증상 감염자를 찾아내어 추가 전파를 차단하는 부수적인 효과도 얻게 됩니다. 이는 의료 체계의 붕괴를 막고 방역의 지속 가능성을 확보하는 핵심적인 기제입니다. 2차 파동의 위험은 여전히 존재하며, 그 원인은 해외 유입, 소규모 집단 감염, 바이러스 변이, 그리고 무증상 감염자의 누적 등 다양합니다. 특히 가장 우려되는 시나리오는 계절 독감과 코로나19가 동시에 유행하는 상황입니다. 두 바이러스가 결합하여 폭발적인 감염을 일으킬 경우 방역 시스템에 가해지는 부하는 상상을 초월할 수 있습니다. 따라서 겨울철 독감 예방 접종과 철저한 개인위생 관리는 코로나19의 재확산을 막기 위한 전략적 방어선으로서 매우 중요한 의미를 지닙니다. 집단 면역에 도달하기 위해서는 인구의 일정 비율 이상이 면역력을 갖춰야 하며, 이를 위해 백신 보급 전략이 중요합니다. 네트워크 과학에 따르면 무작위 접종보다 연결성이 높은 노드에게 우선적으로 백신을 투여할 때 훨씬 적은 양으로도 확산을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 또한 국지적 격리 방식은 경제가 마비되는 임계점을 피하게 함으로써 경기 회복 시간을 단축하는 경제적 이점도 제공합니다. 과학적 모델링에 기반한 정교한 방역은 생명 보호와 경제 유지라는 두 마리 토끼를 잡는 길입니다.

강병남

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-16] 잘못된 뉴스, 인포데믹은 어떻게 확대재생산되는가?_윤신영 기자 | 16강

코로나19 사태 초기부터 과학 기자의 시선으로 현장을 지켜보며 느낀 점은 정보의 전파 양상이 매우 복잡하다는 것입니다. 영남대 박한우 교수의 네트워크 분석에 따르면, 트위터상에서 '신천지'나 '대구' 같은 키워드는 폐쇄적인 집단 내에서 반복되는 경향을 보인 반면, 과학 뉴스는 대중적으로 널리 퍼지는 강력한 정보원이었습니다. 이는 과학적 사실이 대중의 대화에서 일차적인 소스가 된다는 점을 시사하며, 동시에 잘못된 정보가 섞일 경우 인포데믹의 위험성이 얼마나 커질 수 있는지를 보여줍니다. 언론이 과학 데이터를 다루는 방식에서 가장 큰 문제는 자극적인 해석입니다. 최근 항체 유지 기간에 관한 연구에서 4개월간 항체가 유지된다는 긍정적인 결과가 나왔음에도, 일부 매체는 '4개월밖에 안 된다'는 식으로 공포를 조장했습니다. 이는 재감염 이슈와 무리하게 연결하려는 시도에서 비롯된 왜곡입니다. 논문의 본질보다는 대중의 불안감을 자극하여 클릭을 유도하려는 상업적 목적이 과학적 사실을 가리는 안타까운 사례라고 할 수 있습니다. 바이러스 변이에 대한 보도 역시 비슷한 양상을 띱니다. 과학적으로는 아직 전파력을 획기적으로 높이는 치명적인 변이가 확인되지 않았음에도, '감염성 10배'와 같은 근거 없는 수치가 헤드라인을 장식하곤 합니다. 이러한 자극적인 뉴스는 네트워크를 타고 빠르게 확산되며 대중에게 불필요한 공포를 심어줍니다. 뉴스 생산자가 클릭 수라는 이득을 쫓는 구조적 악순환 속에서, 정확한 과학적 근거는 뒷전으로 밀려나고 인포데믹의 메커니즘이 강화되는 결과를 초래합니다. 공포뿐만 아니라 근거 없는 희망을 심어주는 보도도 경계해야 합니다. 국내 치료제 개발 소식 중 '하루 만에 바이러스 사멸'이라는 자극적인 제목이 큰 인기를 끌었지만, 실제로는 구체적인 데이터가 부족한 한 문장짜리 보도자료에 기반한 경우가 많았습니다. 과학 기자로서 데이터를 요청해 확인해보면 보도된 내용만큼의 확실한 근거를 찾기 어려운 사례가 빈번합니다. 정확한 검증 없이 희망적인 메시지만을 대량 양산하는 것은 결국 언론에 대한 신뢰를 떨어뜨리는 행위입니다. 신종 감염병의 특성상 초기에는 전문가들조차 정보가 부족하여 혼란을 겪었습니다. 하이드록시클로로퀸 사례처럼 유명 인사의 발언과 불완전한 논문이 결합하여 잘못된 복용 사고로 이어진 것이 대표적입니다. 당시에는 그것이 최선의 지식이었을지라도, 경쟁적인 보도 속에서 검증되지 않은 정보가 확산되었습니다. 이후 많은 논문이 철회되는 과정을 거치며 기자들과 과학자들은 더 정교한 보도의 필요성을 절감하게 되었습니다. 지식의 한계를 인정하고 신중하게 접근하는 태도가 무엇보다 중요합니다. 해외 사례 중 뉴욕타임스의 '백신 트래커'는 훌륭한 과학 커뮤니케이션의 모델을 보여줍니다. 단순히 일회성 기사를 쏟아내는 것이 아니라, 방대한 데이터를 체계적으로 취합하여 대중이 언제든 신뢰할 수 있는 정보원으로 활용하게 했습니다. 또한 복잡한 바이러스의 원리를 평이한 언어와 정교한 인포그래픽으로 설명하여 대중의 이해를 도왔습니다. 우리 언론도 단독 경쟁에서 벗어나 데이터를 가공하고 맥락을 풍성하게 전달하는 정보의 허브 역할을 수행해야 할 시점입니다. 코로나19는 여전히 미지의 영역이 많으며, 우리는 매일 새로운 반전의 상황을 맞이하고 있습니다. 이러한 불확실성 속에서 과학적 대전환을 넘어 도시 계획, 윤리, 문화 등 다양한 분야의 전문가들이 모여 대안을 제시하는 노력이 필요합니다. 단순히 현상을 보고하는 수준을 넘어, 합리적인 데이터와 증거를 기반으로 소통하는 플랫폼이 구축되어야 합니다. 연구자와 전달자가 함께 데이터 기반의 소통을 이어갈 때, 우리는 비로소 감염병이라는 거대한 재난에 현명하게 대응할 수 있을 것입니다.

윤신영

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[코로나 인터뷰] 강병남 _데이터사이언스로 백신 후보를 줄인다

통계물리학에서는 물질의 상태가 근본적으로 변하는 상전이 현상을 깊이 있게 연구합니다. 우리가 흔히 보는 액체가 기체로 변하는 과정처럼, 감염병이 확산되지 않은 안정적인 상태에서 대유행 상태로 급격히 전환되는 과정도 일종의 상전이로 취급할 수 있습니다. 연구자들은 네트워크 이론을 활용해 이러한 변화의 기저에 깔린 복잡한 메커니즘을 분석하며, 어떤 원리에 의해 현상이 촉발되는지 탐구합니다. 이는 보이지 않는 사회적 네트워크 속에서 질서와 무질서의 경계를 물리적 법칙으로 이해하려는 시도입니다. 상전이는 크게 연속 상전이와 불연속 상전이로 나뉩니다. 감염병 확산 모델인 SIR 모델 등은 보통 연속적인 변화를 보이지만, 어떤 경우에는 전파율 같은 매개변수가 미세하게 변하더라도 감염자 수가 폭발적으로 급증하는 불연속적인 변화가 일어날 수 있습니다. 이러한 메커니즘을 이해하는 것은 갑작스러운 대유행을 예측하고 대비하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 특정 임계점을 넘어서는 순간 발생하는 급격한 변화는 단순한 선형적 예측을 불허하며, 사회 시스템 전반에 걸쳐 막대한 영향을 미치기 때문입니다. 복잡계인 생명체를 대상으로 하는 예측은 물리 시스템보다 훨씬 까다롭습니다. 바이러스의 변이가 발생하면 기존의 메커니즘이 더 이상 유효하지 않게 되기 때문입니다. 감염력이 순식간에 열 배 이상 늘어나는 변종이 등장하면 이전까지 쌓아온 예측 모델은 완전히 다른 국면을 맞이하게 됩니다. 따라서 연구자들은 항상 최신 의학적 결과와 빅데이터를 실시간으로 반영하며 모델을 정교하게 수정해 나갑니다. 이는 단순한 수치 계산을 넘어 끊임없이 변화하는 생태계의 흐름을 쫓는 치열하고도 정밀한 과학적 과정이라 할 수 있습니다. 데이터 사이언스는 백신 개발과 사회적 회복 방안 마련에도 결정적인 기여를 합니다. 방대한 질병 통계와 단백질 구조 데이터를 분석함으로써 수많은 백신 후보군 중 가장 유망한 것을 빠르게 추려낼 수 있습니다. 또한 교통량과 이동성 데이터를 활용해 지역별 감염률을 산출하고, 봉쇄 이후의 사회적 회복 과정을 시뮬레이션하기도 합니다. 이러한 과학적 접근은 가짜 뉴스의 진원지를 파악하거나 효율적인 방역 정책을 수립하는 데 실질적인 도움을 주며, 현대 사회가 직면한 거대한 위기를 극복하는 강력한 도구가 됩니다. 통계물리학적 관점에서 인간은 개별적인 인격체인 동시에 거대한 시스템을 구성하는 하나의 입자로 간주됩니다. 개개인의 행동은 자유의지에 따라 예측하기 어렵지만, 수많은 사람이 집과 직장을 오가는 반복적인 패턴을 보일 때 이는 통계적인 물리 시스템으로 다룰 수 있게 됩니다. 이러한 종합적인 시각은 사회 전체의 흐름을 파악하고 미래를 예측하는 데 유용합니다. 결국 위기 상황에서 개인이 이성적이고 합리적으로 행동하는 것은 단순한 개인의 선택을 넘어, 물리적 시스템 전체의 안정성을 유지하는 핵심적인 요소가 됩니다.

강병남

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[COVID-19_talk_13] Mutations are the driving force behind 00 (X! Don’t be misled!) _Kwangseog Ahn | 13강

최근 전 세계적으로 보고되는 코로나19 변이종 소식은 우리에게 큰 불안과 공포를 안겨주곤 합니다. 하지만 생물학적 관점에서 돌연변이는 모든 생명체 진화의 원동력이며, 바이러스에게도 이는 예외가 아닙니다. 영화 속에서 묘사되는 공포스러운 실체와 달리, 실제 돌연변이는 목적성이나 방향성 없이 무작위로 일어나는 자연스러운 현상입니다. 환경에 적응하는 개체가 살아남아 자손을 남기는 자연 선택의 원리에 따라, 돌연변이는 생태계의 다양성을 유지하고 생명체가 변화하는 환경 속에서 생존을 이어가게 하는 핵심적인 기제로 작용합니다. 바이러스는 유전 정보의 형태에 따라 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 구분되는데, 현재 유행하는 코로나19는 RNA 바이러스에 속합니다. RNA 복제 효소는 DNA 복제 효소와 달리 복제 과정에서 발생하는 오류를 바로잡는 교정 기능이 없어 훨씬 더 빈번하게 돌연변이를 만들어냅니다. 실제로 바이러스가 한 번 복제될 때마다 자손의 약 10%가 돌연변이를 가질 정도로 이는 매우 평범한 일입니다. 이러한 높은 변이율은 바이러스가 새로운 숙주에 적응하거나 종간 장벽을 돌파하여 생존 범위를 넓히는 데 결정적인 역할을 수행하게 됩니다. 돌연변이는 생명체에게 유익할 수도, 해로울 수도 있으며, 때로는 생존에 아무런 영향을 주지 않는 중립적인 성격을 띠기도 합니다. 나방이 주변 환경과 비슷한 보호색을 갖게 되는 변이는 천적으로부터 자신을 보호해 번식 가능성을 높여주지만, 인간의 귓불 모양이나 쌍꺼풀 유무는 생존력에 직접적인 이점을 주지 않는 중립적 변이의 대표적인 예시입니다. 바이러스 역시 대부분의 돌연변이가 자신에게 해로운 방향으로 작용하면 자연스럽게 도태되며, 오직 숙주와의 상호작용 속에서 전파에 유리한 형질을 획득한 변이종만이 우점종으로 살아남게 됩니다. 우리 몸의 면역 체계는 MHC 단백질과 T세포를 통해 이러한 바이러스의 침입에 정교하게 대응합니다. MHC 단백질은 감염된 세포 내부에서 바이러스 단백질 조각을 포획하여 세포 표면으로 데리고 나오는 정보 수집원 역할을 수행합니다. 이를 인식한 세포 독성 T세포는 해당 조각이 적군인지 아군인지 판별하는 판사처럼 행동하며, 바이러스에 감염된 세포를 직접 찾아내 제거합니다. 이러한 면역 반응은 바이러스가 체내에서 무한정 증식하는 것을 막고, 감염된 세포와 함께 바이러스를 사멸시킴으로써 우리 몸의 항상성을 유지하는 중요한 방어선이 됩니다. 백신 접종을 통해 형성되는 항체는 바이러스의 스파이크 단백질과 결합하여 세포 침투를 차단하는 역할을 합니다. 하지만 모든 항체가 동일한 방어력을 제공하는 것은 아니며, 특히 세포 수용체와 직접 결합하는 부위를 물리적으로 막아주는 '중화 항체'의 형성이 재감염 예방의 핵심입니다. 만약 스파이크 단백질의 특정 부위에 돌연변이가 생겨 항체가 이를 제대로 인식하지 못하게 되면 면역 효과가 떨어질 수 있습니다. 따라서 변이 바이러스의 등장은 백신의 효능에 영향을 줄 수 있는 변수이기에, 지속적인 모니터링과 연구를 통해 이에 대응하는 전략이 필요합니다. 바이러스의 진화 속도는 인간보다 압도적으로 빠르지만, 인류는 무궁무진한 유전자 다양성을 통해 이에 맞서고 있습니다. 지구상의 76억 인구는 각기 다른 MHC 조합을 보유하고 있어, 어떤 변이종 바이러스가 나타나더라도 이를 인식할 수 있는 면역 체계를 군집 차원에서 갖추고 있습니다. 파푸아뉴기니의 사례처럼 특정 환경에서 유리한 면역 유전자가 선택되기도 하며, 바이러스와 인간은 서로 한발 앞서기 위한 끊임없는 공진화를 벌입니다. 이러한 다양성은 특정 전염병이 인류 전체를 멸종시키지 못하게 막아주는 강력한 유전적 방어막이 되어줍니다. 장기적인 관점에서 바이러스는 숙주를 죽이기보다 전파력을 높이고 독성을 낮추는 방향으로 진화하는 경향이 있습니다. 숙주가 생존해야 바이러스 자신도 복제와 증식을 이어갈 수 있기 때문입니다. 1918년 스페인 독감이 오늘날 계절성 독감으로 자리 잡은 것처럼, 코로나19 역시 집단 면역의 형성과 바이러스의 유순한 적응 과정을 거치며 점차 통제 가능한 질병으로 변모할 것입니다. 돌연변이에 대한 과도한 공포에 휩싸이기보다는, 이것이 생태계의 자연스러운 적응 과정임을 이해하고 과학적인 방역과 면역 관리에 집중하는 자세가 무엇보다 중요합니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-13] 돌연변이는 00의 원동력(X! 오해금지) _안광석 교수 | 13강

코로나19 변이의 등장은 대중에게 큰 불안을 안겨주지만, 생물학적 관점에서 돌연변이는 모든 생명체 진화의 원동력입니다. 돌연변이는 목적성 없이 무작위로 일어나며, 환경에 가장 잘 적응하는 개체가 살아남아 자손을 남기는 자연 선택의 과정을 거칩니다. 이는 단순히 강한 자가 생존하는 것이 아니라, 변화하는 환경에 유연하게 대처하는 존재가 우점종이 된다는 진화의 핵심 원리를 잘 보여줍니다. 따라서 변이 자체를 공포의 대상으로만 볼 것이 아니라 생명 활동의 자연스러운 과정으로 이해할 필요가 있습니다. 바이러스는 유전 정보에 따라 DNA와 RNA 바이러스로 나뉘는데, 현재 유행하는 코로나19는 RNA 바이러스에 해당합니다. RNA 복제 효소는 DNA와 달리 에러 교정 기능이 없어 복제 시 많은 돌연변이를 만들어냅니다. 실제로 코로나19 바이러스는 한 번 복제될 때마다 자손의 약 10%가 돌연변이일 정도로 변이가 빈번하게 일어납니다. 이러한 높은 변이율은 바이러스가 새로운 숙주 환경에 빠르게 적응할 수 있게 하는 생존 전략이기도 하며, 우리가 마주하는 수많은 변이의 근본적인 원인이 됩니다. 인간에게 돌연변이는 주로 암과 같은 질병을 유발하는 해로운 현상으로 인식되지만, 바이러스에게는 생활사의 지극히 정상적인 일부분입니다. 바이러스가 숙주를 바꾸어 인간에게 적응할 때 돌연변이는 필수적이며, 이후 전파 과정에서 일어나는 변이는 바이러스와 인간 사이의 상호 적응 과정이라 할 수 있습니다. 숙주가 죽으면 바이러스 자신도 생존할 수 없기에, 치명적인 독성을 가진 변이는 시간이 흐를수록 자연스럽게 도태되는 경향을 보입니다. 결국 바이러스는 숙주와 공존 가능한 방향으로 진화하게 됩니다. 우리 몸의 면역 체계는 바이러스의 침투를 막기 위해 다양한 항체를 생성합니다. 코로나19의 스파이크 단백질 하나에 대해서도 여러 종류의 항체가 만들어질 수 있는데, 그중 세포 수용체와의 결합 부위를 직접 차단하는 중화 항체가 재감염 예방에 가장 결정적인 역할을 합니다. 백신 접종 후 항체가 형성되었다고 해서 모두가 완벽히 보호되는 것은 아니며, 어떤 부위에 결합하는 항체가 얼마나 생성되었느냐에 따라 면역력의 차이가 발생하게 됩니다. 이는 개인의 유전적 특성과 면역 반응의 다양성에 기인합니다. 세포독성 T세포는 감염된 세포를 직접 찾아내어 파괴함으로써 바이러스의 증식을 억제하는 중요한 역할을 수행합니다. 이때 MHC 단백질은 세포 내부의 바이러스 조각을 포획해 표면으로 끌어올려 T세포에게 정보를 전달하는 핵심적인 매개체 역할을 합니다. T세포는 이 정보를 바탕으로 해당 세포가 아군인지 적군인지를 정교하게 판별하며, 바이러스에 감염된 세포만을 정확히 식별하여 제거합니다. 이러한 면역 세포들의 유기적인 협력 시스템 덕분에 인간은 끊임없이 변화하는 외부 병원체의 위협에 효과적으로 대응할 수 있습니다. 인간은 바이러스의 빠른 진화 속도에 맞서 무궁무진한 면역 레퍼토리를 보유하고 있습니다. 특히 개인마다 다른 MHC 유전자의 다양성은 인류 전체가 특정 전염병으로 인해 한꺼번에 멸종하지 않게 하는 강력한 방어 기제입니다. 지구상의 76억 인구는 각기 다른 조합의 면역 유전자를 가지고 있어, 어떤 치명적인 변이 바이러스가 나타나더라도 이를 인식하고 대응할 수 있는 개체가 군집 내에 반드시 존재하게 됩니다. 이러한 유전적 다양성이야말로 인류가 수많은 팬데믹의 역사 속에서도 끈질기게 생존해 온 비결입니다. 장기적인 관점에서 바이러스는 숙주와 공존하기 위해 점차 독성은 약해지고 전파력은 최적화되는 방향으로 진화합니다. 스페인 독감이 오늘날의 계절성 독감이 된 것처럼, 코로나19 역시 인간의 집단 면역과 상호작용하며 점차 유순한 형태로 자리 잡을 가능성이 큽니다. 다만 이를 위해서는 개인의 방역 수칙 준수와 사회적 협력이 필수적입니다. 바이러스와의 싸움은 단순히 과학의 영역을 넘어, 공동체를 위한 배려와 인내가 동반될 때 비로소 종식될 수 있으며 우리는 이를 통해 더 안전한 일상으로 돌아갈 수 있습니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[COVID-19_talk_12] An Analysis of COVID-19 Transmission Network in South Korea _Dukjin Chang | 12강

감염병의 확산은 바이러스 자체의 생물학적 특성과 이를 전파하는 사회적 네트워크의 결합으로 이루어집니다. 현재 많은 관심이 집중되는 백신과 치료제는 바이러스라는 변수에 대한 직접적인 대응책이지만, 이것이 완성되어 대중화되기 전까지는 네트워크라는 또 다른 변수에 주목해야 합니다. 네트워크 분석은 감염병의 아웃브레이크나 팬데믹 양상을 결정짓는 핵심적인 요소이며, 이에 기반한 방역 전략은 바이러스의 확산을 효과적으로 저지하는 데 필수적인 역할을 수행합니다. 서울, 경기, 인천 지역의 코로나19 확진자 데이터를 분석한 결과, 전파 네트워크는 '멱함수 분포(Power Law)'라는 특정한 형태를 따르는 것으로 나타났습니다. 이는 소수의 노드가 대다수의 연결을 독점하는 '척도 없는 네트워크(Scale-free network)'의 전형적인 특징을 보여줍니다. 즉, 대부분의 확진자는 추가 전파를 거의 일으키지 않지만, 극소수의 '슈퍼 전파자' 혹은 '허브'가 수많은 사람에게 바이러스를 옮기며 전체 확산세를 주도하고 있다는 구조적 원리를 시사합니다. 이러한 네트워크의 주요 특징 중 하나는 '작은 세상(Small World)' 현상입니다. 과거 미국의 심리학자 스탠리 밀그램은 평균 6단계만 거치면 모든 사람이 연결된다는 사실을 발견했으나, 한국 사회는 이보다 훨씬 좁은 3.6단계의 분리를 보여주는 것으로 분석되었습니다. 이는 감염병 확산 시기에 매우 위협적인 요소로 작용할 수 있습니다. 지역사회 감염이 단 몇 단계만 진행되어도 바이러스가 전국적으로 무작위하게 퍼져나갈 수 있는 고도의 연결성을 내포하고 있기 때문입니다. 네트워크의 또 다른 특징은 '무작위 공격에 대한 강건성'입니다. 인터넷망처럼 멱함수 분포를 따르는 구조는 무작위적인 노드 제거에는 쉽게 붕괴하지 않는 특성을 가집니다. 소규모 감염이 끊이지 않고 지속되는 이유도 이러한 네트워크의 강건함과 관련이 있습니다. 그러나 이 구조는 '조준 공격'에는 매우 취약합니다. 연결선이 가장 많은 상위 노드들을 집중적으로 찾아내어 차단할 경우, 전체 네트워크의 상당 부분을 효과적으로 무력화하여 바이러스의 전파 경로를 봉쇄할 수 있습니다. 실제 데이터를 바탕으로 모의실험을 진행한 결과, 전파 수 기준 상위 1%의 노드만 제거해도 확진자 수는 약 46% 감소하는 것으로 나타났습니다. 만약 상위 5%를 제어할 수 있다면 확진자 수는 70%, 전파 횟수는 무려 78%까지 줄어듭니다. 이는 백신이나 치료제가 부족한 상황에서도 네트워크의 핵심 허브를 찾아내어 관리하는 것만으로도 감염병의 확산을 극적으로 저지할 수 있음을 입증합니다. 과학적 데이터 분석에 기반한 정밀한 방역 체계 구축이 무엇보다 시급한 이유입니다. 효율적인 백신 투여 전략에서도 네트워크 분석은 중요한 통찰을 제공합니다. '우정의 역설'에 따르면, 무작위로 선택된 사람보다 그 사람의 친구가 더 많은 친구를 가질 확률이 높습니다. 따라서 제한된 수량의 백신을 무작위로 배분하기보다, 선택된 사람의 지인에게 투여하는 방식이 전파 허브를 타격할 확률을 수 배 이상 높여줍니다. 이는 팬데믹이라는 위기 상황에서 타인에게 백신을 양보하는 행위가 결국 공동체 전체를 보호하는 과학적 연대가 될 수 있음을 보여주는 흥미로운 사례입니다. 기초 감염 재생산 지수인 R0는 유용한 지표지만, 네트워크의 다이내믹스에 따라 현실을 과대평가할 가능성이 존재합니다. 멱함수 분포 하에서는 바이러스 역시 전파를 위해 허브를 찾아야 하는 전략적 어려움을 겪기 때문입니다. 따라서 향후 방역 정책은 단순한 일률적 거리두기를 넘어, 전파 네트워크 데이터를 실시간으로 구축하고 분석하는 방향으로 진화해야 합니다. 고위험 집단과 장소를 정밀하게 식별하는 과학 기반 방역만이 사회적 비용을 최소화하고 일상을 지키는 길입니다.

장덕진

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[코로나TALK-12] Small World!, 코로나도 네트워크 문제였어! _장덕진 교수 | 12강

감염병의 확산은 단순히 바이러스의 생물학적 특징에만 의존하지 않습니다. 모든 종류의 감염은 바이러스와 그것이 퍼져나가는 통로인 네트워크의 결합으로 이루어집니다. 백신이나 치료제가 바이러스를 직접 겨냥하는 대책이라면, 네트워크 분석은 바이러스가 확산되는 경로를 차단하는 전략적 토대가 됩니다. 특히 백신 개발과 보급에 상당한 시간이 소요되는 상황에서, 전파 네트워크의 역동성을 이해하고 이에 기반한 방역 정책을 병행하는 것은 감염병 통제의 핵심적인 열쇠가 됩니다. 네트워크를 통한 전파는 비단 코로나19만의 문제가 아닙니다. 과거 사스나 메르스 유행 당시에도 소수의 슈퍼 전파자가 전체 감염의 절반 이상을 차지하는 양상이 관찰되었습니다. 심지어 비만이나 말 독감 같은 현상조차 네트워크를 통해 확산된다는 연구 결과가 존재합니다. 이러한 선행 연구들은 감염병의 양상이 네트워크 구조에 따라 달라지며, 그에 맞춰 방역 전략도 수정되어야 함을 시사합니다. 따라서 전파 네트워크를 분석하는 것은 단순한 학술적 호기심을 넘어 실질적인 방역 효율성을 높이는 과정입니다. 서울과 경기, 인천 지역의 데이터를 분석한 결과, 코로나19 전파 네트워크는 '멱함수 분포'를 따르는 '척도 없는 네트워크'의 특성을 보입니다. 이는 대부분의 노드는 연결선이 적지만, 극소수의 노드가 수많은 연결선을 가진 '허브' 역할을 한다는 의미입니다. 실제로 상위 30개의 노드가 수백 명에게 바이러스를 전파하는 구조가 확인되었습니다. 이러한 수학적 구조를 이해하면 감염병이 단순히 무작위로 퍼지는 것이 아니라, 특정한 법칙 아래 움직이고 있음을 알 수 있으며 이는 정밀한 방역의 근거가 됩니다. 척도 없는 네트워크의 주요 특징 중 하나는 '작은 세상 현상'입니다. 미국 사회가 평균 6단계를 거치면 모두 연결된다는 연구가 있듯이, 한국 사회는 그보다 더 좁은 3.6단계의 분리 구조를 가지고 있습니다. 이러한 높은 연결성은 감염병 확산 시기에 매우 위협적인 요소로 작용합니다. 지역사회 감염이 발생할 경우 단 몇 단계만 거쳐도 전국적으로 무작위 확산이 일어날 수 있기 때문입니다. 따라서 우리 사회의 촘촘한 네트워크 구조는 방역 당국이 더욱 신속하고 선제적인 대응을 해야 하는 이유를 뒷받침합니다. 네트워크 구조는 외부 공격에 대해 이중적인 면모를 보입니다. 무작위적인 노드 제거에는 전체 시스템이 붕괴하지 않고 견디는 강한 내성을 지니지만, 연결망의 핵심인 허브를 겨냥한 '조준 공격'에는 매우 취약합니다. 현재 소규모 집단 감염이 끊이지 않고 지속되는 이유는 네트워크가 무작위 공격에 강한 특성을 가졌기 때문일 수 있습니다. 반대로 상위 1%의 핵심 전파 경로만 정확히 찾아내어 차단할 수 있다면, 전체 네트워크의 절반 이상을 무력화하여 바이러스의 확산을 극적으로 저지하는 것이 가능해집니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 전파 수 기준 상위 5%의 노드만 제어해도 전체 확진자 수를 약 70%까지 줄일 수 있습니다. 이는 한정된 자원을 효율적으로 배분해야 하는 방역 현장에서 매우 중요한 시사점을 줍니다. 예를 들어 백신이 부족한 상황에서는 무작위 추첨보다 '우정의 역설' 원리를 이용해 네트워크의 허브에 위치한 이들에게 우선 투여하는 것이 훨씬 효과적입니다. 이러한 선택적 면역 전략은 수학적 효율성을 넘어, 공동체의 안전을 위해 서로가 연결되어 있음을 확인하는 사회적 연대의 계기가 되기도 합니다. 효과적인 방역을 위해서는 바이러스 자체에 대한 대응만큼이나 정밀한 네트워크 통제가 필요합니다. 특정 집단이나 지역을 통째로 격리하는 방식에서 벗어나, 전파 위험이 높은 구체적인 조건과 장소를 데이터로 식별하여 정밀 타격하는 방식으로 진화해야 합니다. 이를 위해서는 파편화된 확진자 정보를 실시간으로 통합하고 체계적인 전파 네트워크 데이터를 구축하는 국가적 노력이 시급합니다. 과학적 근거에 기반한 정밀 방역 체계야말로 포스트 코로나 시대에 우리가 나아가야 할 진정한 복지 국가의 모습입니다.

장덕진

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[COVID-19_talk_10] COVID-19 therapeutics, things are due to atoms_Chaok Seok Professor | 10강

세상의 모든 물질은 원자로 이루어져 있으며, 코로나19 바이러스 역시 단백질, 핵산, 지질과 같은 분자들의 집합체입니다. 이러한 생명 현상의 핵심은 원자 간의 상호작용, 특히 물과 친한 친수성과 물을 멀리하는 소수성 상호작용에 있습니다. 바이러스 단백질은 소수성 원자들을 안으로 숨기고 친수성 원자들을 겉으로 드러내어 물속에서 특정한 입체 구조를 유지합니다. 이 때문에 바이러스는 비말이나 에어로졸 같은 물방울 형태에서만 안정적으로 존재할 수 있으며, 습도가 높아져 물방울이 무거워지면 지면으로 떨어져 전파력이 낮아지기도 합니다. 치료제의 원리는 바이러스의 특정 단백질에 약물 분자가 강하게 결합하여 그 기능을 마비시키는 데 있습니다. 독감 치료제인 타미플루는 인플루엔자 바이러스의 N 단백질 구멍에 결합하여 바이러스가 세포 밖으로 나가지 못하게 막습니다. 하지만 코로나19 바이러스에는 이와 유사한 단백질이 없기 때문에 타미플루는 효과가 없습니다. 에이즈 치료제인 칼레트라 역시 코로나19의 프로테아제 단백질과 구조적으로 맞지 않아 기대만큼의 효과를 거두지 못했습니다. 결국 치료제 개발의 핵심은 바이러스 단백질의 정밀한 입체 구조를 파악하는 것입니다. 현재 사용되는 렘데시비르는 바이러스의 RNA 복제 과정을 방해하는 전략을 취합니다. 이 약물은 RNA를 구성하는 분자와 매우 흡사한 모양을 하고 있어, 바이러스의 RNA 중합효소를 속이고 RNA 사슬에 끼어들어 합성을 중단시킵니다. 한편, 많은 연구자가 주목하는 스파이크 단백질은 인간 세포의 수용체와 결합하여 침투의 관문을 여는 역할을 합니다. 이 단백질은 세 개의 동일한 부분이 모여 정삼각형 구조를 이루며, 특정 부분이 위로 올라가는 '업(Up)' 상태가 되었을 때만 인간 세포와 결합할 수 있는 독특한 메커니즘을 가지고 있습니다. 코로나19 바이러스가 사스보다 위협적인 이유는 변이를 통해 결합력과 면역 회피 능력을 동시에 강화했기 때문입니다. 사스와 비교했을 때 코로나19는 스파이크 단백질의 특정 아미노산이 변이되어 인간 수용체인 ACE2와 훨씬 더 강하게 결합합니다. 흥미로운 점은 결합 부위가 노출되는 빈도를 낮추어 인체의 면역 공격을 교묘히 피하면서도, 한 번 결합할 때는 매우 강력하게 달라붙는 전략을 사용한다는 것입니다. 이러한 정밀한 변이는 바이러스가 인간 사회에서 더욱 치명적이고 광범위하게 전파될 수 있는 원동력이 되었습니다. 계산 화학은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이러한 복잡한 단백질 구조와 약물 간의 상호작용을 예측하는 학문입니다. 비록 현재의 예측 정확도가 완벽하지는 않지만, 수백만 개의 후보 물질 중 유망한 것들을 골라내어 실험 비용과 시간을 획기적으로 줄여줍니다. 특히 바이러스는 끊임없이 변이를 일으키므로, 이에 신속하게 대응하기 위해서는 인공지능과 머신러닝을 활용한 계산 화학의 역할이 필수적입니다. 앞으로 계산 화학이 발전한다면 기존 약물의 재창출은 물론, 변종 바이러스에 대비한 차세대 치료제와 백신 설계에 결정적인 기여를 할 것입니다.

석차옥

카오스재단코로나19 과학토크

화학
생명과학

[코로나TALK-10] 코로나시대 빌게이츠가 주목한 분야, 앞으로 노벨상이 유력한 분야_석차옥 교수 | 10강

세상은 원자로 이루어져 있으며, 코로나19 바이러스 역시 단백질과 핵산 같은 분자들의 집합체입니다. 계산화학자는 실험 가운 대신 컴퓨터를 이용해 이러한 원자 간의 상호작용을 분석합니다. 특히 물 분자와의 관계인 친수성·소수성 상호작용은 바이러스의 형태를 유지하는 핵심적인 힘입니다. 바이러스가 비말이나 에어로졸 상태에서만 생존할 수 있는 이유도 물이 없으면 그 정교한 구조가 무너지기 때문입니다. 이러한 원자 수준의 이해는 치료제 개발의 가장 기초적인 토대가 됩니다. 효과적인 치료제인 타미플루는 인플루엔자 바이러스의 N 단백질에 결합하여 바이러스가 세포 밖으로 나가지 못하게 막는 원리로 작동합니다. 하지만 코로나19에는 타미플루가 효과가 없는데, 이는 유전체 구조상 해당 표적 단백질이 존재하지 않기 때문입니다. 단백질은 아미노산 서열이 3차원 구조로 접히면서 고유한 기능을 갖게 되는데, 약물은 이 구조의 틈새에 정확히 들어맞아야 합니다. 따라서 바이러스마다 다른 단백질 구조를 정확히 파악하는 것이 치료제 설계의 핵심적인 과정이라 할 수 있습니다. 에이즈 치료제인 칼레트라가 코로나19에 큰 효과를 보지 못한 이유도 단백질 구조의 차이에 있습니다. 두 바이러스 모두 프로테아제를 가지고 있지만, 그 입체적인 모양이 너무나 달라 약물이 제대로 결합하지 못했습니다. 반면 렘데시비르는 RNA 복제 과정을 방해하는 방식으로 어느 정도 성과를 거두었습니다. 바이러스의 RNA 중합효소를 속여 가짜 부품을 끼워 넣음으로써 유전체 합성을 중단시키는 전략입니다. 이처럼 치료제 개발은 원자 단위에서 벌어지는 정교한 속임수와 결합의 싸움입니다. 코로나19 바이러스의 표면에 돋아난 스파이크 단백질은 인간 세포 침투의 첫 관문입니다. 이 단백질의 핵심인 RBD는 평소에는 아래로 향해 면역 체계의 공격을 피하다가, 결합 시에만 위로 올라오는 영리한 전략을 사용합니다. 사스 바이러스와 비교했을 때 코로나19는 RBD의 아미노산 변이를 통해 인간 수용체와 훨씬 더 강하게 결합하도록 진화했습니다. 이러한 구조적 변화와 변이를 원자 수준에서 시뮬레이션하고 예측하는 작업은 변종 바이러스에 대응하기 위한 필수적인 연구 분야로 자리 잡고 있습니다. 현재 컴퓨터를 이용한 구조 예측 기술은 실험적 한계를 보완하며 신약 개발의 속도를 획기적으로 높이고 있습니다. 비록 현재의 정확도가 완벽한 수준은 아니지만, 수백만 개의 후보 물질 중 가능성 있는 것들을 추려냄으로써 막대한 시간과 비용을 절감해 줍니다. 인공지능과 머신러닝 기술의 도입은 이러한 계산화학의 지평을 더욱 넓히고 있습니다. 앞으로 계산화학은 바이러스의 변이를 실시간으로 예측하고, 그에 최적화된 진단제와 치료제를 설계하는 데 있어 인류의 가장 강력한 무기가 될 것입니다.

석차옥

카오스재단코로나19 과학토크

화학
생명과학

[COVID-19_talk_8] Coexisting with COVID-19_Kim Hongbin Professor | 8강

감염병은 인간과 미생물, 그리고 환경이라는 세 가지 요소가 상호작용하며 발생합니다. 최근 우리가 마주한 코로나19는 인류에게 낯설고 새로운 미생물이지만, 사실 지구 역사상 수많은 미생물이 나타나 새로운 감염병을 유발해 왔습니다. 특히 아시아 지역은 야생동물로부터 사람에게 전파되는 인수공통감염병이 발생할 가능성이 매우 높은 지역으로 꼽힙니다. 따라서 코로나19는 우리가 처음 겪는 거대한 위기일 뿐, 앞으로도 인류는 끊임없이 새로운 변종 미생물의 출현과 마주하며 살아갈 수밖에 없는 환경에 놓여 있습니다. 많은 이들이 코로나19의 종식을 기대하며 바이러스와의 싸움에서 승리하기를 원합니다. 하지만 생물학적 관점에서 보면 미생물은 인류보다 훨씬 이른 시기에 지구에 나타나 적응해 온 존재들입니다. 인류가 지구의 주인이라고 생각하기 쉽지만, 사실 미생물의 생존력과 번식력은 인간의 통제 범위를 벗어나는 경우가 많습니다. 이러한 맥락에서 코로나19를 완전히 박멸하거나 단기간에 끝내는 것은 현실적으로 매우 어려운 과제이며, 우리는 이들과 어떻게 공존하며 일상을 유지할 것인지에 대해 더 깊이 고민해야 합니다. 코로나19가 통제하기 어려운 결정적인 이유는 높은 감염 재생산 지수(R0)와 무증상 전파 특성에 있습니다. 한 명의 감염자가 주변의 여러 사람을 쉽게 감염시킬 수 있는 전파력을 가진 데다, 증상이 나타나기 전인 잠복기 상태에서도 바이러스를 배출하기 때문입니다. 특히 증상 발현 초기에 바이러스 배출량이 가장 많다는 점은 환자를 조기에 발견해 격리하더라도 이미 전파가 일어났을 가능성이 높음을 시사합니다. 이러한 생태적 특징은 기존의 방역 체계만으로는 유행을 완벽히 차단하는 데 한계가 있음을 보여줍니다. 진단 방식에 있어서도 PCR 검사와 항체 검사는 각기 다른 역할을 수행합니다. 현재 주로 사용되는 PCR 검사는 급성기 환자를 찾아내는 데 효과적이지만, 시간이 지나 바이러스 배출이 줄어들면 감염 여부를 확인하기 어렵습니다. 반면 항체 검사는 과거 감염 이력을 확인하는 데 유용하지만, 항체가 형성되었다고 해서 반드시 완벽한 면역력이 생겼음을 의미하지는 않습니다. 특히 경증 환자의 경우 항체가가 낮게 형성되거나 시간이 지나며 감소할 수 있다는 연구 결과가 있어, 면역 형성을 통한 종식 가능성에는 여전히 신중한 접근이 필요합니다. 바이러스의 전파를 막기 위한 가장 비용 효율적인 방법은 마스크 착용과 손 씻기입니다. 마스크는 감염자가 배출하는 비말을 차단할 뿐만 아니라 비감염자의 호흡기를 보호하는 이중의 효과를 가집니다. 또한 밀폐, 밀집, 밀접이라는 '3밀' 환경을 피하는 것이 중요한데, 이는 환기가 잘 되지 않는 공간에서 비말이 에어로졸 형태로 더 멀리 퍼질 수 있기 때문입니다. 지난 수개월간의 경험을 통해 우리는 개인 위생 수칙을 철저히 지키는 것만으로도 코로나19뿐만 아니라 인플루엔자와 같은 다른 호흡기 질환까지 획기적으로 줄일 수 있음을 확인했습니다. 코로나19의 확산은 단순히 감염병 자체의 피해를 넘어 의료 체계 전반에 심각한 영향을 미칩니다. 중환자실 병상이 코로나19 환자들로 가득 차게 되면, 심장 질환이나 뇌졸중 등 응급 처치가 필요한 다른 환자들이 적절한 치료 기회를 놓치는 '2차 피해'가 발생하게 됩니다. 실제로 대유행 지역에서는 감염병 이외의 질환으로 인한 사망률이 예년보다 증가하는 경향을 보였습니다. 따라서 의료 자원을 효율적으로 배분하고 중증 환자를 집중적으로 관리할 수 있는 시스템을 구축하는 것은 공동체의 안전을 지키기 위한 필수적인 전략입니다. 결국 우리는 코로나19와 함께 살아가는 '뉴 노멀' 시대를 준비해야 합니다. 백신과 치료제가 개발되더라도 인플루엔자의 사례처럼 감염병이 완전히 사라지지 않을 가능성이 높기 때문입니다. 정부는 의료 자원의 효율적 활용과 법적, 윤리적 기준을 마련해야 하며, 시민들은 생활 속 거리 두기를 일상화하여 의료 체계가 감당할 수 있는 수준으로 유행을 관리해 나가야 합니다. 몸은 멀리하되 마음은 가까이하며 지속 가능한 방역을 실천할 때, 우리는 비로소 바이러스의 위협 속에서도 평화롭고 행복한 삶을 영위할 수 있을 것입니다.

김홍빈

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-8] 코로나 치료제는 없다, 치료방법은 있다!_김홍빈 교수 | 8강

인류의 역사는 끊임없이 새로운 미생물과의 만남으로 이어져 왔습니다. 감염병은 사람과 환경, 그리고 미생물이라는 세 가지 요소가 맞물릴 때 발생하며, 코로나19는 우리가 아직 충분히 알지 못하는 낯선 존재입니다. 과거에도 수많은 인수공통감염병이 야생동물로부터 사람에게 옮겨와 유행과 소멸을 반복해 왔습니다. 특히 아시아 지역은 지리적 특성상 새로운 감염병이 발생할 가능성이 높은 곳으로 꼽힙니다. 따라서 이번 사태가 처음이 아니듯, 앞으로도 우리는 예기치 못한 새로운 병원체와 마주할 가능성을 항상 염두에 두어야 합니다. 많은 이들이 코로나19의 종식을 꿈꾸지만, 미생물의 생태를 고려할 때 이는 매우 어려운 과제입니다. 지구의 역사를 되짚어보면 미생물은 인류보다 훨씬 이른 시기에 나타나 환경에 적응해 왔으며, 생물학적 관점에서는 지구의 진정한 주인이라고도 볼 수 있습니다. 인류가 미생물을 완전히 정복하거나 이기는 것은 불가능에 가깝기에, 우리는 이들을 박멸의 대상이 아닌 공존의 대상으로 바라보아야 합니다. 바이러스와의 싸움에서 승리하기보다는 어떻게 하면 피해를 최소화하며 함께 살아갈 수 있을지를 고민하는 것이 더욱 현실적인 접근입니다. 코로나19가 통제하기 까다로운 이유는 독특한 전파 특성에 있습니다. 기초 감염 재생산 수(R0)가 일반 인플루엔자(독감)보다 높을 뿐만 아니라, 증상이 나타나기 약 48시간 전부터 이미 타인을 감염시킬 수 있는 능력을 갖추고 있기 때문입니다. 또한 바이러스 배출량이 증상 초기나 무증상 시기에 가장 많다는 점도 방역을 어렵게 만드는 요소입니다. 환자가 스스로 증상을 자각하고 격리하기 이전에 이미 주변에 바이러스를 퍼뜨릴 가능성이 크기 때문에, 단순히 확진자를 찾아 격리하는 방식만으로는 유행의 고리를 완전히 끊어내기가 매우 어렵습니다. 진단과 면역의 측면에서도 불확실성은 여전합니다. 현재 주로 사용되는 유전자 증폭 검사(PCR)는 매우 민감하여 초기 진단에 유용하지만, 항체 검사는 과거 감염 여부를 확인하는 용도에 가깝습니다. 문제는 항체가 형성되었다고 해서 반드시 완벽한 면역력이 생겼음을 의미하지는 않는다는 점입니다. 증상의 경중에 따라 항체 생성 정도가 다르고, 생성된 항체가 얼마나 오랫동안 지속될지도 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 이러한 면역의 불확실성은 집단 면역을 통한 종식 시나리오를 낙관하기 어렵게 만들며, 재감염의 가능성 또한 배제할 수 없게 합니다. 백신과 치료제가 완벽한 해결책이 되기 전까지 가장 강력한 무기는 마스크 착용과 손 위생입니다. 비말 전파를 차단하는 마스크는 나뿐만 아니라 타인을 보호하는 가장 비용 효율적인 방법임이 과학적으로 증명되었습니다. 또한 3밀(밀폐·밀집·밀접) 환경을 피하는 사회적 거리두기가 필수적입니다. 특히 환기가 잘 되지 않는 밀폐된 공간에서는 비말뿐만 아니라 에어로졸을 통한 전파 위험이 커지기 때문에 주의가 필요합니다. 지난 수개월간의 경험은 개인 위생 수칙 준수가 코로나19뿐만 아니라 다른 호흡기 질환까지 획기적으로 줄일 수 있음을 보여주었습니다. 감염병 유행 시기에는 의료 자원의 효율적인 배분이 생사와 직결됩니다. 코로나19는 고령층과 기저질환자에게 치명적이기 때문에 이들을 보호하기 위한 집중적인 치료 체계가 필요합니다. 하지만 확진자 급증으로 의료진과 병상이 부족해지면, 코로나 환자뿐만 아니라 응급 처치가 필요한 일반 환자들까지 적절한 치료를 받지 못하는 2차 피해가 발생하게 됩니다. 따라서 의료진의 피로도를 관리하고 숙련된 인력을 확보하는 시스템 구축이 시급합니다. 의료 자원이 감당 가능한 범위 내에서 유행 규모를 유지하는 것이 치명률을 낮추는 핵심 전략입니다. 결국 우리는 코로나19와 함께 살아가는 '위드 코로나' 시대를 준비해야 합니다. 백신이 개발되더라도 인플루엔자(독감)처럼 매년 유행할 가능성이 크며, 완벽한 종식보다는 관리 가능한 수준으로 유지하는 것이 목표가 되어야 합니다. 가을과 겨울철에 인플루엔자(독감)와 코로나19가 동시에 유행하는 상황에 대비해 예방 접종을 철저히 하고, 사회적 거리두기를 일상화하는 지혜가 필요합니다. 정부의 방역 대책과 더불어 시민 개개인이 스스로를 보호하는 노력을 멈추지 않을 때, 우리는 비로소 일상의 평화를 유지하며 이 긴 싸움을 지속해 나갈 수 있을 것입니다.

김홍빈

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[그림으로 보는 과학뉴스] 러시아 코로나19 백신 승인 논란

러시아가 세계 최초로 승인한 코로나19 백신 '스푸트니크 V'는 그 이름에서부터 강렬한 메시지를 전달합니다. 과거 소련이 쏘아 올린 세계 최초의 인공위성 이름을 딴 이 백신은, 서방 세계와의 기술 경쟁에서 우위를 점하겠다는 의지를 담고 있습니다. 러시아어로 '여행의 동반자'라는 뜻을 지닌 스푸트니크는 당시 미국에 큰 위협을 주었던 우주 경쟁의 신호탄이었으며, 이번 백신 명명 역시 과학적 성과를 넘어선 정치적 승리의 상징으로 해석되기도 합니다. 하지만 이 백신은 승인 직후부터 전 세계 과학계의 거센 논란에 직면했습니다. 통상적인 의약품 개발 과정에서 필수적인 임상 3상 시험을 거치지 않은 채 국가 승인을 먼저 받았기 때문입니다. 서방 국가들은 데이터의 투명성과 효능에 의문을 제기하며, 과학적 근거보다 정치적 성과를 앞세운 성급한 결정이라고 비판했습니다. 안전성이 충분히 검증되지 않은 상태에서의 승인은 백신에 대한 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 되었습니다. 백신의 역사는 1796년 에드워드 제너 박사가 소의 우두 바이러스를 이용해 천연두 면역 체계를 발견하면서 시작되었습니다. 라틴어로 소를 뜻하는 '바카(Vacca)'에서 유래한 백신은, 독성이 약한 바이러스를 몸에 주입하여 항체를 형성하는 원리를 이용합니다. 이는 우리 몸의 면역 시스템이 실제 강력한 병원체가 침입했을 때 이를 효과적으로 물리칠 수 있도록 미리 연습시키는 과정으로, 인류의 건강 증진에 획기적인 기여를 해왔습니다. 현대의 백신 개발은 과거처럼 생물체를 직접 이용하는 단계를 넘어 유전공학 기술로 발전했습니다. 이번 코로나19 백신의 경우, 바이러스 전체를 약화시켜 넣기보다는 바이러스 표면의 스파이크 단백질 DNA를 재조합하여 사용하는 방식이 도입되었습니다. 이러한 기술적 진보는 백신을 더욱 정교하게 디자인할 수 있게 해주며, 대량 생산의 효율성을 높여 전 지구적인 팬데믹 상황에 빠르게 대응할 수 있는 기반이 되었습니다. 신약이 세상에 나오기 위해서는 동물 실험인 전임상을 거쳐, 소수 인원부터 대규모 집단까지 안전성과 효능을 검증하는 세 단계의 임상시험을 반드시 통과해야 합니다. 바이러스는 시간이 흐를수록 전파력은 강해지되 치명률은 낮아지는 방향으로 진화하는 경향이 있지만, 철저한 과학적 검증과 개인위생 관리는 여전히 중요합니다. 하루빨리 검증된 백신과 성숙한 방역 의식을 통해 평범한 일상을 되찾기를 기대해 봅니다.

국립과천과학관

생명과학

[COVID-19_talk_6] Hard Choices and New Values_Sukjae Lee Professor | 6강

코로나19 팬데믹은 우리에게 신체적 건강과 경제적 위축이라는 물리적 위협을 넘어, 비물리적인 윤리적 도전을 제기하고 있습니다. 과거에는 조화를 이루던 가치들이 이제는 서로 충돌하며 우리에게 어려운 선택을 강요합니다. 예를 들어, 경제적 번영과 개인의 건강이 상충하는 상황에서 우리는 어떤 가치를 우선시해야 할지 고민하게 됩니다. 이러한 복잡한 상황 속에서 올바른 판단을 내리기 위해서는 단순한 직관이 아닌, 사실에 기반한 데이터와 이를 해석할 수 있는 윤리적 틀이 필수적으로 요구됩니다. 우리는 이 위기를 통해 우리가 진정으로 소중히 여기는 가치가 무엇인지 재정의해야 하는 시점에 서 있습니다. 윤리적 판단의 기준을 세우기 위해 규범 윤리학의 두 가지 주요 입장인 공리주의와 칸트의 의무론을 살펴볼 필요가 있습니다. 결과주의의 한 형태인 공리주의는 모든 이해관계자를 공평하게 고려했을 때 가장 좋은 결과를 가져오는 행동을 옳다고 봅니다. 반면 칸트의 의무론은 결과가 아무리 좋더라도 결코 위배해서는 안 되는 도덕적 의무와 원칙이 존재한다고 주장합니다. 이러한 이론적 틀은 우리가 마주한 사회적 거리두기나 백신 배분과 같은 현실적인 문제들을 분석하는 데 중요한 이정표가 되어줍니다. 어떤 이론을 선택하느냐에 따라 공동체가 나아갈 방향이 완전히 달라질 수 있기에 신중한 접근이 필요합니다. 경제 활동 재개와 사회적 거리두기 사이의 갈등은 두 윤리적 입장이 격돌하는 대표적인 사례입니다. 공리주의적 관점에서는 각 정책이 가져올 이득과 손해의 총합을 계산하여 전체 구성원에게 가장 유리한 결정을 내리려 합니다. 그러나 칸트적 입장에서는 다수의 경제적 혜택을 위해 소수의 생명을 희생시키는 것은 정당화될 수 없다고 반박합니다. 이때 중요한 것은 추상적인 논쟁이 아니라, 실제 경제적 피해와 감염 위험에 대한 구체적인 데이터를 바탕으로 어떤 가치가 더 절실한지를 판단하는 실천적 지혜입니다. 데이터는 단순한 숫자를 넘어 인간의 삶을 보호하기 위한 가장 강력한 근거가 되어야 합니다. 한정된 백신을 어떻게 배분할 것인가의 문제 역시 심각한 윤리적 고민을 안겨줍니다. 공리주의는 미래의 특정 시점에서 사회 전체에 가장 큰 효용을 줄 수 있는 방식을 찾으려 노력하며, 때로는 효율적인 생산을 위한 고가 판매 전략까지 고려할 수 있습니다. 반면 의무론적 관점에서는 효율성보다는 사회적 약자나 노약자 등 특정 집단을 우선 보호해야 한다는 원칙을 강조합니다. 이러한 선택의 과정에서 축적된 데이터는 각 배분 방식이 가져올 실질적인 효과를 예측하고 공정한 기준을 마련하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 우리는 효율성과 형평성 사이의 아슬아슬한 줄타기를 통해 사회적 합의를 이끌어내야 합니다. 마스크 착용에 대한 국가별 반응 차이는 과학적 지식과 문화적 경험이 어떻게 상호작용하는지 보여줍니다. 마스크의 방역 효과가 과학적으로 입증되었음에도 불구하고, 일부 문화권에서는 역사적 배경이나 개인의 자유에 대한 가치관 때문에 착용을 꺼리는 현상이 나타납니다. 이는 데이터 수집과 분석이 단순히 수치에 그치지 않고, 사람들의 심리와 문화적 맥락까지 포괄해야 함을 시사합니다. 과학적 사실이 힘을 발휘하기 위해서는 그 사회가 공유하는 역사적 체험과 가치 체계에 대한 깊은 이해가 선행되어야 합니다. 결국 방역의 성공은 기술적인 데이터를 넘어 문화적 공감대를 형성하는 능력에 달려 있습니다. 윤리적 갈등 상황에서 합의에 도달하는 것은 매우 어렵지만, 우리는 합리적인 소통의 힘을 믿어야 합니다. 자신의 입장을 명확한 근거와 함께 밝히고 상대방의 의견을 경청할 때, 비로소 서로의 차이를 인정하고 이해하는 공감의 영역에 들어설 수 있습니다. 이러한 공감은 우리가 서로 다른 가치를 지향하더라도 결국 같은 공동체의 구성원이라는 소속감을 확인시켜 줍니다. 차이를 인정하는 태도와 최소한의 존중은 갈등을 넘어 타협과 중도의 길을 여는 유일한 열쇠가 됩니다. 소통은 단순히 말을 주고받는 것이 아니라, 서로의 존재를 인정하며 함께 생존할 방법을 모색하는 숭고한 과정입니다. 결국 데이터는 윤리적 판단을 위한 필수적인 재료이지만, 그 자체가 정답을 알려주지는 않습니다. 불확실성이 가득한 시대에 우리가 내리는 결정은 단순히 사실을 확인하는 과정이 아니라, 우리가 어떤 가치를 지향할 것인지 선택하는 과정입니다. 특정 집단에 대한 낙인이나 분노로 문제를 해결하려 하기보다, 연대와 책임의 원리를 바탕으로 끊임없이 질문을 던져야 합니다. 미리 고민하고 소통하는 노력이 뒷받침될 때, 우리는 예기치 못한 혼란 속에서도 후회 없는 선택을 내리며 더 건강한 사회로 나아갈 수 있을 것입니다. 철학적 성찰과 데이터의 결합이야말로 우리가 마주한 거대한 도전을 극복할 진정한 힘입니다.

이석재

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[코로나TALK-6] 어려운 선택과 새로운 가치_이석재 교수 | 6강

코로나19 대유행은 우리에게 단순한 건강상의 위협을 넘어 비물리적인 윤리적 도전을 제시했습니다. 과거에는 경제적 번영과 개인의 건강이 상호 보완적인 가치였으나, 이제는 사회적 거리두기와 경제 활동 재개라는 두 축이 충돌하는 상황에 직면하게 된 것입니다. 이러한 어려운 선택의 순간에 우리는 어떤 가치를 우선시해야 할지 고민하게 됩니다. 급박한 상황 속에서 내리는 결정들이 우리 사회의 미래를 결정짓는 만큼, 가치 선택의 기준을 미리 성찰하는 과정이 반드시 필요합니다. 윤리적 판단의 틀을 마련하기 위해 규범 윤리학의 두 가지 주요 입장을 살펴볼 수 있습니다. 공리주의는 모든 유관한 사람을 공평하게 고려했을 때 가장 좋은 결과를 가져오는 행동을 옳다고 봅니다. 반면 칸트의 의무론은 결과가 아무리 좋더라도 결코 위배해서는 안 되는 도덕적 의무와 기본권이 존재한다고 주장합니다. 이 두 이론은 우리가 직면한 구체적인 사례들을 분석하고 해결책을 모색하는 데 있어 서로 다른 관점과 함의를 제공하며 논의의 기초가 됩니다. 경제 활동 재개와 방역 유지 사이의 갈등은 공리주의와 의무론이 격돌하는 대표적인 지점입니다. 공리주의적 관점에서는 각 정책이 가져올 이득과 손해를 수치화하여 전체 구성원에게 최선의 결과를 낳는 방향을 선택하려 합니다. 하지만 의무론적 입장에서는 소수의 생명 상실을 다수의 경제적 혜택으로 정당화할 수 없다고 반박합니다. 이때 중요한 것은 추상적인 논쟁이 아니라, 실제 감염률과 경제적 피해 규모를 보여주는 구체적인 데이터에 기반하여 판단을 내리는 일입니다. 한정된 백신을 어떻게 배분할 것인가의 문제 역시 복잡한 윤리적 숙고를 요구합니다. 미래의 더 큰 효용을 위해 효율적인 생산과 보급에 집중할 것인지, 아니면 노약자와 영유아 같은 사회적 약자를 우선적으로 보호할 것인지에 대한 선택입니다. 공리주의는 사회 전체의 이익을 극대화하는 시점과 방식을 고민하는 반면, 의무론은 특정 집단에 대한 배려와 기본권 보호를 강조합니다. 이러한 결정 과정에서 축적된 데이터는 각 선택이 가져올 실질적인 효과를 예측하는 핵심 근거가 됩니다. 마스크 착용에 대한 문화적 차이는 과학적 지식만큼이나 역사적 경험과 데이터 분석이 중요함을 보여줍니다. 어떤 사회에서는 마스크가 효과적임을 알면서도 문화적 반감으로 인해 착용을 꺼리는 반면, 다른 사회에서는 자연스럽게 수용되기도 합니다. 이는 과학적 사실이 때로는 문화적 체험에 의해 무력화될 수 있음을 시사합니다. 따라서 효과적인 방역을 위해서는 단순한 정보 전달을 넘어, 각 공동체가 가진 고유한 태도와 배경에 대한 정밀한 데이터 수집과 분석이 병행되어야 합니다. 다양한 의견 충돌 속에서 합리적인 소통은 공동체를 유지하는 강력한 힘이 됩니다. 자신의 입장을 명확히 밝히고 근거를 제시하는 과정은 서로의 차이를 인정하고 공감을 형성하는 토대가 됩니다. "동의하지 않지만 왜 그렇게 생각하는지 이해한다"는 태도는 우리가 같은 배를 탄 공동체 구성원임을 확인시켜 줍니다. 이러한 존중과 소통은 갈등을 넘어 타협과 중도의 길을 열어주며, 위기 상황에서 발생할 수 있는 극단적인 분노나 낙인찍기를 방지하는 방책이 됩니다. 코로나19 대유행은 사회의 취약한 고리를 드러내며 불평등의 문제를 더욱 심화시키고 있습니다. 경제 지표는 상승하는데 서민의 삶은 피폐해지는 '그레이트 디커플링' 현상은 우리 사회의 윤리적 기반을 되묻게 합니다. 위기는 모두에게 평등하게 다가오지 않으며, 약자에게 더욱 가혹한 법입니다. 따라서 우리는 데이터에 기반한 합리적 판단을 내리는 동시에, 소외된 이들을 포용하는 새로운 가치를 정립해야 합니다. 미리 고민하고 소통하는 과정만이 걷잡을 수 없는 혼란을 막는 유일한 길입니다.

이석재

카오스재단코로나19 과학토크

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[코로나TALK-4] 코로나19에 대한 질문들이 너무 좋아 감탄하고 있는데요...신의철 교수 | 4강

바이러스가 우리 몸에 침입하면 면역 체계는 즉각적인 방어 태세에 돌입합니다. 가장 먼저 작동하는 것은 인터페론으로, 감염된 세포가 주변 세포에 경고 신호를 보내 항바이러스 상태를 유도합니다. 이후 B세포가 생성하는 항체와 감염된 세포를 직접 제거하는 세포독성 T세포가 가세하여 보다 근원적인 방어를 수행합니다. 이러한 면역 반응은 특정 바이러스를 기억하고 재침입 시 더 강력하게 대응하는 특이성과 면역 기억이라는 핵심적인 특징을 지니고 있습니다. 항체 중에서도 특히 중요한 것은 바이러스의 세포 침투를 원천 봉쇄하는 중화항체입니다. 코로나19 바이러스는 표면의 스파이크 단백질을 우리 몸의 ACE2 수용체와 결합시켜 세포 안으로 침투하는데, 중화항체는 이 결합 부위를 차단하여 감염을 막습니다. 현재 개발 중인 대부분의 백신과 혈장 치료제는 바로 이 중화항체를 효과적으로 유도하거나 활용하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 다만 완치 후 생성된 항체가 얼마나 오래 지속될지는 향후 백신 접종 주기를 결정하는 중요한 변수가 됩니다. T세포는 이미 감염된 세포를 찾아내어 파괴함으로써 바이러스의 증식과 확산을 차단하는 역할을 합니다. 흥미로운 점은 코로나19에 노출된 적 없는 사람 중 일부에서도 이 바이러스에 반응하는 T세포가 발견된다는 사실입니다. 이는 과거 일반 감기를 일으키는 다른 코로나바이러스에 감염되었던 경험이 교차 면역 반응을 일으킨 결과로 추정됩니다. 이러한 면역 기억은 백신이 지향하는 핵심 목표 중 하나로, 바이러스 재침입 시 신속한 대응을 가능하게 합니다. 면역 반응이 항상 우리 몸에 이로운 것만은 아닙니다. '사이토카인 폭풍'이라 불리는 과잉 염증 반응은 오히려 환자의 상태를 악화시키고 사망에 이르게 하는 주범이 되기도 합니다. 면역 세포가 분비하는 매개 물질인 사이토카인이 적절한 수준을 넘어 과도하게 쏟아져 나오면, 바이러스뿐만 아니라 정상적인 폐 조직까지 심각하게 손상시키기 때문입니다. 고령층에서 사망률이 높은 이유 중 하나도 노화로 인해 염증 반응이 강해지는 '염증 노화' 현상과 관련이 깊은 것으로 분석됩니다. 최근 의과학계는 단일세포 분석 기법을 통해 중증 환자와 경증 환자의 면역 세포 특성을 정밀하게 비교하고 있습니다. 연구 결과에 따르면, 중증 인플루엔자 환자는 주로 인터페론 반응이 두드러지는 반면, 코로나19 환자는 경증과 중증을 막론하고 염증 반응이 공통적으로 나타납니다. 특히 사망 위험이 높은 중증 코로나19 환자의 경우, 일반적인 염증 반응에 인터페론 반응이 추가로 더해지는 복합적인 양상을 보인다는 사실이 밝혀졌습니다. 인터페론은 초기 방어에 중요한 '착한 면역'의 상징이었으나, 중증 코로나19 상황에서는 오히려 염증을 증폭시키는 '나쁜 면역'으로 작용할 가능성이 제기되었습니다. 대식세포를 과도하게 활성화하여 염증 반응을 가속함으로써 폐 손상을 심화시킬 수 있다는 것입니다. 이러한 발견은 향후 치료제 개발 시 단순히 바이러스를 억제하는 것을 넘어, 특정 사이토카인의 기능을 정교하게 제어하는 항염증 전략이 병행되어야 함을 시사합니다. 코로나19의 미래에 대해 전문가들은 결국 이 바이러스가 일반적인 감기나 계절성 독감처럼 우리 곁에 정착할 것으로 전망합니다. 효과적인 백신과 중증화를 막는 치료제가 보급된다면, 사회적 위협 수준은 점차 낮아질 것입니다. 면역 체계가 바이러스를 완전히 박멸하지 못하더라도, 면역 기억을 통해 치명률을 낮추고 가벼운 질환으로 관리할 수 있는 단계에 도달하는 것이 궁극적인 방역의 목표가 될 것입니다.

신의철

카오스재단코로나19 과학토크

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[COVID-19_talk_4] Good and Bad Immune Responses in COVID-19_EuiCheol Shin Professor | 4강

바이러스가 우리 몸에 침입하면 면역 체계는 즉각적인 방어 태세에 돌입합니다. 가장 먼저 작동하는 것은 인터페론이라는 사이토카인으로, 주변의 감염되지 않은 세포들에 경고 신호를 보내 항바이러스 상태를 유도합니다. 이어 B세포가 생성하는 항체는 바이러스가 세포 내로 침투하지 못하도록 중화 작용을 수행하며, 세포 독성 T세포는 이미 감염된 세포를 직접 제거하여 바이러스의 증식을 억제합니다. 이러한 유기적인 협력은 우리 몸을 지키는 핵심적인 방어 기제입니다. 항체 반응의 핵심은 '중화' 기능에 있습니다. 코로나19 바이러스는 표면의 스파이크 단백질을 인체 세포의 ACE2 수용체와 결합시켜 침투하는데, 중화 항체는 이 결합 부위를 차단하여 감염을 원천 봉쇄합니다. 완치자의 혈장을 이용한 치료나 현재 개발 중인 다양한 백신들 역시 이러한 중화 항체 형성을 주된 목표로 삼고 있습니다. 다만 항체의 지속 기간은 바이러스마다 다르기에, 면역력이 얼마나 유지될지는 향후 중요한 연구 과제입니다. T세포는 감염된 세포를 직접 파괴함으로써 바이러스의 복제 공장을 폐쇄하는 역할을 합니다. 특히 항체와 T세포는 '특이성'과 '기억'이라는 놀라운 특성을 지닙니다. 한 번 마주한 바이러스의 정보를 기억해 두었다가, 재침입 시 훨씬 빠르고 강력하게 대응하는 것입니다. 흥미로운 점은 일반 감기 코로나바이러스에 노출되었던 경험이 T세포의 교차 면역 반응을 유도하여, 코로나19 감염 시 증상을 완화하는 데 기여할 가능성이 있다는 연구 결과입니다. 백신은 우리 몸에 가짜 감염 상황을 경험하게 하여 면역 기억을 형성하는 원리를 이용합니다. 불활화 백신부터 단백질 재조합, 최신 기술인 DNA 및 RNA 유전자 백신까지 다양한 방식이 존재하지만, 궁극적인 지향점은 같습니다. 바로 바이러스의 침입을 막는 중화 항체와 장기적인 방어력을 제공하는 기억 B세포 및 T세포를 안전하게 유도하는 것입니다. 이는 인류가 바이러스와의 전쟁에서 승리하기 위해 선택한 가장 과학적인 전략이라 할 수 있습니다. 면역 반응이 항상 우리 몸에 이로운 것만은 아닙니다. 때로는 면역 체계가 과도하게 활성화되어 오히려 인체를 공격하는 '과잉 염증 반응', 즉 사이토카인 폭풍이 발생하기도 합니다. 이는 고령층이나 기저질환자에게서 치명적인 폐 손상을 일으키는 주요 원인이 됩니다. 따라서 중증 환자 치료에는 바이러스 증식을 막는 항바이러스제뿐만 아니라, 과도한 염증을 조절하는 스테로이드나 사이토카인 차단제 같은 항염증 치료제의 적절한 병행이 필수적입니다. 최근의 정밀 의학 기법인 단일 세포 분석은 중증 환자와 경증 환자의 면역 세포 특성을 개별적으로 파악할 수 있게 해줍니다. 연구 결과, 중증 코로나19 환자에게서는 일반적인 염증 반응뿐만 아니라 인터페론 반응이 비정상적으로 추가되어 나타난다는 사실이 밝혀졌습니다. 초기 방어에 중요한 인터페론이 중증 단계에서는 오히려 염증을 증폭시키는 나쁜 역할을 수행할 수 있다는 것입니다. 이러한 발견은 환자의 상태에 따른 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 단서를 제공합니다. 고령층이 코로나19에 취약한 이유는 단순히 면역력이 약해서가 아니라, 면역 노화에 따른 '염증성 노화(Inflammaging)' 현상 때문이기도 합니다. 나이가 들수록 기초적인 염증 수치는 높아지고 면역 반응의 조절 능력은 떨어지면서, 바이러스 침입 시 과잉 염증으로 이어질 가능성이 커집니다. 결국 면역이란 '강함'과 '약함'의 문제라기보다 '균형'의 문제입니다. 우리 몸의 방역 최전선인 면역계가 적절한 수준에서 조화롭게 작동할 때 비로소 진정한 건강을 유지할 수 있습니다.

신의철

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나 인터뷰] 신의철 _면역력이 무엇인가요? 면역에 대한 오해

우리가 흔히 말하는 면역력에 대한 오해를 바로잡을 필요가 있습니다. 많은 이들이 특정 음식이나 영양제로 면역력을 높일 수 있다고 믿지만, 의학적으로 면역은 훨씬 복잡하고 구체적인 개념입니다. 항암 치료나 장기 이식 등 특수한 의료적 상황이 아니라면, 일반인의 면역 체계는 대부분 정상 범주 내에서 작동합니다. 따라서 면역력을 총체적인 질병 저항성으로 이해하기보다는, 잘 먹고 잘 자는 상식적인 건강 관리에 집중하는 것이 훨씬 효율적이고 바람직한 태도라고 할 수 있습니다. 코로나19와 관련해 자주 언급되는 사이토카인 폭풍은 사실 '과잉 염증 반응'으로 이해하는 것이 정확합니다. 이는 젊은 층에서만 발생하는 특이 현상이 아니라, 고령자를 포함해 사망에 이르는 환자들에게서 공통적으로 나타나는 면역 제어 실패 현상입니다. 염증 반응은 본래 우리 몸을 보호하기 위한 면역 체계의 일환이지만, 이것이 조절되지 않고 전신으로 확산될 때 오히려 치명적인 결과를 초래합니다. 즉, 면역 반응이 항상 강하다고 해서 좋은 것만은 아니라는 점을 시사합니다. 백신의 핵심 원리는 바이러스가 세포 내로 침투하지 못하도록 막는 중화 항체를 형성하는 데 있습니다. 하지만 바이러스는 끊임없이 변이를 일으키며 이러한 항체의 감시망을 빠져나가려 시도합니다. 이를 보완하기 위해 최근에는 중화 항체뿐만 아니라 제2의 방어선인 T세포 반응의 중요성이 강조되고 있습니다. T세포는 변이된 바이러스에 대응하여 면역 체계가 보다 입체적이고 지속적인 방어력을 갖출 수 있도록 돕는 결정적인 역할을 수행하기 때문입니다. 코로나19와 같은 RNA 바이러스는 DNA 바이러스에 비해 변이 발생률이 현저히 높습니다. 이러한 변이는 계획된 것이 아니라 무작위적으로 일어나며, 그중에서 인체 내 면역 반응을 피하고 효율적으로 증식하는 변이체들이 자연 선택을 통해 살아남게 됩니다. 바이러스는 자손을 엄청나게 많이 만들어내는 특성이 있어, 환경에 가장 잘 적응한 개체가 우세종이 되는 진화론적 과정을 거칩니다. 이는 바이러스가 생존을 위해 끊임없이 변화하는 존재임을 보여주는 대목입니다. 바이러스의 진화 방향이 반드시 독성이 약해지는 쪽으로만 흐르는 것은 아닙니다. 치명률이 극단적으로 높아 전파 기회를 잃는 경우에는 독성이 약해지는 경향을 보일 수 있지만, 코로나19처럼 적절한 생존력을 갖춘 경우에는 상황에 따라 다양한 방향으로 변이할 수 있습니다. 결국 바이러스의 확산을 막기 위해서는 방역, 의료, 과학적 대응이라는 세 가지 축이 유기적으로 작동해야 합니다. 특히 과학적 영역에서의 체계적인 조직화와 대응은 향후 발생할 수 있는 위기 상황에서 매우 중요한 요소가 될 것입니다.

신의철

카오스재단코로나19 과학토크

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[COVID-19_talk_3] RT-PCR, the biggest contributor in Korea's successful quarantine _Hyunsook Lee | 3강

불확실성의 시대에 우리를 인도하는 것은 결국 정확한 데이터와 진실입니다. 분자생물학의 중심 원리인 '센트럴 도그마'는 정보의 흐름을 설명하며, 이는 코로나19라는 거대한 재난을 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다. 전 세계 연구자들의 학술 데이터와 신뢰도 높은 정보를 종합하여 바이러스의 실체를 파악하는 일은 단순한 지식 습득을 넘어 생존을 위한 필수적인 과정입니다. 우리는 데이터를 통해 바이러스의 행동 방식을 이해하고, 이를 바탕으로 사회적 대응 전략을 수립함으로써 막연한 공포에서 벗어나 과학적인 해결책을 모색할 수 있습니다. 코로나19 바이러스의 기원을 둘러싼 논란은 과학적 데이터를 통해 명확히 정리될 수 있습니다. 유전체 분석 결과, 바이러스는 박쥐에서 시작해 중간 매개 동물을 거쳐 인간에게 전파되었으며, 이는 인위적인 조작보다는 자연적인 재조합의 결과임을 시사합니다. 항공 이동 경로와 일치하는 확산 패턴은 특정 지역에 대한 비난보다 선제적인 방역과 정보 공유의 중요성을 일깨워줍니다. 초기 단계에서 투명한 정보 공개와 신속한 역학 조사가 이루어졌다면 팬데믹이라는 전 지구적 재난을 지연시키거나 막을 수 있었을 것이라는 아쉬움은 우리에게 큰 교훈을 남깁니다. 한국이 방역의 모범 사례로 꼽힐 수 있었던 결정적 요인은 RT-PCR 기반의 신속한 진단 체계 구축에 있습니다. 메르스 사태의 경험을 거울삼아 질병관리본부는 확진자 발생 초기부터 바이오 기업들과 협력하여 진단 키트 개발에 박차를 가했습니다. 핵산을 증폭하여 바이러스의 존재를 확인하는 이 방법은 무증상 감염자까지 정밀하게 찾아낼 수 있어 확산 방지에 핵심적인 역할을 했습니다. 특히 바이러스의 변이가 적은 부위를 표적으로 삼아 민감도와 특이도를 높인 기술력은 전 세계적으로 그 우수성을 인정받았으며, 이는 보이지 않는 곳에서 헌신한 수많은 연구자와 방역 인력의 노고가 있었기에 가능했습니다. 치료제 개발에 있어서는 에볼라 치료제로 개발되었던 렘데시비르가 긴급 사용 승인을 받으며 표준 치료제로 자리 잡았습니다. 바이러스의 RNA 복제 효소를 저해하는 이 약물은 중증 환자의 회복 기간을 단축하는 효과를 보여주었습니다. 하지만 감염병 치료제는 공공재적 성격이 강함에도 불구하고, 경제적 논리에 밀려 개발이 중단되거나 지연되는 경우가 많습니다. 이번 팬데믹을 계기로 감염병 치료제와 백신 개발을 국가적, 국제적 차원의 필수 과제로 인식하고, 임상 시험의 효율성을 높일 수 있는 시스템을 마련해야 합니다. 이는 단순히 현재의 위기를 넘기는 것을 넘어 미래의 또 다른 감염병에 대비하는 안보의 영역입니다. 백신은 집단 면역을 형성하여 팬데믹을 종식시킬 수 있는 가장 확실한 수단입니다. 바이러스의 스파이크 단백질을 표적으로 삼아 항체를 형성하는 백신 개발은 생물학적으로 명확한 원리를 따르지만, 안전성과 유효성을 검증하기 위한 엄격한 임상 과정을 거쳐야 합니다. 최근에는 바이러스 벡터나 핵산 백신과 같은 최신 기술이 도입되어 개발 기간을 단축하려는 노력이 이어지고 있습니다. 비록 백신 개발에는 막대한 비용과 시간이 소요되지만, 이를 가속화하기 위한 '패스트 트랙' 제도와 국제적 협력은 필수적입니다. 백신은 단순히 개인의 보호를 넘어 사회 전체의 안전망을 구축하는 공중보건의 핵심 자산이기 때문입니다. 코로나19의 치명률은 고령층이나 비만, 당뇨, 고혈압 등 기저 질환을 가진 그룹에서 유독 높게 나타납니다. 이는 바이러스 자체가 가진 위험성뿐만 아니라, 우리 몸의 면역 체계와 기저 질환 사이의 복잡한 상호작용이 결과에 큰 영향을 미친다는 것을 의미합니다. 또한 팬데믹 상황에서 의료 자원이 코로나19에 집중되면서 응급 환자나 다른 중증 질환자들이 적절한 치료 시기를 놓치는 부작용도 관찰되고 있습니다. 따라서 우리는 단순히 확진자 수를 줄이는 것을 넘어, 의료 시스템의 붕괴를 막고 취약 계층을 보호할 수 있는 입체적인 대응 전략을 수립해야 합니다. 미래에 닥칠지 모를 '감염병 X'에 대비하기 위해서는 과학적 세계관에 기반한 통합적인 대응 체계가 필요합니다. 노동 집약적인 진단 방식을 개선할 수 있는 휴대용 원스톱 진단 기기 개발과 더불어, 각 기관에 흩어진 데이터를 통합하여 분석할 수 있는 국가 주도의 데이터 센터 구축이 시급합니다. 또한 감염병 정보는 국가 안보와 직결된다는 인식 아래 전 세계적인 정보 공유와 외교적 협력이 이루어져야 합니다. 리더는 전문가들의 다양한 의견을 종합하여 입체적인 판단을 내려야 하며, 우리 사회 구성원 모두가 데이터를 중시하는 과학적 사고를 가질 때 비로소 어떤 재난도 슬기롭게 극복할 수 있을 것입니다.

이현숙

카오스재단코로나19 과학토크

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[코로나TALK-3] 코로나19 한국 방역의 핵심은 RT-PCR? _이현숙 교수 | 3강

불확실성의 시대에 데이터는 진실을 안내하는 이정표가 됩니다. 코로나19라는 전례 없는 재난 속에서 분자생물학적 데이터는 바이러스의 정체를 밝히고 대응 전략을 세우는 핵심 근거가 되었습니다. 생명 현상의 기본 원리인 '센트럴 도그마'를 통해 정보가 어떻게 전달되고 단백질로 구현되는지 이해하는 것은 바이러스의 생존 전략을 파악하는 첫걸음입니다. 신뢰도 높은 학술 데이터와 기사들을 종합하여 분석할 때 비로소 우리는 막연한 공포에서 벗어나 과학적인 해결책을 모색할 수 있습니다. 바이러스의 기원을 추적하는 유전체 분석 데이터는 근거 없는 음모론을 잠재우는 강력한 도구입니다. 코로나19 바이러스의 확산 패턴은 비행기를 이용한 사람의 이동 경로와 정확히 일치하며, 이는 인위적인 조작이 아닌 자연적인 전파임을 시사합니다. 박쥐에서 시작된 바이러스가 중간 숙주를 거쳐 인간에게 적응하는 과정은 분자생물학적으로 증명된 사실입니다. 비록 기원 파악이 당장의 재난 극복에 직접적인 도움을 주지는 않더라도, 투명한 정보 공개와 과학적 분석은 팬데믹의 확산을 지연시키는 데 필수적인 역할을 합니다. 한국이 방역의 '커브 플래트닝'에 성공할 수 있었던 결정적 요인은 선제적인 RT-PCR 진단 도입에 있었습니다. 메르스(MERS) 사태의 경험을 바탕으로 구축된 진단 체계는 무증상 감염자까지 정밀하게 찾아내어 지역사회 전파를 차단하는 방어벽이 되었습니다. 항체 진단과 달리 바이러스의 핵산을 직접 증폭하는 방식은 감염 초기 단계에서도 높은 민감도를 자랑합니다. 이러한 성과는 보이지 않는 곳에서 헌신한 연구사들과 방역 관계자들의 노동이 뒷받침된 결과이며, 향후에는 노동 집약적인 과정을 개선한 효율적인 진단 기기 개발이 병행되어야 합니다. 바이러스의 생활사를 이해하면 치료제 개발의 방향성이 보입니다. 코로나19 바이러스는 표면의 스파이크 단백질을 통해 우리 몸의 ACE2 수용체와 결합하여 세포 내로 침투합니다. 현재 표준 치료제로 주목받는 렘데시비르는 바이러스의 RNA 복제 과정을 방해하는 원리를 이용합니다. 이 외에도 바이러스의 결합을 원천 차단하는 중화 항체나 혈장 치료제 등이 유망한 후보로 거론되고 있습니다. 다만, 특정 약물의 효과를 맹신하기보다는 기저 질환과의 상관관계를 고려한 정밀한 임상 시험과 데이터 축적이 선행되어야 진정한 게임 체인저를 확보할 수 있습니다. 백신 개발은 건강한 사람에게 투여된다는 점에서 치료제보다 훨씬 엄격한 안전성 검증을 요구합니다. 바이러스 자체를 약화시키거나 핵산 백신을 활용하는 등 다양한 플랫폼이 시도되고 있지만, 실제 상용화까지는 막대한 비용과 시간이 소요됩니다. 역사적으로 백신을 통해 완전히 퇴치된 질병은 천연두가 유일할 정도로 바이러스와의 싸움은 험난합니다. 그럼에도 불구하고 스파이크 단백질을 표적으로 하는 최신 기술들은 희망적인 데이터를 보여주고 있으며, 공공재적 성격을 띤 백신 개발을 위해 국가적 차원의 전폭적인 지원과 패스트 트랙 시스템이 필요합니다. 팬데믹은 의료 체계 전반에 심각한 영향을 미치며, 코로나19 환자뿐만 아니라 응급 처치가 필요한 일반 환자들의 생명까지 위협합니다. 데이터에 따르면 감염병 확산 시기에 일반 중환자실 이용률이 급감하는 현상이 나타나는데, 이는 치료 시기를 놓치는 2차 피해로 이어질 수 있습니다. 이러한 위기를 극복하기 위해서는 각 기관에 흩어진 의료 데이터를 통합하여 분석할 수 있는 국가 주도의 데이터 센터 건립이 시급합니다. 개인 정보를 보호하면서도 연구자들이 데이터를 자유롭게 활용할 수 있는 환경이 조성될 때, 우리는 비로소 미래의 '감염병 X'에 대비할 수 있는 안보 체계를 갖추게 됩니다. 재난 극복의 핵심은 전문가들의 입체적인 정보를 종합하여 책임감 있는 판단을 내리는 리더십에 있습니다. 역학 조사, 바이러스 연구, 외교적 협력 등 어느 한 분야의 지식만으로는 거대한 팬데믹의 파고를 넘을 수 없습니다. 데이터를 중시하는 과학적 세계관을 바탕으로 투명하게 정보를 공유하고 전 세계가 협조할 때 비로소 인류는 감염병으로부터 안전한 사회를 만들 수 있습니다. 과학은 단순히 지식의 나열이 아니라 미래를 대비하는 가장 강력한 도구입니다. 이번 사태를 거울삼아 구축된 과학적 대응 시스템은 우리 사회를 더욱 건강하고 회복 탄력성 있는 공동체로 인도할 것입니다.

이현숙

카오스재단코로나19 과학토크

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[과학을 찾는 사람들] 김선자 연구사 2편 : SF영화 월드컵

영화 '컨테이젼'과 '감기'는 바이러스의 확산 과정을 생생하게 그려냅니다. '컨테이젼'은 박쥐를, '감기'는 조류독감을 소재로 하여 바이러스가 어떻게 인간 사회에 침투하는지 보여줍니다. 특히 박쥐는 포유류의 약 25%를 차지하며 1,116종이 넘는 다양한 종이 존재하는데, 이들은 약 130여 종의 바이러스를 보유하고 있으며 그중 60종은 인수공통 바이러스입니다. 인간의 무분별한 생태계 파괴로 서식지를 잃은 동물들이 인간과 접촉하며 원래 동물에게만 머물러야 했던 바이러스들이 인류를 위협하게 된 것입니다. 영화적 허구는 공포를 극대화하지만 실제 과학과는 차이가 있습니다. 치사율 100%의 바이러스가 순식간에 퍼지는 설정은 현실적으로 불가능에 가깝습니다. 대개 전파력이 강하면 치사율이 낮고, 치사율이 너무 높으면 숙주가 빨리 죽어 전파가 차단되기 때문입니다. 유일한 예외라면 이미 죽은 상태로 움직이며 바이러스를 퍼뜨리는 좀비뿐일 것입니다. 바이러스는 자신의 생존과 번식을 위해 숙주와 공생하거나 적절한 균형을 유지하는 방향으로 진화하는 특성을 가집니다. 현대 의학 기술이 눈부시게 발전했음에도 불구하고 바이러스와 관련된 허무맹랑한 가짜뉴스는 여전히 기승을 부립니다. 5G 기지국이나 무선 인터넷 전파를 통해 바이러스가 퍼진다는 주장이 대표적입니다. 하지만 바이러스는 반드시 살아있는 숙주 세포가 있어야만 활동할 수 있는 존재입니다. 공기 중에 노출되면 단 몇 시간 만에 사멸하며, 물리적인 파동이나 전파를 타고 이동하는 것은 과학적으로 전혀 불가능한 일임을 명확히 인지해야 합니다. 면역력 강화에 대한 오해도 바로잡을 필요가 있습니다. 특정 음식을 먹는다고 해서 바이러스가 즉시 완치되는 것은 아닙니다. 예를 들어 김치는 그 자체로 치료제는 아니지만, 포함된 유익균들이 장내 환경을 개선하여 전반적인 면역체계를 강화하는 데 도움을 줍니다. 우리 몸은 운동, 영양 섭취, 휴식 등이 복합적으로 작용하여 방어 체계를 구축합니다. 따라서 평소 건강한 생활습관을 유지하는 것이 보이지 않는 바이러스로부터 자신을 지키는 가장 확실한 방법입니다. 인류 역사상 가장 무서운 질병 중 하나였던 천연두는 백신을 통해 정복된 대표적인 사례입니다. 소의 젖을 짜는 여인들이 우두 바이러스에 노출되어 자연스럽게 항체를 형성했다는 사실에서 백신의 원리가 발견되었습니다. 이처럼 과학은 막연한 공포를 이성적인 대응으로 바꾸어 줍니다. 영화 '컨테이젼'이 주는 교훈처럼, 우리는 과학적 근거를 바탕으로 경각심을 가지고 예방수칙을 준수함으로써 바이러스가 초래하는 사회적 위기를 극복해 나갈 수 있습니다.

국립과천과학관과학을 찾는👀사람들

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[코로나 인터뷰] 황승식 _방역, 정치, 집단면역. 질병역학 전문가가 말하는 코로나19

감염병의 예방은 단순히 의료 기술만으로 해결될 수 있는 문제가 아닙니다. 우리가 흔히 말하는 '방역'은 감염병의 예방과 관리를 아우르는 개념으로, 확진자의 치료와 격리를 넘어 사회 전반의 시스템을 조정하는 과정을 포함합니다. 예를 들어 폐암을 예방하기 위해 담배 제조와 광고를 규제하는 법률적 조치가 필요하듯, 감염병 확산 방지를 위해서도 다양한 사회적 규제와 정책적 결정이 필수적입니다. 결국 팬데믹 상황에서 방역의 성패는 전문가의 조언을 바탕으로 국가가 얼마나 올바르고 책임감 있는 결정을 내리느냐에 달려 있습니다. 사태 초기 특정 집단이 감염의 원천이라는 사회적 낙인이 찍히기도 했으나, 이는 바이러스의 생물학적 기전을 오해한 결과입니다. 또한 스웨덴의 사례로 화제가 되었던 '집단면역' 역시 그 자체가 독립적인 정책이 될 수는 없습니다. 집단면역은 방역 대책을 통해 도달하고자 하는 최종적인 목표이자 결과물일 뿐, 수많은 희생을 전제로 하는 성급한 선택지가 되어서는 안 됩니다. 우리는 감염병이 무차별적으로 확산될 수 있다는 점을 명확히 인지하고, 과학적 근거에 기반하여 결과로서의 면역 체계를 이해해야 합니다. 과거 사스와 메르스, 그리고 현재의 상황을 돌이켜볼 때 대략 7~8년을 주기로 새로운 감염병이 출현하고 있습니다. 이러한 위기에 선제적으로 대응하기 위해서는 단순히 국제기구의 정보에만 의존하는 단계를 넘어서야 합니다. 특히 감염병 유입 가능성이 높은 주요 국가의 외교공관에 감염병 전문가를 배치하여 독자적인 정보 수집 체계를 구축하는 것이 중요합니다. 공식적인 정보와 현장의 실시간 데이터를 종합적으로 분석할 수 있을 때 비로소 국경 봉쇄와 같은 사후약방문식 처방이 아닌, 실효성 있는 선제적 방역 정책을 수립할 수 있습니다. 앞으로의 해외여행은 과거와 달리 비즈니스나 공무 등 필수적인 목적 위주로 재편될 가능성이 높습니다. 전 세계를 자유롭게 오가던 시대에서 인접 국가 간의 철저한 관리 체계를 바탕으로 한 제한적 이동의 시대로 변화하고 있는 것입니다. 이러한 변화 속에서 '역학'이라는 학문의 중요성은 더욱 커지고 있습니다. 과거에는 주로 의사들이 담당하던 분야였으나, 이제는 수학적 모델링과 빅데이터 분석 역량을 갖춘 전문가들이 대거 참여하고 있습니다. 인구 집단 내 감염병의 분포와 원인을 파악하기 위해 수학적 훈련을 받은 인재들이 감염병 모델을 설계하며 방역의 과학적 토대를 마련하고 있습니다. 예방의학은 환자를 직접 진료하는 임상의학과 실험실 중심의 기초의학 사이에서 사회 전체의 건강을 설계하는 핵심적인 분야입니다. 하지만 국내에서 감염병 역학을 전공하는 전문가는 손에 꼽을 정도로 적은 것이 현실입니다. 전쟁이 일어나기 전부터 무기를 준비하듯, 팬데믹이라는 국가적 위기에 대비하기 위해서는 평상시에도 역학 전문가들을 체계적으로 양성해야 합니다. 이번 팬데믹은 우리 사회에 역학의 중요성을 각인시키는 계기가 되었습니다. 불확실성이 가득한 시대에 데이터에 기반한 과학적 분석으로 공동체를 지키는 전문가들의 역할은 앞으로 더욱 강조될 것입니다.

황승식

카오스재단코로나19 과학토크

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[COVID-19_talk_2] The probability for the virus to have been artificially made in Wuhan? _Jong Bhak | 2강

게놈은 생명체의 모든 유전 정보를 담고 있는 설계도와 같습니다. 인간의 정보가 0과 1로 이루어진 디지털 신호라면, 생물학적 정보는 A, T, G, C라는 네 가지 화학 신호의 조합으로 구성됩니다. 코로나바이러스는 이 중 RNA 형태의 게놈을 가진 바이러스로, 특히 단일 가닥의 양성 가닥 구조를 띠고 있습니다. 이러한 구조적 특징 덕분에 바이러스는 인간 세포에 침투하자마자 별도의 변환 과정 없이 즉각적으로 단백질을 생성하며 빠르게 복제와 감염을 진행할 수 있는 강력한 효율성을 갖추게 됩니다. 바이러스의 게놈을 해독하는 것은 감염병 대응의 가장 핵심적인 단계입니다. 게놈 서열을 분석하면 해당 바이러스가 어떤 종인지 명확히 동정할 수 있을 뿐만 아니라, 변이의 흐름을 파악하여 미래의 재발 가능성을 컴퓨터로 예측할 수 있습니다. 특히 백신과 치료제 개발에 있어 게놈 정보는 필수적입니다. 어떤 단백질 부위를 타깃으로 삼아야 효과가 좋을지, 진단 키트를 제작할 때 어떤 서열을 탐지해야 효율적일지를 모두 계산할 수 있기 때문입니다. 즉, 게놈은 현대 방역의 정밀한 지도 역할을 수행합니다. 코로나19 바이러스는 에이즈나 일반 감기 바이러스에 비해 상대적으로 게놈 크기가 크고 구조적으로 안정적인 편에 속합니다. 하지만 이 안정적인 바이러스가 인간에게 치명적인 위협이 된 배경에는 '게놈 재조합'이라는 사건이 있었습니다. 박쥐와 천산갑 등 서로 다른 종에 기생하던 바이러스들이 특정 환경에서 유전 정보를 교환하며 새로운 잡종 바이러스를 만들어낸 것입니다. 이렇게 탄생한 변종은 인간 세포의 수용체에 기존보다 훨씬 강력하게 결합하는 능력을 갖추게 되었고, 이것이 대유행의 시발점이 되었습니다. 바이러스가 질병을 일으키기 위해서는 인간의 게놈과 상호작용하는 과정이 필요합니다. 인간 세포 표면의 ACE2와 같은 수용체 단백질이 바이러스와 결합할 때, 인종이나 민족마다 가진 유전적 특성에 따라 감염률이나 치사율에 차이가 발생할 수 있습니다. 실제로 유럽인과 아시아인 사이에는 유전적인 저항성 차이가 존재한다는 연구 결과도 있습니다. 그러나 유전적 요인보다 더 중요한 것은 사회적 방역 시스템입니다. 개인의 유전자가 아무리 우수하더라도 마스크 착용이나 거리두기 같은 사회적 노력이 동반되지 않으면 감염을 막기 어렵습니다. 인간의 게놈을 분석하면 바이러스의 족보를 찾듯 우리 민족의 기원도 추적할 수 있습니다. 한국인의 게놈은 수만 년에 걸친 복잡한 혼혈의 역사를 담고 있습니다. 약 4만 년 전 아시아 대륙으로 이동해 온 초기 인류의 흔적부터, 남방계와 북방계 인류가 한반도에서 만나 섞이며 형성된 거대한 네트워크의 결과물입니다. 바이러스가 재조합을 통해 다양성을 확보하듯, 인류 역시 끊임없는 이동과 혼합을 통해 현재의 유전적 구성을 갖추게 되었습니다. 이러한 다양성은 역설적으로 새로운 환경과 질병에 적응하는 힘이 되기도 합니다. 우리는 흔히 바이러스를 박멸해야 할 적으로 간주하지만, 생물학적 관점에서 인간과 바이러스는 떼려야 뗄 수 없는 공생 관계입니다. 놀랍게도 인간 게놈의 상당 부분은 과거에 침투했던 바이러스로부터 유래한 흔적들로 채워져 있습니다. 인류는 수억 년 동안 바이러스와 유전 정보를 주고받으며 진화해 온 존재라고도 볼 수 있습니다. 바이러스는 숙주를 모두 죽이면 자신도 번식할 수 없기에, 시간이 흐를수록 독성은 약해지고 전파력은 유지되는 방향으로 순화되며 결국 우리 곁의 풍토병으로 자리 잡게 됩니다. 이번 팬데믹은 자연재해라기보다 초기 방역과 국제적 협력의 실패가 불러온 인재에 가깝습니다. 바이러스는 정치적 국경이나 사상을 가리지 않지만, 인류는 정보 공유와 과학적 소통 대신 봉쇄와 비난을 선택하며 위기를 키웠습니다. 앞으로 다가올 새로운 감염병에 대비하기 위해서는 바이러스를 단순히 공포의 대상으로 보지 말고, 철저한 게놈 분석과 보안 기술을 통해 관리 가능한 영역으로 끌어들여야 합니다. 바이러스와의 공존은 피할 수 없는 숙명이기에, 과학적 합리성을 바탕으로 한 체계적인 대응만이 인류의 지속 가능한 미래를 보장할 것입니다.

박종화

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나TALK-2] 코로나19 우한연구소에서 나올 가능성 '빵' _박종화 교수 | 2강

게놈은 생명체가 가진 모든 유전 정보의 총합을 의미하며, 우리 몸을 구성하는 세포 속 핵 안에 염색체 형태로 존재합니다. 컴퓨터가 0과 1로 정보를 처리하듯, 생물은 A, T, G, C라는 네 가지 화학적 염기 서열을 통해 방대한 정보를 저장하고 처리합니다. 코로나바이러스는 이 중 RNA 형태의 게놈을 가진 바이러스로, 단일 가닥의 양성 가닥 구조를 취하고 있어 인체 침투 시 별도의 과정 없이 즉각적으로 단백질을 복제하며 빠르게 증식하는 특징을 보입니다. 바이러스의 게놈을 해독하는 것은 감염병 대응의 가장 핵심적인 단계입니다. 이를 통해 우리는 바이러스의 정확한 종 식별을 수행하고, 시시각각 발생하는 변이의 흐름을 파악하며 미래의 재발 가능성을 컴퓨터 모델링으로 예측할 수 있습니다. 특히 백신과 치료제 개발, 그리고 효율적인 진단 키트 제작은 모두 게놈 서열 정보를 기반으로 이루어집니다. 게놈 데이터가 전 세계적으로 공유됨으로써 인류는 유례없는 속도로 방역 체계를 구축할 수 있는 과학적 토대를 마련하게 되었습니다. 코로나19 바이러스의 탄생 배경에는 '게놈 재조합'이라는 자연적인 진화 과정이 자리 잡고 있습니다. 연구 결과에 따르면 박쥐와 천산갑에 기생하던 서로 다른 코로나바이러스가 특정 숙주 내에서 유전적으로 섞이면서 인체 수용체에 20배 이상 잘 결합하는 새로운 잡종 바이러스가 탄생한 것으로 보입니다. 이러한 재조합은 바이러스의 다양성을 높이는 생존 전략이며, 코로나바이러스는 3만 개의 염기 서열을 가진 비교적 크고 안정적인 구조를 유지하면서도 환경에 맞춰 끊임없이 변화하며 인류를 위협해 왔습니다. 바이러스가 인체에 침투할 때 핵심적인 역할을 하는 것은 세포 표면의 ACE2 수용체입니다. 코로나바이러스는 이 수용체와 결합하여 세포 내부로 진입하는데, ACE2가 많이 분포된 폐, 심장, 신장, 그리고 남성의 고환 등의 장기가 주요 공격 대상이 됩니다. 게놈 분석을 통해 이러한 침투 경로와 장기별 발현 특성을 파악하면, 어떤 환자군이 더 위험한지 혹은 어떤 증상이 나타날지를 과학적으로 예측할 수 있습니다. 이는 단순한 방역을 넘어 정밀 의료 차원의 치료 전략을 세우는 데 필수적인 정보가 됩니다. 코로나19가 전 세계적인 팬데믹으로 번진 것은 자연재해라기보다 인류의 대응 실패에 따른 인재에 가깝습니다. 바이러스 자체의 치명성보다 더 큰 문제는 국가 간의 정보 공유 부족과 이기적인 정치적 대응, 그리고 과학적 소통의 부재였습니다. 바이러스를 효과적으로 통제하기 위해서는 국경 봉쇄보다 과학자들의 긴밀한 협력과 투명한 데이터 공개가 선행되어야 했습니다. 초기 대응 단계에서 정치적 논리가 아닌 과학적 리더십이 발휘되었다면, 우리는 훨씬 더 적은 희생으로 이 위기를 관리할 수 있었을 것입니다. 바이러스와 인간의 상호작용은 각 개인의 게놈 특성에 따라 다르게 나타납니다. 인종이나 민족마다 유전적 구성이 다르기 때문에 특정 바이러스에 대한 저항성이나 치사율에서 차이가 발생할 수 있습니다. 실제로 한국인을 포함한 아시아인의 게놈은 유럽인에 비해 코로나바이러스에 대한 유전적 저항성이 상대적으로 높다는 연구 결과가 보고되기도 했습니다. 하지만 이러한 유전적 요인은 확률적인 가능성일 뿐, 실제 감염 여부와 예후는 마스크 착용이나 손 씻기와 같은 사회적 방역 수칙 준수 여부에 의해 더 크게 좌우됩니다. 인류는 수억 년의 진화 과정 속에서 바이러스와 끊임없이 공존해 왔으며, 우리 게놈의 상당 부분은 과거에 침투했던 바이러스의 흔적으로 채워져 있습니다. 바이러스를 완전히 박멸하는 것은 생태계의 원리상 불가능하며, 오히려 바이러스는 숙주와 함께 살아가기 위해 독성을 낮추고 전파력을 높이는 방향으로 순화되는 경향을 보입니다. 따라서 우리는 바이러스를 공포의 대상으로만 볼 것이 아니라, 철저한 과학적 연구를 통해 그 특성을 이해하고 관리하며 함께 살아가는 지혜를 터득해야 합니다.

박종화

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[코로나 인터뷰] 김홍빈_ 바이러스, 어떻게 대응할 것인가? 어떻게 어우러질 것인가?

코로나19는 이전의 감염병들과는 확연히 다른 특성을 보여주며 전 세계적인 유행을 일으켰습니다. 과거의 치명적인 바이러스들은 대개 증상이 나타난 후에야 전파력이 생겼지만, 코로나19는 증상이 나타나기 전부터 타인에게 전파될 수 있는 강력한 전파력을 가졌습니다. 이로 인해 감염 사실을 모르는 채 일상생활을 영위하는 과정에서 바이러스가 전 세계로 빠르게 확산되는 결과를 초래했습니다. 우리 의료계는 이러한 위기에 대응하기 위해 국가지정 입원치료 병상을 확충하고, 환자의 중증도에 따라 진료 체계를 나누는 등 과거보다 진일보한 대응 시스템을 구축하며 맞서 싸워왔습니다. 메르스 사태 이후 우리나라는 감염병 대응 역량을 강화하는 데 주력해 왔으며, 이는 이번 팬데믹 상황에서 중요한 밑거름이 되었습니다. 가장 큰 변화 중 하나는 정보의 투명한 공개와 역학조사관의 확충입니다. 중앙과 시도 단위에서 활동하는 역학조사관들이 늘어나면서 보다 정밀한 추적이 가능해졌고, 의료진의 교육 훈련도 체계적으로 이루어졌습니다. 국가지정 병상뿐만 아니라 지역 의료원들이 역할을 분담하여 경증과 중증 환자를 효율적으로 관리한 점은 향후 발생할 수 있는 또 다른 신종 감염병에 대비하는 데 있어 매우 중요한 자산이 될 것입니다. 백신과 치료제가 개발되면 모든 공포에서 해방될 것이라는 기대가 크지만, 전문가의 시각은 조금 더 신중하고 냉철합니다. 치료제는 이미 아픈 환자를 대상으로 하기에 어느 정도의 부작용을 감수할 수 있지만, 백신은 건강한 대다수 국민에게 접종하기에 훨씬 높은 수준의 안전성이 요구됩니다. 또한 매년 유행하는 인플루엔자처럼 백신과 치료제가 존재하더라도 여전히 많은 환자와 사망자가 발생할 수 있다는 점을 간과해서는 안 됩니다. 따라서 바이러스의 완전한 박멸이라는 낙관론에 기대기보다는, 피해를 최소화하며 함께 살아가는 지혜로운 대응 전략이 필요합니다. 감염내과는 단순히 환자를 진료하는 것을 넘어 병원 전체의 안전과 보건 체계를 책임지는 핵심적인 역할을 수행합니다. 머리끝부터 발끝까지 발생하는 모든 감염병을 다룰 뿐만 아니라, 항생제 오남용을 막아 내성균의 출현을 억제하고 병원 내 감염이 확산되지 않도록 관리하는 등 보이지 않는 곳에서 막중한 책임을 다하고 있습니다. 하지만 이러한 중요성에 비해 전문 인력은 여전히 부족한 실정입니다. 업무의 강도와 책임은 나날이 무거워지고 있지만, 이에 대한 사회적 인정과 제도적 보상이 획기적으로 뒷받침되지 않는다면 미래의 위기에 대응할 인력을 확보하기 어려울 것입니다. 신종 감염병은 지난 20년간 약 5~6년 주기로 인류를 위협해 왔으며, 앞으로도 새로운 미생물의 등장은 계속될 것입니다. 인류보다 훨씬 먼저 지구에 존재했던 미생물을 완전히 이기는 것은 결코 쉽지 않은 과제입니다. 따라서 세균, 바이러스, 곰팡이 등 다양한 분야를 연구하는 전문가들이 폭넓게 양성되어야 하며, 일상적인 의료 환경에서의 감염 관리 또한 상시적으로 이루어져야 합니다. 신종 감염병의 유행 여부와 상관없이 기존의 방역 체계를 충실히 유지하고 각자의 위치에서 역할을 다하는 것만이 예기치 못한 미래의 위기를 극복할 수 있는 유일한 길입니다.

김홍빈

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[강연] 코로나19 완전 종식, 결국 "이것"이 문제..?! _안광석 | 서울대 면역 긴급특강

팬데믹을 종식할 수 있는 유일한 길은 우리 몸의 면역 시스템을 깊이 있게 이해하는 데 있습니다. 인체는 감염 여부와 상관없이 물리화학적 장벽을 갖추고 있어 바이러스의 침투를 1차적으로 저지합니다. 피부와 점막의 상피세포 층은 강력한 물리적 장벽이며, 눈물이나 침 속의 라이소자임은 화학적 방어선 역할을 수행합니다. 흥미로운 점은 우리 몸속에 세포 수보다 10배나 많은 유익균인 마이크로바이옴이 존재한다는 사실입니다. 이들은 해로운 병원체가 자리 잡지 못하도록 텃세를 부리며 물리화학적 장벽의 일부로서 중요한 방어 역할을 담당합니다. 바이러스가 물리화학적 장벽을 돌파하면 수 시간 내에 선천 면역 반응이 유도됩니다. 면역 시스템의 핵심은 아군과 적군, 즉 자기와 비자기를 구분하는 정교한 능력에 있습니다. 면역 세포들은 생성 과정에서 외부 물질에만 반응하도록 교육받으며, 이 과정에서 오작동이 일어나 자기 몸을 공격하게 되면 자가면역 질환이 발생합니다. 선천 면역 단계에서는 인터페론이 분비되어 바이러스 복제를 억제하고, 자연 살해 세포가 감염된 세포를 직접 살상합니다. 이러한 초기 대응만으로도 많은 경우 바이러스는 우리 몸에서 충분히 제거될 수 있습니다. 선천 면역만으로 부족할 경우, 감염 수일 이내에 후천 면역이 활성화되어 바이러스를 완전히 제거합니다. B 세포는 항체를 만들어 재감염을 방지하고 바이러스가 신체의 다른 부위로 확산되는 것을 막아줍니다. 또한 킬러 T 세포는 세포 내부에 숨어 있는 바이러스를 탐지해 감염된 세포를 살상함으로써 바이러스의 증식을 원천 차단합니다. 바이러스는 숙주 세포가 죽으면 함께 사멸하는 절대 기생체이기 때문입니다. 특히 후천 면역의 일부 세포는 기억 세포로 남아 장기간 우리 몸을 보호하지만, 코로나19와 같은 바이러스는 항체 지속 기간이 짧아 면역학적 난제로 남아 있습니다. 우리가 감염 시 겪는 통증과 증상은 사실 병원체에 대항하는 면역 반응의 뚜렷한 징표입니다. 염증 반응은 혈관을 확장해 면역 단백질이 감염 부위로 원활히 이동하게 돕는 필수적인 치유 과정의 일부입니다. 발열은 바이러스의 증식을 억제하고 면역 세포를 활성화하며, 근육통은 근육 단백질을 분해해 항체 합성에 필요한 아미노산을 공급하는 과정에서 발생합니다. 식욕 부진 또한 병원체 증식에 필수적인 철분이나 아연 공급을 차단하려는 전략적 반응입니다. 이처럼 고통스러운 증상들은 우리 몸이 바이러스를 맞이해 전시 체제로 전환되었음을 의미합니다. 최근 연구에 따르면 선천 면역 세포들도 일종의 기억력을 가지고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이를 '훈련 면역'이라고 부릅니다. 대표적인 사례가 결핵 백신인 BCG 접종입니다. BCG를 접종하면 강력한 염증 반응이 일어나는데, 이를 통해 활성화된 선천 면역 세포들이 다른 호흡기 바이러스에 대해서도 광범위한 저항성을 갖게 됩니다. 이러한 원리를 이용해 코로나19를 포함한 다양한 팬데믹에 대응하려는 임상 연구가 전 세계적으로 진행 중입니다. 이는 특정 바이러스에 국한되지 않는 포괄적이고 신속한 방어 전략이 될 수 있습니다. 바이러스는 인간의 면역망을 피하기 위해 끊임없이 돌파구를 찾으며 진화합니다. 무증상 감염은 바이러스가 면역 반응을 적극적으로 방해하는 고도의 회피 전략 중 하나입니다. 또한 바이러스는 돌연변이를 통해 항체가 인식하는 겉모양을 바꿈으로써 후천 면역을 무력화하기도 합니다. 특히 서로 다른 바이러스가 결합해 발생하는 대변이는 집단 면역이 없는 새로운 변종을 탄생시켜 팬데믹을 유발합니다. 이에 대항해 우리 몸은 12종의 MHC 유전자를 활용해 세포 속에 숨은 바이러스 조각을 표면으로 끌어내어 킬러 T 세포에게 알리는 정교한 감시 체계를 가동합니다. 코로나19 치료제 개발은 크게 세 가지 방향으로 추진되고 있습니다. 훈련 면역을 강화하는 방법, 항체나 킬러 T 세포를 이용한 후천 면역 유도, 그리고 바이러스의 복제와 합성 과정을 직접 차단하는 생활사 억제 전략입니다. 특히 약물 재창출 방식은 안전성이 검증되어 개발 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있습니다. 비록 바이러스의 변이와 글로벌화로 인해 완전한 제거는 어렵겠지만, 과도한 염증을 제어하고 증식 속도를 늦추는 기술이 확보된다면 우리는 머지않아 이 바이러스를 통제 가능한 영역으로 길들일 수 있을 것입니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[석학인터뷰] 안광석_바이러스&면역학과 함께 걸어온 길

생명과학 연구의 궁극적인 목적은 인류의 건강 증진과 질병 예방에 있습니다. 특히 면역학은 모든 감염성 질환과 암 치료의 핵심이 되는 분야로, 그중에서도 바이러스 연구는 우리가 끝까지 도전해야 할 과제입니다. 과학자로서 자신의 연구 결과가 세계적인 교과서에 실리는 것은 그 원리가 학계에서 공식적으로 입증되었음을 의미하며 가장 큰 보람을 느끼는 순간입니다. 비록 연구 환경의 제약으로 인해 특정 바이러스 연구에 한계가 있을지라도, 기초 연구를 통해 발견한 원리들은 향후 치료제 개발의 중요한 토대가 됩니다. 바이러스의 확산은 환경 생태계와 밀접한 관련이 있습니다. HIV가 원숭이로부터 유래했듯, 자연 서식지가 파괴되고 인간과 동물의 접촉이 빈번해지면서 새로운 감염병이 인류를 위협하게 되었습니다. 또한 지구온난화로 인한 기후 변화는 아열대성 기후를 확산시켜, 과거에는 특정 지역에만 머물던 모기 매개 바이러스들이 전 세계로 창궐할 가능성을 높이고 있습니다. 따라서 환경 보존과 기후 변화 대응은 단순히 생태계 보호를 넘어 인류의 생존을 위한 필수적인 방역 대책이라고 할 수 있습니다. 전통적인 백신 개발 방식은 유정란을 이용하기 때문에 대량 생산에 시간이 오래 걸리고 급변하는 바이러스 변이에 대응하기 어렵습니다. 하지만 인공지능 기술을 활용하면 유행할 바이러스를 정밀하게 예측하고 백신을 설계하는 데 큰 도움을 받을 수 있습니다. 특히 mRNA 백신은 병원체의 염기 서열만 알면 즉시 설계가 가능하며, 기존 단백질 백신보다 생산 속도가 빠르고 경제적이라는 장점이 있습니다. 이러한 기술적 진보는 만능 인플루엔자 백신 개발과 같은 난제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 최근 주목받는 유전자 가위 기술은 만성 감염 바이러스 치료에 새로운 가능성을 제시합니다. HIV나 헤르페스처럼 체내에 잠복하는 바이러스의 유전체를 직접 절단하여 제거하는 전략은 이론적으로 충분히 가능합니다. 다만, 바이러스가 감염된 특정 세포만을 정확하게 찾아내어 유전자 가위를 전달하는 기술적 장벽을 극복하는 것이 관건입니다. 이를 위해서는 기초 과학 연구뿐만 아니라 임상 전문가들과의 다학제적 협업이 필수적이며, 영장류 모델 등을 활용한 정교한 검증 과정을 거쳐 실제 치료제로 발전시켜 나가야 합니다. 인류가 미생물을 완전히 정복하고 이기는 전략은 현실적으로 불가능에 가깝습니다. 바이러스와 세균은 인류보다 훨씬 오래전부터 지구에 존재해 왔으며, 그들의 변이와 진화 속도는 인간의 대처 능력을 상회하기 때문입니다. 따라서 우리는 바이러스를 박멸의 대상으로만 보기보다, 그들의 습성을 이해하고 피해를 최소화하는 공존의 지혜를 발휘해야 합니다. 치료제 개발과 더불어 바이러스와의 사회적 거리두기, 위생 수칙 준수와 같은 인간 행동의 변화가 병행될 때 비로소 지속 가능한 건강 사회를 구현할 수 있습니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

(ENG1-1)COVID-19 and the WHO’s response_The COVID-19 Pandemic: Korea’s Response and Challenges | 1세션 ①

세계보건기구(WHO)는 신종 감염병 위기 상황에서 데이터 수집과 정보 공유, 기술 지침 보급 등 핵심적인 역할을 수행합니다. 이번 코로나19 사태에서도 230여 개가 넘는 기술 지침을 만들어 전 세계에 공유했으며, 국제보건규약(IHR)에 따라 각국 연락 담당관들과 긴밀히 소통해 왔습니다. 특히 본부와 6개 지역 사무소, 150여 개 국가 사무소로 구성된 조직망을 통해 현장 대응에 필요한 물품을 공급하고 전문가 네트워크인 글로벌 감염병 대응 네트워크(GOARN)를 활용해 기술적 지원을 아끼지 않았습니다. 국제보건규약(IHR)은 WHO 회원국인 194개국 모두에게 구속력이 있는 법적 도구로, 질병의 국경 간 전파를 막고 국가별 대응 역량을 갖추는 것을 목적으로 합니다. WHO는 이 규약에 근거하여 국제적 공중보건 비상사태(PHEIC)를 선포하며, 각 국가는 감염병 발생 시 24시간 이내에 보고할 의무가 있습니다. 비상사태 선포는 국제적 전파 위험도와 무역 및 여행에 미치는 영향을 종합적으로 판단하여 결정됩니다. 이는 전 세계가 공통된 기준 아래 신속하게 대응할 수 있도록 돕는 중요한 근간이 됩니다. 코로나19 대응 과정에서 긴급 위원회는 초기 발생 국가들의 보고를 바탕으로 비상사태 선포와 구체적인 권고 사항을 논의해 왔습니다. 회의에서는 중국 내 사람 간 전파 양상과 기초감염재생산수(R0), 무증상 감염 사례 등을 면밀히 분석했습니다. 비상사태 선포 이후에는 취약 국가 지원과 출국 검역 강화, 그리고 과도한 여행 및 무역 제한을 지양하라는 권고가 이어졌습니다. 특히 특정 집단에 대한 낙인이나 차별을 방지해야 한다는 점을 강조하며, 객관적인 지표에 기반한 공중보건 조치를 통해 사회적 안정을 도모하고자 노력했습니다. 감염병 극복을 위한 연구개발(R&D) 분야에서도 WHO의 조정 역할은 빛을 발했습니다. 'R&D 블루프린트'를 통해 치료제와 백신 개발 로드맵을 수립하고, 전 세계가 참여하는 '연대 임상 시험'을 주도하여 치료 옵션을 비교 분석하고 있습니다. 또한 'ACT-Accelerator' 이니셔티브를 통해 여러 국제 파트너와 협력하며 저소득 및 중소득 국가도 진단기기와 백신에 공평하게 접근할 수 있도록 지원하고 있습니다. 이러한 국제적 공조는 자원이 부족한 국가들이 위기 상황에서 소외되지 않도록 하는 데 결정적인 기여를 하고 있습니다. 향후 과제는 새로운 국제 기구를 만들기보다 기존 WHO의 기능을 강화하고 국제보건규약(IHR)의 이행력을 높이는 데 집중되어야 합니다. 합동 외부 평가(JEE)와 같은 자발적 평가 항목을 의무화하여 각국의 방역 역량을 실질적으로 향상시키고, 데이터 공유 플랫폼을 고도화하여 국가 간 정보 격차를 줄여야 합니다. 특히 현장에서 직접 대응하는 국가 사무소의 기능을 강화하고, 고소득 국가와 저소득 국가의 요구를 균형 있게 반영하는 체계를 구축함으로써 미래의 또 다른 팬데믹에 대비하는 회복력 있는 보건 안보 체계를 완성해야 합니다.

지영미

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

(ENG1-2)COVID-19 pandemic and the Korean government’s response_The COVID-19 Pandemic | 1세션 ②

코로나19는 인류에게 '비대면'이라는 새로운 질서를 강요하며 우리가 경험하지 못한 거대한 변화를 몰고 왔습니다. 백신과 치료제가 부재한 상황에서 사회적 거리두기와 봉쇄는 불가피한 선택이었으며, 이는 인간과 동물, 그리고 자연이 밀접하게 연결된 '원 헬스(One Health)'의 중요성을 다시금 일깨워 주었습니다. 전 세계가 초연결 사회로 진입함에 따라 감염병의 전파 속도는 과거와 비교할 수 없을 정도로 빨라졌고, 이러한 연결성이 역설적으로 질병 확산의 핵심 기전이 되었습니다. 우리는 이제 인류의 지속 가능한 발전을 위해 자연과의 접점을 재점검하고 새로운 공존의 방식을 고민해야 하는 시점에 서 있습니다. 감염병 대응의 핵심은 감염 재생산 지수를 1 미만으로 낮추기 위한 비약물적 중재(NPI)에 있습니다. 마스크 착용과 손 씻기 같은 개인 방역부터 검역, 격리, 그리고 신속한 검사와 추적을 포함하는 3T 전략은 의료 시스템의 붕괴를 막는 든든한 버팀목이 되었습니다. 특히 생활치료센터 도입은 중증 환자 관리를 위한 의료 자원의 효율적 배분을 가능케 했으나, 민간 중심의 의료 체계가 가진 여유 자원 부족이라는 과제도 남겼습니다. 결국 성공적인 방역은 정부의 선제적 조치뿐만 아니라 지역사회와 국민의 자발적인 참여가 뒷받침될 때 비로소 완성될 수 있음을 이번 위기를 통해 확인할 수 있었습니다. 국제보건규약(IHR)은 신종 감염병 발생 시 국가 간의 협력을 도모하기 위해 만들어졌으나, 실제 위기 상황에서는 자국 보호를 우선시하는 정치적 결정 앞에 무력한 모습을 보였습니다. 국경 폐쇄와 같은 조치는 국제법상 논란의 여지가 있음에도 불구하고, 제재 수단이 없는 국제기구의 한계로 인해 각자도생의 길을 걷는 국가들이 많았습니다. 이는 과학적 근거보다 정치적 논리가 앞선 결과이며, 국제 사회의 거버넌스가 제대로 작동하지 않았음을 시사합니다. 포스트 코로나 시대에는 이러한 규약의 실효성을 높이고, 국가 간의 신뢰를 회복하여 공중보건 위기에 공동으로 대응할 수 있는 체계적인 지표 마련이 시급합니다. 세계보건기구(WHO)는 가이드라인을 제시하는 컨설턴트 조직으로서의 역할은 수행해 왔으나, 현장에서 직접 대응할 수 있는 인프라와 실행력은 여전히 부족한 실정입니다. 에볼라 사태 이후 대응 능력을 강화하기 위해 여러 프로그램을 도입하고 조직을 개편했음에도 불구하고, 대규모 팬데믹 상황에서의 순발력은 기대에 미치지 못했습니다. 이러한 구조적 약점은 국가 간 양자 외교의 비중을 높이는 결과를 초래했으며, 국제기구의 다자 외교가 비상시에 제대로 작동하지 않는 근본적인 원인이 되었습니다. 향후 국제 보건 체계는 현장 대응 능력을 갖춘 실질적인 실행 조직으로 거듭나야 하며, 이를 위한 국제적인 지원과 협력이 반드시 필요합니다. 대한민국은 이번 위기를 거치며 방역의 새로운 표준을 제시하는 국가로 주목받고 있으며, 이제는 단순한 기술 전수를 넘어 국제 보건 거버넌스의 핵심 일원으로 참여해야 합니다. 보건은 전 인류가 누려야 할 보편적 가치이며, 이를 수호하기 위한 국제 공조는 선택이 아닌 필수입니다. 우리는 과학적 지식과 방역 경험을 세계와 공유하고, 취약 계층을 보호하며 가짜 뉴스에 대응하는 등 외교적 역량을 강화해야 합니다. 예측 불가능한 신종 감염병은 앞으로도 계속해서 등장할 것이기에, 국제 사회의 일원으로서 책임감을 가지고 지속 가능한 보건 안보 체계를 구축하는 데 앞장서는 자세가 무엇보다 중요합니다.

이종구

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

(ENG1-4)COVID-19_WHO and the Korean government’s responses to the COVID-19 pandemic_Discussion | 1세션 ④

코로나19라는 전례 없는 위기 상황에서 가장 중요한 것은 신속하고 투명한 정보의 제공입니다. 질병관리본부를 중심으로 매일 정해진 시간에 이루어진 브리핑은 국민에게 과학적이고 전문적인 메시지를 전달하며 방역에 대한 신뢰를 구축하는 데 핵심적인 역할을 했습니다. 이러한 투명성은 불필요한 공포를 억제하고 국민들이 방역 지침에 자발적으로 동참하게 만드는 원동력이 되었습니다. 초기 대응에 대한 평가는 시기상조일 수 있으나, 정보 공개의 측면에서 보여준 개방성은 민관 협력의 기초가 되었습니다. 감염병 대응의 성패는 초기의 과감하고 선제적인 차단 조치에 달려 있습니다. 의료계 전문가들은 초기 감염원 유입을 막기 위한 입국 제한 조치와 위기 경보 단계 상향의 타이밍에 대해 아쉬움을 표하기도 했습니다. 정치적 고려보다는 의학적 판단이 우선시되어야 한다는 목소리는 방역의 골든타임을 놓치지 않기 위한 절실한 제언이었습니다. 선제적인 셧다운이나 사회적 거리두기의 조기 시행은 감염 확산의 속도를 늦추고 의료 체계가 감당할 수 있는 수준을 유지하는 데 필수적인 요소임을 다시금 확인하게 합니다. 이번 사태를 극복하는 데 있어 민간 의료진의 자발적인 헌신은 결정적인 역할을 했습니다. 대구와 경북 지역에서 확진자가 폭증했을 때, 전국의 의사들은 본인의 안위와 경제적 손실을 뒤로하고 현장으로 달려갔습니다. 이는 공공의료 체계의 한계를 민간 의료가 보완하며 민관이 유기적으로 협력했을 때 얼마나 큰 시너지를 낼 수 있는지를 보여주는 사례입니다. 의료법상 법정 단체와 정부 간의 실무적 협조는 현장의 혼선을 줄이고 방역 지침이 신속하게 이행되도록 돕는 가교가 되었습니다. 효율적인 자원 배분을 위해 도입된 생활치료센터는 한국 방역의 혁신적인 모델로 평가받습니다. 전체 환자의 대다수를 차지하는 경증 및 무증상 환자를 별도의 시설에서 관리함으로써, 상급 종합병원의 병상을 위중증 환자 치료에 집중할 수 있게 했습니다. 특히 비대면 모니터링 시스템과 화상 진료를 활용한 운영 방식은 의료진의 감염 위험을 낮추면서도 환자의 상태를 실시간으로 파악하는 데 효과적이었습니다. 이러한 시스템은 의료 붕괴를 막고 사망률을 낮추는 데 핵심적인 기여를 했습니다. 감염병의 특성을 파악하고 치료 전략을 세우기 위해서는 임상 데이터의 공유가 필수적입니다. 초기에는 중국 등 해외 사례를 통해 바이러스의 자연사와 중증도 비율을 파악하여 대응 전략을 수립할 수 있었습니다. 하지만 국내 의료 현장에서도 환자의 경과와 병리학적 데이터가 실시간으로 공유되어야만 더 정교한 진료가 가능해집니다. 학술적 자료와 객관적 데이터의 활발한 공유는 의료진이 '깜깜이 진료'에서 벗어나 과학적 근거에 기반한 최선의 치료를 제공할 수 있는 토대가 됩니다. 방역의 효율성을 극대화하기 위해서는 강력한 권한을 가진 컨트롤 타워의 존재가 중요합니다. 현재의 행정 체계 내에서는 질병관리본부가 타 부처와의 협의나 정책 결정 과정에서 목소리를 내는 데 한계가 있다는 지적이 제기되었습니다. 보건 분야의 독립성을 강화하고 전문가의 의학적 판단이 행정적 절차보다 우선시될 수 있는 조직적 개편이 필요합니다. 이는 향후 주기적으로 발생할 수 있는 또 다른 팬데믹에 대비하여 국가 방역망을 더욱 견고하게 구축하기 위한 필수적인 과제라 할 수 있습니다. K-방역의 성공 요인 중 하나는 조기에 확립된 대규모 진단 시스템과 테스팅 네트워크입니다. 신속한 긴급사용승인을 통해 진단 키트를 보급하고 확진자를 조기에 발견하여 격리한 전략은 세계적인 모범 사례가 되었습니다. 하지만 백신과 치료제가 완전히 보급되기 전까지는 지속 가능한 방역 모델을 고민해야 합니다. 시민들의 피로도를 고려한 새로운 사회적 거리두기와 의료 체계의 정비는 앞으로 다가올 2차 유행을 대비하는 핵심적인 전략이 될 것이며, 이는 과학적 근거와 민관의 신뢰를 바탕으로 이루어져야 합니다.

박홍준, 이종구, 정기석, 정승용, 지영미

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

The COVID-19 Pandemic: Korea’s Response and Challenges | 1세션

코로나19 팬데믹은 전 세계를 뒤흔든 세기적 위기로, 발생 후 수개월이 지났음에도 여전히 우리 사회의 모든 영역에 깊은 영향을 미치고 있습니다. 이번 위기는 단순한 보건 문제를 넘어 정치, 경제, 사회 전반의 패러다임을 변화시키는 '뉴노멀'의 도래를 예고했습니다. 서울대학교 국가전략위원회는 이러한 도전에 대응하기 위해 다학제적 접근을 통한 통합적 대화의 장을 마련했습니다. 전문가들은 현재의 방역 조치를 중간 평가하고, 미래의 불확실성에 대비하기 위한 국가적 전략을 수립하는 것이 시급하다고 강조합니다. 우리 사회가 직면한 과제는 단순히 바이러스를 억제하는 것을 넘어, 변화된 환경 속에서 지속 가능한 공동체를 재설계하는 데 있습니다. 세계보건기구(WHO)는 국제보건규칙(IHR)에 따라 데이터를 수집하고 위험을 평가하며 각국에 기술 지침을 제공하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 국제적 공중보건 비상사태(PHEIC) 선포는 전 세계적인 협력을 이끌어내는 중요한 기점이 되며, 이를 통해 연구 개발 로드맵이 구축되고 치료제와 백신 개발을 위한 국제연대 임상시험이 진행됩니다. 특히 감염병 발생 초기 24시간 이내의 신속한 보고와 투명한 정보 공유는 질병의 확산을 막는 결정적인 요소입니다. 기존 시스템의 한계를 극복하기 위한 WHO의 개혁과 회원국 간의 긴밀한 공조가 그 어느 때보다 절실한 시점이며, 이는 고소득 국가와 저소득 국가를 아우르는 보편적 의료보장의 가치와도 맞닿아 있습니다. 한국의 방역 체계는 2015년 메르스 사태의 뼈아픈 교훈을 바탕으로 비약적인 발전을 이루었습니다. 질병관리본부를 중심으로 긴급상황실(EOC)이 구축되었고, 정보통신기술(ICT)을 활용한 스마트 검역 시스템이 도입되어 확진자의 동선을 정밀하게 추적할 수 있게 되었습니다. 또한 민간 기업과의 협력을 통해 진단키트를 신속하게 개발하고 승인하는 체계를 갖춤으로써 대규모 검사와 격리가 가능해졌습니다. 이러한 선제적 대응은 'K-방역'이라는 이름으로 세계적인 주목을 받았으며, 행정적 권한과 전문성을 결합한 독립적인 방역 기구의 중요성을 다시 한번 확인시켜 주었습니다. 이는 과거의 실패를 자산으로 삼아 시스템을 혁신한 결과라고 볼 수 있습니다. 의료자원의 효율적 배분은 팬데믹 상황에서 의료붕괴를 막는 핵심 전략입니다. 한국은 확진자의 80%를 차지하는 경증 및 무증상 환자를 관리하기 위해 생활치료센터(CTC)라는 혁신적인 모델을 도입했습니다. 대학 병원 의료진이 파견되어 화상진료와 스마트 장비를 활용한 비대면 모니터링을 실시함으로써 중증 환자 치료를 위한 병상을 확보할 수 있었습니다. 이는 정보통신기술(ICT)과 의료 서비스가 결합된 새로운 형태의 대응 방식으로, 환자의 안전을 지키는 동시에 의료진의 감염 위험을 최소화하는 성과를 거두었습니다. 민관 파트너십을 통한 이러한 유연한 대응은 향후 발생할 수 있는 2차 유행에 대비하는 중요한 자산이 될 것이며, 의료 시스템의 지속 가능성을 높이는 계기가 되었습니다. 위기 상황에서 대중과의 소통은 백신만큼이나 중요한 방역 조치입니다. 투명한 정보 공개는 근거 없는 공포를 잠재우고 시민들의 자발적인 협조를 이끌어내는 원동력이 됩니다. 매일 진행되는 정례 브리핑은 과학적 사실에 기반하여 신뢰를 구축했으며, 확진자의 동선 공개는 추가 감염을 막는 비의료적 방역의 핵심 역할을 했습니다. 물론 사생활 보호와 공익 사이의 균형에 대한 논의는 여전히 남아있으나, 진실을 말하는 리더십과 정확한 위험소통은 사회적 연대감을 강화하는 데 기여했습니다. 시민들이 방역의 주체로서 정보를 소비하고 행동을 변화시키는 과정은 민주적 방역의 모델을 제시했으며, 이는 정부와 국민 사이의 두터운 신뢰가 있었기에 가능한 일이었습니다. 코로나19는 사회적 취약 계층에게 더욱 가혹한 영향을 미치며 우리 사회의 불평등 문제를 수면 위로 끌어올렸습니다. 이민자, 장애인, 저소득층 등은 정보 접근성과 의료 서비스 이용에서 소외될 위험이 크며, 경제적 타격 또한 이들에게 집중되는 경향이 있습니다. 시민사회는 이러한 공백을 메우기 위해 자발적인 지원 활동과 정보 번역, 정책 제안 등을 통해 방역의 사각지대를 해소하는 데 기여했습니다. 거버넌스는 단순히 효율성을 넘어 사회적 약자를 보호하고 민주주의 가치를 지키는 방향으로 작동해야 합니다. 시민들의 비판적 참여와 연대는 위기 상황에서 사회적 회복력을 높이는 필수적인 요소이며, 이는 공동체의 안전이 가장 약한 고리의 안전에 달려 있음을 시사합니다. 팬데믹 이후의 세계는 이전과는 전혀 다른 모습일 것이며, 우리는 새로운 일상에 적응하기 위한 장기적인 설계를 시작해야 합니다. 백신과 치료제가 개발될 때까지 마스크 착용과 사회적 거리두기는 지속 가능한 생활양식으로 자리 잡아야 하며, 감염병전문병원 확충과 전문 인력 양성 등 보건의료 시스템의 근본적인 강화가 필요합니다. 또한 인간과 동물의 상호연결성을 고려한 생태계 전체의 관점에서 질병을 바라보는 인식의 전환이 요구됩니다. 다학제적 협력과 국제적인 연대를 통해 우리는 이번 위기를 극복하고, 더욱 안전하고 평등한 미래를 향한 발걸음을 내디뎌야 할 것입니다. 지금의 경험은 미래의 또 다른 위협에 맞설 수 있는 소중한 지혜가 될 것입니다.

김명희, 김의영, 박기수, 박상원, 박홍준, 유명순, 이종구, 정기석, 정승용, 지영미, 홍준형

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[세션1-1] 코로나19와 WHO의 대응_지영미_코로나팬데믹, 한국의 대응과 과제_COVID-19 | 1세션 ①

세계보건기구(WHO)는 신종 감염병 위기 상황에서 데이터 수집과 정보 공유, 기술적 가이드라인 보급 등 핵심적인 역할을 수행합니다. 이번 코로나19 사태에서도 230여 개 이상의 기술 지침을 만들어 전 세계에 공유했으며, 국제보건규약(IHR) 담당자들과의 긴밀한 소통을 통해 비상사태 선포를 관장했습니다. 특히 전 세계 150여 개국에 퍼져 있는 지역 및 국가 사무소 네트워크를 통해 현장 중심의 대응을 지원하고, 방역 물품 공급과 기금 모금(Fundraising)을 병행하며 국제적인 공조 체계를 이끌어가는 중추적인 기능을 담당하고 있습니다. 국제보건규약(IHR)은 WHO 회원국인 194개국 모두에게 법적 구속력을 갖는 도구로, 질병의 국경 간 전파를 막고 국가별 대응 역량을 갖추는 것을 목적으로 합니다. 19세기 콜레라 팬데믹을 계기로 시작된 이 규약은 2005년 전면 개정을 거쳐 현재의 체계를 갖추게 되었습니다. 이를 근거로 구성되는 긴급위원회는 국제적 전파 위험도와 무역 및 여행에 미치는 영향을 종합적으로 판단하여 국제적 공중보건 비상사태(PHEIC)를 선포합니다. 이는 각 국가가 24시간 이내에 보고한 데이터를 바탕으로 전문가들이 현장 대응을 돕는 근간이 됩니다. 긴급위원회의 의사결정 과정은 매우 엄격하고 투명하게 진행됩니다. 이해관계 상충 여부를 철저히 확인한 후, 발생 국가의 보고와 질의응답을 거쳐 비공개 세션에서 최종 권고안을 도출합니다. 코로나19 초기 회의에서는 사람 간 전파 양상과 사망률, 전파 세대 등 구체적인 역학 데이터를 분석하여 대응 방향을 설정했습니다. 비상사태 선포 이후에도 최소 3개월마다 회의를 개최하여 상황을 재평가하고, 취약 국가 지원이나 임상시험 가이드라인 제공 등 변화하는 상황에 맞춘 권고 사항을 지속적으로 업데이트하며 국제적 대응을 조율합니다. 연구개발(R&D) 분야에서 WHO는 'R&D 블루프린트'를 통해 전 세계적인 조정을 담당하고 있습니다. 비상사태 선포 이전부터 실무 워킹 그룹을 구성하여 사회과학과 윤리적 이슈를 포함한 광범위한 준비를 진행해 왔습니다. 특히 연대(Solidarity) 임상시험을 통해 여러 치료제 옵션을 비교 연구하고 있으며, 백신 개발 가속화를 위한 'ACT 액셀러레이터' 이니셔티브를 통해 민간 재단 및 국제기구들과 협력하고 있습니다. 이러한 노력은 고소득 국가뿐만 아니라 저소득 국가들도 임상시험과 자원 배분 과정에 공정하게 참여할 수 있도록 돕는 데 중점을 둡니다. 향후 과제는 새로운 국제기구를 만들기보다 기존의 WHO와 국제보건규약(IHR) 체계를 강화하는 데 있습니다. 한국이 메르스 이후 합동 외부 평가(JEE)에서 높은 점수를 받았던 사례처럼, 자발적이었던 평가 항목들을 의무화하여 각국의 이행력을 높여야 합니다. 또한 고소득 국가와 저소득 국가의 요구를 균형 있게 반영하고, 현장에서 직접 대응하는 국가 사무소(Country Office)의 기능을 강화하는 개혁(Reform)이 필요합니다. 국제 사회의 데이터 공유 플랫폼을 고도화하고 국가 간 협력을 공고히 함으로써, 미래의 감염병 위기에 더욱 신속하고 효과적으로 대응할 수 있는 기반을 마련해야 합니다.

지영미

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[세션1-2] 코로나19 대응과 국제협력_이종구_코로나팬데믹, 한국의 대응과 과제_COVID-19 | 1세션 ②

코로나19는 인류가 이전에 경험하지 못한 새로운 사회적 질서를 요구하고 있습니다. 백신과 치료제가 부재한 상황에서 우리는 사회적 거리두기와 봉쇄라는 전례 없는 조치를 통해 감염 확산을 억제해 왔습니다. 특히 현대 사회의 연결성(Inter-connectivity)은 질병의 급속한 전파를 가능하게 하는 핵심 기전이 되었으며, 이는 역설적으로 연결을 일시적으로 단절해야만 생존할 수 있는 상황을 만들었습니다. 앞으로는 사람과 동물, 환경을 하나의 생태계로 보고 관리하는 '원헬스(One Health)' 측면에서의 지속 가능한 발전이 더욱 강조될 것입니다. 방역의 성패는 비약물적 중재(NPI)의 효과적인 수행에 달려 있습니다. 손 씻기와 마스크 착용 같은 개인 위생 수칙부터 확진자 격리, 생활치료센터 운영에 이르기까지 다양한 수단이 동원되었습니다. 이러한 과정에서 가장 핵심적인 요소는 국민의 자발적인 참여와 지역사회의 협력이었습니다. 다만 현재의 성과에 안주하기보다는 의료 여유 자원(Reserve)을 확보하고, 발생할 수 있는 제2차 유행에 대비하여 더욱 정교한 시나리오를 구축하는 노력이 필요합니다. 이는 단순히 과거의 경험을 답습하는 것이 아닌 미래를 위한 준비입니다. 국제 사회는 신종 감염병에 대응하기 위해 국제보건규칙(IHR)을 마련해 왔으나, 이번 팬데믹 상황에서는 그 한계가 여실히 드러났습니다. 많은 국가가 자국 보호를 최우선으로 삼으며 국경 폐쇄와 같은 조치를 단행했고, 이는 국제보건규칙(IHR)보다 정치적·경제적 이해관계가 우선시되었음을 보여줍니다. 국제보건규칙(IHR)은 강제적인 제재 수단이 부족하다는 약점을 안고 있으며, 위기 상황에서 국제기구의 거버넌스가 제대로 작동하지 못하는 원인이 되기도 했습니다. 각자도생의 길을 걷는 국제 사회의 모습은 우리가 해결해야 할 큰 과제입니다. 세계보건기구(WHO)는 기본적으로 권고와 가이드라인을 제시하는 컨설턴트 조직의 성격을 띠고 있어 현장 대응 능력이 상대적으로 부족합니다. 에볼라 사태 이후 대응력을 강화하기 위해 긴급 대응 프로그램(WHE)을 신설하는 등 조직 개편을 단행했지만, 여전히 실질적인 실행력 면에서 약점을 보이고 있습니다. 국제기구가 위기 상황에서 액터로서 역할을 수행하기 위해서는 평화유지군과 같은 현장 실행 조직과 비축 물자를 갖추는 등 보다 실효성 있는 체계로의 전환이 요구됩니다. 이는 국제 보건 안보를 지키기 위한 필수적인 변화입니다. 포스트 코로나 시대의 보건 외교는 단순한 방역 기술의 전수를 넘어 국제 사회의 일원으로서 보편적 가치를 실현하는 방향으로 나아가야 합니다. 감염병은 국경을 가리지 않기에 다자간 협력을 통한 정보 공유와 과학적 지식의 교류가 필수적입니다. 경제적 타격과 방역 사이의 균형을 찾는 장기전에 대비하며, 취약 계층을 보호하고 백신 개발을 위한 국제 공조를 강화해야 합니다. 불확실한 미래의 위협에 맞서는 유일한 길은 연대와 협력뿐이며, 우리나라는 글로벌 보건 거버넌스에서 더욱 책임감 있는 역할을 수행해야 할 시점입니다.

이종구

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학
융합

[세션1-토의]코로나팬데믹, 한국의 대응과 과제_첫번째 토의_박홍준&정승용 외_COVID-19 | 1세션 ④

코로나19 사태 초기, 질병관리본부의 투명하고 과학적인 정보 공개는 국민적 신뢰를 얻는 데 큰 역할을 했습니다. 매일 정해진 시간에 이루어진 브리핑은 위기 상황에서 정확한 메시지를 전달하며 긍정적인 평가를 받았습니다. 그러나 의료계 일각에서는 초기 감염원 차단을 위한 선제적 조치가 미흡했다는 아쉬움을 제기합니다. 특히 중국발 입국 제한이나 위기경보 격상 시점이 늦어지면서 방역의 골든타임을 놓쳤다는 지적이 있습니다. 이는 감염병 대응에 있어 정치적 고려보다 의학적 판단이 우선되어야 함을 시사합니다. 정부와 의료계 사이의 소통과 협력 체계 구축은 방역의 성패를 가르는 핵심 요소입니다. 대한의사협회는 정부보다 앞서 고강도 사회적 거리 두기 캠페인을 제안했으나, 실제 정책 반영까지는 상당한 시간이 소요되었습니다. 또한 중앙 정부와 지방자치단체 간의 엇박자로 인해 현장의 의료진들이 혼선을 겪는 사례도 빈번했습니다. 컨트롤타워의 부재는 부처 간 유기적인 협력을 저해하고 방역 효율성을 떨어뜨리는 원인이 되었습니다. 향후 반복될 수 있는 감염병 위기에 대비해 보다 체계적인 민관협력 시스템 마련이 절실합니다. 의료 현장에서 가장 큰 어려움 중 하나는 임상 정보의 공유 부족이었습니다. 확진자와 사망자에 대한 통계는 매일 발표되었지만, 구체적인 치료 경과나 병리학적 데이터는 의료진에게 충분히 전달되지 않았습니다. 이로 인해 현장 전문가들은 이른바 '깜깜이' 상태에서 환자를 진료해야 하는 상황에 직면했습니다. 특히 중환자 치료를 전담할 컨트롤타워가 원활히 작동하지 않아 사망자 관리에 안타까움을 남기기도 했습니다. 과학적 근거에 기반한 실시간 데이터 공유는 효과적인 치료 전략 수립을 위해 반드시 선행되어야 할 과제입니다. 대구와 경북 지역에서 폭발적인 확진자 증가세가 나타났을 때, 의료체계의 붕괴를 막은 것은 의료진의 자발적인 헌신이었습니다. 수많은 의사가 생업을 뒤로하고 현장으로 달려가 선별진료소와 생활치료센터에서 봉사했습니다. 민간 의료계는 드라이브스루와 워킹스루 같은 혁신적인 검사 방식을 도입하며 공적 역할을 훌륭히 수행해냈습니다. 이러한 민관협력은 공공의료체계가 한계에 다다랐을 때 이를 보완하는 강력한 힘이 되었습니다. 이는 비상 상황에서 민간 의료의 역량을 어떻게 결집하고 지원할지에 대한 중요한 시사점을 제공합니다. 생활치료센터의 도입은 한국 방역 모델의 혁신적인 사례로 꼽힙니다. 전체 환자의 약 80%를 차지하는 경증 환자를 별도 시설에 격리함으로써, 상급 병원의 병상 자원을 중증 환자 치료에 집중할 수 있었습니다. 서울대병원이 운영한 문경 생활치료센터는 정보통신기술(ICT)을 활용한 비대면 모니터링 시스템을 성공적으로 구현했습니다. 화상 통화와 모바일 앱을 통해 환자의 상태를 실시간으로 확인하며 의료진의 감염 위험을 낮추고 효율성을 높였습니다. 이러한 비대면 진료 경험은 향후 의료 시스템의 디지털 전환에 있어 중요한 기초 자료가 될 것입니다. 국제적인 공조와 데이터 분석 역시 방역 전략 수립에 결정적인 기여를 했습니다. 중국의 초기 역학 정보를 통해 바이러스의 자연사(Natural History), 즉 경증과 중증 환자의 비율을 파악한 것은 생활치료센터 건립의 의학적 근거가 되었습니다. 비록 초기 정보의 투명성에 대한 논란은 있었으나, 확보된 데이터를 바탕으로 의료진 감염 원인과 전파 경로를 분석하여 한국 실정에 맞는 대응책을 마련할 수 있었습니다. 특히 신천지 사태와 같은 예상치 못한 변수 속에서도 신속하게 진단 시스템을 확립하고 진단 네트워크를 구축한 점은 전 세계가 주목하는 성과로 기록되었습니다. 현재의 방역 성과를 지속 가능하게 유지하기 위해서는 의료진의 피로도 관리와 체계적인 보상 방안이 마련되어야 합니다. 사명감만으로 버티기에는 현장의 부담이 한계에 다다르고 있으며, 가을과 겨울철에 예상되는 2차 대유행에 대비한 장기적인 전략이 필요합니다. 집단면역에 의존하기보다는 현재의 추적과 격리 시스템을 고도화하고, 치료제와 백신 개발을 위한 국가적 지원을 아끼지 말아야 합니다. 무엇보다 방역 정책 결정 과정에서 정치적 논리를 배제하고 전문가들의 과학적 판단을 존중하는 문화가 정착될 때, 우리는 진정한 의미의 방역 강국으로 거듭날 수 있을 것입니다.

박홍준, 이종구, 정기석, 정승용, 지영미

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[강연] 바이러스 전파에 가장 큰 영향을 미치는 것은 의외로 이것!! | 서울대 바이러스 긴급특강

바이러스는 우리 일상에서 흔히 접하는 존재이지만, 정작 그 실체에 대해서는 제대로 알지 못하는 경우가 많습니다. 이러한 무지는 가짜 뉴스를 양산하고 필요 이상의 불안과 공포를 조장하기도 합니다. 사스, 메르스, 에볼라에 이어 코로나19까지 지난 10년 동안 인류를 위협해 온 바이러스들은 앞으로도 계속해서 출현할 것입니다. 따라서 바이러스에 대한 과학적 이해를 바탕으로 막연한 두려움을 걷어내고 냉철하게 대응하는 자세가 무엇보다 중요합니다. 바이러스는 지구의 역사와 함께해 온 존재로, 인류가 나타나기 훨씬 전인 30억 년 전부터 존재했습니다. 놀랍게도 우리 인간 유전체의 약 45%는 과거로부터 유입된 바이러스 유전자에서 유래한 것입니다. 또한 건강한 사람도 평균 90종의 바이러스를 보유하고 있으며, 그 수는 인체 세포 수보다 100배나 더 많습니다. 바이러스는 단순히 외부의 침입자가 아니라, 지구 생태계와 우리 신체의 일부로서 거대한 네트워크를 형성하며 공존하고 있습니다. 많은 이들이 세균과 바이러스를 혼동하지만, 둘 사이에는 명확한 차이가 존재합니다. 세균은 스스로 독립적인 증식이 가능한 하나의 생명체이며 항생제로 치료가 가능합니다. 반면 바이러스는 세균 크기의 1,000분의 1 정도로 작으며, 반드시 숙주 세포에 기생해야만 생존할 수 있는 존재입니다. 항생제가 전혀 듣지 않기 때문에 바이러스 질환은 백신을 통한 예방이나 바이러스의 증식 과정을 차단하는 특수한 항바이러스제를 통해 대응해야 합니다. 신종 바이러스의 주요 온상은 박쥐와 설치류 같은 포유류입니다. 이들은 지구 전역에 광범위하게 서식하며 인간과 유사한 체온 조건을 가지고 있어 인수공통감염의 통로가 됩니다. 특히 현대의 글로벌화된 교통망은 과거 특정 지역에 머물던 전염병을 단 24시간 만에 지구 반대편까지 확산시키는 기폭제가 되었습니다. 생태계 파괴와 기후 변화로 인해 동물의 바이러스가 인간 사회로 넘어오는 종간 장벽의 붕괴는 더욱 가속화되고 있는 실정입니다. 우리 몸에 바이러스가 침투하면 면역 체계가 즉각 가동됩니다. 초기에는 인터페론 분비와 같은 선천 면역이 작동하고, 이후 항체와 T세포를 활용한 후천 면역이 이어집니다. 이 과정에서 발생하는 발열과 염증 반응은 사실 바이러스의 생존율을 낮추고 병원체와 싸우는 정상적인 방어 기제입니다. 다만 노약자의 경우 이러한 면역 반응을 적절히 제어하는 능력이 떨어져 과도한 염증이 발생하기 쉬우며, 이것이 폐렴과 같은 치명적인 결과로 이어지기도 합니다. 호흡기 바이러스는 주로 기침이나 재채기를 통한 비말로 전파됩니다. 비말은 공기 중에서 일정 시간 생존할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트폰이나 강철 같은 무생물 표면에서도 수일간 생존이 가능합니다. 따라서 마스크 착용은 나를 보호하는 동시에 타인에게 바이러스가 전파되는 확률을 획기적으로 낮추는 가장 효과적인 방역 수단입니다. 마스크의 종류보다 중요한 것은 오염된 손으로 마스크를 만지지 않는 올바른 관리 습관이며, 철저한 개인위생이 방역의 핵심입니다. 인류 역사상 박멸에 성공한 바이러스는 천연두가 유일할 정도로 바이러스는 끈질긴 생명력을 자랑합니다. 변이가 잦은 RNA 바이러스의 특성상 완벽한 정복은 불가능에 가깝기에, 우리는 바이러스와 상호 공존하는 전략을 세워야 합니다. 정부 차원의 상시 방역 체계 구축과 기초 과학 연구에 대한 지속적인 투자는 미래에 닥쳐올 또 다른 팬데믹에 대비하는 필수적인 인프라입니다. 바이러스를 제대로 알고 대처하는 지혜가 인류의 지속 가능한 미래를 결정지을 것입니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[석학인터뷰] 이재갑_코로나19 확산 관련 긴급인터뷰

에어로졸 감염은 주로 병원 내 특수한 시술 과정에서 발생하며, 일반적인 지역사회에서는 비말을 통한 전파가 주를 이룹니다. 따라서 마스크 착용은 호흡기 증상이 있는 환자가 타인을 보호하기 위해 우선적으로 실천해야 합니다. 건강한 일반인의 경우 지역사회 감염이 만연한 상황이나 노약자 등 취약 계층이 예방 차원에서 착용하는 것이 권고됩니다. 식약처 인증을 받은 KF80 마스크만으로도 일상적인 감염 예방에는 충분하며, KF94는 의료진 등 고위험군에게 적합합니다. 바이러스는 실내외를 가리지 않고 밀접 접촉 시 전파될 수 있지만, 공기 순환이 원활한 실외보다는 바이러스가 농축되기 쉬운 실내에서 전파 위험이 더 높습니다. 환경에 노출된 바이러스의 생존 기간은 조건에 따라 다르나 대개 수 시간에서 며칠 정도이며, 적절한 소독제를 사용하면 즉시 사멸합니다. 흔히 기온이 오르면 유행이 끝날 것이라 기대하지만, 고온다습한 국가에서도 확산이 일어나는 사례를 볼 때 계절적 요인만으로 안심하기는 어렵다는 점을 유의해야 합니다. 코로나19의 가장 큰 특징 중 하나는 초기 증상이 매우 가볍다는 점입니다. 콧물, 기침, 가벼운 근육통 등 일반적인 감기와 구분이 어려워 방역에 혼선을 주기도 합니다. 하지만 이러한 초기 단계에서 오히려 바이러스 배출량이 많아 타인에게 전파될 위험이 큽니다. 증상이 심해지면 고열과 호흡곤란을 동반한 폐렴으로 진행될 수 있으며, 특히 기저질환자나 고령층에게는 치명적일 수 있습니다. 따라서 주관적인 판단보다는 미세한 증상에도 주의를 기울이는 태도가 필요합니다. 우리나라는 과거 메르스 사태를 겪으며 신속한 진단 체계의 중요성을 학습했습니다. 이를 바탕으로 긴급 승인 제도를 도입하여 민간 기업이 빠르게 진단 키트를 개발할 수 있는 환경을 구축했습니다. 덕분에 하루 수만 명을 검사할 수 있는 세계적인 수준의 진단 능력을 갖추게 되었으며, 이는 환자를 조기에 발견하고 확산을 차단하는 핵심적인 역할을 합니다. 진단 건수가 많아 환자 수가 일시적으로 늘어 보일 수 있으나, 이는 투명한 방역 시스템이 작동하고 있다는 증거이기도 합니다. 새로운 감염병에 맞서는 가장 강력한 무기는 개인의 위생 관리와 사회적 책임감입니다. 백신 개발에는 안전성 검증을 위해 최소 1년 이상의 긴 시간이 소요되므로, 현재로서는 손 씻기와 마스크 착용, 사회적 거리두기가 최선의 방어책입니다. 특히 증상이 있다면 외출을 자제하고 휴식을 취하는 배려가 필요합니다. 근거 없는 민간요법에 의존하기보다는 정부의 공식 지침을 따르며 차분하게 대응한다면, 우리는 이전의 위기들을 극복했듯 이번 시련도 충분히 이겨낼 수 있을 것입니다.

이재갑

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[속보!] 신종 코로나 바이러스 팩트 체크!!

2019년 말 중국 우한에서 시작된 신종 코로나바이러스는 사스 바이러스와 유사한 특성을 지닌 인류의 새로운 위협으로 등장했습니다. 라틴어로 왕관을 뜻하는 '코로나'라는 이름처럼 독특한 외형을 가진 이 바이러스는 인간 대 인간 감염이 가능하다는 점에서 전 세계적인 긴장감을 불러일으켰습니다. 우리가 이 바이러스에 대해 가장 경계해야 할 점은 아직 그 실체가 명확히 밝혀지지 않았다는 사실입니다. 하지만 지금까지 확인된 과학적 사실들을 철저히 숙지하고 대응한다면, 막연한 공포에서 벗어나 효과적인 방역 체계를 구축할 수 있을 것입니다. 바이러스는 생존을 위해 반드시 숙주를 찾아 전파되어야 하며, 신종 코로나바이러스는 주로 비말과 접촉을 통해 확산됩니다. 비말이란 기침이나 재채기를 할 때 튀어나오는 미세한 물방울을 의미하는데, 이 입자의 크기는 최소 5마이크로미터 정도로 미세먼지와 유사한 수준입니다. 다행히 이 바이러스는 입자가 무거워 공기 중에 오래 머물지 못하고 바닥으로 가라앉는 특성이 있습니다. 따라서 일상적인 대화 상황에서는 1미터 이상의 거리를 유지하는 것이 중요하며, 바닥이나 물체 표면에 묻은 바이러스가 손을 통해 입이나 코로 들어가지 않도록 주의해야 합니다. 마스크 착용은 감염 예방의 핵심이며, 바이러스를 옮기는 비말의 크기를 고려할 때 KF80 마스크만으로도 충분한 방어 효과를 기대할 수 있습니다. KF80은 평균 0.6마이크로미터 크기의 입자를 80퍼센트 차단하는데, 비말은 이보다 훨씬 크기 때문입니다. 반면 의료진이 주로 사용하는 KF94 마스크는 공기 감염까지 대비하기 위한 용도로, 필터가 촘촘해 심장이나 폐 기능이 약한 노약자에게는 오히려 호흡 곤란을 유발할 수 있습니다. 자신의 건강 상태와 주변 환경에 맞춰 적절한 등급의 마스크를 선택하는 지혜가 필요합니다. 현재 신종 코로나바이러스에 대한 근원적인 치료제는 아직 개발 단계에 있으며, 환자의 증상에 따라 처방하는 대증적 치료가 주를 이루고 있습니다. 과거 사스나 메르스 대응 당시의 기술적 플랫폼을 활용하여 백신 및 치료제 연구가 가속화되고 있지만, 무엇보다 중요한 것은 개인의 면역력 관리입니다. 바이러스는 면역 체계와 밀접한 관계가 있어 고령자나 기저질환자에게 더 치명적일 수 있기 때문입니다. 감염 초기에는 증상이 뚜렷하지 않을 수 있으므로, 평소 면역력을 유지하며 위생 수칙을 철저히 준수하는 것이 최선의 방어책입니다. 신종 코로나바이러스의 유전적 특성이 박쥐 유래 바이러스와 96% 일치한다는 점은 이 바이러스의 기원을 짐작하게 합니다. 하지만 바이러스의 확산을 막기 위해 박쥐를 무분별하게 박멸하려는 시각은 경계해야 합니다. 박쥐는 포유류의 상당 부분을 차지하며 해충 조절과 식물 수분 등 생태계에서 매우 중요한 역할을 수행하기 때문입니다. 이번 사태는 인간과 자연의 공존 방식을 되돌아보게 하는 계기가 되었습니다. 과학적 근거에 기반한 냉철한 대응과 더불어 생태계 전반에 대한 깊은 이해가 동반될 때 우리는 진정한 생존 해법을 찾을 수 있을 것입니다.

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[강연] 생명의 음표, RNA _김빛내리｜2019 서울대 자연과학대학 공개강연 '과학 선율' | 4강

과학자가 되는 과정은 거창한 계기보다 배움과 깨달음의 즐거움을 느끼는 찰나의 순간에서 시작되곤 합니다. 어린 시절 우연히 접한 과학사 책을 통해 자연의 원리를 궁금해하던 고대 학자들의 열정에 감동하며 과학자의 꿈을 키울 수 있었습니다. 생명과학은 수많은 암기 사항이 존재하는 복잡한 학문처럼 보이지만, 그 이면에는 모든 생명체를 관통하는 단순하고도 아름다운 원리가 숨어 있습니다. 이러한 근원적인 질문에 답을 찾아가는 과정은 과학자에게 가장 큰 매력으로 다가오며, 이는 곧 평생의 탐구로 이어지는 원동력이 됩니다. 생물학의 세계는 겉보기에 매우 다양하고 복잡하지만, 태초의 공통 조상으로부터 시작된 생명의 역사는 일관된 법칙을 공유합니다. 특히 유전 정보를 담고 있는 DNA는 생명의 설계도 역할을 하며 우리 몸의 모든 형질을 결정하는 핵심 물질입니다. 하지만 21세기의 생명과학은 단순히 정보를 읽어내는 단계를 넘어, 그 정보가 어떻게 해석되고 작동하는지를 이해하는 방향으로 나아가고 있습니다. 복잡한 생명 현상 속에서 단순한 원리를 찾아내는 일은 지적 희열을 선사하며, 인간을 포함한 모든 생명체를 지배하는 근원적인 원리를 이해하게 해줍니다. DNA가 유전 정보를 안정적으로 보관하는 창고라면, RNA는 그 정보를 실질적으로 구현하는 역동적인 매개체입니다. RNA는 DNA와 달리 단일 가닥으로 존재하며, 스스로 꼬이거나 다른 물질과 결합하여 매우 복잡한 구조를 형성할 수 있는 유연함을 지니고 있습니다. 이러한 화학적 특성 덕분에 RNA는 정보 전달자뿐만 아니라 효소로서의 촉매 작용을 하거나 유전 물질 그 자체로 기능하기도 합니다. 생명의 음표라고 불리는 RNA의 다양한 변주는 생명체가 환경에 적응하고 생존하는 데 필수적인 역할을 수행하며 생명의 하모니를 완성합니다. 오랫동안 과학자들은 크기가 작은 RNA들을 실험 과정에서 버려지는 불필요한 물질로 여겨왔습니다. 그러나 마이크로RNA의 발견은 유전자 조절의 새로운 지평을 열었습니다. 이 작은 분자들은 특정 유전자의 발현을 억제하거나 단백질 합성을 조절함으로써 세포의 운명을 결정짓는 중요한 역할을 합니다. 우리 몸의 모든 세포는 동일한 DNA를 가지고 있음에도 불구하고, 어떤 RNA가 얼마나 만들어지느냐에 따라 신경 세포나 혈액 세포처럼 서로 다른 기능을 수행하게 됩니다. 이는 생명의 신비로움을 보여주는 가장 핵심적인 기제 중 하나입니다. RNA 연구는 현대 의학에서 진단과 치료의 패러다임을 근본적으로 바꾸고 있습니다. 바이러스의 염기서열을 분석하여 질병을 조기에 정확하게 진단하는 것은 물론, 환자 맞춤형 핵산 치료제를 통해 희귀 유전 질환을 극복할 길을 열어주고 있습니다. RNA 치료제는 기존의 화합물 의약품보다 개발 기간이 짧고 특정 유전자를 정밀하게 제어할 수 있다는 강력한 장점이 있습니다. 특히 백신 개발이나 유전자 편집 기술인 크리스퍼(CRISPR)에서도 RNA는 핵심적인 도구로 활용되며 인류의 건강한 미래를 견인하는 중추적인 역할을 담당하고 있습니다. 하나의 과학적 발견이 실제 치료제로 이어지기까지는 수십 년에 걸친 기초 연구와 수많은 실패의 과정이 필요합니다. 꼬마선충이나 초파리와 같은 모델 동물을 이용한 호기심 기반의 연구가 결국 인류를 구하는 기술의 토대가 됩니다. 과학자에게 실패는 단순한 좌절이 아니라 가설을 수정하고 새로운 사실을 배우는 소중한 과정입니다. 따라서 과학자가 되기 위해서는 눈앞의 성과에 일희일비하지 않고, 미지의 영역을 탐구하는 과정 자체를 즐길 수 있는 낙관적인 태도와 끈기가 무엇보다 중요합니다. 이러한 인내의 시간이 모여 인류의 지식은 진보합니다. 미래의 과학자를 꿈꾸는 이들에게는 과학 지식뿐만 아니라 인문학적 소양을 포함한 폭넓은 시야가 요구됩니다. 현상을 보이는 그대로 해석하지 않고 그 이면의 원리를 통찰하기 위해서는 다양한 분야의 경험을 쌓고 사고의 유연성을 기르는 것이 큰 도움이 됩니다. 생명은 DNA, RNA, 단백질 등 수많은 요소가 조화를 이루어 연주하는 거대한 교향곡과 같습니다. 이 아름다운 하모니를 이해하려는 열정과 건강한 신체를 바탕으로 끊임없이 질문을 던질 때, 우리는 생명의 본질에 한 걸음 더 다가갈 수 있으며 새로운 과학적 발견의 주인공이 될 수 있습니다.

김빛내리

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학

[석학인터뷰] 신의철_ 면역학 수업 첫 날, 운명처럼 꽂혔습니다 | 2018 노벨상 해설강연

의과대학 시절, 임상 의사보다는 과학을 탐구하는 의사가 되고 싶었던 한 청년은 우연히 접한 면역학 강의에서 인생의 전환점을 맞이했습니다. 복잡한 면역계를 명쾌하게 설명하는 강의에 매료된 그는 그날 이후 면역학이라는 학문의 깊은 바다에 빠져들게 되었습니다. 단순히 질병을 치료하는 것을 넘어, 우리 몸의 방어 기전을 과학적으로 이해하려는 열정은 수십 년이 지난 지금까지도 변함없이 이어지고 있습니다. 이러한 순수한 호기심과 탐구 정신은 그를 대한민국을 대표하는 면역학 전문가로 성장시킨 원동력이 되었습니다. 메르스 사태와 같은 국가적 방역 위기를 겪으며 우리는 과학적이고 합리적인 태도의 중요성을 절실히 깨달았습니다. 감염병 확산을 막기 위해서는 백신 개발과 같은 기술적 준비도 필요하지만, 무엇보다 시민 개개인이 과학적 사고를 바탕으로 행동하는 것이 중요합니다. 내가 감염되었을지도 모른다는 가정 하에 '어떻게 행동하는 것이 공동체에 이로운가'를 고민하는 합리성이 사회 전반에 뿌리내려야 합니다. 전문가의 역학 조사와 더불어 성숙한 시민 의식이 결합될 때, 우리는 비로소 예상치 못한 바이러스의 위협으로부터 스스로를 안전하게 지켜낼 수 있을 것입니다. 현재 면역학 연구의 화두는 면역계가 오히려 우리 몸을 공격하는 특이한 사례들을 규명하는 데 있습니다. 바이러스를 제거해야 할 면역 반응이 과도하게 작동하여 신체를 망가뜨리는 기전을 이해하는 것은 난치병 치료의 새로운 열쇠가 될 수 있습니다. 연구자는 이러한 과학적 발견이 실제 질병 치료로 이어지기를 꿈꾸며 오늘도 실험실을 지킵니다. 한편으로 그는 훗날 동네 서점 주인이 되어 아이들과 함께 책을 읽는 소박한 꿈을 꾸기도 합니다. 과학자로서의 치열한 삶과 책을 사랑하는 인간적인 면모는 그가 추구하는 진정한 행복의 두 축을 이룹니다.

신의철

카오스재단석학인터뷰

생명과학
융합

[강연] 복잡계과학이란 무엇일까 _ 김범준 교수_2강 | 2018 여름 카오스 마스터클래스 '물리' | 2강 ②

복잡성이라는 개념은 과학계에서 여전히 정의하기 어려운 난제 중 하나입니다. 물리학자들은 에너지나 엔트로피처럼 수식으로 명확히 정의되는 물리량을 선호하지만, 복잡성은 상황에 따라 인식론적 혹은 존재론적 의미로 나뉩니다. 20세기 후반에는 단순한 결정론적 시스템이 보여주는 복잡한 현상, 즉 카오스 이론이 주목받았습니다. 이는 초기 조건의 아주 미세한 차이가 시간이 흐름에 따라 걷잡을 수 없이 큰 결과의 차이를 만들어내는 현상을 의미하며, 우리에게는 나비효과라는 이름으로도 잘 알려져 있습니다. 카오스 이론의 핵심은 결정론과 예측 가능성이 서로 다르다는 사실을 일깨워준 데 있습니다. 로렌츠 방정식처럼 완벽하게 결정된 수식이라 할지라도, 초기값을 무한한 정확도로 측정할 수 없다는 현실적인 한계 때문에 미래를 정확히 예측하는 것은 불가능합니다. 이는 우리가 세상을 바라보는 철학적 관점에도 큰 교훈을 줍니다. 아무리 정교한 법칙이 지배하는 세계라 할지라도, 측정의 불확실성이 존재하는 한 미래는 언제나 예상치 못한 방향으로 흘러갈 수 있으며, 이는 과학이 가진 겸손한 한계를 인정하게 만듭니다. 이러한 복잡한 현상 속에는 '자기 유사성'이라는 흥미로운 질서가 숨어 있습니다. 로버트 메이의 토끼 개체 수 모델이나 만델브로 집합에서 볼 수 있듯이, 전체의 구조가 부분의 구조와 닮아 있는 프랙탈 구조가 나타납니다. 이는 척도를 아무리 변화시켜도 그 본질적인 형태가 변하지 않는 '척도 불변성(Scale Invariance)'의 특징을 보여줍니다. 아주 단순한 규칙에서 출발한 시스템이 무한히 반복되며 경이로울 정도로 아름답고 복잡한 기하학적 패턴을 만들어내는 과정은 현대 과학이 탐구하는 가장 매혹적인 연구 주제 중 하나입니다. 21세기에 들어서며 복잡성의 의미는 시스템의 행동에서 구성 자체의 복잡함으로 확장되었습니다. 복잡계는 수많은 구성 요소가 서로 강하게 상호작용하며 개별 요소의 특성만으로는 설명할 수 없는 새로운 거시적 현상을 만들어냅니다. '전체는 부분의 합보다 크다'는 말처럼, 상호작용의 방식이 시스템 전체의 성질을 결정짓는 핵심이 됩니다. 이는 미시적인 티끌을 모아 거시적인 태산을 이해하려는 통계물리학의 시각이 사회 현상으로까지 넓어지는 계기가 되었으며, 개별 존재보다 관계의 중요성을 강조합니다. 통계물리학의 방법론을 인간 사회에 적용한 '사회물리학'은 집단적 행동의 원리를 명쾌하게 설명합니다. 예를 들어, 지휘자 없이도 수많은 사람이 박수 소리를 하나로 맞추는 현상은 개개인의 특성보다는 상호작용을 통한 조율의 결과입니다. 물리학자들은 이러한 집단 지성과 창발적 현상을 연구하며, 불확실한 미래를 대비하기 위한 기초 과학의 중요성을 강조합니다. 기초 과학을 통해 다져진 논리적 사고는 시대가 변해도 다양한 학문 분야와 융합하여 세상을 이해하는 강력한 도구가 되며, 새로운 통찰력을 제공합니다. 네트워크 과학은 현대 사회의 복잡한 연결망을 분석하는 핵심 도구입니다. 밀그램의 실험으로 알려진 '6단계 분리 법칙'은 70억 인구가 사는 세상이 생각보다 좁다는 '좁은 세상 효과'를 보여줍니다. 이는 단순히 인구수가 많아서가 아니라, 기하급수적으로 늘어나는 연결의 특성 때문입니다. 오일러의 한붓그리기 문제에서 시작된 그래프 이론은 이제 인터넷의 구조, 남녀 관계의 패턴, 전염병의 확산 경로를 파악하는 등 실생활의 문제를 해결하고 효율적인 전략을 수립하는 데 필수적인 수학적 모델로 발전하였습니다. 최근에는 빅데이터를 활용하여 정치적 성향이나 법안 발의 현황을 분석하는 등 네트워크 과학의 적용 범위가 더욱 넓어지고 있습니다. 국회의원들의 공동 발의 관계를 분석하면 정당 정치의 역학 관계를 수치로 확인할 수 있으며, 전염병 확산을 막기 위한 효율적인 백신 배포 전략을 세울 수도 있습니다. 중요한 것은 방대한 데이터를 단순히 모으는 것이 아니라, 이를 논리적으로 꿰어 보배로 만드는 통찰력입니다. 복잡한 세상을 관통하는 단순한 질서를 찾는 여정은 과학의 경계를 넘어 우리 삶의 지혜로 이어지고 있습니다.

김범준

카오스재단마스터클래스

물리학

[카오스 술술과학] 카사노바의 과학

우리는 인간관계부터 인터넷, 도로 교통에 이르기까지 모든 것이 촘촘하게 연결된 네트워크 세상 속에 살고 있습니다. 이러한 네트워크는 크게 두 가지 형태로 나뉘는데, 모든 지점이 고르게 연결된 고속도로망 구조와 특정 지점에 연결이 집중된 항공망 구조가 그것입니다. 인간의 사회적 관계는 후자인 항공망 구조를 띠며, 유독 많은 연결을 가진 '허브'가 존재하기 마련입니다. 성적인 관계에서도 이러한 허브가 존재하며, 이들은 전염병 확산의 핵심 경로가 되기도 합니다. 따라서 에이즈와 같은 질병을 효과적으로 차단하기 위해서는 무작위적인 방역보다 이러한 네트워크의 허브를 공략하는 전략이 훨씬 효율적입니다. 그렇다면 정체를 드러내지 않는 네트워크의 허브를 어떻게 찾아낼 수 있을까요? 데이터 과학자들은 '친구'라는 연결을 활용하라고 조언합니다. 임의의 개인에게 백신을 전달하며 친구에게도 나누어 주라고 권하면, 통계적으로 연결망이 넓은 허브에게 백신이 도달할 확률이 비약적으로 높아지기 때문입니다. 이러한 원리는 현대의 마케팅에서도 활발히 이용됩니다. 수많은 팔로워를 보유한 인플루언서들이 정보를 공유하면 전염병이 퍼지듯 순식간에 확산되는 것과 같은 이치입니다. 2015년의 메르스 사태처럼 단 한 명의 허브 환자가 수십 명을 감염시킨 사례는 네트워크 관리의 중요성을 일깨워 줍니다. 21세기에 들어서며 복잡계 과학과 데이터 과학은 현대 학문의 새로운 중심축으로 급부상했습니다. 물리학, 전산학, 통계학 등 여러 분야가 데이터 과학의 주도권을 두고 경쟁하고 있지만, 중요한 것은 이 학문이 가진 융합적 성격입니다. 빅데이터를 분석하기 위한 알고리즘과 인프라, 그리고 통계적 방법론이 결합하여 이전에는 보지 못했던 새로운 통찰을 제공하고 있습니다. 이제 데이터 과학은 단순한 학문을 넘어 하나의 거대한 산업으로 성장했으며, 모든 학문 분야를 연결하는 '과학계의 허브' 역할을 수행하고 있습니다. 데이터라는 강력한 도구는 앞으로도 우리 삶의 방식을 근본적으로 바꾸어 놓을 것입니다.

카오스재단술술과학

융합

[강연] 이상한 나라의 바이러스 (4) _ 신의철 교수 | 2017 봄 카오스 강연 '물질에서 생명으로' 10강 | 10강 ④

바이러스는 생물과 무생물의 경계에 있는 독특한 존재입니다. 담배 모자이크 바이러스처럼 단백질 껍질로만 이루어진 경우, 소금이나 설탕처럼 결정을 이룰 수 있어 무생물처럼 보이지만 숙주를 만나면 다시 번식을 시작합니다. 반면 지질 이중층 막을 가진 바이러스는 결정화되지 않는 등 구조에 따라 특성이 다릅니다. 이러한 구조적 차이는 바이러스가 환경에서 생존하고 감염을 일으키는 방식에 결정적인 영향을 미치며, 우리가 바이러스를 이해하는 기초가 됩니다. 백신 접종 후 항체 형성 여부는 개인마다 다르게 나타납니다. 이는 면역 반응을 조절하는 단백질의 유전형이 사람마다 제각각이기 때문입니다. 장기 이식 시 조직 적합성을 맞추는 것과 유사하게, 특정 바이러스에 대한 면역 반응의 강도도 유전적 요인에 의해 결정될 수 있습니다. 때로는 항체 수치가 낮더라도 T세포가 활성화되어 면역력을 유지하는 경우도 있어, 단순한 수치 이상의 복잡한 면역 체계가 우리 몸을 보호하고 있음을 알 수 있습니다. 조류 인플루엔자와 같은 가축 전염병 방역에서 살처분은 숙주를 즉시 제거하여 확산을 막는 가장 확실한 방법입니다. 백신은 질병을 예방할 수는 있지만 바이러스를 완전히 박멸하기까지 오랜 시간이 걸리며, 이는 국제적인 청정국 지위 유지와 충돌하는 정책적 딜레마를 낳기도 합니다. 소각 방식은 환경 오염이나 화재 위험이 있어 매몰 방식을 주로 사용하지만, 이 역시 지하수 오염과 같은 환경적 숙제를 안고 있어 지속 가능한 방역 체계에 대한 고민이 필요합니다. 감기약 개발이 어려운 이유는 감기를 일으키는 바이러스의 종류가 너무나 다양하기 때문입니다. 리노바이러스 하나만 해도 백 가지가 넘는 아형이 존재하며, 이들의 항원 모양이 끊임없이 변하기 때문에 단일한 약제나 백신으로 대응하기가 매우 힘듭니다. 과학자들은 변하지 않는 바이러스의 특정 부위를 표적으로 하는 '범용 백신'을 연구하고 있지만, 이는 마치 성배를 찾는 과정처럼 험난합니다. 치명적인 질병에 연구 자원이 우선 배정되는 현실적 한계도 존재합니다. 우리 몸은 수많은 바이러스와 공존하는 '휴먼 바이롬'의 세계입니다. 대부분의 바이러스는 질병을 일으키지 않지만, 단순 포진 바이러스처럼 면역력이 약해질 때만 활동을 재개하는 경우도 있습니다. 흥미로운 점은 한 세포에 여러 바이러스가 동시에 감염되려 할 때 먼저 침투한 바이러스가 인터페론을 생성하여 다른 바이러스의 침입을 방해하는 간섭 현상이 일어난다는 것입니다. 바이러스는 인류보다 훨씬 긴 역사를 지닌 존재로, 정복의 대상이라기보다 깊은 이해와 공존의 대상입니다.

김성한, 신의철, 장준

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 이상한 나라의 바이러스 (3) _ 신의철 교수 | 2017 봄 카오스 강연 '물질에서 생명으로' 10강 | 10강 ③

바이러스는 생명과 무생물의 경계에 서 있는 독특한 존재입니다. 생명의 정의에 따르면 유전과 증식, 진화의 특성을 갖추어야 하며, 스스로 대사 작용을 하고 환경에 반응해야 합니다. 하지만 바이러스는 숙주 세포 없이는 대사 활동을 할 수 없기에 완전한 생명체로 보기 어렵습니다. 전문가들은 이를 이분법적으로 나누기보다 무생물에서 생물로 이어지는 연속적인 스펙트럼상의 어느 지점에 위치한 존재로 이해합니다. 이러한 모호성은 바이러스 연구를 더욱 철학적이고 심오하게 만들며, 우리가 생명을 정의하는 방식에 대해 근본적인 질문을 던지게 합니다. 결국 바이러스는 생명의 본질을 탐구하는 데 있어 가장 흥미로운 경계선에 놓여 있습니다. 바이러스의 기원에 대해서는 여전히 명확한 정답이 없으나 크게 두 가지 이론이 대립하고 있습니다. 하나는 바이러스가 태초부터 독립된 존재로 발생했다는 설이고, 다른 하나는 숙주 세포의 유전 물질 일부가 떨어져 나와 독자적으로 진화했다는 설입니다. 어느 쪽이든 바이러스는 숙주와의 상호작용을 통해 끊임없이 변모해 왔으며, 이는 생태계의 다양성을 유지하는 한 축이 되기도 했습니다. 이러한 진화의 과정은 인류에게 새로운 질병의 위협을 가져다주기도 하지만, 동시에 생명 탄생과 진화의 신비를 풀 수 있는 중요한 열쇠를 제공하며 과학적 탐구의 대상이 되고 있습니다. 우리는 이 작은 존재를 통해 생명의 역사를 거슬러 올라가는 여정을 계속하고 있습니다. 인류 역사상 가장 무서운 질병 중 하나였던 천연두는 1978년 공식적으로 박멸되었습니다. 이는 인류가 백신이라는 무기를 통해 바이러스와의 전쟁에서 승리한 최초의 사례로 기록되며 의학사의 기념비적인 사건이 되었습니다. 그러나 역설적이게도 박멸 이후 백신 접종이 중단되면서 현대인들은 천연두에 대한 면역력을 완전히 상실하게 되었습니다. 만약 누군가 연구소 등에 보관 중인 바이러스를 테러의 목적으로 악용한다면, 과거 아메리카 원주민들이 겪었던 비극이 현대 사회에서 재현될 수 있다는 경고가 나옵니다. 이는 우리가 질병의 박멸 이후에도 경각심을 늦추지 말아야 할 이유를 명확히 보여주며, 보이지 않는 위협에 대한 지속적인 대비가 필요함을 일깨워줍니다. 21세기에 들어서며 사스, 메르스, 에볼라와 같은 신종 바이러스들이 잇따라 등장하며 인류를 위협하고 있습니다. 이들은 호흡기 전파나 직접 접촉 등 각기 다른 경로로 확산하며 높은 치사율을 기록하여 사회적 공포를 야기했습니다. 특히 메르스 사태는 특정 바이러스의 생물학적 특성뿐만 아니라, 대형 병원 집중화나 병문안 문화와 같은 한국 사회 특유의 요인이 감염 확산에 얼마나 큰 영향을 미칠 수 있는지 보여주었습니다. 이는 신종 감염병 대응이 단순히 과학과 의학의 영역을 넘어, 병원 시스템과 사회적 관습 전반의 정비가 필요한 복합적인 문제임을 시사하고 있습니다. 우리는 이러한 경험을 통해 더욱 견고한 방역 체계를 구축해 나가야 합니다. 신종 바이러스의 출현을 완벽히 막는 것은 현대 사회의 이동성을 고려할 때 불가능에 가깝습니다. 따라서 전문가들은 초기 대응 매뉴얼, 백신, 치료제라는 세 가지 축이 조화를 이루는 국가적 시스템 구축을 강조합니다. 특히 막대한 예산과 시간이 투입되는 백신 및 치료제 개발만큼이나, 저렴한 비용으로 효율적인 방역을 가능케 하는 역학 조사 시스템과 사회적 대응 매뉴얼의 중요성이 재조명되고 있습니다. 국가 차원의 철저한 대비와 더불어 손 씻기와 같은 개인의 위생 수칙 준수는 바이러스의 확산을 억제하는 가장 기본적이면서도 강력한 방어선이 됩니다. 이러한 삼박자가 갖춰질 때 비로소 우리는 감염병의 위협으로부터 보다 안전한 사회를 만들 수 있습니다. 조류 인플루엔자는 매년 겨울철마다 축산업계에 큰 타격을 주는 바이러스로, 인체 감염에 대한 우려도 함께 제기되곤 합니다. 주로 철새를 통해 전파되는 것으로 알려져 있으나, 국내 잔류 바이러스에 의한 발생 가능성도 꾸준히 논의되고 있습니다. 많은 이들이 감염된 가금류 섭취에 대해 불안감을 느끼지만, 바이러스는 열에 매우 약해 충분히 익혀 먹으면 인체에 무해하다는 것이 과학적으로 입증된 사실입니다. 특정 국가나 환경의 탓으로 돌리기보다는 바이러스가 서식하는 생태계의 변화를 면밀히 관찰하고, 과학적 근거에 기반한 대응을 통해 불필요한 사회적 비용을 줄여나가야 합니다. 이는 막연한 공포보다 정확한 정보가 위기 극복에 더 큰 도움이 됨을 보여줍니다. 최근 백신 부작용에 대한 우려로 접종을 거부하는 사례가 늘고 있으나, 이는 공동체의 안전을 위협하는 위험한 선택이 될 수 있습니다. 백신은 인류가 개발한 가장 경제적이고 효과적인 의약품이며, 집단 면역을 형성하여 사회 전체를 보호하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 과거 자폐증 유발 논란처럼 왜곡된 정보가 대중의 공포를 조장하기도 했지만, 백신 접종으로 얻는 사회적 이익은 극히 낮은 확률의 부작용보다 비교할 수 없이 큽니다. 나 자신과 사랑하는 가족, 그리고 이웃을 지키기 위해 과학적 사실에 근거한 올바른 판단과 백신 접종의 실천이 무엇보다 중요한 시점입니다. 우리는 과학에 대한 신뢰를 바탕으로 더 건강한 미래를 함께 만들어가야 할 책임이 있습니다.

김성한, 신의철, 장준

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생명과학

[강연] 이상한 나라의 바이러스 (2) _ 신의철 교수 | 2017 봄 카오스 강연 '물질에서 생명으로' 10강 | 10강 ②

인플루엔자 바이러스가 매년 새로운 변종으로 나타나 대유행을 일으키는 이유는 그 독특한 유전 구조에 있습니다. 다른 바이러스와 달리 유전 물질이 여덟 개의 분절로 나뉘어 있어, 돼지나 조류 등 서로 다른 종의 바이러스가 한 세포에 동시에 감염될 때 유전자가 통째로 교환되는 대규모 변이가 일어납니다. 이러한 재조합 과정을 통해 인류가 이전에 경험하지 못한 새로운 단백질 구조를 가진 바이러스가 탄생하며, 이는 기존의 면역 체계를 무력화시키는 원인이 됩니다. 바이러스는 면역 체계의 공격을 피하기 위해 매우 영리한 전략을 구사하는데, 그중 대표적인 것이 '잠복'입니다. 입술 주위의 단순포진이나 수두 바이러스는 증상이 사라진 뒤에도 완전히 박멸되지 않고 우리 몸의 신경절에 숨어 지냅니다. 이때 바이러스는 증식이나 활동을 멈춘 채 조용히 머물기 때문에 면역 체계는 이를 감지하여 공격하지 못합니다. 그러다 노화나 피로로 인해 면역력이 약해지는 순간, 수십 년을 숨어 있던 바이러스가 다시 활성화되어 대상포진과 같은 질병을 유발하게 됩니다. 바이러스는 단순히 도망치는 것에 그치지 않고 면역 체계에 직접적인 반격을 가하기도 합니다. 에이즈를 일으키는 HIV는 면역 반응의 사령관 역할을 하는 CD4 T 세포를 직접 감염시켜 파괴함으로써 전체 면역 체계를 무력화합니다. 또한, 바이러스 자체가 세포를 죽이기도 하지만, 때로는 우리 몸의 과도한 면역 반응이 오히려 독이 되기도 합니다. '사이토카인 폭풍'이라 불리는 현상은 면역 세포가 내뿜는 신호 물질이 과다하게 분비되어 정상적인 장기까지 손상시키는 치명적인 결과를 초래합니다. 바이러스의 위협은 급성 질환에만 국한되지 않고 장기적으로 암을 유발하기도 합니다. 인유두종 바이러스(HPV)나 B형·C형 간염 바이러스가 대표적인 사례입니다. 이들은 우리 몸에서 세포의 과도한 증식을 막고 암 발생을 억제하는 p53이나 Rb와 같은 단백질의 기능을 직접적으로 방해합니다. 결과적으로 세포의 제어 장치가 고장 나면서 수년 혹은 수십 년의 잠복기를 거쳐 자궁경부암이나 간암으로 발전하게 됩니다. 따라서 이러한 바이러스 백신을 접종하는 것은 곧 암을 예방하는 효과적인 수단이 됩니다. 인류가 바이러스에 대항해 거둔 가장 큰 승리는 백신의 개발입니다. 백신은 가짜 감염을 통해 우리 몸에 면역 기억을 형성시켜, 실제 바이러스가 침입했을 때 빠르고 강력하게 대응할 수 있도록 돕습니다. 특히 백신 접종은 개인의 건강을 지키는 것을 넘어, 사회 전체에 '집단 면역'이라는 보호막을 형성합니다. 비록 신종 바이러스의 출현을 완벽히 막을 수는 없지만, 과학적 탐구와 공동체의 노력을 통해 우리는 바이러스와 공존하며 안전한 삶을 영위할 수 있는 지혜를 모아야 합니다.

신의철

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생명과학

[강연] 탄수화물의 달콤하고 끈적끈적한 비밀 (3) _ 조진원 교수 | 2017 봄 카오스강연 '물질에서 생명으로' 5강 | 5강 ③

탄수화물은 단순히 우리가 섭취하는 영양소 이상의 의미를 지닙니다. 라틴어 '사카룸'에서 유래한 이 물질은 생명체 구성의 핵심 분자로, 당뿐만 아니라 셀룰로오스나 녹말 같은 다양한 형태를 포함하는 포괄적인 개념입니다. 우리는 흔히 탄수화물을 에너지원으로만 생각하기 쉽지만, 실제로는 생명 현상을 유지하고 조절하는 데 있어 필수적인 고차원적인 역할을 수행하고 있습니다. 생명체의 근간을 이루는 이 거대 분자는 우리 몸의 구석구석에서 복잡한 기능을 담당하며 생존을 가능하게 합니다. 우리 몸속에는 단백질이나 지질에 결합하지 않고 자유롭게 존재하는 탄수화물도 많습니다. 대표적인 예가 히알루론산으로, 이는 눈이나 탯줄 등에 존재하며 외부 세균의 침입을 막고 보습 효과를 제공하는 다당류의 일종입니다. 또한 헤파린과 같은 복합 다당류는 혈액이 응고되지 않도록 돕는 항응고 기능을 수행하여 생체 내 항상성을 유지합니다. 이처럼 탄수화물은 단순한 열량 공급원을 넘어 생체 내에서 보호와 조절이라는 중요한 임무를 맡고 있는 다재다능한 물질입니다. 식물 연구의 관점에서 탄수화물은 태양 에너지를 생명 에너지로 전환하는 결정적인 매개체입니다. 식물은 광합성을 통해 당을 만들어내며, 이는 지구상의 모든 생명체가 살아가는 근본적인 힘이 됩니다. 또한 식물은 뼈가 없지만 셀룰로오스라는 당 성분을 통해 꼿꼿이 서 있을 수 있는 구조적 강도를 얻습니다. 곤충의 겉껍질을 구성하는 키틴 역시 당의 일종으로, 생명체의 형태를 유지하는 데 결정적인 역할을 합니다. 이는 탄수화물이 생명의 에너지는 물론 구조적 토대까지 제공함을 보여줍니다. 생명과학의 근본 원리인 센트럴 도그마에서도 탄수화물의 역할은 독보적입니다. DNA에서 단백질로 이어지는 흐름 속에서 'O-GlcNAc'과 같은 당 분자는 유전자 발현을 조절하는 전사 인자나 RNA 중합효소의 작동에 깊이 관여합니다. 설계도에 따라 만들어지는 DNA나 단백질과 달리, 탄수화물은 별도의 설계도 없이도 생체 기능을 정교하게 조절하는 고차원적인 시스템을 구축합니다. 이러한 조절 기능이 없다면 생명 활동의 핵심인 유전 정보의 전달과 발현 자체가 제대로 이루어질 수 없습니다. 최근 유행하는 고지방 저탄수화물 다이어트는 과학적 관점에서 주의가 필요합니다. 탄수화물 섭취를 극도로 제한하면 단기적인 체중 감량 효과는 있을지 모르나, 영양 불균형과 면역 체계 약화를 초래할 수 있습니다. 특히 뇌세포가 가장 선호하는 에너지원이 포도당이라는 점을 고려할 때, 과도한 제한은 두뇌 활동 저하와 집중력 감소로 이어질 수 있습니다. 따라서 건강을 유지하기 위해서는 우리 몸의 필수적인 기능을 지원하는 적절한 양의 당질을 골고루 섭취하는 지혜가 필요합니다. 당과 밀접한 질병인 당뇨병은 인류가 아주 오래전부터 마주해 온 과제입니다. 기원전 이집트 기록에도 등장하는 이 병은 혈액 내 당 수치가 비정상적으로 높아지는 것이 특징입니다. 췌장에서 인슐린을 생성하지 못하는 제1형과 인슐린 저항성으로 인해 포도당 대사 능력이 떨어지는 제2형으로 나뉘는데, 이는 우리 몸이 당을 얼마나 정교하게 다루어야 하는지를 보여주는 사례입니다. 당뇨병에 대한 이해는 결국 우리 몸의 에너지 대사 시스템이 얼마나 세밀하게 설계되어 있는지를 확인하는 과정이기도 합니다. 단백질의 관점에서 당은 단순한 부속물이 아니라 기능을 완성하는 필수 요소입니다. 단백질을 사람에 비유한다면 당은 옷이나 액세서리, 혹은 향수와 같은 존재라고 할 수 있습니다. 옷이 사람의 인상을 결정하고 신체를 보호하듯, 당은 단백질에 부착되어 그 구조를 안정화하고 특정 기능을 수행할 수 있도록 돕습니다. 결국 탄수화물은 생명이라는 무대 위에서 단백질이 제 역할을 다할 수 있게 해주는 가장 화려하고도 중요한 의복이며, 생명 현상의 완성도를 결정짓는 핵심 요소입니다.

강현아, 고기성, 조진원

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생명과학

[강연] 리보핵산 : 최초의 생명물질로부터 메신저까지 (4) _ 김빛내리 교수 | 2017 봄 카오스강연 '물질에서 생명으로' 3강 | 3강 ④

생명체 내에서 유전 정보가 발현되는 과정은 매우 정교한 조절을 받습니다. 특히 마이크로 RNA(miRNA)는 특정 유전자의 발현을 억제하거나 조절하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 이러한 조절은 단순히 RNA가 만들어지는 단계에만 국한되지 않습니다. 전사 인자라 불리는 단백질들이 특정 유전자를 선택적으로 활성화하며, 합성된 RNA가 얼마나 빠르게 분해되는지에 따라서도 그 농도가 결정됩니다. 즉, 세포는 필요에 따라 합성 속도를 높이거나 분해 속도를 늦추는 방식으로 생체 물질의 양을 세밀하게 관리하며 생명 활동을 유지합니다. RNA는 단순히 생성되는 것만으로 기능을 다하는 것이 아닙니다. 마치 요리에 양념을 치듯, 적절한 가공 과정을 거쳐야만 비로소 활성을 띠게 됩니다. 또한, 합성된 장소에서 실제 역할을 수행해야 하는 장소로 정확하게 이동하는 배치 과정 역시 필수적입니다. 아무리 중요한 물질이라도 엉뚱한 위치에 있으면 제 기능을 발휘할 수 없기 때문입니다. 이처럼 양과 활성도, 그리고 적절한 위치 선정이라는 세 가지 차원의 조절 기작이 수백 가지 방법으로 얽혀 작용함으로써 우리 몸의 복잡한 생물학적 시스템이 원활하게 돌아가게 됩니다. 유전 정보를 활용한 친자 확인이나 혈연관계 분석은 현대 과학의 대중적인 응용 사례 중 하나입니다. 흔히 드라마 등 매체에서 손자나 손녀의 판별이 어렵다는 오해가 퍼지기도 하지만, 실제로는 DNA 마커를 통해 세대를 건너뛴 혈연관계도 명확하게 판별할 수 있습니다. DNA는 변하지 않는 고유의 정보를 담고 있어 숫자로 명확한 결과를 제시해주기 때문입니다. 굳이 RNA를 사용하지 않더라도 DNA만으로 충분히 정밀한 분석이 가능하며, 이는 유전학적 정보가 얼마나 강력하고 속일 수 없는 생명의 설계도인지를 잘 보여주는 대목이라 할 수 있습니다. 세포는 외부 환경의 변화에 민감하게 반응하며 유전자 발현을 조절합니다. 호르몬이나 신경 신호, 심지어 스트레스와 같은 요인들도 마이크로 RNA(miRNA)의 생성과 가공 과정에 깊이 관여합니다. 예를 들어 신경 세포가 활성화될 때 특정 miRNA가 더 많이 만들어지거나 활동성이 변한다는 연구 결과는 환경이 생물학적 반응을 이끌어내는 중요한 변수임을 시사합니다. 세포별로 발현 양상이 다른 이유 역시 이러한 주변 환경 요인이 특정 유전자의 스위치를 켜거나 끄는 결정적인 포인트로 작용하기 때문이며, 이는 생명체의 뛰어난 적응력을 뒷받침합니다. 우리 몸을 구성하는 수조 개의 세포는 놀랍게도 거의 동일한 DNA를 공유하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 어떤 세포는 간이 되고 어떤 세포는 뇌가 되는 이유는 분화 과정에서 특정 유전자만 선택적으로 발현되기 때문입니다. 발생 초기 단계에서 세포들은 위치에 따라 좌표를 설정하고, 주변 세포와 협력하며 각자의 역할을 찾아갑니다. 이 과정에서 불필요한 유전자의 발현을 완전히 차단하는 조절이 일어나는데, 여성의 두 X 염색체 중 하나를 불활성화하는 'Xist' RNA처럼 비부호화 RNA가 유전체 전체의 발현을 제어하는 중요한 열쇠가 되기도 합니다. 최근 주목받는 RNA 백신 기술은 특정 항원을 코딩하는 mRNA를 세포에 주입하여 면역 반응을 유도하는 원리를 이용합니다. 표적 항원을 선별하는 과정에서 여러 후보군을 빠르게 테스트할 수 있다는 점은 RNA 기술의 큰 장점입니다. 더 나아가 유전자 과다 발현으로 발생하는 다운 증후군과 같은 질환에서도 RNA 조절 기작을 응용하려는 아이디어가 제시되고 있습니다. 특정 염색체의 발현 농도를 낮추는 방식으로 디자인된 RNA 치료제가 개발된다면, 이는 기존의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 치료법이 될 수 있으며 생명공학의 무한한 가능성을 보여주는 사례가 될 것입니다. 질병의 원인이 되는 돌연변이는 유전적 요인, 환경적 요인, 그리고 DNA 복제 과정에서의 무작위적 오류라는 세 가지 경로로 발생합니다. 특히 암의 경우 부모로부터 물려받은 유전적 영향보다는 세포 분열 시 발생하는 무작위적인 복제 오류가 더 큰 비중을 차지한다는 연구 결과가 있습니다. 이는 건강한 생활 습관만으로 모든 질병을 막을 수 없음을 의미하는 동시에, 생명 현상에 내재된 확률적 특성을 보여줍니다. 결국 생명은 정교한 조절 시스템과 불가피한 오류 사이의 균형 속에서 진화해 왔으며, 이를 이해하는 것이 현대 의생명과학의 핵심 과제입니다.

강창원, 김빛내리, 정선주

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생명과학

[강연] 리보핵산 : 최초의 생명물질로부터 메신저까지 (2) _ 김빛내리 교수 | 2017 봄 카오스강연 '물질에서 생명으로' 3강 | 3강 ②

인간 유전체는 약 30억 개의 염기쌍으로 이루어져 있지만, 단백질 정보를 담고 있는 메신저 RNA(mRNA) 영역은 그중 극히 일부에 불과합니다. 나머지 98%는 단백질을 직접 코딩하지 않는 '논코딩 DNA'로 불리며, 과거에는 특별한 기능이 없는 쓰레기처럼 여겨지기도 했습니다. 하지만 복잡한 생물일수록 이러한 논코딩 DNA 영역의 비중이 높다는 사실은 이 속에 생명 유지에 필수적인 중요한 정보가 숨겨져 있음을 시사합니다. 현대 생물학은 이 미지의 영역에서 새로운 유전적 가치를 찾아내는 데 집중하고 있습니다. 논코딩 DNA 영역에서 발견된 가장 흥미로운 존재 중 하나는 마이크로 RNA(microRNA)입니다. 이는 약 22개의 염기로 구성된 아주 작은 RNA로, 과거에는 분해 산물로 취급되어 버려지곤 했습니다. 그러나 연구 결과, 마이크로 RNA(microRNA)는 특정 유전자의 발현을 억제하거나 조절하는 '세포 속의 경찰관' 역할을 수행함이 밝혀졌습니다. 예를 들어 근육 성장을 조절하는 마이오스타틴 단백질의 억제 과정이 마이크로 RNA(microRNA)에 의해 조절되는데, 이 체계에 문제가 생기면 비정상적으로 근육이 발달하는 현상이 나타나기도 합니다. RNA는 단순히 정보 전달자에 그치지 않고 효소나 구조적 지지대 역할도 수행합니다. 단백질 생산 공장인 리보솜의 핵심 부위는 단백질이 아닌 RNA로 구성되어 있으며, 아미노산을 연결하는 실제 촉매 작용도 RNA가 담당합니다. 또한 SRP 복합체처럼 단백질을 특정 위치로 운반할 때 거대한 지지대 역할을 하기도 합니다. 이러한 발견은 단백질만이 생화학 반응의 촉매가 될 수 있다는 기존의 패러다임을 완전히 뒤바꾸었으며, 생명 현상에서 RNA가 차지하는 독보적인 위상을 다시금 확인시켜 주었습니다. RNA가 촉매 기능과 유전 정보 저장 기능을 동시에 갖추고 있다는 점은 'RNA 월드 가설'의 근거가 됩니다. 생명의 초기 단계에서는 RNA가 스스로를 복제하고 화학 반응을 이끄는 최초의 유전 물질이었을 가능성이 큽니다. 비록 현재는 정보 저장의 주역을 DNA에, 촉매 역할의 상당 부분을 단백질에 넘겨주었지만, 리보솜이나 일부 바이러스의 복제 기제 속에는 여전히 고대 RNA 세계의 흔적이 남아 있습니다. 이는 RNA가 생명의 기원을 풀 수 있는 열쇠이자 진화의 역사 그 자체임을 보여주는 증거라 할 수 있습니다. 최근 RNA는 질병 치료를 위한 혁신적인 약물과 백신으로 주목받고 있습니다. RNA는 화학적으로 합성이 용이하고 설계가 자유로워 맞춤형 신약 개발에 유리합니다. 특히 메신저 RNA(mRNA) 백신은 항원을 직접 넣어주는 대신 항원 정보를 담은 RNA를 주입하여 우리 몸이 스스로 면역 반응을 일으키도록 유도합니다. 이러한 방식은 염기 서열 정보만 있으면 단기간에 대량 생산이 가능하여, 지카 바이러스나 암과 같은 난치성 질환에 신속하게 대응할 수 있는 차세대 의료 기술로 기대를 모으고 있습니다. 진단 분야에서도 RNA 분석 기술은 비약적인 발전을 거듭하고 있습니다. 세포의 상태에 따라 생성되는 RNA의 종류와 양이 달라지기 때문에, 이를 분석하면 질병의 징후를 조기 발견할 수 있습니다. 최근에는 스마트폰에 연결해 사용할 수 있는 나노포어(Nanopore) 기술처럼 휴대용 염기 서열 분석 장비가 개발되어, 에볼라나 지카 바이러스 현장에서 1시간 이내에 정확한 진단이 가능해졌습니다. 이러한 기술적 진보는 복잡한 실험실 환경을 벗어나 언제 어디서든 정밀한 분자 진단을 수행할 수 있는 시대를 열어가고 있습니다. 미래에는 혈액 내 마이크로 RNA(microRNA) 패턴을 분석하여 암을 조기에 진단하고, 개인의 유전적 특성에 맞춘 정밀 의료가 일상화될 것입니다. 과거 거대했던 휴대폰이 손안의 스마트폰으로 진화했듯, 복잡한 유전자 분석 기술도 조만간 우리 생활의 일부가 될 것입니다. RNA는 생명 현상을 깊이 있게 이해하게 해주는 학문적 대상인 동시에, 인류의 건강을 지키는 강력한 생명공학적 도구입니다. 유전자와 RNA가 일상적인 단어가 될 머지않은 미래를 준비하며, 우리는 생명의 설계도를 더욱 정교하게 읽어 내려가고 있습니다.

김빛내리

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 시냅스 생쥐 그리고 정신질환 (5) 패널토의 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 8강 | 8강 ⑤

자폐 스펙트럼 장애의 원인을 둘러싼 수많은 오해 중 하나는 영유아기에 접종하는 백신이 자폐를 유발한다는 주장입니다. 하지만 현대 과학의 엄밀한 검증 결과, 백신의 성분과 자폐 발생 사이에는 어떠한 명확한 연관성도 발견되지 않았다는 것이 학계의 정설입니다. 미국 질병통제예방센터(CDC)를 비롯한 전 세계 주요 보건 기구들은 이러한 주장에 근거가 없음을 공식적으로 발표하며 대중의 불안을 해소하기 위해 노력해 왔습니다. 오히려 잘못된 정보로 인해 적절한 백신 접종 시기를 놓치는 것이 아이들의 건강에 훨씬 더 심각하고 실질적인 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 근거 없는 소문에 휘둘리기보다 과학적 사실에 기반한 정확한 정보를 수용하는 태도가 무엇보다 중요합니다. 어린 시절의 경험은 뇌 구조 형성에 결정적인 영향을 미칩니다. 신경 가소성이 매우 뛰어난 시기에 겪는 학대나 극심한 스트레스는 신경세포 간의 정상적인 연결을 방해할 수 있습니다. 이러한 트라우마는 신경 회로를 취약한 상태로 만들어, 이후의 자극에 대한 저항력을 떨어뜨리는 요인이 됩니다. 비록 학대가 반드시 자폐로 이어진다고 단정할 수는 없지만, 뇌 발달 과정에서 환경적 요인이 얼마나 중요한지를 잘 보여줍니다. 건강한 발달을 위해서는 안정적인 환경에서 뇌가 올바른 패턴으로 신경 회로를 형성할 수 있도록 돕는 것이 필수적입니다. 이는 초기 환경이 뇌의 물리적 구조를 결정짓는 중요한 변수임을 시사합니다. 환경과 유전자는 끊임없이 소통하며 서로에게 영향을 미칩니다. 이를 설명하는 대표적인 분야가 후성유전학입니다. 예를 들어, 어미의 돌봄을 충분히 받지 못한 새끼 쥐는 스트레스 호르몬 수용체의 발현을 조절하는 유전자에 변화가 생겨 스트레스 대응 능력이 현저히 떨어지게 됩니다. 이는 외부 환경이 유전자의 발현 방식을 바꾸고, 그 결과가 다시 환경에 대한 반응성을 결정하는 순환 구조를 보여줍니다. 즉, 우리가 물려받은 유전 정보는 고정된 것이 아니라 환경과의 상호작용을 통해 그 기능이 조절될 수 있는 유연한 시스템인 셈입니다. 이러한 메커니즘은 자폐를 포함한 다양한 뇌 질환의 발생 기전을 이해하는 핵심 열쇠가 됩니다. 인간 게놈 프로젝트가 완료되었을 때 인류는 질병 정복에 대한 큰 기대를 품었습니다. 하지만 기대만큼의 성과가 즉각적으로 나타나지 않은 이유는 우리가 아직 유전자의 기능적 지도를 완성하지 못했기 때문입니다. 현재의 기술 수준은 서울 시내의 도로망을 파악한 정도에 불과하며, 특정 시간에 교통량이 어떻게 변하는지 예측하는 수준에는 도달하지 못했습니다. 유전체 정보를 분석하는 것은 필수적인 첫 단계이지만, 그 복잡한 상호작용을 완벽히 이해하기까지는 더 많은 데이터와 시간이 필요합니다. 이는 과학이 직면한 거대한 도전 과제 중 하나이며, 물리적 지도를 넘어 기능적 지도를 완성해 나가는 과정이 앞으로의 핵심 과제가 될 것입니다. 신경 회로가 정상적으로 기능하기 위해서는 신경 가소성이 적절하게 작동해야 합니다. 필요한 신경 회로는 강화되고 불필요한 신경 회로는 약화되는 과정을 통해 효율적인 신경망이 구축됩니다. 그러나 영유아기에 스마트폰이나 영상 매체와 같은 과도한 외부 자극에 노출되면 뇌가 지나치게 흥분된 상태로 신경 회로가 고착될 위험이 있습니다. 이러한 비정상적인 발달은 자폐나 ADHD와 같은 증상을 심화시키는 환경적 요인이 될 수 있습니다. 뇌가 가장 유연한 시기에 주어지는 자극의 질이 아이의 평생 뇌 건강을 좌우할 수 있다는 점을 기억해야 합니다. 따라서 적절한 자극과 휴식의 균형을 맞추는 것이 건강한 뇌 발달을 위해 반드시 필요합니다. 전 세계적으로 자폐 유병률이 증가하는 추세에 대해서는 다각적인 분석이 필요합니다. 진단 기술의 정교화로 과거에는 발견하지 못했던 사례들이 포착되는 측면도 있고, 환경 오염이나 생활 습관의 변화가 영향을 미쳤을 가능성도 배제할 수 없습니다. 한국의 경우 한때 유병률이 매우 높게 보고되어 주목받았으나, 이는 정밀한 조사 방법의 차이에서 기인한 것으로 밝혀졌습니다. 중요한 것은 유병률의 수치 자체보다, 증가하는 환자들을 위해 사회가 어떤 준비를 해야 하는지 고민하는 것입니다. 성별에 따른 발생 차이 등 여전히 풀리지 않은 숙제들이 연구의 동력이 되고 있으며, 이는 더 나은 진단과 지원 체계를 구축하는 밑거름이 됩니다. 미래의 정신 질환 치료는 개인별 맞춤형 접근으로 나아갈 것입니다. 약물 치료의 부작용을 최소화하기 위해 신경 회로의 작동 원리를 규명하고, 식이요법이나 행동 치료 등 다양한 방법을 병행하는 종합적인 치료 모델이 필요합니다. 무엇보다 정신 질환을 생물학적 원인에 의한 현상으로 이해하려는 노력이 중요합니다. 질환의 원인을 유전적, 환경적 맥락에서 파악하게 되면 환자에 대한 막연한 두려움이나 편견을 거두고 공감의 토대를 마련할 수 있습니다. 과학적 이해는 결국 우리 사회가 환자들을 더 따뜻하게 포용하는 길로 인도할 것이며, 이는 질병의 치료를 넘어 사회적 치유로 나아가는 중요한 발걸음이 될 것입니다.

고재원, 김은준, 한기훈

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