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[대담] QnA 탐험 톡(TALK)! | 제 32회 서울대 자연과학 공개강연_'과학의 탐험' by 안진호, 유종희, 김장수, 이유경 l 서울대학교&카오스재단

최근 화제가 된 요리 경연 프로그램처럼, 과학 연구 역시 저마다의 독특한 '맛'을 지니고 있습니다. 과학자들은 수의 세계나 광활한 우주를 탐험하며 각기 다른 즐거움을 느낍니다. 마치 우리가 좋아하는 음식이 다르듯, 탐험가들도 자신만의 가장 좋아하는 연구 분야에 중독되어 살아갑니다. 이러한 탐험의 맛은 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어, 세상에 없던 새로운 발견을 향해 나아가는 과정에서 오는 짜릿한 희열과도 같습니다. 남극의 엘리펀트 모레인 지역은 마치 외계 행성에 발을 디딘 듯한 신비로운 풍경을 선사합니다. 영하 25도의 추위와 강한 바람 속에서도 푸른 얼음 위로 날리는 눈발은 탐험가에게 잊지 못할 시각적 맛을 제공합니다. 거대한 산도 없이 끝없이 펼쳐진 자갈밭은 빙하의 흐름이 만들어낸 자연의 걸작입니다. 이러한 극한의 환경에서 마주하는 낯선 풍경은 과학자들에게 탐험의 본질이 무엇인지 다시금 깨닫게 하는 소중한 순간이 됩니다. 수학적 아이디어가 떠오르는 순간은 육체적인 허기를 잊게 할 만큼 강력한 만족감을 줍니다. UC 버클리의 아름다운 경치를 배경으로 난제를 해결할 실마리를 찾았을 때의 기분은 그 어떤 산해진미보다 달콤합니다. 아내와 함께한 저녁 식사 자리에서 음식에는 손도 대지 못한 채 연구 이야기만 늘어놓았다는 일화는 지적 탐구가 주는 즐거움이 얼마나 큰지를 잘 보여줍니다. 배가 부르지 않아도 마음이 가득 차는 것, 그것이 바로 수학 탐험의 맛입니다. 때로는 계획대로 되지 않는 상황에서 '의외의 맛'을 발견하기도 합니다. 기상 악화로 비행기가 뜨지 않아 우연히 시작된 북극 식물 관찰이 북극 식물 도감 발간으로 이어진 사례가 대표적입니다. 전공 분야가 아니더라도 호기심을 가지고 주변을 살피다 보면, 이름 없던 식물에 이름을 붙여주는 의미 있는 결실을 맺게 됩니다. 예상치 못한 경로에서 마주치는 새로운 연구 주제는 탐험의 여정을 더욱 풍성하게 만들어주는 양념과도 같은 역할을 합니다. 과학 탐험은 혼자만의 고독한 싸움이 아니라 동료들과 함께하는 협동의 과정입니다. 수학자들은 공동 연구를 통해 서로의 부족한 점을 보완하고, 물리학자들은 치열한 논쟁을 통해 이론의 논리를 견고히 다집니다. 보어와 아인슈타인의 사례처럼, 서로의 주장을 반박하고 방어하는 과정은 감정싸움이 아닌 학문적 성장을 위한 필수적인 대련입니다. 자연이라는 공정한 심판 앞에서 진리를 추구하는 이들에게 동료는 가장 든든한 조력자이자 자극제가 됩니다. 필드 과학의 현장에서는 수억 년 전의 기록을 담은 빙하나 우주에서 온 운석을 직접 만질 수 있습니다. 남극의 지의류는 극한 환경에서도 살아남아 미래 우주 개척의 실마리를 제공하며, 운석의 절단면은 우주의 기원을 연구하는 소중한 단서가 됩니다. 이러한 실물 시료들은 교과서 속의 지식이 아닌 살아있는 과학의 역사를 보여줍니다. 자연과학은 우리 주변의 하늘과 바다, 땅을 연구 대상으로 삼아 세상의 비밀을 하나씩 풀어나가는 역동적인 학문입니다. 미래의 탐험가를 꿈꾸는 학생들에게 수학이나 과학은 결코 단번에 이해해야 하는 높은 벽이 아닙니다. 이해의 과정은 0과 1로 나뉘는 것이 아니라 연속적으로 깊어지는 것이기에, 당장 어렵더라도 반복해서 학습하다 보면 어느덧 높은 수준에 도달하게 됩니다. 유행을 좇기보다 자신이 진정으로 좋아하는 분야를 찾는 데 시간을 투자하시길 바랍니다. 연구가 취미가 되고, 그 즐거움에 대한 보상까지 따르는 삶은 탐험가만이 누릴 수 있는 최고의 축복입니다.

김장수, 안진호, 유종희, 이유경

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[강연] 제 32회 서울대 자연과학 공개강연_'과학의 탐험' by 안진호, 유종희, 김장수, 이유경 l 서울대학교&카오스재단

서울대학교 자연과학 공개 강연은 과학의 즐거움을 나누는 대표적인 프로그램입니다. 올해는 '과학자의 꿈과 도전, 과학의 탐험'이라는 주제로 미지의 세계를 탐구하는 과학자들의 생생한 목소리를 담았습니다. 과학은 단순히 지식을 배우는 것이 아니라, 아직 밝혀지지 않은 자연의 신비를 찾아가는 흥미진진한 여정입니다. 이번 강연은 청소년들에게 과학적 호기심을 자극하고 미래의 탐험가로 성장할 수 있는 영감을 제공합니다. 안진호 교수는 남극 빙하 속 공기방울을 통해 과거의 기후를 추적합니다. 빙하는 눈이 쌓여 만들어지며 그 사이의 공기를 가두는데, 이는 수십만 년 전의 대기 성분을 고스란히 간직한 타임머신과 같습니다. 특히 80만 년 동안의 온실가스 농도 변화를 분석함으로써 현재의 급격한 기후 변화가 인위적인 요인에 의한 것임을 입증합니다. 블루아이스 연구를 통해 100만 년 이상의 기록을 찾는 도전은 지구의 미래를 예측하는 핵심 열쇠가 됩니다. 유종희 교수는 눈에 보이지 않는 유령 입자인 중성미자를 통해 우주의 기원을 탐색합니다. 중성미자는 물질과 거의 상호작용하지 않고 우주를 통과하기 때문에, 별의 내부나 초신성 폭발의 비밀을 직접적으로 전달해 줍니다. 일본의 슈퍼카미오칸데나 남극의 아이스큐브 같은 거대 검출기는 이 미세한 신호를 포착하여 우주에 왜 반물질보다 물질이 더 많은지, 즉 우리가 존재하게 된 근본적인 이유를 밝히고자 노력하고 있습니다. 김장수 교수는 저글링이라는 유희적 활동 속에 숨겨진 수학적 질서를 소개합니다. 조합론은 이산적인 대상의 개수를 세고 구조를 파악하는 학문으로, 저글링의 공을 던지는 순서와 높이를 수열로 나타내어 분석할 수 있습니다. '사이트스왑'이라는 체계를 통해 가능한 저글링 패턴을 예측하고, 공의 개수가 수열의 평균과 같다는 사실을 증명하는 과정은 수학이 추상적인 기호를 넘어 실제 현상을 설명하는 강력한 도구임을 보여줍니다. 이유경 박사는 북극의 생태계 변화를 통해 기후 위기의 현장을 고발합니다. 다산과학기지를 중심으로 드론과 인공지능, DNA 분석 기술을 활용하여 북극 식물의 종 변화를 정밀하게 모니터링합니다. 온난화로 인해 빙하가 사라지고 북극곰의 사냥 환경이 바뀌는 현실 속에서, 과학적 탐험은 단순히 지식을 쌓는 것을 넘어 멸종 위기종을 보존하고 지구 환경을 지키기 위한 실천적인 데이터를 구축하는 숭고한 작업이 됩니다. 과학 탐험의 진정한 묘미는 세상에서 아무도 모르는 진리를 처음으로 발견하는 순간의 희열에 있습니다. 패널 대담에서 과학자들은 탐험이 항상 계획대로 흘러가지는 않지만, 그 과정에서 마주하는 의외의 발견들이 연구의 원동력이 된다고 강조했습니다. 수학적 난제를 해결했을 때의 포만감이나 극한의 환경에서 새로운 데이터를 얻었을 때의 감동은 과학자만이 누릴 수 있는 특권이며, 이는 공동 연구라는 협력을 통해 더욱 빛을 발합니다. 마지막으로 강연은 미래의 과학 꿈나무들에게 유행을 쫓기보다 자신이 진정으로 좋아하는 분야를 찾으라는 메시지를 전합니다. 입시 위주의 공부에서 벗어나 질문을 던지고 스스로 답을 찾아가는 과정이 곧 과학의 시작입니다. 실패를 두려워하지 않고 미지의 세계로 발을 내딛는 용기가 있다면, 누구나 자신만의 신대륙을 발견하는 탐험가가 될 수 있습니다. 이번 강연이 청소년들에게 과학이라는 넓은 바다로 나아가는 나침반이 되기를 기대합니다.

김장수, 안진호, 유종희, 이유경

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[댓글 이벤트] 이보다 더 작은 화학🧑‍🔬은 영원히 없다! 나노화학 Part.1ㅣ선을 넘는 과학자들

나노세계는 10억분의 1미터라는 육안으로는 가늠조차 하기 힘든 미세한 영역을 다룹니다. 과거에는 보이지 않아 조절할 수 없었던 이 작은 세계가 현대 과학기술의 발전으로 우리 앞에 모습을 드러내기 시작했습니다. 나노화학은 단순히 물질을 작게 만드는 것에 그치지 않고, 물질의 근본적인 성질을 제어하여 암 치료나 새로운 광학 연구 등 무궁무진한 가능성을 탐구합니다. 보이지 않는 곳에서 시작되는 이 거대한 변화는 현대 과학의 모든 분야가 주목하는 핵심적인 열쇠가 되고 있습니다. 대중에게 물리학이나 천문학은 양자역학이나 블랙홀처럼 신비로운 탐구의 대상으로 사랑받지만, 화학은 상대적으로 인기가 적은 편입니다. 이는 화학이 우리 실생활과 너무 밀접하게 연결되어 있어 오히려 공포의 대상이 되기 때문입니다. '케모포비아'라는 용어가 등장할 만큼 대중은 화학물질을 유전자 조작이나 환경호르몬과 같은 위험 요소로 인식하곤 합니다. 과학자들은 화학의 유용성을 강조하지만, 대중의 마음속에 자리 잡은 막연한 거부감을 해소하는 것은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다. 모든 물질의 독성은 본질적인 성질보다 '양'에 의해 결정됩니다. 생명 유지에 필수적인 물조차 짧은 시간에 과도하게 섭취하면 신경 전달 체계에 문제를 일으켜 치명적인 독이 될 수 있습니다. 하지만 인간은 이성적인 판단보다 '가용성 휴리스틱'이라는 심리적 기제에 더 큰 영향을 받습니다. 하수구를 정수한 물이 과학적으로 아무리 깨끗하더라도 선뜻 마시지 못하는 것처럼, 한 번 각인된 부정적인 이미지는 논리적인 설명만으로는 쉽게 바뀌지 않는 특성을 지닙니다. 우리가 사용하는 언어와 용어의 선택은 물질에 대한 인식을 완전히 바꾸어 놓기도 합니다. '물'이라는 단어는 신선함을 주지만, 이를 화학 명칭인 '일산화이수소'라고 부르면 왠지 모를 거부감과 위험성을 느끼게 됩니다. 이러한 심리적 틈새를 파고드는 언론의 자극적인 보도는 화학에 대한 오해를 더욱 심화시킵니다. 결론 없는 자극적인 제목들은 대중이 화학의 본질을 이해하기보다는 막연한 불안감을 갖게 만들며, 이는 결국 과학과 대중 사이의 간극을 넓히는 결과를 초래합니다. 나노화학은 화학이라는 학문이 도달할 수 있는 크기의 마지막 경계선이라 할 수 있습니다. 거시적인 세계에서는 물질이 단순히 재료로 인식되지만, 나노 단위로 작아지면 물질은 전혀 새로운 물리적, 화학적 특성을 나타내기 시작합니다. 더 이상 쪼갤 수 없는 화학의 끝단에서 우리는 우주의 기원을 탐구하는 천문학처럼 신비롭고 흥미진진한 과학의 세계를 만날 수 있습니다. 가장 작은 세계를 연구하는 나노화학은 역설적으로 인류의 미래를 바꿀 가장 큰 가능성을 품고 있는 학문입니다.

국립과천과학관선을 넘는 과학자들🔬

물리학
화학
융합

[수학 튜토리얼 Lv.1] 루트 때문에 사람이 죽었다고?!

우리가 세상을 바라보는 방식은 작은 호기심에서 시작됩니다. 과학의 역사를 돌이켜보면 거대한 발견의 순간들은 항상 정교한 수식이나 복잡한 이론으로 가득 차 있었던 것은 아닙니다. 오히려 일상 속에서 마주한 사소한 의문이나 예상치 못한 현상에 대한 작은 외침이 위대한 탐구의 출발점이 되곤 했습니다. 이러한 순간적인 깨달음은 인간이 자연의 질서를 이해하려는 본능적인 욕구를 자극하며, 보이지 않는 진실을 향해 한 걸음 더 나아가게 만드는 강력한 동력이 됩니다. 단순한 직관이 과학적 사실로 정립되기 위해서는 엄밀한 검증 과정이 필수적입니다. 관찰된 현상을 체계적으로 분석하고 가설을 세우는 과정은 때로 지루하고 고통스럽기까지 하지만, 이를 통해 우리는 주관적인 느낌을 객관적인 지식으로 승화시킵니다. 데이터가 쌓이고 논리가 정교해질수록 모호했던 세계의 모습은 점차 선명한 윤곽을 드러내기 시작합니다. 과학은 이처럼 감각적인 경험과 이성적인 사유를 결합하여 인류가 공유할 수 있는 보편적인 진리를 구축해 나가는 숭고한 여정이라 할 수 있습니다. 결국 과학적 탐구의 끝에서 우리가 마주하는 것은 우주의 거대한 신비와 생명의 오묘함입니다. 복잡하게 얽혀 있는 자연의 법칙들을 하나씩 풀어낼 때마다 우리는 스스로가 이 거대한 시스템의 일부임을 다시금 깨닫게 됩니다. 지식의 확장은 단순히 기술적 진보를 넘어 세상을 대하는 우리의 태도를 변화시키며, 더 나은 미래를 설계할 수 있는 지혜를 제공합니다. 끊임없이 질문을 던지고 답을 찾아가는 과정 그 자체가 인류가 지닌 가장 아름다운 특성이며, 이는 앞으로도 계속될 끝없는 탐험의 기록이 될 것입니다.

카오스재단튜토리얼을 진행하시겠습니까?

[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

[연구뭐하지?] 지구를 구하는 사람들_박록진 교수 | 서울대학교 "대기화학모델링 연구실"

대기 화학 모델링 연구는 인간 활동이 지구 환경에 미치는 영향을 과학적으로 규명하는 중요한 학문입니다. 자동차 배기가스나 이산화탄소 배출과 같은 인간의 활동이 대기 조성을 어떻게 변화시키고, 이것이 다시 기후 변화와 같은 형태로 우리에게 어떤 영향을 주는지 탐구합니다. 연구자들은 대기 오염과 기후 위기라는 전 지구적 문제를 해결하기 위한 정책적 방향성을 제시하며, 지구를 구한다는 사명감을 가지고 연구에 임하고 있습니다. 이 연구실의 핵심 도구는 '대기 화학 모델링'입니다. 대기 중에서 일어나는 복잡한 물리·화학적 현상들을 컴퓨터 언어로 구현하여 가상의 환경에서 실험을 진행하는 방식입니다. 대기 화학 모델링은 연구자가 원하는 조건에 맞춰 무한한 가상 실험을 가능하게 한다는 점에서 매우 매력적입니다. 학생들은 이를 통해 위성 및 지상 관측 자료와 모델 데이터를 능숙하게 다루는 법을 익히며, 실제 대기 현상을 정교하게 재현해내는 전문가로 성장하게 됩니다. 대기 과학은 자연을 대상으로 하는 자연과학인 동시에, 방대한 데이터를 다루는 데이터 사이언스이자 인간에 대한 이해가 필요한 종합 과학입니다. 대기에는 국경이 없기 때문에 특정 지역에 한정된 연구가 아니라 전 세계 학자들과의 긴밀한 협업이 필수적입니다. 공기의 흐름은 끊임없이 순환하며 지구 전체를 연결하므로, 대기 과학은 지역적인 한계를 넘어선 국제적인 학문으로서의 성격을 강하게 띠고 있습니다. 구체적인 연구 주제로는 메탄과 이산화탄소의 배출 및 흡수 기작 규명이 있습니다. 특히 메탄은 기후 변화와 오존 생성에 중요한 역할을 하지만, 정확한 발생원과 배출량을 파악하기 어려운 미지의 영역이 많습니다. 연구자들은 자신이 계산한 배출량을 모델에 적용했을 때 실제 관측값과 일치하는 순간 큰 성취감을 느낍니다. 탄소 중립과 넷제로가 화두인 시대에 이러한 연구는 지속 가능한 미래를 위한 핵심적인 동력이 됩니다. 대학원 과정은 단순히 지식을 습득하는 단계를 넘어 독창적인 연구자로 거듭나는 통과의례입니다. 학생들은 선배들과 중첩되지 않는 자신만의 고유한 연구 주제를 개척하며 세계적인 전문가로 성장할 기회를 얻습니다. 또한, 연구실 내 '먼네(Monthly Nature)'와 같은 문화를 통해 최신 학술 동향을 공유하고 사회적 이슈에도 관심을 가집니다. 이는 자연과학이 우리 삶과 밀접하게 연결되어 있음을 깨닫고 더 나은 사회를 만드는 데 기여하기 위함입니다.

박록진

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

🌿식물이 광합성을 해야 하는 이유! 과학실험으로 알아보아요❤ㅣ별별실험실x국립과천과학관

식물은 동물과 달리 스스로 양분을 만들어내는 특별한 능력을 갖추고 있습니다. 이 과정을 광합성이라고 부르는데, 물과 이산화탄소 그리고 햇빛이라는 세 가지 필수 요소가 필요합니다. 광합성을 통해 식물은 산소와 함께 포도당, 즉 녹말이라는 양분을 생성합니다. 우리가 일상에서 섭취하는 밥이나 빵 같은 음식 속에 들어있는 녹말도 결국 식물이 태양 에너지를 이용해 만들어낸 결과물인 셈입니다. 이러한 생명 활동은 지구 생태계를 유지하는 가장 기초적이면서도 중요한 에너지의 원천이 됩니다. 식물이 실제로 녹말을 만들었는지 확인하기 위해서는 아이오딘-아이오딘화 칼륨 용액을 사용합니다. 본래 갈색을 띠는 이 시약은 녹말과 반응하면 신기하게도 청남색으로 색깔이 변하는 성질이 있습니다. 예를 들어 우리가 먹는 밥에 이 용액을 떨어뜨리면 즉각적으로 색이 변하는 것을 볼 수 있는데, 이는 밥 속에 풍부한 녹말이 들어있음을 증명합니다. 식물의 잎에서도 동일한 반응이 나타난다면, 그것은 해당 부위에서 광합성이 활발하게 일어났음을 보여주는 결정적인 증거가 됩니다. 광합성에서 빛의 역할을 정확히 규명하기 위해서는 정교한 실험 설계가 필요합니다. 이미 잎 속에 저장된 녹말이 실험 결과에 영향을 주지 않도록, 먼저 식물을 며칠간 암실에 두어 기존의 양분을 모두 소모하게 해야 합니다. 그 후 잎의 일부분을 알루미늄 포일로 가려 빛을 차단한 상태에서 다시 햇빛을 쬐어줍니다. 이렇게 하면 빛을 받은 부분과 받지 못한 부분 사이의 대조군이 형성됩니다. 이 과정은 과학적 탐구에서 변인을 통제하고 특정 요소의 효과를 확인하는 핵심적인 단계라고 할 수 있습니다. 실험의 정확도를 높이기 위해 잎의 초록색을 제거하는 탈색 과정이 필수적입니다. 잎 속의 엽록소는 초록색을 띠고 있어, 아이오딘 용액의 색 변화를 관찰하는 데 방해가 되기 때문입니다. 잎을 에탄올에 넣고 가열하면 엽록소가 파괴되면서 초록색이 빠져나오고 잎은 점차 하얗게 변합니다. 엽록소가 제거된 잎은 마치 하얀 도화지처럼 변하여, 이후 시약을 떨어뜨렸을 때 나타나는 미세한 색깔 변화를 훨씬 더 선명하고 확실하게 관찰할 수 있는 상태가 됩니다. 탈색된 잎에 아이오딘 용액을 뿌리면 놀라운 결과가 나타납니다. 빛을 받았던 부분은 청남색으로 변하지만, 포일이나 스티커로 가려졌던 부분은 원래의 색을 유지합니다. 이를 응용하면 잎 위에 글자나 그림을 새기는 '광합성 인화'도 가능합니다. 스티커를 붙인 모양대로 녹말이 형성되지 않아 그 형태가 잎에 그대로 남게 되는 것입니다. 이러한 실험은 식물이 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 경이로운 과정을 시각적으로 확인시켜 주며, 자연의 신비로움을 다시금 깨닫게 해줍니다.

국립과천과학관별별실험실🥽

화학
생명과학

[대담] 과학이 연결하는 삶, 사회, 미래 l 제30회 서울대 자연과학대학 공개강연

코로나19 팬데믹은 우리 사회의 수많은 연결을 단절시켰지만, 동시에 연결의 진정한 의미를 되새기게 하는 계기가 되었습니다. 지난 2년여의 시간 동안 우리는 대면 접촉이 제한된 환경 속에서 온라인이라는 새로운 통로를 통해 소통을 이어왔습니다. 이러한 경험은 우리에게 단순한 지식의 전달을 넘어, 사람과 사람이 직접 만나 교감하는 것이 얼마나 소중한 가치를 지니는지 깨닫게 해 주었습니다. 이제 우리는 포스트 코로나 시대를 맞이하며, 과거의 연결 방식을 단순히 복원하는 것을 넘어 더 깊고 본질적인 연결을 고민해야 하는 시점에 서 있습니다. 대학 생활의 시작과 함께 팬데믹을 맞이한 이른바 '코로나 학번'들은 연결의 단절을 가장 직접적으로 경험한 세대입니다. 캠퍼스의 낭만 대신 모니터 앞에서의 비대면 수업에 익숙해져야 했던 이들은 교수님과의 교감이나 선후배 간 유대감 형성에 큰 어려움을 겪었습니다. 온라인 수업은 효율성 측면에서 장점이 있었지만, 공동체 의식을 느끼거나 인간관계를 확장하는 데에는 한계가 분명했습니다. 이러한 결핍의 경험은 역설적으로 오프라인에서의 만남과 실제적인 소통이 개인의 성장과 정서적 안정에 얼마나 필수적인 요소인지를 다시금 확인시켜 주었습니다. 현대 사회는 인터넷과 SNS의 발달로 인해 언제 어디서나 타인과 연결될 수 있는 초연결 사회로 진입했습니다. 하지만 이러한 과잉 연결은 때로 우리에게 심리적 부담과 강박을 안겨주기도 합니다. 알고리즘이 권하는 정보에 매몰되거나 타인의 삶과 자신을 끊임없이 비교하며 소외감을 느끼는 현상이 나타나고 있기 때문입니다. 우리는 더 많은 사람과 연결되어야 한다는 강박에서 벗어나, 어떤 연결이 진정으로 나에게 유익한지 선별할 수 있는 능력을 길러야 합니다. 무분별한 연결의 홍수 속에서 자신을 지키는 절제와 제어가 필요한 시대입니다. 네트워크 과학의 관점에서 볼 때, 가장 흥미로우면서도 다루기 어려운 연결 중 하나는 바로 자기 자신과의 연결인 '자기 연결(Self-link)'입니다. 외부 세계와의 연결이 과잉된 상태에서는 정작 내가 누구인지, 내가 진정으로 원하는 것이 무엇인지 고민할 시간이 부족해집니다. 일기를 쓰거나 명상을 하는 등 자신과 대화하는 시간을 갖는 것은 복잡한 네트워크 속에서 자아를 잃지 않기 위한 필수적인 과정입니다. 타인과의 관계를 잠시 끊어내고 고독을 즐길 줄 아는 능력은, 오히려 타인과 더 건강하고 깊이 있게 연결될 수 있는 단단한 내면의 기초가 됩니다. 연결의 개념은 인간 사회를 넘어 생태계 전체로 확장되어야 합니다. 우리가 무심코 사용하는 플라스틱이 남태평양 알바트로스의 생명을 위협하는 것처럼, 지구상의 모든 존재는 보이지 않는 끈으로 촘촘히 연결되어 있습니다. 21세기의 연결은 단순히 정보의 교환을 넘어, 우리의 행동이 자연과 비인간 존재들에게 어떤 영향을 미치는지 성찰하는 책임감을 포함해야 합니다. 보이지 않는 통로를 통해 전달되는 부정적인 영향력을 차단하고, 공존을 위한 새로운 연결망을 설계하는 것은 미래 세대가 짊어져야 할 중요한 과제이자 인류의 생존이 걸린 문제입니다. 새로운 시대의 복잡한 문제들을 해결하기 위해서는 단일 학문의 경계를 넘어선 학문 간 융합이 필수적입니다. 자연과학과 사회과학, 인문학이 서로 소통하며 지식의 지평을 넓힐 때 비로소 창의적인 해법이 도출될 수 있습니다. 한 분야에만 매몰되지 않고 다양한 학문의 세계를 여행하는 태도는 세상을 바라보는 시야를 넓혀줍니다. 실험실의 데이터가 사회적 맥락과 만나고, 철학적 사유가 과학적 발견과 결합할 때 우리는 더 나은 미래를 설계할 수 있는 힘을 얻게 됩니다. 학문 간 융합은 단순한 지식의 합을 넘어 새로운 가치를 창출하는 원동력이 됩니다. 결국 포스트 코로나 시대의 연결은 양적인 팽창보다는 질적인 깊이를 지향해야 합니다. 디지털 기술을 활용한 효율적인 연결과 대면을 통한 감성적인 연결이 조화를 이룰 때, 우리 삶은 더욱 풍요로워질 것입니다. 또한 자기 자신과의 연결을 통해 내면을 다지고, 타인 및 자연과의 관계에서 윤리적 책임을 다하는 태도가 필요합니다. 연결은 단순히 점과 점을 잇는 행위가 아니라, 서로의 존재를 인정하고 함께 성장해 나가는 과정입니다. 우리가 만들어갈 미래의 연결망이 더욱 따뜻하고 지속 가능한 모습이기를 기대하며, 새로운 소통의 여정을 시작해야 할 때입니다.

김홍중, 신석민

카오스재단서울대자연과학공개강연

화학
융합

[강연] 제30회 서울대 자연과학대학 공개강연_'과학이 다시 연결하는...' (1) by 곽지현, 채민우 l 서울대학교&카오스재단 | 1부

과학은 단순히 고립된 지식의 파편이 아니라, 인간과 사회 그리고 자연을 하나로 묶어주는 거대한 연결 고리입니다. 과거 아리스토텔레스와 같은 철학자들이 정치학자이자 식물학자였던 것처럼, 학문의 뿌리는 본래 하나에서 시작되었습니다. 현대에 이르러 학문이 세분화되었음에도 불구하고, 우리 개인의 삶부터 거대한 우주에 이르기까지 모든 존재가 서로 긴밀하게 연결되어 있다는 사실은 변하지 않습니다. 이러한 연결의 관점은 우리가 직면한 팬데믹이나 기후 위기 같은 복합적인 문제들을 해결하는 데 있어 가장 중요한 열쇠가 됩니다. 인간은 태어날 때부터 3차원 공간 속에 존재하며, 생존을 위해 끊임없이 길을 찾고 공간을 탐색합니다. 이러한 공간 인지 능력은 단순히 경험을 통해 학습되는 것이 아니라, 우리 뇌 속에 본능적으로 내재된 지각 능력입니다. 뇌의 해마와 내후각 피질은 우리가 현재 어디에 있는지, 목적지까지 어떻게 가야 하는지를 계산하는 일종의 '뇌 속 내비게이션' 역할을 수행합니다. 이 시스템 덕분에 우리는 복잡한 도심 속에서도 길을 잃지 않고 원하는 장소를 찾아가며 세상과 소통할 수 있는 것입니다. 뇌 속의 위치 결정 시스템을 구체적으로 살펴보면, 해마의 '장소세포'와 내후각 피질의 '격자세포'가 핵심적인 기능을 담당합니다. 장소세포는 우리가 특정한 위치에 있을 때만 활성화되어 공간의 지도를 그리며, 격자세포는 정육각형의 기하학적 패턴으로 발화하여 공간의 좌표를 제공합니다. 이 세포들은 마치 스마트폰의 GPS처럼 작동하며, 2차원 평면뿐만 아니라 3차원의 입체적인 공간 정보까지 정교하게 처리합니다. 이러한 발견은 우리가 공간을 인식하는 근본적인 원리를 밝혀내어 노벨 생리의학상 수상으로 이어지기도 했습니다. 뇌과학의 이러한 성과는 질병 치료와 공학적 응용이라는 새로운 연결점으로 확장됩니다. 알츠하이머 치매 환자들이 겪는 대표적인 증상 중 하나인 길 찾기 장애는 해마와 내후각 피질의 세포 사멸과 깊은 관련이 있습니다. 이를 이해함으로써 치매의 조기 진단과 치료를 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한, 뇌의 효율적인 정보 처리 방식을 모사하여 적은 에너지로도 정교하게 움직이는 자율주행 로봇이나 인공지능 시스템을 개발하는 등, 생물학적 지식은 첨단 기술의 발전과도 긴밀하게 맞닿아 있습니다. 우리의 일상과 밀접한 배달 애플리케이션 서비스 속에도 데이터 과학과 경영 과학의 정교한 연결이 숨어 있습니다. 데이터 과학이 방대한 과거 기록으로부터 유용한 지식을 추출한다면, 경영 과학은 이를 바탕으로 최적의 의사결정을 내리는 역할을 합니다. 수많은 주문을 어떤 배달원에게 할당할지, 예상 배달 시간을 어떻게 산출할지 등의 문제는 단순한 계산을 넘어선 과학적 접근이 필요합니다. 기업은 이러한 융합적 사고를 통해 서비스의 효율성을 극대화하고 고객에게 더 나은 가치를 제공하기 위해 노력합니다. 복잡한 현실의 문제를 해결하기 위해 과학자들은 현상을 단순화된 수식으로 모델링합니다. 경영 현장에서 발생하는 이익 최대화나 비용 최소화의 문제는 수학적인 최적화 과정을 거쳐 해답을 찾게 됩니다. 이때 데이터 과학은 날씨, 요일, 프로모션 등 다양한 변수가 배달 수요에 미치는 영향을 확률적으로 분석하여 모델의 정확도를 높여줍니다. 불확실성이 존재하는 미래를 예측하기 위해 과거의 데이터를 분석하고 정량화하는 과정은, 현대 산업 사회를 지탱하는 보이지 않는 과학의 힘이라고 할 수 있습니다. 결국 과학의 진보란 서로 다른 분야가 만나 새로운 연결고리를 찾아낼 때 비로소 획기적인 도약을 이뤄냅니다. 뇌과학과 공학의 만남, 혹은 통계학과 경영학의 융합처럼 학문의 경계를 넘나드는 시도는 우리 삶의 질을 높이는 혁신적인 결과물을 만들어냅니다. 작은 과학적 발견이 장기적으로 거대한 변화를 일으키듯, 세상을 향한 끊임없는 질문과 탐구 정신은 미래를 밝히는 내비게이션이 됩니다. 우리는 과학을 통해 다시 연결됨으로써 더 넓은 세상을 이해하고 당면한 도전들을 지혜롭게 극복해 나갈 수 있습니다.

곽지현, 채민우

카오스재단서울대자연과학공개강연

뇌인지과학
수학
융합

[강연] 제30회 서울대 자연과학대학 공개강연_'과학이 다시 연결하는...' (2) by 손상모, 백민경 l 서울대학교&카오스재단 | 2부

서울대학교 자연과학 공개 강연이 어느덧 30주년을 맞이하며 과학 나눔의 소중한 가치를 되새기고 있습니다. 이번 강연의 핵심 주제인 '연결'은 과학이 단순히 지식을 쌓는 과정을 넘어, 보이지 않는 세계를 잇고 인류의 호기심을 현실로 만드는 가교임을 상징합니다. 거대한 우주의 기원부터 우리 몸속 미세한 단백질의 구조에 이르기까지, 과학은 서로 다른 영역을 하나의 맥락으로 묶어내며 인류가 나아갈 새로운 방향과 무한한 가능성을 제시하고 있습니다. 제임스웹 우주망원경은 인류가 우주를 바라보는 시각을 근본적으로 혁신하고 있습니다. 허블 우주망원경의 뒤를 이어 더 멀리, 더 선명하게 우주 초기를 들여다보기 위해 설계된 이 망원경은 무려 135억 년 전의 빛을 추적합니다. 적외선 관측 기술을 통해 가시광선으로는 결코 볼 수 없던 우주 먼지 구름 너머의 별 탄생 과정과 초기 은하의 형성을 생생하게 포착함으로써, 우리는 우주의 기원과 인류의 뿌리에 대해 이전보다 훨씬 깊이 있는 이해를 얻게 되었습니다. 이 경이로운 망원경은 지구에서 약 150만 킬로미터 떨어진 제2 라그랑주 점(L2)이라는 특수한 지점에서 임무를 수행합니다. 태양의 강력한 열기를 차단하는 테니스장 크기의 거대한 태양 차단막과 적외선을 효과적으로 반사하기 위해 순금으로 도금된 육각형 거울들은 현대 공학 기술의 정수를 보여줍니다. 영하 230도 이하의 극저온 환경을 유지하며 우주 끝에서 오는 미세한 신호를 포착해내는 기술력은 인류의 지적 탐구심이 도달할 수 있는 한계가 어디까지인지를 증명합니다. 거시적인 우주에서 시선을 돌려 우리 몸속의 미시 세계를 살펴보면 생명 현상의 핵심인 단백질이라는 경이로운 분자를 만나게 됩니다. 단백질은 우리 몸의 거의 모든 생체 반응에 관여하지만, 그 복잡한 3차원 구조를 정확히 밝혀내는 일은 과학계의 오랜 난제였습니다. 최근 인공지능 기술은 이 문제를 획기적으로 해결하며 생명과학의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 수개월에서 수년이 걸리던 구조 분석을 단 몇 시간 만에 정확히 예측해내며 신약 개발의 속도를 앞당기고 있습니다. 인공지능이 단백질 구조를 예측할 수 있는 비결은 수억 년에 걸친 진화의 역사 속에 숨겨진 패턴을 찾아내는 데 있습니다. 생명체가 생존을 위해 유지해온 단백질 서열의 변화를 분석하면, 특정 구조를 형성하기 위한 생물학적 규칙을 발견할 수 있습니다. 방대한 빅데이터와 인공지능 알고리즘의 결합은 복잡한 생물학적 원리를 데이터 과학의 언어로 재해석해냈습니다. 이러한 기술적 진보는 질병의 원인을 규명하고 맞춤형 치료제를 설계하는 데 있어 강력한 도구가 되고 있습니다. 현대 과학의 비약적인 발전은 단일 분야의 성과를 넘어 서로 다른 학문이 만날 때 비로소 가속화됩니다. 인공지능 전문가와 생물학자가 소통하며 새로운 알고리즘을 설계하고, 물리학과 화학의 원리가 정밀한 공학적 설계에 녹아드는 과정은 융합의 중요성을 잘 보여줍니다. 서로 다른 언어를 사용하는 전문가들 사이를 잇는 '브리징 피플'의 역할은 이제 필수적입니다. 학문 간의 경계를 허무는 유연한 사고와 협업이야말로 복잡한 현대 사회의 난제들을 해결하는 진정한 열쇠입니다. 포스트 코로나 시대를 맞이하며 우리는 단절되었던 관계를 회복하고 새로운 형태의 연결을 모색하고 있습니다. 과학은 과거의 빛을 통해 미래를 예측하고, 작은 분자의 구조를 통해 인류의 건강을 지키는 등 끊임없이 세상을 연결하는 역할을 수행합니다. 이번 강연은 과학이 단순한 학문적 유희를 넘어 우리 삶의 가치와 맥락을 잇는 소중한 매개체임을 다시 한번 일깨워주었습니다. 과학을 통해 넓어진 시야는 우리 각자가 꿈꾸는 미래를 더욱 선명하게 그려나가는 힘이 될 것입니다.

백민경, 손상모

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학
천문학

[인터뷰] 이준호 _ 진화와 발생의 만남, 이보디보! | 2022 카오스강연 '진화'

서울대학교 생명과학부 이준호 교수는 예쁜꼬마선충을 통해 생명의 신비를 탐구합니다. 1mm 남짓한 이 작은 생명체는 '엘레강스'라는 종명처럼 투명하고 아름다운 구조를 지니고 있습니다. 약 천 개의 세포로 이루어진 단순함 덕분에 수정란부터 성체까지의 모든 세포 계보와 유전 정보가 완전히 밝혀져 있습니다. 이러한 특징은 인간을 직접 연구하기 어려운 한계를 극복하게 해주며, 노화나 신경계와 같은 복잡한 생명 현상을 빠르고 정확하게 이해할 수 있는 훌륭한 모델이 됩니다. 노화 연구는 정의하기 까다로운 분야이지만, 예쁜꼬마선충은 약 3주의 짧은 수명 덕분에 효율적인 연구가 가능합니다. 유전자 조작을 통해 수명이 몇 배로 늘어난 돌연변이를 관찰하거나, 수만 가지의 신약 후보 물질을 투여해 수명 연장 효과를 확인하는 실험이 활발히 진행되고 있습니다. 이는 단순히 수치를 기록하는 것을 넘어, 생명체가 노화를 지연시키는 보편적인 메커니즘을 찾아가는 과정입니다. 세포 수준의 분열 정지와 개체 수준의 죽음을 연결하는 연구는 현대 생물학의 핵심 과제 중 하나입니다. 최근 생물학계에서 주목받는 '이보디보(Evo-Devo)'는 진화발생생물학의 줄임말로, 발생 과정의 진화를 연구하는 학문입니다. 정자와 난자가 만나 하나의 개체가 되는 '발생'과, 서로 다른 종 사이에서 발생하는 차이를 다루는 '진화'를 결합한 것입니다. 과거의 진화학이 주로 추론과 계산에 의존했다면, 이보디보는 분자생물학적 수단을 통해 유전자의 변화와 작용을 직접 들여다봅니다. 이는 생명의 다양성이 어떤 유전적 원리로 형성되었는지 분자 수준에서 설명할 수 있는 강력한 관점을 제공합니다. 이보디보의 학문적 토대는 유전체 분석 기술의 비약적인 발전과 궤를 같이합니다. 최근 10년 사이 유전체 서열 분석 비용이 낮아지면서, 이제는 마음만 먹으면 지구상의 모든 생물 유전체를 분석하려는 거대한 꿈을 꿀 수 있게 되었습니다. 이러한 기술적 진보는 특정 종의 연구를 넘어 생명 전체의 연결 고리를 파악하게 합니다. 유전체 데이터의 축적은 우리가 생명의 역사를 이해하는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓을 것이며, 이는 현대 생물학이 나아가는 가장 역동적인 방향 중 하나라고 할 수 있습니다. 기초과학의 위기 속에서도 변하지 않는 가치는 인간의 본원적인 호기심입니다. 자연과학은 '어떻게'를 넘어 '왜'라는 질문에 답을 찾아가는 과정이며, 이는 국가의 기초를 튼튼히 하는 선진국의 필수적인 덕목입니다. 유전학자로 시작해 진화의 문제에 도달하게 된 여정은 생명 현상의 보존과 변화를 이해하려는 끊임없는 탐구의 결과입니다. 예쁜꼬마선충이라는 작은 창을 통해 바라본 생명의 신비는, 결국 우리 자신을 포함한 모든 생명체가 공유하는 거대한 이야기의 일부임을 깨닫게 해줍니다.

이준호

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[술술과학] 꽃의 성생활 (2)💐🌹_ EP.15(식물의 관점#8)

식물의 번식 전략은 정교한 계층 구조를 가지고 있습니다. 가장 이상적인 방법은 다른 개체와 유전자를 섞어 다양성을 확보하는 타가수분이지만, 환경이 여의치 않을 때는 자가수분이나 영양번식이라는 대안을 선택합니다. 닭의장풀은 곤충이 찾아오지 않으면 스스로 암술과 수술을 꼬아 수정하며, 제비꽃은 봄철의 화려한 꽃 외에도 여름에 꽃잎을 열지 않는 '폐쇄화'를 통해 에너지를 아끼며 자가수분을 진행합니다. 이는 식물이 단순히 아름다움을 뽐내는 것이 아니라, 생존과 번식이라는 명확한 목적을 위해 철저히 계산된 행동을 하고 있음을 보여줍니다. 유전적으로 동일한 개체를 만드는 영양번식은 식물의 생존력을 극대화하는 강력한 무기입니다. 미국 유타주의 북미 사시나무 군락인 '판도'는 하나의 뿌리에서 시작해 무려 8만 년 동안 자신을 복제해왔습니다. 축구장 50개 면적을 가득 채운 수만 그루의 나무가 사실은 일란성 쌍둥이보다 더 유사한 유전자를 공유하는 하나의 거대한 생명체인 셈입니다. 이러한 영양번식은 종자로 번식하는 것보다 속도가 빠르고 안정적이어서, 거대한 군락을 형성하거나 척박한 환경에서 대를 이어가는 데 매우 유리한 전략으로 작용하며 생명의 경이로움을 증명합니다. 우리가 일상에서 접하는 농작물이나 원예 식물들도 이러한 영양번식 전략을 적극적으로 활용합니다. 벼나 콩처럼 형질의 균일함이 중요한 작물은 자가수분을 선호하며, 도심의 왕벚나무는 대부분 꺾꽂이나 접붙이기를 통해 번식한 유전적 클론들입니다. 덕분에 우리는 매년 봄 같은 시기에 일제히 피어나는 찬란한 벚꽃 풍경을 감상할 수 있습니다. 버드나무 역시 스스로 가지를 꺾어 강물에 흘려보냄으로써 멀리 떨어진 곳에 자신의 클론을 뿌리 내리게 하는 등, 식물은 움직이지 못하는 한계를 창의적이고 역동적인 방식으로 극복해내며 영토를 확장해 나갑니다. 속씨식물의 번식에서 가장 핵심적인 생물학적 과정은 씨방 안에서 일어나는 '중복 수정'입니다. 꽃가루가 암술머리에 도달하면 두 개의 정핵이 각각 난자와 극핵에 결합하여 배와 배젖을 형성합니다. 특히 영양 기관인 배젖은 유전자가 3배체로 구성되어 더 많은 양분을 저장할 수 있도록 설계되었습니다. 수정 후 씨방과 주변 기관은 달콤한 과실로 발달하여 동물을 유인하고 씨앗을 널리 퍼뜨리는 역할을 수행합니다. 이처럼 꽃은 단순히 시각적인 아름다움을 넘어, 종족 보존을 위한 정교한 메커니즘과 에너지가 집약된 식물 진화의 결정체라고 할 수 있습니다. 마지막으로 꽃의 색과 향기는 특정 수분 매개자를 유혹하기 위한 맞춤형 광고판입니다. 벌은 붉은색을 보지 못하는 대신 자외선을 감지하여 꽃의 밀표를 찾아내고, 밤에 활동하는 나방이나 모기는 강렬한 향기에 이끌립니다. 새를 매개로 하는 꽃은 꿀을 빨기 좋은 구조로 진화했으며, 박쥐나 파리를 유혹하는 식물은 향기 대신 고기 썩는 냄새를 풍기기도 합니다. 지름이 1m에 달하는 라플레시아가 지독한 악취를 풍기는 것도 결국 번식을 위한 필사적인 노력의 산물입니다. 식물의 이토록 다양한 생존 전략은 우리가 미처 몰랐던 자연의 치열함과 신비로움을 다시금 깨닫게 합니다.

카오스재단술술과학

생명과학

[강연] 한국 기초과학 연구정책 역사와 전망 by 김근배ㅣ대학과 함께하는 2022 UN 세계기초과학의 해 한국 선포식 특별강연

1922년 안창남의 고국 방문 비행과 발명학회의 등장은 한국 과학기술사의 중요한 기점입니다. 당시 과학으로 고난을 극복하고 나라를 일으키자는 '과학조선' 운동이 활발히 전개되었습니다. 1934년에는 김용관 선생의 주도로 4월 19일을 '과학의 날'로 정하며 민족적 과학 운동이 정점에 달했습니다. 이러한 역사적 흐름은 오늘날 대한민국이 과학기술 강국으로 도약할 수 있었던 소중한 밑거름이 되었으며, 우리가 잊지 말아야 할 소중한 자산입니다. 해방 이후 1970년대까지 한국의 기초과학은 대학을 중심으로 그 기틀을 마련했습니다. 1946년 서울대학교 문리과대학의 설립은 기초 학문의 근간을 세우는 계기가 되었으며, 이후 1975년 자연과학대학으로 분리 독립하며 전문성을 강화했습니다. 비록 당시 KIST와 같은 기관들이 기술 개발에 치중했으나, 1977년 한국과학재단이 설립되면서 대학의 기초과학 연구를 지원하는 체계적인 제도가 비로소 마련되기 시작하며 연구 현장에 활력을 불어넣었습니다. 1989년은 한국 기초과학 역사에서 '진흥 원년'으로 불리는 특별한 해입니다. 당시 정부는 기초과학연구진흥법을 제정하여 기초과학을 다른 학문보다 우선시하는 특별법적 지위를 부여했습니다. 이를 통해 우수연구센터(SRC)와 같은 장기 지원 사업이 시작되었고, 대학 연구의 중심에 기초과학을 위치시키려는 노력이 이어졌습니다. 조완규, 장세희 교수와 같은 선구자들의 헌신은 한국 기초과학이 세계적 수준으로 성장하는 데 있어 결정적인 발판이 되었습니다. 하지만 기초연구 예산이 증가함에도 불구하고 순수기초과학의 비중은 오히려 줄어드는 역설적인 상황이 발생했습니다. 1980년대 중반 이후 연구 지원의 방향이 목적기초와 공학 중심으로 이동하면서, 기초과학 연구비는 상대적으로 위축되었습니다. 특히 유전공학 등 특정 분야의 급격한 성장은 고무적이었으나, 학문 간의 균형 잡힌 발전보다는 실용적 성과를 중시하는 경향이 짙어지며 기초과학의 입지는 점차 좁아지는 결과를 초래하고 말았습니다. 2011년 기초연구진흥법의 전면 개정은 기초과학계에 커다란 전환점이자 위기로 다가왔습니다. 법령에서 '과학'이라는 단어가 대거 삭제되고 '기초연구'라는 포괄적인 개념으로 대체되면서, 기초과학 육성을 위한 법적 근거가 희박해졌습니다. 이제 기초과학은 기초연구의 핵심이 아닌 공학, 의학, 농학 등과 혼재된 작은 일부로 전락했습니다. 이러한 정책적 변화는 기초과학의 독자적인 위상을 약화시키고 연구 현장의 정체성 혼란을 가중시키는 원인이 되었습니다. 현재 한국의 기초과학은 지역 대학의 학과 폐지와 연구 인력 감소라는 심각한 도미노 위기에 직면해 있습니다. 공학 분야에 비해 연구비 지원 경로가 제한적임에도 불구하고, 단순한 선정률 중심의 형평성 잣대는 기초과학의 생존을 위협하고 있습니다. 정부 부처 내에 기초과학을 전담하는 부서나 담당자가 부재한 현실은 이러한 위기를 더욱 심화시킵니다. 청소년들의 장래 희망에서 과학자가 멀어지는 현상은 우리 사회의 식어버린 과학 열정을 대변합니다. 새로운 100년을 향한 '과학 한국'의 부흥을 위해서는 과학 생태계의 근본적인 재구축이 필요합니다. 다양성, 지속가능성, 수월성이 조화를 이루는 환경 속에서 정부와 국민, 과학기술계가 다시 한번 과학에 대한 열정을 회복해야 합니다. 기초과학은 단순한 지식 습득을 넘어 인류 문명에 기여하고 국가의 지속 가능한 발전을 담보하는 핵심 동력입니다. 과학자가 사회적으로 존경받는 문화를 조성하여 기초과학의 미래를 밝히고 새로운 도약을 준비해야 할 때입니다.

김근배

카오스재단카오스크로스

융합

[과학관 Life] 파리지옥이 곤충을 잡아먹는다고?

클레이를 활용해 곤충과 식물의 생태를 배우는 과정은 매우 흥미롭습니다. 먼저 파리의 머리를 만들며 곤충의 신체 구조를 살펴봅니다. 파리의 눈은 수많은 낱눈이 모여 이루어진 겹눈 구조를 가지고 있어 넓은 시야를 확보할 수 있습니다. 빨간색 클레이로 큼직한 눈을 표현하며 곤충이 세상을 어떻게 바라보는지 상상해 봅니다. 머리와 가슴, 배로 나뉘는 곤충의 기본 형태를 잡아가는 과정은 생물학적 기초 지식을 자연스럽게 익히게 해줍니다. 파리의 몸통을 완성한 후에는 날개를 만들어 붙입니다. 흔히 곤충의 날개는 네 개라고 생각하기 쉽지만, 파리는 독특하게도 두 개의 날개만을 가지고 있습니다. 나머지 두 개의 날개는 퇴화하여 흔적만 남아 있는데, 이는 파리가 비행할 때 균형을 잡는 역할을 합니다. 은색과 검은색을 섞어 사실적인 날개 색상을 만들고, 혀를 내밀어 음식을 핥아 먹는 파리 특유의 입 모양까지 재현하면 생동감 넘치는 파리 모형이 완성됩니다. 다음으로 파리의 천적인 식충 식물인 파리지옥을 만들어 봅니다. 파리지옥의 포충기 역할을 하는 부분은 사실 꽃이 아니라 잎이 변해서 만들어진 포충기입니다. 연두색 클레이를 타원형으로 빚어 반으로 접을 수 있는 구조를 만들고, 그 안쪽에는 붉은빛이나 흰색을 더해 곤충을 유혹하는 색감을 표현합니다. 잎의 가장자리에는 뾰족한 가시들을 촘촘히 붙여주는데, 이는 한 번 들어온 먹잇감이 쉽게 빠져나가지 못하게 가두는 창살 역할을 합니다. 파리지옥의 가장 놀라운 특징은 정교한 사냥 메커니즘에 있습니다. 포충기의 안쪽에는 미세한 감각모가 자리 잡고 있어 외부의 자극을 감지합니다. 이 감각모는 곤충이 짧은 시간 안에 여러 번 건드려야만 포충기를 닫도록 설계되어 있습니다. 이는 빗방울이나 낙엽 같은 무생물에 에너지를 낭비하지 않기 위한 식물의 영리한 생존 전략입니다. 클레이로 작은 감각모를 직접 표현해 보며 식물의 신비로운 감각 체계를 깊이 있게 이해할 수 있습니다. 완성된 파리와 파리지옥을 한데 모아 작은 정원을 꾸며봅니다. 단순히 모형을 만드는 것에 그치지 않고, 각 생명체가 가진 고유한 특징과 생존 방식을 직접 손으로 빚어보며 이해하는 시간은 교육적으로 큰 의미가 있습니다. 곤충의 비행 원리부터 식물의 지능적인 사냥법까지, 클레이 아트를 통해 생태계의 신비로움을 입체적으로 체험할 수 있습니다. 정성껏 만든 작품들을 배치하며 자연과 생명의 소중함을 다시 한번 되새겨 봅니다.

국립과천과학관곤충 Life🐝

생명과학

[강연] 식물 씨앗도 잠에 들고 깨어난다 _ by최길주 ㅣ 2022 봄 카오스강연 '식물행성' 4강 | 4강

지구는 흔히 푸른 행성이라 불리지만, 그 푸름의 실체는 광활한 바다와 더불어 육지를 뒤덮은 식물의 생명력에서 기인합니다. 식물은 단순히 풍경의 일부가 아니라 지구 생태계의 근간을 이루는 존재입니다. 이들은 태양 에너지를 유기물로 변환하여 모든 생명체에게 에너지를 공급하는 생산자 역할을 수행합니다. 우리가 숨 쉬는 산소 또한 식물의 광합성 결과물이라는 점을 상기할 때, 식물 없는 지구는 상상조차 할 수 없습니다. 식물은 지구의 역사를 지탱해 온 가장 위대한 생존자입니다. 수억 년 전 식물이 바다에서 육지로 올라온 사건은 지구 역사상 가장 극적인 전환점 중 하나였습니다. 초기 육상 식물은 척박한 환경에 적응하기 위해 뿌리와 줄기, 잎이라는 정교한 구조를 발달시켰습니다. 이러한 진화 과정은 대기 중의 이산화탄소 농도를 조절하고 기후를 안정시키는 데 결정적인 기여를 했습니다. 식물의 등장은 다른 생명체들이 육지에서 번성할 수 있는 터전을 마련해주었으며, 오늘날 우리가 보는 풍요로운 자연의 시작이 되었습니다. 이는 생명 진화의 거대한 흐름을 바꾼 혁명이었습니다. 식물은 움직이지 못하기 때문에 수동적인 존재로 오해받기 쉽지만, 사실 그들은 매우 역동적이고 지능적인 생존 전략을 구사합니다. 주변 환경의 변화를 민감하게 감지하고, 빛의 방향이나 중력에 반응하며 최적의 성장 조건을 찾아냅니다. 또한 화학 물질을 분비하여 해충의 공격을 알리거나 이웃 식물과 정보를 교환하기도 합니다. 이러한 식물의 소통 방식은 우리가 미처 알지 못했던 생명의 신비로움을 보여주며, 식물을 바라보는 우리의 관점을 완전히 바꾸어 놓습니다. 그들은 정적인 존재가 아닌, 치열하게 소통하는 생명체입니다. 광합성은 지구상에서 일어나는 가장 경이로운 화학 반응 중 하나입니다. 식물은 엽록소를 통해 태양 에너지를 흡수하고, 물과 이산화탄소를 결합하여 포도당을 만들어냅니다. 이 과정에서 배출되는 산소는 지구 대기를 정화하고 모든 호흡하는 생명체의 생존을 가능하게 합니다. 식물이 수행하는 이 정교한 에너지 전환 시스템은 인류가 꿈꾸는 지속 가능한 에너지 기술의 궁극적인 모델이기도 합니다. 자연의 공장이라 불리는 식물의 잎 속에서는 지금 이 순간에도 생명의 기적이 쉼 없이 일어나고 있습니다. 생물 다양성의 관점에서 식물은 수많은 생명체에게 서식처와 먹이를 제공하는 안식처입니다. 숲의 거대한 나무부터 길가의 작은 풀꽃에 이르기까지, 각기 다른 식물들은 고유한 생태적 지위를 차지하며 복잡한 그물망을 형성합니다. 특정 식물 종의 멸종은 그와 연결된 곤충, 새, 포유류의 생존을 위협하며 결국 생태계 전체의 붕괴로 이어질 수 있습니다. 따라서 식물의 다양성을 보존하는 것은 단순히 식물을 지키는 것을 넘어 지구 전체의 건강을 유지하는 필수적인 과제입니다. 식물은 생태계라는 거대한 건축물을 지탱하는 주춧돌입니다. 인류의 문명은 식물과 떼려야 뗄 수 없는 관계를 맺으며 발전해 왔습니다. 농경의 시작은 인류가 정착 생활을 하고 사회를 형성하는 계기가 되었으며, 식물로부터 얻은 식량과 약재, 목재는 인류 생존의 필수 자원이었습니다. 현대에 이르러서도 식물은 정서적 안정과 치유를 제공하는 반려 식물로서 우리 곁을 지키고 있습니다. 식물은 단순한 자원을 넘어 인류의 역사와 문화를 관통하는 동반자이며, 우리가 존중하고 보호해야 할 소중한 생명체입니다. 식물과의 공존은 인류가 지속하기 위한 필수적인 선택입니다. 기후 위기와 환경 파괴가 가속화되는 오늘날, 식물의 가치는 그 어느 때보다 중요하게 부각되고 있습니다. 이산화탄소를 흡수하고 지구 온난화를 늦추는 식물의 능력은 인류가 직면한 위기를 극복할 수 있는 가장 강력한 열쇠입니다. 우리는 식물이 보내는 신호에 귀를 기울이고, 그들이 건강하게 살아갈 수 있는 환경을 조성해야 합니다. 식물 행성 지구의 미래는 곧 우리 인류의 미래와 직결되어 있음을 명심해야 합니다. 자연과 공존하는 지혜를 배울 때 비로소 우리는 지속 가능한 내일을 꿈꿀 수 있으며, 식물은 그 길을 안내하는 이정표가 될 것입니다.

최길주

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 식물의 탄생과 진화 _ by김기중 ㅣ 2022 봄 카오스강연 '식물행성' 1강 | 1강

지구는 흔히 푸른 행성이라 불리지만, 그 푸름의 실체는 광활한 바다와 더불어 육지를 뒤덮은 식물의 생명력에서 기인합니다. 식물은 단순히 풍경의 일부가 아니라, 지구 생태계의 근간을 이루는 가장 중요한 존재입니다. 이들은 태양 에너지를 유기물로 변환하여 모든 생명체에게 에너지를 공급하는 생산자 역할을 수행합니다. 우리가 숨 쉬는 산소 또한 식물의 광합성 산물이라는 점을 상기할 때, 식물 없는 지구는 상상조차 할 수 없습니다. 식물의 가장 경이로운 능력은 바로 광합성입니다. 잎 속의 엽록체는 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물을 포도당으로 바꿉니다. 이 과정은 현대 과학기술로도 완벽히 재현하기 어려운 정교한 화학 공정입니다. 식물은 이 에너지를 바탕으로 스스로의 몸집을 키우고, 열매를 맺어 다른 생명체들에게 먹거리를 제공합니다. 결국 지구상의 거의 모든 에너지는 식물이라는 통로를 거쳐 우리에게 전달되는 셈이며, 이는 생명의 순환을 가능케 하는 핵심 동력입니다. 수억 년 전, 식물이 바다에서 육지로 올라온 사건은 지구 역사상 가장 극적인 전환점 중 하나였습니다. 건조한 환경에 적응하기 위해 식물은 단단한 줄기와 뿌리, 그리고 수분 증발을 막는 큐티클층을 발달시켰습니다. 이러한 구조적 혁신은 식물이 거대한 나무로 성장하고 숲을 이룰 수 있게 했습니다. 숲은 다양한 생물들의 서식지가 되었고, 대기의 조성을 변화시켜 인류를 포함한 육상 동물이 진화할 수 있는 토대를 마련해 주었습니다. 흔히 식물을 정적인 존재로 생각하기 쉽지만, 이들은 주변 환경과 끊임없이 소통하며 반응합니다. 포식자가 나타나면 화학물질을 내뿜어 인근 식물들에게 위험 신호를 보내기도 하고, 뿌리를 통해 균류 네트워크와 정보를 교환하기도 합니다. 이러한 '식물의 지능'은 우리가 미처 알지 못했던 복잡하고 정교한 생존 전략을 보여줍니다. 식물은 소리 없이 움직이며 자신만의 방식으로 세상을 인지하고, 공동체를 형성하여 척박한 환경을 극복해 나갑니다. 식물의 번식 전략 또한 놀라울 정도로 다양하고 치밀합니다. 화려한 꽃과 달콤한 꿀로 곤충과 새를 유혹하여 수분을 돕게 하거나, 바람에 날리기 쉬운 씨앗을 만들어 멀리 퍼뜨리기도 합니다. 어떤 식물은 동물의 몸에 붙어 이동하거나, 물의 흐름을 이용해 새로운 서식지를 찾아갑니다. 이러한 전략은 종의 다양성을 유지하고 변화하는 환경 속에서 식물이 멸종하지 않고 살아남을 수 있게 하는 원동력이 됩니다. 기후 위기 시대에 식물의 역할은 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 식물은 대기 중의 이산화탄소를 흡수하여 지구 온난화를 늦추는 거대한 탄소 저장고 역할을 합니다. 하지만 무분별한 개발과 환경 파괴로 인해 많은 식물종이 사라지고 있으며, 이는 곧 생태계 전체의 위기로 이어집니다. 식물학 연구는 단순히 학문적 호기심을 넘어, 인류의 식량 문제와 환경 문제를 해결하기 위한 필수적인 열쇠를 쥐고 있다고 해도 과언이 아닙니다. ‘식물 행성’이라는 이름처럼 지구는 식물에 의해 빚어지고 유지되는 공간입니다. 우리는 식물을 정복의 대상이나 단순한 자원으로 보지 않고, 공존해야 할 동반자로 인식해야 합니다. 식물의 생명 현상을 깊이 이해하려는 노력은 결국 우리 자신과 우리가 살아가는 터전을 이해하는 과정과 같습니다. 이 강연을 통해 식물이 지닌 경이로운 세계를 탐구하고, 자연과 인간이 조화를 이루며 살아갈 수 있는 지혜를 얻는 소중한 시간이 되기를 바랍니다.

김기중

카오스재단카오스강연

생명과학

[술술과학] 최초로 땅을 밟은 식물은?🌎🌿_식물 EP.04 (식물의 관점#3)

우리가 일상에서 마주하는 식물들의 독특한 외형은 사실 생존을 위한 치열한 설계의 결과입니다. 만약 외계인이 지구의 식물을 관찰한다면, 그들이 가장 먼저 깨달을 사실은 식물에게 빛과 물이 절대적으로 중요하다는 점일 것입니다. 대부분의 식물이 하늘을 향해 똑바로 서서 잎을 넓게 펼치고 있는 이유는 태양 에너지를 효율적으로 흡수하기 위한 일종의 태양 전지판 역할을 수행하기 위해서입니다. 또한, 땅속 깊이 뻗은 뿌리와 줄기 내부의 정교한 수송 시스템은 물을 확보하고 운반하기 위한 필수적인 장치입니다. 이처럼 식물의 모든 구조는 움직이지 않고도 에너지를 얻고 생명을 유지하기 위한 최적의 효율성을 갖추고 있습니다. 생명체가 육상으로 진출한 것은 약 5억 년 전으로, 대기 중에 산소가 축적되어 오존층이 형성된 이후에야 비로소 가능해졌습니다. 태양의 강한 자외선을 막아줄 보호막이 생기자 식물들은 습한 물가를 떠나 황무지였던 땅 위로 발을 내디뎠습니다. 이때 가장 큰 과제는 수분 유지였습니다. 식물은 체내 수분 증발을 막기 위해 세포벽에 큐티클 층을 형성했고, 이끼류를 거쳐 양치식물에 이르러서는 물과 양분을 운반하는 관다발이라는 혁신적인 시스템을 구축했습니다. 이러한 관다발의 등장은 식물이 중력을 거슬러 더 높이 자라고, 잎과 뿌리를 유기적으로 연결하여 대지와 하늘의 물질을 순환시키는 토대가 되었습니다. 초기 육상 식물은 오늘날과 같은 잎이 없었기에 주로 줄기를 통해 광합성을 수행했습니다. 하지만 더 많은 빛을 갈구하는 과정에서 식물의 구조는 혁신적으로 변화했습니다. 처음에는 줄기에서 돋아난 아주 작은 돌기 형태의 소엽이 나타났고, 시간이 흐르며 이것이 점차 넓고 복잡한 형태의 진정엽으로 발전했습니다. 양치식물 단계에 이르러 식물은 비로소 진정한 의미의 진정엽을 갖게 되었으며, 이는 태양 전지판의 면적을 극대화하여 에너지 효율을 높인 것과 같습니다. 오늘날 우리가 보는 거대한 연잎이나 수련의 잎들은 빛을 향한 식물의 오랜 열망이 만들어낸 진화의 정점이라고 할 수 있습니다. 육상 진출은 식물의 번식 방식에도 거대한 변화를 불러왔습니다. 물속에서는 정자가 자유롭게 헤엄쳐 수정이 가능했지만, 건조한 육지에서는 수정란을 보호할 새로운 전략이 필요했습니다. 이에 식물은 어미 몸의 일부가 난자를 보호막처럼 감싸는 '배'를 형성하기 시작했습니다. 이러한 특징 때문에 육상 식물을 '유배 식물'이라고도 부르며, 이는 인간이 자궁 속에서 태아를 보호하는 것과 유사한 생존 전략입니다. 비록 초기 식물의 배는 얇은 막에 불과했지만, 외부의 열악한 환경으로부터 어린 개체를 안전하게 보호함으로써 식물이 물가에서 벗어나 더 넓은 대륙으로 퍼져 나갈 수 있는 결정적인 계기가 되었습니다. 식물은 배와 더불어 '포자'라는 독특한 생식 세포를 통해 육상 환경에 완벽히 적응했습니다. 포자는 두껍고 튼튼한 세포벽을 가지고 있어 극한의 환경에서도 생명 활동을 멈춘 채 수백 년간 휴면 상태로 버틸 수 있는 놀라운 생명력을 자랑합니다. 식물은 포자체와 배우체 세대를 교대로 거치는 복잡한 세대 교대 과정을 통해, 물이 부족한 상황에서도 때를 기다리며 번식을 이어가는 전략을 취했습니다. 이끼류나 양치식물 같은 식물들이 오늘날까지 번성할 수 있었던 비결은 바로 이러한 인내의 전략에 있습니다. 보잘것없어 보이는 작은 이끼류조차도 사실은 척박한 땅을 개척해낸 위대한 생존의 역사를 간직한 주인공들입니다.

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생명과학

[술술과학] 잡초를 사랑한 시인들(1)🌿🌼💕_식물 EP.03 (식물의 시간#1)

문태준 시인이 '작고 맑고 슬픈 꽃별'이라 노래하고 김성강 시인이 '은하가 흐르는 것 같다'고 묘사한 식물은 바로 개망초입니다. 우리 주변 어디에서나 흔히 볼 수 있는 이 꽃은 하얀 꽃잎과 노란 중심부가 계란 프라이를 닮아 '계란꽃'이라는 정겨운 별명으로도 불립니다. 늦봄부터 초가을까지 지천으로 피어나는 개망초는 단일 종으로는 우리나라에서 가장 많이 피는 꽃 중 하나로, 가난했던 시절 아이들의 소꿉놀이 재료가 되어주던 친숙한 존재입니다. 식물 이름 앞에 붙는 '개'라는 접두사는 보통 기존 종과 닮았지만 무언가 부족하다는 비하의 의미를 담곤 합니다. 개망초 역시 망초보다 키는 작지만 꽃이 더 크다는 특징이 있는데, 그 이름에는 아픈 역사가 서려 있습니다. 구한말 철도 건설과 함께 번져나간 탓에 나라를 망하게 하는 꽃이라는 뜻의 '망국초'라 불리기도 했으나, 사실 이 식물은 북아메리카가 원산지입니다. 끈질긴 생명력으로 철길을 따라 퍼져나간 이들은 새로운 세상을 향한 변화의 상징이기도 했습니다. 개망초는 척박한 환경에서도 꿋꿋이 살아남는 두해살이풀로, 겨울에는 최소한의 잎으로 추위를 견디고 이듬해 다시 꽃을 피웁니다. 생물학적으로는 국화과에 속하며, 우리가 한 송이라고 생각하는 꽃은 사실 수많은 작은 꽃이 모인 '두상꽃차례' 형태입니다. 혀 모양의 혀꽃과 대롱 모양의 관꽃이 조화를 이루어 하나의 커다란 꽃처럼 보이는 것이죠. 이처럼 정교한 구조를 가진 개망초는 단순히 길가에 핀 잡초 이상의 생명력을 지닌 경이로운 존재입니다. 과거에는 식재료로도 사랑받았던 개망초는 오늘날 과학계에서도 중요한 위치를 차지하는 잡초들과 궤를 같이합니다. 식물학 연구의 모델 생물인 애기장대가 과학자들의 사랑을 받는다면, 개망초는 시인들의 감성을 자극하는 소재가 됩니다. 아무도 돌보지 않는 곳에서 스스로 자라나는 잡초를 향한 시선은 보잘것없는 존재에 대한 깊은 애정으로 이어집니다. 잡초라는 이름 뒤에 숨겨진 개별 식물의 고유한 가치를 발견하는 일은 우생학적 사고를 넘어선 귀한 통찰을 제공합니다. 시인 문태준은 개망초를 보며 밭일하는 어머니의 하얀 수건이나 영혼을 떠올렸습니다. 대낮의 태양 아래 홀로 서 있는 꽃의 모습에서 누군가를 기다리는 숭고한 자세를 읽어낸 것입니다. 우리가 무심코 지나쳤던 들꽃의 이름을 불러주는 순간, 그것은 더 이상 이름 없는 잡초가 아닌 특별한 의미로 다가옵니다. 올여름 길가에 핀 개망초를 마주한다면, 그 속에 담긴 역사와 생명력, 그리고 시적인 아름다움을 잠시나마 음미해 보시길 바랍니다.

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생명과학

[술술과학] 식물행성 'Plant Planet'🌲_식물 EP.01 (식물의 관점#1)

우리는 흔히 식물을 움직이지 않는 정적인 존재로 여기며 때로는 물건처럼 가볍게 대하곤 합니다. 하지만 지구 전체 생물량의 약 80% 이상을 차지하며 생태계의 실질적인 주인공 역할을 하는 것은 바로 식물입니다. 이들은 태양 에너지를 생명의 원천으로 변환하고 이산화탄소를 흡수하여 지구의 허파 역할을 수행합니다. 외계인의 시선에서 지구를 정의한다면 아마도 '식물 행성'이라 부를 만큼, 식물은 단순히 배경으로 존재하는 것이 아니라 지구 생명권의 근간을 이루는 핵심적인 존재입니다. 생명의 고향인 바다에 더 많은 생물이 살 것 같지만, 실제 통계는 우리의 통념을 깨뜨립니다. 전체 생물량의 99%가 육상에 존재하며 바다 생물은 단 1%에 불과하기 때문입니다. 특히 육상에서 식물과 동물의 비율을 비교하면 식물이 동물보다 무려 200배나 더 많다는 놀라운 사실을 알 수 있습니다. 이는 지구상에서 눈에 보이는 생명체의 압도적인 다수가 식물이라는 점을 뒷받침합니다. 우리가 마주하는 거대한 녹색의 물결은 단순한 풍경이 아니라 지구를 지탱하는 거대한 생명력의 증거입니다. 인간이 속한 동물의 비중은 전체 생물량에서 고작 0.4%에 불과하며, 그중 인류는 단 0.01%라는 미미한 비중을 차지합니다. 그러나 이 작은 비중의 인류가 생태계에 끼치는 영향은 가히 파괴적입니다. 포유류 전체로 범위를 좁혀보면 인간과 가축의 무게가 전체의 96%를 차지하고, 야생 동물은 겨우 4%로 밀려난 상태입니다. 단일 종인 호모 사피엔스가 40억 년 진화의 역사가 만들어낸 자연스러운 생명 분포를 인위적으로 왜곡하고 있는 현실은 우리가 식물에 대해 가져야 할 태도를 다시금 생각하게 합니다. 과학자 호프 자런은 저서 '랩걸'을 통해 인류 문명이 4억 년간 지속된 생명체를 식량, 의약품, 목재라는 세 가지 도구적 관점으로만 분류해버렸다고 비판합니다. 도시화가 진행되면서 식물이 일구어 놓은 푸른 땅은 다시 황폐한 콘크리트로 덮였고, 인간은 알량한 죄책감을 덜기 위해 작은 화분에 식물을 가두어 기르고 있습니다. 인류 문명 시작 이후 전 세계 나무의 절반이 사라졌다는 사실은 우리가 식물의 세계를 얼마나 무분별하게 훼손하며 살아왔는지를 여실히 보여주는 가슴 아픈 지표입니다. 이제는 인간 중심의 사고에서 벗어나 식물의 눈높이에서 세상을 바라보는 과학적 태도가 절실히 필요합니다. 식물은 동물 없이도 자생할 수 있지만, 인간을 포함한 모든 동물은 식물 없이는 단 한 순간도 생존할 수 없기 때문입니다. 우리가 원하는 세상에 식물이 존재하는 것이 아니라, 식물들이 구축해 놓은 거대한 세계 속에 우리가 잠시 머물고 있다는 겸손한 인식이 필요합니다. 빛을 향해 자라나는 식물처럼 우리도 생명의 근원을 존중하고 공존의 길을 찾는 방향으로 나아가야 할 때입니다.

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[과린이를 부탁해] 어린이 과학동아 2월호, 다리가 1,306개나 달린 다지류가 발견됐다?

다지류는 절지동물 중에서도 다리가 매우 많은 생물을 일컫는 말로, 흔히 곤충과 혼동되기도 하지만 엄연히 다른 분류군에 속합니다. 과거 19세기 초반까지는 곤충류로 분류되기도 했으나, 현재는 그 독특한 신체 구조 덕분에 독립적인 위치를 차지하고 있습니다. 다지류라는 이름 자체가 '많은 다리'를 의미하듯, 이들은 수많은 체절과 다리를 통해 자신들만의 생태적 지위를 구축해 왔습니다. 교과서에서도 중요하게 다뤄지는 만큼 이들의 특징을 이해하는 것은 생물학적 기초를 다지는 데 큰 도움이 됩니다. 2021년 12월, 호주의 한 광산 지하 깊은 곳에서 인류 역사상 가장 많은 다리를 가진 노래기가 발견되어 학계를 놀라게 했습니다. '에우밀리페스 페르세포네'라는 이름이 붙여진 이 신종 노래기는 몸길이가 약 10cm에 불과하고 굵기도 1mm 정도로 매우 가늘지만, 다리 개수는 무려 1,306개에 달합니다. 이전까지 기록된 최다 다리 개수가 750개였던 점을 감안하면, 진정한 의미의 '밀리피드', 즉 '천 개의 다리'를 가진 생물이 처음으로 실체를 드러낸 셈입니다. 이 놀라운 생명체는 지하 60m 깊이의 척박한 환경에 적응하기 위해 독특한 신체 구조를 발달시켰습니다. 빛이 없는 곳에서 생활하기에 눈은 퇴화한 대신 커다란 더듬이를 통해 주변을 감지하며, 수많은 다리는 땅속을 효율적으로 파고드는 추진력을 제공합니다. 연구진은 고해상도 촬영과 수학적 계산을 통해 이들의 다리 개수를 정확히 측정했습니다. 총 330개의 체절 중 다리가 없는 체절과 개수가 적은 체절을 제외하고 계산한 결과, 1,306개라는 경이로운 숫자가 도출된 것입니다. 다지류는 지구 역사상 가장 먼저 육상에 진출한 동물 중 하나로, 고생대 석탄기에는 상상을 초월하는 크기를 자랑했습니다. 최근 영국에서 발견된 '아르트로플레우라'의 화석을 분석한 결과, 이들은 몸길이 2.6m에 무게가 50kg에 달하는 거대한 존재였음이 밝혀졌습니다. 당시 육상에는 이들의 성장을 저해할 만한 포식자나 경쟁자가 거의 없었기에 가능한 일이었습니다. 이러한 거대 다지류의 존재는 지구 생태계의 변천사와 환경 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 다지류 연구는 단순히 생물의 다양성을 밝히는 것을 넘어 인류의 미래 기술 발전에도 기여하고 있습니다. 지네의 독이나 노래기의 분비물은 새로운 의약품 개발을 위한 중요한 원료로 연구되고 있으며, 이들의 효율적인 보행 방식은 재난 구조용 로봇 설계에 영감을 줍니다. 징그럽다는 편견에 가려져 있었지만, 다지류는 생태계의 일원으로서 그리고 과학적 혁신의 원천으로서 우리 곁에 존재하고 있습니다. 이들에 대한 지속적인 관심은 자연과 기술의 공존을 이끄는 열쇠가 될 것입니다.

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생명과학
융합

[강연] 제29회 서울대 자연과학대학 공개강연_'과학동행'2 by정현석, 손석우 l 서울대학교&카오스재단 | 2부

자연과학은 우리가 발을 딛고 있는 이 세계의 본질을 탐구하는 여정입니다. 2022년 UN이 지정한 '세계 기초과학의 해'를 맞아 진행된 이번 논의는 '과학과의 동행'이라는 주제 아래 기초과학의 가치를 재조명합니다. 미지의 영역을 향해 끊임없이 질문을 던지는 과정 자체가 인류에게 가장 소중한 가치가 됩니다. 이러한 탐구는 당장의 경제적 이득을 목적으로 하지 않더라도, 결국 인간의 본성에 부합하며 인류 전체에 유익한 결과를 가져다주는 밑거름이 됩니다. 우리가 아는 것보다 모르는 것이 훨씬 더 많다는 사실을 인정하는 데서 진정한 과학적 진보가 시작됩니다. 양자역학은 현대 물리학에서 가장 비직관적이면서도 매혹적인 분야로 꼽힙니다. 빛이 입자인지 파동인지에 대한 오랜 논쟁은 양자역학의 탄생과 함께 새로운 국면을 맞이했습니다. 단일 광자는 반거울을 통과할 때 어느 한 경로를 선택하는 입자처럼 행동하면서도, 관측되지 않을 때는 두 경로를 동시에 지나는 파동처럼 간섭 현상을 일으킵니다. 이러한 '양자 중첩' 상태는 우리가 일상에서 경험하는 논리적 범주를 뛰어넘습니다. 관측하는 순간 상태가 결정되는 이 기묘한 현상은 미시 세계의 기본 원리이며, 우리가 보지 않을 때 자연이 어떻게 행동하는지에 대한 심오한 통찰을 제공합니다. 양자 중첩의 개념을 여러 입자로 확장하면 '양자 얽힘'이라는 더욱 놀라운 현상에 도달합니다. 멀리 떨어져 있는 두 입자가 서로의 상태를 즉각적으로 결정하는 이 현상은 아인슈타인이 '유령 같은 원거리 작용'이라 부르며 의구심을 표했을 만큼 파격적이었습니다. 그러나 벨의 부등식 실험을 통해 국소적 실재론의 한계가 증명되면서, 우리는 이제 우주가 근본적으로 서로 얽혀 있다는 사실을 받아들이게 되었습니다. 이는 단순히 물리적 현상을 넘어 우리의 세계관을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 이러한 양자적 상관관계는 현대 정보 기술의 패러다임을 바꿀 핵심 자원으로 주목받고 있습니다. 양자 기술을 현실에 구현하기 위한 과학자들의 노력은 '결어긋남'과의 전쟁이라 할 수 있습니다. 거시 세계의 물체는 외부 환경과 끊임없이 상호작용하며 양자적 특성을 쉽게 잃어버리기 때문입니다. 이를 극복하기 위해 온도를 극도로 낮추거나 우주 공간을 활용하는 등 다양한 시도가 이어지고 있습니다. 0과 1의 중첩을 이용하는 '큐비트' 기반의 양자 컴퓨터와 도청이 불가능한 양자 암호 통신은 이미 실험실을 넘어 실용화의 단계로 나아가고 있습니다. 비록 완벽한 양자 컴퓨터의 시대까지는 시간이 필요하겠지만, 잡음이 존재하는 현재의 기술 수준에서도 고전 컴퓨터가 풀지 못하는 난제들을 해결하려는 도전은 계속됩니다. 기후 변화는 이제 단순한 변화를 넘어 인류의 생존을 위협하는 '기후 위기'의 시대로 접어들었습니다. 2021년 노벨 물리학상이 기후 과학자들에게 수여된 것은 이 분야가 정통 물리학의 중요한 한 축임을 전 세계에 공표한 사건이었습니다. 기후에 대한 탐구는 19세기 푸리에의 에너지 균형 연구와 틴들의 온실 기체 발견에서 시작되어 아레니우스의 정량적 분석으로 이어졌습니다. 이들은 지구가 왜 생명체가 살기에 적합한 온도를 유지하는지, 그리고 이산화탄소 농도가 기온에 어떤 영향을 미치는지에 대한 과학적 토대를 마련했습니다. 이러한 선구적인 연구들은 현대 기후 모델링의 출발점이 되었습니다. 현대 기후 과학은 정교한 컴퓨터 모델을 통해 지구의 미래를 예측합니다. 마나베 박사가 개발한 기후 모델은 대류와 복사 에너지의 상호작용을 물리 법칙으로 구현하여 온실 효과를 증명해 냈습니다. 또한 하셀만 박사가 제안한 '지문법'은 최근의 급격한 온난화가 자연적인 변동이 아닌 인류의 활동에 의한 것임을 통계적으로 명백히 규명했습니다. 현재 북극의 빙하가 녹고 기상 이변이 속출하는 현상은 수십 년 전 과학자들이 모델을 통해 예견했던 결과와 놀라울 정도로 일치합니다. 이는 기후 위기가 막연한 추측이 아니라 엄밀한 과학적 근거에 기반한 현실임을 시사합니다. 과학은 불확실한 미지의 영역을 확실한 지식의 영역으로 옮겨오는 인류의 가장 강력한 도구입니다. 양자 세계의 비밀을 파헤쳐 기술의 한계를 돌파하고, 기후 모델을 통해 지구의 위기를 진단하는 과정은 모두 미래 세대와의 지속 가능한 동행을 위한 노력입니다. 이제는 과학적 발견을 넘어 실천적인 행동이 필요한 시점입니다. 탄소 중립을 향한 국가적 대응과 더불어, 과학의 본질을 이해하고 그 가치를 공유하는 공동체의 노력이 뒷받침되어야 합니다. 과학자들의 끊임없는 질문과 도전이 계속되는 한, 우리는 더 나은 미래를 향한 희망의 실마리를 놓지 않을 것입니다.

손석우, 정현석

카오스재단서울대자연과학공개강연

물리학
지구환경과학

[강연] 제29회 서울대 자연과학대학 공개강연_'과학동행'1 by정충원, 송성주 l 서울대학교&카오스재단 | 1부

서울대학교 자연과학대학이 주최한 제29회 자연과학 공개 강연은 '과학자의 꿈과 도전: 과학 동행'이라는 주제 아래 인류와 과학이 걸어온 긴밀한 여정을 깊이 있게 조명했습니다. 1994년 첫 발을 내디딘 이래 대중과 소통하며 자연과학의 원리와 첨단 기술의 발전 경향을 알기 쉽게 전달해 온 이 강연은 우리 사회의 미래를 견인할 혁신적 가치 창출의 장으로 자리매김했습니다. 이번 행사는 환경, 인구 예측, 양자 세계, 기후 변화 등 현대 사회가 직면한 복잡하고 어려운 문제들을 과학적 시각에서 함께 고민하고 해결책을 모색하는 소중한 기회가 되었습니다. 첫 번째 강연에서는 집단 유전학이라는 학문적 도구를 통해 인류의 역사가 환경과 어떻게 상호작용하며 변화해 왔는지 살펴보았습니다. 과거 플라이스토세의 시베리아는 현재와 달리 '매머드 초원'이라 불리는 풍요로운 생태계를 유지하고 있었으며, 인류는 이러한 독특한 환경에 적응하며 자신들만의 생활 양식을 구축했습니다. 유전자 염기서열 분석 기술의 비약적인 발전은 화석과 유적 속에 숨겨진 고대 인류의 이동 경로와 혼합 과정을 정밀하게 추적할 수 있게 함으로써, 문헌에 기록되지 않은 잊힌 역사의 퍼즐을 맞추는 강력하고 객관적인 수단이 되어주고 있습니다. 특히 타림 분지의 미라 집단이나 보타이 문화의 말 사육 사례는 유전적 정보가 기존의 고고학적 가설을 어떻게 검증하고 때로는 반박할 수 있는지 명확히 보여줍니다. 외형적으로는 서구적 특징을 가졌으나 유전적으로는 주변 집단과 섞이지 않은 고립된 수렵채집인의 후손이었던 타림 분지 사람들의 사례는 문화적 교류와 유전적 계통이 반드시 일치하지 않음을 시사합니다. 이러한 연구 결과들은 인류가 급격한 기후 변화와 환경적 제약 속에서도 어떻게 생존을 도모하고 외부 문화를 수용하며 자신들만의 독자적인 문명을 발전시켰는지에 대한 깊은 통찰을 제공합니다. 이어지는 강연에서는 도박사의 소박한 호기심에서 시작된 확률론이 어떻게 현대 통계학으로 진화하여 사회의 불확실성을 관리하는 핵심 기술이 되었는지 논의되었습니다. 17세기 파스칼과 페르마의 서신 교환에서 싹튼 확률 개념은 오늘날 인구 조사와 미래 예측을 가능하게 하는 이론적 토대가 되었습니다. 통계학은 단순히 흩어진 숫자를 집계하는 것을 넘어, 방대한 데이터 속에 숨겨진 일정한 패턴을 읽어내고 미래의 위험을 정량적으로 평가함으로써 국가 정책 수립과 합리적인 사회적 의사결정을 내리는 데 있어 없어서는 안 될 필수적인 역할을 수행하고 있습니다. 인구 추계는 출생, 사망, 국제 이동이라는 세 가지 핵심 요인을 바탕으로 미래 사회의 구조적 변화를 그려내는 정교한 작업입니다. UN과 통계청은 코호트 요인 추계법과 확률적 모형을 활용하여 저출산과 고령화라는 인류 공통의 과제를 분석하고 대응 방안을 마련하고 있습니다. 미래 인구에 대한 정확한 예측은 식량, 자원, 환경 문제뿐만 아니라 연금이나 복지 정책의 방향성과도 직결됩니다. 따라서 통계적 불확실성을 과학적으로 이해하고 대비하는 과정은 우리 사회의 지속 가능성을 확보하기 위해 반드시 거쳐야 하는 가장 기본적인 준비 단계라 할 수 있습니다. 과학의 발전은 단일 학문의 고립된 성과에 그치지 않고 다양한 분야 간의 긴밀한 협력과 동행을 통해 완성됩니다. 인류 유전학이 진화의 수리 모형을 정립하기 위해 통계학을 필수적으로 활용하듯, 현대 과학은 학제 간 경계를 허물며 복잡한 현상을 다각도에서 분석하고 있습니다. 과학자들은 자신의 연구가 사회에 미칠 영향을 깊이 고민하며 진실한 태도로 연구에 임해야 하며, 대중 또한 과학적 탐구 과정에 지속적인 관심을 두고 참여해야 합니다. 이러한 상호 작용은 과학과 사회가 서로를 신뢰하며 더 나은 방향으로 나아가는 건강한 동행을 가능하게 합니다. 기초과학은 인류와 지구의 지속 가능한 발전을 가능하게 하는 가장 강력한 원동력이자 미래를 여는 열쇠입니다. 순수한 호기심에서 시작된 탐구는 수많은 시행착오와 인내의 시간을 거쳐 인류의 지평을 넓히는 위대한 발견으로 이어집니다. 이번 공개 강연은 과학이 단순히 교과서 속의 어려운 지식이 아니라, 우리의 삶과 역사를 이해하고 더 나은 미래를 설계하기 위한 필수적인 동반자임을 다시 한번 확인시켜 주었습니다. 과학과의 슬기로운 동행을 통해 우리는 직면한 위기를 새로운 기회로 바꾸며, 인류 사회를 위한 혁신적인 가치를 끊임없이 창출해 나갈 것입니다.

송성주, 정충원

카오스재단서울대자연과학공개강연

생명과학
수학

[인터뷰] 여준현_복잡계 분야가 처음으로 노벨상을 받은 이유

통계물리학은 수많은 구성원이 모여 있는 다체계의 물리적 현상을 연구하는 학문으로, 거대한 집단이 보여주는 복합적인 성질을 이해하려는 독특한 방법론을 제시합니다. 이는 단순히 개별 입자의 움직임을 관찰하는 것을 넘어, 물질의 근본적인 성질을 탐구하며 자연계가 작동하는 원리를 가장 합리적이고 체계적인 법칙으로 기술하는 것을 목표로 합니다. 전통적인 물리학의 틀 안에서 물질의 특성을 연구하며, 우리 주변의 다양한 현상을 논리적으로 설명해 내는 과정은 이 학문의 핵심적인 가치라고 할 수 있습니다. 물리학이라는 학문은 자연 현상을 최대한 정확하게 기술하려는 시도이며, 그 과정에서 확률적인 방법론을 적극적으로 활용하기도 합니다. 자연계가 어떻게 돌아가는지를 명확하게 설명하려는 노력은 정답이 존재하는 세계를 탐구하는 것과 같습니다. 복잡해 보이는 현상 이면에 숨겨진 단순한 법칙을 찾아내고, 이를 체계적인 방법으로 정립하는 과정은 결코 답답한 일이 아닙니다. 오히려 가장 합리적인 방식으로 세상의 이치를 깨달아가는 과정이며, 과학자들은 이를 통해 자연의 질서를 명확하게 규명하고자 노력합니다. 최근 통계물리학 분야에서는 과거 거시적인 열기관을 다루던 열역학의 원리를 양자역학이 지배하는 미시 세계로 확장하려는 시도가 활발히 이루어지고 있습니다. 이른바 양자 열역학이라 불리는 이 연구 분야는 아주 작은 미시적 수준에서 열과 일의 개념을 새롭게 정의하고 정립하는 것을 목표로 합니다. 에너지의 흐름과 변환이 양자역학적 효과와 결합했을 때 어떤 양상을 보이는지 탐구하는 것은 현대 물리학의 중요한 과제입니다. 이러한 연구는 미시 세계의 물리적 법칙을 이해하는 데 있어 새로운 지평을 열어줄 것으로 기대됩니다. 우리가 일상에서 흔히 목격하는 얼음이 녹아 물이 되는 현상은 통계물리학에서 '상전이'라고 부르는 대표적인 거시적 변화입니다. 수많은 분자가 모여 상호작용하다가 특정 조건에서 물질의 상태가 급격히 변하는 이 현상을 설명하는 것은 통계물리학의 가장 큰 업적 중 하나입니다. 최근 복잡계 연구가 노벨 물리학상을 통해 그 가치를 인정받은 것 역시, 다체계가 보여주는 복잡한 현상을 단순하고 명쾌한 원리로 설명하려는 과학적 노력을 높게 평가한 결과입니다. 이는 복잡함 속에서 질서를 찾아내는 물리학의 힘을 잘 보여주는 사례입니다. 과학을 진지하게 탐구하고자 하는 미래의 과학도들에게 가장 강조하고 싶은 조언은 수학에 대한 깊은 관심을 가지라는 것입니다. 현대 사회에서는 수학과 과학을 서로 다른 영역처럼 분리하여 생각하는 경향이 있으나, 수학은 자연의 법칙을 기술하는 가장 정교한 언어입니다. 물리학을 비롯한 모든 과학적 사고의 기초는 수학적 논리 위에 세워져 있습니다. 따라서 과학을 깊이 있게 공부하고 싶다면 수학을 멀리하기보다, 수학적 사고력을 기르는 것부터 시작해야 합니다. 이것이 자연의 신비를 풀어나가는 가장 확실하고 진지한 출발점이기 때문입니다.

여준현

카오스재단석학인터뷰

물리학

[질문Q] 공룡뼈에 나이테가 있다고??ㅣ2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 3강ㅣ공룡, 경이로운 진화의 산물

공룡 화석을 찾는 과정에서 첨단 기술의 도입은 많은 이들의 꿈입니다. 지표 투과 레이더(GPR)나 인공 지진파를 이용한 스캔 기술은 이미 존재하며, 실제로 서울 시내의 지반 침하를 조사하는 데 활용되기도 합니다. 하지만 험준한 고비 사막과 같은 탐사 현장에 무거운 장비를 동원하는 것은 현실적으로 매우 어렵습니다. 무엇보다 기계는 화석 특유의 질감이나 미세한 광택을 포착하는 인간의 눈을 따라오지 못합니다. 숙련된 탐사가는 흙 속에 섞인 작은 이빨 조각의 에나멜질이 내는 반짝임만으로도 귀중한 발견을 해내곤 합니다. 화석 탐사는 단순히 유물을 발굴하는 행위를 넘어, 지구의 역사를 재구성하는 서사적인 과정입니다. 연구자들은 뼈의 일부만 보고도 과거의 생태계를 머릿속으로 상상하며 보이지 않는 부분까지 그려내는 즐거움을 누립니다. 만약 기계가 모든 것을 미리 알려준다면, 이러한 발견의 과정에서 얻는 과학적 상상력의 가치는 반감될 것입니다. 역사 과학으로서의 고생물학은 발견의 과정 자체가 하나의 중요한 서사가 되며, 이는 연구자가 스스로의 길을 개척해 나가는 원동력이 됩니다. 무작정 파헤치는 것이 아니라 그 당시의 환경을 머릿속으로 그려보는 것이 중요하기 때문입니다. 발굴된 뼈를 바탕으로 공룡의 외형을 복원하는 작업에는 현대 의학 못지않은 정교한 해부학적 지식이 동원됩니다. 뼈에 남은 근육 부착점과 돌기의 크기를 분석하면 살아생전 근육의 형태와 힘을 유추할 수 있으며, 이는 악어나 새와 같은 현생 동물의 구조와 비교 연구됩니다. 피부 화석이 지층에 찍힌 흔적을 통해 피부의 패턴을 파악하기도 하고, 깃털 속의 멜라닌 소포체를 분석해 색깔을 추측하기도 합니다. 비록 지방층의 두께까지 완벽하게 알 수는 없지만, 과학은 뼈라는 단서 하나로 수천만 년 전 생명체의 모습을 놀랍도록 생생하게 되살려냅니다. 공룡의 뼈 단면을 현미경으로 관찰하는 뼈 조직학은 공룡의 성장 과정을 밝혀내는 핵심 열쇠입니다. 나무의 나이테와 유사한 '성장 정지선(LAG)'은 계절에 따른 성장 속도의 변화를 기록하고 있어, 이를 통해 공룡의 나이와 성장률을 정확히 계산할 수 있습니다. 예를 들어 티라노사우루스는 어릴 때 급격히 성장하다가 20대 초반에 성장이 멈추며, 대개 25세를 넘기지 못했다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 연구는 공룡이 단순히 거대한 파충류가 아니라, 독특한 생리적 특징을 지닌 역동적인 생명체였음을 증명하며 고생물학의 지평을 넓혀줍니다. 고생물학은 우리에게 인간이 왜 이곳에 존재하는지, 그리고 우리가 거대한 생명의 역사 속에서 어떤 위치에 있는지를 되돌아보게 합니다. 46억 년이라는 지구의 장구한 시간 흐름을 이해하면, 눈앞의 작은 이익이나 갈등보다는 자연에 대한 경외심과 존재에 대한 감사함을 먼저 배우게 됩니다. 비록 경제적 부를 창출하는 학문은 아닐지라도, 미지의 세계를 탐구하며 인류 지식의 한계를 넓히는 과정은 그 무엇과도 바꿀 수 없는 자부심을 줍니다. 첨단 과학의 시대에도 고생물학이 여전히 매력적인 이유는 바로 이러한 인문학적 성찰과 발견의 가치가 공존하기 때문입니다.

카오스재단명강리뷰&질문Q

[연구뭐하지] 이현우 교수_서울대학교 '화산학/휘발성성분연구실' | 여행 엄청 좋아하시거나 역마살 있으신 분들? 주저말고 이곳으로!

지구의 깊은 곳에서 뿜어져 나오는 기체들은 단순한 연기가 아니라, 지구 내부의 비밀을 간직한 중요한 단서입니다. 서울대학교 화산학 및 휘발성 성분 연구실에서는 화산 가스나 지진 활동 중에 배출되는 이산화탄소, 물, 이산화황, 질소와 같은 휘발성 성분을 정밀하게 분석합니다. 특히 탄소와 질소, 그리고 헬륨과 같은 비활성 기체의 동위원소비를 측정함으로써 마그마의 기원을 추적하고 지각 변동의 징후를 포착합니다. 이러한 연구는 지구 심부 물질이 어떻게 유래하고 배출되는지를 이해하는 데 필수적이며, 화산과 지진 같은 지질 재해를 사전에 모니터링하는 과학적 토대가 됩니다. 연구의 범위는 단순히 화산에만 국한되지 않고 지하수, 약수, 온천수 등 우리 주변의 다양한 수자원으로 확장됩니다. 물속에 녹아 있는 헬륨, 네온, 아르곤과 같은 비활성 기체와 메탄 등의 성분을 분석하여 기체의 생성 기작과 운반 과정을 파악합니다. 또한 화산암 내 광물 속에 갇혀 있는 미세한 가스 성분까지 분석하여 한반도 하부의 지질학적 배경을 심도 있게 연구합니다. 이러한 다각적인 접근은 눈에 보이지 않는 지하의 역동적인 변화를 화학적 데이터로 변환하여, 우리가 발을 딛고 서 있는 땅 밑에서 어떤 일이 벌어지고 있는지에 대한 명확한 해답을 제시해 줍니다. 연구실은 단순히 실험이 이루어지는 공간을 넘어, 구성원들이 학술적 영감을 나누고 정서적으로 교감하는 공동체 역할을 합니다. 이곳의 분위기는 자유로운 소통이 가능한 카페와 같으면서도, 오랜 시간 함께 연구하며 서로를 챙기는 가족 같은 따뜻함이 공존합니다. 교수님과 학생 사이의 수평적인 관계는 의문점이 생겼을 때 즉각적인 토론으로 이어지며, 이는 연구자가 스스로 미처 깨닫지 못했던 부분을 발견하고 성장하는 밑거름이 됩니다. 젊은 연구자들이 모여 자유롭게 의견을 개진하는 유연한 문화는 창의적인 연구 성과를 도출하는 이 연구실만의 강력한 원동력이라 할 수 있습니다. 지질학이라는 학문은 미지의 세계를 탐험하고자 하는 인간의 본능적인 호기심에서 시작됩니다. 어린 시절 산과 계곡을 누비며 자연의 섭리에 의문을 가졌던 경험이나, 영화 속 화산학자의 모습에서 느낀 뜨거운 동경은 한 연구자를 평생의 길로 인도하는 계기가 되기도 합니다. 화산학은 지구의 역동성을 가장 직접적으로 느낄 수 있는 학문으로, 화산에서 배출되는 가스 성분을 연구하는 과정은 마치 지구의 숨결을 기록하는 일과 같습니다. 이러한 열정은 연구실을 지키는 시간을 넘어, 전 세계의 험난한 지형을 직접 발로 뛰며 시료를 채취하는 현장 연구의 에너지로 이어집니다. 휘발성 성분 연구의 핵심은 현장성에 있습니다. 연구자들은 아프리카의 탄자니아와 케냐, 중남미의 코스타리카, 그리고 극한의 땅 남극에 이르기까지 판 구조론적 활동이 활발한 지역을 직접 찾아가 시료를 확보합니다. 국내에서도 울릉도, 독도, 제주도와 같은 화산섬은 물론 지진의 위험이 있는 단층 지역을 정밀하게 조사하며 지구의 살아있는 움직임을 추적합니다. 지구 깊은 곳에서 올라오는 뜨거운 숨결을 직접 느끼며 과학적 스토리텔링을 완성해가는 과정은 단순한 조사를 넘어선 하나의 거대한 여정입니다. 이러한 도전 정신은 지구 과학의 미래를 밝히는 중요한 자산이 됩니다.

이현우

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[석학인터뷰] 윤성철_ 천문학자가 외계생명체가 있다고 믿는 강력한 이유! | 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA'

우주는 아무것도 없는 상태에서 시작되었지만, 그 안에는 이미 인간의 의식과 지능이 탄생할 수 있는 놀라운 가능성이 내재되어 있었습니다. 천문학자의 관점에서 우주의 물리적인 끝이 어디인지보다 더 흥미로운 질문은 우주가 품고 있는 가능성의 한계가 어디까지인가 하는 점입니다. 별과 블랙홀, 초신성을 거쳐 생명과 인간을 만들어낸 우주가 그 너머에 또 어떤 경이로운 현상을 숨기고 있을지 탐구하는 과정은 학문적으로 매우 큰 동기 부여를 제공합니다. 이러한 무한한 가능성이야말로 우주를 가장 아름답고 신비롭게 만드는 핵심적인 요소라고 할 수 있습니다. 별은 단순히 밤하늘에서 반짝이는 아름다운 존재를 넘어, 우리 존재의 근원이자 모든 것의 고향이라고 할 수 있습니다. 지구와 인체를 구성하는 다양한 원소들의 기원이 별의 활동에 맞닿아 있으며, 우리가 생명을 유지하는 데 필요한 모든 에너지의 근원 역시 태양이라는 별의 빛에서 비롯됩니다. 과학적인 측면에서 별은 생명체의 모태이자 어머니와 같은 존재로, 우주의 화학적 역사를 고스란히 담고 있습니다. 따라서 별을 연구하는 것은 곧 우리 자신의 뿌리를 찾는 과정이며, 우주라는 거대한 생태계 속에서 인간이 차지하는 위치를 이해하는 중요한 열쇠가 됩니다. 초신성은 별이 수명을 다해 폭발하며 엄청난 빛을 내뿜는 현상으로, 우주의 화학적 진화를 이해하는 데 결정적인 역할을 합니다. 빅뱅 직후 우주에는 수소와 헬륨뿐이었으나, 초신성 폭발을 통해 산소나 철과 같은 중원소들이 생성되어 우주 전역으로 퍼져나갔습니다. 또한 이 폭발은 주변 물질에 자극을 주어 새로운 별이 탄생하는 계기를 마련하기도 합니다. 즉, 초신성은 한 별의 죽음인 동시에 새로운 생명과 천체가 태어나는 역동적인 역사의 현장입니다. 이러한 과정을 통해 우리는 우주가 어떻게 변화해 왔으며, 현재의 복잡한 물질 세계가 어떻게 형성되었는지 파악할 수 있습니다. 외계 생명체의 존재 여부에 대해 많은 이들이 궁금해하지만, 광활한 우주의 크기를 고려할 때 외계 지성체가 어딘가에 존재할 확률은 매우 높습니다. 우리가 그들을 만나지 못하는 이유는 단순히 별과 별 사이의 거리가 너무나 멀기 때문이라는 물리적인 한계에 기인합니다. 외계 지성체에 대한 관심은 결국 '우리는 어디에서 왔는가'라는 인간 본연의 질문과 맞닿아 있으며, 우리 역시 우주의 관점에서는 외계 생명체의 일종이라는 사실을 깨닫게 합니다. 이러한 호기심은 인류가 지구라는 작은 행성을 넘어 더 넓은 세계로 시야를 확장하고, 생명의 본질을 깊이 있게 성찰하도록 이끌어 줍니다. 과학은 단순히 변하지 않는 법칙을 찾는 학문이 아니라, 질서와 혼돈이 공존하는 우주의 비가역적인 역사를 추적하는 과정입니다. 특히 무거운 별의 진화 과정은 우주의 역사를 이해하는 데 핵심적인 역할을 하며, 이러한 천체들이 만들어내는 역동적인 현상은 우리 존재의 근원을 설명해 줍니다. 대학의 지식은 상아탑에 갇혀 있지 않고 대중과 공유될 때 진정한 가치를 지니며, 이는 사회적 합의를 이끌어내는 중요한 토대가 됩니다. 우주를 바라보는 시각을 넓히는 것은 결국 인류가 서로 협력하여 더 나은 미래를 설계하고, 존재의 경이로움을 함께 나누는 숭고한 여정입니다.

윤성철

카오스재단2021 카오스강연 'SPACE OPERA'

천문학

[연구뭐하지] 이성근 교수_서울대학교 '지구물질과학 실험실' | 아주 작은 단위로 설명하는 지구 시스템?!

지구 시스템은 수천 킬로미터에 달하는 거대한 규모를 가지고 있지만, 그 이면에는 원자와 전자 수준의 아주 단순한 원리들이 숨어 있습니다. 서울대학교 지구물질과학 연구실은 지난 20여 년간 복잡해 보이는 행성의 변화 과정을 원자핵이나 전자의 스핀과 같은 미시적인 정보를 통해 정량적으로 설명하려는 노력을 지속해 왔습니다. 거시적인 현상을 단순히 관찰하는 것에 그치지 않고, 이를 관통하는 근본적인 물리 법칙을 찾아내어 복잡한 자연 현상을 명쾌하게 이해하는 것이 연구의 핵심 목표입니다. 지구 내부에서 일어나는 과정들은 대부분 한 번 발생하면 되돌릴 수 없는 비가역적인 특성을 지닙니다. 이러한 복잡성을 전 지구적인 단위의 거시적 관점으로만 바라보기에는 한계가 존재하기에, 연구자들은 자연스럽게 더 작은 단위인 원자의 세계로 시선을 돌리게 됩니다. 미시적 단위에서 얻은 물리·화학적 정보는 거시적인 지구 시스템의 문제를 해결하는 열쇠가 되며, 이 두 정보가 통합될 때 비로소 우리는 지구라는 거대한 시스템을 온전히 이해할 수 있는 학문적 토대를 마련하게 됩니다. 구체적인 연구로는 비정질 규산염 마그마에 납이나 아연 같은 미량 원소를 첨가했을 때 나타나는 물성 변화를 고상 NMR 장비로 분석하는 작업이 이루어집니다. 또한, 현무암질 마그마의 성분 모델을 구축하고 멀티앤빌 프레스라는 기기를 활용해 초고압 환경에서의 구조 변화를 정밀하게 측정하기도 합니다. 이러한 실험들은 극한 환경에서 물질이 어떻게 반응하고 변하는지를 규명함으로써, 지구 내부의 물질 순환과 진화 과정을 과학적으로 증명하는 데 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 이 연구실의 성과는 지질학적 영역을 넘어 신소재 개발이나 물질의 구조적 성질 이해가 필요한 다양한 산업 분야로 확장됩니다. 특히 유리 물질의 구조 변화에 대한 연구는 자연계의 현상뿐만 아니라 우리가 일상에서 흔히 사용하는 스마트폰 강화 유리의 성능 개선과도 밀접하게 연결될 수 있습니다. 기초 과학의 본질적인 질문에 대한 답을 찾는 과정이 결국 첨단 기술의 발전과 새로운 물질의 발견으로 이어지는 가교 역할을 하며, 학문 간의 경계를 허무는 융합적 가치를 창출합니다. 연구실은 지구과학에 국한되지 않고 물리와 화학을 아우르는 폭넓은 주제를 다루며, 자연과학 전반에 호기심을 가진 이들에게 열려 있습니다. 교수님이 직접 실험에 참여하고 연구를 주도하는 솔선수범의 자세는 학생들에게 큰 귀감이 되며, 자유로운 연구 분위기 속에서 각자의 주제를 깊이 있게 탐구할 수 있는 환경이 조성되어 있습니다. 또한, 구성원들이 서로의 연구를 존중하고 건강한 식단과 생활 습관을 공유하는 문화는 연구자들이 장기적으로 학문에 몰입할 수 있게 돕는 든든한 버팀목이 됩니다.

이성근

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[강연] 제28회 2021 서울대 자연과학 공개강연_'불확실한 세계, 그래서 과학'

현대 사회는 거대하고 복잡한 불확실성으로 가득 차 있습니다. 기후 변화부터 감염병의 확산까지, 우리가 마주하는 현실은 한 개인이 온전히 이해하기에는 너무나 방대합니다. 이러한 혼돈 속에서 과학은 단순한 지식의 나열을 넘어, 세상을 투명하게 바라보게 하는 나침반 역할을 수행합니다. 과학자들은 보편적 원리를 탐구함으로써 복잡한 현상 이면에 숨겨진 불변의 법칙을 찾아내고, 이를 통해 미래를 예측하며 인류가 나아갈 방향을 제시합니다. 불확실한 세계일수록 과학적 사고는 더욱 빛을 발하며 우리 삶의 근간을 지탱하는 강력한 도구가 됩니다. 수학은 불확실성 속에서 질서를 찾아내는 가장 강력한 언어입니다. 주사위를 던지는 사소한 행위부터 바이러스의 확산 경로를 예측하는 일까지, 수학은 '큰 수의 법칙'이나 '감염 재생산 지수'와 같은 개념을 통해 복잡한 데이터를 유의미한 정보로 변환합니다. 특히 확률적 모델을 통해 집단 면역의 임계점을 계산하거나 상전이를 이해하는 과정은 수학이 현실 세계와 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 잘 보여줍니다. 수학적 소양을 기르는 것은 단순히 공식을 외우는 것이 아니라, 세상의 겉모습에 현혹되지 않고 그 중심에 흐르는 보편적 원리를 꿰뚫어 보는 통찰력을 갖추는 과정입니다. 지구 표면의 대부분을 차지하는 바다는 여전히 인류에게 미지의 영역으로 남아 있습니다. 전 세계 바다의 80% 이상이 아직 탐사되지 않았으며, 심해의 지형은 달의 표면보다도 덜 알려져 있습니다. 하지만 아르고 플로트와 같은 첨단 무인 관측 장비와 인공위성을 활용한 현대 해양학은 바다의 운동과 기후 변화의 상관관계를 정밀하게 추적하고 있습니다. 바다는 지구에 축적된 열에너지의 90%를 흡수하며 기후 조절자 역할을 수행합니다. 해류의 흐름과 수온 변화를 이해하는 것은 엘니뇨와 같은 기상 이변에 대비하고, 해양 생태계와 인류의 공존을 도모하는 데 필수적인 과제입니다. 우리 몸의 설계도인 DNA는 G, A, T, C라는 네 종류의 염기로 기록된 방대한 정보의 집합체입니다. 31억 자에 달하는 인간 유전체를 해독하기 위한 '인간 게놈 프로젝트'는 생명과학의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 유전체 지도를 확보함으로써 인류는 희귀 질환의 원인을 규명하고 환자 맞춤형 정밀 의료를 실현할 수 있는 기반을 마련했습니다. 특히 최근의 시퀀싱 기술 발전은 코로나19 바이러스의 정체를 신속히 파악하고 백신을 단기간에 설계하는 데 결정적인 기여를 했습니다. 유전 정보의 해독은 생명의 신비를 밝히는 것을 넘어 인류의 건강과 생존을 지키는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 효소는 생명체 내에서 일어나는 거의 모든 화학 반응을 관장하는 정교한 촉매제입니다. 수백 년이 걸릴 수 있는 소화 과정을 단 몇 시간으로 단축하는 효소의 능력은 현대 과학 기술로도 완벽히 모사하기 어려울 만큼 경이롭습니다. 과학자들은 '유도 진화'와 같은 혁신적인 기법을 통해 자연계에 존재하는 효소의 기능을 개량하거나, 플라스틱을 분해하는 새로운 효소를 설계하는 등 환경 문제 해결에 도전하고 있습니다. 아미노산 서열의 미묘한 변화가 거대한 구조적 차이를 만들어내는 효소의 세계는 마치 작은 우주와 같습니다. 이러한 거대 분자에 대한 연구는 지속 가능한 미래를 위한 화학적 해답을 제시합니다. 현대 과학의 성과는 수학, 해양학, 생명과학, 화학 등 서로 다른 분야의 지식이 융합될 때 더욱 극대화됩니다. 수학적 모델링은 감염병 방역 정책의 근거가 되고, 해양 관측 데이터는 기후 위기 대응의 기초가 되며, 유전체 분석과 효소 공학은 신약 개발의 핵심이 됩니다. 과학자들은 각자의 영역에서 미지의 세계를 탐구하지만, 결국 그들의 목적지는 인류가 직면한 불확실성을 해소하고 더 나은 세상을 만드는 것이라는 점에서 일치합니다. 학문 간의 경계를 허무는 협력과 소통은 복잡해지는 지구촌 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 전략이며, 과학이 가진 진정한 힘은 바로 이러한 연결에서 나옵니다. 과학의 출발점은 주변 현상에 대한 사소한 호기심이며, 그 결실을 맺게 하는 동력은 포기하지 않는 끈기입니다. 보이지 않는 심해를 탐사하고, 보이지 않는 유전자를 읽어내며, 보이지 않는 분자의 세계를 설계하는 과정은 끊임없는 도전의 연속입니다. 불확실한 세계는 우리에게 두려움을 주기도 하지만, 동시에 과학이라는 도구를 통해 탐험할 수 있는 무한한 기회를 제공합니다. 질문을 멈추지 않고 진리를 찾아 나가는 과학적 태도는 미래 세대가 갖추어야 할 가장 소중한 가치입니다. 호기심을 잃지 않고 학문에 정진할 때, 우리는 비로소 불확실성을 확신으로 바꾸며 새로운 시대를 열어갈 수 있을 것입니다.

나한나, 서인석, 송윤주, 장혜식

카오스재단서울대자연과학공개강연

화학
생명과학
지구환경과학
수학

[강연] 파동의 세계-바이올린에서 중력파까지 by최선호｜2019 서울대 자연과학대학 공개강연 '과학 선율' | 3강

우리 주변은 온통 파동으로 가득 차 있습니다. 바이올린의 아름다운 선율부터 우주 너머에서 전해지는 중력파에 이르기까지, 파동은 자연을 이해하는 핵심적인 열쇠입니다. 모든 파동의 근원은 무언가가 떨리는 현상인 '진동'에서 시작됩니다. 현이 떨리거나 공기가 진동하면서 에너지가 전달되는 과정이 바로 파동의 본질입니다. 이러한 떨림은 우리 눈에 보이지 않더라도 소리나 빛, 혹은 공간의 뒤틀림이라는 형태로 끊임없이 우리 곁을 흐르며 세상의 정보를 전달하고 있습니다. 진동을 이해하기 위해 가장 먼저 떠올릴 수 있는 것은 진자의 움직임입니다. 실에 매달린 진자가 왔다 갔다 하는 시간인 주기는 실의 길이에 따라 결정되며, 이는 중력의 영향을 받습니다. 반면 용수철 진자는 중력과 상관없이 추의 질량과 용수철의 강도에 따라 주기가 정해집니다. 이러한 진동의 특성은 시계의 정밀한 작동 원리가 되기도 합니다. 자연계의 수많은 현상은 이처럼 일정한 주기를 가지고 반복되는 진동 운동을 기본으로 하며, 이는 거대한 파동의 세계를 구성하는 기초가 됩니다. 파동은 공간의 한 부분에서 발생한 주기적인 진동이 주위로 멀리 퍼져나가는 현상을 말합니다. 흥미로운 점은 파동이 전달될 때 매질 자체가 이동하는 것이 아니라, 제자리에서 진동하며 옆으로 에너지만을 전달한다는 사실입니다. 마치 경기장에서 관중들이 파도타기 응원을 할 때 사람은 제자리에 있고 파도 모양만 이동하는 것과 같습니다. 이러한 파동은 마루와 골이라는 높낮이를 반복하며 진행하며, 1초에 몇 번 진동하는지를 나타내는 진동수는 파동의 성질을 결정하는 중요한 요소가 됩니다. 두 개의 파동이 만날 때 일어나는 '간섭' 현상은 파동만이 가진 독특한 특징입니다. 마루와 마루가 만나 소리가 더 커지는 보강 간섭이 있는가 하면, 마루와 골이 만나 소리가 완전히 사라지는 상쇄 간섭도 존재합니다. 일상적인 상식으로는 1에 1을 더하면 2가 되어야 하지만, 파동의 세계에서는 1과 1이 만나 0이 될 수도 있습니다. 이러한 상쇄 간섭의 원리는 외부 소음을 반대 파동으로 지워버리는 노이즈 캔슬링 헤드폰과 같은 기술에 응용되어 우리 삶을 더욱 편리하게 만들어 줍니다. 진동수가 약간 다른 두 소리가 만날 때 발생하는 '맥놀이' 현상도 흥미롭습니다. 두 소리의 진동수 차이만큼 소리가 커졌다 작아졌다를 반복하는 이 현상은 악기를 조율할 때 매우 유용하게 사용됩니다. 오케스트라가 공연 전 음정을 맞추는 과정도 결국 맥놀이 현상을 없애 모든 악기의 진동수를 일치시키는 과정이라 할 수 있습니다. 이처럼 파동의 간섭은 단순한 물리 법칙을 넘어 예술의 영역에서도 정교한 조화를 만들어내는 핵심적인 역할을 수행하며 자연의 질서를 유지하는 데 기여합니다. 현대 물리학의 정점 중 하나인 중력파 역시 파동의 원리로 설명됩니다. 거대한 블랙홀들이 충돌하거나 회전할 때 시공간 자체가 출렁이며 발생하는 이 파동은 아주 미세한 거리의 변화를 측정하여 검출합니다. 중력파 검출기는 레이저의 간섭 현상을 이용하는데, 시공간이 뒤틀리며 발생하는 빛의 경로 차이를 포착해 우주의 비밀을 밝혀냅니다. 이는 우리가 우주를 바라보는 새로운 눈을 갖게 되었음을 의미하며, 보이지 않는 중력의 떨림을 통해 인류는 우주의 역사를 새롭게 써 내려가고 있습니다. 더 깊이 들어가면 우리 몸을 구성하는 원자와 전자조차도 본질적으로는 파동의 성질을 지니고 있습니다. 양자장론이나 끈 이론에 따르면 우주의 모든 물질은 특정 진동수로 진동하는 파동의 뭉침으로 해석될 수 있습니다. 우리가 실체라고 믿는 단단한 물질들이 사실은 거대한 에너지의 떨림이 만들어낸 결과물일지도 모른다는 점은 매우 경이롭습니다. 결국 파동을 이해한다는 것은 단순히 소리나 빛을 공부하는 것을 넘어, 나 자신과 우주를 구성하는 가장 근본적인 원리를 탐구하는 여정과도 같습니다.

최선호

카오스재단서울대자연과학공개강연

물리학

[강연] 사랑의 배터리-전기 화학 by정택동｜2019 서울대 자연과학대학 공개강연 '과학 선율' | 1강

서울대학교 자연과학 공개 강연은 1994년부터 시작되어 과학의 즐거움을 대중과 나누는 대표적인 프로그램으로 자리 잡았습니다. 올해는 '과학자의 꿈과 도전: 과학 선율'이라는 주제 아래, 기초과학의 다양한 분야에서 발견되는 파동과 곡선의 미학을 탐구합니다. 과학은 단순히 정답을 찾는 과정이 아니라, 작은 물음표에서 시작해 더 큰 물음표를 가슴에 품게 되는 끝없는 탐구의 여정입니다. 이번 강연은 예비 과학자들이 인류의 미래를 위해 봉사할 꿈을 키우고, 일상 속에 숨겨진 과학의 아름다운 선율을 느끼는 소중한 기회가 됩니다. 전기화학은 물리학의 전자기학적 원리를 화학적 물질 변환에 접목하여 연구하는 학문입니다. 화학이 물질의 근본적인 변화를 다룬다면, 전기는 전하의 흐름을 통해 에너지를 전달하고 일을 수행합니다. 마이클 패러데이는 화학적 정량과 전하량 사이의 정량적 관계를 정립하며 이 두 세계를 연결하는 가교를 놓았습니다. 전자의 위치 에너지를 정밀하게 제어함으로써 분자로부터 전자를 끄집어내거나 다시 넣어주는 과정은 전기화학의 가장 핵심적인 방법론이며, 이를 통해 우리는 물질의 성질을 의도적으로 변화시키고 에너지를 조절할 수 있게 됩니다. 우리 주변의 모든 물질은 원자와 분자 내부에 전자를 가두고 있으며, 이 전자를 잃거나 얻는 산화·환원 반응은 생명 현상의 근간을 이룹니다. 자연계의 탄소 순환 역시 거대한 산화·환원의 반복으로 이해할 수 있습니다. 식물은 태양 에너지를 이용한 광합성을 통해 탄소를 고정하며 에너지를 축적하고, 동물은 호흡을 통해 유기물을 산화시켜 생명 유지에 필요한 에너지를 얻습니다. 지구 생태계는 이러한 전자의 이동과 에너지 기울기를 통해 정교한 균형을 유지하며, 생명체는 그 과정에서 발생하는 에너지를 신진대사의 원천으로 삼아 생존을 이어갑니다. 현대 기술의 집약체인 리튬 이온 배터리는 전기화학적 원리를 이용한 대표적인 에너지 저장 장치입니다. 충전 시에는 리튬 이온이 전자를 받아 금속 리튬 형태로 흑연 층 사이에 저장되며, 방전 시에는 다시 이온화되어 양극으로 이동하며 에너지를 방출합니다. 이때 양극의 전이 금속 산화물은 전하의 균형을 맞추기 위해 스스로 산화·환원을 반복합니다. 가벼우면서도 높은 전압을 낼 수 있는 리튬의 특성을 활용하여 좁은 공간에 최대한 많은 에너지를 안정적으로 가두는 것이 배터리 기술의 핵심이며, 이는 전기 자동차와 같은 미래 산업의 원동력이 됩니다. 배터리의 효율을 극대화하기 위해서는 전자가 이동하는 통로인 전극뿐만 아니라, 그 주변을 둘러싼 용매와 전해질의 역할이 매우 중요합니다. 리튬 이온이 고체 전극 내부로 침투하거나 빠져나올 때 발생하는 에너지 손실을 최소화해야만 빠른 충전과 긴 수명을 보장할 수 있습니다. 특히 급속 충전 과정에서 금속이 무작위로 자라나 단락을 일으키면 열 폭주와 같은 위험한 상황이 발생할 수 있으므로, 원자 수준에서의 정밀한 계면 제어가 필수적입니다. 과학자들은 가속기 등을 활용해 충·방전 시 일어나는 물질의 변화를 실시간으로 관찰하며 더 안전한 배터리를 연구하고 있습니다. 차세대 친환경 에너지원으로 주목받는 수소 연료전지는 수소를 산화시켜 전기를 얻고 부산물로 순수한 물만 남기는 이상적인 시스템입니다. 하지만 실제 구동 과정에서 산소가 환원되는 반응 속도가 매우 느려 전체적인 효율을 떨어뜨리는 숙제를 안고 있습니다. 현재는 백금이 가장 우수한 촉매로 사용되고 있으나, 높은 가격 문제를 해결하기 위해 백금의 양을 줄이거나 이를 대체할 새로운 촉매 물질을 설계하는 연구가 활발히 진행 중입니다. 태양 에너지를 이용해 물을 분해하고 수소를 생산하여 다시 전기로 바꾸는 순환 구조는 지속 가능한 지구를 만들기 위한 과학계의 거대한 도전입니다. 전기화학의 영역은 에너지 저장을 넘어 바이오 센서와 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 분야로 그 지평을 넓히고 있습니다. 전자기적 제어의 세계와 복잡한 생물 화학적 세계가 만나는 경계선에서 전기화학은 두 영역을 연결하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 인간의 뇌신경 회로와 디지털 기기가 정보를 가역적으로 주고받는 미래 기술의 중심에는 전하의 흐름을 다루는 정교한 과학적 통찰이 자리 잡고 있습니다. 서로 다른 분야가 만나 공명을 일으키는 과학의 선율은 인류의 삶을 더욱 풍요롭게 변화시킬 것이며, 이러한 끊임없는 호기심과 도전이 미래 과학의 탄탄한 기본기가 됩니다.

정택동

카오스재단서울대자연과학공개강연

화학

[카오스 술술과학] 진화 타임머신, Evol호!

진화론은 우주론만큼이나 인류가 고안해 낸 가장 극적인 아이디어 중 하나입니다. 생명체가 아주 조금씩 변화하며 새로운 종으로 분화한다는 이 이론은 언뜻 황당하게 들릴 수 있지만, 우리 자신의 삶을 돌이켜보면 이해의 실마리를 찾을 수 있습니다. 세 살 아이가 여든 살 노인이 되는 과정처럼, 매일의 변화는 눈에 띄지 않지만 수십 년이 흐르면 완전히 다른 모습이 됩니다. 생명은 멈추지 않고 아주 조금씩, 그러나 확실하게 변화를 거듭하며 긴 역사를 만들어냅니다. 수만 년 전 늑대에서 갈라져 나온 수백 종의 개들을 떠올려 보면 진화의 힘을 실감하게 됩니다. 가상의 타임머신 '에볼호'를 타고 과거로 거슬러 올라가면, 우리는 수많은 생명체와 조우하게 됩니다. 약 700만 년 전에는 침팬지와의 공통 조상을 만나고, 더 거슬러 올라가 7,000만 년 전에는 원숭이들과의 공통 조상을 마주하게 됩니다. 이 여정은 인간이 홀로 존재하는 것이 아니라, 지구상의 수많은 영장류 및 포유류와 깊은 혈연관계로 얽혀 있음을 보여줍니다. 시간의 단위가 '억 년'으로 바뀌면 진화의 여정은 더욱 역동적으로 변합니다. 3억 년 전후로는 파충류와 조류, 그리고 양서류와의 공통 조상을 차례로 만나게 됩니다. 4억 년이 넘어서면 타임머신은 바닷속을 달리기 시작하며, 폐어나 실러캔스 같은 희귀한 물고기들의 조상과 마주합니다. 6억 년 전에는 바다 밑을 기어 다니던 기이한 모습의 곤충 조상을 만나게 되는데, 이는 오늘날 지구를 가득 채운 수십만 종의 곤충들이 하나의 뿌리에서 시작되었음을 상기시킵니다. 생명의 역사를 더 깊이 파고들수록 생명체들의 크기는 점차 작아져 육안으로는 볼 수 없는 세계에 진입합니다. 타임머신의 창을 현미경 모드로 전환해야만 비로소 꾸물거리는 미생물들의 활기찬 움직임을 관찰할 수 있습니다. 약 35억 년 전에는 식물뿐만 아니라 고세균이나 박테리아와의 공통 조상까지 만나게 됩니다. 이 시점의 조상들은 우리와 형태적으로 너무나 다르지만, 생명의 설계도를 공유하는 엄연한 가족의 일원으로서 그 존재감을 드러내며 생명의 신비를 더해줍니다. 마지막으로 38억 년 전의 과거에 도달하면 모든 생명체가 하나의 점으로 수렴하는 경이로운 순간을 맞이합니다. 지구상의 모든 종이 공유하는 마지막 공통 조상인 '루카(LUCA)'를 만나는 지점입니다. 루카로부터 시작된 생명의 줄기는 수십억 년의 세월을 거치며 거대한 나무처럼 뻗어 나가 현재의 다양한 생태계를 이루었습니다. 대기권 밖에서 바라본 지구의 모든 생명체는 결국 하나의 거대한 가족이며, 우리는 그 유구한 역사의 한 페이지를 장식하고 있는 소중한 존재입니다.

카오스재단술술과학

생명과학

[카오스 술술과학] 생명의기원, 3막의드라마

생명의 기원을 한 편의 연극에 비유한다면 그 무대는 지구이며, 배우는 과거와 현재를 아우르는 모든 생명체입니다. 우리 인간 역시 수많은 배우 중 하나에 불과하지만, 동시에 이 연극을 지켜보는 관객이기도 합니다. 우리가 존재하기 위해 반드시 필요했던 이 거대한 드라마를 스스로 관찰하고 탐구한다는 점은 매우 경이로운 일입니다. 주인공이 따로 없는 이 무대에서 모든 생명은 각자의 역할을 수행하며 지구라는 거대한 생태계를 구성하는 소중한 일원으로 존재해 왔습니다. 만약 이 연극에 초자연적인 시나리오가 있었다면 우리는 정해진 역할만을 수행하는 존재였겠지만, 자발적인 규칙에 의해 움직인다면 생명은 스스로 역사를 써 내려가는 주체가 됩니다. 생명은 자연에서도 저절로 발생할 수 있으며, 이는 세세한 청사진 없이도 생명체가 매 순간 자율성을 가지고 드라마를 만들어 가는 과정이라 할 수 있습니다. 이러한 관점은 생명을 단순히 창조된 결과물이 아니라, 환경과 상호작용하며 끊임없이 변화하고 적응해 나가는 역동적인 존재로 바라보게 합니다. 생명의 드라마는 총 3막으로 구성됩니다. 제1막은 자연의 원소들이 결합하여 아미노산, 핵산, 지질과 같은 유기물이 탄생하는 과정입니다. 이는 생명체를 구성하는 기초 재료를 준비하는 단계입니다. 이어지는 제2막에서는 이러한 유기물들이 모여 생명의 최소 단위인 세포가 탄생하며 지구 역사상 가장 극적인 전환점을 맞이합니다. 이 시기는 단순한 화학 반응의 단계를 넘어, 스스로를 복제하고 에너지를 대사하는 생명 활동의 시작을 알리는 중요한 시점입니다. 우주의 기원을 설명하는 빅뱅 우주론이 우주의 역사를 가늠하는 시계를 제공하듯, 생명의 세계에도 이와 유사한 법칙이 존재합니다. 바로 다윈의 진화론입니다. 진화론은 현재의 복잡한 생태계가 아주 오래전 하나의 공통 조상에서 시작되었음을 시사합니다. 과학자들은 이 공통 조상을 '루카(LUCA)'라고 부르며 생명의 뿌리를 찾고자 노력하고 있습니다. 진화는 생명이 시간의 흐름에 따라 어떻게 분화되고 발전해 왔는지를 보여주는 가장 강력한 과학적 도구이자 생명의 역사를 관통하는 핵심 원리입니다. 많은 이들이 단순한 세포 하나가 어떻게 인간처럼 복잡한 생명체로 변할 수 있는지 의문을 품기도 합니다. 하지만 우리는 이미 그 불가능해 보이는 과정을 몸소 증명하고 있습니다. 단 하나의 수정란이 단 아홉 달 만에 수조 개의 세포를 가진 복잡한 성체로 성장하는 기적을 매번 반복하고 있기 때문입니다. 38억 년이라는 유구한 시간은 자연이 이와 유사한 위대한 일을 해내기에 충분한 세월이었으며, 그 결과로 오늘날의 찬란한 생명의 다양성이 완성될 수 있었습니다.

카오스재단술술과학

생명과학

[석학인터뷰] 최재천_ 과학자일수록 글을 잘 써야 해요 | 2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들'

우리 사회에 '통섭'이라는 화두가 등장한 지 어느덧 10년이 넘는 시간이 흐르며 많은 변화가 있었습니다. 초기에는 생소한 개념으로 인해 학계의 비판을 받기도 했으나, 이제 통섭은 일상적인 용어로 자리 잡으며 학문 간 경계를 허무는 중요한 가치가 되었습니다. 소통의 필요성을 인정하는 사회적 분위기가 형성된 것은 매우 고무적인 성과이며, 문과와 이과의 장벽 없이 자라난 미래 세대가 주역이 될 때 우리 학문은 서양 못지않게 더욱 활발하고 깊이 있게 꽃피울 것으로 기대됩니다. 과학자에게 글쓰기는 자신의 이론과 생각을 세상에 알리는 가장 강력하고 필수적인 도구입니다. 흔히 과학자는 글을 못 써도 된다고 생각하는 경향이 있지만, 이는 반드시 극복해야 할 잘못된 편견입니다. 훌륭한 글은 타고난 재능보다는 원고를 끊임없이 퇴고하는 인고의 시간을 거치며 비로소 탄생합니다. 머릿속의 내용을 한 번에 완성하려 하기보다, 일단 쏟아낸 뒤 정성을 다해 퇴고하는 노력이 뒷받침된다면, 독자의 마음을 움직이는 결과물을 얻는 것은 결코 어려운 일이 아닙니다. 과학적 사고를 할 수 있는 지능을 갖춘 사람이라면 글쓰기 또한 충분히 해낼 수 있는 영역입니다. 학문을 전달하는 과정에서 대중과의 생생한 교감은 무엇보다 중요합니다. 교육 현장에서 학생들의 흥미를 끌기 위해 강단에서 춤을 추거나 동물의 소리를 직접 흉내 내는 등 다양한 시도를 즐기는 태도는 지식 전달의 효율을 높입니다. 특히 물개 소리를 연구하여 직접 묘사하며 생명체와 교감하려 했던 노력은, 과학적 탐구가 단순히 딱딱한 이론에 머물지 않고 우리 삶의 생생한 즐거움이자 경이로움이 될 수 있음을 보여주는 좋은 사례입니다. 지구 생명의 역사는 아주 단순한 박테리아에서 시작되었으나, 오늘날 우리 주변은 믿기 힘들 정도로 다양한 생명체들이 복잡한 관계를 맺으며 가득 차 있습니다. '왜 이토록 많은 생명이 존재하는가'라는 질문은 인류가 마주한 가장 흥미로운 의문 중 하나이며, 과학이 풀어야 할 숙제입니다. 생물다양성의 원리를 이해하는 것은 단순히 종의 숫자를 파악하는 것을 넘어, 생명이 진화해 온 근본적인 방향성과 그 경이로운 생존 전략을 탐구하는 일입니다. 생명이 끊임없이 다양해지는 길을 택한 근본적인 이유는 복제의 유리함에 있습니다. 태초에 DNA나 RNA가 만들어진 이후, 한 가지 방식에만 머무르기보다 다양한 전략을 취하며 복제하는 것이 변화하는 환경에서 살아남기에 훨씬 유리했기 때문입니다. 마치 여러 사업을 동시에 운영하며 위험을 분산하는 것과 같은 이치로, 이러한 진화적 논리는 지구 생태계가 왜 이토록 풍요롭고 다채로운 모습으로 발전해 왔는지를 과학적으로 명쾌하게 설명해 줍니다.

최재천

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생명과학

[강연] 2016 서울대 자연과학대학 공개강연 '무질서에서 질서로' (8)

자연과학을 향한 여정은 대개 아주 사소하고 순수한 호기심에서 시작됩니다. 어린 시절 처음 접한 수학의 재미나 밤하늘의 별을 보며 느꼈던 신비로움은 한 아이를 과학의 세계로 이끄는 강력한 동기가 됩니다. 사물의 작동 원리와 현상 이면에 숨겨진 이유를 궁금해하는 마음은 과학자로서의 꿈을 키우는 밑거름이 됩니다. 이러한 호기심은 단순히 지식을 습득하는 단계를 넘어, 자연이 우리에게 던지는 질문에 답을 찾아가는 긴 여정의 출발점이 됩니다. 과학은 단순히 정답을 찾는 과정이 아니라, 인류를 위해 필요한 것을 발견하고 만들어가는 숭고한 도전입니다. 복잡한 수식을 통해 자연 현상이 기술로 변모하는 과정을 지켜보며, 과학자들은 선배 연구자들이 겪었던 고군분투의 시간을 배웁니다. 지식을 통해 인류의 삶을 개선하고자 하는 의지는 과학 연구의 핵심적인 가치입니다. 자연의 근본적인 성질을 탐구하는 과정은 우리가 아는 것이 빙산의 일각일 뿐임을 깨닫게 하며, 끊임없이 새로운 물음을 던지게 만듭니다. 연구의 과정은 항상 순탄하지만은 않으며, 때로는 예상치 못한 실패와 좌절을 마주하기도 합니다. 하지만 과학의 묘미는 바로 그 실패 속에서 발견되는 새로운 가능성에 있습니다. 목표했던 결과가 아니더라도 연구 과정에서 얻은 부산물들이 때로는 세상을 놀라게 할 새로운 발견으로 이어지기도 합니다. 좌절이 없으면 성취감도 없다는 말처럼, 독특한 방법으로 문제에 접근하고 이를 해결했을 때 느끼는 희미한 성취감은 과학자들이 다시 일어설 수 있는 원동력이 됩니다. 자연과학은 인류가 진리를 갈구하는 본능을 충족시켜 주는 학문입니다. 자연이 어떻게 구성되어 있고 어떤 원리로 작동하는지 이해하는 것은 현대 문명을 지탱하는 모든 기술과 산업의 근간이 됩니다. 기상 예보부터 첨단 기술에 이르기까지, 우리가 누리는 모든 진보는 자연에 대한 깊은 이해가 있었기에 가능했습니다. 인류가 던지는 수많은 궁금증에 대해 비록 시간은 걸릴지라도 가장 완벽하고 논리적인 답을 제시할 수 있는 유일한 길은 바로 자연과학입니다. 미래의 과학자들은 이제껏 누구도 가보지 않은 미지의 영역에 도전하며 인류의 발전에 기여하고자 합니다. 기후 변화나 식량 문제, 자연재해와 같은 전 지구적 과제를 해결하는 것은 현대 과학이 짊어진 중요한 사명입니다. 70억 인구 중 가장 먼저 새로운 진리를 발견하는 개척적인 연구는 세상을 바꾸는 힘이 됩니다. 끊임없는 질문과 호기심을 바탕으로 원대한 꿈을 꾸는 과학도들의 도전은 우리 사회의 미래를 더욱 밝고 풍요롭게 만드는 희망의 등불이 될 것입니다.

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[석학인터뷰] 김성근_ 멋진 과학 할배가 되고 싶어요 | 2018 가을 카오스강연 '화학의 미스터리, CheMystery'

어린 시절 과학 잡지와 아톰을 보며 과학자의 꿈을 키웠던 김성근 교수는 여전히 그 순수한 열정을 간직한 채 '멋진 과학 할배'가 되기를 꿈꿉니다. 그는 연구 과정에서 겪는 수많은 시행착오를 스트레스가 아닌 당연한 과정으로 받아들입니다. 마치 높은 산을 오를 때 험난함을 미리 인지하고 시작하는 것처럼, 연구가 마음대로 되지 않는 것이 정상이라는 마음가짐이 그를 지치지 않게 만드는 비결입니다. 이러한 태도는 학문적 성취를 넘어 삶을 대하는 지혜로운 자세를 보여줍니다. 김성근 교수는 과학자를 보물을 담는 그릇에 비유하며, 내부의 아름다움을 밖으로 투영할 수 있는 '유리병' 같은 과학자가 되어야 한다고 강조합니다. 그는 특히 통계역학의 선구자 루트비히 볼츠만을 깊이 존경하는데, 그를 기존 세력에 맞서 홀로 진리를 외쳤던 용기 있는 '풍운아'로 묘사합니다. 관습에 얽매이지 않고 과학 발전을 위해 투쟁했던 볼츠만의 야생마 같은 기질은 현대 과학자들에게도 큰 영감을 줍니다. 대중과 소통하며 지식의 가치를 나누는 용기야말로 진정한 과학자의 덕목입니다. 화학의 진정한 매력은 광대한 우주와 복잡한 생명 현상이 단 92종의 자연 원소로 이루어져 있다는 사실에 있습니다. 김성근 교수는 자신의 첫사랑 원소인 리튬이 현대 전자 산업의 핵심이 된 것처럼, 아주 작은 원소들이 보편적인 화학 원리에 따라 거대한 우주를 관장하는 체계가 화학 최고의 미스터리라고 말합니다. 생명 그 자체도 결국 화학적 이해를 통해 풀어나가야 할 숙제이며, 21세기의 연금술사들은 이러한 신비를 추적하며 자연과학의 근본적인 질문에 답을 찾아가고 있습니다.

김성근

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화학

[강연] 2016 서울대 자연과학대 공개강연 '무질서에서 질서로' (1)

서울대학교 자연과학대학은 1994년부터 기초과학의 대중화를 위해 20년이 넘는 시간 동안 공개 강연을 이어오고 있습니다. 특히 최근에는 청소년과 일반인까지 대상을 확대하며 단순한 지식 전달을 넘어 한 편의 공연과 같은 몰입감 넘치는 무대를 선보이고 있습니다. 미래의 과학자를 꿈꾸는 학생들과 기초과학에 열정을 가진 시민들이 한자리에 모여 지적 탐구를 공유하는 이 장은, 우리 사회에 과학적 소양을 뿌리내리게 하는 소중한 전통으로 자리 잡았습니다. 세계적인 연구소의 권위는 그곳을 거쳐 간 위대한 과학자의 이름으로 증명되곤 합니다. 찰스 다윈과 같은 인물이 영국의 과학적 위상을 높였듯, 우리나라도 세계를 빛낼 독보적인 과학자를 배출해야 한다는 사명감을 가지고 있습니다. 총장실에 걸린 다윈의 사진은 미래의 꿈나무들이 대한민국을 넘어 세계 무대에서 우뚝 서기를 바라는 간절한 염원을 상징합니다. 이러한 강연을 통해 청소년들이 원대한 꿈을 품고 과학의 미래를 밝히는 주인공으로 성장하기를 기대합니다. 과학 기술의 발전은 우리가 인지하지 못하는 사이 일상의 풍경을 획기적으로 바꾸어 놓았습니다. 드론은 이미 생활 곳곳에서 편리함을 제공하고 있으며, 무인 자동차 기술은 운전을 단순한 기술이 아닌 휴식과 독서의 시간으로 변화시키고 있습니다. 스마트워치와 같은 웨어러블 기기가 대중화되면서 기술은 더욱 개인의 삶에 밀착되었습니다. 이러한 변화의 이면에는 자연의 원리를 탐구하는 자연과학과 이를 실현하는 공학적 노력이 맞물려 있으며, 이는 인류의 삶을 더욱 윤택하게 만드는 근간이 됩니다. 자연과학자를 움직이는 가장 강력한 동력은 명예나 보상보다는 세상의 이치를 진정으로 알고 싶어 하는 순수한 호기심입니다. 우주와 자연이 어떤 법칙에 따라 움직이는지, 그리고 무질서 속에서 어떻게 질서가 형성되는지를 밝혀내는 과정은 그 자체로 숭고한 도전입니다. 과학은 단순히 정답을 찾는 과정이 아니라, 자연이 우리에게 던지는 약속과 법칙을 이해하려는 노력입니다. 이러한 탐구 정신은 개인의 지적 만족을 넘어 우리 사회가 나아갈 방향을 제시하는 중요한 지표가 됩니다. '과학자의 꿈과 도전'이라는 대주제는 꿈을 가진 이가 필연적으로 마주하게 될 도전의 과정을 상징하며, 이는 무질서한 세상 속에서 질서를 찾아가는 숭고한 여정입니다. 이번 강연을 통해 참가자들이 자연의 섭리를 이해하고 인류에 기여할 미래 과학자로서의 포부를 다지기를 기대합니다. 오늘 심은 지적 호기심의 씨앗이 훗날 세상을 바꾸는 거대한 혁신의 나무로 성장하기를 진심으로 응원하며, 지식의 습득을 넘어 새로운 탐구의 길로 나아가는 계기가 되기를 바랍니다.

성낙인

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[강연] 분자미개학론 _ 이동환 교수 | 2016 서울대 자연과학대학 공개강연 '무질서에서 질서로' (2) | 1강

화학이라고 하면 흔히 복잡한 반응식과 원소 기호가 가득한 교과서를 떠올리기 쉽습니다. 하지만 화학의 진정한 매력은 눈에 보이지 않는 미시 세계에서 원자들이 결합하여 만들어내는 정교하고 아름다운 모양에 있습니다. 단순한 식의 나열을 넘어 분자 속에 감추어진 기하학적 아름다움을 발견하는 과정은 마치 예술 작품을 감상하는 것과 같습니다. 화학자는 이 복잡한 구조 속에서 질서를 찾아내고, 그 형태가 지닌 고유한 가치를 탐구하며 보이지 않는 세계의 미학을 정립하는 사람입니다. 복잡함이란 무엇일까요? 수십 획에 달하는 한자처럼 단순히 얽혀 있는 상태를 넘어, 그 안에 숨겨진 규칙을 발견할 때 우리는 새로운 시각을 갖게 됩니다. 네덜란드의 판화가 에셔의 작품처럼 단순한 단위 구조가 반복되며 평면을 가득 채우는 테셀레이션은 복잡함 속의 질서를 잘 보여줍니다. 대칭성 또한 중요한 요소입니다. 어떤 물체를 회전시키거나 반사했을 때 변화를 느끼지 못하는 상태, 즉 완벽한 균형을 이루는 구조는 분자 세계에서도 가장 아름다운 형태로 꼽히며 과학적 탐구의 대상이 됩니다. 세상에서 가장 대칭적인 분자로 알려진 '풀러렌'은 탄소 60개가 모여 축구공 모양을 이루는 독특한 구조를 가집니다. 1985년 발견된 이 분자는 우주 공간의 성간 물질을 연구하는 과정에서 그 존재가 드러났으며, 이후 노벨 화학상의 영예를 안겨주었습니다. 자연이 설계한 이 완벽한 구형 구조는 탄소 원자들이 가장 안정적으로 존재할 수 있는 최적의 형태를 보여줍니다. 이는 우리가 자연의 섭리를 이해하고 미시 세계의 질서를 파악하는 과정에서 마주하는 가장 경이로운 모델 중 하나라고 할 수 있습니다. 화학자는 자연에 존재하는 분자를 발견하는 데 그치지 않고, 새로운 구조를 설계하고 만들어내는 건축가이기도 합니다. 육각형의 벤젠 고리를 이어 붙여 왕관 모양의 코로넨을 만들거나, 평면의 그래핀을 넘어 입체적인 구조를 구상합니다. 이 과정은 마치 정교한 설계도를 따라 건물을 짓거나 레고 블록을 조립하는 것과 비슷합니다. 비록 당장의 실용적인 용도가 눈에 보이지 않더라도, 복잡한 문제를 해결하며 새로운 합성 경로를 찾아내는 과정 자체가 과학적 진보를 이끄는 핵심적인 동력이 됩니다. 평면적인 구조를 넘어 오목한 사발 모양의 '수마넨'과 같은 분자를 만드는 것은 화학자들에게 큰 도전입니다. 탄소 원자들은 본래 평평하게 배열되려는 성질이 있지만, 오각형 구조를 적절히 배치하면 전체적인 모양이 구부러지며 입체감을 갖게 됩니다. 이러한 곡률을 완벽하게 제어하여 예쁜 그릇 모양의 분자를 합성하는 것은 고도의 정밀함이 요구되는 작업입니다. 이는 단순한 발견의 영역을 넘어 인간의 지성과 기술로 새로운 형태를 창조하는 발명의 영역으로 나아가는 화학의 창의적인 면모를 보여줍니다. 분자의 아름다움은 형태를 넘어 생명 현상을 유지하는 정교한 기능으로도 이어집니다. 우리 몸의 신경 신호를 전달하는 이온 통로 단백질이 대표적인 예입니다. 이 거대한 분자는 칼륨 이온과 나트륨 이온의 미세한 크기 차이를 감지하여 특정 이온만을 선택적으로 통과시킵니다. 단백질 내부의 산소 원자들이 물 분자의 역할을 대신하며 이온을 안내하는 과정은 자연이 설계한 정교한 밸브 시스템과 같습니다. 이러한 메커니즘은 분자의 구조가 곧 생명 활동의 핵심적인 기능임을 증명하는 사례입니다. 자연은 거대한 구조를 만들 때 효율적인 모듈화 방식을 선택합니다. 이온 통로 단백질이 네 개의 동일한 조각이 모여 완성되듯, 작은 단위체의 반복과 조합을 통해 복잡한 생명 시스템을 구축하는 것입니다. 이는 대량 생산과 유지 보수가 용이한 합리적인 설계 방식이기도 합니다. 결국 분자 세계의 복잡함 속에는 언제나 명확한 규칙과 질서가 숨어 있습니다. 그 규칙을 이해하고 새로운 질서를 창조해 나가는 과정이 바로 과학자가 꿈꾸는 끊임없는 도전이자 미시 세계에서 찾아내는 진정한 아름다움입니다.

이동환

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화학

[강연] 지니에게 물어봐 _장원철 교수| 2016 서울대 자연과학대학 공개강연 '무질서에서 질서로' (5) | 3강

우주는 끊임없이 무질서한 상태로 나아가려는 본질적인 경향을 가지고 있습니다. 이를 과학적으로는 열역학 제2법칙, 즉 엔트로피 증가의 법칙이라고 정의합니다. 뜨거운 커피가 식어 주변 온도와 같아지거나, 물속에 떨어진 잉크가 고르게 퍼져나가는 현상은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 자연스러운 변화의 과정입니다. 이러한 변화는 결코 스스로 되돌아가지 않는 비가역적인 특성을 지닙니다. 한 번 흩어진 에너지는 외부의 개입 없이는 다시 모이지 않으며, 엔트로피는 단순한 혼란의 정도를 넘어 우주의 시간적 방향성을 결정짓는 중요한 척도가 됩니다. 루트비히 볼츠만은 눈에 보이지 않는 미시적 입자들의 배열 상태를 통해 엔트로피를 통계적으로 새롭게 정의했습니다. 그는 거시적인 상태가 가질 수 있는 미시적 상태의 가짓수가 많을수록 엔트로피가 높다는 사실을 수학적인 공식으로 증명해 냈습니다. 이는 무질서함이 단순히 인간의 주관적인 느낌이 아니라, 확률적으로 가장 일어날 법한 상태임을 과학적으로 입증한 것입니다. 볼츠만의 통계역학은 고전 물리학의 한계를 뛰어넘어 현대 물리학이 물질의 근본 원리를 이해하는 데 결정적인 토대를 마련해 주었으며, 원자의 존재를 확신하게 만든 계기가 되었습니다. 제임스 클러크 맥스웰은 엔트로피 법칙의 절대성에 도전하는 흥미로운 사고실험을 제안했습니다. 아주 작은 존재인 '맥스웰의 도깨비'가 기체 분자들의 속도를 하나하나 관찰하여 빠른 것과 느린 것을 분리할 수 있다면, 외부에서 에너지를 가하지 않고도 계의 엔트로피를 낮출 수 있다는 가설이었습니다. 이 도깨비의 존재는 오랫동안 물리학자들에게 거대한 지적 숙제를 안겨주었습니다. 만약 이 가설이 현실에서 가능하다면 열역학 제2법칙은 우주의 절대적인 진리가 아닌, 단지 확률적인 현상에 불과하게 되어 물리학의 근간이 흔들릴 수 있기 때문입니다. 맥스웰의 도깨비가 가진 모순은 20세기에 들어서 정보 이론과 열역학의 결합을 통해 명쾌하게 해결되었습니다. 도깨비가 분자를 선별하기 위해서는 반드시 정보를 수집하고 기억해야 하며, 이 정보를 지우는 과정에서 필연적으로 열이 발생한다는 사실이 밝혀진 것입니다. 즉, 정보를 처리하고 저장하는 과정 자체가 물리적인 비용을 수반하며, 전체 시스템의 엔트로피는 결과적으로 증가하게 됩니다. 이는 정보가 단순한 추상적 개념이 아니라 물리적인 실체와 긴밀하게 연결되어 있음을 시사하는 놀라운 발견이었으며, 현대 컴퓨터 공학의 기초 원리와도 맞닿아 있습니다. 생명체는 무질서로 향하는 우주의 거대한 흐름 속에서도 고도의 질서를 유지하고 만들어내는 경이로운 존재입니다. 우리는 외부로부터 끊임없이 에너지를 섭취하고 정교한 대사 과정을 거치며 스스로의 구조를 유지하고 복제합니다. 물리학자 슈뢰딩거는 생명이 '음의 엔트로피'를 섭취함으로써 생존한다고 표현하기도 했습니다. 비록 생명체 내부에서는 질서가 유지되는 것처럼 보이지만, 그 대가로 주변 환경의 엔트로피를 훨씬 더 크게 증가시킵니다. 결국 생명은 우주의 법칙을 거스르는 예외가 아니라, 그 법칙 안에서 에너지를 효율적으로 사용하여 꽃피운 정교한 결과물입니다. 엔트로피의 지속적인 증가는 왜 우리가 과거로 돌아갈 수 없는지, 즉 시간의 비가역성을 설명해 주는 유일한 물리적 근거가 됩니다. 우주의 초기 상태는 매우 낮은 엔트로피를 가지고 있었으며, 시간이 흐름에 따라 점차 높은 엔트로피 상태로 진화해 왔습니다. 이러한 변화의 흐름은 '시간의 화살'을 만들어내며, 우리가 과거와 미래를 명확히 구분 짓는 기준이 됩니다. 만약 엔트로피가 증가하지 않고 평형 상태에 머물러 있다면 세상은 어떠한 변화도 일어나지 않는 정적인 상태에 갇혔을 것입니다. 우리가 경험하는 모든 변화와 흐름은 무질서로 향하는 여정 그 자체입니다. 무질서 속에서 질서가 형성되는 원리를 이해하려는 노력은 현대 과학의 가장 본질적인 도전 중 하나입니다. 겉보기에 혼돈스러워 보이는 자연 현상 이면에는 정교한 물리 법칙이 숨어 있으며, 과학자들은 이를 통해 우주의 기원과 생명의 신비를 탐구해 왔습니다. 엔트로피 법칙은 우주의 종말을 예견하는 차가운 법칙처럼 느껴질 수 있지만, 동시에 복잡한 생명과 찬란한 문명이 탄생할 수 있었던 역동적인 배경이기도 합니다. 질서와 무질서가 끊임없이 상호작용하며 균형을 찾아가는 과정은 우주를 더욱 풍요롭고 아름답게 만드는 근원적인 원동력이라 할 수 있습니다.

장원철

카오스재단서울대자연과학공개강연

수학

[강연] 패널토의 및 대담 | 2016 서울대 자연과학대학 공개강연 '무질서에서 질서로' (7)

2016년 서울대학교 자연과학 공개 강연의 대미를 장식한 대담은 '과학자의 꿈과 도전'이라는 주제로 진행되었습니다. 화학부 신석민 교수님의 사회 아래 물리천문학부 박혜윤 교수님, 수리과학부 이기헌 대학원생, 생명과학부 도경완 학부생이 한자리에 모여 과학에 대한 열정과 고민을 나누었습니다. 서로 다른 전공과 세대를 아우르는 이들은 과학이라는 공통분모를 통해 자신들의 삶과 학문적 지향점을 진솔하게 풀어내었습니다. 강연장의 열기는 마지막까지 식지 않았으며, 참석자들은 과학자들이 전하는 생생한 현장의 이야기에 깊이 공감하며 귀를 기울였습니다. 이번 강연의 핵심 키워드인 '무질서에서 질서로'에 대해 패널들은 각자의 학문적 관점을 제시했습니다. 수학은 복잡한 현상 속에서 단순한 패턴을 발견하고 이를 논리적인 언어로 서술하는 과정이며, 생명과학은 엔트로피 법칙 속에서도 질서를 유지하며 복잡성을 키워가는 생명체의 신비로움을 다룹니다. 무질서해 보이는 자연현상 이면에 숨겨진 아름다운 법칙을 찾아내는 과정이야말로 과학이 가진 진정한 매력임을 확인하는 시간이었습니다. 이러한 질서를 이해하려는 노력은 단순히 지식을 쌓는 것을 넘어 자연의 본질에 다가가는 숭고한 여정입니다. 과학자의 길을 걷게 된 계기는 거창한 이론보다는 소소한 호기심에서 시작된 경우가 많았습니다. 밤하늘의 별을 보며 우주를 동경하거나, 뇌의 작동 원리에 의문을 품고, 집 옥상에서 위험천만한 화학 실험을 감행하던 어린 시절의 기억들이 그들을 과학의 세계로 이끌었습니다. 다큐멘터리를 보며 생명의 경이로움을 느꼈던 경험이나 수학이 가진 근원적인 설명력에 매료된 순간들은, 불확실한 미래 속에서도 과학자라는 꿈을 포기하지 않게 만드는 강력한 원동력이 되었습니다. 작은 호기심의 씨앗이 자라나 인류의 지식 지평을 넓히는 거대한 나무가 된 셈입니다. 과학자로 성장하는 과정은 결코 순탄치만은 않습니다. 여성 과학자로서 겪는 환경적 제약이나 대학원 과정에서의 학문적 고뇌, 그리고 학부생이 느끼는 진로에 대한 불안감은 모든 과학도가 마주하는 현실적인 도전입니다. 하지만 패널들은 다양성이 존중될 때 과학이 더욱 풍요로워질 수 있다고 강조합니다. 남성 중심적인 문화에서 벗어나 새로운 시각을 도입하고, 한국인으로서 특정 분야의 전문가가 되겠다는 자부심을 갖는 것은 과학계의 발전을 위해 매우 중요한 요소입니다. 어려움 속에서도 긍정적인 마음가짐을 유지하는 것이 과학자에게 필요한 덕목임을 시사합니다. 꿈에 대한 확신이 서지 않을 때 어떻게 해야 하느냐는 질문에 대해, 신석민 교수님은 '함께 꾸는 꿈'의 중요성을 역설했습니다. 혼자서 모든 짐을 짊어지기보다는 동료들과 함께 고민하고 힘을 합칠 때, 불확실성은 도전의 기회로 바뀔 수 있습니다. 과학은 단순히 지식을 습득하는 과정이 아니라, 끊임없이 질문을 던지고 그 해답을 찾아가는 긴 여정입니다. 이 과정에서 동료들과 나누는 유대감과 격려는 연구의 고단함을 잊게 하고 다시금 앞으로 나아갈 수 있는 에너지를 제공합니다. 혼자가 아닌 함께일 때 과학자의 꿈은 더욱 견고해지고 현실에 가까워집니다. 자연과학을 전공하면 경제적으로 어려울 것이라는 편견에 대해서도 심도 있는 논의가 이루어졌습니다. 물리학이나 수학 같은 기초과학은 금융, 게임, IT 등 다양한 산업 분야로 진출할 수 있는 탄탄한 사고의 기초가 됩니다. 100세 시대를 살아가는 현대인에게 과학적 사고방식은 변화하는 환경에 적응하고 문제를 해결하는 핵심 역량이 됩니다. 단순히 일자리를 구하는 수단을 넘어, 세상을 바라보는 논리적인 틀을 갖추는 것이 과학 교육이 지향해야 할 진정한 가치입니다. 과학은 굶주림의 길이 아니라, 세상을 더 넓고 깊게 이해하며 자아를 실현하는 풍요로운 길입니다. 대담의 마무리는 미래 과학이 해결해야 할 도전적인 과제들로 채워졌습니다. 상대성이론과 양자역학을 통합할 수 있는 새로운 수학적 언어의 개발, 뇌의 신비를 밝히는 신경세포 연구, 그리고 생태학과 동물 행동학 같은 거시적 생물학 분야의 개척 등은 다음 세대 과학자들이 짊어져야 할 몫입니다. 과학자의 꿈은 정체된 것이 아니라 시대의 흐름에 따라 계속해서 진화하며, 이러한 도전을 멈추지 않을 때 인류의 지식 지평은 더욱 넓어질 것입니다. 오늘 대담에 참여한 학생들의 눈빛에서 우리는 인류의 미래를 밝힐 새로운 과학의 희망을 발견할 수 있었습니다.

박혜윤, 신석민

카오스재단서울대자연과학공개강연

물리학
화학
생명과학

[석학인터뷰] 교수님처럼 글을 잘 쓰려면 어떻게 해야하나요?- KAOS 최재천 국립생태원장 인터뷰 영상

생명의 기원을 밝히는 일은 과학계에서 가장 어려운 과제 중 하나입니다. 생명이 처음 탄생하던 순간을 직접 목격한 이가 없기에, 우리는 현재 관찰 가능한 데이터만을 바탕으로 과거를 유추할 수밖에 없습니다. 종교적 설명이나 외계 유입설은 언뜻 명쾌해 보이지만, 이는 근본적인 발생 원리에 대한 과학적 해답이 되기 어렵습니다. 외계에서 생명이 왔다고 가정하더라도 그 생명이 어디서 어떻게 시작되었는지에 대한 질문은 여전히 남기 때문입니다. 결국 우리는 지구라는 환경 안에서 생명이 태동한 과정을 논리적으로 추적해야만 합니다. 좋은 글을 쓰는 비결은 타고난 재능보다는 치열한 퇴고의 과정에 있습니다. 마감 기한을 스스로 앞당겨 설정하고, 완성된 초고를 수십 번 다시 읽으며 다듬는 정성이 필요합니다. 특히 글을 소리 내어 읽었을 때 느껴지는 리듬감은 독자에게 의미를 전달하는 핵심적인 요소입니다. 귀로 들었을 때 매끄럽지 않거나 호흡이 끊기는 문장은 과감히 수정해야 합니다. 글쓴이가 스스로 읽기에 불편함이 없을 때까지 고치고 또 고치는 반복적인 노력이 뒷받침될 때, 비로소 독자의 마음을 움직이는 생동감 넘치는 문장이 탄생하게 됩니다. 자연과학의 여러 분야 중 생물학은 독특한 위치를 차지합니다. 물리학이나 화학이 대상을 더 작은 단위로 쪼개어 분석하는 환원주의적 접근에 집중한다면, 생물학은 그 분석된 요소들을 다시 하나로 묶어내는 종합력을 요구합니다. 세포 하나를 들여다보는 분석력도 중요하지만, 그 세포들이 모여 하나의 생명체를 이루고 나아가 생태계 속에서 상호작용하는 전체적인 그림을 그릴 수 있어야 합니다. 생명의 오묘함은 단순히 부분을 합친 것 이상의 복잡성을 지니고 있기에, 이를 이해하기 위해서는 분석력과 종합력의 균형이 필수적입니다. 생물학적 탐구는 미시적인 세계와 거시적인 세계를 동시에 아우르는 매력을 지니고 있습니다. 분석력만을 강조하는 학문적 풍토에서 벗어나, 쪼개진 파편들을 연결하여 생명이라는 거대한 퍼즐을 완성해 나가는 과정은 지적 호기심을 자극하기에 충분합니다. 이러한 종합력은 생명 현상의 본질을 꿰뚫어 보는 힘이 됩니다. 단순히 지식을 습득하는 것을 넘어 생명체가 살아가는 방식과 그 의미를 탐구하는 일은 인간이 자연을 이해하는 가장 깊이 있는 방법 중 하나입니다. 분석력과 종합력을 넘나드는 통찰력은 생물학자가 갖춰야 할 최고의 덕목입니다. 현대 과학에서 생물학의 역할은 갈수록 중요해지고 있습니다. 기후 위기나 질병 등 인류가 직면한 복잡한 문제들을 해결하기 위해서는 생명 시스템에 대한 다각적인 이해가 필요하기 때문입니다. 분석적인 데이터에 기반하면서도 전체적인 조화를 고려하는 생물학적 접근 방식은 미래 과학의 핵심적인 방법론이 될 것입니다. 자연의 섭리를 존중하며 생명의 기원부터 현재의 다양성까지 아우르는 학문적 여정은 우리에게 세상을 바라보는 새로운 눈을 제공합니다. 지적 치열함과 종합력을 통해 우리는 생명의 신비에 한 걸음 더 다가갈 수 있습니다.

최재천

카오스재단석학인터뷰

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[석학인터뷰] 고계원 ─ KAOS 과학위원(고등과학원 수학과 연구교수) 인터뷰 영상

어린 시절부터 수학은 삶의 자연스러운 일부분이었습니다. 고등학교 물리 교사였던 아버지와 수학을 전공한 언니의 영향으로 자연과학의 세계는 낯설지 않은 환경이었습니다. 당시에는 다른 학문에 대해 깊이 알 기회가 적어 선택한 길이었지만, 돌이켜보면 수학을 전공으로 삼은 것은 인생에서 가장 탁월한 선택 중 하나였습니다. 주변 환경이 주는 익숙함 속에서 시작된 학문적 여정은 시간이 흐를수록 더 깊은 확신으로 다가왔으며, 이는 평생을 바칠 연구의 든든한 토대가 되었습니다. 학문의 길을 걷는 과정에서 여성 수학자로서 마주하는 현실적인 어려움은 결코 적지 않았습니다. 우리 사회와 문화 전반에 깊이 뿌리박힌 무의식적인 차별은 의도하지 않았더라도 소수에게 큰 장벽이 되곤 합니다. 다수가 스스로의 편견을 자각하고 이해하는 것은 매우 어려운 일이며, 이를 해결하기 위해서는 문제를 공론화하고 끊임없이 의식적인 노력을 기울여야 합니다. 남성 중심의 학계에서 여성이 겪는 보이지 않는 차별을 직시하고, 서로를 배려하며 조심스럽게 행동하는 문화가 정착될 때 비로소 진정한 학문적 평등이 실현될 수 있습니다. 수학이 지닌 독특한 매력은 복잡한 현상을 고도로 농축하여 단순하게 표현하는 데 있습니다. 이는 시가 지닌 예술적 속성과도 맞닿아 있는데, 두 분야 모두 본질을 꿰뚫는 압축미를 공유하기 때문입니다. 아주 복잡해 보이는 현상을 간단하게 표현하는 과정은 깊은 이해를 필요로 하며, 이러한 고농축의 과정을 거쳐 세상을 더 명확하게 이해하려는 노력은 수학만이 줄 수 있는 지적인 즐거움입니다. 깊이 생각하고 가능하면 쉽게 보려고 노력하는 그 과정 자체가 학문으로서의 거부할 수 없는 매력으로 다가옵니다. 기초 과학의 대중화를 위해 노력하는 카오스재단의 활동은 한국 사회의 지적 수준을 높이는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 새로운 시작도 의미가 크지만, 무엇보다 중요한 것은 이러한 노력이 50년, 100년 이상 지속될 수 있는 생명력을 갖추는 일입니다. 많은 공익적 활동이 단기적인 성과에 그치는 경우가 많지만, 과학적 사고를 전파하는 일만큼은 꾸준한 지속성이 담보되어야 합니다. 이러한 지속적인 노력을 통해 우리 사회 구성원들이 보다 논리적이고 합리적인 사고방식을 갖추게 된다면, 그것이야말로 학문이 사회에 기여할 수 있는 최고의 가치가 될 것입니다. 학문적 영감을 주는 도서들은 지치기 쉬운 연구의 길에서 훌륭한 이정표가 되어줍니다. 히로나카 헤이스케의 '학문의 즐거움'은 고등학교 시절부터 깊은 감명을 주었던 책으로, 학문을 대하는 태도와 그 과정에서 얻는 기쁨을 농축된 언어로 전달합니다. 또한 경제학자의 시선으로 사회 현상을 통찰하는 자크 아탈리의 '미래를 위하여'와 같은 책들은 수학적 사고를 넘어 세상을 바라보는 시야를 넓혀줍니다. 이처럼 좋은 책들과 함께하는 깊은 사유의 시간은 우리가 더 나은 미래를 설계하고 합리적인 사회를 만들어가는 데 큰 힘이 됩니다.

고계원

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