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복리처럼 불어나는💸💸 플라스틱의 수, 바이오 플라스틱이 대체할 수 있을까?│요즘과학

플라스틱은 현대인의 일상에서 빼놓을 수 없는 소재로 자리 잡았지만, 그 편리함 뒤에는 심각한 환경 문제가 숨어 있습니다. 플라스틱은 분해가 매우 느려 자연에 오랫동안 남아 해양과 토양, 대기 등 다양한 환경 매체에 악영향을 미칩니다. 특히 해양에서는 플라스틱 쓰레기를 먹이로 착각한 생물들이 이를 섭취해 영양실조나 장기 손상, 심지어 죽음에 이르는 사례가 빈번하게 보고되고 있습니다. 이러한 문제는 북태평양 미드웨이 제도의 알바트로스 새끼들이 플라스틱을 먹고 죽는 사건 등으로 널리 알려졌으며, 담수와 토양 생태계에서도 미세플라스틱이 생물에 악영향을 미치는 사례가 발견되고 있습니다. 플라스틱의 가장 큰 위험성 중 하나는 미세플라스틱에 있습니다. 미세플라스틱은 눈에 보이지 않을 정도로 작은 플라스틱 입자로, 햇빛과 바람 등 자연 환경에서 플라스틱이 점차적으로 부서지면서 생성됩니다. 이 미세플라스틱은 공기 중에도 떠돌고, 우리가 입는 옷이나 사용하는 생활용품, 심지어 음식과 물을 통해서도 인체에 유입됩니다. 최근 연구에 따르면 미세플라스틱은 사람의 대변, 장기, 심지어 혈액에서도 발견되고 있어 인체 건강에 대한 우려가 커지고 있습니다. 아직 미세플라스틱이 직접적으로 어떤 질병을 유발하는지 명확히 밝혀지지는 않았지만, 산화 스트레스와 염증, 세포 손상 등 다양한 건강 문제와 연관될 수 있다는 점에서 경각심이 필요합니다. 이처럼 플라스틱의 환경 및 건강 문제에 대한 인식이 높아지면서, 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재 개발에 대한 관심도 커지고 있습니다. 대표적인 대안으로는 바이오플라스틱이 있습니다. 바이오플라스틱은 옥수수, 사탕수수, 감자 등 식물성 원료를 기반으로 만들어지며, 환경에서 분해가 가능하다는 장점이 있습니다. PLA, PHA 등 다양한 종류가 개발되고 있지만, 각각 강도나 내구성, 가격 등에서 한계가 존재합니다. 특히 환경에서의 분해 속도나 경제성, 용도별 적합성 등에서 아직 완벽한 대체재로 자리 잡기에는 부족한 점이 많아, 현재는 주로 포장재 등 일부 용도에 한정되어 사용되고 있습니다. 바이오플라스틱의 확산에도 불구하고, 그 생산 과정에서 발생하는 환경 부담 역시 무시할 수 없습니다. 식물성 원료를 대량으로 재배하기 위해서는 농지와 농약, 비료, 에너지 등이 필요하며, 이로 인한 탄소 배출과 환경 오염이 새로운 문제로 대두되고 있습니다. 따라서 바이오플라스틱의 원료를 농작물이 아닌 농업·임업 부산물 등으로 전환하거나, 생산 공정의 효율성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 노력이 결실을 맺는다면, 플라스틱의 장점은 유지하면서도 환경적으로 안전한 신소재가 미래 세대에 제공될 수 있을 것입니다. 플라스틱 문제 해결을 위해서는 소재 개발뿐 아니라, 소비자와 기업 모두의 책임 있는 행동이 중요합니다. 소비자는 포장재가 적게 들어간 제품을 선택하거나, 텀블러와 에코백 등 재사용 가능한 용품을 활용함으로써 플라스틱 사용을 줄일 수 있습니다. 기업 역시 과도한 포장이나 일회용 플라스틱 사용을 자제하고, 친환경 소재 개발과 적용에 적극적으로 나서야 합니다. 환경은 미래 세대의 인권이라는 인식 아래, 모두가 지속 가능한 생활 방식을 실천하는 것이 플라스틱 문제 해결의 핵심임을 잊지 말아야 하겠습니다.

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왜 흰동가리는 말미잘과 함께 살까?

영화 '니모를 찾아서'의 주인공으로 잘 알려진 흰동가리는 광대를 닮은 외모를 지녔으며, 말미잘과 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 이들은 주로 태평양과 인도양의 따뜻하고 얕은 바다 산호초 지대에서 서식합니다. 말미잘은 치명적인 독침이 있는 촉수를 가지고 있어 다른 물고기들에게는 공포의 대상이지만, 흰동가리는 피부에서 분비되는 특수한 점액질 덕분에 독으로부터 안전하게 보호받으며 말미잘 사이를 자유롭게 누빌 수 있습니다. 흰동가리에게 말미잘은 세상에서 가장 안전한 보금자리입니다. 몸집이 작은 흰동가리를 노리는 포식자들은 말미잘의 독침에 쏘여 기절하거나 목숨을 잃기 때문에, 흰동가리는 말미잘의 촉수 속에서 평온한 일상을 보낼 수 있습니다. 또한 말미잘이 먹이를 먹고 남긴 부스러기는 흰동가리에게 훌륭한 식사가 되기도 합니다. 이처럼 흰동가리는 말미잘을 단순한 거처를 넘어 배우자를 만나고 알을 낳아 번식하는 삶의 터전으로 삼으며, 포식자의 위협으로부터 자신과 후손을 지켜나갑니다. 말미잘 역시 흰동가리로부터 생존에 필수적인 도움을 받습니다. 독침을 가진 말미잘이라도 나비고기와 같은 천적의 공격에는 취약할 수 있는데, 이때 용감한 흰동가리가 나타나 공격자를 쫓아내며 말미잘을 방어합니다. 실제로 흰동가리를 잠시 제거하면 말미잘은 포식자를 피해 촉수를 움츠리고 숨어버리지만, 흰동가리가 돌아오면 다시 활짝 촉수를 펴고 활동을 시작합니다. 이는 말미잘이 흰동가리의 존재만으로도 큰 심리적 안정감과 실질적인 방어력을 얻고 있음을 보여주는 흥미로운 사례입니다. 방어 외에도 흰동가리는 말미잘의 성장을 돕는 다양한 역할을 수행합니다. 흰동가리의 배설물에 포함된 질소는 말미잘 세포 속 공생 조류의 증식을 도와 성장을 촉진하며, 흰동가리가 주변을 헤엄치며 일으키는 물의 흐름은 산소가 부족한 암초 지대에서 원활한 산소 공급을 가능하게 합니다. 더불어 말미잘 주변의 찌꺼기를 청소해주고, 때로는 밝은 색깔로 다른 물고기를 유인해 말미잘의 사냥을 돕기도 합니다. 이러한 다각적인 지원 덕분에 말미잘은 척박한 바다 환경에서도 건강하게 생존할 수 있습니다. 전 세계 30여 종의 흰동가리는 각자 특정 종의 말미잘과만 상리공생하는 숙주 특이성을 보입니다. 이는 두 생물이 서로에게 얼마나 깊이 의존하고 있는지를 잘 보여주는 대목으로, 어느 한쪽이 없으면 상대방도 정상적인 삶을 영위하기 어렵습니다. 흰동가리와 말미잘의 관계는 단순히 자연의 신비에 그치지 않고, 서로 다른 존재가 협력하여 험난한 환경을 극복해 나가는 상리공생의 가치를 일깨워 줍니다. 우리를 포함한 모든 생명체에게 상리공생은 불확실한 미래를 대비하는 가장 강력하고 아름다운 생존 전략입니다.

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생명과학

푸바오는 왜 중국으로 가야하는가?

푸바오는 한국에서 태어나 큰 사랑을 받은 대왕판다로, '행복을 주는 보물'이라는 이름처럼 많은 이들에게 기쁨을 선사했습니다. 하지만 2024년 4월, 푸바오는 정들었던 한국을 떠나 중국으로 돌아가게 되었습니다. 이는 대왕판다의 소유권이 중국 정부에 있으며, 한국에는 대여 형식으로 머물렀기 때문입니다. 중국은 1984년부터 기증 대신 대여 방식을 채택하여 판다 외교를 이어오고 있으며, 해외에서 태어난 새끼 판다 역시 종 보존을 위해 일정 연령이 되면 중국으로 반환되어야 하는 원칙이 존재합니다. 중국이 판다를 대여 방식으로 관리하는 데에는 생물학적인 보전 목적이 매우 큽니다. 대왕판다는 현재 국제자연보전연맹(IUCN)이 지정한 멸종위기종으로, 야생과 시설을 통틀어 개체 수가 약 2,500마리에 불과합니다. 이들은 서식지가 중국 내륙의 특정 산맥으로 한정되어 있고, 대나무만을 섭취하는 까다로운 식성을 지니고 있습니다. 또한 암컷의 번식 주기가 길고 번식률이 다른 곰들에 비해 현저히 낮아, 개체군 유지를 위해서는 국가 차원의 체계적이고 집중적인 관리가 필수적입니다. 개체 수가 적고 서식지가 제한된 생물종은 '멸종의 소용돌이'라는 위험에 직면하기 쉽습니다. 스웨덴의 남부민물도요 사례를 보면, 서식지 단절로 인해 격리된 개체군 내에서 근친교배가 빈번해졌습니다. 유전적으로 유사한 개체끼리 교미하면 자손의 생존율과 부화율이 급격히 떨어지는 '근교약세' 현상이 나타납니다. 이러한 악순환이 반복되면 개체군은 스스로 회복하지 못하고 점차 쇠퇴하게 되는데, 이는 특정 지역에 고립된 생물들이 겪는 가장 치명적인 위협 중 하나로 꼽힙니다. 멸종의 소용돌이에서 벗어나기 위해서는 인간의 적극적인 개입이 필요합니다. 유전적 다양성을 확보하기 위해 서로 다른 지역의 개체들을 인위적으로 짝짓기시키고, 부상당한 개체를 치료하여 번식 가능한 개체 수를 최대한 늘려야 합니다. 푸바오가 중국으로 돌아간 결정적인 이유도 바로 여기에 있습니다. 유전적으로 거리가 먼 짝을 찾아 근친교배를 방지하고, 대왕판다라는 종의 유전정보 총량을 건강하게 유지하기 위한 과학적 노력의 일환인 것입니다. 이러한 헌신적인 노력 덕분에 대왕판다의 멸종위기 등급은 '위기'에서 '취약'으로 한 단계 완화되는 성과를 거두었습니다. 이는 인간의 의지와 노력이 있다면 멸종의 위기를 극복할 수 있다는 희망적인 사례를 보여줍니다. 비록 푸바오를 가까이서 볼 수 없는 아쉬움은 크지만, 이러한 과정은 대왕판다라는 종을 지구상에서 더 오래 만나기 위한 필수적인 여정입니다. 이제 우리는 판다를 넘어 더 다양한 멸종위기종에 관심을 기울여 건강한 생태계를 만들어가야 합니다.

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올여름도 살벌한 🦟🪰벌레랑 전쟁 중입니다! (국립과천과학관 양회정 연구관님) | 요즘과학

한국의 여름은 단순히 더위와 습기만으로 불쾌지수가 높아지는 것이 아닙니다. 여름철이 되면 다양한 곤충들이 급격히 늘어나면서 일상생활에 불편을 주는 경우가 많습니다. 특히 최근에는 러브버그와 같은 곤충이 대량으로 출몰해 사람들에게 큰 골칫거리가 되고 있습니다. 이러한 곤충들은 단순히 불쾌감을 주는 것을 넘어 건강에도 영향을 미칠 수 있어 주의가 필요합니다. 여름철에 특히 주목받는 곤충 중 하나는 바로 먹파리입니다. 먹파리는 몸집이 매우 작아 눈에 잘 띄지 않지만, 물리면 모기보다 더 심한 통증과 가려움증을 유발합니다. 이는 먹파리가 피부를 찢어 피를 핥아먹고, 독성이 강한 침을 분비하기 때문입니다. 이러한 특성 때문에 먹파리에 물리면 심한 알레르기 반응이나 염증이 생길 수 있어 각별한 주의가 필요합니다. 먹파리의 개체 수가 최근 급격히 늘어난 데에는 지구 온난화가 큰 영향을 미쳤습니다. 한반도의 기온이 상승하면서 먹파리가 서식하기 좋은 환경이 조성되었고, 활동 시간도 길어졌습니다. 이로 인해 사람과 먹파리의 접촉 빈도가 높아졌으며, 아직까지 효과적인 방제법이 없어 예방이 최선의 방법으로 여겨지고 있습니다. 기후 변화는 단순히 날씨만 바꾸는 것이 아니라 우리 주변 생태계에도 큰 변화를 가져오고 있습니다. 지구 온난화의 영향은 먹파리뿐만 아니라 매미와 같은 다른 곤충에게도 나타나고 있습니다. 특히 말매미는 온도 변화에 민감하게 반응하여, 도시의 여름밤을 더욱 시끄럽게 만듭니다. 매미의 울음소리는 60~80데시벨에 달해 지하철 소음과 맞먹을 정도로 크며, 도시의 열섬 현상과 열대야로 인해 활동 시간이 더욱 길어졌습니다. 또한, 매미가 선호하는 나무들이 도시 가로수로 많이 심어지면서 매미의 개체 수도 증가하게 되었습니다. 매미는 소음으로 인해 종종 부정적으로 인식되지만, 생태계에서 중요한 역할을 담당합니다. 매미의 애벌레가 땅에서 나올 때 생기는 구멍은 토양 환기와 물 순환을 돕고, 탈피각은 토양에 영양분을 공급합니다. 또한 매미는 새와 벌 등 다양한 동물의 먹이가 되며, 미래에는 인간의 식량 자원으로도 연구되고 있습니다. 매미와 같은 곤충들과 공존하며 그들의 생태적 가치를 이해하는 것이 중요합니다.

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가장 다양한 종을 가진 딱정벌레🪲 생태계와 우리에게 어떤 영향을 미쳤을까요? l 곤충진화사 : INSECTA

딱정벌레는 완전탈바꿈을 하는 곤충으로, 현재까지 약 40만 종이 발견되어 전체 곤충의 40%에 달하는 종 다양성을 자랑합니다. 이들은 색, 모양, 크기, 먹이, 습성, 서식 환경 등에서 매우 다양한 특성을 보이며, 각기 다른 생태계의 작은 틈새에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 이러한 다양성 덕분에 인류는 오랜 시간 동안 딱정벌레에 매료되어 왔으며, 고대 이집트에서는 소똥구리가 신성시되어 태양신의 상징으로 여겨지기도 했습니다. 고대 이집트인들은 소똥구리가 구를 굴리는 모습을 떠오르는 태양에 비유하여 신의 화신으로 숭배하였습니다. 벽화, 조각상, 장신구 등 다양한 유물에서 소똥구리의 모습이 발견되며, 이는 곤충의 생태에 대한 이해가 부족했던 시절에도 딱정벌레가 인류 문화에 깊이 자리 잡았음을 보여줍니다. 특히, 소똥구리가 똥 공 속에서 갑자기 나타나는 현상은 부활의 상징으로 해석되기도 했습니다. 딱정벌레는 고생대 페름기부터 화석이 발견되며, 쥐라기 이후 종분화가 급격히 증가한 것으로 알려져 있습니다. 이들은 크기, 색, 신체 구조, 먹이 등에서 다양한 적응을 이루었으며, 나무, 풀숲, 땅, 물속 등 다양한 환경에 적응하여 살아갑니다. 이러한 적응방산 덕분에 딱정벌레목은 폭발적인 종 다양성을 이루게 되었습니다. 이 딱딱한 날개는 몸을 보호하고 생존율을 높이는 데 중요한 역할을 하며, 금속성 구조색은 빛을 산란시켜 천적의 눈을 피하는 데 유리합니다. 일부 물방개류는 딱지날개에 공기를 저장해 물속에서 숨을 쉬기도 하며, 날 때는 딱지날개를 열고 속날개로 비행합니다. 딱정벌레의 학명도 이 딱지날개에서 유래하였습니다. 딱정벌레는 아름다운 색과 형태, 그리고 다양한 뿔과 턱 등으로 인해 인류에게 꾸준히 사랑받아 왔습니다. 특히 장수풍뎅이나 사슴벌레류 수컷의 큰 뿔과 턱은 성선택의 결과로 점점 커진 것으로 보이며, 이는 종 내에서 다양한 형태변이를 만들어냅니다. 매일 새로운 딱정벌레 종이 발견되고 있으며, 실제로는 백만 종 이상이 존재할 것으로 추정됩니다. 딱정벌레는 동물 전체의 25%를 차지하는 분류군으로, 생물다양성의 대표적인 예시이자 환경 적응과 진화의 과정을 이해하는 데 중요한 생물입니다.

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생명과학

[토크] 과학자가 생각하는 AI 노벨상 수상과 딥시크 논란 | 과학자들의 방과 후 수다 1 | 1편

최근 노벨상 위원회가 인공지능 분야의 공헌자들에게 물리학상과 화학상을 수여한 사건은 학계에 큰 파장을 일으켰습니다. 이는 전통적인 학문의 경계가 허물어지고 있음을 상징적으로 보여줍니다. 특히 단백질 구조를 예측하는 알파폴드와 같은 기술은 바이오 연구 현장에 혁명적인 변화를 가져왔으며, 인공지능이 단순한 도구를 넘어 과학적 발견의 핵심 동력으로 자리 잡았음을 증명했습니다. 이러한 변화는 과거 1990년대 말 컴퓨터 공학이 생물학에 적용되기 시작한 이래로 비약적인 발전을 거듭한 결과입니다. 이제는 물리, 화학, 생물의 구분이 모호해졌으며 질문의 본질에 따라 다양한 학문적 접근이 융합되는 시대가 도래했습니다. 노벨 물리학상을 받은 힌튼과 홉필드 교수의 업적은 인공지능 기술 자체보다는 그 근간이 되는 통계 물리학적 원리에 기반하고 있습니다. 홉필드 모델과 이를 발전시킨 볼츠만 머신은 물리학적 아이디어를 통해 인간의 신경망을 모방한 회로를 구성한 선구적인 시도였습니다. 비록 컴퓨터 과학자로 알려져 있지만, 이들의 연구는 근본적으로 물리학의 법칙을 활용하여 지능의 원리를 탐구했다는 점에서 학술적 정당성을 확보하고 있습니다. 이는 인공지능의 발전이 단순히 공학적 성과에 그치지 않고, 자연의 근본 원리를 탐구하는 기초 과학의 영역과 깊게 맞닿아 있음을 시사합니다. 최근 전 세계를 놀라게 한 딥시크의 등장은 인공지능 개발의 새로운 패러다임을 제시했습니다. 거대 자본과 수만 개의 GPU를 투입하는 미국의 방식과 달리, 중국의 엔지니어들은 제한된 자원 속에서 소프트웨어 최적화와 스마트한 알고리즘 설계를 통해 효율적인 모델을 만들어냈습니다. 이는 막대한 자본 없이도 창의적인 아이디어와 기술력만 있다면 거대 기업과 경쟁할 수 있다는 희망적인 메시지를 전 세계 젊은 과학자들에게 전달하고 있습니다. 특히 오픈 소스 생태계를 지향하는 이러한 움직임은 기술의 민주화와 혁신의 가속화를 이끄는 중요한 동력이 되고 있습니다. 국가별 과학 기술 생태계의 차이도 주목할 만합니다. 미국이 민간 주도의 혁신을 이끌고 유럽이 규제를 통해 개인정보를 보호한다면, 중국은 개방적인 생태계 구축을 통해 기술 혁신을 꾀하고 있습니다. 특히 딥시크가 선택한 MIT 라이선스와 같은 오픈 소스 전략은 기술 독점을 방지하고 더 큰 혁신을 유도하려는 전략적 선택입니다. 데이터의 활용과 규제 사이의 균형은 향후 국가 경쟁력을 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다. 이러한 생태계의 다양성은 인공지능 기술이 특정 국가나 기업에 종속되지 않고 인류 전체의 자산으로 발전하는 데 기여할 것입니다. 한국 사회의 고질적인 문제인 의대 쏠림 현상은 젊은 인재들이 도전을 주저하게 만드는 사회적 분위기를 반영합니다. 과거에는 아인슈타인이나 호킹 같은 과학자를 꿈꾸며 기초 과학에 투신하는 청년들이 많았으나, 현재는 실패에 대한 두려움과 안정 지향적인 가치관이 지배적입니다. 지속 가능한 발전을 위해서는 남들이 가지 않는 길을 선택하는 이들에 대한 존중과, 실패하더라도 다시 일어설 수 있는 사회적 안전망 구축이 절실합니다. 젊은이들이 거대 자본에 압도당하지 않고 자신만의 영역에서 새로운 가치를 창출할 수 있도록 격려하는 사회적 풍토가 마련되어야 합니다.

신예리, 윤성철, 이현숙, 정하웅

카오스재단과학자들의 방과 후 수다

물리학
생명과학
천문학

미래의 자원 ⛱️모래! 모래가 부족하다!!😱😱 l 2025 미래 과학 트렌드 북콘서트

인류의 역사에서 자원은 전쟁과 산업의 발전에 결정적인 역할을 해왔습니다. 예를 들어, 1차 세계대전 당시 영국과 독일은 서로 필요한 자원을 교환하며 전쟁을 이어갔습니다. 영국은 망원경 등 광학기기를 만들 유리가 부족했고, 독일은 고무가 부족해 양국은 서로의 약점을 보완하는 방식으로 자원을 거래했습니다. 이러한 사례는 자원이 단순한 물질 이상의 의미를 가지며, 국가의 운명과 산업의 발전에 깊이 관여한다는 점을 보여줍니다. 또한, 자원에 대한 세금이나 규제가 산업 발전에 미치는 영향도 무시할 수 없습니다. 창문세와 같은 제도는 유리 산업의 발전을 저해했고, 이는 곧 국가 경쟁력의 차이로 이어졌습니다. 유리와 모래는 현대 문명의 기초를 이루는 중요한 자원입니다. 유리는 현미경, 망원경, 거울 등 다양한 발명품의 기반이 되었으며, 스마트폰과 같은 첨단 기기에도 필수적으로 사용됩니다. 모래는 콘크리트의 주재료로, 도시의 건축물과 인프라를 지탱하는 데 없어서는 안 될 존재입니다. 모래의 정의는 입자의 크기에 따라 결정되며, 다양한 종류의 모래가 존재합니다. 이처럼 유리와 모래는 우리 일상과 산업 전반에 깊숙이 스며들어 있습니다. 모래는 주로 풍화 작용을 통해 생성되며, 사막과 강, 바다 등 다양한 환경에서 만들어집니다. 물리적 풍화와 화학적 풍화가 모래의 형성에 관여하며, 기반암의 종류에 따라 모래의 색깔과 성질이 달라집니다. 예를 들어, 화강암에서 유래한 모래는 밝은 색을 띠고, 현무암에서 유래한 모래는 검은색을 보입니다. 또한, 바다에서는 조개껍데기나 산호 등 생물의 잔해가 모래로 변하기도 합니다. 이처럼 모래는 지질학적, 생물학적 과정을 거쳐 다양한 형태로 존재하게 됩니다. 모래는 건축과 산업에서 필수적으로 사용되며, 특히 콘크리트와 유리, 반도체 제조에 없어서는 안 될 자원입니다. 로마의 건축물부터 현대의 마천루, 도로, 다리에 이르기까지 모래는 인류 문명의 발전을 이끌어왔습니다. 최근에는 반도체 산업의 성장과 함께 모래의 수요가 더욱 증가하고 있습니다. 중국과 인도 등 신흥 경제국의 급격한 도시화와 산업화는 모래 사용량을 폭발적으로 늘리고 있으며, 이에 따라 모래의 공급 부족 문제가 점차 심각해지고 있습니다. 모래 채취가 환경에 미치는 영향도 매우 큽니다. 강이나 해안에서 대규모로 모래를 채취하면 수생 생태계가 파괴되고, 해안 침식이 가속화됩니다. 실제로 해변 가까이에 지어진 건물들이 침식으로 인해 붕괴되는 사례도 발생하고 있습니다. 또한, 바다에서 모래를 채취한 후 남은 웅덩이에는 산소가 부족해 생물이 살기 어렵게 되며, 이는 어장과 먹거리 문제로 이어집니다. 모래 부족은 단순히 자원의 문제가 아니라, 우리의 주거와 식량, 환경 전반에 영향을 미치는 심각한 사안입니다.

국립과천과학관책📖저자강연

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태평양 쓰레기 섬의 실체는 무엇일까?

태평양 한가운데에 대한민국 면적의 몇 배에 달하는 거대한 쓰레기 섬이 존재한다는 이야기는 많은 이들에게 큰 충격을 주었습니다. 1988년 미국 국립해양대기청(NOAA)의 논문을 통해 그 존재가 처음 시사되었고, 1997년 찰스 무어 선장이 항해 중 엄청난 양의 플라스틱 해역을 발견하면서 본격적으로 세상에 알려지게 되었습니다. 하지만 우리가 흔히 상상하는 발로 딛고 설 수 있는 고체 형태의 섬과는 다소 차이가 있습니다. 실제로는 육안으로 식별하기 어려운 미세플라스틱 조각들이 넓은 해역에 걸쳐 높은 농도로 분포하고 있는 형태에 가깝기 때문입니다. 이 해역의 실체는 인공위성으로도 관측하기 힘들 만큼 작은 쓰레기 조각들이 흩어져 있는 모습입니다. 해양학자들이 직접 탐사하여 채취한 결과, 깨끗한 대양과는 달리 미세플라스틱과 폐그물 같은 합성섬유 쓰레기들이 가득했습니다. 조사에 따르면 이 쓰레기들의 80% 이상은 육지에서 버려진 것이며, 플라스틱 조각에 남겨진 언어를 분석했을 때 상당수가 아시아 국가에서 기인한 것으로 밝혀졌습니다. 이는 우리가 일상에서 무심코 버린 플라스틱이 해류를 타고 먼 바다까지 흘러가 거대한 오염 지대를 형성하고 있음을 시사합니다. 그렇다면 왜 하필 특정 해역에 이토록 많은 쓰레기가 모이는 것일까요? 그 비밀은 바다의 거대한 순환 체계인 '환류'에 있습니다. 북태평양에는 적도와 북위 60도 사이를 시계 방향으로 회전하는 거대한 해류의 흐름이 존재합니다. 무역풍에 의해 서쪽으로 흐르던 해류가 대륙을 만나 북상하며 쿠로시오 해류가 되고, 다시 편서풍을 타고 동쪽으로 흐르다 북미 대륙을 만나 남하하며 거대한 소용돌이를 완성합니다. 플라스틱은 바닷물보다 밀도가 낮아 물에 뜨기 때문에, 이러한 해류의 흐름을 타고 이동하다가 비교적 흐름이 정체되는 중심부로 모여들게 되는 것입니다. 해류의 움직임에는 지구 자전으로 발생하는 '코리올리 힘'이 결정적인 역할을 합니다. 이 힘은 북반구에서 물체의 이동 경로를 오른쪽으로 휘게 만드는데, 위도가 높아질수록 그 영향력이 커집니다. 이로 인해 대양의 서쪽에서는 해류가 좁고 빠르게 흐르는 반면, 동쪽에서는 넓고 느리게 흐르는 '서안강화현상'이 나타납니다. 결국 플라스틱 쓰레기들은 이 복잡한 물리적 힘의 상호작용 속에서 해류가 느려지고 바람이 잦아드는 구역에 갇히게 됩니다. 자연의 거대한 섭리가 역설적으로 인류가 배출한 오염물질을 한데 모으는 거대한 덫이 된 셈입니다. 해양으로 유입된 플라스틱은 생태계에 치명적인 위협을 가합니다. 플라스틱을 먹이로 착각해 삼킨 바다거북이나 바닷새들이 생명을 잃는 비극이 반복되고 있으며, 미세플라스틱은 먹이사슬을 타고 결국 인간의 식탁까지 위협하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 '오션 클린업'과 같은 기술적 수거 노력이 이어지고 있지만, 광활한 면적에 퍼진 쓰레기를 모두 치우기에는 한계가 명확합니다. 결국 가장 근본적인 해결책은 플라스틱 사용을 줄이고 재활용을 생활화하여 쓰레기가 바다로 유입되는 경로를 차단하는 것입니다. 우리의 작은 실천만이 푸른 바다를 지키는 유일한 길입니다.

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지구환경과학

[강연] 이유경_툰드라 벌판에 선 과학｜제32회 서울대 자연과학 공개강연_"과학의 탐험" | 4강

북극의 스발바르 제도는 기후 변화의 영향을 가장 직접적으로 관찰할 수 있는 장소 중 하나입니다. 1920년대의 기록과 현재의 인공위성 사진을 비교해 보면 해안선을 따라 존재하던 거대한 빙하들이 급격히 사라지고 있음을 명확히 알 수 있습니다. 이러한 환경 변화는 북극 생태계의 근간을 흔들고 있으며, 얼음 위에서 물개를 사냥하던 북극곰이 먹이를 구하지 못해 새알을 먹는 등 생존 방식까지 바꾸게 만들고 있습니다. 얼음이 사라진 자리에 새로운 생물들이 어떻게 정착하고 적응하는지 연구하는 천이 과정 분석은 북극의 미래를 예측하는 중요한 지표가 됩니다. 북극에서의 연구는 단순히 지식을 탐구하는 과정을 넘어 수많은 현실적 장벽을 극복해 나가는 과정이기도 합니다. 툰드라 식생을 정밀하게 관찰하기 위해 초분광 카메라를 장착한 드론을 도입하려 했을 때, 연구팀은 보험 가입과 자격증 인정 문제라는 복잡한 행정 절차에 부딪혔습니다. 하지만 연구진은 포기하지 않고 유럽 드론 자격증을 직접 취득하고 현지 주정부를 끈질기게 설득한 끝에 연구 허가를 받아낼 수 있었습니다. 이는 길이 보이지 않는 척박한 환경에서도 연구자가 스스로 길을 만들어가야 한다는 현장 연구의 철학을 잘 보여주는 사례입니다. 드론으로 촬영한 초분광 데이터는 수백 개의 파장대를 포함하는 방대한 빅데이터로, 이를 분석하기 위해 인공지능 기술인 1D CNN 기법이 활용됩니다. 북극은 전 지구 평균보다 4배나 빠르게 온도가 상승하고 있어 식물의 생장 속도가 눈에 띄게 빨라지고 있는데, 육안으로는 모두 초록색으로 보이는 식물들도 초분광 영상을 통하면 종별로 명확히 구분할 수 있습니다. 이러한 기술적 진보는 어떤 식물이 사라지고 어떤 종이 새롭게 번성하는지를 정밀하게 파악하게 함으로써, 인공위성 데이터를 활용한 광범위한 북극 식생 변화 모니터링을 가능하게 만듭니다. 현장 연구에서는 예상치 못한 규정 변화나 자연의 위협에 유연하게 대처하는 자세가 필수적입니다. 북극곰의 위협 때문에 총기 소지가 필수적이지만, 갑작스러운 규정 변경으로 총기를 빌리지 못할 위기에 처했을 때 연구팀은 외국 과학자들에게 도움을 요청하며 돌파구를 찾았습니다. 또한 연구 지역에 북극곰이 나타나 계획을 급히 수정해야 하는 긴박한 상황 속에서도 채집 활동을 이어갔습니다. 미리 포기하지 않고 현장에서 대안을 찾아내는 끈기는 북극이라는 극한 환경에서 연구를 완수할 수 있게 하는 원동력이자 연구자가 갖춰야 할 중요한 덕목입니다. 채집된 식물들은 유전자 마커 분석을 통해 서로 다른 지역에 서식하는 개체군이 유전적으로 동일한지 확인하는 연구에 활용됩니다. 예를 들어 스발바르와 알래스카의 식물을 비교하여 유전적 차이가 크다는 것이 밝혀지면, 멸종 위기에 처한 특정 지역의 개체군을 우선적으로 보호해야 할 과학적 근거가 마련됩니다. 자연 속에서 마음의 평온을 느끼고 현장 연구에 매력을 느끼는 청소년들이라면 이러한 자연과학의 세계에 도전해 볼 가치가 충분합니다. 다산 주니어 프로그램을 통해 미래의 과학자들이 북극의 신비를 함께 풀어나가길 기대합니다.

이유경

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지구환경과학

[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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물리학
지구환경과학
천문학
수학

물질들의 오묘한 작용이 생물🦠 안에서 창발해내는 섬세하고 복잡한 생명현상을 탐구하다!🔍 | 2024 가족동반 진로탐색

생명과학은 생명이란 무엇인지를 탐구하는 광범위한 학문입니다. 생물의 구조와 기능은 물론, 기원과 진화, 생물 간의 상호작용을 깊이 있게 다룹니다. 세포생물학, 유전학, 생태학 등 다양한 세부 분야로 나뉘어 있으며, 각 분야는 생명을 이해하는 독특한 관점을 제공합니다. 이러한 지식은 의학, 농업, 환경과학 등 실생활과 밀접한 응용 분야에 기여하며 인류의 삶의 질을 높이는 데 필수적인 역할을 수행하고 있습니다. 최근 생명과학은 혁신적인 기술 발전을 통해 새로운 국면을 맞이하고 있습니다. 유전자를 정밀하게 편집할 수 있는 크리스퍼(CRISPR) 기술은 의학과 농업 분야에 혁명을 일으켰으며, 인공지능과 머신러닝은 복잡한 생물학적 빅데이터를 분석하여 새로운 발견을 가속화하고 있습니다. 또한 환자 개개인의 유전적 특성을 고려한 맞춤형 의학의 발전은 질병 치료의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 이러한 변화는 생명과학이 미래 사회의 문제를 해결하는 핵심 열쇠임을 보여줍니다. 생명과학 전공자들은 연구소나 기업에서 새로운 치료법과 백신을 개발하며 지식의 경계를 넓히는 과학자로 활약할 수 있습니다. 유전공학이나 단백질공학 기술을 활용해 산업적 혁신을 이끄는 전문가가 되기도 하며, 생태계 보호를 위해 힘쓰는 환경과학자의 길을 걷기도 합니다. 이외에도 지식을 전수하는 교육자나 대중과 소통하는 과학 커뮤니케이터 등 다양한 직업군이 존재합니다. 이는 생명과학이 가진 무한한 가능성과 사회적 영향력을 증명하는 대목입니다. 생명과학의 가장 큰 매력은 우리 자신을 포함한 생명체들의 오묘한 작용을 탐구하며 느끼는 지적 희열에 있습니다. 살아있는 생물을 깊이 있게 들여다볼수록 생명에 대한 깊은 경외감을 경험하게 됩니다. 학문적 즐거움뿐만 아니라, 기후변화 대응이나 감염병 예방, 식량 안보와 같은 지구촌의 시급한 과제들을 풀어나가는 데에도 이 학문은 중추적인 역할을 합니다. 인류의 지속 가능한 미래를 설계하는 데 있어 생명과학의 비중은 앞으로 더욱 커질 것입니다. 생명과학자가 되기 위해서는 논리적 사고와 창의성, 그리고 장기적인 연구를 견뎌낼 성실함이 필요합니다. 또한 타인과 협력하는 소통 능력과 윤리적 판단력도 중요합니다. 최근에는 수학, 통계학, 컴퓨터 과학 등 타 학문과의 융합이 활발하므로 폭넓은 학습이 권장됩니다. 청소년기에는 독서와 다큐멘터리 시청, 그리고 자연 속에서 생물을 직접 관찰하는 경험을 통해 호기심을 키우는 것이 좋습니다. 흥미를 느끼는 분야를 즐겁게 탐구하는 태도가 미래의 과학자로 성장하는 밑거름이 됩니다.

국립과천과학관과학강연👨‍🏫

생명과학
융합

세계 최대 규모의 반도체👨‍🔧 클러스터가 한국에 생긴다😀 메가 클러스터를 조성하는 이유!ㅣ2024 미래 과학 트렌드 북콘서트

반도체 메가 클러스터는 경기 남부권에 622조 원의 투자로 2,102만 제곱미터 규모로 조성될 예정입니다. 이 클러스터는 공장, 학교, 연구단지를 한데 모아 시너지 효과를 극대화하는 것이 목적입니다. 반도체가 첨단 기술의 근간이자 4차 산업혁명을 이끄는 핵심이라는 점에서, 이러한 대규모 집적 단지의 필요성이 강조되고 있습니다. 특히 인공지능, 로봇, 데이터, 메타버스 등 다양한 미래 산업의 중심에 반도체가 자리하고 있음을 알 수 있습니다. 반도체는 국가 안보와 경제에 직결되는 전략적 자원입니다. 드론, 이동통신, 우주 산업, 로봇 등 다양한 분야에서 반도체의 중요성이 부각되며, 국방력 강화와도 밀접한 연관이 있습니다. 실제로 미국과 중국이 반도체 패권 경쟁을 벌이는 이유도 바로 이 때문입니다. 우리나라는 메모리 반도체 분야에서 세계 1위, 파운드리 분야에서 2위를 차지하며, 11년 연속 수출 1위를 기록하고 있습니다. 이러한 성과는 반도체 산업이 국가 경제의 핵심임을 보여줍니다. 반도체 산업은 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나뉩니다. 메모리 반도체는 대량 생산에 적합한 구조로 대기업이 유리한 반면, 시스템 반도체는 다양한 품종을 소량 생산해야 하므로 분업이 필수적입니다. 특히 시스템 반도체는 국제적인 분업 체계가 잘 구축되어 있어, 설계는 미국, 제조는 우리나라와 대만, 후공정은 동남아 등 각국이 역할을 분담하고 있습니다. 동아시아 지역에 반도체 제조 능력이 집중되어 있다는 점은 지정학적 리스크를 내포합니다. 중국과 대만의 긴장, 북핵 문제, 한일 간의 수출 규제, 일본의 자연재해 등 다양한 변수로 인해 공급망이 흔들릴 수 있습니다. 코로나19 팬데믹 기간 동안 차량용 반도체 부족으로 완성차 업계가 감산하거나 공장을 셧다운하는 사태가 발생한 것도 이러한 공급망 불안의 대표적 사례입니다. 이에 따라 각국은 자국 내 반도체 공급망 구축과 생태계 조성에 주력하고 있습니다. 반도체 클러스터 조성은 첨단 제조업의 특성과 밸류체인 간의 밀접한 연계를 고려할 때 매우 효과적인 전략입니다. 학교, 공장, 연구단지가 한데 모이면 혁신과 생산성 향상, 숙련된 노동력 확보, 거래 비용 절감, 지식과 기술의 전파 등 다양한 이점이 발생합니다. 또한, 규제 간소화와 함께 팹리스, 소부장 등 취약 분야의 동반 성장도 기대할 수 있습니다. 이러한 이유로 전 세계가 경쟁적으로 반도체 클러스터를 조성하고 있습니다.

국립과천과학관책📖저자강연

융합

[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

[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?] 해양 환경에서 성공적으로 생존하기? 미생물 입장에서 생각해보기_황청연 교수 | 서울대학교 "미생물해양학 연구실"

해양 생태계에서 미생물은 전체 생물량의 약 3분의 2를 차지할 정도로 압도적인 비중을 차지하고 있습니다. 이들은 눈에 보이지 않을 만큼 작지만, 해양의 먹이망을 유지하고 지구의 물질 순환을 조절하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 특히 탄소 순환 과정에 깊이 관여하여 지구 온난화와 기후 변화를 예측하는 데 중요한 지표가 됩니다. 미생물 해양학은 이러한 미생물들의 종 다양성을 이해하고, 이들이 환경과 어떻게 상호작용하며 생태적 기능을 수행하는지 탐구하는 학문입니다. 최근 미생물 해양학 연구는 단순히 존재를 확인하는 수준을 넘어, 새로운 미생물을 분리 배양하고 유전체 분석을 통해 이들의 환경 적응 기작을 밝히는 데 집중하고 있습니다. 특히 동식물 플랑크톤부터 남극의 물범에 이르기까지 다양한 해양 생물과 공생하는 미생물에 대한 연구가 활발히 진행 중입니다. 이러한 공생 미생물들은 숙주 생물의 생존과 건강에 밀접한 영향을 미치며, 이는 곧 해양 생태계 전체의 건강성과 직결됩니다. 미생물이라는 미시적인 세계가 지구라는 거시적인 시스템에 미치는 영향력을 연구하는 것이 이 분야의 큰 매력입니다. 연구의 시작은 생생한 현장에서 이루어집니다. 연구자들은 동해, 서해, 남해는 물론이고 남극과 같은 극한의 환경까지 직접 찾아가 시료를 채집합니다. 연안의 갯벌에서 가슴 장화를 신고 진흙에 빠져가며 퇴적물을 채취하거나, 배를 타고 먼바다로 나가 해수를 길어 올리는 과정은 고되지만 필수적인 작업입니다. 현장에서 즉시 수온과 염분 등 환경 데이터를 측정하고, 미세한 구멍이 뚫린 필터지를 이용해 해수 속의 박테리아와 바이러스를 걸러내는 작업은 정밀한 분석을 위한 기초가 됩니다. 이러한 현장 활동은 실험실 안에서는 결코 얻을 수 없는 귀중한 데이터의 원천이 됩니다. 기술의 발달은 미생물 해양학 연구의 지평을 넓혀주고 있습니다. 과거에는 거대한 장비가 필요했던 유전체 분석이 이제는 휴대용 분석 장비를 통해 현장에서도 가능해졌습니다. 또한 대형 연구선을 이용한 대양 및 극지 탐사에서는 전 세계의 다양한 전문가들이 모여 공동 연구를 수행합니다. 몇 주 동안 선상에서 함께 생활하며 서로의 연구 분야를 공유하고 새로운 주제를 발굴하는 과정은 학문적 성장을 도모하는 소중한 기회가 됩니다. 이러한 협력은 복잡한 해양 생태계를 다각도에서 이해하고, 인류가 직면한 환경 문제에 대한 공동의 해답을 찾는 데 기여합니다. 훌륭한 미생물 해양학자가 되기 위해서는 미생물의 입장에서 세상을 바라보는 풍부한 상상력이 필요합니다. 자원이 제한된 척박한 해양 환경에서 미생물이 살아남기 위해 어떤 생존 전략을 세웠을지 고민하는 과정이 중요하기 때문입니다. 또한 반복되는 실험의 실패에도 좌절하지 않는 끈기와 섬세함, 그리고 지적 호기심을 행동으로 옮기는 실천력이 요구됩니다. 현장과 실험실을 오가며 얻은 직관적인 이해는 연구를 더욱 풍성하게 만들며, 작은 미생물을 통해 지구 전체를 이해하려는 열정은 미래 해양 과학을 이끄는 원동력이 됩니다.

황청연

카오스재단연구뭐하지

생명과학

해양쓰레기로 고통받는 바다를 지켜라🙅‍♀️ 물의 행성, 지구에서 🌊바다란?!ㅣ사이다_저자강연

지구는 종종 '물의 행성'이라고 불립니다. 이는 지구 표면의 약 71%가 바다로 덮여 있기 때문입니다. 우주에서 바라본 지구는 푸른 대리석처럼 보이며, 이 아름다운 색채는 바로 바다에서 비롯됩니다. 그러나 북극과 남극에서 바라보는 지구의 모습은 조금 다릅니다. 북반구에서는 바다와 육지의 비율이 6대 4 정도로 나타나지만, 남반구에서는 바다가 80%를 차지할 정도로 훨씬 더 넓게 분포합니다. 이러한 바다와 육지의 비율 차이는 각 지역의 기후에도 큰 영향을 미치며, 지구의 다양한 환경을 만들어냅니다. 바다의 부피는 약 10억 세제곱 킬로미터에 달하지만, 이는 고정된 수치가 아닙니다. 빙상, 즉 대륙 위의 거대한 얼음이 녹거나 얼음 형태로 남아 있는지에 따라 바다의 부피는 지속적으로 변합니다. 최근에는 기후 위기로 인해 빙상이 빠르게 녹아 바다로 유입되는 물의 양이 증가하고 있습니다. 바다의 평균 깊이는 약 3,700미터로, 우리가 사는 육지의 평균 고도보다 4.5배나 깊습니다. 바다 밑에도 산과 골짜기가 존재하며, 그 중 가장 깊은 마리아나 해구는 11킬로미터에 달합니다. 해류는 바닷물이 움직이는 현상으로, 주로 바람의 힘에 의해 표층 약 1킬로미터 깊이까지 영향을 받습니다. 해류는 적도와 극지방에서 각각 따뜻한 물과 차가운 물이 흐르며, 전 세계적으로 다양한 방향으로 움직입니다. 이러한 해류의 움직임은 바다에 고리 모양의 순환을 만들어내고, 이 순환의 중심부에는 바닷물이 정체되어 쓰레기가 모이게 됩니다. 이른바 '쓰레기 섬'은 우리나라 면적의 7배가 넘는 크기로, 해양 생물들에게 큰 고통을 주고 있습니다. 특히 플라스틱 쓰레기는 바다 생태계에 심각한 위협이 되고 있어, 플라스틱 사용을 줄이는 노력이 절실합니다. 바다의 깊은 곳, 즉 심해에서도 바닷물의 흐름은 존재합니다. 이를 심층 순환이라고 하며, 주로 밀도의 차이에 의해 발생합니다. 바닷물의 밀도는 수온과 염분에 의해 결정되며, 밀도가 큰 곳에서는 바닷물이 아래로 가라앉고, 밀도가 낮은 곳에서는 위로 떠오릅니다. 이러한 심층 순환은 북대서양에서 시작되어 남극과 태평양을 거쳐 지구 전체를 순환하는 거대한 컨베이어 벨트와 같습니다. 이 순환은 지구의 기후에 큰 영향을 미치며, 만약 균형이 깨진다면 전 지구적으로 기후 이상 현상이 발생할 수 있습니다. 바다는 복잡하면서도 서로 긴밀하게 연결된 시스템입니다. 해류와 심층 순환, 그리고 인간의 활동이 모두 바다와 지구 환경에 영향을 주고 있습니다. 우리가 바다를 소중히 여기고 보호해야 하는 이유는 단순히 환경 문제를 넘어서, 지구 전체의 건강과 미래와도 직결되어 있기 때문입니다. 바다를 지키기 위한 작은 실천이 모여 큰 변화를 만들 수 있습니다. 바다에 대해 더 많은 호기심을 갖고, 우리가 할 수 있는 일들을 고민해보는 것이 중요합니다.

국립과천과학관책📖저자강연

물리학
지구환경과학

기후변화☀️에 대응하기 위해 우리는 어떤 노력을 해야 하는가?!ㅣ2023 미래 과학 트렌드 출간기념 강연

기후 위기라는 용어는 단순한 기후 변화와는 구분되어 사용됩니다. 기후란 30년 이상의 장기적인 평균 상태를 의미하며, 단기간의 날씨 변화와는 다릅니다. 날씨는 수시로 변하는 것이 자연스러운 현상이지만, 기후가 변화한다는 것은 오랜 시간에 걸쳐 평균적인 상태가 달라지는 것이므로 훨씬 중대한 문제로 인식됩니다. 이러한 기후 변화가 인간의 활동에 의해 발생할 때 우리는 이를 기후 위기라고 부릅니다. 최근에는 법적으로도 기후 위기라는 용어가 사용되며, 탄소중립과 같은 대응책이 마련되고 있습니다. 기후 위기의 주요 원인은 온실가스 배출에 있습니다. 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등이 대표적인 온실가스이며, 이 중 이산화탄소가 가장 큰 비중을 차지합니다. 온실가스는 대기, 바다, 토양, 식물 등 다양한 지구 시스템에서 순환하며, 인간의 화석연료 사용이 이 균형을 깨뜨리고 있습니다. 특히 화석연료를 태우면서 배출되는 이산화탄소는 자연적으로 흡수될 수 있는 양을 초과하여 대기 중에 축적되고, 이는 지구 온난화와 기후 시스템의 붕괴로 이어집니다. 기후 시스템은 대기뿐 아니라 바다, 땅, 생태계, 얼음권, 심지어 천문학적 요인까지 복잡하게 얽혀 있습니다. 각 요소들은 서로 영향을 주고받으며, 시스템 전체의 균형이 무너질 때 기후 위기가 심화됩니다. 예를 들어, 숲이 파괴되면 이산화탄소 흡수 능력이 감소하고, 바다가 따뜻해지면 이산화탄소를 덜 흡수하게 됩니다. 국제사회는 기후 위기에 대응하기 위해 다양한 협약과 정책을 마련해왔습니다. 1992년 리우 회의에서 기후변화협약이 채택된 이후, 1995년부터 당사국 총회가 개최되고, 2005년 교토의정서가 발효되었습니다. 교토의정서는 선진국에 더 큰 감축 의무를 부여했으나, 국가 간 책임 분담 문제로 갈등이 있었습니다. 이후 2015년 파리협정에서는 모든 국가가 각자의 상황에 맞는 감축 목표를 설정하도록 하여, 보다 포괄적인 대응 체계를 마련하였습니다. 과학적 연구와 국제 보고서는 기후 위기의 심각성을 점점 더 명확히 하고 있습니다. IPCC 보고서들은 지구 평균기온 상승과 해수면 상승, 그리고 이 변화의 주된 원인이 인간 활동임을 반복적으로 강조해왔습니다. 최근 보고서에서는 이미 1.1도 가까이 온도가 상승했으며, 그중 대부분이 인간에 의한 것임이 밝혀졌습니다. 이에 따라 각국은 2050년 탄소중립 달성을 목표로 정책을 추진하고 있으며, 우리나라도 이에 동참하고 있습니다.

국립과천과학관책📖저자강연

화학
지구환경과학

[석학 인터뷰] 미래 인류가 여러 행성에 사는 종으로 분화될 가능성👨‍👩‍👧‍👦 | 2022 '진화가 필요한 순간'

환경의 변화에 따른 자연선택은 인류의 모습을 변화시키는 핵심 동력입니다. 하지만 우리가 직면한 가장 큰 난제는 미래의 환경이 어떻게 변할지 예측하기 어렵다는 점입니다. 스티븐 호킹 박사는 인류가 지구에서 천 년도 버티기 힘들 것이라 경고하며 문명의 위기를 강조했습니다. 우리는 미래 인류의 신체적 변화를 상상하곤 하지만, 그 이전에 종의 존속 자체가 불투명한 상황에 놓여 있다는 사실을 직시해야 합니다. 인류가 현재의 문명을 유지하며 지구에서 계속 살아갈 수 있을지에 대한 근본적인 의문은 진화의 방향을 결정짓는 가장 중요한 변수가 될 것입니다. 진화가 눈에 띄는 신체적 변화를 만들어내기 위해서는 방대한 시간이 필요합니다. 장기적인 진화는 예측 불가능한 방향으로 흐르겠지만, 그 과정에서 흥미로운 가설을 세워볼 수 있습니다. 만약 우리 사회가 외모뿐만 아니라 내면이 아름답고 선한 사람들이 살아남는 구조로 형성된다면, 인류는 이전보다 훨씬 도덕적인 종으로 진화할지도 모릅니다. 이는 단순한 신체적 변이를 넘어 인류 전체가 지향해야 할 가치와 맞물려 있으며, 더 나은 세상을 만드는 밑거름이 될 수 있습니다. 현재 지구의 생태계는 인구 급증으로 인해 종 다양성이 급격히 감소하며 단순해지고 있습니다. 전 세계적으로 특정 생물들이 대발생하는 현상은 생태계의 균형이 무너지고 있음을 시사합니다. 이러한 위기 속에서 인류는 지구 온난화와 같은 환경 문제에 경각심을 가지고 이를 극복하기 위해 노력해야 합니다. 생태계가 파괴된 황폐한 지구가 아닌, 다양한 생명이 공존하는 아름다운 환경을 가꾸는 것은 진화의 흐름 속에서 인류가 짊어져야 할 중요한 책임이자 생존 전략입니다. 과거 수많은 호미닌 종 중에서 현재 살아남은 것은 호모 사피엔스뿐입니다. 현생 영장류의 상당수가 멸종 위기에 처한 상황에서, 인류는 머지않아 지구상에 친척이 없는 외로운 종이 될지도 모릅니다. 한편으로 우리는 호모 인포머티쿠스의 등장을 기대합니다. 정보를 독점하기보다 공유하고, 평등한 사회 속에서 협력의 가치를 실현하는 것은 인류가 멸망의 위기를 극복하고 새로운 문명의 단계를 여는 열쇠가 될 것입니다. 과학기술의 비약적인 발전은 인류를 지구 밖의 세상으로 인도하고 있습니다. 각 행성의 고유한 환경에 적응하는 과정에서 인류는 갈라파고스 핀치처럼 서로 다른 종으로 분화할 수도 있습니다. 먼 미래에 지적인 외계 생명체가 다행성 종을 발견하게 되는 날이 올지도 모른다는 상상은 경이로움을 자아냅니다. 이러한 종 분화는 인류가 우주라는 거대한 생태계의 일원으로 편입되는 새로운 진화의 장을 의미하며, 이는 호모 사피엔스가 맞이할 가장 극적인 변화가 될 것입니다.

신승관, 이대한, 이상임, 이수지, 이융남, 이현숙, 정충원, 최정규

카오스재단석학인터뷰

생명과학
지구환경과학
융합

[강연] 곤충은 왜 해충이 되었을까? _ by신승관 ㅣ 2022 '진화가 필요한 순간' 7강 | 7강

곤충은 지구상에서 가장 번성한 동물군이지만, 인간의 관점에서는 종종 '해충'이라는 부정적인 이름으로 불리곤 합니다. 우리가 곤충을 해충으로 규정하는 기준은 대개 농작물에 피해를 주거나 질병을 매개하는 등 인간의 경제 활동과 보건에 끼치는 영향에 근거합니다. 하지만 진화의 관점에서 보면 이들은 단지 생존을 위해 환경에 적응해 온 생명체일 뿐입니다. 인간과 곤충은 같은 자원을 두고 경쟁하는 관계에 놓여 있으며, 이러한 경쟁은 양측 모두에게 끊임없는 진화적 변화를 요구해 왔습니다. 대표적인 해충인 모기는 인류에게 가장 치명적인 동물 중 하나로 꼽힙니다. 모기는 말라리아나 일본뇌염 같은 질병을 매개하며 인간의 생존을 위협해 왔습니다. 흥미로운 점은 바이러스의 진화 방식입니다. 직접 전파되는 바이러스는 숙주가 죽으면 전파가 중단되기에 독성이 약해지는 경향이 있지만, 모기와 같은 매개자가 있는 경우에는 숙주의 상태와 상관없이 전파될 수 있어 독성이 강하게 유지되기도 합니다. 이처럼 곤충은 미생물과 결합하여 생태계 내에서 강력한 영향력을 행사하며 자신들만의 생존 전략을 구축해 왔습니다. 겉모습이 징그럽다는 이유로 해충으로 오해받는 곤충들도 많습니다. 그리마는 바퀴벌레 알이나 파리를 잡아먹는 포식자로 실질적으로는 인간에게 도움을 주는 익충에 가깝습니다. 최근 대발생하여 주목받은 '러브버그' 역시 낙엽을 분해해 토양을 비옥하게 만드는 숲의 청소부 역할을 수행합니다. 이들은 단지 인간의 생활권에 대량으로 나타나 불편을 준다는 이유로 방제의 대상이 되곤 합니다. 하지만 이들을 무분별하게 살충하는 것은 생태계의 순환 고리를 끊고 천적 관계를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있음을 인지해야 합니다. 인간은 곤충에 맞서기 위해 화학 살충제라는 강력한 무기를 개발했습니다. 20세기 중반 DDT의 등장은 해충 박멸의 혁명처럼 여겨졌으나, 레이첼 카슨의 '침묵의 봄'은 화학 물질이 생태계 전체에 미치는 위험성을 경고했습니다. 더욱이 곤충은 살충제에 대한 저항성을 진화시키며 대응했습니다. 일부 개체가 우연히 가진 저항성 유전자가 생존을 통해 후대에 전달되면서, 웬만한 살충제로는 죽지 않는 '슈퍼 곤충'이 탄생하게 된 것입니다. 이는 인간의 기술 발전과 곤충의 진화가 벌이는 끝없는 군비 경쟁의 단면을 보여줍니다. 식물과 곤충의 관계는 단순한 먹이사슬을 넘어 정교한 공진화의 역사를 담고 있습니다. 식물은 곤충의 공격을 막기 위해 타닌이나 니코틴 같은 화학 독소를 개발했고, 곤충은 이를 극복하거나 오히려 이용하는 방식으로 진화했습니다. 반면 꽃과 화분 매개 곤충은 서로의 생존을 돕는 협력 관계를 구축했습니다. 특정 곤충만이 꿀을 먹을 수 있도록 꽃의 구조가 길어지면, 곤충의 주둥이도 그에 맞춰 길어지는 식입니다. 이러한 상호작용은 생물 다양성을 폭발적으로 증가시키는 핵심 동력이 되었으며 오늘날의 풍요로운 자연을 만들었습니다. 곤충 중에서도 가장 성공한 그룹으로 꼽히는 딱정벌레는 전체 동물의 약 25%를 차지할 정도로 다양성이 높습니다. 이들의 성공 비결 중 하나는 '딱지날개'라는 견고한 몸 구조에 있습니다. 부드러운 속날개를 보호하는 딱딱한 딱지날개 덕분에 딱정벌레는 거친 환경에서도 살아남아 대멸종의 위기를 극복할 수 있었습니다. 특히 속씨식물의 번성 시기와 맞물려 식물을 먹는 딱정벌레 그룹이 폭발적으로 분화했는데, 이는 새로운 먹이 자원을 확보하는 능력이 종의 번영에 얼마나 중요한지를 잘 보여주는 사례입니다. 딱정벌레가 식물을 효과적으로 섭식할 수 있게 된 결정적인 계기는 미생물로부터 유전자를 획득한 '수평 유전자 이동'에 있습니다. 본래 동물은 식물의 섬유질인 셀룰로스를 스스로 분해하기 어렵지만, 딱정벌레는 과거 어느 시점에 미생물의 분해 효소 유전자를 자신의 유전체로 받아들였습니다. 이 '훔친 유전자' 덕분에 딱정벌레는 공생 미생물에만 의존하지 않고도 직접 나무와 잎을 소화할 수 있는 강력한 능력을 갖게 되었습니다. 이러한 유전적 혁신은 딱정벌레가 지구상의 수많은 식물 자원을 점유하며 번성하게 만든 진화적 열쇠였습니다.

신승관

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생명과학

[인터뷰] 신승관 _ 알고 보면 고마운 구더기 | 2022 '진화가 필요한 순간'

곤충은 우리 주변 어디에나 존재하지만, 많은 이들이 본능적인 거부감을 느낍니다. 서울대학교에서 20년 넘게 곤충의 진화와 유전체를 연구해 온 전문가의 시선으로 보면, 이러한 공포는 생존을 위해 필수적인 방어 기제였을 가능성이 매우 큽니다. 독이 있거나 질병을 옮기는 개체를 피하려는 본능이 학습과 경험을 통해 대를 이어 전달된 결과인 셈입니다. 곤충을 단순히 혐오의 대상으로만 보지 않고 그들의 생태적 가치와 진화 과정을 깊이 있게 이해한다면, 우리가 가진 막연한 두려움은 새로운 호기심과 존중으로 충분히 바뀔 수 있습니다. 곤충의 역사를 추적하는 데 있어 화석은 결정적인 단서를 제공합니다. 영화 속 장면처럼 나무 수액에 갇혀 굳어진 호박 화석은 수천만 년 전 곤충의 원형을 생생하게 보존하고 있습니다. 또한, 새우나 게와 같은 갑각류와 친척 관계인 곤충은 키틴질의 단단한 외골격을 가지고 있어, 점토층에 묻혀 강한 압력을 받으면 그 형태가 정교하게 남기도 합니다. 이러한 화석 기록들은 수억 년 전 초기 곤충들이 마디마다 다리가 있던 원시적인 구조에서 오늘날의 정교한 신체 구조로 어떻게 변화해 왔는지를 명확하게 보여주는 소중한 기록 유산입니다. 최근 미래 식량 자원으로 주목받는 식용 곤충에 대해서는 여전히 논란과 기대가 공존합니다. 메뚜기 튀김이나 누에나방 번데기처럼 이미 익숙한 경우도 있지만, 대중적인 주류 식품으로 자리 잡기까지는 넘어야 할 산이 많습니다. 가장 큰 장벽은 심리적인 혐오감과 더불어 엄격한 식품위생법상의 제한입니다. 곤충이 영양학적으로 우수하고 환경 친화적인 단백질 공급원인 것은 분명하지만, 대중의 입맛을 사로잡는 미식의 영역으로 들어오기까지는 시간이 더 필요해 보입니다. 가까운 미래에 주류 식량이 되기보다는 특별한 별미로서의 위치를 유지할 가능성이 큽니다. 우리가 흔히 혐오하는 해충이 때로는 생명을 구하는 익충으로 변모하기도 합니다. 대표적인 사례가 바로 파리의 애벌레인 구더기입니다. 불결함의 상징처럼 여겨지는 구더기 중 특정 종은 살아있는 조직은 건드리지 않고 썩은 살만 골라 먹는 특성이 있습니다. 이러한 성질을 이용해 당뇨 합병증 등으로 괴사한 상처 부위를 치료하는 의료용 구더기가 실제 임상에서 활용되고 있습니다. 이는 인간의 관점에서 규정한 '해충'이라는 정의가 상황에 따라 얼마나 상대적일 수 있는지를 보여주며, 자연계의 모든 생명체가 각자의 고유한 역할을 수행하고 있음을 시사합니다. 곤충의 신체 구조는 오랜 진화의 산물로, 일정한 규칙 안에서 다양성을 꽃피워 왔습니다. 초기에는 마디마다 다리가 달린 원시적인 구조였으나, 진화를 거듭하며 머리, 가슴, 배의 구분과 다리 6개, 날개 4개라는 정교한 신체 구조를 완성했습니다. 척추동물이 기본적인 골격 구조를 유지하며 변주되듯, 곤충 역시 이 기본 틀 안에서 코가 길어지거나 등이 넓어지는 등의 세부적인 변화를 통해 환경에 적응해 왔습니다. 이처럼 정교하게 완성된 생물학적 구조는 곤충이 지구상에서 가장 번성한 동물군으로 자리 잡을 수 있었던 핵심적인 비결이라고 할 수 있습니다.

신승관

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[강연] 매머드는 왜?_ 멸종, 인간, 기후 _ by 박정재 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 9강 | 9강

진화와 멸종은 생명 역사를 이끄는 두 축입니다. 흔히 진화를 새로운 환경에 적응하여 종 분화가 일어나는 과정으로 이해하지만, 그 이면에는 경쟁에서 밀려난 종의 멸종이 필연적으로 존재합니다. 특정 지역에서 생존 가능한 종의 수는 한정되어 있기에, 새로운 종의 출현은 곧 다른 종의 퇴장을 의미하기도 합니다. 따라서 현재 우리가 직면한 생물 다양성 감소 문제를 해결하기 위해서는 과거의 멸종 사례를 면밀히 검토하고, 그 원인이 기후 변화인지 혹은 인간의 개입이었는지를 분석하는 과정이 반드시 필요합니다. 마지막 빙기 말, 지구 기온이 급격히 상승하던 시기에 매머드를 비롯한 수많은 대형 포유류가 사라졌습니다. 학계에서는 이를 두고 기후 변화 가설에 따른 식생의 변화가 원인이라는 주장과 인간의 과잉 사냥 가설이 결정적이었다는 주장이 팽팽하게 맞서고 있습니다. 기후 변화 가설은 초원이 숲으로 변하며 먹이가 부족해졌음을 강조하고, 인간의 과잉 사냥 가설은 인간이 진출한 시점과 멸종 시기가 일치함을 근거로 듭니다. 이 논쟁은 오늘날 인위적인 기후 위기와 서식지 파괴가 생태계에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 시사점을 제공합니다. 대멸종의 소용돌이 속에서도 아메리카들소처럼 살아남은 종들이 존재합니다. 이들은 변화하는 환경에 맞춰 먹이 습성을 바꾸는 등 놀라운 적응력을 보여주었습니다. 나무가 내뿜는 독성 방어 물질을 중화할 수 있는 반추 능력을 갖춘 덕분에, 초원이 사라지고 숲이 들어서는 환경에서도 생존을 이어갈 수 있었습니다. 이는 생물의 생존이 단순히 힘의 논리가 아니라, 변화의 속도에 얼마나 유연하게 대응할 수 있느냐에 달려 있음을 보여줍니다. 하지만 현재의 온난화 속도는 생물의 자연적인 적응 한계를 위협하고 있습니다. 섬이라는 고립된 환경은 생물에게 독특한 진화의 기회를 제공하지만, 동시에 멸종의 함정이 되기도 합니다. 자원이 한정된 섬에서 매머드는 몸집을 줄이는 왜소화 과정을 거쳤고, 반대로 포식자가 없는 곳에서는 도마뱀이 거대해지기도 했습니다. 그러나 이러한 고립된 종들은 인간과 함께 유입된 외래종이나 급격한 환경 변화에 매우 취약합니다. 모리셔스의 도도새나 마다가스카르의 코끼리새 사례는 인간의 등장 이후 고립된 생태계가 얼마나 빠르게 붕괴할 수 있는지를 극명하게 보여주는 아픈 역사입니다. 과거의 대멸종이 화산 폭발이나 운석 충돌 같은 자연재해에 의한 것이었다면, 현재 진행 중인 '여섯 번째 대멸종'은 인류의 활동이 주원인이라는 점에서 차이가 있습니다. 산업화 이후 급증한 이산화탄소 농도는 지구의 온도를 전례 없는 속도로 높이고 있으며, 이는 생물의 이동과 적응을 가로막고 있습니다. 인간이 만든 도로와 도시는 생태 통로를 단절시켜 생물들이 적합한 서식지를 찾아 북상하는 것을 방해합니다. 결국 인위적인 기후 변화와 서식지 파괴의 결합은 생태계의 복원력을 심각하게 훼손하고 있습니다. 생물 다양성을 보존해야 하는 이유는 단순히 도덕적인 차원을 넘어 인류의 생존과 직결됩니다. 생태계 내의 모든 종은 고유한 기능을 수행하며 서로 얽혀 있습니다. 예를 들어 숲코끼리가 사라지면 그들이 퍼뜨리던 식물의 씨앗도 발아하지 못해 숲 전체가 변하게 됩니다. 이러한 연쇄 반응은 결국 지구 전체의 복원력을 약화시킵니다. 또한 자연은 인류에게 식량과 의약품의 원천이자 기술 혁신의 아이디어를 제공하는 거대한 창고입니다. 생물 다양성이 높을수록 지구는 외부 충격으로부터 스스로를 보호할 힘을 갖게 됩니다. 우리는 이제 생물 다양성 핫스팟을 설정하고 멸종 위기 지역을 집중적으로 관리하는 등 창의적이고 적극적인 해결책을 모색해야 합니다. 기후 위기와 생물 다양성 감소는 서로 악순환을 일으키는 관계이지만, 반대로 생태계를 복원함으로써 기후 위기를 완화하는 선순환을 만들 수도 있습니다. 인류는 과거 오존층 파괴 문제를 협력을 통해 해결했던 경험이 있습니다. 비관론에 빠져 무기력해지기보다는, 과학적 데이터를 바탕으로 생태계와 공존할 수 있는 길을 찾는 혁신적인 노력이 필요한 시점입니다.

박정재

카오스재단카오스강연

생명과학
지구환경과학

[인터뷰] 박정재 _ 대멸종이 일어날 가능성은? | 2022 카오스강연 '진화'

지리학은 사회과학과 인문학, 자연과학을 아우르는 종합적인 학문입니다. 그중에서도 고기후학과 생물지리학은 과거의 기후 변화가 식생에 어떤 영향을 미쳤는지 탐구하며, 지구의 역사를 재구성하는 중요한 역할을 합니다. 우리가 과거의 환경 변화를 정확히 이해해야 하는 이유는 단순히 지적 호기심 때문이 아닙니다. 과거의 데이터를 통해 현재 급격히 진행되는 환경 변화에 대처할 실질적인 방안을 마련할 수 있기 때문입니다. 과거의 정보는 미래 지구의 지속 가능성을 높이는 핵심 열쇠가 됩니다. 현재 인류는 과거에 발생했던 다섯 번의 대멸종에 비견될 만한 심각한 위기에 직면해 있습니다. 거대한 운석 충돌과 같은 자연적 격변은 아니더라도, 인간에 의한 서식지 교란과 종 다양성 감소는 생태계의 안전을 위협하고 있습니다. 만약 우리가 지금의 상황을 방치한다면, 지구 생태계는 돌이킬 수 없는 멸종 사태를 맞이할 수도 있습니다. 이러한 우려는 단순한 추측이 아니라, 현재의 멸종률 증가 수치가 보여주는 명백한 경고라고 할 수 있으며 우리는 이 문제를 결코 간과해서는 안 됩니다. 인류세라는 용어는 과학적 정의 측면에서 논란이 있지만, 사회적으로는 매우 중요한 의미를 지닙니다. 인류가 농경을 시작한 홀로세 초기와 시기적으로 겹친다는 학술적 비판도 존재하지만, 이 단어는 대중에게 환경 파괴에 대한 경각심을 일깨우는 데 효과적입니다. 인간의 활동이 지구 생태계에 미치는 영향력을 직관적으로 전달함으로써, 환경 교란을 완화하기 위한 대책을 강구하게 만드는 힘이 있습니다. 이는 현대의 학술적 정의를 넘어 미래 세대가 인류세를 더 명확히 이해하는 밑거름이 될 것입니다. 지구온난화라는 거대한 문제를 해결하기 위해서는 개인의 절제를 넘어 국가와 기업 단위의 변화가 필수적입니다. 하지만 개개인의 노력이 무의미한 것은 아닙니다. 뜻을 같이하는 사람들이 모여 기후 위기에 대한 의식을 공유하고 행동할 때, 그 에너지는 정치와 경제 시스템을 움직이는 강력한 힘이 됩니다. 환경을 고려하지 않는 기업의 제품을 거부하거나 정책에 목소리를 내는 행위가 하나의 사회적 밈으로 자리 잡는다면, 대중의 인지 변화를 통해 지구온난화를 해결할 수 있는 새로운 길이 열릴 것입니다. 약 18,000년 전부터 12,000년 전 사이, 지구는 급격한 온난화와 인간의 간섭으로 인해 북아메리카의 대형 초식 포유류들이 대거 멸종하는 사건을 겪었습니다. 이 시기의 상황은 현재 우리가 마주한 기후 변화 및 생태계 위기와 놀라울 정도로 유사합니다. 과거의 멸종 사례를 면밀히 분석하면 현재의 종 다양성 감소 문제를 해결할 소중한 힌트를 얻을 수 있습니다. 과거를 들여다보는 일은 단순히 지나간 시간을 기록하는 것이 아니라, 인류와 지구 생태계의 공존을 위한 가장 지혜로운 준비 과정입니다.

박정재

카오스재단석학인터뷰

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지구환경과학

[인터뷰] 장이권 _ 개구리가 동굴저음을 좋아하는 이유? | 2022 카오스강연 '진화'

동물의 세계에서 소리는 단순한 울림 이상의 의미를 지닙니다. 개구리나 귀뚜라미 같은 동물들에게 청각적 의사소통은 종을 식별하고 최적의 짝을 찾는 핵심적인 수단입니다. 암컷은 수컷의 노랫소리를 통해 상대가 자신과 같은 종인지, 그리고 얼마나 건강한지를 판단합니다. 특히 암컷은 저음이면서도 빠르고 힘찬 소리를 내는 수컷을 선호하는 경향이 있는데, 이는 수컷의 에너지가 넘치는 생명력과 활동성을 상징하기 때문입니다. 이러한 소통의 과정은 생존과 번식을 위한 진화적 전략의 정수를 보여주며 동물의 생태를 이해하는 첫걸음이 됩니다. 의사소통은 동물의 닫힌 내면을 들여다볼 수 있는 유일한 창구이기도 합니다. 평소 동물의 생각이나 감정은 외부에서 알기 어려운 '블랙박스'와 같지만, 그들이 신호를 주고받을 때 비로소 그 내면이 드러납니다. 인간이 대화를 통해 자신의 감정을 표현하듯, 동물 역시 의사소통을 통해 자신의 상태와 의도를 밖으로 표출합니다. 이러한 상호작용을 관찰함으로써 우리는 동물이 단순히 본능에만 의존하는 존재가 아니라, 고유한 내면을 지닌 생명체임을 깊이 이해하게 됩니다. 이는 동물의 행동 연구가 매력적인 이유이기도 합니다. 현대 과학은 전문가들만의 전유물에서 벗어나 시민들이 주도하는 '시민과학'의 시대로 나아가고 있습니다. 과거에는 고가의 장비와 박사 학위가 필수적이었지만, 이제는 일반인들도 일상에서 과학적 탐구에 참여할 수 있습니다. 시민과학은 과학의 민주화와 대중화를 이끌며, 과학자들이 놓치기 쉬운 현실적인 문제들을 해결하는 데 기여합니다. 시민들의 자발적인 참여는 과학 연구의 지평을 넓히고, 우리 사회 전반에 걸쳐 과학적 사고가 뿌리내리는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 기술의 발전보다 중요한 것은 자연을 향한 시민들의 진지한 관심입니다. 기술의 비약적인 발전은 우리 삶을 편리하게 만들었지만, 동시에 인간을 자연으로부터 소외시키기도 했습니다. 무분별한 개발과 환경 파괴로 인해 수많은 생명체가 멸종의 위기에 처해 있으며, 이는 결국 인간의 삶을 지탱하는 기반마저 위협하고 있습니다. 우리가 누리는 쾌적함이 다른 생명의 희생 위에 세워진 것임을 인지해야 합니다. 주변의 작은 생명체들에 관심을 기울이고 환경의 소중함을 깨닫는 것은, 다가올 생태적 위기를 극복하기 위해 지금 당장 실천해야 할 과제입니다. 자연과의 공존은 선택이 아닌 생존을 위한 필수적인 가치입니다. 진화는 먼 과거의 이야기가 아니라 지금 이 순간에도 우리 몸 안과 지구 곳곳에서 끊임없이 일어나고 있는 현재진행형의 사건입니다. 맹금류가 새끼의 성장 단계에 맞춰 먹이의 크기를 조절하며 정성껏 먹이는 모습에서 알 수 있듯이, 동물들은 각자의 영역에서 놀라울 정도로 뛰어난 인지 능력과 지혜를 발휘하며 살아갑니다. 생명체가 지구상에 존재하는 한 진화의 수레바퀴는 멈추지 않으며, 그 양상은 늘 변화합니다. 이러한 생명의 경이로움은 우리가 자연을 존중하고 연구해야 할 가장 큰 이유가 되며, 우리를 더 넓은 세계로 안내합니다.

장이권

카오스재단석학인터뷰

생명과학

공룡🦖에 빠진 아이와 대화하는 방법! 공룡에 대해 얼마나 알고 계신가요?😉ㅣ과학관에서 정모 7화

아이를 키우는 부모라면 누구나 한 번쯤 자녀가 공룡에 열광하는 시기를 마주하게 됩니다. 아이들은 어른보다 더 해박한 지식으로 공룡 이름을 외우고 질문을 쏟아내며 부모를 당황하게 만들기도 하죠. 하지만 대다수의 부모는 어린 시절 공룡을 깊이 있게 접하지 못한 경우가 많아 아이의 호기심에 적절히 대응하기가 쉽지 않습니다. 공룡은 단순한 장난감이 아니라 아이가 과학적 사고를 시작하는 첫 번째 관문이 될 수 있기에, 부모 또한 아이의 눈높이에서 공룡의 세계를 이해하려는 노력이 필요합니다. 공룡의 시대를 구분하는 것은 아이와의 대화에서 매우 유용한 지식이 됩니다. 흔히 모든 공룡이 같은 시대에 살았다고 생각하기 쉽지만, 실제로는 쥐라기와 백악기로 나뉘어 각기 다른 생태계를 구성했습니다. 브라키오사우루스나 스테고사우루스 같은 목이 길거나 판이 달린 공룡들은 주로 쥐라기에 살았고, 티라노사우루스를 포함한 대다수의 유명 공룡은 백악기 출신입니다. 특히 손가락 개수를 통해 시대를 유추하는 방법은 흥미로운데, 손가락이 두 개로 줄어든 티라노사우루스는 공룡 시대의 거의 마지막 단계에 등장한 주인공이라 할 수 있습니다. 아이들에게 공룡 피규어를 선물할 때는 단순히 저렴한 것보다는 정교함과 안전성을 고려하는 것이 좋습니다. 너무 어린 아이들에게는 입에 넣지 못할 정도로 크고 말랑말랑한 소재가 적합하지만, 아이가 성장함에 따라 실제 고증에 가까운 고품질 피규어를 접하게 해주는 것이 교육적으로 효과적입니다. 과학 기술이 발전함에 따라 공룡의 복원 모습도 계속해서 변하고 있기 때문입니다. 정교한 피규어는 아이가 공룡의 신체 구조를 정확히 파악하게 도울 뿐만 아니라, 생명체에 대한 경외심과 과학적 탐구심을 동시에 길러주는 훌륭한 교구가 됩니다. 많은 아이가 13세 무렵이 되면 그토록 좋아하던 공룡에 대한 흥미를 잃곤 합니다. 이는 공룡이 눈앞에 살아 있는 동물이 아니라는 점도 있지만, 더 이상 새로운 질문을 던지지 않고 단순한 사실관계의 나열에만 머물기 때문이기도 합니다. 단순히 이름이나 식성을 외우는 단계에서 벗어나지 못하면 공룡은 그저 공부해야 할 지식의 파편으로 전락하고 맙니다. 아이들이 공룡을 통해 얻은 호기심을 지속시키기 위해서는 지식의 경쟁보다는 그들이 살았던 환경과 생태적 맥락에 대해 깊이 있는 대화를 나누는 과정이 반드시 필요합니다. 공룡에 대한 관심을 지속시키기 위해서는 단순한 사실을 넘어선 이야기가 필요합니다. 공룡이 어떤 환경에서 누구와 함께 살았는지, 혹은 화석이 발견될 당시 과학자들에게 어떤 흥미로운 사건이 있었는지를 들려주는 것이 좋습니다. 부모가 먼저 공룡 관련 서적을 접하며 흥미를 느끼는 모습은 아이에게 가장 큰 자극이 됩니다. 전문적인 지식이 담긴 만화나 과학자들이 쓴 대중서를 함께 읽으며 공룡을 매개로 소통한다면, 아이는 과학을 지루한 공부가 아닌 즐거운 놀이이자 탐구의 대상으로 오랫동안 간직하게 될 것입니다.

국립과천과학관과학관에서 정모🍀

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[페스티벌+어스] 유튜버 스테이지 (Youtu-verse) by 1분과학, 과학드림, 지식인미나니 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

공룡에 대한 우리의 인식은 지난 200년 동안 극적으로 변화해 왔습니다. 초기 고생물학자들은 공룡을 꼬리를 땅에 끌며 느릿느릿 걷는 거대한 도마뱀이나 코뿔소 같은 모습으로 복원했습니다. 하지만 1970년대 '공룡 르네상스'를 거치며 공룡이 꼬리를 높이 치켜들고 역동적으로 달리는 정온동물이었을 가능성이 제기되었습니다. 최근에는 깃털 공룡 화석들이 잇따라 발견되면서, 공룡이 현대의 새와 밀접하게 연결되어 있다는 사실이 정설로 자리 잡았습니다. 이러한 복원도의 변화는 우리가 당연하게 믿어왔던 지식이 새로운 증거 앞에서 얼마나 유연하게 바뀔 수 있는지를 잘 보여줍니다. 과학은 고정된 진리가 아니라 끊임없이 변화하고 수정되는 역동적인 과정입니다. 과거의 학자들이 이구아노돈의 엄지뼈를 코 위에 붙였던 실수는 당시의 한정된 정보 속에서 최선의 추론을 내린 결과였습니다. 이후 더 완전한 골격 화석이 발견되면서 오류는 수정되었고, 우리는 진실에 한 걸음 더 다가갈 수 있었습니다. 이처럼 과학의 진정한 매력은 정해진 결론에 있는 것이 아니라, 새로운 증거를 토대로 기존의 고정관념을 깨뜨려 나가는 합리적인 탐구 과정에 있습니다. 이러한 태도는 우리가 세상을 더 객관적이고 열린 마음으로 바라보게 하는 힘이 됩니다. 인공지능 기술 역시 인간의 뇌신경망을 모방하려는 끊임없는 시도 끝에 탄생했습니다. 1950년대 앨런 튜링의 질문에서 시작된 이 여정은 초기 컴퓨터의 성능 한계로 인해 긴 정체기를 겪기도 했습니다. 그러나 하드웨어의 비약적인 발전과 방대한 데이터의 축적은 '심층신경망'이라는 돌파구를 마련했습니다. 오늘날의 인공지능은 단순히 입력된 명령을 수행하는 수준을 넘어, 스스로 패턴을 학습하고 정답을 찾아가는 과정을 반복하며 정확도를 높입니다. 이제 인공지능은 스마트폰의 얼굴 인식부터 자율주행에 이르기까지 우리 일상의 깊숙한 곳에서 보이지 않는 조력자 역할을 수행하고 있습니다. 최근 등장한 생성형 인공지능은 인간의 고유 영역이라 여겨졌던 창작의 세계까지 확장되고 있습니다. 텍스트 몇 줄만으로 정교한 그림을 그리거나 음악을 작곡하는 인공지능의 능력은 우리에게 저작권과 창의성에 대한 새로운 질문을 던집니다. 하지만 인공지능과 인간을 대립 관계로 볼 필요는 없습니다. 인공지능은 인간이 처리하기 힘든 방대한 데이터를 순식간에 분석하여 단백질 구조를 예측하거나 에너지 효율을 최적화하는 등 인류의 난제를 해결하는 데 기여하고 있습니다. 결국 인공지능은 인간의 삶의 질을 높이고, 우리가 더 가치 있는 일에 집중할 수 있도록 돕는 강력한 도구로서 진화하고 있는 것입니다. 과학은 세상을 바라보는 하나의 철학이 될 수 있습니다. 우리는 흔히 사물이나 현상에 '좋다' 혹은 '나쁘다'와 같은 주관적인 가치를 부여하며 살아갑니다. 하지만 과학의 시선으로 본 세상은 어떠한 선입견도 없는 객관적인 실체 그 자체입니다. 중력가속도에 따라 떨어지는 사과나 빛조차 빨아들이는 블랙홀은 그저 자연의 법칙을 따를 뿐, 도덕적인 판단의 대상이 아닙니다. 이처럼 언어와 관념이 만들어낸 가상의 의미를 걷어내고 세상을 있는 그대로 바라볼 때, 우리는 비로소 본질에 다가갈 수 있습니다. 이러한 과학적 사고방식은 우리를 편견으로부터 자유롭게 만듭니다. 우리 주변의 흔한 이끼를 대하는 태도의 변화는 과학적 시각의 중요성을 상징적으로 보여줍니다. 많은 이들이 이끼를 습하고 더러운 곳에서 자라는 무가치한 존재로 여기지만, 과학적으로 이끼는 지구 생태계의 위대한 개척자입니다. 4억 5천만 년 전 육상으로 올라온 최초의 생명체인 이끼는 척박한 환경에서 산소를 공급하며 오늘날의 생태계를 만드는 기초를 닦았습니다. 한 평 남짓한 이끼가 수십 그루의 소나무보다 더 많은 산소를 생산하고 미세먼지를 정화한다는 사실을 알게 되면, 무심코 지나쳤던 작은 생명체에서도 경이로운 아름다움을 발견하게 됩니다. 과학 소통은 전문가와 대중 사이의 간극을 메우고 합리적인 사회를 만드는 핵심적인 역할을 합니다. 현대 과학은 고도의 전문성을 띠고 있어 일반인이 접근하기 어렵지만, 과학 커뮤니케이터들은 이를 쉬운 언어로 풀어내어 지식의 문턱을 낮춥니다. 과학적 사실을 공유하는 것은 단순히 정보를 전달하는 것을 넘어, 대중이 논리적이고 비판적인 사고를 할 수 있도록 돕는 과정입니다. 모든 사람이 과학을 즐기고 일상의 문제를 과학적으로 해결하려 노력할 때, 우리 사회는 더 진보하고 개인의 삶은 더욱 풍요로워질 것입니다. 과학은 이제 실험실을 넘어 우리의 삶을 변화시키는 강력한 동력이 되고 있습니다.

1분과학, 과학드림, 지식인미나니

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

융합

[카오스+어스] 🌎Live Earth_여러분은 지구에 계속 남겠습니까? by 최덕근, 김웅서, 손석우

지구 내부는 오랫동안 인류에게 신비의 영역이었습니다. 19세기에는 지하 깊은 곳이 모두 녹아있을 것이라 추측하기도 했으나, 20세기 지진파 연구를 통해 지각, 맨틀, 외핵, 내핵이라는 정교한 층상 구조가 밝혀졌습니다. 특히 P파와 S파의 특성 차이는 지구 내부의 액체 층인 외핵의 존재를 확인시켜 주었으며, 이는 지구 자기장 형성의 근원이 됩니다. 우리가 딛고 선 단단한 땅 아래에는 이처럼 역동적인 과학적 진실이 숨겨져 있으며, 이는 지구가 단순한 암석 덩어리가 아님을 시사합니다. 지구의 겉부분은 여러 개의 판으로 나뉘어 끊임없이 이동하며 지표의 모습을 바꿉니다. 이를 판구조론이라 하며, 판들이 서로 멀어지거나 충돌하는 과정에서 거대한 산맥과 깊은 해구가 만들어집니다. 과거의 판게아처럼 대륙이 하나로 모였다가 다시 흩어지는 '윌슨 주기'는 수억 년에 걸쳐 반복됩니다. 이러한 지질학적 순환은 지구가 내부의 열에너지를 동력 삼아 살아 움직이는 거대한 기계임을 증명합니다. 대륙의 이동은 단순한 지형의 변화를 넘어 지구 전체의 환경 변화를 이끄는 중요한 동력이 됩니다. 바다는 지구 표면의 71%를 차지하며 생명체의 탄생과 생존을 책임지는 거대한 자궁과 같습니다. 단순히 수산 자원을 제공하는 것을 넘어, 지구의 기온을 조절하고 막대한 양의 이산화탄소를 흡수하는 정화조 역할을 수행합니다. 특히 조력, 파력, 해상 풍력 등 친환경 에너지를 품고 있는 바다는 인류의 지속 가능한 미래를 위한 핵심 열쇠입니다. 하지만 최근 지구 온난화로 인해 바다의 온도가 상승하면서 해양 생태계 전반에 심각한 위기가 닥치고 있으며, 이는 인류의 생존과도 직결되는 문제입니다. 극지방의 빙하가 녹아내리는 현상은 해수면 상승이라는 직접적인 재앙으로 이어집니다. 남극과 그린란드의 얼음이 모두 녹는다면 해수면은 수십 미터 이상 상승하여 전 세계 연안 도시들을 위협하게 될 것입니다. 또한 따뜻해진 바다는 더 많은 수증기를 증발시켜 과거보다 훨씬 강력한 슈퍼 태풍을 빈번하게 발생시킵니다. 해양의 변화는 단순히 수온의 상승에 그치지 않고, 인류의 거주 환경과 안전을 근본적으로 뒤흔드는 기후 변화의 전초전이 되고 있습니다. 이러한 변화는 생태계의 서식지 파괴로까지 이어집니다. 대기의 온도는 지표에서 멀어질수록 낮아지다가 성층권에 이르면 다시 상승하는 독특한 연직 구조를 가집니다. 과거에는 기구를 타고 직접 하늘로 올라가 이를 관측했으나, 현대에는 GPS 위성 기술을 활용해 상층 대기의 기온과 기압을 정밀하게 측정합니다. 이러한 관측 기술의 발전은 우리가 기후 변화의 양상을 입체적으로 파악할 수 있게 해주었습니다. 하늘은 단순히 비와 바람이 지나는 통로가 아니라, 지구 시스템의 에너지를 순환시키는 정교한 층으로 구성되어 있으며 지표면의 생명체를 보호하는 방패 역할을 합니다. 최근의 기후 변화는 지표면보다 상층 대기에서 더욱 뚜렷한 온난화 신호를 보이고 있습니다. 따뜻해진 공기가 더 많은 수증기를 머금게 되면서 상층 대기의 기온 상승을 가속화하고, 이는 전 지구적인 대기 대순환의 패턴을 변화시킵니다. 제트기류의 흐름이 바뀌고 기후 변동성이 커지면서 우리가 겪는 이상 기후 현상들은 더욱 예측하기 어려운 방향으로 흘러가고 있습니다. 상층 대기의 변화는 결국 지상의 날씨와 직결되며, 지구 전체의 에너지 균형이 무너지고 있음을 경고하는 중요한 지표가 되고 있습니다. 지구는 지권, 수권, 기권, 생물권이 서로 긴밀하게 상호작용하는 하나의 거대한 시스템입니다. 산소의 증가가 생물의 진화를 이끌고, 바다와 숲이 탄소를 흡수하며 기온을 조절하는 과정은 지구가 유기체처럼 작동하고 있음을 보여줍니다. 인류는 과학 기술을 통해 이러한 지구의 메커니즘을 이해하고 위기를 극복해야 할 책임이 있습니다. 기초 과학에 대한 지속적인 관심과 연구만이 푸른 행성 지구를 보존하고 우리 후손들에게 안전한 미래를 물려줄 수 있는 유일한 길임을 잊지 말아야 합니다.

김웅서, 손석우, 최덕근

카오스재단카오스콘서트

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[과학관 Life] 물속의 청소부 물방개

생태 연못은 다양한 생명체들이 어우러져 살아가는 신비로운 공간입니다. 이곳에서는 물 위를 유유히 헤엄치는 오리 가족뿐만 아니라, 수면 아래에서 분주하게 움직이는 수서 곤충들을 만날 수 있습니다. 뾰족한 입을 가진 게아재비부터 알을 등에 짊어지고 다니는 헌신적인 물자라, 그리고 매끄러운 몸을 자랑하는 물방개까지 그 종류도 매우 다양합니다. 이러한 곤충들은 각기 독특한 생존 전략을 가지고 연못 생태계의 일원으로 살아갑니다. 자연 속에서 이들을 관찰하는 것은 생명의 소중함과 자연의 신비를 배우는 소중한 기회가 됩니다. 물방개는 특유의 녹색 광택이 감도는 검은색 몸을 가지고 있어 물속에서도 쉽게 눈에 띕니다. 이를 클레이로 재현할 때는 노란색, 파란색, 검은색을 적절히 섞어 오묘한 색감을 만들어내는 것이 중요합니다. 먼저 머리 부분은 클레이를 물방울 모양으로 다듬어 반달 형태로 만들고, 가슴 부분은 약간 네모진 형태로 빚어 머리와 연결합니다. 수서 곤충의 신체 구조를 하나씩 만들어가다 보면 자연스럽게 그들의 생물학적 특징을 이해하게 됩니다. 단순한 만들기를 넘어 곤충의 외형적 특징을 세밀하게 관찰하고 표현하는 과정은 과학적 사고력을 길러줍니다. 곤충의 몸에서 배 부분은 생명 활동에 필요한 주요 기관들이 들어있는 중요한 부위입니다. 물방개의 배는 수중 생활에 적합하도록 큼직하게 만들고, 도구를 이용해 날개 선을 그려 넣어 사실감을 더해줍니다. 머리에는 시각을 담당하는 두 개의 눈과 주변 환경을 감지하는 한 쌍의 더듬이를 붙여줍니다. 더듬이는 곤충에게 매우 중요한 감각 기관이므로 너무 크지 않게 세밀하게 표현하는 것이 포인트입니다. 이러한 세밀한 작업은 곤충의 해부학적 구조를 머릿속에 각인시키며, 생물에 대한 호기심을 자극하는 즐거운 학습 경험이 됩니다. 물방개는 겉보기와 달리 매우 용맹한 포식자입니다. 애벌레 시절부터 성충이 되어서까지 일관되게 육식을 즐기는데, 작은 물고기나 올챙이 같은 수중 생물을 사냥합니다. 흥미로운 점은 살아있는 먹잇감뿐만 아니라 죽은 동물의 사체도 먹어치운다는 사실입니다. 이러한 습성 덕분에 물방개는 연못의 오염을 방지하는 '물속의 청소부'라는 중요한 별명을 가지고 있습니다. 생태계 내에서 에너지가 순환되는 과정을 몸소 실천하는 셈입니다. 이처럼 곤충의 식성을 이해하는 것은 먹이사슬과 생태계의 균형을 배우는 핵심적인 단계입니다. 마지막으로 곤충의 특징인 여섯 개의 다리를 만들어 가슴 부위에 부착합니다. 뒷다리에는 잔털을 표현해 물속에서 효율적으로 헤엄칠 수 있는 구조를 재현합니다. 특히 물방개는 공기가 부족할 때 날개와 배 사이에 공기 방울을 매달고 다니며 숨을 쉬는 놀라운 능력을 갖추고 있습니다. 이러한 생존 지혜를 담아 다리를 살짝 구부려 헤엄치는 역동적인 모습을 완성하면 나만의 물방개 모델이 탄생합니다. 직접 만든 곤충을 연못 환경에 놓아보며 수서 생태계의 일원이 된 기분을 느껴보는 것은 자연과 교감하는 특별한 방법입니다.

국립과천과학관곤충 Life🐝

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[과학관 Life] 쏘이면 죽는다 피해! 장수말벌

장수말벌은 말벌과 중에서도 가장 거대한 크기를 자랑하며 생태계 내에서 강력한 포식자로 군림하고 있습니다. 이들은 압도적인 위용을 바탕으로 다른 곤충들을 제압하며 자연의 질서를 유지하는 데 기여합니다. 장수풍뎅이나 장수잠자리, 장수하늘소처럼 이름 앞에 특정 수식어가 붙은 곤충들은 대개 해당 분류군 내에서 가장 크고 강력한 특징을 지니고 있습니다. 이러한 생물학적 위상은 장수말벌이 곤충 세계에서 얼마나 중요한 위치를 차지하고 있는지를 잘 보여주는 지표가 되며, 관찰자들에게 깊은 인상을 남깁니다. 장수말벌의 머리 부분은 독특한 생김새와 정교한 감각 기관으로 이루어져 있습니다. 가장 눈에 띄는 것은 반달 모양으로 길쭉하게 뻗은 겹눈인데, 이는 주변의 움직임을 민감하게 포착하는 역할을 합니다. 또한 머리 윗부분에는 세 개의 작은 홑눈이 있어 빛의 세기를 감지하며 비행의 균형을 잡는 데 도움을 줍니다. 여기에 길게 뻗은 더듬이는 주변 환경을 탐색하고 화학 신호를 감지하는 중요한 안테나 역할을 수행합니다. 이러한 복합적인 감각 기관들은 장수말벌이 정교한 사냥꾼으로 활동할 수 있게 만드는 핵심적인 요소입니다. 장수말벌의 입은 무시무시한 파괴력을 가진 커다란 큰 턱으로 구성되어 있습니다. 이 날카로운 큰 턱은 먹잇감을 단숨에 제압하거나 잘게 부수는 데 최적화되어 있습니다. 흥미로운 점은 장수말벌 성충이 직접 먹이를 씹어 삼키기보다는, 사냥한 곤충을 큰 턱으로 짓이겨 고기 경단 모양으로 만든 뒤 이를 둥지로 가져가 애벌레들에게 먹인다는 사실입니다. 애벌레들은 이 고기 경단을 먹고 자라며 성충에게 필요한 영양분이 담긴 액체를 되돌려주는 독특한 공생 관계를 유지합니다. 이는 장수말벌 군집이 유지되는 중요한 생존 전략 중 하나입니다. 장수말벌의 배 부분은 선명한 주황색과 검은색 줄무늬가 교차하여 강렬한 경고의 메시지를 전달합니다. 특히 가슴과 배 사이의 자루 모양 연결 부위는 가늘게 형성되어 있는데, 이는 배를 자유자재로 구부릴 수 있게 하여 공격 시 유연성을 극대화합니다. 배 끝부분에는 매우 날카로운 독침이 숨겨져 있습니다. 꿀벌과 달리 장수말벌의 독침은 갈고리 모양이 아니어서 한 번 찌른 후에도 독침이 빠지지 않고 여러 번 공격할 수 있는 치명적인 무기가 됩니다. 따라서 야외에서 장수말벌을 마주쳤을 때는 각별한 주의가 필요합니다. 장수말벌은 네 개의 날개와 여섯 개의 다리를 이용해 민첩하게 이동하며 자신의 영역을 지킵니다. 얇고 투명한 날개는 강력한 근육이 있는 가슴에 붙어 있어 빠른 비행을 가능하게 하며, 여섯 개의 다리는 먹잇감을 붙잡거나 지형을 이동할 때 안정적인 지지대 역할을 합니다. 비록 인간에게는 위협적인 존재로 느껴질 수 있지만, 장수말벌은 생태계 내에서 다른 곤충의 개체 수를 조절하는 중요한 포식자 역할을 수행합니다. 자연의 질서 속에서 장수말벌이 가진 생물학적 특징들을 이해하는 것은 곤충 생태계의 신비로움을 배우는 소중한 기회가 됩니다.

국립과천과학관곤충 Life🐝

생명과학

[강연] 식물다양성과 인간의 공존스토리 _ 곽명해ㅣ 2022 카오스강연 '생명행성' 5강 | 5강

생물다양성은 단순히 종의 수를 넘어 생태계 다양성, 종 다양성, 유전적 다양성을 모두 아우르는 복합적인 개념입니다. 1980년대 에드워드 윌슨 교수에 의해 대중화된 이 용어는 생물체 간의 변이성을 핵심으로 합니다. 육상과 해상을 가리지 않고 모든 생태계 속 생물들이 보여주는 차이가 곧 지구의 생명력을 지탱하는 힘이 됩니다. 하지만 이를 정량화하여 측정하는 것은 과학적으로 매우 도전적인 과제이며, 관점에 따라 다양성의 가치는 다르게 평가될 수 있습니다. 생물다양성의 진정한 의미는 생명체들이 맺고 있는 복잡한 관계망 속에 존재하기 때문입니다. 생물다양성을 효율적으로 보전하기 위해 과학자들은 '생물다양성 핫스팟'이라는 개념을 도입했습니다. 이는 고유종이 풍부하지만 서식지 훼손 위험이 큰 지역을 우선순위로 정해 보호하려는 노력의 일환입니다. 특히 식물은 연구 역사가 길고 데이터가 풍부하여 전 지구적 다양성을 평가하는 핵심 지표로 활용됩니다. 특정 지역에만 서식하는 고유종은 그 지역의 생태적 독특성을 대변하며, 이들이 사라지는 것은 곧 지구상에서 해당 생명체가 영원히 멸종함을 의미합니다. 따라서 이러한 핫스팟을 식별하고 관리하는 것은 사회경제적으로도 매우 중요한 결정이 됩니다. 단순히 종의 숫자만 세는 방식은 생태계의 진정한 가치를 놓칠 위험이 있습니다. 예를 들어 갯벌이나 습지는 식물의 종 수는 적을지 몰라도 탄소 흡수 능력이 뛰어나 지구 온도를 조절하는 중요한 역할을 수행합니다. 이러한 곳을 '콜드스팟'이라 부르는데, 종 다양성 수치는 낮더라도 생태계 서비스 가치는 매우 높습니다. 따라서 생물다양성을 평가할 때는 눈에 보이는 개체 수뿐만 아니라 해당 지역이 지구 전체에 기여하는 기능적 측면까지 폭넓게 고려해야 합니다. 이는 보전의 우선순위를 정할 때 우리가 반드시 견지해야 할 균형 잡힌 시각입니다. 최근에는 진화적 역사를 반영한 '계통 다양성'이 중요한 측정 기준으로 떠오르고 있습니다. 이는 생물들이 공통 조상으로부터 갈라져 나온 시간의 길이를 합산하여 다양성을 측정하는 방식입니다. 종의 수가 같더라도 유전적으로 멀리 떨어진 종들이 모여 있는 지역이 진화적 독특성과 회복력이 더 높다고 평가받습니다. 식물의 경우 유전자 분석 기술의 발달로 전 세계적인 계통수가 완성되어 가고 있으며, 이를 통해 우리는 생명 탄생의 궤적과 분포의 역사를 더욱 정밀하게 이해할 수 있게 되었습니다. 이는 단순한 숫자를 넘어 생명의 깊이를 측정하는 도구가 됩니다. 식물의 계통 다양성이 높다는 것은 인간이 이용할 수 있는 생물 자원의 범위가 넓어진다는 것을 의미합니다. 연구에 따르면 계통적으로 다양한 식물군을 보유할수록 원예, 약용, 식료 등 여러 분야에서 활용 가능한 재료를 확보할 확률이 유의미하게 높아집니다. 이는 생물다양성 보전이 단순히 자연 보호라는 윤리적 차원을 넘어, 인류의 생존과 번영을 위한 실질적인 자산 확보와 직결됨을 보여줍니다. 즉, 자연의 진화적 유산을 지키는 것이 곧 미래의 신약이나 식량 자원을 지키는 길입니다. 생물다양성은 인류의 지속 가능한 미래를 위한 가장 거대한 도서관과 같습니다. 인류는 역사적으로 주변의 야생 식물을 길들여 작물화하며 문명을 발전시켜 왔습니다. 콩이나 쌀과 같은 주요 작물들은 각 지역의 야생 조상 종으로부터 유래했으며, 오늘날에도 버드나무의 아스피린이나 개똥쑥의 말라리아 치료제처럼 식물은 현대 의학의 핵심 원천이 되고 있습니다. 과거에는 생물 자원을 인류 공통의 자산으로 여겼으나, 이제는 '생물 주권'의 개념이 강화되면서 자원 원산지국의 권리를 인정하고 이익을 공평하게 나누는 국제적 합의가 중요해지고 있습니다. 이는 자원 이용의 투명성을 높이고 국가 간의 공정한 협력을 이끌어내는 기반이 됩니다. 현대 생물학의 쟁점은 물리적 자원을 넘어 '디지털 서열 정보(DSI)'로 확대되고 있습니다. 유전자 정보만으로도 유용한 성분을 합성할 수 있게 되면서, 자원 보유국과 이용국 사이의 새로운 갈등이 발생하고 있습니다. 과학 기술의 발전과 자원 주권 보호라는 두 가치가 충돌하는 지점에서 우리는 지속 가능한 공존을 위한 해법을 찾아야 합니다. 생물다양성을 지키는 일은 결국 우리 주변의 생명에 관심을 갖는 것에서 시작되며, 이는 지구라는 생명 행성의 미래를 결정짓는 가장 중요한 발걸음이 될 것입니다. 우리 모두가 생태계의 일원으로서 책임감을 가질 때 비로소 공존은 가능해집니다.

곽명해

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[인터뷰] 곽명해_생물다양성을 유지하려면? / Bend the Curve를 위해 다 같이 노력 | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

식물 분류학은 과학의 역사와 궤를 같이하는 유서 깊은 학문입니다. 전통적으로는 식물을 관찰하여 이름을 붙이고 학명을 부여하며, 그 형태적 특징을 기술하는 역할을 수행해 왔습니다. 하지만 현대의 식물 분류학은 단순히 이름 찾기에 그치지 않습니다. 과거 지역 간 교류가 적어 발생했던 명칭의 혼선을 방대한 데이터를 통해 재정의하고 정리하는 작업을 진행합니다. 최근에는 유전자 분석과 유전체 연구를 도입하여 식물 간의 유연관계를 밝히고, 과거 기후 변화에 따른 종의 이동 경로를 추적하는 등 정밀한 과학적 탐구를 이어가고 있습니다. 생물 다양성은 인간의 모든 활동 및 과학 기술과 긴밀하게 연결된 포괄적인 개념입니다. 자동차의 연비를 개선하거나 화석 연료를 대체할 에너지를 개발하는 공학적 노력 또한 넓은 의미에서는 생물 다양성을 유지하기 위한 활동이라 할 수 있습니다. 학자들은 현재 지구의 생태계가 처한 상황을 정밀하게 평가하고, 이를 바탕으로 가장 효율적인 보전 방향을 제시하는 역할을 합니다. 이러한 평가는 단순히 자연을 관찰하는 것을 넘어, 인류가 자연과 어떻게 공존해야 하는지에 대한 실질적인 가이드라인을 제공한다는 점에서 매우 중요한 가치를 지닙니다. 멸종한 종을 되살리는 기술은 머지않은 미래에 실현될 가능성이 있는 흥미로운 분야입니다. 복제양 돌리의 사례처럼 특정 기술을 활용해 개체를 복원하려는 시도가 논의되고 있으나, 완전히 사라진 종을 무기물로부터 창조하는 것은 여전히 현대 과학의 거대한 과제입니다. 다만 특정 지역에서 사라진 종을 복원하는 사업은 현재도 활발히 진행되고 있습니다. 우리나라의 따오기나 반달가슴곰 복원 사례처럼, 인접 국가에서 유전적으로 가까운 개체군을 도입하여 생태계의 일원으로 다시 정착시키기 위한 체계적인 복원 프로그램이 운영되고 있습니다. 성공적인 생물 복원을 위해 가장 필수적인 전제 조건은 안정적인 서식지의 확보입니다. 생물이 스스로 살아갈 수 있는 환경을 조성하기 위해서는 지리적 요건뿐만 아니라 먹이망과 은신처 등 복합적인 생태적 요소가 고려되어야 합니다. 이 과정에는 종을 정확히 식별하는 분류학자부터 유전적 다양성을 분석하는 분자생물학자, 그리고 장기적인 변화를 관찰하는 모니터링 전문가까지 다양한 분야의 협력이 필요합니다. 최종적인 목표은 인간의 인위적인 도움 없이도 생물들이 자연 속에서 스스로 개체군을 유지하며 살아갈 수 있는 자생력을 갖추게 하는 것입니다. 2019년 생물 다양성 과학기구(IPBES)의 보고서에 따르면, 지구의 생물 다양성을 저해하는 주요 요인인 토지 이용 변화, 남획, 침입 외래종 등은 대부분 인간의 활동에서 비롯되었습니다. 지구가 탄생한 이래 환경과 생물은 끊임없이 상호작용하며 변화해 왔지만, 현재의 급격한 멸종 속도를 늦추는 것은 인류에게 주어진 시급한 과제입니다. 최근 국제 사회에서 강조되는 '밴드 더 커브(Bend the Curve)'는 이러한 감소 곡선을 완만하게 만들자는 의지를 담고 있습니다. 우리가 자연을 위해 조금씩 양보하고 노력한다면, 미래 지구의 변화 양상은 분명 달라질 것입니다.

곽명해

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[강연] 숲과 임업 그리고 산림생명과학 _ 강규석 ㅣ 2022 카오스강연 '생명행성' 4강 | 4강

나무와 풀을 구분하는 기준은 형성층의 유무와 부피 생장의 여부에 있습니다. 대나무는 흔히 나무라 불리지만, 한두 달 만에 성장을 마치고 더 이상 굵어지지 않기에 엄밀히 말하면 풀에 가깝습니다. 반면 소나무 같은 나무는 매년 나이테를 만들며 단단해집니다. 특히 은행나무는 잎이 넓어 활엽수로 오해받기 쉽지만, 진화적으로는 겉씨식물이며 가도관(헛물관)을 가진 침엽수에 해당합니다. 이처럼 우리 주변의 나무들은 저마다의 생물학적 특징을 지니며 숲의 근간을 이룹니다. 숲은 단순한 나무들의 집합을 넘어 정교한 사회적 상호작용이 일어나는 공간입니다. 나무들은 피톤치드와 같은 타감 물질을 내뿜어 자신을 보호하거나 다른 식물과의 경쟁에서 우위를 점하기도 합니다. 한편으로는 뿌리나 가지가 합쳐지는 연리목처럼 서로 협력하며 영양분을 나누기도 합니다. 숲은 인간에게도 진정한 휴식과 안정을 제공하는 생태계의 보고입니다. 이러한 숲의 사회성과 공존의 지혜는 생명 행성을 유지하는 중요한 힘이 됩니다. 우리나라는 세계적으로 유례없는 산림녹화 성공국으로 꼽힙니다. 과거 황폐했던 산들을 경제 발전과 동시에 푸르게 가꾸어낸 성과는 유엔 식량농업기구(FAO)에서도 인정받았습니다. 하지만 현재 우리 산림은 40~50년 전 심은 나무들이 노령화되면서 목재 자급률이 16% 수준에 머물러 있습니다. 이제는 단순히 나무를 심고 가꾸는 단계를 넘어, 적절한 벌채와 이용을 통해 산림 자원의 선순환 구조를 만들어야 할 시점입니다. 자원 활용과 생태계 보전의 조화로운 균형이 미래 임업의 핵심 과제입니다. 목재는 흔히 불에 약하다는 편견이 있지만, 실제로는 철이나 콘크리트보다 우수한 특성을 지닙니다. 나무는 불에 탈 때 표면이 탄화되면서 내부로 열이 전달되는 속도를 늦춰 구조적 붕괴를 지연시킵니다. 또한 탄성이 있어 지진의 진동을 흡수하는 내진성도 뛰어납니다. 무엇보다 나무는 광합성을 통해 흡수한 탄소를 목재 내에 오랫동안 저장하는 ‘탄소 통조림’ 역할을 합니다. 고층 목조 건축의 확산은 기후 위기 시대에 탄소 중립을 실현하는 혁신적인 대안으로 주목받고 있습니다. 임목육종학은 우수한 형질을 가진 나무를 선발하고 개량하여 인류에게 유익한 자원을 제공하는 학문입니다. 우리나라의 리기테다소나무나 현사시나무는 과학적 교잡을 통해 탄생한 대표적인 성공 사례입니다. 척박한 땅에서도 잘 자라거나 성장이 빠른 품종을 개발함으로써 산림의 가치를 극대화해 왔습니다. 최근에는 분자육종 기술을 통해 광합성 효율을 높이거나 특정 성분을 강화한 신품종 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이는 목재 생산을 넘어 바이오 산업의 새로운 가능성을 열어주고 있습니다. 현대 산림생명과학은 유전체 연구와 조직 배양 기술을 통해 비약적으로 발전하고 있습니다. 소나무의 유전체 크기가 인간보다 7배나 크다는 사실은 생명의 신비를 더해줍니다. 또한 나무의 전형성능(Totipotency)을 이용한 조직 배양은 우량 묘목을 대량으로 복제할 수 있게 하며, 인공 종자 기술은 산불 피해 지역의 효율적인 복구를 돕습니다. 미래에는 실험실에서 세포를 배양해 목재 성분을 얻는 기술이 실용화되어, 자연을 훼손하지 않고도 필요한 자원을 얻는 시대가 올 것으로 기대됩니다. 산림은 인간의 생애 주기와 밀접하게 연결된 복지 자원입니다. 태교를 위한 숲 태교부터 유아 숲 체험, 청장년층의 레포츠, 노년기의 산림치유, 그리고 마지막 수목장에 이르기까지 숲은 우리 삶의 모든 순간에 함께합니다. 하지만 기후 변화로 인한 대형 산불과 병해충은 이러한 산림 생태계를 위협하고 있습니다. 나무가 우리에게 아낌없이 주는 만큼, 우리 또한 성숙한 산행 에티켓을 지키고 숲을 보호하려는 노력이 필요합니다. 건강한 숲이 곧 인류의 지속 가능한 미래이기 때문입니다.

강규석

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[인터뷰] 강규석_우리나라 산림, 이제 벌채를 해야 한다? | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

산림과학은 단순히 나무를 심고 가꾸는 일을 넘어, 지구 생태계의 근간을 이루는 숲의 복합적인 메커니즘을 연구하는 학문입니다. 숲은 대기 중의 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하며 기후 위기 시대에 가장 강력한 탄소 흡수원으로서의 역할을 수행합니다. 새 학기를 맞이하여 산림의 가치를 새롭게 조명하는 것은 우리 미래 세대에게 지속 가능한 환경을 물려주기 위한 필수적인 과정이라 할 수 있으며, 이는 인간과 자연의 공존을 모색하는 중요한 첫걸음이 됩니다. 숲은 수많은 생명체가 공존하는 생물 다양성의 보고입니다. 미생물부터 거대한 수목에 이르기까지 각 구성 요소는 유기적으로 연결되어 건강한 생태계를 유지합니다. 이러한 생태계 서비스는 인간에게 깨끗한 물과 공기를 제공할 뿐만 아니라, 산사태 방지와 같은 자연재해 예방 기능도 수행합니다. 산림과학은 이러한 자연의 혜택을 과학적으로 분석하고 보전하는 방법을 모색하며 인류의 삶의 질을 높이는 데 기여하고 있으며, 생태계의 회복력을 높이는 연구에 집중하고 있습니다. 현대 산림과학의 핵심 과제 중 하나는 자원의 이용과 보전 사이의 균형을 맞추는 지속 가능한 산림 경영입니다. 목재는 재생 가능한 친환경 자원으로서 건축과 에너지 등 다양한 산업 분야에서 활용 가치가 매우 높습니다. 무분별한 벌채가 아닌, 계획적인 조림과 육림을 통해 숲의 경제적 가치를 극대화하면서도 생태적 건강성을 해치지 않는 정밀한 관리 기술이 요구되는 시점입니다. 이를 통해 우리는 경제적 이익과 환경적 가치를 동시에 실현하는 선순환 구조를 구축할 수 있습니다. 기후 변화로 인한 지구 온난화는 전 지구적인 위협이 되고 있으며, 이에 대응하기 위한 산림의 역할은 더욱 막중해졌습니다. 산림은 탄소 중립 실현을 위한 핵심적인 열쇠로 평가받으며, 국제 사회에서도 산림 복원과 확대를 위한 노력이 활발히 진행되고 있습니다. 특히 우리나라의 성공적인 치산녹화 경험은 세계적으로도 인정받는 사례로, 이를 바탕으로 한 첨단 산림 기술의 발전은 기후 위기 극복의 희망이 되고 있습니다. 숲을 가꾸는 일은 곧 지구의 온도를 낮추는 가장 실천적인 방법 중 하나입니다. 미래의 산림과학은 정보통신기술(ICT)과 결합하여 스마트 정밀 임업으로 진화하고 있습니다. 드론과 위성 데이터를 활용한 산림 모니터링은 산불이나 병해충으로부터 숲을 더욱 효율적으로 보호할 수 있게 해줍니다. 산림과학부에서 이루어지는 교육과 연구는 이러한 기술적 진보를 이끌어갈 인재를 양성하는 밑거름이 됩니다. 숲과 인간이 공존하는 풍요로운 미래를 설계하는 일은 우리 모두가 관심을 가져야 할 숭고한 여정이며, 과학적 통찰력을 바탕으로 숲의 잠재력을 깨우는 과정입니다.

강규석

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[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.

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[강연] 나무와 새 _ 박찬열 ㅣ 2022 카오스강연 '생명행성' 2강 | 2강

숲의 신록이 시작되면 나무와 곤충, 새는 치열한 생존 전략을 펼치며 긴밀한 관계를 맺습니다. 참나무류인 졸참나무와 굴참나무는 잎의 배열 구조부터 확연히 다른 생존 방식을 보여줍니다. 졸참나무는 잎이 촘촘하게 붙어 있어 새가 애벌레를 찾기 쉬운 구조를 택함으로써 천적의 도움을 받는 전략을 취합니다. 반면 굴참나무는 잎이 듬성듬성해 새의 접근이 어렵기에 스스로 타닌 같은 방어 물질을 더 많이 만들어내어 자신을 보호합니다. 이는 식물이 단순히 고정된 존재가 아니라 주변 생명체와 끊임없이 소통하며 진화해 온 결과입니다. 식물은 종자를 멀리 퍼뜨리기 위해 동물을 영리하게 이용하며 상호작용 네트워크를 형성합니다. 고추는 포유류가 기피하는 캡사이신을 만들어 매운맛을 느끼지 못하는 새에게만 열매를 내어줌으로써 씨앗을 멀리 이동시킵니다. 도토리 역시 다람쥐가 먹다가 쓴맛 때문에 버리는 부분에 배아를 숨겨 싹을 틔우는 전략을 사용합니다. 이처럼 식물은 이동의 한계를 극복하기 위해 특정 동물을 유인하거나 거부하는 정교한 메커니즘을 발전시켜 왔으며, 이러한 관계는 생태계의 풍요로움을 유지하는 핵심적인 동력이 됩니다. 기후 위기는 생태계의 정교한 시계태엽을 어긋나게 만들어 먹이망의 불일치를 초래합니다. 기온이 상승하면 식물의 개엽과 애벌레의 성장은 빨라지지만, 항온 동물인 새의 번식 시기는 이를 즉각적으로 따라가지 못하는 경우가 발생합니다. 애벌레가 새의 육추 시기보다 먼저 성충이 되어 날아가 버리면 새끼 새들은 심각한 먹이 부족에 시달리게 됩니다. 이러한 생물계절학적 불일치는 생물 다양성을 위협하는 요소가 되며, 자연의 조화로운 리듬이 무너질 때 생태계 전체가 겪게 될 위기를 예고하고 있습니다. 도시에 적응한 새들은 소음과 환경 변화에 맞춰 자신들의 삶의 방식을 유연하게 변모시킵니다. 숲 가장자리에 사는 박새는 자동차 소음을 뚫고 동종 간에 소통하기 위해 주파수를 높이거나 음절을 변조하는 전략을 취합니다. 또한 자연적인 둥지 재료가 부족한 환경에서 테니스공 껍질이나 담배 필터, 야자 섬유 등을 이용해 보금자리를 만들기도 합니다. 이는 생명체가 인위적인 환경 속에서도 생존을 위해 얼마나 치열하게 적응하고 소통하는지를 보여주는 사례이며, 도시라는 공간이 새로운 생태적 실험장이 되고 있음을 시사합니다. 숲의 둥지망에서 딱따구리는 다른 생명체들에게 집을 제공하는 핵심종 역할을 수행하며 생태계의 부동산업자 역할을 합니다. 딱따구리가 만든 나무 구멍은 스스로 집을 짓지 못하는 박새나 원앙, 소쩍새 같은 다른 새들의 소중한 보금자리가 됩니다. 특히 고사목은 단순히 죽은 나무가 아니라 딱따구리의 먹이 터이자 수많은 생물의 안식처로서 생과 사가 공존하는 공간입니다. 숲의 건강성을 유지하기 위해서는 썩은 나무조차 생태계의 일원으로 존중하며 둥지망의 연결 고리를 보존하는 정책적 배려와 인식의 전환이 필요합니다. 미래 도시에서 나무는 단순한 조경을 넘어 필수적인 초록 인프라로서 도시의 생존을 지탱하는 역할을 할 것입니다. 나무는 광합성을 통해 탄소를 흡수할 뿐만 아니라, 잎의 미세털과 왁스층을 이용해 미세먼지를 효과적으로 저감하는 필터 기능을 수행합니다. 또한 증산 작용을 통해 액체 상태의 물을 기체로 바꾸며 주변 온도를 낮추는 천연 에어컨 역할을 합니다. 이러한 식물의 기능은 기후 변화에 대응하고 인간의 삶의 질을 높이는 자연 기반 해결책으로서, 수직과 수평을 아우르는 미래 도시 설계의 핵심적인 요소가 됩니다. 인간은 자연과 연결될 때 정서적 풍요로움을 느끼는 바이오필리아 본능을 가지고 있으며, 이는 도시 생활에서 더욱 중요해집니다. 도시 숲의 혜택을 온전히 누리기 위해서는 새똥이나 벌레로 인한 작은 불편함을 감수하고, 다른 생명체와의 상호작용을 존중하는 마음가짐이 필요합니다. 한 그루의 나무를 심고 가꾸는 행위는 결국 우리 자신의 미래와 정서를 가꾸는 일과 같습니다. 자연을 정복의 대상이 아닌 공존의 파트너로 바라볼 때, 비로소 인간과 자연이 조화를 이루는 지속 가능한 생명 행성의 미래를 꿈꿀 수 있을 것입니다.

박찬열

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 박찬열_식물은 새와 곤충과 대화하면서 세상을 움직인다! | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

기후변화로 인해 우리 산림의 풍경이 급격히 변하고 있습니다. 고산지대의 구상나무와 같은 침엽수들이 겨울과 봄철의 극심한 건조함을 견디지 못하고 갈변하며 사라지는 반면, 그 자리를 활엽수들이 빠르게 채워가고 있습니다. 동물과 달리 이동할 수 없는 식물은 환경 변화를 온몸으로 견디다 한계에 다다르면 결국 고사하게 됩니다. 이러한 변화는 단순히 수종의 교체를 넘어, 상록수들이 사라지고 낙엽성 활엽수들이 확장되는 새로운 생태적 국면을 예고하고 있습니다. 숲은 미세먼지를 저감하는 중요한 역할을 하지만, 동시에 복잡한 화학 작용의 장이기도 합니다. 나무가 내뿜는 휘발성 유기화합물인 피톤치드는 대기 중의 오염물질과 만나 미세먼지 전구물질이 될 가능성도 존재합니다. 따라서 도시숲을 조성할 때는 대기의 흐름을 고려하고, 특정 물질을 과다하게 배출하는 수종을 적절히 관리하는 기술적 접근이 필요합니다. 숲을 어떻게 유지하고 관리하느냐에 따라 우리는 더 쾌적한 공기를 마실 수 있는 건강한 환경을 만들 수 있습니다. 기후변화는 새들의 삶의 방식도 바꾸어 놓았습니다. 대사율이 높아진 새들은 더 시원한 고지대로 이동하거나, 과거에는 동남아시아로 떠났던 백로와 왜가리가 이제는 따뜻해진 서울의 하천에서 그대로 겨울을 나기도 합니다. 이는 도시의 기온 상승과 풍부한 먹이 자원이 결합된 결과입니다. 새들의 이동 경로와 서식지 변화는 우리에게 지구가 얼마나 더워졌는지를 알려주는 중요한 지표이며, 우리가 사는 환경의 변화를 실시간으로 보여주는 생생한 메시지가 됩니다. 새들은 소리를 통해 세상과 소통하며 자신의 상태를 알립니다. 번식기에는 고유의 노랫소리로 짝을 찾고, 천적이 나타나면 특유의 '경계음(Alarm Call)'을 내뱉어 위험을 알립니다. 이러한 소리들은 단순한 울음이 아니라 생존을 위한 정교한 신호 체계입니다. 우리가 숲에서 들리는 새소리에 귀를 기울이고 이를 구분할 수 있게 된다면, 보이지 않는 숲의 이면에서 벌어지는 수많은 생명 활동과 생태계의 건강성을 더욱 깊이 이해할 수 있게 될 것입니다. 우리 곁을 지키던 참새와 제비가 사라지는 현상은 인간의 생활 양식 변화와 밀접하게 맞닿아 있습니다. 흙벽과 처마가 사라진 콘크리트 도시에서 이들은 더 이상 안전하게 둥지를 틀 곳을 찾지 못합니다. 친숙했던 생물들의 부재는 생태계의 상호작용이 서서히 끊어지고 있음을 경고합니다. 식물의 광합성에서 시작된 생명의 에너지가 곤충과 새, 그리고 인간에게로 이어지는 이 거대한 연결 고리를 보존하는 것이야말로 우리가 미래 세대를 위해 지켜나가야 할 가장 소중한 가치입니다.

박찬열

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생명과학

[술술과학] 도토리 요정 토토로🌰🌳_ EP.13(식물의 시간#7)

‘참나무’라는 이름은 특정 종을 지칭하는 것이 아니라 참나무속에 속하는 여러 나무를 통칭하는 공식 명칭입니다. 우리나라 산야에서 흔히 볼 수 있는 떡갈나무, 신갈나무, 상수리나무, 갈참나무, 굴참나무, 졸참나무가 대표적인 6종입니다. 이들은 4~5월에 꽃을 피우고 가을이면 우리에게 친숙한 도토리를 선물하기에 ‘도토리나무’라고도 불립니다. 밤나무 역시 참나무과에 속하지만 속이 달라 참나무라 부르지는 않습니다. 이처럼 참나무는 우리 곁에 늘 존재하며 숲의 중심을 이루는 든든한 버팀목 역할을 해왔습니다. 참나무의 이름에는 조상들의 삶과 지혜가 고스란히 담겨 있습니다. 잎이 커서 떡을 싸는 데 쓴 떡갈나무, 짚신 밑창에 깔았던 신갈나무, 임금님의 수라상에 올랐던 상수리나무 등 그 유래가 무척 흥미롭습니다. 또한 참나무는 목질이 매우 단단하여 괭이나 도끼 자루, 맷돌 손잡이 같은 도구를 만드는 데 필수적이었습니다. ‘진짜 나무’라는 뜻의 이름처럼, 참나무는 사람과 세상을 이어주는 튼튼한 손잡이가 되어주며 우리 민족의 역사와 함께 땀 흘려 일해온 고마운 존재입니다. 세계적으로도 참나무는 ‘오크(Oak)’라는 이름으로 널리 사랑받고 있습니다. 서양에서는 고급 와인이나 위스키를 숙성시키는 오크통의 재료로 쓰이며, 단단한 특성 덕분에 배를 건조하거나 가구를 만드는 데도 애용되었습니다. 생태학적으로도 참나무는 ‘식물학계의 돼지’라 불릴 만큼 버릴 것이 없습니다. 400종이 넘는 곤충이 참나무에 의지해 살아가며, 죽어서도 딱따구리나 박쥐의 안식처가 됩니다. 인간뿐만 아니라 숲속의 수많은 생명체에게 참나무는 없어서는 안 될 소중한 삶의 터전입니다. 도토리는 인류의 초기 주식 중 하나였지만, 왜 밀이나 쌀처럼 농작물로 개량되지 않았을까요? 제러드 다이아몬드는 그 이유로 참나무의 느린 성장 속도와 다람쥐와의 독특한 공생 관계를 꼽습니다. 참나무는 열매를 맺기까지 10년 이상이 걸리며, 다람쥐가 도토리를 땅에 묻어두는 습성을 이용해 번식합니다. 또한 도토리 특유의 떫은맛을 내는 타닌 성분을 조절하는 유전자가 복잡하여 품종 개량이 어려웠던 점도 한몫했습니다. 이러한 자연의 섭리 덕분에 도토리는 여전히 야생의 신비를 간직하고 있습니다. 애니메이션 ‘이웃집 토토로’에서 도토리 요정 토토로는 숲의 신비로운 힘을 상징합니다. 토토가 씨앗을 심고 싹을 틔우는 장면은 자연이 가진 생명력의 경이로움을 잘 보여줍니다. 도토리는 단순한 열매를 넘어 숲으로 가는 비밀스러운 여권이자, 인간과 자연을 이어주는 매개체입니다. 산길에서 만나는 도토리 한 알에는 수많은 생명의 숨결과 오랜 시간이 응축되어 있습니다. 우리가 무심코 지나치는 참나무 숲이 사실은 수많은 생명을 품고 키워내는 거대한 우주임을 다시금 깨닫게 됩니다.

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생명과학

[강연] 좋은 균, 나쁜 균, 이상한 균 _ 류충민 ㅣ 2022 카오스강연 '생명행성' 1강 | 1강

식물은 움직일 수 없다는 치명적인 단점을 안고 수억 년을 생존해 왔습니다. 그 비결은 미생물과의 긴밀한 상호작용에 있습니다. 린 마굴리스가 제안한 '홀로바이옴' 개념은 식물과 미생물을 별개의 존재가 아닌 하나의 연합체로 봅니다. 우리 세포 속 미토콘드리아나 엽록체도 과거에는 독립된 미생물이었으나 공생을 통해 세포의 일부가 되었습니다. 이처럼 식물은 보이지 않는 수많은 세균, 진균과 협력하며 지구 생태계의 당당한 주인공으로 자리 잡았습니다. 미생물은 현미경으로만 볼 수 있을 정도로 작지만, 지구상 어디에나 존재합니다. 섭씨 수백 도의 열수구나 산소가 없는 극한 환경에서도 그들은 삶을 이어갑니다. 흔히 미생물이라고 하면 병을 일으키는 나쁜 존재로만 생각하기 쉽지만, 실제로 병원균은 전체의 0.0001%도 되지 않습니다. 대부분의 미생물은 죽은 유기물을 분해하여 자연으로 돌려보내는 분해자 역할을 수행합니다. 이들이 없다면 지구의 생태 순환은 멈추고 말 것입니다. 인류 역사에서 미생물은 거대한 변화를 이끌어왔습니다. 19세기 아일랜드 대기근은 감자역병균이라는 작은 진균에서 시작되어 수많은 인명 피해와 대규모 이주를 초래했습니다. 이후 인류는 비료와 농약을 개발하며 '녹색 혁명'을 이루어 기아 문제를 해결하려 노력했습니다. 하지만 최근에는 농약에 대한 내성 문제가 대두되면서, 화학적 방제 대신 식물 본연의 면역력을 높이고 미생물 생태계를 활용하는 친환경적인 연구가 더욱 중요해지고 있습니다. 식물의 뿌리 주변인 근권은 미생물들에게는 거대한 먹이 창고와 같습니다. 식물은 광합성 산물의 약 30%를 뿌리를 통해 토양으로 내보내며 미생물을 유인합니다. 미국 워싱턴주의 밀밭 사례를 보면, 특정 병해가 창궐하다가도 시간이 지나면 자연스럽게 억제되는 현상이 나타납니다. 이는 뿌리 주변에 병원균을 억제하는 유익균인 '슈도모나스'가 늘어났기 때문입니다. 식물은 스스로를 보호하기 위해 특정 미생물을 선택하고 그들과 공생하는 지혜를 발휘합니다. 최근 과학자들은 단일 미생물이 아닌 미생물 공동체, 즉 네트워크의 힘에 주목하고 있습니다. 토마토 풋마름병 연구에 따르면, 건강한 식물 곁에는 병원균이 존재하더라도 이를 억제하는 핵심 미생물들이 네트워크를 형성하고 있었습니다. 마치 연예인들의 인맥 지도처럼 미생물 사이에도 중심 역할을 하는 '허브 균주'들이 존재합니다. 여러 유익균을 적절히 조합했을 때 단일 균주보다 훨씬 강력한 방어 효과를 나타낸다는 사실은 생태계의 다양성이 얼마나 중요한지 시사합니다. 병원균 또한 식물을 공격하기 위해 정교한 전략을 구사합니다. 세균은 식물의 호흡 통로인 기공을 강제로 열기 위해 특수한 물질을 분비하며, 세포벽을 뚫고 폭탄과 같은 단백질을 주입하는 '분자 주사기'를 사용합니다. 특히 이들은 '정족수 인식'이라는 소통 방식을 통해 동료의 수가 충분히 모일 때까지 숨어 있다가, 일제히 독소를 뿜어내어 식물의 면역 체계를 무너뜨립니다. 식물과 미생물은 수억 년 동안 이처럼 치열한 창과 방패의 전쟁을 이어오고 있습니다. 식물은 위급 상황에서 일종의 SNS와 같은 신호 체계를 가동합니다. 온실가루이 같은 해충이 잎을 공격하면, 식물은 체관을 통해 뿌리로 위험 신호를 보냅니다. 이 신호를 받은 뿌리는 평소보다 더 크게 자라나며 유익균인 슈도모나스를 대거 불러모읍니다. 놀랍게도 이렇게 모인 유익균은 식물의 면역력을 높일 뿐만 아니라 해충을 직접 공격하기도 합니다. 움직일 수 없는 식물이지만, 보이지 않는 미생물 군대를 동원하여 자신을 지키는 고도의 생존 전략을 펼치는 셈입니다.

류충민

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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

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생명과학

[강연] 식물과 기후변화 _ 박연일, 강호정, 김광형, 김상규 ㅣ 2022 봄 카오스강연 '식물행성' 10강 카오스 콘서트 | 10강

식물은 정적인 존재처럼 보이지만, 사실 화학 물질이라는 정교한 언어를 통해 주변 세계와 끊임없이 소통하고 있습니다. 꽃향기는 단순히 인간의 코를 즐겁게 하기 위함이 아니라, 나비나 벌 같은 화분 매개자를 유혹하거나 자신을 갉아먹는 적을 물리치기 위한 전략적 메시지입니다. 카페인이나 니코틴 같은 물질 역시 식물이 스스로를 보호하기 위해 만들어낸 독성 물질의 일종입니다. 이러한 화학적 상호작용을 연구하는 화학 생태학은 식물이 자연이라는 거대한 네트워크 속에서 어떻게 관계를 맺고 생존해 나가는지를 해독하는 중요한 열쇠가 됩니다. 식물의 광합성은 지구 생명 역사의 근간을 이루는 가장 혁명적인 사건 중 하나입니다. 약 30억 년 전 남세균의 출현으로 시작된 산소 방출은 대기 성분을 완전히 바꾸어 놓았으며, 이는 에너지 효율이 높은 진핵생물과 다세포 생물이 등장할 수 있는 토대가 되었습니다. 하지만 산소의 등장은 당시 산소에 적응하지 못한 수많은 미생물에게는 대참사이기도 했습니다. 오늘날 식물은 엽록소와 루비스코 같은 정교한 단백질 복합체를 통해 태양 에너지를 유기물로 전환하며, 지구 탄소 순환의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 상승하면서 식물의 생리적 반응에도 변화가 나타나고 있습니다. 흔히 이산화탄소가 많아지면 식물이 더 잘 자랄 것이라 기대하지만, 실제로는 키가 크기보다는 전분과 같은 당분 함량만 높아지는 일종의 '당뇨병' 상태에 빠지기 쉽습니다. 특히 습지 생태계에서는 높아진 이산화탄소 농도로 인해 메탄과 같은 온실가스 배출이 오히려 증가하는 부작용이 관찰되기도 합니다. 이는 단순히 나무를 많이 심는 것보다, 탄소가 땅속 유기물로 얼마나 안정적으로 저장될 수 있는지를 이해하는 것이 기후 위기 대응에 더 중요함을 시사합니다. 농업은 기후 변화의 최전선에서 가장 먼저 타격을 받는 분야이며, 이는 사회 전반으로 번지는 '방아쇠 효과'를 유발할 수 있습니다. 역사적으로 기후 변화로 인한 농업 생산성 저하는 기근과 전염병을 넘어 전쟁과 국가의 멸망으로 이어지는 연쇄적인 비극을 초래해 왔습니다. 아일랜드 대기근이나 프랑스 대혁명 같은 역사적 사건들은 이상 기후가 인류 문명의 존립을 어떻게 위협하는지 잘 보여줍니다. 따라서 현대의 농업은 단순한 생산 증대를 넘어, 기후 변화에 적응하고 탄소 배출을 완화하는 '기후 스마트 농업'으로의 전환이 절실한 시점입니다. 현재 지구는 과거 다섯 차례의 대멸종에 버금가는 생물 다양성 위기에 직면해 있습니다. 기온 상승 속도가 생물들의 적응 능력을 앞지르면서 수많은 종이 사라지고 있으며, 이는 생태계 서비스의 붕괴로 이어집니다. 특히 꿀벌과 같은 화분 매개자의 감소는 식물의 번식과 인류의 식량 안보에 직접적인 위협이 됩니다. 자연이라는 실험실이 사라지기 전에 우리는 우리 주변의 생태계가 어떻게 구성되어 있고 어떤 변화를 겪고 있는지 더 정밀하게 관찰하고 기록해야 합니다. 자연을 아는 것이 보호의 첫걸음이기 때문입니다. 인류는 과학 기술을 통해 기후 위기를 극복할 수 있다는 낙관론과 시스템의 한계로 인해 멸망을 피할 수 없다는 비관론 사이에서 치열하게 논쟁하고 있습니다. 탄소 포집 기술이나 신재생 에너지의 발전은 희망적인 신호를 주지만, 자본주의 경제 체제 아래에서의 무분별한 개발과 자국 우선주의는 전 지구적 공조를 어렵게 만듭니다. 기술적 해결책이 실질적인 효과를 거두기 위해서는 생태계의 복잡한 메커니즘에 대한 깊은 이해와 더불어, 인류 전체의 위기의식 공유와 행동 변화가 반드시 뒷받침되어야 합니다. 식물행성이라는 이름 아래 진행된 탐구는 결국 인간이 지구라는 거대한 생태계의 일원임을 다시금 깨닫게 해줍니다. 식물의 언어를 이해하고, 광합성의 신비를 풀며, 기후 변화에 대응하는 모든 노력은 인류의 지속 가능한 미래를 위한 필수적인 과정입니다. 자연을 단순히 이용의 대상으로 보지 않고, 함께 공존해야 할 파트너로 인식할 때 비로소 우리는 기후 위기라는 거대한 파도를 넘을 수 있을 것입니다. 작은 곤충의 이름 하나를 아는 것에서 시작되는 관심이 모여 지구의 푸른 생명력을 지키는 거대한 힘이 되기를 기대합니다.

강호정, 김광형, 김상규, 박연일

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[인터뷰] 강호정_땅속 미생물이 인간이 배출하는 CO2의 5배 이상 배출한다? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

흙 속 미생물과 기후 변화를 연구하는 생태학의 세계에서 가장 주목받는 식물 중 하나는 '스파그넘'이라 불리는 물이끼입니다. 이 식물은 화려한 꽃도 없고 성장 속도도 매우 느리지만, 죽은 뒤에도 잘 썩지 않고 땅속에 층층이 쌓이는 독특한 성질을 지니고 있습니다. 주로 춥고 축축한 북미나 시베리아 지역에 분포하며, 광합성을 통해 흡수한 탄소를 장기간 저장하는 중요한 역할을 수행합니다. 기후 변화 대응의 핵심인 탄소 저장고로서 물이끼의 가치는 매우 높습니다. 지표면의 극히 일부만을 차지하는 습지는 지구 생태계의 거대한 스펀지와 같습니다. 비가 많이 올 때는 물을 머금어 홍수를 예방하고, 가뭄 시에는 저장했던 물을 조금씩 내보내 피해를 줄이는 조절 능력을 발휘합니다. 또한 수많은 동식물이 서식하는 생물 다양성의 보고이자, 전 지구적인 탄소 저장고로서 인류 문명사적으로도 막대한 가치를 지닙니다. 철새들이 긴 여정 중에 쉬어가는 기착지 역할까지 수행하며 지구의 생명력을 유지하는 데 기여하고 있습니다. 기후 변화로 인한 온도 상승은 땅속 미생물의 호흡을 가쁘게 만들어 탄소 분해를 가속화합니다. 이는 대기 중으로 더 많은 이산화탄소를 배출하는 결과를 초래하며, 강수량 변화에 따른 미생물 구성의 변화는 환경에 또 다른 연쇄 반응을 일으킵니다. 특히 미생물이 매년 내뿜는 이산화탄소의 양은 인류가 화석 연료를 태워 발생하는 양의 5배가 넘습니다. 메탄이나 아산화질소 같은 강력한 온실기체 발생에도 핵심적인 역할을 하기에 미생물 연구는 기후 위기 해결의 열쇠가 됩니다. 생태학은 실험실 안의 분석을 넘어 자연 그 자체를 연구 대상으로 삼는 학문입니다. 연구자들은 야외 조사지에서 장기간 생태계의 변화를 관찰하고, 때로는 인위적으로 온도를 높이거나 이산화탄소를 살포하여 미래 환경을 모사하는 조작 실험을 수행합니다. 현장 조사와 실험실 분석, 그리고 방대한 데이터를 처리하기 위한 통계학적 방법론이 결합된 융합적인 성격을 띱니다. 이러한 다각적인 접근을 통해 우리는 기후 변화가 생태계 전반에 미치는 영향을 보다 정밀하게 예측할 수 있습니다. 우리가 눈으로 보는 식물의 모습은 빙산의 일각에 불과하며, 땅속에는 그만큼 거대한 뿌리 시스템이 존재합니다. 뿌리는 단순히 식물을 지지하고 영양분을 흡수하는 것을 넘어, 주변 미생물 및 다른 식물들과 복잡한 네트워크를 형성합니다. 최근 연구에 따르면 나무들은 균류를 매개로 화학적 정보를 주고받으며 서로 소통하고 자원을 공유합니다. 겉으로 보이는 초록빛 잎사귀만큼이나 보이지 않는 땅속에서 일어나는 역동적인 상호작용에 주목할 때 식물의 진면목을 이해할 수 있습니다.

강호정

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생명과학

[인터뷰] 김상규_식물이 사용한다는 언어는? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물학의 세계에서 야생 담배는 매우 흥미로운 연구 대상입니다. 산불이 난 뒤 연기 속의 특정 물질을 인식해 발아하는 이 식물은 밤이면 나방을 유인하기 위해 향기로운 꽃을 피웁니다. 이러한 식물의 독특한 형질을 연구하는 기초 과학자들은 유전체 교정 기술을 통해 특정 유전자의 기능을 밝혀내고자 노력합니다. 이는 단순히 작물의 생산성을 높이는 것을 넘어, 자연계에서 식물이 생존하고 상호작용하는 근본적인 원리를 이해하려는 학문적 열정에서 비롯됩니다. 식물은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 능동적으로 소통하며, 그 수단은 바로 화학 물질입니다. 식물은 이 화학적 언어를 통해 주변 식물이나 곤충에게 자신의 상태를 알리거나 특정 행동을 유도합니다. 과학자들은 특정 물질을 만들거나 만들지 못하게 조작한 식물을 자연에 내놓고 관찰함으로써 이 언어를 해독합니다. 이러한 연구는 식물이 단순히 제자리에 머무는 존재가 아니라, 화학 물질을 통해 복잡한 사회적 관계를 맺고 있음을 보여주는 중요한 지표가 됩니다. 지구상에 속씨식물이 번성하게 된 비결은 생존 파트너를 찾아낸 지혜에 있습니다. 과거의 식물들이 바람이나 물에 의존해 수동적으로 번식했다면, 속씨식물은 벌과 나비 같은 곤충을 유혹하는 법을 터득했습니다. 꽃향기와 색깔로 매개자를 불러들여 자신의 씨앗을 더 멀리, 더 효과적으로 퍼뜨린 것입니다. 이러한 상호작용은 생태계의 다양성을 풍성하게 만들었으며, 식물이 환경에 적응하기 위해 얼마나 정교한 전략을 진화시켜 왔는지를 잘 보여주는 사례입니다. 찰스 다윈은 일찍이 뿌리를 식물의 뇌라고 주장하며 그 중요성을 강조했습니다. 실제로 식물은 뿌리가 충분한 영양분과 물을 찾기 전까지 지상부의 성장을 억제하며 신중하게 판단을 내립니다. 최근 연구에 따르면 숲속의 나무들은 미생물을 매개로 뿌리끼리 연결되어 영양분과 정보를 주고받는다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 식물이 개별적인 존재를 넘어 거대한 네트워크를 형성하고 있음을 시사하며, 우리가 아직 알지 못하는 뿌리 중심의 의사소통 체계가 존재함을 암시합니다. 훌륭한 식물학자가 되기 위해 필요한 것은 지식이나 기술 이전에 식물의 입장에서 생각해보는 마음가짐입니다. 관심 있는 식물 곁에 가만히 앉아 그들이 어떻게 세상을 느끼고 살아가는지 관찰하는 시간은 식물의 본질을 이해하는 데 필수적입니다. 이러한 훈련은 식물이 가진 다양한 형질에 대한 깊은 호기심을 자극하고, 보이지 않는 생태계의 연결 고리를 발견하는 밑거름이 됩니다. 식물이 되어 보는 연습을 통해 우리는 자연을 대하는 새로운 시각을 얻게 될 것입니다.

김상규

카오스재단카오스강연

생명과학

[술술과학] 살아있는 식물계의 공룡, 은행나무식물🦖🍂_ EP.11 (식물의 시간#6)

생물 분류의 기초를 닦은 칼 폰 린네의 이명법에 따르면, 인간은 '호모 사피엔스'라는 학명으로 불립니다. 흥미로운 점은 인간이 속한 '사람과'부터는 오직 우리 종만이 유일하게 존재한다는 사실입니다. 멸종위기에 처한 호랑이조차 여러 종이 남아 있고, 국화과 식물은 수만 종에 달하는 것과 대조적입니다. 과거에는 인류와 유사한 다른 종들이 존재했으나 현재는 모두 멸종하여, 생물학적 관점에서 인간은 상당히 외로운 위치에 처해 있다고 볼 수 있습니다. 하지만 식물의 세계에는 인간보다 훨씬 더 고독한 존재가 있습니다. 바로 '살아있는 화석'이라 불리는 은행나무입니다. 은행나무는 분류학적으로 매우 독특한 위치를 차지하는데, 무려 '문' 단위에서부터 단 하나의 종만이 존재합니다. 즉, 은행나무문, 은행나무강, 은행나무목, 은행나무과, 은행나무속에 속하는 생물은 오직 은행나무뿐입니다. 인간이 속한 척삭동물문이 6만 종이 넘고 속씨식물문이 35만 종에 달하는 것과 비교하면, 이는 생태계에서 기적에 가까운 고립이라 할 수 있습니다. 은행나무는 약 3억 년 전 고생대 말에 처음 출현하여 중생대에 번성했던 고대 식물입니다. 겉씨식물의 일종인 은행나무는 소나무와 같은 침엽수의 친척으로 분류되는데, 잎의 진화 과정을 거슬러 올라가면 실제로 침엽수의 특징을 발견할 수 있습니다. 현재 겉씨식물 전체 종수가 1,000여 종에 불과해 속씨식물에 밀려난 형국이지만, 그중에서도 은행나무는 수억 년의 세월을 견디며 독자적인 계보를 이어왔습니다. 이러한 끈질긴 생명력 덕분에 우리는 공룡 시대의 흔적을 오늘날에도 마주할 수 있게 되었습니다. 놀랍게도 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 은행나무는 국제자연보전연맹(IUCN)이 지정한 멸종위기종입니다. 야생에서 스스로 번식하는 자생지가 거의 발견되지 않아, 사실상 인간의 도움 없이는 종의 유지가 어려운 상태이기 때문입니다. 과거에는 은행 열매를 먹고 씨앗을 퍼뜨려 주던 매개 동물이 존재했으나, 그들이 멸종하면서 은행나무 또한 위기를 맞이했습니다. 다행히 인류라는 새로운 매개자를 만나 가로수와 정원수로 널리 퍼지게 되었으니, 은행나무 입장에서 인간은 종의 생존을 책임지는 가장 고마운 파트너인 셈입니다. 은행나무는 극한의 환경에서도 살아남는 놀라운 적응력과 생명력을 자랑합니다. 줄기가 죽어도 다시 싹을 틔우고, 열대와 한대를 가리지 않고 뿌리를 내리는 강인함은 이들이 왜 '살아있는 전설'인지를 증명합니다. 최근에는 DNA 분석을 통해 어린 묘목 단계에서 암수를 구별할 수 있게 되어, 가로수 악취 문제도 과학적으로 해결해 나가고 있습니다. 천 년의 세월을 버티며 역사를 지켜온 용문사 은행나무처럼, 이 고귀한 식물은 단순한 나무를 넘어 지구 역사의 산증인으로서 우리 곁을 지키고 있습니다.

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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.

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생명과학
지구환경과학
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[강연] 꽃은 어떻게 피는가? _ 이일하 ㅣ 2022 봄 카오스강연 '식물행성' 8강 | 8강

식물은 주변 환경의 변화를 놀라울 정도로 정교하게 감지하며 살아갑니다. 흔히 온도가 계절을 알리는 유일한 신호라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 지구의 공전에 따라 규칙적으로 변하는 낮의 길이, 즉 광주기가 더욱 중요한 지표가 됩니다. 식물은 이러한 빛의 정보와 온도 변화를 통합적으로 분석하여 잎을 만드는 영양 생장에서 꽃을 피우는 생식 생장으로 전환할 최적의 시기를 결정하며 생존을 이어갑니다. 광주기가 개화 시기를 결정한다는 사실은 1920년대 메릴랜드 맘모스 담배 연구를 통해 처음으로 밝혀졌습니다. 여름 내내 꽃을 피우지 않고 거대하게 자라기만 하던 담배가 낮의 길이가 짧아지는 초겨울에 접어들어서야 꽃을 피우는 현상이 관찰된 것입니다. 이를 통해 식물은 장일 식물과 단일 식물 등으로 분류되었으며, 이후 연구를 통해 실제로는 낮의 길이보다 중단되지 않는 밤의 길이가 개화에 더 결정적인 역할을 한다는 사실이 증명되었습니다. 식물은 잎을 통해 광주기를 인식하며, 이때 파이토크롬과 같은 광수용체가 눈의 역할을 수행합니다. 잎에서 감지된 빛의 신호는 '플로리겐'이라 불리는 개화 유도 호르몬을 생성하게 만듭니다. 70년 가까이 베일에 싸여 있던 이 호르몬의 정체는 현대 분자유전학 연구를 통해 FT 단백질임이 밝혀졌습니다. 잎에서 만들어진 FT 단백질은 줄기 끝의 정단 분열 조직으로 이동하여 식물의 발달 단계에 극적인 변화를 일으키는 신호탄이 됩니다. 개화는 식물에게 있어 단순한 성장을 넘어 생식 단계로 진입하는 거대한 전환점입니다. 이 과정을 주도하는 핵심 유전자인 'LEAFY'는 정단 분열 조직에서 잎 대신 꽃 기관이 형성되도록 명령합니다. 나선형으로 잎을 만들던 조직이 환형 구조의 꽃을 만들기 시작하는 것입니다. 이 유전자는 진화적으로 매우 잘 보존되어 있어, 포플러나 오렌지 같은 나무에 강제로 발현시키면 어린 묘목 상태에서도 수개월 만에 꽃을 피우는 놀라운 결과를 보여줍니다. 꽃의 복잡한 구조인 꽃받침, 꽃잎, 수술, 암술이 형성되는 원리는 'ABC 모델'로 설명됩니다. 세 가지 유형의 유전자가 단독 혹은 조합으로 작용하여 각 기관의 정체성을 결정하는데, 이는 18세기 괴테가 제안했던 '꽃은 변형된 잎이다'라는 가설을 분자 수준에서 입증한 것입니다. 만약 이 유전자들이 모두 망가지면 식물은 꽃 대신 잎과 유사한 구조물을 만들게 되며, 이는 식물의 형태 형성이 얼마나 정교한 유전적 설계도에 의해 이루어지는지 보여줍니다. 식물의 개화 시기는 유전적인 엑셀과 브레이크 시스템에 의해 조절됩니다. 'CONSTANS(CO)' 유전자가 광주기에 반응하여 개화를 촉진하는 엑셀 역할을 한다면, 'FLC' 유전자는 개화를 억제하는 강력한 브레이크 역할을 합니다. 식물은 자신의 나이와 외부 환경 신호를 이 두 스위치를 통해 통합적으로 인지합니다. 엑셀이 밟히고 브레이크가 풀리는 정교한 균형점이 찾아왔을 때 비로소 식물은 에너지를 집중하여 꽃을 피우는 결단을 내리게 됩니다. 겨울을 거쳐야만 꽃이 피는 '춘화처리' 현상은 식물의 후성유전학적 기억 장치를 보여주는 대표적인 사례입니다. 겨울의 저온은 개화 억제 유전자인 FLC의 스위치를 꽉 잠가버리며, 이 기억은 날이 따뜻해진 뒤에도 유지되어 봄에 꽃이 필 수 있게 합니다. 하지만 최근 지구온난화로 인한 급격한 온도 변화는 이러한 식물의 오랜 리듬을 교란하고 있습니다. 개화 시기의 혼란은 결국 식물과 공생하는 곤충과 생태계 전체에 영향을 미치는 중대한 과제가 되고 있습니다.

이일하

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생명과학

[인터뷰] 이일하_꽃을 해부하면 꽃이 아니다? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물학자의 시선으로 바라보는 식물은 분석의 대상인 동시에 경이로운 예술 작품입니다. 30년 넘게 식물의 개화를 연구해 온 학자에게 느티나무는 그 수려한 자태와 넉넉한 그늘로 특별한 안식처가 되어줍니다. 꽃을 해부하고 현미경으로 들여다보는 과정은 때로 꽃의 낭만을 앗아가는 것처럼 보일 수 있지만, 그 정교한 미세 구조를 마주할 때 느끼는 감동은 일반적인 관조를 넘어섭니다. 식물은 단순한 생명체를 넘어 기품 있는 형태와 섬세한 생명력을 지닌 존재로, 우리에게 깊은 영감과 편안함을 동시에 제공합니다. 식물이 제 계절에 맞춰 꽃을 피우는 원리는 '개화 유전자'라는 정교한 시스템에 의해 조절됩니다. 루미니디펜덴스와 같은 유전자는 식물이 언제 꽃을 피울지 결정하는 핵심적인 역할을 수행하지만, 그 구체적인 생화학적 기작은 여전히 현대 과학의 미스터리로 남아 있습니다. 최근 지구 온난화로 인해 봄꽃의 개화 시기가 앞당겨지고 가을꽃인 코스모스가 늦여름에 피는 현상은 이러한 유전적 조절 시스템이 환경 변화에 민감하게 반응하고 있음을 보여줍니다. 이는 기후 위기가 식물의 생애 주기에 직접적인 영향을 미치고 있다는 증거이기도 합니다. 식물은 인간과 같은 신경계나 감각 기관을 가지고 있지 않지만, 세포 수준에서 환경을 매우 정교하게 인지합니다. 특히 빛을 감지하는 능력은 인간보다 뛰어난 면이 있는데, 인간이 한 종류의 광수용체로 사물을 보는 반면 식물은 적색광, 청색광, 자외선 등을 각각 인지하는 네 종류 이상의 광수용체를 보유하고 있습니다. 이를 두고 식물이 '네 개의 눈'을 가졌다고 비유하기도 합니다. 이러한 감각 체계는 식물이 이동할 수 없는 한계를 극복하고 주어진 환경에서 최적의 생존 전략을 짜는 데 필수적인 토대가 됩니다. 인류 문명 1만 년의 역사 동안 식물은 의식주의 모든 요소를 제공하며 생존의 근간이 되어왔습니다. 다가올 2050년, 지구 인구가 100억 명에 육박할 것으로 예측되는 상황에서 현재의 작물 생산량으로는 심각한 식량 위기를 피하기 어렵습니다. 따라서 식물의 생명 현상을 깊이 이해하고 작물의 생산 효율을 높이는 연구는 인류의 미래를 지키는 필수적인 과제입니다. 식물학은 단순히 자연을 탐구하는 학문을 넘어, 다가올 위기에 대응하고 지속 가능한 인류의 삶을 보장하기 위한 핵심적인 열쇠를 쥐고 있습니다. 식물의 진화 과정은 광합성을 통한 에너지 자립과 고착 생활이라는 독특한 선택의 결과입니다. 광합성 세균과의 세포 내 공생을 통해 스스로 에너지를 얻게 된 식물은 움직일 필요가 없어졌고, 대신 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 단단한 세포벽을 발달시켰습니다. 이러한 세포벽의 형성은 식물을 한곳에 머물게 했지만, 동시에 다세포 생물로서 독자적이고 다양한 진화의 길을 걷게 하는 동력이 되었습니다. 식물이 보여주는 생명력과 적응의 역사는 동물의 진화와는 또 다른 관점에서 생명의 신비로움을 우리에게 일깨워 줍니다.

이일하

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생명과학

[포럼] Quantum Technology: Next Game Changer? (차세대 신기술과 혁신성장동력으로서 양자정보기술)

양자 기술은 현대 과학의 가장 심오한 영역인 양자 역학을 기반으로 하며, 우리 시대를 바꿀 차세대 게임 체인저로 주목받고 있습니다. 원자와 전자 같은 미시 세계의 원리를 이용하는 이 기술은 단순히 계산 속도를 높이는 것을 넘어, 기존의 디지털 방식으로는 해결할 수 없었던 복잡한 문제들을 풀 수 있는 열쇠를 제공합니다. 인류가 달에 첫발을 내디뎠던 아폴로 11호의 순간처럼, 양자 기술은 우리가 한 번도 가보지 못한 새로운 세상을 열어줄 역사적인 전환점이 될 것입니다. 양자 역학의 핵심은 중첩과 얽힘이라는 독특한 현상에 있습니다. 중첩은 하나의 입자가 동시에 여러 상태로 존재할 수 있음을 의미하며, 얽힘은 멀리 떨어진 입자들이 서로 긴밀하게 연결되어 정보를 공유하는 현상을 말합니다. 이러한 특성을 활용한 큐비트는 기존 컴퓨터의 비트가 가진 0과 1의 한계를 뛰어넘어 기하급수적인 연산 능력을 발휘하게 합니다. 비록 직관적으로 이해하기 어려운 신비로운 영역이지만, 이는 자연의 본질을 가장 정확하게 설명하는 원리이자 미래 기술의 근간이 됩니다. 현재 우리는 '잡음이 있는 중간 규모 양자 장치', 즉 NISQ 시대를 지나고 있습니다. 수십 개에서 수백 개의 큐비트를 가진 장치들이 등장하며 기존 슈퍼컴퓨터의 성능을 위협하고 있지만, 여전히 외부 환경과의 상호작용으로 발생하는 오류를 극복해야 하는 과제가 남아 있습니다. 양자 시스템은 매우 민감하여 아주 작은 간섭에도 정보가 손실될 수 있기 때문에, 이를 보호하기 위한 양자 오류 수정 기술과 더 정밀한 하드웨어 개발이 필수적입니다. 이는 21세기 과학 기술이 직면한 가장 거대한 도전 중 하나로 평가받습니다. 양자 컴퓨팅의 잠재력은 다양한 산업 분야에서 혁신을 예고하고 있습니다. 특히 자연의 복잡한 분자 구조를 모방하는 능력을 통해 신약 개발, 배터리 설계, 촉매 개선 등 화학 및 재료 과학 분야에서 획기적인 발전을 가져올 것입니다. 또한 금융 포트폴리오 최적화, 물류 네트워크 관리, 머신러닝의 고도화 등 방대한 데이터를 처리해야 하는 영역에서도 양자 기술은 강력한 도구가 될 것입니다. 이러한 변화는 하루아침에 이루어지기보다 점진적으로 우리 삶의 방식을 근본적으로 바꾸어 놓을 것입니다. 전 세계적으로 양자 기술 생태계는 과학의 영역을 넘어 공학적 실현 단계로 빠르게 진입하고 있습니다. IBM과 같은 거대 기업부터 수백 개의 혁신적인 스타트업들이 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 앞다투어 내놓고 있으며, 클라우드를 통해 누구나 양자 컴퓨터에 접근할 수 있는 환경이 조성되었습니다. 과거 트랜지스터가 보청기와 라디오를 통해 대중화되었듯, 양자 기술 또한 우리가 예상치 못한 '킬러 애플리케이션'을 통해 일상에 스며들 것입니다. 이제는 기술의 원리를 넘어 그 유용성과 접근성에 집중해야 할 때입니다. 양자 기술은 연구실 안의 수식에만 머물지 않고 예술과 대중 문화로 그 영역을 넓히고 있습니다. 개별 원자를 움직여 만든 세계에서 가장 작은 영화나 양자 역학의 원리를 시각화한 예술 작품들은 대중이 미시 세계의 경이로움을 경험하게 합니다. 또한 빛의 입자인 광자를 이용한 양자 컴퓨터 연구나 실리콘 포토닉스 기술의 발전은 양자 정보 처리를 더욱 현실적인 단계로 끌어올리고 있습니다. 이러한 다각적인 접근은 양자 기술이 단순한 도구를 넘어 인류의 상상력을 자극하는 새로운 문화적 코드가 될 수 있음을 보여줍니다. 미래의 양자 시대는 이미 우리 앞에 와 있으며, 한국 또한 우수한 인재와 연구 자금을 바탕으로 이 거대한 흐름에 동참하고 있습니다. 초기에는 불확실성으로 가득했던 양자 정보 과학 분야가 이제는 국가의 미래 성장을 이끌 핵심 동력으로 자리 잡았습니다. 젊은 과학자들의 도전 정신과 산학연의 긴밀한 협력은 한국이 양자 기술의 주도권을 확보하는 데 결정적인 역할을 할 것입니다. 양자 기술이 가져올 혁신은 디지털 혁명 그 이상의 가치를 창출하며, 인류의 지속 가능한 발전을 위한 새로운 비전을 제시할 것입니다.

김정상, 손영익, 손훈, 이준구, 조엘, Andreas J. Heinrich(안드레아스 하인리히), Jerry M. Chow(제리 초우), John Preskill(존 프레스킬)

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물리학
수학

[과학관 Life] 어디까지 해봤니? 곤충 생태 디오라마

자연은 나무와 풀, 꽃, 그리고 수많은 곤충이 어우러져 하나의 거대한 생태계를 구성하는 공간입니다. 이러한 자연의 신비로움을 작은 공간에 압축하여 표현하는 방법 중 하나가 바로 디오라마 제작입니다. 클레이와 같은 친숙한 재료를 활용해 숲속의 한 장면을 재현하다 보면, 생태계의 구성 요소들이 어떻게 조화를 이루며 살아가는지 깊이 있게 이해할 수 있습니다. 이는 단순한 만들기를 넘어 생명에 대한 존중과 관찰력을 기르는 소중한 경험이 됩니다. 디오라마의 기초가 되는 지면을 만들 때는 색의 혼합이 중요합니다. 노란색과 빨간색, 검은색 클레이를 적절히 섞으면 실제 흙과 유사한 갈색 흙을 표현할 수 있습니다. 판 위에 반죽을 고르게 펴 바른 뒤, 칫솔을 이용해 표면을 콕콕 찍어주면 거친 흙의 질감이 살아나 더욱 실감 나는 지면이 완성됩니다. 여기에 파란색과 흰색을 섞어 만든 작은 연못을 배치하고, 주변에 회색 돌담을 쌓아 올리면 자연스러운 수변 공간의 기틀이 마련됩니다. 기초 공사가 끝난 지면 위에는 생명력을 불어넣는 작업이 이어집니다. 목공풀을 얇게 바른 뒤 인공 이끼를 곳곳에 붙여주면, 메마른 지면이 푸른 생명력이 넘치는 숲으로 변모합니다. 이끼의 불규칙한 배치는 자연스러운 숲의 바닥을 재현하는 데 효과적이며, 이는 이후에 배치될 곤충과 동물들이 더욱 돋보이게 하는 배경 역할을 합니다. 작은 디테일 하나하나가 모여 전체적인 완성도를 높이고, 마치 실제 숲을 옮겨 놓은 듯한 착각을 불러일으키게 됩니다. 곤충 생태계의 주인공이라 할 수 있는 장수풍뎅이는 그 구조를 세밀하게 파악하여 제작해야 합니다. 곤충의 기본 구조인 머리, 가슴, 배를 각각 나누어 형태를 잡고, 배 부분에는 마디를 표현하여 사실감을 더합니다. 특히 장수풍뎅이의 상징인 멋진 머리뿔은 도구를 활용해 끝부분을 갈라주어 특유의 강인한 모습을 재현합니다. 검은색 클레이로 매끈하게 빚어낸 딱지날개와 가슴뿔까지 더해지면, 숲속의 천하장사다운 위용을 갖춘 장수풍뎅이가 완성되어 디오라마의 중심을 잡아줍니다. 마지막으로 숲의 풍경을 더욱 풍성하게 만들어줄 요소들을 추가합니다. 갈색 클레이로 나무 그루터기를 만들어 나이테와 질감을 표현하고, 연못에는 노란색 오리를 띄워 평화로운 분위기를 연출합니다. 오리의 날개깃을 조각칼로 섬세하게 묘사하고 귀여운 리본이나 꽃 장식을 더하면 예술적인 감각이 돋보이는 작품이 됩니다. 이렇게 완성된 생태 디오라마는 자연의 조화로움을 시각적으로 보여주는 훌륭한 장식품이자, 우리 곁에 살아 숨 쉬는 작은 자연의 기록이 됩니다.

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

[인터뷰] 최길주_식물의 씨는 시간을 계산한다?! | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물은 눈이나 귀가 없지만 주변 환경을 정교하게 인식하며 살아갑니다. KAIST 최길주 교수는 식물이 빛을 어떻게 인지하고 반응하는지를 연구하며 식물의 생존 전략을 탐구합니다. 식물은 옆에 다른 식물이 있는지, 혹은 나무 그늘 아래에 있는지를 빛의 조건을 통해 파악합니다. 예를 들어 숲속의 소나무는 경쟁자들 사이에서 살아남기 위해 옆으로 퍼지기보다 위로 길게 자라는 선택을 합니다. 이러한 반응은 식물 내부에 존재하는 '피토크롬'이라는 광수용체 덕분에 가능하며, 이를 통해 식물은 최적의 성장 방향을 결정합니다. 많은 식물 씨앗은 싹을 틔우기 위해 빛을 필요로 합니다. 땅속 깊은 곳에 묻힌 씨앗은 빛이 닿지 않아 발아하지 않고 휴면 상태를 유지하지만, 홍수로 흙이 뒤집히거나 적절한 깊이에 위치하게 되면 빛을 감지해 생명 활동을 시작합니다. 이는 잡초가 농경지에서 갑자기 무성해지는 이유이기도 합니다. 또한 식물마다 발아 속도가 다른데, 배가 잘 발달한 무나 배추는 금방 싹이 트는 반면, 당근이나 인삼처럼 미숙한 상태의 씨앗은 충분한 발달 시간을 거친 후에야 비로소 세상 밖으로 나옵니다. 식물의 생명력은 인간의 상상을 초월할 정도로 끈질기고 경이롭습니다. '부처손'이라 불리는 식물은 수분이 전혀 없는 극한의 건조 상태에서도 바스라질 듯 견디다가, 물을 만나면 다시 푸르게 살아나는 놀라운 회복력을 보여줍니다. 씨앗의 수명 또한 놀라워서 고려시대 연꽃 씨앗이 수백 년 만에 꽃을 피우기도 하고, 시베리아에서는 무려 13,000년 전의 씨앗이 발아에 성공한 사례도 있습니다. 수천 년을 사는 브리슬콘 소나무처럼 식물은 개체 혹은 클론의 형태로 지구상에서 가장 오랜 시간 생명을 유지하는 존재입니다. 우리가 흔히 식물이라고 부르는 범주는 생물학적으로 매우 흥미로운 구분을 가집니다. 이끼나 고사리, 꽃을 피우는 육상 식물은 좁은 의미의 식물에 해당하며, 바닷속 김과 같은 녹조류나 홍조류도 넓은 의미의 식물로 분류됩니다. 하지만 흥미롭게도 미역은 식물학적으로 식물이 아닙니다. 이는 세포 내 엽록체가 형성된 기원이 다르기 때문인데, 남세균이 직접 세포 안으로 들어온 1차 내부 공생을 거친 것만 식물로 인정합니다. 미역처럼 이미 공생이 일어난 세포를 다시 먹어 형성된 계통은 식물과 다른 길을 걷게 된 것입니다. 식물 연구는 단순히 자연을 관찰하는 것을 넘어 인류 문명을 지탱하는 핵심적인 활동입니다. 벼, 밀, 옥수수와 같은 작물은 인류 생존의 근간이며, 이들에 대한 이해는 곧 우리 문명의 유지와 직결됩니다. 식물은 물, 공기, 빛이라는 필수 조건 외에도 '시간'이라는 요소를 정교하게 계산합니다. 어떤 씨앗은 수확 후 일정 시간이 지나야만 발아하는 특성을 지니는데, 이는 죽은 듯 보이는 씨앗 내부에서 끊임없이 시간이 흐르고 있음을 시사합니다. 이러한 식물의 신비로운 메커니즘을 이해하는 것은 생명의 본질에 다가가는 과정입니다.

최길주

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 조현우_뿌리를 식물의 뇌라고 말할 수 있을까? | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

농업은 단순히 먹거리를 생산하는 1차 산업을 넘어, 식물이 성장하는 근본적인 원리를 탐구하는 기초 과학의 영역입니다. 식물 연구는 인간의 풍요로운 삶뿐만 아니라 지구가 함께 건강해질 수 있는 방법을 찾는 여정이라 할 수 있습니다. 한곳에 뿌리를 내리고 움직일 수 없는 식물에게 성장은 주어진 환경에 적응하며 다음 세대를 이어가는 치열한 생존 게임과 같습니다. 이러한 식물의 고군분투를 이해하는 것은 생명 본연의 가치를 깨닫는 중요한 시작점이 됩니다. 식물의 성장에 가장 필수적인 요소는 빛과 물이지만, 모든 식물이 동일한 조건을 요구하는 것은 아닙니다. 지구상에 존재하는 40만 종의 식물들은 각기 선호하는 빛의 파장이 다르며, 어떤 종은 적외선을, 어떤 종은 청색광을 더 좋아하기도 합니다. 이러한 다양성은 식물이 각자의 환경에서 살아남기 위해 선택한 진화의 결과입니다. 식물형태학은 이처럼 다양한 형태가 어떤 환경 적응 과정을 거쳐 형성되었는지, 그리고 그 속에 숨겨진 공통적인 원리는 무엇인지 탐구하는 학문입니다. 인류가 생명 과학 분야에서 이룩한 위대한 발견들 중 상당수는 식물 연구에서 시작되었습니다. 유전 법칙을 밝힌 멘델의 완두콩 실험부터, 현대 의학의 핵심인 줄기세포라는 개념의 어원 역시 식물의 줄기에서 비롯되었습니다. 또한 유전자 이동 현상을 처음 발견하게 해준 것도 옥수수 연구였습니다. 이처럼 식물은 인류의 지적 발전에 지대한 공헌을 해왔으며, 우리가 생명체를 이해하는 방식에 혁신적인 변화를 불러일으킨 반전 매력을 지니고 있습니다. 지구의 생물량 중 탄소의 80% 이상을 식물이 차지하고 있다는 사실은 식물이 실질적으로 지구를 지배하는 주인공임을 시사합니다. 육상 생태계가 생명체가 살 수 있는 환경으로 조성된 것 역시 식물의 역할이 결정적이었습니다. 현재 인류가 직면한 가장 큰 위기인 기후 변화 문제를 해결할 열쇠 또한 식물이 쥐고 있습니다. 지구의 환경을 근본적으로 바꾸어 놓았던 식물의 힘을 빌려, 우리는 위기에 처한 지구를 다시 회복시킬 수 있는 실마리를 찾을 수 있을 것입니다. 최근 연구에 따르면 식물의 뿌리는 단순히 양분을 흡수하는 기관을 넘어, 주변 환경을 감지하고 반응하는 '뇌'와 같은 역할을 수행합니다. 뿌리는 물을 찾아 이동할 뿐만 아니라, 화학 물질을 내뿜어 주변 식물이나 미생물과 소통하며 복잡한 관계망을 형성합니다. 식물이 어떻게 길어지고 두꺼워지는지, 그 성장 과정을 정밀하게 이해하는 것은 농업의 미래를 설계하는 데 필수적입니다. 식물의 성장을 깊이 있게 들여다봄으로써 우리는 자연과 공존하는 새로운 길을 모색할 수 있습니다.

조현우

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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

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생명과학

[인터뷰] 김기중_인간처럼 개성이 뚜렷한 나무들!?! | 2022 봄 카오스강연 '식물행성(plant planet)'

식물학자의 시선으로 바라본 식물은 단순한 생명체 이상의 의미를 지닙니다. 아프리카의 척박한 환경에서 살아가는 바오밥나무를 관찰하다 보면, 나무마다 각기 다른 개성이 뚜렷하다는 사실을 깨닫게 됩니다. 이는 마치 인간이 저마다 다른 성격과 특징을 가진 것과 같습니다. 생텍쥐페리의 소설 속 바오밥나무가 우리에게 친숙한 것처럼, 식물은 우리 곁에서 고유한 생명력을 뽐내며 존재합니다. 식물을 깊이 이해하려는 노력은 결국 우리 인간의 지적 탐구 영역을 넓히는 과정이며, 알면 알수록 더 많은 궁금증을 자아내는 식물만의 독특한 매력에 빠져들게 합니다. 식물의 진화 과정에서 나타나는 변화는 인류의 기술 혁신과 닮아 있습니다. 라이트 형제의 초기 비행기가 오늘날의 거대한 항공기로 발전했듯, 식물 역시 작은 변화의 시도를 통해 거대한 진화의 물줄기를 만들어냈습니다. 특히 이동성이 없는 식물은 기후 변화에 매우 민감하게 반응하며 생존을 위한 혁신을 거듭합니다. 최근 한반도 남쪽의 식물들이 북상하거나 난대성 식물이 내륙에서 발견되는 현상은 기후 변화에 적응하려는 식물들의 치열한 노력을 보여줍니다. 이러한 적응 과정은 식물이 지구상에서 번성할 수 있었던 핵심적인 이유이자 진화의 원동력이 됩니다. 생명의 역사를 거슬러 올라가면 식물 세포의 탄생은 매우 흥미로운 과정을 거쳤음을 알 수 있습니다. 초기 지구 환경에서 초기 진핵 세포에 세균이 들어와 미토콘드리아가 형성된 동물성 세포가 먼저 등장했고, 이후 광합성을 하는 남세균이 공생하며 식물성 세포가 만들어졌습니다. 이는 식물이 에너지를 스스로 생산하기 이전에 이미 환경 속의 유기물을 이용하는 생명체들이 존재했음을 시사합니다. 이러한 세포 수준의 공생과 변화는 식물이 광합성이라는 강력한 생존 전략을 갖추게 된 결정적인 계기가 되었으며, 복잡한 생태계의 기초를 닦는 중요한 전환점이 되었습니다. 식물이 물속에서 육지로 진화하기 이전부터 이미 암수의 구분이 존재했다는 사실은 놀랍습니다. 조류 조상에서 시작된 이러한 생식 과정은 육상으로 이동하며 더욱 정교해졌습니다. 또한, 단세포에서 군체를 이루고 다세포 생물로 진화하는 과정에서 식물은 세포 간의 네트워크를 형성하며 구조적 완성을 이루었습니다. 특히 세균으로부터 전수받은 능력을 바탕으로 만들어진 세포벽은 식물 진화의 신의 한 수였습니다. 셀룰로스로 이루어진 세포벽은 외부 환경으로부터 세포를 보호하고 삼투압에 저항하며 식물이 육상 환경에 성공적으로 안착할 수 있도록 도왔습니다. 현재 지구상에는 약 40만 종의 육상 식물이 존재하며, 이들의 역사는 끊임없는 혁신과 적응의 연속이었습니다. 아널드 토인비가 인류 역사를 '도전과 응전'으로 정의했듯이, 식물의 6억 년 진화사 역시 새로운 환경에 대한 도전과 그에 따른 혁신적인 응전의 기록입니다. 끊임없이 새로운 기술을 개발해 생존하는 기업처럼, 식물 또한 변화하는 지구 환경에 맞춰 자신을 혁신해온 종만이 번성할 수 있었습니다. 식물의 진화 역사를 혁신과 적응의 관점에서 바라보는 것은 생명의 신비를 이해하는 동시에, 우리 삶과 사회가 나아가야 할 방향에 대해서도 깊은 통찰을 제공합니다.

김기중

카오스재단카오스강연

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.

카오스재단술술과학

생명과학

[과학자가 쓴 과학책 #27] 이원영_물 속을 나는 새 ㅣ 펭귄이 이렇게 귀엽게 생긴 이유는?

남극 세종과학기지로 향하는 길은 멀고도 험난합니다. 칠레의 푼타아레나스를 거쳐 비행기를 네 번이나 갈아타고, 고무보트까지 동원해야 비로소 닿을 수 있는 대장정입니다. 약 30시간의 비행을 포함해 총 4박 5일이 소요되는 이 여정은 지루할 법도 하지만, 창밖으로 펼쳐지는 끝없는 얼음 대륙을 마주하는 순간 경이로움으로 바뀝니다. 200년 전 인류가 처음 이 땅을 밟았을 때 느꼈을 설렘과 초조함이 교차하며, 하얀 얼음으로 뒤덮인 신비로운 세계가 연구자를 맞이합니다. 연구자의 일상은 낭만과는 거리가 멉니다. 커다란 그물을 들고 펭귄을 쫓는 모습은 마치 침입자와 같습니다. 인간을 극도로 경계하는 도시의 까치와 달리, 남극의 펭귄들은 인간에 대한 두려움이 적어 연구가 수월한 편이지만 미안한 마음은 지울 수 없습니다. 연구를 위해 잠시 포획하는 과정에서 펭귄이 느끼는 스트레스를 최소화하려 노력하며, 이들이 야생에서 보여주는 본연의 행동을 방해하지 않으려 세심한 주의를 기울입니다. 과학자로서의 사명감과 생명에 대한 애정 사이에서 끊임없이 고민하며 연구는 계속됩니다. 펭귄의 삶에서 육지에서의 모습은 극히 일부분에 불과합니다. 일생의 80% 이상을 차가운 바닷속에서 보내는 이들의 비밀을 풀기 위해 '바이오로깅' 기술이 활용됩니다. 펭귄의 몸에 GPS, 비디오 카메라, 가속도계 등을 부착하여 인간이 직접 관찰할 수 없는 심해의 활동을 기록합니다. 최근 21세기에 들어서야 본격적으로 발달한 이 장비들은 펭귄이 얼마나 깊이 잠수하는지, 물속에서 머리를 몇 번 움직여 먹이를 사냥하는지 등 베일에 싸여 있던 수중 생태를 생생하게 드러내 줍니다. 물속에서 펭귄은 날개를 이용해 마치 하늘을 날듯 유려하게 움직입니다. 이들은 포식자인 표범물개로부터 자신을 보호하기 위해 여러 마리가 동시에 잠수하는 '싱크로나이즈드 다이빙'을 수행합니다. 여럿이 함께 움직임으로써 포식자의 시선을 분산시키는 희석 효과와 감시의 눈을 늘리는 정찰 효과를 얻는 것입니다. 수면 근처로 크릴을 몰아 사냥하고 동료들과 끊임없이 의사소통하며 살아가는 모습은 펭귄이 단순한 새를 넘어 남극 바다에 완벽히 적응한 '물속을 나는 새'임을 증명합니다. 펭귄을 자세히 들여다보면 개체마다 고유한 특징이 있음을 알 수 있습니다. 얼굴의 점무늬나 부리의 모양이 저마다 달라, 이들을 하나의 집단이 아닌 독립된 개체로 존중해야 함을 깨닫게 됩니다. 또한 이들이 배출하는 엄청난 양의 분변은 남극의 토양 생태계를 변화시키는 중요한 역할을 합니다. 분변의 흔적은 인공위성 사진을 통해 황제펭귄의 새로운 번식지를 찾아내는 결정적인 단서가 되기도 합니다. 이처럼 펭귄의 존재는 그 자체로 남극 생태계의 거대한 순환을 이끄는 핵심적인 고리입니다. 하지만 평화로워 보이는 남극에도 기후 위기의 그림자가 짙게 드리워져 있습니다. 최근 남극의 여름 기온이 영상 20도까지 치솟는 이상 고온 현상이 발생하며 빙하가 빠르게 녹아내리고 있습니다. 빙하가 녹으며 유입된 토사 입자들은 펭귄의 주식인 크릴의 아가미를 막아 대규모 폐사를 유발합니다. 실제로 지난 수십 년 사이 턱끈펭귄과 황제펭귄의 개체 수가 급격히 감소했다는 보고가 잇따르고 있습니다. '지구 최후의 날 빙하'라 불리는 스웨이츠 빙하의 붕괴는 펭귄뿐만 아니라 인류 전체의 생존을 위협하는 경고등입니다. 펭귄은 남극 생태계의 상위 포식자이자 환경 변화를 가장 먼저 감지하는 지표 생물입니다. 특히 바다 얼음 위에서만 번식하는 황제펭귄은 서식지 파괴로 인해 세기말이면 멸종 위기에 처할 것이라는 비관적인 전망이 나옵니다. 우리가 펭귄을 보호해야 하는 이유는 단순히 그들이 귀엽기 때문이 아닙니다. 펭귄이 사라진 지구는 결국 인간도 살 수 없는 곳이 될 것이기 때문입니다. 펭귄을 살리자는 외침은 곧 인류의 지속 가능한 미래를 위한 절박한 호소이며, 지금 당장 온실가스 감축을 위해 행동해야 하는 이유입니다.

이원영

카오스재단읽다과학

생명과학
지구환경과학

[인터뷰] 이원영_펭귄은 결코 인간을 반기지 않는다

펭귄이 귀엽게 보이는 이유는 남극의 혹독한 환경에 적응한 결과입니다. 차가운 바닷속에서 체온을 유지하기 위해 두꺼운 지방층을 갖게 되면서 몸이 둥글둥글해졌고, 물의 저항을 줄이기 위해 유선형 체형으로 진화했습니다. 이러한 신체적 특징은 인간의 아기와 비슷한 체형을 연상시켜 우리에게 친숙함과 귀여움을 줍니다. 하지만 이는 펭귄이 의도한 것이 아니라, 극한의 추위 속에서 살아남기 위해 선택한 생존 전략의 산물이며 그들의 삶 자체가 담긴 모습입니다. 펭귄은 주로 남반구에 서식하며, 특히 황제펭귄과 아델리펭귄은 남극의 혹독한 환경에 완벽히 적응했습니다. 남극은 다른 동물들이 쉽게 접근할 수 없는 장벽이었지만, 적응에 성공한 펭귄들에게는 경쟁자가 없는 기회의 땅이 되었습니다. 반면 북극에는 북극곰이나 여우 같은 강력한 포식자들이 존재하여 펭귄이 정착하기 어렵습니다. 과거 인간이 펭귄을 북극에 이주시키려 시도한 적도 있었으나, 생태계의 차이로 인해 결국 실패로 돌아갔습니다. 최근 펭귄은 기후 변화와 인간의 무분별한 어업 활동으로 인해 심각한 위기에 처해 있습니다. 지구 온난화로 빙하가 녹아 서식지가 줄어들고 있으며, 인간이 건강기능식품인 크릴오일을 얻기 위해 펭귄의 주 먹이원인 크릴을 대량으로 포획하면서 먹이 경쟁이 심화되고 있습니다. 특히 세종과학기지 인근 지역에서는 펭귄 개체 수가 눈에 띄게 감소하고 있어, 인간의 활동이 남극 생태계에 미치는 영향에 대한 경각심이 필요한 시점입니다. 우리는 흔히 펭귄을 호기심 많고 친근한 동물로 오해하곤 하지만, 사실 이들은 인간을 반기는 것이 아니라 단지 육상 포식자에 대한 경험이 없을 뿐입니다. 펭귄에게 인간은 수천만 년 동안 본 적 없는 낯선 존재이며, 이들에게 가까이 다가가 촬영하거나 접촉하는 행위는 극심한 스트레스를 유발합니다. 펭귄을 '남극의 일진'이라 부르는 등의 인간 중심적인 일반화보다는, 이들을 생태계의 상위 포식자로서 존중하며 적절한 거리를 유지하는 태도가 중요합니다. 해양 조류인 펭귄은 먹이를 섭취하는 과정에서 다량의 염분을 함께 들이키게 됩니다. 몸 안에 쌓인 과도한 소금기를 배출하기 위해 펭귄은 콧구멍 뒤쪽에 발달한 '염분샘'이라는 특별한 기관을 활용합니다. 신장처럼 노폐물을 걸러내는 이 기관을 통해 염분을 몸 밖으로 내보내는데, 이때 염분을 흘려보낼 민물이 필요합니다. 남극은 비가 내리지 않는 건조한 곳이기에 펭귄은 눈이나 얼음 조각을 먹어 수분을 보충하며 체내 염분 농도를 조절합니다. 북극에서 만난 사향소는 빙하기를 거쳐 살아남은 원시적인 생명력을 보여줍니다. 매머드와 함께 이동하며 진화해온 사향소는 현재 캐나다와 그린란드 일부 지역에만 서식하는 희귀한 동물입니다. 소보다는 산양에 가까운 분류학적 특징을 지니며, 추위를 견디기 위한 길고 치렁치렁한 털이 인상적입니다. 광활한 북극 대지에서 마주한 사향소의 거대한 존재감과 거친 숨소리는 자연의 신비로움과 함께 야생 동물이 지닌 본연의 에너지를 느끼게 해줍니다. 펭귄의 의사소통 연구는 이들의 사회적 삶을 이해하는 중요한 열쇠입니다. 펭귄들은 먼바다에서 먹이를 찾을 때 특정한 소리를 내어 동료들과 위치를 공유하고 무리를 짓는데, 이는 거친 파도 속에서도 협력하기 위한 생존 기술입니다. 우리는 펭귄을 단순히 관찰의 대상이나 귀여운 마스코트로만 여길 것이 아니라, 지구라는 행성을 공유하는 동등한 구성원으로 바라봐야 합니다. 이들이 직면한 위기를 해결하기 위해 인간의 책임을 다하고 공존의 길을 모색하는 것이 진정한 과학의 역할일 것입니다.

이원영

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[2022 특별한 과학강연1] 흙 한 자밤의 우주 _이정모 관장

'자밤'이라는 예쁜 우리말이 있습니다. 엄지와 검지, 중지 세 손가락 끝으로 집을 수 있는 정도의 분량을 뜻하는데요. 이 작은 흙 한 자밤 속에는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 거대한 우주가 담겨 있습니다. 토양학에서는 흙 속의 빈 공간인 '공극'을 매우 중요하게 여깁니다. 이 공극 속에 생명 유지에 필수적인 물과 공기가 가득 머물기 때문입니다. 흙은 단순히 발에 밟히는 딱딱한 지표면이 아니라, 수많은 생명체가 숨 쉬고 활동할 수 있도록 정교하게 설계된 삶의 터전이자 생명을 품는 거대한 그릇과 같습니다. 흙 속에는 지렁이부터 눈에 보이지 않는 미생물까지 경이로운 생태계가 펼쳐져 있습니다. 찰스 다윈은 무려 40년 동안 지렁이를 연구하며 이들이 지구 역사에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 증명해냈습니다. 또한, 흙 속의 곰팡이 균사들은 마치 거대한 생물학적 네트워크처럼 식물의 뿌리들을 연결하여 정보를 주고받습니다. 흙 한 자밤에는 지구 인구보다 많은 약 10억 마리의 생명체가 살고 있으며, 이들의 공생과 연결은 수억 년 전부터 이어져 온 지구상에서 가장 오래된 생물학적 네트워크라 할 수 있습니다. 지구는 태양계의 암석형 행성 중에서도 물을 머금은 대지를 가진 특별한 곳입니다. 생명이 살기 위해서는 물이 필수적이지만, 그 물을 담아낼 흙이라는 그릇이 없다면 생태계는 유지될 수 없습니다. 탄소 역시 생명의 근간을 이루는 원소로, 우리 몸의 단백질과 DNA를 구성하는 핵심 요소입니다. 하지만 산업혁명 이후 화석 연료의 과도한 사용으로 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 높아졌고, 이는 기후 위기라는 거대한 과제를 우리에게 던져주었습니다. 탄소 자체는 죄가 없으나 그 균형이 깨진 것이 문제입니다. 기후 위기에 대응하기 위해 우리는 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지로의 전환과 제로 에너지 빌딩 도입 등 다양한 기술적 노력을 기울이고 있습니다. 그런데 많은 이들이 간과하는 강력한 해결책이 바로 우리 발밑의 흙에 있습니다. 토양은 대기보다 훨씬 더 많은 양의 탄소를 저장할 수 있는 거대한 저장소입니다. 과학자들은 흙을 기후 변화에 대항할 '비밀 병기'라고 부르기도 합니다. 흙을 건강하게 살리는 것만으로도 대기 중의 탄소를 효과적으로 가두고 지구 온난화의 속도를 늦추는 데 큰 기여를 할 수 있습니다. 헨리 데이비드 소로는 천국이 우리 머리 위뿐만 아니라 발아래에도 있다고 말했습니다. 우리가 발밑의 토양을 어떻게 관리하느냐에 따라 그곳은 생명의 천국이 될 수도, 탄소가 뿜어져 나오는 지옥이 될 수도 있습니다. 육류 소비를 줄여 목초지를 숲으로 되돌리고, 토양을 황폐화하지 않는 지속 가능한 농법을 고민해야 합니다. 물과 공기처럼 흙 또한 결코 공짜로 주어지는 무한한 자원이 아님을 깨달아야 합니다. 흙의 가치를 재발견하고 가꾸는 일이야말로 인류가 지구에서 지속적으로 생존할 수 있는 유일한 길입니다.

국립과천과학관과학강연👨‍🏫

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크리스마스 과학토크 "크리스마스와 기후변화"

핀란드 로바니에미에는 전 세계 아이들의 동심이 모이는 산타 마을이 있습니다. 이곳은 북극권 경계에 위치하여 실제로 산타에게 편지를 보내면 답장을 받을 수 있는 특별한 장소이기도 합니다. 하지만 최근 이 평화로운 산타 마을을 포함한 북극권이 심각한 기후 위기의 위협을 받고 있습니다. 지구 온난화로 인해 산타가 거주하는 북극권의 환경이 급격하게 변하고 있으며, 이는 단순히 먼 나라의 이야기가 아닌 우리 모두의 생존과 직결된 문제가 되고 있습니다. 북극권의 기온 상승은 다른 지역보다 훨씬 빠르고 심각하게 진행되고 있습니다. 본래 북극권의 눈과 얼음은 태양 에너지를 반사하여 지구의 온도를 조절하는 중요한 역할을 하지만, 얼음이 녹으면서 태양 에너지가 대기를 직접 가열하게 됩니다. 흰 눈이 사라진 자리는 열을 더 많이 흡수하게 되고, 이는 다시 얼음을 더 빨리 녹이는 악순환으로 이어집니다. 이러한 이상 기온 현상으로 인해 북극권의 여름 기온이 36도까지 치솟는 등 북극권의 계절 감각은 이미 우리가 알던 것과 많이 달라졌습니다. 북극권의 지구 온난화는 우리나라와 같은 중위도 지역의 겨울 날씨에도 직접적인 영향을 미칩니다. 북극권의 찬 공기를 가두어 두는 역할을 하는 제트기류가 지구 온난화로 인해 약해지면, 갇혀 있던 차가운 공기가 아래로 흘러내려와 극심한 한파를 몰고 옵니다. 과거의 삼한사온 대신 예측하기 어려운 강력한 추위가 지속되는 이유가 바로 여기에 있습니다. 지구는 전체적으로 따뜻해지고 있지만, 역설적으로 우리는 북극권의 위기 때문에 더욱 혹독하고 취약한 겨울을 경험하게 되는 것입니다. 산타의 충성스러운 조력자인 순록들도 생존의 위기에 처해 있습니다. 북극권의 초원인 툰드라에서 이끼를 먹고 사는 순록들은 보통 발굽으로 눈을 파헤쳐 먹이를 찾습니다. 하지만 기온이 올라 눈 대신 비가 내리면 지면이 단단한 얼음층으로 덮여버려 먹이를 찾지 못하게 됩니다. 이로 인해 많은 순록이 굶주림에 시달리며 과거에 비해 몸집이 눈에 띄게 줄어들고 개체 수도 급감하고 있습니다. 루돌프가 썰매를 끌 힘조차 잃어가는 안타까운 현실이 북극권 곳곳에서 벌어지고 있습니다. 기후 위기는 북극곰과 순록의 만남이라는 기이한 생태계 변화까지 초래하고 있습니다. 빙하가 사라져 주된 먹이인 물개를 사냥하기 어려워진 북극곰이 먹이를 찾아 순록의 서식지까지 내려오면서 기존의 먹이사슬이 뒤죽박죽 엉키고 있습니다. 우리가 즐겁게 맞이하는 크리스마스가 앞으로도 지속되기 위해서는 이러한 기후 위기에 대한 경각심이 필요합니다. 산타와 루돌프를 지키기 위한 우리의 작은 실천과 관심이 모일 때, 비로소 지구의 미래와 아이들의 동심을 함께 지켜낼 수 있을 것입니다.

국립과천과학관과학토크🎙️

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[과학자가 쓴 과학책 #23] 김산하_습지주의자 ㅣ 습지, 여러 생물들이 하나의 프레임에 들어오는 순간

생태학자는 자신이 연구하는 생물 종이 사라지는 절망적인 상황을 일상적으로 마주하며 살아갑니다. 이러한 현실 속에서 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 사람들이 자연의 가치를 깊이 체감할 수 있도록 돕는 '경험 디자인'의 역할은 매우 중요합니다. 제품을 더 잘 팔기 위한 전략을 과학과 생태 환경에 적용하여, 사람들이 특정 공간이나 생명체에 대해 더 큰 설득력을 느끼고 소중히 대하도록 만드는 것입니다. 이는 사라져 가는 것들을 지키기 위한 보존 생물학의 절실함에서 비롯된 새로운 시도라고 할 수 있습니다. 과학적 사실을 나열하는 설명조의 문체보다는 문학적인 표현법이 생태계의 경이로움을 전달하는 데 더 효과적일 때가 있습니다. 저서 『습지주의자』는 팟캐스트와 소설 형식을 결합하여 독자가 자신의 삶과 자연에 대한 사유를 자연스럽게 연결하도록 유도합니다. 주인공의 일상과 팟캐스트 진행자의 목소리가 교차하는 독특한 구조는 독자에게 마치 곁에서 이야기를 들려주는 듯한 생생한 경험을 선사합니다. 이러한 실험적인 시도는 과학 콘텐츠가 대중의 감수성에 더 깊이 스며들 수 있는 통로가 되어줍니다. 물은 우리가 구축한 문명 세계의 질서를 깨뜨리는 독특한 성질을 지니고 있습니다. 통제된 병 속의 물과 달리, 자연 속의 물은 제멋대로 흐르며 모든 생명을 잉태하는 근원이 됩니다. 특히 습지는 땅이 물을 머금고 있는 희한한 지형으로, 그 어떤 곳보다 생태적 밀도가 높고 생명력이 넘치는 공간입니다. 물이 있느냐 없느냐에 따라 생명의 번식이 결정되기에, 습지는 전체가 살아 움직이는 듯한 직감적인 경외감을 우리에게 선사합니다. 이는 우리가 자연의 역동성을 가장 가까이서 느낄 수 있는 지점이기도 합니다. 자연계의 어떤 생물도 다른 종을 완전히 몰아내는 방식으로 우점하지는 않습니다. 오직 인간만이 유일하게 대규모로 다른 생명체의 터전을 없애며 군림하고 있습니다. 진정한 공존이란 우리가 자연을 공유하고 있다는 사실을 깨닫는 것에서 시작됩니다. 어린 시절의 순수한 호기심을 되살려 자연 속으로 직접 뛰어들어 탐구하되, 생물을 채취하거나 착취하는 방식이 아닌 함께 살아가는 지혜를 배워야 합니다. 균형을 맞추려는 노력이야말로 인간이 생태계의 일원으로서 회복해야 할 가장 중요한 태도입니다. 습지에 대한 정의는 람사르 협약과 같은 국제적인 기준에만 국한될 필요가 없습니다. 우리 주변의 작은 시냇가, 개울, 혹은 논 근처의 둠벙조차도 수많은 생명이 찾아오는 소중한 습지입니다. 아무리 작은 공간이라도 그곳이 생태계에서 수행하는 역할을 이해한다면, 우리는 자연을 함부로 훼손하지 않고 주관적인 애정을 담아 바라볼 수 있게 됩니다. 나를 포함한 모든 동식물이 함께 이용하는 공간으로서 습지를 재정의할 때, 우리의 일상은 더욱 촉촉하고 풍요로운 감각으로 채워질 것입니다.

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[과학관 Life] 뛰어난 건축설계사 꿀벌

꿀벌은 자연의 뛰어난 건축가이자 우리 생태계에서 매우 중요한 역할을 담당하는 곤충입니다. 오늘은 클레이를 활용해 꿀벌의 생동감 넘치는 모습을 직접 만들어보며 그 구조를 세밀하게 익혀보겠습니다. 먼저 노란색 클레이를 둥글게 빚어 머리를 만들고, 흰색과 검은색으로 초롱초롱한 눈을 표현합니다. 빨간색 더듬이와 하늘색 입을 더하면 꿀벌의 귀여운 얼굴이 완성됩니다. 이러한 과정은 곤충의 신체 부위를 관찰하고 이해하는 데 큰 도움이 됩니다. 머리를 완성했다면 이제 꿀벌의 중심부인 가슴과 배를 만들 차례입니다. 가슴은 노란색과 빨간색을 섞어 만든 주황색 클레이로 약간 각진 사각형 형태로 빚어 머리 뒤에 연결합니다. 꿀벌의 상징인 배는 노란색 타원형에 검은색 줄무늬를 둘러 생동감을 더해줍니다. 배 끝에는 꿀벌의 방어 수단인 침을 물방울 모양으로 만들어 붙여줍니다. 이 과정에서 꿀벌 특유의 색 대비와 형태적 특징을 자연스럽게 이해하며 곤충의 해부학적 구조를 학습할 수 있습니다. 곤충의 특징인 다리와 날개를 만들어 생명력을 불어넣어 봅니다. 꿀벌은 세 쌍의 다리와 두 쌍의 날개를 가지고 있습니다. 민트색으로 빚은 여섯 개의 다리는 가슴 부위에 꼼꼼하게 부착하고, 하늘색 클레이로 만든 네 개의 날개는 물방울 모양으로 다듬어 등에 나란히 배치합니다. 특히 날개 끝부분을 가위로 살짝 다듬어주면 실제 꿀벌의 날개처럼 섬세한 질감을 표현할 수 있어 더욱 완성도 높은 작품이 탄생하게 됩니다. 다리와 날개의 위치를 정확히 잡는 것이 중요합니다. 꿀벌의 뒷다리에는 꽃가루를 뭉쳐 운반하는 특별한 주머니가 있습니다. 이를 표현하기 위해 노란색 클레이로 작은 경단을 만들어 뒷다리에 붙여주면, 부지런히 꽃을 찾아다니는 꿀벌의 모습이 완벽하게 재현됩니다. 꿀벌은 꽃가루를 옮기며 식물의 수분을 돕는 중요한 매개자 역할을 수행합니다. 클레이로 만든 작은 꽃가루 경단은 꿀벌이 생태계에서 얼마나 부지런히 일하고 있는지를 상징적으로 보여주는 중요한 요소가 되며, 자연의 섭리를 깨닫게 해줍니다. 우리가 만든 꿀벌은 인간에게 꿀과 로열젤리, 프로폴리스 같은 유익한 선물을 제공할 뿐만 아니라 지구의 식물들이 열매를 맺도록 돕습니다. 하지만 최근 지구온난화와 환경오염으로 인해 이 소중한 꿀벌들이 점차 사라지고 있어 안타까움을 자아냅니다. 클레이 꿀벌을 만들며 느꼈던 즐거움을 넘어, 자연을 소중히 여기고 보호하려는 마음을 갖는 것이 무엇보다 중요합니다. 작은 곤충 한 마리가 우리 지구를 지탱하는 큰 힘임을 잊지 말고 환경 보호에 동참해야 합니다.

국립과천과학관곤충 Life🐝

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[연구뭐하지] 강호정 교수_연세대학교 '생태공학연구실' | 미생물과 기후변화의 관계..?! 다양한 사람들이 다양한 미생물을 연구하는 곳

연세대학교 생태공학연구실은 기후 변화로 인해 급격히 변화하는 전 지구적 생태계를 연구하며, 이러한 변화가 생태계에 어떤 생물학적 피드백을 주는지 탐구하는 것을 핵심 목표로 삼고 있습니다. 연구원들은 각자 숲, 습지, 북극, 도시 생태계 등 서로 다른 환경을 대상으로 연구를 수행하며, 개별적인 연구 결과들을 하나로 합쳐 전 지구적 탄소 순환이 어떻게 변화하고 있는지 파악합니다. 기후 위기의 시대에 탄소의 흐름을 정확히 이해하는 것은 환경 변화에 대응할 수 있는 과학적 근거를 마련하는 매우 중요한 과정이라고 할 수 있습니다. 연구실의 주요 관심사 중 하나는 이산화탄소보다 강력한 온실효과를 일으키는 메탄입니다. 산림 토양이 메탄을 흡수하는 능력을 실측하고 추정하는 연구를 통해 전 지구적 산림의 역할을 규명하는 데 집중하고 있습니다. 또한, 갯벌에 침입 식물이 유입되었을 때 발생하는 메탄의 양을 측정하거나, 도시 공원의 미생물 분포가 지역별로 어떻게 다른지 분석하는 등 우리 주변의 다양한 생태계를 면밀히 조사합니다. 이러한 현장 중심의 연구는 기후 변화의 메커니즘을 구체적으로 이해하고 미래의 환경 변화를 예측하는 데 필수적인 데이터를 제공합니다. 지구상에는 우주의 별보다 많은 수의 미생물이 존재하며, 이들은 이산화탄소와 메탄 같은 온실가스를 생성하거나 제거하는 결정적인 역할을 수행합니다. 연구실은 북극의 영구동토층이 녹을 때 발생하는 기체의 변화를 예측하기 위해 알래스카와 노르웨이 등지에서 직접 샘플을 채취하고 실험을 수행합니다. 또한 '블루 카본'의 거대한 저장소인 맹그로브 숲과 습지의 탄소 저장 안정성을 연구하며, 미생물의 활성을 조절하여 기후 변화를 억제할 수 있는 해답을 찾고 있습니다. 이는 인류의 생존과 직결된 생태학적 과제를 해결하는 과정입니다. 이곳은 '다양성을 엮는 곳'이라는 철학 아래, 환경공학뿐만 아니라 생물학, 화학, 사회학 등 다양한 학문적 배경을 가진 인재들이 모여 협력하고 있습니다. 지금까지 13개국 출신의 연구자들이 거쳐 갔을 정도로 국제적이고 개방적인 연구 환경을 자랑하며, 구성원들의 다양한 경험은 연구의 깊이를 더해줍니다. 연구실 문화 또한 매우 민주적이고 평등하여, 교수와 학생이 격의 없이 소통하며 자유롭게 의견을 나눌 수 있는 분위기가 형성되어 있습니다. 이러한 인적 다양성은 복잡한 생태계 문제를 다각도에서 바라보고 창의적인 해결책을 도출하는 강력한 원동력이 됩니다. 기후 변화와 지구 환경에 깊은 호기심을 가진 많은 학생이 현실적인 불안감으로 인해 꿈을 주저하곤 합니다. 하지만 대학원은 자신의 잠재력을 극대화하고 본래 가졌던 학문적 열정을 실현할 수 있는 소중한 기회의 장입니다. 자신이 즐거움을 느끼고 남다른 강점이 있는 분야를 찾아 끈기 있게 도전한다면, 복잡한 지구 환경 문제를 해결하는 전문가로 성장할 수 있을 것입니다. 생태공학연구실은 앞으로도 전 지구적 생태계의 미생물 반응을 이해하고 기후 변화의 부정적 영향을 줄이기 위한 연구를 지속하며, 미래를 이끌어갈 연구자들과 함께 성장해 나갈 것입니다.

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[연구뭐하지] 임영운 교수_서울대학교 '진균분자생태계통학연구실' | 지구 생물계에서 너무나 중요한 진균! 진균 연구도 하고 자연산 송이도 드세요(❁´◡`❁)

진균은 지구 생태계를 지탱하는 핵심적인 생물군으로, 우리가 흔히 접하는 버섯과 곰팡이를 모두 포함하는 개념입니다. 서울대학교 진균분자생태계통학연구실은 이러한 진균의 정체를 밝히고 이들이 자연계에서 수행하는 생태적 역할과 진화 과정을 규명하는 데 매진하고 있습니다. 많은 이들이 진균을 단순히 해로운 병원균이나 식재료로만 인식하는 경향이 있으나, 실제로는 자연의 순환을 돕는 분해자이자 다른 생물과 공존하는 파트너로서 복합적인 기능을 수행합니다. 연구실은 특정 환경에 서식하는 진균을 발굴하여 모든 균이 생태계에 기여하는 바를 증명하고자 노력하고 있습니다. 진균의 세계는 겉모습만으로는 종을 구분하기 매우 어렵다는 특징이 있습니다. 형태적으로 유사해 보이는 버섯이나 곰팡이라도 실제로는 전혀 다른 종인 경우가 많기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 연구실에서는 계통분류학적 접근을 통해 DNA를 추출하고 특정 유전자를 비교 분석하는 분자적 동정 방식을 활용합니다. 이러한 정밀한 분석 기법은 육안으로 판별하기 힘든 미세한 차이를 밝혀내어 진균의 계통 체계를 확립하는 기초가 됩니다. 이는 단순히 이름을 붙이는 작업을 넘어, 생물 다양성을 이해하고 보존하기 위한 필수적인 과정으로 평가받고 있습니다. 현대 진균학 연구는 배양 가능한 종을 넘어 자연 상태의 미생물 군집 전체를 아우르는 마이크로바이옴 연구로 확장되고 있습니다. 자연계에는 인공적으로 배양되지 않거나 자실체를 형성하지 않는 진균이 무수히 존재하기 때문입니다. 연구실은 다양한 환경 시료에서 DNA를 통째로 추출한 뒤 차세대 염기서열 분석(NGS) 기법을 도입하여 보이지 않는 균들의 상호작용을 추적합니다. 이를 통해 식물 뿌리와의 공생 관계나 곤충과의 연관성을 밝혀내며, 기후 변화나 환경 오염 물질인 플라스틱을 분해하는 유용한 균주를 발굴하는 등 환경 문제 해결을 위한 실마리를 찾고 있습니다. 연구실의 활동은 실험실 안에서만 머물지 않고 산과 들, 심지어 남극과 시베리아 같은 극한의 오지로까지 이어집니다. 연구원들은 직접 현장을 누비며 시료를 채집하고, 소나무 묘목 뿌리에서 일어나는 공생 관계를 분석하거나 인공 재배가 어려운 송이버섯의 비밀을 풀기 위해 RNA 분석 기법을 동원합니다. 이러한 야외 활동은 체력적으로 고되기도 하지만, 자연의 생생한 현장을 직접 목격하고 새로운 자원을 확보한다는 점에서 큰 의미를 지닙니다. 직접 채집한 버섯을 연구하고 분류하는 과정은 이론과 실재를 연결하는 진균학 연구만의 독특한 매력이자 강점이라 할 수 있습니다. 확보된 진균 자원은 버섯균주은행과 해양생물자원 보전기관을 통해 체계적으로 관리되며, 이는 국내 최대 규모의 자원 보유량을 자랑합니다. 황사나 비둘기 분변에서 발견되는 유해 곰팡이부터 태평양 심해와 극지방에서 발굴한 유용 활성 물질까지, 연구실은 광범위한 진균 자원을 수집하여 학계와 산업계에 공유하고 있습니다. 이러한 노력은 생물 주권을 확보하고 미래 바이오 산업의 기초 자산을 마련하는 중요한 토대가 됩니다. 진균의 다양성을 규명하고 그 가치를 세상에 알리는 일은 지속 가능한 지구 생태계를 유지하기 위한 필수적인 여정입니다.

임영운

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[과학책수다] 호모스페이스쿠스

찰스 다윈의 '종의 기원'은 현대 생물학의 근간을 이루는 가장 중요한 저작 중 하나로 평가받습니다. 1859년 출간 당시 이 책은 생명체가 고정된 것이 아니라 시간에 따라 변화한다는 파격적인 주장을 담고 있었습니다. 다윈은 비글호를 타고 전 세계를 항해하며 수집한 방대한 관찰 기록을 바탕으로, 모든 생명체가 하나의 공통 조상으로부터 갈라져 나왔다는 진화의 원리를 체계적으로 정리했습니다. 이는 당시 종교적 세계관이 지배하던 사회에 거대한 충격을 던졌으며, 인류가 자연을 바라보는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 다윈이 제시한 진화의 핵심 기제는 바로 '자연선택'입니다. 그는 자연계의 자원은 한정되어 있지만 개체는 그보다 더 많이 태어난다는 사실에 주목했습니다. 이 과정에서 개체들 사이에는 미세한 형질 차이가 존재하며, 특정 환경에서 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 개체가 살아남아 후손에게 그 형질을 전달할 확률이 높아집니다. 이러한 과정이 수많은 세대를 거쳐 누적되면서 생명체는 환경에 적응하고 새로운 종으로 분화하게 됩니다. 이는 설계자 없이도 생명의 다양성과 복잡성이 설명될 수 있음을 보여준 혁신적인 통찰이었습니다. 흔히 진화를 더 우월한 상태로 나아가는 '진보'라고 오해하곤 하지만, 다윈의 이론에서 진화는 철저히 '적응'의 과정입니다. 진화에는 정해진 목적지나 방향이 없으며, 단지 변화하는 환경 속에서 살아남기 위한 최선의 선택들이 축적될 뿐입니다. 따라서 현재 살아남은 모든 생명체는 각자의 환경에서 가장 성공적으로 적응한 결과물이라 할 수 있습니다. 인간 역시 진화의 정점에 서 있는 존재가 아니라, 수억 년에 걸친 생명의 역사 속에서 가지를 뻗어 나온 수많은 생명체 중 하나라는 사실은 우리에게 겸손한 태도를 일깨워 줍니다. '종의 기원'에서 다윈이 유일하게 삽입한 도표는 바로 '생명의 나무'입니다. 이는 모든 생명체가 하나의 뿌리에서 시작되어 시간이 흐름에 따라 여러 가지로 갈라져 나가는 모습을 형상화한 것입니다. 이 비유는 생물 간의 친연 관계를 시각적으로 명확하게 보여주며, 겉모습이 전혀 다른 생명체들도 결국 유전적 뿌리를 공유하고 있음을 시사합니다. 다윈은 이 장대한 서사를 통해 생명의 통일성과 다양성을 동시에 설명해 냈습니다. 이러한 관점은 현대 유전학의 발전과 결합하여 생명 과학의 확고한 토대를 마련하게 되었습니다. 다윈의 이론은 출간 이후 160년이 넘는 시간 동안 수많은 검증과 보완을 거치며 더욱 견고해졌습니다. 오늘날 진화론은 단순히 생물학의 영역을 넘어 심리학, 경제학, 철학 등 인문·사회과학 전반에 걸쳐 깊은 영감을 주고 있습니다. '종의 기원'은 단순히 과거의 고전이 아니라, 우리가 어디에서 왔으며 생명의 본질이 무엇인지를 끊임없이 묻게 만드는 살아있는 지침서입니다. 다윈이 보여준 치밀한 관찰력과 논리적 추론의 과정은 과학적 사고의 전형을 보여주며, 오늘날을 살아가는 우리에게도 여전히 유효한 질문들을 던지고 있습니다.

국립과천과학관과학책📚수다

생명과학

[인터뷰] 이유경_ 외계생명체를 극지생명체로 추측하는 이유 | 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA'

북극은 흔히 얼음으로 뒤덮인 황량한 곳으로 생각하기 쉽지만, 사실은 무궁무진한 기회가 잠재된 광활한 땅입니다. 현재 북극 전체 거주 인구는 약 400만 명에 불과하지만, 매장된 자원은 매우 풍부하여 젊은이들이 자신의 인생을 걸고 도전해 볼 만한 가치가 충분합니다. 과학적 탐구뿐만 아니라 경제적, 사회적 측면에서도 북극은 새로운 개척지로서의 면모를 갖추고 있습니다. 미지의 세계를 향한 열망을 가진 이들에게 북극은 새로운 가능성을 제시하는 거대한 장소입니다. 기후변화로 인해 북극의 빙하가 녹으면서 과거에 보지 못했던 새로운 땅이 드러나고 있습니다. 연구에 따르면 지난 120년 동안 특정 지역의 빙하가 약 2km나 후퇴했을 정도로 변화의 속도가 빠릅니다. 이렇게 새롭게 드러난 토양에 미생물과 식물들이 어떻게 정착하고 생태계를 형성하는지를 관찰하는 것은 현대 과학의 중요한 과제입니다. 북극은 단순히 얼음만 있는 것이 아니라 습지, 사막, 초원 등 매우 다양한 지형을 포함하고 있어 생태학적으로도 매우 역동적인 공간이라 할 수 있습니다. 북극의 생태계는 생각보다 훨씬 풍성하고 다양합니다. 나무가 자라지 않는다는 특징이 있지만, 약 2,000여 종의 식물이 서식하며 수백만 마리의 순록이 떼를 지어 살아갑니다. 또한, 여름철에는 엄청난 수의 모기가 발견되기도 하는 등 생명력이 넘치는 곳입니다. 이러한 북극은 일반적인 항공편을 통해 알래스카나 캐나다, 노르웨이 등으로 비교적 편리하게 접근할 수 있습니다. 생태학자들은 단순히 위도뿐만 아니라 여름철 평균 기온과 수목한계선을 기준으로 북극의 경계를 정의하며 그 독특함을 연구합니다. 극지 연구의 가치는 지구를 넘어 우주로까지 확장됩니다. 남극과 북극의 혹독한 환경은 화성과 가장 유사한 조건을 갖추고 있어, 외계 생명체의 흔적인 '바이오시그니처'를 찾는 연구의 최적지입니다. 과학자들은 극지의 암석이나 토양에서 생명체의 흔적을 분석하는 기술을 개발하여, 향후 화성이나 목성의 위성에서 가져올 시료에 적용하고자 합니다. 산소 유무를 제외하면 화성과 매우 흡사한 환경을 지닌 극지는 인류가 우주로 나아가기 위한 전초 기지이자 거대한 실험실과 같은 역할을 수행하고 있습니다. 꽁꽁 얼어붙은 동토 속에서도 생명은 강인하게 살아 숨 쉽니다. 1g의 토양 속에 무려 1,000만 마리에 달하는 미생물이 존재한다는 사실은 화성과 같은 외계 행성에도 생명체가 존재할 수 있다는 강력한 희망을 줍니다. 우주생물학은 생물학뿐만 아니라 천문학, 지질학, 공학 등 다양한 분야의 협력이 필요한 융합 학문입니다. 과학에 대한 순수한 호기심을 가진 이들이라면 누구나 이 거대한 여정에 동참할 수 있습니다. 북극에서의 연구는 결국 인류의 기원과 우주 생명의 신비를 푸는 열쇠가 될 것입니다.

이유경

카오스재단2021 카오스강연 'SPACE OPERA'

천문학

[석학인터뷰] 나한나_ 해양탐사, 우주탐사만큼 어렵다 | 2021 서울대 자연과학대 공개강연 '불확실한 세계, 그래서 과학'

바다 탐구는 예기치 못한 안전사고의 위험이 늘 도사리고 있는 험난한 작업이지만, 동시에 인간의 손길이 닿지 않은 미지의 세계를 마주할 수 있는 매력적인 과정입니다. 육지의 경계를 넘어 망망대해로 나아가면 지명조차 없는 신비로운 장소들을 만날 수 있으며, 이는 연구자들에게 경이로운 경험을 선사합니다. 이러한 탐험의 즐거움은 자연과학의 틀 안에서 해양을 전공으로 선택하게 만드는 결정적인 계기가 되기도 합니다. 직접 배를 타고 바다를 누비며 얻는 현장 경험은 단순한 이론적 지식을 넘어선 특별한 가치를 지니며 지속적인 연구의 원동력이 됩니다. 지난 150년 동안 해양 탐사 기술은 인류의 지평을 넓히며 비약적인 발전을 거듭해 왔습니다. 과거에는 상상하기 힘들었던 먼바다와 깊은 심해까지 정밀하게 관측할 수 있게 되었으며, 무인 관측 장비와 인공위성을 활용해 전 지구적인 데이터를 실시간으로 수집하고 있습니다. 특히 위성 기술은 해수면 온도와 바람의 흐름, 그리고 식물플랑크톤의 분포를 파악하여 바다의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 해줍니다. 이러한 기술적 진보는 인류가 바다를 이해하는 방식을 근본적으로 변화시켰으며, 더 넓고 깊은 시야로 지구 환경의 변화를 추적할 수 있게 합니다. 수천 미터 깊이의 심해를 관측하는 일은 여전히 거대한 물리적 장벽에 가로막혀 있는 도전적인 분야입니다. 엄청난 수압을 견딜 수 있는 특수 장비를 개발해야 할 뿐만 아니라, 수천 미터에 달하는 케이블을 연결하거나 장비를 안전하게 회수하는 과정에서도 고도의 정밀함이 요구됩니다. 깊은 바다 속은 빛이 전혀 닿지 않는 암흑의 공간이며 전파 통신이 원활하지 않아 음향 신호에 전적으로 의존해야 하는 한계가 존재합니다. 보이지 않는 상태에서 데이터를 수집하고 분석해야 하는 이러한 극한의 환경은 해양 과학자들이 반드시 극복해야 할 숙명이자 끊임없는 탐구의 대상이 되고 있습니다. 해빙은 대기 온도가 급격히 낮아지면서 바닷물이 얼어붙어 형성되는 얼음으로, 민물과는 확연히 다른 독특한 물리적 특성을 지니고 있습니다. 바닷물이 얼음으로 변하는 과정에서 자신이 품고 있던 염분을 외부로 배출하는 성질이 있는데, 이로 인해 해빙 자체는 짜지 않지만 주변의 바닷물은 염분 농도가 높아져 밀도가 커지게 됩니다. 이러한 현상은 해수의 수직적 이동을 유발하며 전 지구적인 해류 순환을 조절하는 중요한 메커니즘으로 작용합니다. 해빙의 형성과 소멸 과정은 바다와 대기가 에너지를 주고받으며 상호작용하는 역동적인 지구 시스템의 단면을 잘 보여주는 사례입니다. 해양 생태계의 변화는 기후 위기를 실감하게 하는 강력한 지표가 되며, 특히 산호초의 소멸은 해양 산성화의 심각성을 여실히 보여줍니다. 물리학적 관점에서는 이러한 변화를 수치 모델로 시뮬레이션하여 해류의 흐름과 온도의 변화를 다각도로 예측하는 데 집중하고 있습니다. 아직 명확한 발생 원인이 밝혀지지 않은 해양 현상들이 여전히 많기에, 과학자들은 다양한 시나리오를 설정하여 바다의 미래를 탐구하고 있습니다. 이러한 지속적인 연구와 데이터 수집은 변화하는 지구 환경에 능동적으로 대응하기 위한 필수적인 열쇠가 될 것이며, 우리 모두가 그 답을 찾아가는 과정에 있습니다.

나한나

카오스재단석학인터뷰

지구환경과학

[연구뭐하지?] 심민섭 교수_서울대학교 '지구미생물학 연구실' | 인류보다 더 오래된 지구의 원주민, 미생물

우리가 살고 있는 현재의 지표 환경은 지난 45억 년이라는 기나긴 시간 동안 지구와 생명체가 끊임없이 상호작용한 결과물입니다. 초기 지구는 지금보다 훨씬 뜨거웠으며, 지구가 점차 식어가는 과정에서 지표의 화학적 조성이 변화했고 그에 맞춰 생명체의 생태도 진화해 왔습니다. 특히 산소를 발생시키는 광합성 생명체의 등장은 인류가 숨 쉴 수 있는 대기를 형성하는 결정적인 계기가 되었습니다. 이처럼 지구의 역사는 단순히 암석의 변화가 아니라, 지구와 생명체가 서로 영향을 주고받으며 만들어온 거대한 서사시라고 할 수 있습니다. 지구의 역사를 이해하기 위해 연구자들은 미생물에 주목합니다. 미생물은 지구 탄생 초기부터 거주해 온 원주민과 같은 존재로, 매우 다양한 원소를 이용해 대사 작용을 수행하며 지구 환경에 깊숙이 관여해 왔습니다. 하지만 미생물은 크기가 매우 작고 형태가 단순하여 일반적인 화석 기록으로는 그 흔적을 찾기가 매우 어렵다는 한계가 있습니다. 따라서 눈에 보이는 형태적 화석보다는 미생물이 남긴 미세한 화학적 흔적을 추적하는 것이 과거의 생태계를 복원하는 데 있어 핵심적인 열쇠가 됩니다. 미생물이 남긴 암석 속의 흔적을 해석하기 위해서는 먼저 현대의 미생물들이 어떤 화학적 흔적을 만들어내는지 연구해야 합니다. 이를 통해 일종의 '암호표'를 만드는 과정이 필요합니다. 현재의 생태계에서 얻은 데이터를 바탕으로 과거 암석에 기록된 화학적 흔적을 대조하고 해석함으로써, 수십억 년 전의 생태계를 생생하게 복원할 수 있습니다. 이러한 연구 방식은 단순히 과거를 돌아보는 것에 그치지 않고, 지구의 미래나 생명체가 존재할 가능성이 있는 외계 행성을 탐사하는 데에도 중요한 기초 자료로 활용될 수 있습니다. 지구생물학은 지질학적 증거인 암석과 생물학적 원리를 결합한 융합 학문입니다. 연구실에서는 지질학을 전공한 연구자들이 암석에서 화학적 흔적을 추출해 과거 미생물의 활동을 추적하는 한편, 생물학적 배경을 가진 연구자들은 가상의 생태계를 조성해 미생물을 직접 배양하기도 합니다. 미생물의 대사 과정에서 발생하는 화학적 흔적들이 왜, 어떻게 만들어지는지 정밀하게 분석함으로써 지질학적 기록의 신뢰도를 높이는 것입니다. 이러한 다각적인 접근은 지구라는 거대한 시스템을 이해하는 데 필수적인 과정입니다. 연구의 대상은 거대한 공룡에서 눈에 보이지 않는 미생물로 옮겨왔지만, 미지의 세계를 탐구하고자 하는 열정은 변함이 없습니다. 눈에 보이는 거대한 화석 대신 화학적 흔적 분석에 집중하면서 연구의 스케일은 과거에 비해 작아졌을지라도, 그 속에 담긴 지구의 비밀은 결코 작지 않습니다. 과거의 환경을 복원하고 생명의 기원을 찾아가는 여정은 지금도 척박한 현장 조사와 정밀한 실험실 분석을 통해 계속되고 있습니다. 이러한 탐구는 우리가 발을 딛고 있는 이 행성의 과거와 미래를 연결하는 소중한 통로가 됩니다.

심민섭

카오스재단연구뭐하지

생명과학
지구환경과학

[연구뭐하지?] 김종성 교수_서울대학교 '해양저서생태학 연구실' | 해양생태계, 가꾸고 지키는 노력을 계속해야 합니다!

서울대학교 지구환경과학부의 벤토스 연구실은 해양 생태계의 신비를 밝히기 위해 끊임없이 탐구하는 곳입니다. 이곳에서는 바닷가와 먼 바다를 누비며 다양한 해양생물을 채집하고, 그들에게 이름을 부여하며 적합한 서식지를 찾는 연구를 수행합니다. 단순히 생물을 분류하는 것에 그치지 않고, 각 생명체가 바다라는 거대한 환경 속에서 어떻게 살아가는지를 심도 있게 탐구하며 해양 생태계의 근본적인 원리를 이해하고자 노력하고 있습니다. 연구실의 핵심 활동 중 하나는 해양생물을 대상으로 한 생리 반응 실험입니다. 세포와 단백질 수준부터 개체군과 군집에 이르기까지, 해양 생태계 전반의 반응을 다각도로 분석합니다. 연구진은 온도 변화나 고염분과 같은 극한 환경, 혹은 유해 물질 노출이라는 특수한 조건을 설정하여 해양생물들이 이에 어떻게 대응하고 방어 기작을 작동시키는지 관찰합니다. 이러한 정밀한 실험을 위해 연구실에서는 항상 생물을 건강하게 가꾸고 유지하는 데 심혈을 기울입니다. 벤토스 연구실은 구성원들의 넘치는 에너지와 체계적인 기록 문화가 공존하는 독특한 공간입니다. 교수님과 학생들은 스스로를 '팔방미인'이라 칭할 만큼 학업과 열정적인 생활 모두에 진심을 다합니다. 특히 모든 현장 조사 사진과 세미나 자료, 실험 과정의 세세한 부분까지 기록으로 남겨 보관하는 전통은 연구의 연속성과 신뢰성을 높이는 밑거름이 됩니다. 다양한 개성을 가진 연구원들이 모여 웃음이 끊이지 않는 분위기 속에서 창의적인 연구 성과를 만들어내고 있습니다. 이들의 연구는 크게 구조, 기능, 건강성 평가라는 세 가지 축으로 분류됩니다. 구조 연구는 해양 생태계를 구성하는 해양생물의 종류와 그들 사이의 관계를 파악하며, 기능 연구는 해양생물과 환경이 상호작용하며 해양 생태계가 유지되는 메커니즘을 분석합니다. 마지막으로 건강성 평가는 퇴적물 내 오염도를 화학적, 생물학적, 생태학적으로 분석하여 해양이 얼마나 깨끗하게 유지되고 있는지 확인합니다. 이러한 다각적인 접근은 우리 바다를 보다 체계적으로 관리하고 보존하는 데 기여합니다. 자연은 인위적인 간섭이 최소화된 본연의 모습일 때 가장 아름답다는 것이 연구실의 철학입니다. 개발과 복원이라는 화두 속에서도 해양 생태계를 가꾸고 지키려는 노력은 멈추지 않습니다. 바다를 진심으로 사랑하고 현장 조사에 적극적으로 참여할 수 있는 인재들과 함께, 벤토스 연구실은 앞으로도 해양생물 다양성의 가치를 높이는 길을 걸어갈 것입니다. 우리 모두가 자연의 가치를 소중히 여기고 보전애 동참할 때, 건강한 바다의 미래를 기대할 수 있습니다.

김종성2

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[ENG 3-2] COVID-19 & Education of Inclusion Ideology driven by Science Innovation | 2세션 ⑨

코로나19는 단순한 자연재해를 넘어 인류가 직면한 거대한 위기이자 우리 자신을 되돌아보게 하는 거울입니다. 이 팬데믹은 정치와 경제 생태계의 오염으로 인해 발생한 인재에 가까우며, 그 근본적인 원인 중 하나는 다윈주의에 대한 오해에서 비롯되었습니다. 우리는 흔히 적자생존만을 진화의 핵심으로 여기지만, 실제 생명과 사회의 지속 가능성은 포용적인 이념과 과학적 사고에 기반해야 합니다. 이번 위기는 우리에게 민주주의의 가치와 행복한 삶을 위한 혁신적 포용성이 무엇인지 다시금 질문을 던지고 있습니다. 생명의 본질은 정보의 집합체이자 자기 복제를 가능하게 하는 프로그램입니다. 이런 관점에서 인간과 바이러스는 자기 복제라는 공통된 목표를 공유하며, 오랜 진화의 역사 속에서 밀접하게 얽혀 왔습니다. 실제로 인간 유전체의 약 8%는 과거 바이러스로부터 유래한 흔적을 담고 있으며, 우리 몸의 유전체 중 절반 가까이가 바이러스와 관련된 입자로 구성되어 있다는 사실은 놀랍습니다. 바이러스를 단순히 박멸해야 할 적이 아니라 우리 생태계의 일부로 이해할 때, 비로소 전염병에 대한 근본적인 대책과 공존의 지혜를 모색할 수 있는 과학적 토대가 마련됩니다. 우리는 오랫동안 경쟁과 적자생존이라는 틀에 갇혀 공생의 가치를 간과해 왔습니다. 하지만 진화론적 관점에서 볼 때, 지구상의 모든 생명체는 서로 연결되어 의존하며 협력하는 과정을 통해 생존해 왔습니다. 박테리아의 미토콘드리아가 우리 몸에 에너지를 공급하는 중요한 역할을 하듯, 다양성을 존중하고 타인을 포용하는 태도는 생명 메커니즘의 핵심입니다. 이러한 포용성은 사회적 시스템인 민주주의와도 맞닿아 있습니다. 서로 다른 의견이 교환되고 수정되는 과정은 생명체가 환경에 적응하며 균형을 유지하는 방식과 본질적으로 동일하기 때문입니다. 팬데믹의 확산 과정에는 국가 간의 갈등과 경제 중심적인 사고방식, 그리고 초기 대응의 실패가 복합적으로 작용했습니다. 특히 강대국 간의 무역 전쟁과 같은 정치적 상황은 위기 관리를 더욱 어렵게 만들었습니다. 제2차 세계대전 이후 형성된 국제 질서는 부유한 국가 중심의 불균형을 초래했고, 이는 전 지구적인 위기 상황에서 진정한 협력을 저해하는 요소가 되었습니다. 앞으로도 바이러스의 위협은 반복될 것이기에, 우리는 파괴적인 영향을 최소화할 수 있는 환경을 조성해야 합니다. 이를 위해서는 합리적이고 비판적인 사고를 바탕으로 한 과학적 혁신이 필수적입니다. 한국은 지난 세기 동안 교육을 통해 눈부신 성장을 이루며 세계에서 가장 부유한 국가 중 하나가 되었습니다. 하지만 그동안 시스템 구축에만 치중하여 인간 본연의 가치와 개별적인 성찰에는 소홀했던 측면이 있습니다. 미래의 교육은 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, IT 프로그래밍과 코딩 등 문제 해결 능력을 키우는 과학 기술 기반의 교육으로 나아가야 합니다. 동시에 집단 지성을 활용하면서도 개별 인간의 존엄성을 중시하는 인간 중심적 교육이 병행되어야 합니다. 포용적 이념과 과학적 사고가 결합된 교육만이 다가올 또 다른 팬데믹에 대응할 수 있는 유일한 열쇠가 될 것입니다.

박종화

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[2019 전국과학송경연대회] (초등) 공룡탐험대, 공룡시대

어린 시절 누구나 한 번쯤은 거대한 몸집과 신비로운 생태를 가진 공룡의 세계에 매료되곤 합니다. 수억 년 전 지구를 호령했던 이 거대 생명체들은 현대의 우리에게 여전히 무한한 상상력의 원천이 되어줍니다. 특히 아이들의 시선에서 바라본 공룡 시대는 단순한 과거의 기록을 넘어, 우리가 직접 가보거나 혹은 그들이 우리 곁으로 찾아오는 흥미로운 가상 세계로 확장됩니다. 이러한 호기심은 자연스럽게 지구의 기나긴 역사와 생태계의 변화를 탐구하는 과학적 탐구심으로 이어지며, 아이들을 작은 과학자의 길로 안내하는 훌륭한 이정표가 됩니다. 공룡을 주제로 한 창의적인 활동은 아이들에게 지구 과학과 생물학적 지식을 습득하는 즐거운 기회를 제공합니다. 단순히 이름을 외우는 단계를 넘어, 공룡이 살았던 시대적 배경인 중생대의 환경을 이해하고 당시의 대륙 이동이나 기후 변화를 상상해 보는 과정은 매우 가치 있는 교육적 경험입니다. 아이들은 스스로 이야기를 만들고 표현하는 과정을 통해 공룡에 대한 상식을 넓히고, 과거의 생태계가 현재의 우리에게 어떤 의미를 갖는지 깊이 있게 고민하게 됩니다. 이러한 협동 학습은 과학적 사실에 예술적 감수성을 더해 지식을 더욱 입체적으로 체화하게 돕습니다. 중생대는 트라이아스기, 쥐라기, 백악기로 나뉘며 각 시기마다 독특한 공룡들이 번성했습니다. 특히 한반도는 세계적으로도 손꼽히는 공룡 발자국 화석의 산지로 알려져 있어, 우리 곁에 존재했던 고대 생명의 흔적을 직접 확인하기에 최적의 장소입니다. 아이들은 탐험대원이 되어 모자와 배낭, 나침반을 챙기는 상상을 하며 중생대로의 여행을 꿈꿉니다. 화석을 통해 과거를 재구성하는 과정은 마치 퍼즐을 맞추는 것과 같으며, 이는 아이들에게 논리적 사고와 추론 능력을 길러주는 중요한 과학적 훈련이 됩니다. 상상 속의 시간 여행에서 가장 긴장되는 순간은 역시 티라노사우루스와 같은 거대 육식 공룡을 마주하는 일일 것입니다. 두려움과 설렘이 공존하는 이 만남은 고대 생태계의 먹이사슬과 생존 전략을 이해하는 계기가 됩니다. 알을 낳고 새끼를 돌보는 공룡의 모성애나 무리를 지어 이동하는 초식 공룡들의 모습은 오늘날의 동물들과 크게 다르지 않은 생명의 연속성을 보여줍니다. 아이들은 이러한 상상을 통해 공룡을 단순히 무서운 괴물이 아닌, 지구라는 거대한 집에서 함께 살아갔던 생명체로 인식하며 생명 존중의 가치를 배우게 됩니다. 중생대로의 짧고도 강렬한 여행을 마치고 다시 현재로 돌아온 아이들의 눈에는 세상이 조금 다르게 보일 것입니다. 발밑의 흙 한 줌, 돌 하나에도 수억 년의 시간이 깃들어 있을 수 있다는 사실을 깨닫게 되기 때문입니다. 과학적 호기심에서 시작된 작은 탐험은 아이들이 미래의 과학자로 성장하는 밑거름이 되며, 함께 배우고 즐거워했던 추억은 평생 잊지 못할 소중한 자산이 됩니다. 공룡 시대를 향한 아이들의 순수한 열정은 앞으로 우리가 풀어가야 할 지구의 수많은 비밀을 밝혀낼 강력한 동력이 될 것입니다.

국립과천과학관공모전&대회🎉

생명과학
지구환경과학

[강연] 어떻게 호모 사피엔스는 지배적 동물이 되었나? _ by김준홍｜2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들' 9강 | 9강

인류의 역사는 약 600만 년 전 침팬지와의 공통 조상에서 갈라져 나온 이후 수많은 종이 공존하며 이어져 왔습니다. 하지만 흥미롭게도 최근 3만 년 이내의 시기에는 오직 호모 사피엔스만이 지구상에 유일한 인간 종으로 남게 되었습니다. 과거에는 오스트랄로피테쿠스나 네안데르탈인 등 다양한 친척 종들이 동시에 존재했으나, 현재는 우리만이 생태계의 정점에 서 있습니다. 이러한 현상은 인류 진화사에서 매우 이례적인 사건이며, 우리가 어떻게 다른 종들을 제치고 지배적인 위치를 차지하게 되었는지에 대한 근본적인 질문을 던지게 합니다. 호모 사피엔스의 기원에 대해서는 아프리카에서 시작되어 전 세계로 퍼져나갔다는 '아프리카 기원설'이 오랫동안 정설로 받아들여졌습니다. 그러나 최근 유전학의 발전으로 네안데르탈인의 게놈이 복원되면서, 현대인의 유전자 속에 네안데르탈인의 흔적이 1~2%가량 남아 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 두 종 사이에 일정 부분 혼종이 가능했음을 시사합니다. 그럼에도 불구하고 턱 끝의 유무나 두개골의 형태 등 해부학적 차이는 뚜렷하며, 호모 사피엔스는 자신들만의 독특한 신체적 특징을 유지하며 환경에 적응해 나갔습니다. 약 4만 년 전, 인류의 역사에는 이른바 '인지 혁명'이라 불리는 거대한 변화가 일어났습니다. 이전까지의 석기가 지역에 상관없이 유사한 형태를 띠었던 것과 달리, 이 시기부터는 지역마다 독특한 양식의 도구가 등장하고 예술적 상징물이 폭발적으로 늘어났습니다. 동굴 벽화, 정교한 장신구, 원거리 교역의 흔적 등은 호모 사피엔스가 단순히 생존을 넘어 고도의 상징 체계와 네트워크를 구축했음을 보여줍니다. 이러한 문화적 역량은 인류가 척박한 환경을 극복하고 전 지구로 뻗어 나가는 결정적인 원동력이 되었습니다. 호모 사피엔스가 네안데르탈인보다 생존에 유리했던 핵심적인 이유는 개별적인 지능의 높고 낮음보다는 '집단지성'의 차이에 있었습니다. 네안데르탈인은 평균적으로 사피엔스보다 더 큰 뇌를 가졌음에도 불구하고, 소규모 집단에 머물며 지식을 축적하고 공유하는 능력이 상대적으로 부족했습니다. 반면 사피엔스는 더 긴 수명과 넓은 사회적 네트워크를 바탕으로 세대를 거쳐 지식을 쌓아가는 '누적적 문화'를 발전시켰습니다. 앞선 세대의 혁신을 이어받아 발전시키는 능력이야말로 인간을 특별하게 만든 힘입니다. 인간의 문화는 동물의 사회적 학습과는 차원이 다른 정교함을 지닙니다. 침팬지나 고래 같은 동물들도 지역별로 다른 행동 양식을 보이는 문화적 특성을 지니고 있지만, 인간처럼 복잡한 기술을 대를 이어 발전시키지는 못합니다. 이는 타인의 의도와 목적을 정확히 파악하고 모방하는 인간 특유의 인지 능력 덕분입니다. 또한, 집단의 규모가 클수록 혁신이 일어날 확률이 높아지고 지식의 퇴보를 막을 수 있습니다. 인구 밀도와 교류의 빈도는 집단지성의 크기를 결정하며, 이는 곧 종의 경쟁력으로 직결되었습니다. 문화는 단순히 지식의 축적에 그치지 않고 인간의 유전적 형질까지 변화시키는 '유전자-문화 공진화'를 이끌어냈습니다. 불을 사용해 음식을 익혀 먹는 문화는 소화 기관을 축소시키고 뇌를 발달시키는 신체적 변화를 가져왔으며, 가축을 기르는 낙농 문화는 성인이 되어서도 우유를 소화할 수 있는 유전자를 확산시켰습니다. 이처럼 인간은 환경에 수동적으로 적응하는 존재를 넘어, 스스로 만든 문화적 환경을 통해 자신의 진화 방향을 결정해 왔습니다. 유전자와 문화는 서로 얽혀 상호작용하며 인간이라는 종의 정체성을 형성해 온 것입니다. 오늘날 인류는 지구상의 모든 포유류 바이오매스의 상당 부분을 차지할 만큼 압도적인 지배종이 되었습니다. 우리가 초래한 환경 변화와 생물 멸종의 속도는 '인류세'라는 새로운 지질 시대의 명칭을 낳을 정도로 강력합니다. 하지만 인류의 성공이 의도된 계획이 아닌 수많은 우연과 집단지성의 결과임을 기억할 때, 우리는 겸허한 자세를 가질 필요가 있습니다. 미래의 진화 역시 우리가 어떤 문화를 선택하고 어떤 가치를 공유하느냐에 달려 있습니다. 지배적 위치에 걸맞은 책임감을 바탕으로 지속 가능한 공존을 모색해야 할 때입니다.

김준홍

카오스재단카오스강연

융합

[강연] Why so many? - 성 로잘리아의 축복과 쥐라기 공원 _ by최재천｜2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들' 7강 | 7강

생명의 본질은 복제에 있습니다. 가상의 DNA 본부에서 바라본 지구는 수많은 생명체가 각자의 데이터를 복제하며 살아가는 거대한 사업장과 같습니다. 여기서 중요한 것은 특정 종의 번영이 아니라 전체 복제량의 유지입니다. 인간이 지구 전역에 퍼져 성공을 거두었지만, 생태계의 관점에서는 하나의 종이 사라지고 다른 존재가 그 자리를 대신해도 복제의 원리는 멈추지 않습니다. 이러한 냉혹한 생명의 원리 속에서 우리는 다양성이라는 생존 전략을 발견하게 됩니다. 생명은 개별적인 존재의 안위보다 유전 정보의 지속을 우선시하며, 그 과정에서 수많은 변이를 허용합니다. 생태학의 아버지 허친슨은 산타 로살리아 성당의 연못에서 작은 딱정벌레들을 관찰하며 '생태적 지위(Niche)'라는 개념을 정립했습니다. 이는 자연계에 단순히 공간만 존재하는 것이 아니라, 시간과 자원을 나누어 쓰는 미세한 생태적 지위가 촘촘히 박혀 있음을 의미합니다. 겉보기에는 평범한 연못이라도 그 안에는 수많은 생명체가 서로의 영역을 침범하지 않고 공존할 수 있는 입체적인 틈새가 마련되어 있습니다. 이러한 생태적 지위의 분화가 바로 지구를 풍요롭게 만드는 다양성의 근간이 됩니다. 자연은 3차원적인 시공간을 쪼개어 더 많은 생명이 깃들 수 있는 자리를 끊임없이 만들어냅니다. 다양성은 종 사이뿐만 아니라 한 종 내부에서도 찬란하게 빛납니다. 무당벌레의 무늬가 개체마다 다르듯, 우리 인간도 저마다 고유한 외모와 특성을 지니고 있습니다. 거대한 대왕고래부터 눈에 보이지 않는 바이러스에 이르기까지 생명체는 크기와 형태의 한계를 넘나들며 존재합니다. 자연은 왜 이토록 복잡하고 다양한 형태를 만들어냈을까요? 그것은 단순히 보기 좋기 위함이 아니라, 변화무쌍한 환경 속에서 생명이 끊기지 않고 이어지기 위한 필연적인 선택이었습니다. 이러한 변이는 예기치 못한 환경의 변화에 대응할 수 있는 생명만의 보험과도 같습니다. 우리는 효율성을 위해 단일 재배(Monoculture) 방식을 택하곤 합니다. 하지만 바나나 농장처럼 유전적으로 동일한 개체들만 모여 있는 곳은 병충해나 환경 변화에 극도로 취약합니다. 살충제에 내성을 가진 곤충이 등장하면 순식간에 전체 생태계가 무너질 수 있기 때문입니다. 반면 다양한 생물이 어우러진 자연은 서로가 서로를 견제하고 보완하며 건강한 네트워크를 유지합니다. 다양성은 단순히 도덕적인 가치를 넘어, 생존을 위한 가장 강력한 방어 기제인 셈입니다. 획일화된 시스템은 관리하기 편할지 모르나, 작은 충격에도 전체가 붕괴될 위험을 내포하고 있습니다. 찰스 다윈은 '종의 기원'을 통해 지극히 단순한 시작으로부터 가장 아름답고 경이로운 형태들이 진화해 왔음을 역설했습니다. 그는 가축의 품종 개량(인위 선택)에서 힌트를 얻어 자연에서도 환경에 적합한 변이가 살아남는 '자연 선택'이 일어난다는 사실을 밝혀냈습니다. 돌연변이와 유전자의 흐름, 그리고 우연한 사건들이 겹치며 생명은 끊임없이 새로운 변이를 만들어냅니다. 이러한 과정은 설계된 계획이 아니라, 생명이 스스로 길을 찾아가는 역동적인 과정의 결과물입니다. 자연은 의도적인 선택이 아니라, 주어진 조건에서 최선을 다해 살아남은 결과들의 집합체라고 할 수 있습니다. 성 선택은 다양성을 가속화하는 또 다른 핵심 동력입니다. 암수가 서로를 선택하는 과정은 결코 무작위적이지 않으며, 이 신중한 선택을 통해 매 세대 독특한 유전자 조합이 탄생합니다. 공작의 화려한 꼬리나 개미의 자기희생적 행동은 생존 투쟁만으로는 설명하기 어려운 생명의 신비를 보여줍니다. 유성 생식을 통해 유전자를 섞는 행위는 번거롭고 위험할 수 있지만, 이를 통해 얻는 유전적 다양성은 종이 멸종의 위기를 극복하고 진화의 역사를 써 내려가는 원동력이 됩니다. 성은 유전자를 재조합함으로써 부모와는 또 다른, 새로운 가능성을 지닌 후손을 세상에 내놓습니다. 오늘날 인류는 유전자 조작과 기술 발전을 통해 스스로의 운명을 결정지으려 합니다. 하지만 인위적인 선택으로 다양성을 훼손하고 획일화된 길을 걷는다면, 우리는 예기치 못한 재앙 앞에 무력해질 수 있습니다. 이제 우리는 스스로를 '현명한 인간'이라 자부하는 호모 사피엔스를 넘어, 다른 생명체와 공존하며 지구를 공유하는 '호모 심비우스'로 거듭나야 합니다. 생태적 전환을 통해 다양성을 존중하고 보존하는 것만이 인류가 지구라는 터전에서 오래도록 지속될 수 있는 유일한 길입니다. 우리의 미래는 기술적 진보가 아니라, 자연의 다양성을 얼마나 포용하느냐에 달려 있습니다.

최재천

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생명과학

[강연] 왜 지구인가? (4) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 1강 | 1강 ④

지구는 우주에서 유일하게 생명체가 번성할 수 있는 특별한 조건을 갖춘 행성입니다. 대기권의 적절한 두께와 태양과의 완벽한 거리는 생태계가 유지될 수 있는 근간이 됩니다. 하지만 최근 수십 년간 관찰된 급격한 기후 변화는 이러한 균형이 얼마나 취약한지를 여실히 보여주고 있습니다. 우리는 이제 자연이 보내는 경고 신호를 단순한 현상으로 치부하기 어려운 시점에 도달했습니다. 지구의 자정 능력을 넘어서는 오염과 파괴는 결국 인류의 생존을 위협하는 부메랑이 되어 돌아오고 있습니다. 산업화 이후 인류는 유례없는 풍요를 누려왔지만, 그 대가로 지구의 온도는 끊임없이 상승하고 있습니다. 화석 연료의 과도한 사용으로 배출된 온실가스는 열을 가두어 해수면 상승과 기상 이변을 초래합니다. 북극의 빙하가 녹아내리는 속도는 과학자들의 예상을 뛰어넘고 있으며, 이는 단순히 먼 나라의 이야기가 아닌 우리 일상의 안전을 위협하는 실질적인 위기로 다가오고 있습니다. 기후 변화에 대한 정확한 진단과 대응이 늦어질수록 우리가 치러야 할 비용은 기하급수적으로 늘어날 것입니다. 기후 변화의 메커니즘은 복잡하게 얽혀 있어 한 부분의 균형이 깨지면 연쇄적인 반응을 일으킵니다. 해양 온도의 상승은 해류의 흐름을 바꾸고, 이는 다시 대기의 순환에 영향을 주어 가뭄과 홍수 같은 극단적인 날씨를 빈번하게 만듭니다. 이러한 피드백 루프는 한번 시작되면 멈추기 어렵기 때문에, 임계점에 도달하기 전에 변화의 흐름을 늦추려는 과학적 노력이 그 어느 때보다 절실한 상황입니다. 생태계의 회복력을 복원하기 위한 다각적인 연구와 데이터 분석이 시급히 이루어져야 합니다. 위기를 극복하기 위해서는 탄소 중립을 향한 전 지구적인 협력과 기술적 혁신이 병행되어야 합니다. 재생 에너지로의 전환은 선택이 아닌 필수이며, 탄소 포집 기술과 같은 첨단 과학의 발전은 새로운 돌파구를 마련해 줄 것입니다. 또한 경제 구조 자체를 지속 가능한 방식으로 재편하려는 노력이 필요합니다. 이는 단순히 환경을 보호하는 차원을 넘어 인류 문명의 지속 가능성을 확보하는 핵심적인 과정입니다. 국가 간의 경계를 허물고 공동의 목표를 위해 지혜를 모아야 할 때입니다. 결국 지구의 미래는 현재를 살아가는 우리의 선택에 달려 있습니다. 작은 실천이 모여 거대한 변화를 이끌어내듯, 개개인의 인식 변화와 정책적 결단이 조화를 이루어야 합니다. 우리는 후손들에게 물려줄 지구가 지금보다 더 나은 모습이기를 희망하며, 자연과 공존하는 지혜를 배워야 합니다. 지구는 우리가 잠시 빌려 쓰는 소중한 터전임을 잊지 말고, 책임감 있는 태도로 보존에 힘써야 합니다. 지금의 노력이 미래 세대에게는 가장 큰 선물이 될 것이라는 믿음으로 나아가야 할 것입니다.

김영희, 이강근, 이상묵

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지구환경과학

[강연] 지구 내부로의 여행 (1) _ 심상헌 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 2강 | 2강 ①

우리는 종종 밤하늘의 수많은 별을 바라보며 지구가 생명체를 품은 특별한 존재인지에 대해 깊이 고민하곤 합니다. 이러한 탐구는 생물학적 호기심을 넘어, 지구의 내부를 연구하는 지질학적 관점에서도 매우 중요한 화두가 됩니다. 인류는 이미 태양계 끝자락에 위치한 명왕성의 사진을 찍어 보낼 정도로 먼 우주를 탐사해 왔으나, 정작 발밑으로 불과 6,300km 아래에 있는 지구 중심부에 대해서는 직접 눈으로 확인하거나 만져볼 수 없는 미지의 영역으로 남아 있습니다. 이러한 보이지 않는 세계를 이해하는 것이야말로 지구의 진정한 모습을 발견하는 첫걸음이 됩니다. 지구 내부는 양파처럼 여러 개의 층으로 구성되어 있습니다. 우리가 딛고 서 있는 얇은 암석층인 지각 아래에는 약 3,000km 두께의 거대한 맨틀이 자리 잡고 있습니다. 맨틀은 지각보다 밀도가 높은 암석들로 이루어져 있으며, 그 더 깊은 곳에는 거대한 금속 철과 니켈로 구성된 핵이 존재합니다. 이러한 층상 구조는 단순히 정지해 있는 것이 아니라, 지구 전체의 역동적인 변화를 이끄는 근원이 됩니다. 우리는 이 거대한 암석과 금속의 층들이 어떻게 상호작용하며 현재의 지구 환경을 만들어냈는지 탐구해야 하며, 이는 지구의 과거와 미래를 연결하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 지구의 표면은 약 40여 개의 딱딱한 판으로 나뉘어 끊임없이 움직이고 있습니다. 이를 판구조론이라 부르는데, 판들이 서로 충돌하거나 멀어지면서 지진과 화산 활동 같은 다양한 지질학적 현상을 일으킵니다. 특히 대서양 바닥에 길게 뻗어 있는 중앙해령은 뜨거운 맨틀 물질이 올라와 새로운 지각이 탄생하는 역동적인 장소입니다. 이곳은 단순히 암석이 만들어지는 곳을 넘어, 지구 내부의 물질이 수권과 만나 독특한 생태계를 형성함으로써 지권과 생명이 어떻게 연결될 수 있는지를 보여주는 중요한 단서를 제공합니다. 이러한 상호작용은 지구가 단순한 돌덩이가 아님을 증명합니다. 새롭게 탄생한 해양 지각은 약 1억 년이라는 긴 세월 동안 바다 밑을 이동하다가 다시 지구 내부로 들어가는 섭입 과정을 거칩니다. 일본 열도와 같은 섭입대에서는 해양 지각이 대륙 지각 밑으로 파고들며 깊은 곳까지 지진을 발생시킵니다. 이 과정에서 지표의 물과 대기 성분이 포함된 암석들이 지구 깊숙이 전달되고, 다시 뜨거워진 물질이 지표로 순환하게 됩니다. 이러한 거대한 물질의 순환은 지구를 살아있는 행성으로 유지하며, 우리가 흔히 아는 물의 순환보다 훨씬 더 긴 호흡으로 지구의 환경을 조절하고 있습니다. 이는 지구 시스템 전체가 하나의 유기체처럼 움직이고 있음을 시사합니다. 지구 내부의 가장 깊은 곳인 핵은 생명 유지에 필수적인 자기장을 형성합니다. 태양은 우리에게 에너지를 공급하지만, 동시에 생명체에게 치명적인 태양풍을 내뿜기도 합니다. 만약 지구 핵이 만들어내는 자기장이 없었다면, 강력한 에너지 입자들이 지표면에 그대로 쏟아져 내려 생명이 존재하기 어려웠을 것입니다. 결국 우리가 딛고 있는 단단한 땅속 깊은 곳의 움직임이 보이지 않는 보호막을 만들어 우리를 지켜주고 있는 셈입니다. 이처럼 지구 내부로의 여행은 우리가 왜 이곳에서 안전하게 살아갈 수 있는지를 이해하는 과정이며, 지권의 활동이 생명 보호의 근간임을 깨닫게 해줍니다.

심상헌

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생명과학
지구환경과학

[강연] 경이로운 진화의 산물, 공룡! (1) _ 이융남 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 3강 | 3강 ①

과학은 주관적인 시선이 아닌 철저한 관찰을 통해 법칙을 이끌어내는 학문입니다. 코페르니쿠스와 다윈이 보여주었듯, 자연에 대한 세밀한 관찰은 인류의 사고를 전환하는 계기가 되었습니다. 46억 년이라는 유구한 지구 역사 속에서 생명체는 환경의 변화에 맞춰 끊임없이 진화해 왔습니다. 우리는 지층 속에 남겨진 화석이라는 기록을 통해 과거로의 여행을 떠날 수 있으며, 그중에서도 중생대를 지배했던 공룡은 진화의 신비를 풀 수 있는 가장 매력적인 열쇠라고 할 수 있습니다. 약 2억 3천만 년 전, 지구의 모든 대륙이 하나로 뭉쳐진 판게아 시기에 공룡이 처음으로 등장했습니다. 중생대는 단순히 공룡만의 시대가 아니라 포유류의 조상, 거북, 악어 등 오늘날 우리가 알고 있는 주요 척추동물들이 대거 출현한 매우 중요한 시기입니다. 1억 8천만 년이라는 긴 시간 동안 지속된 중생대 환경 속에서 생물들은 대륙의 이동과 기후 변화에 적응하며 각자의 생존 전략을 구축했습니다. 공룡은 이 거대한 흐름 속에서 가장 성공적으로 번성한 주인공이었습니다. 공룡이 다른 파충류를 제치고 생태계의 주역이 될 수 있었던 비결은 독특한 신체 구조에 있습니다. 악어와 같은 원시적 파충류는 다리가 옆으로 휘어져 보행이 비효율적이었지만, 공룡은 다리가 몸 아래로 곧게 뻗은 직립 보행 구조를 가졌습니다. 특히 일자로 움직이는 발목 관절은 거대한 몸무게를 효과적으로 지탱하고 빠르게 이동할 수 있게 해주었습니다. 이러한 해부학적 이점 덕분에 공룡은 수십 톤에 달하는 거대 생명체로 성장하며 육상 환경을 완벽하게 점령할 수 있었습니다. 공룡의 번성에는 환경적 요인도 큰 역할을 했습니다. 중생대 초기인 트라이아스기는 산소 농도가 현재의 절반 수준에 불과할 정도로 희박했습니다. 공룡은 이러한 악조건을 극복하기 위해 뼛속에 '기낭'이라는 공기 주머니를 발달시켰습니다. 이는 오늘날 새들이 가진 특징과 유사한데, 기낭 덕분에 공룡은 적은 산소로도 효율적인 호흡이 가능했습니다. 이러한 신체적 특징은 훗날 공룡이 새로 진화하는 밑바탕이 되었으며, 극한의 환경에서도 공룡이 지구의 주인으로 군림할 수 있었던 원동력이 되었습니다. 현대의 공룡 연구는 단순히 뼈를 발굴하는 수준을 넘어 첨단 과학 기술을 활용하는 단계에 이르렀습니다. 의료용 CT 스캔을 통해 공룡의 뇌 구조를 복원하여 감각 기관의 발달 정도를 파악하고, 싱크로트론 X-선을 이용해 알 속의 배아나 깃털의 미세 구조를 비파괴 방식으로 분석합니다. 또한 뼈의 단면에서 나이테를 찾아내 성장 속도와 수명을 계산하기도 합니다. 이러한 다각적인 연구는 베일에 싸여 있던 공룡의 생태와 행동 양식을 생생하게 되살려내며 우리에게 경이로운 진화의 역사를 들려줍니다.

이융남

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지구환경과학

[강연] 뜨거워지는 지구, 급증하는 기상이변, 왜? (5) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 6강 | 6강 ⑤

지구 온난화로 인한 해수면 상승은 우리 삶의 터전을 직접적으로 위협하는 심각한 문제입니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 해수면이 단 1m만 상승하더라도 인천이나 부산과 같은 해안도시의 상당 부분이 침수피해를 입게 됩니다. 특히 인구가 밀집된 해안 지역은 해안선이 도시 안쪽으로 100m 이상 밀려 들어올 수 있어 그 피해 규모는 상상을 초월합니다. 경관을 위해 방파제를 낮게 설치하는 등의 안일한 대처는 더 큰 재앙을 불러올 수 있으므로, 해안도시의 구조적 취약성을 보완하는 철저한 대비가 시급합니다. 기후 위기에 대응하기 위해서는 과학자와 정부의 긴밀한 협력이 필수적입니다. 과학자들은 연구를 통해 기후 변화의 불확실성을 줄이고 정확한 데이터를 대중에게 전달하는 역할을 수행해야 합니다. 정부는 파리기후협약과 같은 국제적 약속을 바탕으로 실효성 있는 정책을 수립해야 하며, 특히 에너지 전환 과정에서 국민들이 경제적 충격을 받지 않도록 세심한 배려가 필요합니다. 에너지효율을 높이고 재생에너지를 확보하는 일은 단순한 환경 문제를 넘어 국가의 생존이 걸린 경제적 과제이기도 합니다. 지구 온난화 해결을 위해서는 우리 사회 전반의 의식 변화가 무엇보다 중요합니다. 단순히 쓰레기를 재활용하는 수준의 작은 실천만으로는 이미 가속화된 기후 변화를 막기에 역부족일 수 있습니다. 이제는 모든 국민이 이산화탄소 감축의 필요성을 깊이 인식하고, 우리의 노력이 실질적인 변화를 이끌어낼 수 있다는 확고한 믿음을 가져야 합니다. 사회적 인식이 근본적으로 바뀔 때 비로소 탄소중립을 향한 강력한 동력이 형성될 수 있으며, 이는 미래 세대에게 안전한 지구를 물려주기 위한 필수적인 과정입니다. 실생활에서 온실가스를 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나는 건물과 교통수단의 에너지효율을 개선하는 것입니다. 건물의 냉난방에너지가 밖으로 새나가지 않도록 단열 성능을 높이는 것만으로도 막대한 양의 이산화탄소 배출을 억제할 수 있습니다. 또한 화석연료를 사용하는 내연기관차에서 전기차로의 전환은 이산화탄소 배출을 줄이는 획기적인 대안이 될 것입니다. 다만 기존 차량의 처리 과정에서 발생하는 환경 문제와 국가별 에너지 상황의 차이를 고려한 다각적인 접근이 병행되어야 기술적 해결책이 실질적인 효과를 거둘 수 있습니다. 기후 변화는 인간뿐만 아니라 지구 생태계 전체의 시간표를 뒤흔들고 있습니다. 지구 온난화로 인해 개화 시기가 빨라지면 이를 매개로 하는 곤충의 활동주기와 어긋나게 되어 농작물 수확량이 감소하는 등 연쇄적인 생태계 교란이 발생합니다. 특히 종다양성의 파괴는 인류 진화의 역사에 있어 심각한 위협이 됩니다. 따라서 기후학자와 생태학자, 해양학자 등 다양한 분야의 전문가들이 협력하여 생태계의 변화를 정밀하게 분석하고, 숲과 바다라는 소중한 탄소흡수원을 보존하기 위한 노력을 멈추지 말아야 합니다.

김백민, 안병옥, 최용상

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지구환경과학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (2) _ 김웅서 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ②

바다의 표층 수온은 태양열에 의해 결정됩니다. 적도 부근은 30도에 육박할 정도로 따뜻하지만, 고위도로 갈수록 온도가 낮아져 극지방에서는 영하의 온도를 기록하기도 합니다. 순수한 물은 0도에서 얼지만, 바닷물은 염분을 포함하고 있어 어는점이 약 영하 1.9도 정도로 낮습니다. 이러한 특성 덕분에 극지방의 차가운 바다에서도 물은 액체 상태를 유지하며 거대한 해양 생태계를 지탱하는 기초가 됩니다. 표층의 온도는 위도에 따라 극명하게 갈리며 지구의 열 수지를 조절하는 중요한 역할을 수행합니다. 바다 깊은 곳으로 내려가면 수온은 급격한 변화를 보입니다. 표층은 바람의 영향으로 온도가 일정하게 유지되는 혼합층이 형성되지만, 수심 200m에서 1,000m 사이에는 온도가 수직으로 급락하는 '수온 약층'이 존재합니다. 이 층은 따뜻하고 가벼운 물과 차갑고 무거운 물을 분리하는 강력한 장벽 역할을 하여 물질의 수직 이동을 차단합니다. 수온 약층 아래의 심해는 태양열이 전혀 닿지 않아 전 세계 어디든 0도에서 1도 사이의 매우 낮은 온도를 유지하며 고요하게 잠겨 있습니다. 심해는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 차가운 공간입니다. 전 세계의 바다는 '원 오션'으로서 하나로 연결되어 거대한 순환을 이룹니다. 심해로 가라앉은 물이 전 지구를 한 바퀴 도는 데는 약 천 년이라는 긴 시간이 소요됩니다. 하지만 지구 온난화로 인해 극지방의 빙하가 녹으면 바닷물의 밀도 균형이 깨지며 이 거대한 컨베이어 벨트가 멈출 위험에 처합니다. 이는 해류가 운반하던 열의 흐름을 방해하여, 역설적으로 특정 지역에 극심한 한파를 몰고 오는 등 전 지구적인 기후 체계에 심각한 교란을 일으킬 수 있습니다. 바다의 순환은 지구의 기온을 일정하게 유지하는 핵심적인 시스템입니다. 심해의 또 다른 특징은 엄청난 수압입니다. 수심이 10m 깊어질 때마다 압력은 1기압씩 증가하며, 가장 깊은 마리아나 해구는 무려 1,100기압에 달합니다. 이러한 환경에서는 단단한 알루미늄 방망이조차 종잇장처럼 구겨지지만, 심해 생물들은 오히려 물렁물렁한 몸 구조를 선택해 내부와 외부의 압력을 평형 상태로 유지합니다. 강한 골격 대신 유연한 조직을 가짐으로써 무시무시한 수압 속에서도 파괴되지 않고 생존할 수 있는 독특한 진화를 이룬 것입니다. 이는 극한 환경에 적응하기 위한 생명체의 경이로운 생존 전략이라 할 수 있습니다. 심해저에는 백만 년에 고작 6mm 정도 자라는 망간단괴와 같은 희귀 광물 자원이 잠들어 있습니다. 먹이가 부족한 이곳에서 생물들은 위에서 떨어지는 유기물 파편인 '바다눈'에 의존해 살아갑니다. 그러나 뜨거운 물이 솟구치는 열수 분출공 주변은 예외입니다. 이곳의 세균들은 햇빛 대신 화학 물질을 합성해 에너지를 만들어내며, 이를 바탕으로 사막의 오아시스처럼 풍요로운 생태계를 형성합니다. 심해는 단순히 어둡고 차가운 공간이 아니라, 수천만 년의 시간이 축적된 자원의 보고이자 독자적인 생명 에너지가 꿈틀대는 신비로운 세계입니다.

김웅서

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지구환경과학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (3) _ 김웅서 연구원 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ③

인간은 아주 오래전부터 미지의 세계인 바닷속을 탐험하고자 하는 열망을 품어왔습니다. 알렉산더 대왕 시절의 다이빙 벨 기록부터 시작해, 1930년대에는 강철 구체를 이용해 수백 미터 아래를 탐사하기 시작했습니다. 1960년에는 트리에스테호가 지구에서 가장 깊은 11,000m 지점에 도달하며 심해 탐사의 새 지평을 열었습니다. 이러한 도전은 과거 심해에는 생물이 살지 않을 것이라는 '무생물설'을 뒤집고, 암흑의 공간 속에 숨겨진 생태계를 발견하는 계기가 되었습니다. 심해로 내려가기 위해서는 엄청난 수압을 견딜 수 있는 특수 장비가 필수적입니다. 일반적인 스쿠버 다이빙은 수심 30~40m가 한계이지만, 대기압 잠수복을 이용하면 지상의 압력을 유지한 채 600m까지 내려가 작업할 수 있습니다. 더 깊은 곳을 탐사하기 위해서는 유인 잠수정이나 원격 조종 무인 잠수정(ROV)이 필요합니다. 특히 유인 잠수정은 좁은 티타늄 구체 안에 과학자들이 직접 탑승하여 심해의 신비를 관찰하며, 이는 우주 탐사만큼이나 정교한 기술력을 요구하는 분야입니다. 현재 전 세계에서 심해 유인 잠수정을 보유한 국가는 미국, 프랑스, 러시아, 일본, 중국 등 다섯 나라에 불과합니다. 최근 중국은 7,000m급 자오룽호를 통해 해양 강국으로 급부상하고 있으며, 일본 역시 가장 깊은 바다까지 도달할 수 있는 차세대 잠수정 개발에 박차를 가하고 있습니다. 우리나라는 6,000m급 원격 조종 무인 잠수정(ROV)인 '해미래'를 통해 마리아나 해저 분지 등을 성공적으로 탐사해왔습니다. 비록 유인 잠수정 개발에는 경제적 난관이 따르지만, 심해 기술 자립의 중요성은 날로 커지고 있습니다. 심해 탐사의 가장 놀라운 성과 중 하나는 뜨거운 물이 솟아오르는 열수 분출공의 발견입니다. 이곳은 햇빛이 전혀 들지 않음에도 불구하고 화학 합성을 통해 에너지를 얻는 독특한 생태계가 형성되어 있습니다. 굴뚝 모양의 분출공 주변에는 눈먼 게나 쇠붙이를 먹고 사는 생물들이 빼곡히 모여 살며 강인한 생명력을 보여줍니다. 우리나라도 해미래를 통해 수심 3,000m 이상의 열수 분출공에서 다양한 생물 표본을 채집하며 심해 생태계의 비밀을 밝히는 데 기여하고 있습니다. 심해 생물들은 극한의 환경에서 살아남기 위해 경이로운 방식으로 진화했습니다. 포식자의 눈을 피하기 위해 몸을 투명하게 만들거나, 파란 빛만 도는 심해에서 검게 보이는 붉은색 피부를 갖기도 합니다. 먹이가 부족한 환경 탓에 한 번 잡은 먹이를 놓치지 않도록 입이 거대해지고 이빨은 안쪽으로 휘어졌습니다. 또한 엄청난 수압에 짓눌리지 않기 위해 몸속에 수분을 가득 채우거나 부레 대신 가벼운 지방질로 부력을 조절합니다. 이들의 기괴한 생김새는 사실 생존을 위한 가장 지혜로운 선택의 결과물입니다.

김웅서

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지구환경과학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (4) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ④

지구의 70% 이상을 차지하는 바다는 우리에게 매우 친숙한 존재처럼 느껴지지만, 사실 그 깊은 속내는 여전히 베일에 싸여 있습니다. 특히 수심 2,000미터 이상의 심해는 인류가 우주보다도 더 모르는 미지의 영역으로 남아 있습니다. 삼면이 바다인 우리나라에서도 이러한 심해의 신비로움에 주목하며 연구를 이어가고 있습니다. 심해는 단순히 어둡고 차가운 공간이 아니라, 우리가 상상하지 못했던 독특한 생명체들이 자신들만의 질서를 유지하며 살아가는 경이로운 세계입니다. 심해 탐사의 최전선에는 유인 잠수정이 있습니다. 과학자들은 막대한 비용과 위험을 무릅쓰고 직접 수천 미터 아래로 내려가 심해의 풍경을 마주합니다. 칠흑 같은 어둠 속에서 잠수정의 조명을 켰을 때 드러나는 해저 평원의 모습은 마치 고려청자 빛깔과 같은 신비로운 푸른빛을 띠기도 합니다. 이러한 직접적인 경험은 단순한 데이터 수집을 넘어 과학자들에게 깊은 영감과 통찰력을 제공하며, 심해 연구의 질을 한 단계 높이는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 기술의 발전으로 무인 잠수정의 활용도 늘고 있습니다. 무인 잠수정은 인명 사고의 위험이 없고 인공지능 등 최신 기술을 접목하기에 유리하지만, 통신 속도와 전력 공급의 한계라는 과제를 안고 있습니다. 반면 유인 잠수정은 과학자가 현장에서 직접 입체적으로 분석하고 판단할 수 있다는 독보적인 장점이 있습니다. 마치 명화를 화면으로 보는 것과 미술관에서 직접 마주하는 것의 차이처럼, 현장감 있는 연구는 심해의 복잡한 생태계를 이해하는 데 필수적인 요소로 꼽힙니다. 심해 생태계의 핵심 중 하나는 열수 분출공입니다. 이곳은 태양광이 전혀 닿지 않아 광합성이 불가능함에도 불구하고, 화학 합성을 통해 에너지를 얻는 독특한 생태계가 형성되어 있습니다. 지구 내부에서 뿜어져 나오는 유황 성분을 산화시키는 박테리아를 기반으로 게, 새우, 조개 등 수많은 생물이 밀집해 살아갑니다. 이는 기존의 생물학적 상식을 뒤엎는 발견이었으며, 먹지 않고도 공생 박테리아로부터 에너지를 얻어 생존하는 이들의 방식은 생명의 강인함을 보여줍니다. 열수 분출공 주변의 생물들은 진화적으로 매우 원시적인 형태를 유지하고 있어 '살아 있는 화석'이라 불리기도 합니다. 눈이 퇴화한 게나 고온을 견디는 미생물들은 지구 탄생 초기의 가혹한 환경과 유사한 조건에서 적응해 온 결과물입니다. 과학자들은 이러한 생물들을 통해 지구 생명 탄생의 비밀을 추적하고 있으며, 나아가 화성이나 목성의 위성처럼 극한 환경을 가진 외계 행성에서의 생명체 존재 가능성을 탐구하는 중요한 단서를 얻고 있습니다. 심해는 자원의 보고이기도 합니다. 망간 단괴를 비롯해 금, 은, 구리 등 고부가가치 광물이 풍부하게 매장되어 있어 전 세계적인 관심이 뜨겁습니다. 하지만 무분별한 개발은 수천 년간 유지되어 온 심해 생태계를 파괴할 위험이 큽니다. 국제해저기구(ISA)를 통해 환경 피해를 최소화하려는 제도적 장치가 마련되고 있지만, 여전히 개발과 보존 사이의 논쟁은 치열합니다. 미래 세대에게 이 소중한 유산을 온전히 물려주기 위해서는 신중한 접근과 지속적인 연구가 필요합니다. 인간의 탐사가 심해 생물들에게 미치는 영향에 대해서도 깊은 고민이 필요합니다. 심해 생물들은 빛이 없는 환경에서 소리나 압력 변화에 매우 민감하게 반응하도록 진화했습니다. 잠수정의 소음이나 인공적인 빛은 이들의 평온한 삶에 큰 자극이 될 수 있습니다. 우리가 미지의 세계를 알아가는 과정이 자칫 그들의 터전을 휘젓는 행위가 되지 않도록, 환경 파괴를 최소화하는 기술 개발이 병행되어야 합니다. 심해는 우리가 정복할 대상이 아니라 함께 공존하며 배워야 할 거대한 교과서입니다.

김동성, 김웅서, 이판묵

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지구환경과학

[강연] 바다의 비밀 - 심해탐사 (5) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 8강 | 8강 ⑤

바다의 거대한 흐름인 열염순환은 수온과 염분 차이에 의한 밀도 변화로 발생합니다. 극지방에서 차갑고 무거워진 물은 심해저로 가라앉아 대서양을 거쳐 인도양과 태평양까지 천천히 흐릅니다. 이 거대한 순환이 지구 전체를 한 바퀴 도는 데는 약 천 년이라는 시간이 걸리며, 표층부터 심해저까지 연결하는 중요한 역할을 합니다. 이러한 흐름은 심해에 산소와 영양분을 공급하며 지구의 기후 체계를 유지하는 핵심적인 동력이 됩니다. 심해의 열수분출공 주변에는 햇빛 없이도 번성하는 독특한 생태계가 존재합니다. 이곳의 생물들은 광합성 대신 황화수소를 에너지원으로 삼는 화학합성 세균과 공생하며 살아갑니다. 예를 들어 열수분출공 주변의 새우나 게는 일반적인 종과 달리 몸 안에 세균을 품고 영양분을 얻는 특별한 구조를 가졌습니다. 비록 척박해 보이는 환경이지만, 이들은 외부 세계와는 독립된 듯하면서도 정교하게 적응한 생명력을 보여주며 심해의 신비로움을 더해줍니다. 고립된 것처럼 보이는 열수분출공 사이에서도 생명은 끊임없이 이동하고 연결됩니다. 성체는 이동 범위가 좁지만, 알에서 깨어난 유생들은 플랑크톤 상태로 해류를 타고 멀리 퍼져 나갑니다. 또한 심해로 가라앉은 고래 사체는 '징검다리' 역할을 하여 생물들이 새로운 서식지로 이동하는 통로가 되어줍니다. 이러한 유생 분산과 생태적 징검다리 덕분에 멀리 떨어진 심해 생태계 사이에서도 유전적 유사성이 유지되며 생명의 연속성이 이어지게 됩니다. 기후 변화는 표층뿐만 아니라 심해 생태계에도 직간접적인 영향을 미칩니다. 엘니뇨와 같은 현상은 표층의 생산력을 변화시키고, 이는 심해 저서 생물의 주요 먹이원인 '마린 스노우'의 양에 영향을 줍니다. 비록 심해는 거대한 물 덩어리여서 대기와의 직접적인 열 교환은 느리지만, 상층부의 환경 변화는 침강하는 유기물을 통해 심해 생물들의 군집 구조를 바꿀 수 있습니다. 결국 바다는 표면부터 바닥까지 하나의 유기적인 시스템으로 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 인류의 미래를 위해 심해는 개척해야 할 거대한 보물창고이자 꿈의 영역입니다. 해저 도시 건설과 같은 공학적 도전은 엄청난 수압과 부식을 이겨내야 하는 과제를 안고 있지만, 인공 아가미와 같은 혁신적인 기술 개발은 인간의 활동 영역을 바다로 넓힐 가능성을 제시합니다. 심해는 우리가 아직 다 알지 못하는 자원과 생명의 신비를 간직하고 있습니다. 바다에 대한 지속적인 관심과 탐구는 지구의 미래를 새롭게 정의하는 중요한 열쇠가 될 것입니다.

김동성, 김웅서, 이판묵

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지구환경과학

[강연] 인류세(인간세, Anthropocene) : 지구의 미래를 걱정한다 (4) 패널토의 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 9강 | 9강 ④

인류세라는 용어는 인간의 활동이 지구 환경에 지배적인 영향을 미치는 새로운 지질 시대를 의미합니다. 최근 학계에서는 이를 '인간세'로 번역하자는 제안이 힘을 얻고 있는데, 이는 인류 전체의 추상적인 문제보다 개개인의 구체적인 활동이 모여 지구를 변화시켰다는 점을 강조하기 위함입니다. 우리가 매일 사용하는 플라스틱이나 에너지 소비가 지구의 역사를 바꾸고 있다는 사실을 직시하게 함으로써, 환경 문제에 대한 개인의 책임감을 고취하고 실천적인 변화를 이끌어내려는 의도가 담겨 있습니다. 지질학적 관점에서 새로운 시대의 도래는 지층에 남는 뚜렷한 흔적으로 증명됩니다. 과거의 지질 시대가 화석으로 구분되었다면, 인류세는 콘크리트, 플라스틱, 그리고 우리가 소비한 막대한 양의 가금류 뼈가 지층에 쌓여 기록될 것입니다. 비록 수백 년이라는 짧은 시간이 지질학적 척도에서는 찰나에 불과할지라도, 인간이 만들어낸 인공물과 생태계의 급격한 변화는 미래의 지적 생명체가 지구의 역사를 탐사할 때 결코 간과할 수 없는 명확한 경계선이 될 것임이 분명합니다. 지구가 생명체가 살 수 있는 유일한 행성으로 남은 비결은 적절한 거리와 크기에 있습니다. 태양으로부터 너무 가깝지도 멀지도 않은 위치 덕분에 물이 액체 상태로 존재할 수 있었고, 적당한 질량은 내부의 열을 보존하여 자기장을 형성하게 했습니다. 이 자기장은 태양풍으로부터 대기를 보호하며, 판 구조론에 의한 탄소 순환을 가능하게 하여 지구의 온도를 일정하게 유지해 줍니다. 이러한 정교한 균형 덕분에 지구는 금성이나 화성과 달리 수십억 년 동안 생명의 요람 역할을 할 수 있었습니다. 화성을 제2의 지구로 만들려는 '테라포밍'은 더 이상 공상과학 소설 속의 이야기만이 아닙니다. 과학자들은 화성의 극한 환경에서도 생존 가능한 미생물을 활용해 대기 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하고, 이를 통해 온실효과를 유도하여 화성의 온도를 높이는 방안을 연구하고 있습니다. 온도가 상승하면 지하에 얼어붙어 있던 물이 녹아 흐르고 구름이 생성되는 등 지구와 유사한 물의 순환 체계가 구축될 수 있습니다. 이는 인류가 지구를 넘어 우주로 거주지를 확장하려는 거대한 도전의 시작이라 할 수 있습니다. 기후변화는 이제 논쟁의 대상이 아닌 당면한 현실입니다. 이에 대응하는 방식은 온실가스 배출을 줄이는 '완화'와 이미 변화한 환경에 맞춰 살아가는 '적응'으로 나뉩니다. 해수면 상승으로 인해 몰디브와 같은 섬나라뿐만 아니라 전 세계 연안 도시들이 침수 위기에 처해 있는 상황에서, 단순히 둑을 쌓는 토목 공사를 넘어 생태계의 자정 능력을 활용한 대안이 주목받고 있습니다. 이는 인간이 자연의 순환 체계를 이해하고 그 안에서 공존의 길을 찾아야 함을 시사하며, 지속 가능한 미래를 위한 필수적인 전략입니다. 연안 습지는 단순한 철새 도래지를 넘어 기후변화를 극복할 핵심 열쇠인 '블루 카본'의 저장소입니다. 습지의 식물들은 막대한 양의 탄소를 흡수하여 땅속에 가두고, 퇴적물을 쌓아 올려 해수면 상승에 스스로 대응하는 놀라운 능력을 갖추고 있습니다. 또한 맹그로브 숲과 같은 습지는 쓰나미와 같은 자연재해로부터 육지를 보호하는 천연 방파제 역할을 수행합니다. 이러한 자연 생태계를 보존하는 것은 인위적인 구조물을 설치하는 것보다 훨씬 효율적이고 지속 가능한 기후변화 적응 전략이 될 수 있습니다. 인간의 영향력은 이제 지구 표면을 넘어 우주 공간으로까지 확장되었습니다. 수십 년간의 우주 개발 결과, 퇴역한 인공위성과 로켓 파편들이 '우주 쓰레기'가 되어 지구 궤도를 위협하고 있습니다. 초속 수 킬로미터의 엄청난 속도로 회전하는 이 파편들은 작은 크기라도 인공위성이나 우주정거장에 치명적인 타격을 줄 수 있는 거대한 에너지를 품고 있습니다. 지구의 환경 오염이 우주로 전이된 셈이며, 이를 해결하기 위한 기술적 노력은 우리가 만든 쓰레기를 스스로 치워야 한다는 인류세의 책임이 우주까지 이어짐을 보여줍니다.

강호정, 김경렬, 이정은

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지구환경과학

[강연] 식물은 빛을 어떻게 인지할까? - 광합성과 빛 (4) _최길주 교수 | 2015 가을 카오스 강연 '빛 색즉시공' 4강 | 4강 ④

식물은 눈이나 코와 같은 감각 기관이 겉으로 드러나지 않지만, 빛을 인식하는 정교한 체계를 갖추고 있습니다. 파이토크롬이라 불리는 광수용체는 식물의 특정 부위에만 집중된 것이 아니라 뿌리, 줄기, 꽃, 열매 등 식물 전체에 분포하여 환경을 감지합니다. 이는 인간의 눈이 특정 위치에 고정된 것과 달리, 식물의 모든 세포가 각자의 위치에서 빛의 정보를 수집하고 계절의 변화나 주변 식물의 존재를 파악하는 역할을 수행함을 의미합니다. 이러한 감각 체계는 식물이 이동할 수 없는 한계를 극복하고 생존하기 위한 필수적인 진화의 결과입니다. 식물의 감각은 시각에만 국한되지 않습니다. 식물은 냄새를 맡고 중력을 느끼며 물리적인 자극에도 반응하는 일종의 '오감'을 지니고 있습니다. 예를 들어, 우주와 같은 무중력 환경에서는 식물의 성장 형태가 변하며, 주변 식물이 내뿜는 화학 물질을 감지해 경쟁자를 물리치거나 열매를 맺는 시기를 조절하기도 합니다. 이러한 능력은 식물이 단순히 수동적인 존재가 아니라, 주변 환경과 끊임없이 상호작용하며 생존 전략을 짜는 능동적인 생명체임을 보여줍니다. 식물은 자신만의 방식으로 세상을 느끼며 그 안에서 최적의 삶을 영위해 나갑니다. 특히 뿌리는 식물의 지능이 집약된 기관으로 평가받기도 합니다. 뿌리 끝에는 인간의 이석과 유사한 역할을 하는 평형석(녹말체)이 있어 중력의 방향을 정확히 인식하고 땅속을 향해 자라납니다. 또한 뿌리는 빛의 반대 방향으로 이동하려는 성질도 함께 가지고 있어, 중력과 빛이라는 서로 다른 신호를 통합하여 최적의 성장 방향을 결정합니다. 이러한 복잡한 정보 처리 과정은 식물이 중추 기관 없이도 개별 세포와 조직의 협력을 통해 고도의 생존 판단을 내리고 있음을 시사합니다. 뿌리 끝은 환경 신호가 집적되는 중요한 의사결정 센터인 셈입니다. 식물의 이러한 놀라운 능력은 38억 년에 달하는 긴 진화의 역사 속에서 다듬어졌습니다. 초기 지구에서 가장 풍부한 에너지원이었던 빛을 활용하기 위해 식물의 조상들은 아주 단순한 형태의 광수용 분자부터 발달시켰을 것으로 추정됩니다. 이후 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 광합성이라는 복잡한 체계가 완성되면서 식물은 지구 생태계의 근간을 이루게 되었습니다. 단순한 자기 복제 물질에서 시작해 정교한 에너지 전환 장치를 갖추기까지, 식물은 생존을 위한 최선의 선택을 이어왔으며 이는 지구상의 모든 생명체가 살아갈 수 있는 기초를 마련했습니다. 광합성의 등장은 지구 역사를 바꾼 결정적인 사건이었습니다. 남세균과 같은 초기 광합성 생물들이 배출한 산소는 대기 중에 오존층을 형성하여 자외선을 차단했고, 이는 생명체가 수중을 벗어나 육상으로 진출하는 발판이 되었습니다. 또한 식물의 광합성 활동은 대기 중 이산화탄소 농도를 조절하며 지구의 기온과 빙하기, 간빙기의 순환에 깊이 관여해 왔습니다. 우리가 무심코 지나치는 작은 풀 한 포기가 사실은 지구 전체의 기후와 인류를 포함한 모든 생명체의 삶을 지탱해 온 거대한 조절자이자 생태계의 설계자 역할을 수행해 온 것입니다. 흔히 식물에게 클래식 음악을 들려주면 잘 자라고 록 음악은 해롭다는 이야기가 있지만, 이는 과학적 근거가 부족한 믿음입니다. 식물이 수십억 년의 진화 과정에서 인간의 음악 장르를 구분해야 할 생존상의 이유는 없었기 때문입니다. 다만 식물은 꿀벌의 날갯짓 진동이나 애벌레가 잎을 갉아먹는 소리와 같은 자연의 진동에는 민감하게 반응할 수 있습니다. 이는 식물의 반응이 인간의 감성적 기준이 아닌, 오로지 생존과 번식이라는 실질적인 목적에 따라 정교하게 설계되었음을 말해줍니다. 식물에게 중요한 것은 음악이 아니라 생존에 직결된 신호입니다. 식물은 화학 물질을 이용한 의사소통에도 매우 능숙합니다. 해충의 공격을 받으면 주변 식물에 위험 신호를 보내 방어 물질을 생성하게 하거나, 인간에게 유용한 영양분을 제공함으로써 자신들이 널리 재배되도록 유도하기도 합니다. 벼나 옥수수 같은 작물들이 인간에게 당분을 제공하는 것은, 결과적으로 인간을 이용해 자신들의 번식 범위를 넓히려는 고도의 전략으로 해석될 수 있습니다. 이처럼 식물은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 영리하고 주도적으로 지구 생태계의 주인공 역할을 수행하고 있으며, 인류의 삶 또한 이러한 식물의 생존 전략 위에 놓여 있습니다.

박연일, 소문수, 최길주

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물리학
생명과학

[강연] 생명의 기원 (3) - 죽음 : 생명의 한계성과 인간의 어리석음 _ 최재천 교수 | 2015 봄 카오스 강연 'ORIGIN' 10강 | 10강 ③

생명의 가장 보편적인 특징은 역설적이게도 죽음입니다. 지구상의 모든 생명체는 반드시 끝이 있다는 한계성을 공유하지만, 이를 유전자의 관점에서 바라보면 이야기는 전혀 달라집니다. 개체는 사라져도 그 안에 담긴 화학물질의 기록인 유전자는 끊임없이 다음 세대로 이어지며 영속성을 유지하기 때문입니다. 우리는 유전자가 더 많은 복제본을 만들기 위해 잠시 머무는 생존 기계와 같은 존재일지도 모릅니다. 이러한 관점의 전환은 우리가 생명의 주체라는 오만에서 벗어나 생명의 거대한 흐름을 이해하는 첫걸음이 됩니다. 지구에 존재하는 모든 생명체는 공통 조상에서 시작된 거대한 대가족입니다. 인간의 몸속에 있는 유전자 중 일부는 아주 먼 옛날 은행나무나 다른 생물들과 한 집안이었던 역사를 공유하고 있습니다. 지금은 서로 다른 종으로 나뉘어 각자의 삶을 영위하는 것처럼 보이지만, 시간의 궤적을 거슬러 올라가면 결국 모두가 공통 조상에서 갈라져 나온 형제들입니다. 이러한 생명의 연속성은 우리에게 주변의 생명체들을 함부로 대할 권리가 없음을 일깨워주며, 모든 존재가 횡적으로 긴밀하게 연결되어 있다는 사실을 증명합니다. 과거 인류는 자신들만이 특별한 영혼을 가진 존재라고 믿으며 다른 생명체와 스스로를 분리하려 애썼습니다. 데카르트와 같은 철학자들은 인간만이 생각할 수 있는 독특한 존재라는 이원론을 펼쳤으나, 다윈의 진화론은 이러한 인간 중심적인 사고를 완전히 무너뜨렸습니다. 모든 생명이 공통 조상으로부터 왔다는 사실은 인간이 자연의 지배자가 아니라 거대한 생명의 그물 속에 존재하는 하나의 구성원일 뿐임을 가르쳐 줍니다. 다윈이 남긴 가장 위대한 유산은 인류를 겸허하게 만들고, 우리가 특별한 목적을 위해 탄생한 존재가 아님을 깨닫게 한 것입니다. 호모 사피엔스가 지구에 등장한 것은 46억 년이라는 긴 역사 속에서 찰나에 불과한 25만 년 전의 일입니다. 하지만 이 짧은 기간 동안 인류는 다른 호모 속의 종들을 몰아내고 유일하게 살아남아 지구의 모습을 급격하게 변화시켰습니다. 뛰어난 지능을 가졌음에도 불구하고 우리가 행하는 파괴적인 행동들은 과연 인류가 스스로를 '현명한 인간'이라 부를 자격이 있는지 의문을 던지게 합니다. 우연의 연속으로 탄생한 존재인 우리가 지금처럼 오만한 태도로 일관한다면, 미래의 지성체들에게 인류의 역사는 지구를 망가뜨린 기록으로 기억될지도 모릅니다. 인류에게 남은 희망은 기가 막힌 두뇌와 꺾이지 않는 의지를 바탕으로 자연을 더 깊이 이해하는 데 있습니다. '알면 사랑한다'는 말처럼, 우리가 자연에 대해 더 많이 알아갈수록 그들을 해치지 않고 공존하는 법을 배울 수 있기 때문입니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 과정을 넘어, 우리가 발을 딛고 있는 이 세상을 사랑하기 위한 탐구의 여정입니다. 끊임없이 새로운 진리를 탐구하고 주변 생명체들과의 유대감을 회복할 때, 비로소 인류는 진정으로 현명한 존재로 거듭나며 지속 가능한 미래를 꿈꿀 수 있을 것입니다.

최재천

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 생명의 기원 (1) - 기원 : 생명이 탄생할 확률 _ 최재천 교수 | 2015 봄 카오스 강연 'ORIGIN' 10강 | 10강 ①

생명의 기원을 탐구하는 일은 인류에게 가장 매혹적이면서도 어려운 과제입니다. 우리는 과거를 직접 관찰할 수 없기에 현재의 데이터를 바탕으로 그 흔적을 유추할 뿐입니다. 동물행동학자이자 통섭 학자로 알려진 최재천 교수는 자신을 '관찰자'로 정의하며, 생명의 기원이 관찰의 영역 밖에 있음을 인정합니다. 이는 과학적 겸손함인 동시에, 우리가 생명을 이해하기 위해 얼마나 정교한 논리와 상상력이 필요한지를 시사합니다. 기원에 대한 확답을 내리기 어려운 상황에서도 우리는 진화라는 과정을 통해 생명의 본질에 다가갈 수 있습니다. 생물학은 단순히 생명체를 쪼개어 분석하는 학문에 그치지 않습니다. 물리학이나 화학이 미세한 부분을 파고드는 데 집중한다면, 생물학은 그 분석된 조각들을 다시 맞추어 전체적인 현상을 바라보는 종합적인 시각이 필요합니다. 인문학적 소양과 예술적 감수성을 지닌 학자가 생물학의 길을 걷게 된 것은 우연이 아닐지도 모릅니다. 숲 전체를 조망할 줄 아는 통찰력은 생명이라는 거대한 퍼즐을 맞추는 데 필수적인 요소입니다. 학문의 경계를 넘나드는 통섭적 사고는 우리가 생명을 다각도에서 이해하고 그 가치를 발견하도록 돕습니다. 생태학은 지구상에 존재하는 수많은 생명이 어떻게 공존하며 살아가는지를 연구하는 학문입니다. 충남 서천의 국립생태원은 이러한 생명의 다양성을 한눈에 보여주는 상징적인 공간입니다. 열대부터 극지까지 세계 5대 기후의 생태계를 재현한 이곳은 생명이 얼마나 다양한 환경에서 적응하며 살아가는지를 증명합니다. 생명다양성은 단순히 종의 숫자를 의미하는 것이 아니라, 각기 다른 삶의 모습들이 얽혀 만들어내는 경이로운 조화입니다. 이러한 다양성을 보존하고 연구하는 일은 우리 자신의 근원을 이해하는 과정과도 맞닿아 있습니다. 외계 생명체의 존재 여부는 확률의 관점에서 흥미로운 논쟁거리입니다. 지구라는 작은 행성에서 생명이 탄생한 것은 수많은 우연이 겹친 기적과도 같은 일입니다. 이를 확률적으로 계산하면 거의 불가능에 가깝지만, 광활한 우주의 규모를 생각하면 어디선가 비슷한 일이 벌어졌을 가능성 또한 배제할 수 없습니다. 만약 외계 생명이 존재한다면, 그들은 지구의 DNA나 RNA 복제 방식과는 전혀 다른 메커니즘을 가졌을지도 모릅니다. 생명은 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 유연하고 다양한 형태로 존재할 수 있다는 가능성을 열어두어야 합니다. 생명의 기원을 설명하는 방식은 다양합니다. 종교적 믿음의 영역인 창조론부터, 외계에서 생명 물질이 유입되었다는 범종설까지 여러 가설이 존재합니다. 과학자들은 입증 가능한 답을 찾기 위해 지구 자체에서 생명이 탄생했을 가능성에 주목합니다. 밀러의 실험처럼 원시 지구의 환경에서 유기물이 합성되는 과정을 증명하려는 시도는 그 노력의 일환입니다. 비록 완벽한 해답을 얻지는 못했더라도, 이러한 탐구는 생명이 무생물로부터 어떻게 조직화되었는지를 밝히려는 과학적 의지의 산물입니다. 지구의 역사를 46억 년으로 볼 때, 최초의 생명체는 약 35억 년 전에 등장한 것으로 추정됩니다. 초기에는 단순한 자기 복제자에서 시작하여, 오랜 세월을 거쳐 막을 형성하고 세포라는 정교한 시스템으로 발전했습니다. RNA에서 DNA로 이어지는 유전 물질의 진화는 생명이 정보를 더 안정적으로 전달하고 복잡한 구조를 형성할 수 있게 만들었습니다. 이 과정은 10억 년 단위의 긴 호흡으로 진행되었으며, 단순한 자기 복제자에서 시작된 생명은 점차 기능이 분화된 다세포 생물로 진화하며 오늘날의 복잡성을 갖추게 되었습니다. 결국 생명의 역사는 자기 복제자가 써 내려온 긴 일기와 같습니다. 최초의 자기 복제자는 사라지지 않고 그 형태와 사업 방식을 바꾸어가며 오늘날까지 이어져 오고 있습니다. 인간을 포함한 모든 생명체는 이 유전 물질의 복제 사업을 돕는 효율적인 운반체일지도 모릅니다. 특정 종이 멸종하더라도 생명 전체의 총량이 유지된다면, 복제라는 본질적인 목적은 계속해서 달성되는 셈입니다. 우리는 이 거대한 생명의 흐름 속에서 각자의 역할을 수행하며, 수십억 년을 이어온 복제의 신비를 몸소 실천하고 있는 존재들입니다.

최재천

카오스재단카오스강연

생명과학