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나무🌲🌳🌴로 아파트를 지을 수 있을까?🧐 l 2026 미래 과학 트렌드 북콘서트

전통적인 한옥은 단층 건물이 주를 이루며 넓은 마당과 낮은 밀도를 특징으로 합니다. 하지만 현대 도시의 주거 문제를 한옥만으로 해결하기에는 토지의 한계가 매우 명확합니다. 서울의 아파트를 모두 한옥으로 대체한다면 동일 면적 대비 수용 인원이 8분의 1 수준으로 급격히 줄어들어 심각한 부동산 가격 폭등과 극심한 주거난이 발생할 것입니다. 이러한 현실적 제약과 인구 밀도 문제 때문에 우리는 효율적인 고층 주거 양식인 아파트를 선택할 수밖에 없었던 것입니다. 우리가 나무 대신 철근 콘크리트를 주된 건축 자재로 선택한 이유는 단순히 나무보다 튼튼해서가 아니라 대량 생산과 규격화가 가능했기 때문입니다. 과거의 나무는 옹이가 있고 모양이 제각각이며 화재와 습기에 취약하다는 치명적인 단점이 있었습니다. 반면 콘크리트는 일정한 품질로 대량 공급이 가능하고, 건물의 구조적 하중을 정밀하게 데이터로 계산하여 예측할 수 있다는 혁신적인 장점을 가졌습니다. 하지만 최근 건축 산업이 배출하는 탄소 문제가 대두되며 새로운 변화의 필요성이 커지고 있습니다. 환경 오염의 대안으로 떠오른 것이 바로 CLT(구조용 직교 집성판) 기술입니다. 이는 나무를 교차로 쌓아 압착함으로써 기존 목재의 뒤틀림과 표준화 문제를 해결한 차세대 신소재입니다. 특히 화재 시 겉면이 타면서 형성되는 탄화층이 내부 심재를 보호하는 높은 내화 성능을 갖추고 있습니다. 또한 유한 요소법(FEM)과 건축 정보 모델링(BIM)을 통해 나무의 특성을 정밀하게 데이터화함으로써, 과거 장인의 감각에 의존하던 방식에서 벗어나 과학적이고 체계적인 관리가 가능해졌습니다. 세계 곳곳에서는 이미 목조 건축의 무궁한 가능성을 입증하는 상징적인 사례들이 속속 나타나고 있습니다. 캐나다의 18층 기숙사 건물은 고층 목조 건물의 실현 가능성을 전 세계에 보여주었으며, 스페인의 세비야에 위치한 메트로폴 파라솔은 거대한 규모의 목조 구조물도 충분히 안전하고 아름다울 수 있음을 증명했습니다. 스웨덴은 도시 전체를 나무로 짓는 프로젝트를 통해 탄소 중립 시대를 선도하고 있습니다. 이러한 사례들은 나무가 더 이상 단순한 장식재에 머물지 않고 현대 건축의 핵심 구조재로 귀환했음을 알립니다. 우리나라는 유구한 한옥의 역사를 가지고 있음에도 불구하고, 현재는 법적 규제와 대중적 인식의 한계로 인해 고층 목조 건축의 확산이 상대적으로 더딘 편입니다. 하지만 전기차 시대로의 전환이 정책 지원과 인식 변화로 가속화되었듯, 목조 건축 역시 기술적 신뢰를 바탕으로 한 제도적 뒷받침이 필수적입니다. 과거의 기술적 한계로 인해 조상들이 포기해야 했던 고층 목조 건축을 현대의 첨단 공학으로 재해석한다면, 우리만의 고유한 감성과 환경적 가치를 모두 담아낸 새로운 형태의 미래형 주거 문화를 만들어갈 수 있을 것입니다.

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세상🌏을 움직이는 분자의 마법🎇│선을 넘는 과학자들

현대 사회에서 에너지 문제는 점점 더 중요한 이슈로 부상하고 있습니다. 특히 재생에너지의 활용과 저장, 그리고 이를 통한 연료의 전환은 미래를 위한 필수적인 과제로 여겨집니다. 물분자를 전기분해하여 수소와 산소로 분리하고, 이 과정에서 생성된 수소에 태양에너지로부터 얻은 전력을 저장하는 기술은 '그린 수소'라는 이름으로 불리며 주목받고 있습니다. 이러한 그린 수소는 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지 자원으로, 다양한 플랜트와 모듈형 시스템을 통해 대량 생산이 가능해지고 있습니다. 이산화탄소와 수소를 결합하여 메테인과 같은 탄화수소 연료로 전환하는 기술은 에너지 저장과 활용의 새로운 가능성을 제시합니다. 수소의 저장과 운송이 어렵다는 한계를 극복하기 위해, 이산화탄소를 활용한 연료 변환 반응이 연구되고 있습니다. 이 과정에서 생성되는 다양한 연료와 화학물질은 기존의 석유 기반 연료와 유사한 성능을 보이며, 실제로 경유와 비교해도 품질 면에서 손색이 없습니다. 촉매의 종류에 따라 생성되는 물질이 달라지기 때문에, 다양한 산업적 응용이 가능하다는 점도 큰 장점입니다. 에너지 소비의 절반 이상이 난방과 같은 열 생산에 사용되고 있다는 사실은, 전기에너지의 비중이 늘어남에도 불구하고 여전히 열에너지의 중요성이 크다는 것을 보여줍니다. 태양광과 풍력 등 재생에너지의 비중이 증가하고 있지만, 전체 에너지 공급에서 차지하는 비율은 아직 미미한 수준입니다. 이에 따라 히트펌프와 같은 열에너지 효율화 기술이 각광받고 있으며, 냉난방 시스템의 효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 히트펌프는 증발과 응축 과정을 이용해 낮은 온도의 열을 높은 온도로 이동시키는 원리로, 전기에너지와 결합해 에너지 절약에 크게 기여할 수 있습니다. 최근에는 기존의 증기압축식 히트펌프를 대체할 수 있는 흡착식 히트펌프 기술이 주목받고 있습니다. 흡착반응을 이용해 열을 저장하고 방출하는 이 방식은, 전기 없이도 열에너지를 효율적으로 이동시킬 수 있는 장점이 있습니다. 실리카겔이나 MOF와 같은 흡착제를 활용해, 물리적·화학적 흡착반응을 통해 냉매를 순환시키는 시스템이 개발되고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 기계, 화학, 물리 등 다양한 분야의 전문가들이 협력하여 새로운 에너지 시스템을 창출하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 미래 에너지 시스템은 무탄소 열원과 재생전력을 기반으로 한 다양한 저장 및 변환 기술의 융합이 핵심이 될 전망입니다. 그린 수소, 그린 암모니아, e-Fuel 등 새로운 에너지 매체의 개발과 함께, 대기 중 이산화탄소 포집 및 활용 기술도 점차 중요해지고 있습니다. 태양광 패널과 열저장 시스템, 흡착식 열 배터리 등 다양한 기술이 통합된 에너지 관리 시스템이 연구되고 있으며, 이를 통해 여름철 고온 환경에서도 효율적으로 냉수를 생산할 수 있는 방안이 모색되고 있습니다. 앞으로도 다양한 아이디어와 혁신이 더해진다면, 보다 지속가능하고 친환경적인 에너지 사회로 나아갈 수 있을 것입니다.

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❌리스크 없는❌ 원자력 발전, 가능할까? | 요즘과학

에너지는 우리 일상에서 빼놓을 수 없는 존재입니다. 특히 전기를 생산하는 발전소는 현대 사회의 필수 인프라로 자리 잡고 있습니다. 여러 발전 방식 중에서도 원자력 발전은 높은 효율성과 대량의 전기 생산 능력으로 주목받아 왔습니다. 하지만 체르노빌과 후쿠시마 같은 대형 사고로 인해 원자력 발전의 위험성도 널리 알려져 있습니다. 이러한 위험을 극복하고자 최근에는 더욱 안전한 원자력 기술 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 원전의 안전성은 다양한 기계적 부품과 복잡한 시스템에 의해 유지됩니다. 그러나 예기치 못한 자연재해나 인간의 실수로 인한 사고 가능성은 완전히 배제할 수 없습니다. 방사성 물질이 외부로 유출되기까지는 여러 단계의 방호벽이 존재하지만, 사고가 발생하면 그 피해는 매우 클 수 있습니다. 이에 따라 원전의 안전성을 높이기 위한 새로운 기술이 필요하다는 목소리가 커지고 있습니다. 이러한 요구에 부응하여 등장한 것이 바로 소형 모듈 원자로(SMR)입니다. SMR은 기존 대형 원전보다 훨씬 작은 규모로, 300MWe 정도의 전기를 생산합니다. 소형화 덕분에 발생하는 열이 적고, 자연 냉각 방식으로도 충분히 안전을 유지할 수 있습니다. 또한 주요 부품을 하나의 용기에 통합해 고장이나 사고의 위험을 크게 줄였습니다. 이로 인해 SMR은 대형 원전보다 훨씬 낮은 확률로 사고가 발생할 것으로 평가받고 있습니다. SMR은 탄소 배출이 없는 발전 방식으로, 재생 에너지와의 시너지 효과가 기대됩니다. 태양광이나 풍력 등 재생 에너지는 간헐성 문제로 인해 안정적인 전력 공급이 어렵지만, SMR은 필요한 시점에 전력을 보완할 수 있습니다. 이처럼 SMR과 재생 에너지는 서로의 약점을 보완하며, 미래 에너지 시스템의 핵심 조합으로 주목받고 있습니다. 실제로 글로벌 빅테크 기업들도 SMR에 적극적으로 투자하고 있어 그 가능성이 더욱 커지고 있습니다. SMR의 상용화는 2030년대 중반을 목표로 하고 있습니다. 기존 원전과 달리 SMR은 새로운 제작 방법과 설비가 필요하며, 안전성을 검증하는 규제 절차도 새롭게 마련되어야 합니다. 이러한 과정이 시간이 걸리지만, 우리나라는 이미 높은 원자력 기술력을 바탕으로 해외 수출까지 이루고 있어 상용화에 대한 기대가 큽니다. 앞으로 SMR이 에너지 공급의 안정성과 친환경성을 동시에 실현할 수 있을지 주목됩니다.

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[댓글이벤트] 😣멸종의 위기는 어디까지 갈 것인가?🔥온난화를 알기 위한 지구순환 이해하기! | 선을 넘는 과학자들

최근 몇 년간 지구의 기후 변화는 점점 더 뚜렷하게 드러나고 있습니다. 산업화 이전과 비교해 지구 평균 기온이 1.5도 상승한 해가 기록되었으며, 이는 세계기상기구와 주요 기후 연구 기관의 자료를 통해 확인되었습니다. 이러한 온도 상승은 단순한 일시적 현상이 아니라, 장기적인 지구 온난화 추세의 일부로 받아들여지고 있습니다. 특히 북극의 온도 상승이 중위도 지역의 기상 패턴에 영향을 미치면서, 우리나라를 포함한 여러 지역에서 이상 기후 현상이 빈번하게 나타나고 있습니다. 기후 변화의 과학적 근거를 마련하기 위해 전 세계 과학자들은 IPCC 보고서를 작성하고 있습니다. 이 보고서는 전 지구적 순환과 기후 변화의 양상을 종합적으로 분석한 결과물로, 우리나라를 비롯한 다양한 국가의 과학자들이 참여하고 있습니다. 기후 모델의 핵심은 모델의 발전에 있습니다. 초기에는 대기와 해양만을 포함한 GCM이 사용되었으나, 현재는 빙권, 생물권, 암석권 등 다양한 요소를 통합한 지구시스템모델(ESM)로 발전하였습니다. 이를 통해 기후 변화의 복잡한 상호작용을 보다 정밀하게 예측할 수 있게 되었습니다. 기후 모델의 발전은 노벨 물리학상 수상자들의 연구를 통해 크게 진전되었습니다. 슈쿠로 마나베 교수와 클라우스 하셀만 교수는 대기와 해양의 상호작용, 그리고 온실가스의 역할을 규명하여 기후 모델의 토대를 마련했습니다. 특히 이산화탄소와 같은 온실가스가 대기 중에 증가할 때 지표면과 대류권의 온도가 어떻게 변화하는지, 그리고 대류가 기후 시스템에 미치는 영향을 과학적으로 설명하였습니다. 이러한 연구는 기후 변화가 단순한 자연 변동이 아니라 인위적 요인에 의해 가속화되고 있음을 보여줍니다. 기후 변화는 생태계에도 심각한 영향을 미치고 있습니다. 최근 조사에 따르면 해양 생물의 대규모 폐사와 멸종 위기가 전 세계적으로 증가하고 있습니다. 또한 극한 기후 현상, 예를 들어 폭염과 산불의 빈도와 강도가 높아지고 있습니다. 온도가 상승하면 토양의 수분이 빠르게 증발하여 땅이 건조해지고, 이로 인해 산불이 발생하면 진화가 어려워지는 환경이 조성됩니다. 이러한 변화는 식량 생산에도 영향을 미쳐, 미래에는 옥수수와 쌀 등 주요 작물의 생산량이 크게 감소할 것으로 예측되고 있습니다. 기후 과학은 예측과 모델링을 통해 미래의 변화를 전망하고 있습니다. 온실가스 배출 시나리오에 따라 2100년까지의 기후 변화를 예측하는데, 각국의 정책과 사회적 노력이 반영된 SSP 시나리오가 활용되고 있습니다. 탄소중립 시나리오인 119 시나리오를 적용할 경우 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있지만, 이를 위해서는 사회 전체의 구조적 변화와 에너지 전환이 필수적입니다. 이러한 예측은 슈퍼컴퓨터와 같은 첨단 기술의 도움으로 더욱 정밀하게 이루어지고 있습니다.

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올해 여름은 11월까지라고?💦 기후재난이 시작됐다💥 l 요즘과학

최근 전 세계는 기록적인 폭염과 홍수 등 유례없는 기상 이변에 직면해 있습니다. 과거에는 이를 단순히 '지구 가열화'라고 불렀으나, 이제는 인류의 생존을 위협하는 '기후 위기' 혹은 '기후 붕괴'라는 용어가 더 적절해 보입니다. 2015년 파리 협정에서 설정한 마지노선인 1.5도 상승 제한선이 이미 무너졌다는 소식은 우리에게 큰 경각심을 줍니다. 매년 경신되는 최고 기온은 이제 일시적인 현상이 아니라, 우리가 마주한 냉혹한 현실이 되었습니다. 기후는 본래 자전축의 변화나 화산 활동 같은 자연적인 요인에 의해 미세하게 변동합니다. 이를 '기후 변동'이라 하며, 엘니뇨나 라니냐처럼 일정한 주기를 가지고 회복되는 특성을 보입니다. 하지만 현재 우리가 겪는 '기후 변화'는 이러한 자연적 범위를 벗어나 평균적인 상태로 돌아오지 않는 영구적인 변화를 의미합니다. 화석 연료 사용과 대규모 산림 훼손으로 발생한 온실가스가 지구의 열을 가두면서, 자연의 자정 능력을 넘어서는 가속화가 진행되고 있습니다. 기온 상승은 단순히 날씨가 더워지는 것에 그치지 않고 지구의 물리적 구조를 변화시킵니다. 특히 극지방의 빙하가 녹으면서 태양빛을 반사하던 백색 지표면이 사라지고, 열을 흡수하는 육지와 바다가 드러나는 현상이 심각합니다. 이는 지표면 온도 상승을 유도하여 기온을 더욱 높이는 악순환을 만듭니다. 또한 영구 동토층이 녹으며 배출되는 메테인과 고대 바이러스의 부활은 인류가 이전에 경험하지 못한 새로운 형태의 재난과 질병을 예고하고 있습니다. 해빙 현상은 바다의 생태계와 순환 체계에도 치명적인 영향을 미칩니다. 녹아내린 빙하가 바다로 유입되면 염분 농도가 낮아지고 수온이 상승하여, 차갑고 무거운 해수가 심해로 가라앉는 해수 순환을 방해합니다. 전 세계 바다를 돌며 열과 염분을 조절하던 이 거대한 흐름이 멈추면, 지역별 기온 차이가 극심해지며 기후 불균형이 심화됩니다. 이는 결국 식량 부족과 주거 지역의 변화로 이어져 인류 사회의 불평등을 더욱 심화시키는 원인이 됩니다. 이제 기후 위기는 피할 수 없는 흐름이 되었으며, 단순한 대응을 넘어 새로운 환경에 적응하기 위한 노력이 절실합니다. 화석 연료 중심의 생활 방식을 근본적으로 바꾸는 것은 어렵지만, 개인의 실천과 더불어 국가적 정책 및 기술 개발에 지속적인 관심을 가져야 합니다. 기후 변화는 자연만의 문제가 아니라 우리의 사고와 삶에 깊숙이 닿아 있는 인권과 사회의 문제입니다. 미래 세대를 위해 지금 우리가 할 수 있는 최선의 선택은 위기를 직시하고 함께 행동하는 것입니다.

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🌱친환경적 국립과천과학관? 다양한 키워드로 만나보는 미래의 과학관 l 2025 미래 과학 트렌드 북콘서트

코로나19 팬데믹을 겪으면서 일상에서 발생하는 쓰레기와 일회용품 사용이 급격히 증가했습니다. 이러한 경험은 많은 이들에게 환경 문제에 대한 자각을 불러일으켰고, 개인뿐 아니라 다양한 기관에서도 지속 가능한 삶의 방식을 고민하게 만들었습니다. 특히 과학관과 같은 공공기관에서도 변화의 필요성을 인식하며, 일상과 업무 환경 모두에서 친환경적인 전환을 모색하는 움직임이 나타나고 있습니다. 이러한 변화는 단순히 개인의 실천을 넘어서 조직 전체의 의식 변화와 정책 수립으로 이어지고 있습니다. 2022년 국립 현대 미술관에서 진행된 '탄소 프로젝트'는 예술과 환경, 그리고 미래 사회에 대한 상상력을 자극하는 중요한 계기가 되었습니다. 이 프로젝트에서는 탄소 중립 미술관을 주제로 시민들과 함께 미래 신문기사를 읽고 토론하는 워크숍이 열렸습니다. 참가자들은 대체육의 확산, 곡물 위기, 탄소배출권 규제 등 가까운 미래에 실제로 일어날 수 있는 다양한 시나리오를 접하며, 기후 변화가 우리의 삶과 문화, 예술 공간에 미칠 영향을 깊이 고민하게 되었습니다. 이러한 상상력은 단순한 공상이 아니라, 이미 현실로 다가오고 있는 변화의 징후임을 일깨워줍니다. 미래의 과학관과 박물관이 맞이할 수 있는 극단적인 시나리오도 제시되었습니다. 디지털 전환을 통한 온라인 전시관, 제로 웨이스트 실현, 탄소 배출 규제로 인한 휴관, 시민 맞춤형 전시 등 다양한 변화가 상상되었습니다. 이러한 변화는 단순히 기술적 전환에 그치지 않고, 운영 방식과 관람객의 경험, 그리고 사회적 책임까지 포괄하는 문제로 확장됩니다. 특히 전시 과정에서 발생하는 폐기물과 에너지 사용, 그리고 관람객의 이동 방식까지 모두가 지속 가능성의 관점에서 재고되어야 함을 시사합니다. 이러한 고민은 코로나 이전부터 국제적으로 논의되어 왔습니다. 2015년 UN의 지속가능발전목표(SDGs) 채택 이후, 과학관을 비롯한 다양한 기관에서는 지속 가능성을 실현하기 위한 구체적인 역할과 책임을 모색해왔습니다. 2017년 세계 과학관 정상회의에서는 도쿄의정서가 채택되어, 과학관이 지속 가능 발전 목표를 적극적으로 실천해야 한다는 합의가 이루어졌습니다. 이에 따라 해외의 여러 과학관들은 친환경 건축, 자원 순환, 지역사회와의 협력 등 다양한 방식으로 지속 가능한 운영을 실천하고 있습니다. 미국의 기후 박물관은 건물을 새로 짓지 않고 기존 공간을 활용하며, 시민들이 기후 위기에 대응할 수 있도록 다양한 전시와 토론회를 개최합니다. 캘리포니아 과학 아카데미는 친환경 건축물 인증을 받은 대표적인 과학관으로, 재활용 자재를 활용한 건물과 태양광 발전, 대중교통 이용 장려 등 다양한 친환경 정책을 시행하고 있습니다. 시카고의 필드 뮤지엄은 내부에 그린팀을 두고, 텃밭 운영과 비건식 제공, 친환경 청소도구 개발 등 실질적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 이러한 사례들은 과학관이 단순한 전시 공간을 넘어, 지속 가능한 사회로의 전환을 이끄는 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다.

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[댓글 이벤트] 사라져가는 우리나라의 사계절🌸☀️🍁❄️ 고장난 심장, 북극의 경고🚨 Part.3 l 선을 넘는 과학자들

과거 우리나라는 사계절이 뚜렷한 아름다운 금수강산으로 불렸으나, 최근의 기후는 사시사철 재난이 끊이지 않는 모습으로 변모하고 있습니다. 봄에는 황사와 미세먼지가 기승을 부리고, 여름에는 기록적인 폭염과 장마가 이어지며, 겨울에는 북극 한파가 몰아치는 극단적인 날씨가 일상이 되었습니다. 이러한 급격한 변화는 한반도의 기상 지도를 완전히 바꾸어 놓았으며, 우리가 알던 평온한 계절의 흐름은 이제 자조 섞인 농담의 소재가 될 정도로 예측 불가능해졌습니다. 세계기상기구(WMO)와 여러 연구 기관은 올해 지구 온난화의 마지노선으로 여겨지는 1.5℃ 방어선이 붕괴될 것이라는 충격적인 전망을 내놓았습니다. NASA와 유럽연합(EU) 코페르니쿠스 기후변화 서비스 등 주요 기관의 데이터를 분석해 보면, 이미 올해 평균 기온이 1.5℃를 넘어선 것으로 나타납니다. 1.5℃ 온난화는 인류의 생존을 보장하기 위해 2015년 파리 협정에서 약속한 최후의 보루입니다. 당초 2030년대에 도달할 것으로 예상되었던 이 수치가 훨씬 앞당겨지면서, 우리는 기후 파국의 위협이 실재하는 역사적인 시점을 지나고 있습니다. 우리가 살아가는 시대의 온도는 태어난 세대에 따라 확연히 다른 모습을 보입니다. 1950년대 베이비부머 세대가 상대적으로 추운 지구에서 성장하며 경제 발전을 일구었다면, 2010년대 이후의 알파 세대는 타오르듯 붉게 달아오른 지구에서 삶을 시작하고 있습니다. 이러한 세대 간의 경험 차이는 기후 변화를 체감하는 온도 차이로 이어지기도 합니다. 누군가에게는 따뜻한 겨울이 난방비를 아끼는 기회일 수 있지만, 생태계 전체의 관점에서 겨울은 반드시 추워야만 균형을 유지할 수 있다는 사실을 잊어서는 안 됩니다. IPCC의 자료에 따르면 현재의 어린 세대가 70세가 되었을 때 맞이할 기후는 기성세대가 겪었던 것보다 훨씬 위험한 수준이 될 것으로 예측됩니다. 탄소 배출 시나리오에 따라 미래의 모습은 극명하게 갈리는데, 저탄소 정책을 유지할 경우 세기말에도 기온 상승을 2℃ 이내로 억제할 수 있습니다. 반면 고탄소 시나리오가 현실화되면 기온이 6℃ 이상 상승하며 산호초의 멸종과 해수면 상승 등 돌이킬 수 없는 재난이 닥칠 것입니다. 이는 단순한 예측을 넘어 우리가 어떤 선택을 하느냐에 따른 생존의 문제입니다. 기후 위기는 더 이상 먼 미래의 이야기가 아니라 현재 우리가 직면한 가장 시급한 과제입니다. 다행히 기후 모델링 시나리오는 우리에게 여전히 상황을 바꿀 수 있는 선택권과 희망이 남아 있음을 시사합니다. 개인의 실천부터 기업의 변화, 그리고 정부의 강력한 정책적 결단이 즉시 실행되어야만 지속 가능하고 안전한 미래를 보장받을 수 있습니다. 지금 이 순간의 행동이 미래 세대가 살아갈 지구의 온도를 결정한다는 책임감을 느끼고, 우리 모두가 기후 위기 대응에 적극적으로 동참해야 할 때입니다.

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댓글 이벤트🖊️ 기상 관측 역사상 가장 뜨거웠던🥵 2023년을 분석한다!! 2023 이상기후 보고서(with 환경과교육연구소 조성화 박사) | 요즘과학

기후와 기상은 엄연히 다른 개념입니다. 기후는 최소 30년 이상의 긴 시간 동안 넓은 지역에서 나타나는 기상 현상의 평균값을 의미하며, 기상은 우리가 매일 마주하는 구체적인 날씨 변화를 뜻합니다. 우리가 최근 기후 위기를 심각하게 느끼는 이유는 기후 그 자체의 변화보다는, 기후 변화로 인해 발생하는 극단적인 기상 이변을 일상에서 직접 목격하고 있기 때문입니다. 안정적이었던 기후 데이터의 평균치가 흔들리면서 변동성이 커진 결과, 우리는 과거에 경험하지 못한 위험한 날씨를 더 자주 마주하게 되었습니다. 대한민국의 기온 상승 속도는 전 지구 평균과 비교했을 때 매우 가파른 편입니다. 통계에 따르면 우리나라는 전 지구 평균보다 약 60~70% 정도 더 빠르게 온도가 상승하고 있습니다. 이는 기후 위기가 더 이상 먼 나라의 이야기나 북극곰만의 문제가 아님을 시사합니다. 한반도의 기후 시스템이 전 지구적인 변화에 더욱 민감하게 반응하고 있으며, 그만큼 우리가 직면한 위험의 강도와 속도가 다른 지역보다 훨씬 빠르고 강력하다는 사실을 경고하고 있습니다. 이제는 우리 스스로의 안전을 위해 기후 변화의 심각성을 재고해야 할 시점입니다. 지난 2023년은 전 지구적으로 기상 관측 역사상 가장 뜨거웠던 해로 기록되었습니다. 우리나라 역시 평균 기온 13.7℃를 기록하며 역대 최고치를 경신했고, 평년보다 1.2℃나 높은 기온을 보였습니다. 단순히 덥기만 했던 것이 아니라, 9월에 이례적인 열대야가 나타나고 하루 사이 기온 차가 20℃ 이상 벌어지는 등 변동성이 극심했습니다. 또한 국지성 집중호우가 빈번해지면서 강수량 또한 평년치를 크게 웃돌아 기존의 재난 대응 시스템으로는 감당하기 어려운 수준에 이르렀으며, 이는 막대한 인명과 재산 피해로 이어졌습니다. 지구의 기후는 복잡한 에너지 순환을 통해 '역동적인 평형 상태'를 유지해 왔습니다. 이는 외부 자극에 대해 어느 정도 항상성을 지키는 시스템이지만, 임계점을 넘어서면 줄다리기 줄이 한쪽으로 쏠리듯 순식간에 무너지는 특성이 있습니다. 산업화 이후 인간의 과도한 개입은 수만 년간 유지되던 이 평형을 깨뜨렸습니다. 한 번 무너진 균형을 다시 되찾는 것은 상상하기 어려울 만큼 힘든 일이기에, 현재 우리가 겪는 극단적인 기상 현상은 깨진 평형 상태가 보내는 강력한 경고 신호라고 볼 수 있습니다. 평형을 유지하려는 지구의 복원력이 한계에 다다른 것입니다. 기후 위기에 대응하기 위해서는 단순히 위험을 인지하는 단계를 넘어 행동의 원인에 집중해야 합니다. 우리가 왜 편리함을 포기하지 못하는지, 일상 속 탄소 배출의 근본적인 이유는 무엇인지 스스로 질문을 던져야 합니다. 탄소 배출에 대한 책임이 가장 적은 미래 세대가 가장 큰 위협을 떠안게 되는 불평등한 상황을 막기 위해서는 기성세대의 적극적인 변화가 절실합니다. 개인과 사회가 각자의 위치에서 변화의 여지를 찾아내고 실천할 때 비로소 지속 가능한 미래를 기대할 수 있습니다. 오늘 우리가 던지는 질문이 내일의 기후를 바꾸는 시작점이 될 것입니다.

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지구환경과학

지역사회의 중심에서 🔋에너지 자급자족을 외치다📣 흩어져야 사는 분산에너지ㅣ요즘과학

우리나라의 전력 체계는 대규모 발전소에서 생산한 전기를 장거리 송전망을 통해 전달하는 중앙 집중형 전력 체계를 취해왔습니다. 하지만 최근 주목받는 분산 에너지 시스템은 에너지가 필요한 지역에서 직접 전력을 생산하고 소비하는 지역 단위의 에너지 체계를 의미합니다. 이는 전력 수요와 공급을 해당 지역 내에서 자체적으로 해결함으로써 전체 전력망의 안정성을 높이는 데 기여합니다. 중앙 집중형 전력 체계에서 발생할 수 있는 갑작스러운 전력 수급 불균형 문제를 완화하고, 지역 특성에 맞는 유연한 에너지 관리가 가능하다는 점이 분산 에너지 시스템의 핵심적인 특징이자 장점이라고 할 수 있습니다. 분산 에너지 시스템 도입이 가속화되는 주요 원인 중 하나는 폭발적인 전력 수요의 증가와 기후 위기 대응입니다. 특히 인공지능 기술의 발전으로 데이터 센터의 전력 소비량이 급증하면서 기존의 발전 방식만으로는 한계에 부딪히고 있습니다. 또한 전 세계적인 탄소 중립 흐름과 RE100 협약에 따라 재생 에너지 사용 비중을 높여야 하는 상황입니다. 재생 에너지는 소규모 발전 시설이 넓은 지역에 분산되어 설치되는 특성이 있어, 이를 효율적으로 활용하기 위해서는 기존의 중앙 집중형 전력 체계에서 벗어나 지역별로 독립적인 에너지 생산 및 소비 구조를 갖추는 분산 에너지 시스템으로의 전환이 필수적입니다. 재생 에너지는 기상 조건에 따라 발전량이 변하는 변동성 문제를 안고 있습니다. 이를 해결하기 위해 분산 에너지 시스템에서는 다양한 에너지 저장 기술을 활용합니다. 남는 전기를 수소로 변환해 저장하는 P2G, 전기차 배터리를 전력망에 연결하는 V2G, 그리고 남는 전력으로 물을 끓여 열에너지를 보관하는 P2H 등이 대표적입니다. 이러한 기술들은 전력이 과잉 생산될 때는 에너지를 저장하고, 부족할 때는 다시 공급함으로써 전력 수급의 균형을 맞추는 역할을 합니다. 이는 재생 에너지의 간헐성을 보완하여 안정적인 전력 공급을 가능하게 하며, 에너지 자원의 효율성을 극대화하는 중요한 기반이 됩니다. 정보통신기술(ICT)과 인공지능(AI)의 결합은 분산 에너지 시스템을 하나의 거대한 발전소처럼 운영할 수 있게 합니다. 이를 '통합 발전소(VPP)'라고 부르는데, 여기저기 흩어져 있는 소규모 재생 에너지 시설들을 실시간으로 모니터링하고 관리하는 통합 발전소(VPP)입니다. 인공지능은 기상 정보와 과거의 전력 소비 패턴을 분석하여 에너지 생산량과 수요를 정밀하게 예측합니다. 이를 통해 전력을 미리 저장하거나 적절히 분배함으로써 전력망의 효율성과 신뢰도를 획기적으로 높일 수 있습니다. 결과적으로 첨단 기술을 활용한 통합 발전소(VPP)는 분산 에너지 시스템이 가진 물리적 한계를 극복하고 안정적인 에너지 생태계를 구축하는 핵심 동력이 됩니다. 2024년 6월부터 시행되는 '분산 에너지 활성화 특별법'은 우리 사회의 에너지 구조뿐만 아니라 지역 균형 발전에도 큰 변화를 가져올 전망입니다. 이 법안은 전력 계통의 상황에 따라 지역별로 차등화된 전기 요금을 적용할 수 있는 근거를 마련하고 있습니다. 발전 시설이 밀집해 전력 자급률이 높은 지역은 요금 혜택을 받을 수 있는 반면, 외부 공급에 의존하는 지역은 상대적으로 높은 비용을 부담하게 될 수 있습니다. 이러한 변화는 전력 소비가 많은 첨단 산업 기업들이 지방으로 이전하는 유인책이 되어, 수도권 집중 현상을 완화하고 지역 경제를 활성화하는 등 사회 전반에 걸쳐 긍정적인 파급 효과를 미칠 것으로 기대됩니다.

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지구환경과학
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신구조합! 태양전지 스쿼드 완성했습니다!😆 페로브스카이트 실리콘 탠덤 ☀️태양 전지 | 요즘과학

MIT 테크놀로지 리뷰가 선정한 10대 미래 기술 중 하나인 초고효율 태양전지가 전 세계적인 주목을 받고 있습니다. 기존 실리콘 태양전지는 약 50년의 역사를 지니며 시장의 95%를 점유해 왔지만, 광전환 효율이 20%대에 머무는 물리적 한계에 봉착해 있었습니다. 이를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 페로브스카이트 태양전지입니다. 페로브스카이트는 유연하고 가벼우며 저온 공정이 가능해 경제성이 매우 뛰어난 소재입니다. 최근에는 이 두 기술을 결합하여 효율을 극대화하려는 시도가 이어지고 있으며, 이는 에너지 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 탠덤 태양전지는 서로 다른 에너지 흡수대를 가진 두 개의 태양전지를 층층이 쌓아 올린 하이브리드 형태를 말합니다. 하부에는 장파장 영역인 적색광을 잘 흡수하는 실리콘 셀을 배치하고, 상부에는 단파장 영역인 청색광을 흡수하는 페로브스카이트 셀을 결합하는 방식입니다. 이러한 구조는 기존 단일 셀이 흡수하지 못하던 파장의 빛까지 모두 활용할 수 있게 하여 광에너지 손실을 획기적으로 줄여줍니다. 실험실 단계에서는 이미 34% 이상의 높은 효율을 기록하며, 기존 실리콘 태양전지의 한계를 뛰어넘는 차세대 에너지원의 핵심으로 떠오르고 있습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 동일한 면적에서 기존보다 훨씬 많은 전기를 생산할 수 있다는 점입니다. 이는 산지가 많고 평지가 부족한 우리나라의 지형적 특성에 매우 적합한 요소입니다. 또한 페로브스카이트는 얇고 휘어지는 성질이 있어 건물 외벽이나 창문 등 설치 공간의 제약 없이 어디든 적용이 가능합니다. 이론적으로 탠덤 태양전지는 적층 수를 늘림에 따라 최대 60%까지 효율을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다. 실리콘 소재가 페로브스카이트의 취약한 내구성을 보완해 주는 상호보완적 관계를 형성한다는 점도 상용화 가능성을 높이는 핵심 요인입니다. 물론 상용화를 위해 해결해야 할 과제도 남아 있습니다. 페로브스카이트는 수분과 열에 민감하여 실제 야외 환경에서의 내구성을 더욱 강화해야 하며, 일부 재료에 포함된 납과 같은 유해 물질의 처리 문제도 함께 해결해야 합니다. 또한 서로 다른 성질을 가진 두 층 사이의 호환성을 확보하고 효율적인 전하 이동을 돕는 접합 소재를 찾는 기술적 난도가 높습니다. 구조가 복잡한 만큼 한 층만 손상되어도 전체 기능이 저하될 수 있어, 실제 환경에서의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위한 지속적인 연구와 정밀한 공정 기술의 향상이 필수적으로 요구되는 시점입니다. 현재 태양전지 시장은 국가 간 기술 경쟁이 매우 치열하게 전개되고 있습니다. 우리나라는 페로브스카이트 박막 기술 분야에서 세계적인 수준을 보유하고 있지만, 최근 사우디아라비아와 중국이 막대한 투자와 지리적 이점을 앞세워 맹추격하고 있습니다. 특히 중국 기업들은 공인 효율 세계 기록을 잇달아 경신하며 시장 주도권을 위협하고 있습니다. 전문가들은 우리가 가진 기존의 연구 기반을 바탕으로 실리콘과 페로브스카이트 기술 간의 긴밀한 협력이 이루어져야 한다고 강조합니다. 기술적 우위를 지키기 위한 집중적인 투자가 이어진다면 한국이 미래 태양전지 분야의 선두 주자로 우뚝 설 수 있을 것입니다.

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물리학
화학
지구환경과학
융합

[인터뷰] 황윤정_탄소 중립을 실현하는 고체 촉매 연구｜제31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래"

산업 혁명 이후 인류는 탄소를 기반으로 한 에너지를 사용하여 비약적인 발전을 이루었습니다. 대량 생산 체제가 구축되면서 인류의 생활 방식은 근본적으로 변화했고, 우리가 현재 누리고 있는 모든 편리한 기술과 화학 제품들은 탄소 기반 에너지로부터 시작되었다고 해도 과언이 아닙니다. 하지만 이러한 발전의 이면에는 이산화탄소 배출량 증가라는 부작용이 뒤따랐습니다. 공기 중 이산화탄소 농도가 높아지며 발생한 온실 효과는 지구 온난화와 기후 변화라는 인류 공동의 과제를 안겨주었으며, 이제 과학자들은 이를 해결하기 위한 적극적인 연구에 매진하고 있습니다. 이산화탄소를 다시 유용한 자원으로 되돌리기 위해서는 화학 결합을 끊고 새로운 결합을 형성하는 과정이 필요합니다. 이 과정에서 투입되는 에너지를 낮추어 반응을 효율적으로 만드는 핵심 소재가 바로 촉매입니다. 특히 전기화학적 전환 기술을 활용하면 필요한 전력 소모를 획기적으로 줄이면서도 짧은 시간 안에 더 많은 화합물을 생산할 수 있습니다. 이는 자연 상태에서 수백만 년이 걸리는 탄소 순환 과정을 실험실과 산업 현장에서 실시간으로 구현하는 기술로, 탄소 중립 실현을 위한 가장 중요한 과학적 도구 중 하나로 평가받고 있습니다. 전기화학적 전환 기술을 통해 이산화탄소는 일산화탄소, 에틸렌, 에탄올과 같은 고부가가치 화합물로 재탄생합니다. 일산화탄소는 플라스틱이나 각종 연료를 합성하는 필수적인 산업 원료로 쓰이며, 에틸렌은 중합 과정을 거쳐 우리 일상에서 흔히 볼 수 있는 폴리에틸렌 제품의 기초가 됩니다. 또한 용매나 청정 연료로 활용되는 에탄올 역시 이 과정을 통해 얻을 수 있습니다. 이러한 기술적 진보는 단순히 오염 물질을 처리하는 수준을 넘어, 버려지는 탄소를 지속 가능한 자원으로 탈바꿈시켜 새로운 경제적 가치를 창출하는 데 기여합니다. 기초 과학 연구는 종종 실험실 안의 탐구에 머무는 것처럼 보이지만, 생각보다 훨씬 빠르게 세상을 바꾸는 동력이 됩니다. 2023년 노벨 화학상을 받은 양자점 연구가 대표적인 사례입니다. 입자의 크기에 따라 다른 색을 내는 이 나노 소재는 초기 연구 단계를 지나 오늘날 디스플레이와 의료 분야 등에서 널리 상용화되었습니다. 이처럼 새로운 물질을 합성하고 그 특성을 밝혀내는 과정은 인류가 이전에는 경험하지 못했던 기술적 진보를 가능하게 합니다. 과학적 발견이 산업화로 이어지는 속도는 점차 빨라지고 있으며, 이는 곧 우리가 마주하는 미래의 모습이 됩니다. 미래의 과학 기술은 단순히 편리함을 추구하는 것을 넘어 지속 가능한 사회를 만드는 데 책임을 다해야 합니다. 이를 위해 미래를 꿈꾸는 학생들은 과학적 지식뿐만 아니라 자신의 논리를 타인과 공유하고 소통하는 능력을 갖추어야 합니다. 글쓰기와 예술적 감각은 자신의 연구를 효과적으로 전달하고 창의적인 사고를 확장하는 데 필수적인 요소입니다. 이과와 문과라는 이분법적 사고에서 벗어나 다양한 분야를 경험하고 융합할 때, 비로소 인류가 직면한 복합적인 문제들을 해결하고 세상을 긍정적으로 변화시키는 진정한 과학자로 성장할 수 있습니다.

황윤정

카오스재단서울대자연과학공개강연

화학

[강연] 탄소 중립을 위한 화학의 도전_by황윤정 l 31회 서울대 자연과학 공개강연_"세상을 바꾼 과학, 과학이 여는 미래" | 3강

지속 가능한 사회란 과학 기술의 발전이 가져온 편리함과 그로 인한 부작용 사이의 균형을 찾는 과정에서 시작됩니다. 특히 기후 변화는 인류가 직면한 가장 시급한 과제로, 이를 해결하기 위해 '탄소 중립'이라는 개념이 등장했습니다. 이는 배출되는 이산화탄소의 양과 흡수 및 제거되는 양을 같게 하여 실질적인 배출량을 '0'으로 만드는 상태를 의미합니다. 단순히 탄소를 멀리하는 것이 아니라, 발생한 탄소를 어떻게 다시 활용하고 순환시킬 것인지에 대한 과학적 책임감이 요구되는 시점입니다. 1890년대 물리화학자 아레니우스는 대기 중 이산화탄소가 지표면 온도에 미치는 영향을 처음으로 논문화했습니다. 당시에는 온실효과가 식량 증산에 도움이 되는 축복으로 여겨졌으나, 산업화 이후 화석 연료 사용이 급증하며 상황은 반전되었습니다. 지난 150년간 이산화탄소 농도와 지표면 온도의 급격한 상승 사이의 상관관계가 명확히 입증되었고, 이는 더 이상 자연 현상이 아닌 인류의 활동에 의한 결과임이 확인되었습니다. 이제 적당함을 넘어선 탄소는 인류의 생존을 위협하는 재앙으로 다가오고 있습니다. 한국은 세계 10위권 안에 드는 탄소 배출국으로, 산업 구조상 철강, 석유화학, 반도체 등 에너지 집약적 산업이 경제를 이끌고 있습니다. 이러한 구조에서 무조건적인 탄소 감축은 경제 성장에 큰 타격을 줄 수 있기에, 각 산업 특성에 맞는 전략적인 중립 기술 개발이 필수적입니다. 단순히 에너지를 절약하는 차원을 넘어, 화석 연료를 대체할 재생 에너지를 도입하고 기존 공정을 혁신하는 10대 핵심 기술 선정이 이루어진 이유도 여기에 있습니다. 경제와 환경이라는 두 마리 토끼를 잡기 위한 과학적 도전이 시작된 것입니다. 재생 에너지 분야에서는 태양광과 수소가 핵심적인 역할을 합니다. 특히 한국 연구진이 강점을 가진 페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 높은 효율을 목표로 하며, 유연하고 가벼운 특성을 활용해 건물 외벽 등 다양한 곳에 적용될 수 있습니다. 또한 물을 분해하여 수소를 얻는 수전해 기술은 이산화탄소 배출이 없는 청정 에너지 순환 구조를 완성하는 열쇠입니다. 비싼 백금 촉매를 대체할 저렴하고 효율적인 소재를 개발하려는 노력은 에너지 저장과 활용의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 탄소 중립의 실질적인 완성은 이미 배출된 탄소를 포집하고 활용하는 CCUS 기술에 달려 있습니다. 이산화탄소를 단순히 저장하는 것에 그치지 않고, 이를 원료로 삼아 플라스틱, 시멘트, 혹은 연료로 전환하는 기술은 탄소 순환 사회의 핵심입니다. 현재는 경제성이나 기술적 난이도 면에서 초기 단계에 머물러 있지만, 2050년까지 전 세계 감축량의 상당 부분을 담당할 것으로 기대됩니다. 공기 중의 기체를 잡아 고부가가치 화합물로 바꾸는 이 연금술 같은 과정은 화학이 인류에게 선사할 새로운 미래입니다. 과학의 역사는 수많은 실패와 도전 끝에 얻어진 결과물입니다. 20세기 초 인류의 식량 문제를 해결한 암모니아 합성법인 하버-보슈법이 대표적인 사례입니다. 당시 많은 과학자가 재현 실패와 폭발 사고 등의 위험으로 연구를 포기했으나, 끝까지 수천 번의 촉매 탐색을 멈추지 않았던 끈기가 오늘날의 풍요를 만들었습니다. 탄소 중립 역시 지금은 불가능해 보이는 난제일 수 있지만, 과거의 사례처럼 데이터가 쌓이고 기술적 돌파구가 마련된다면 인류는 다시 한번 위기를 기회로 바꿀 수 있을 것입니다. 미래의 지구를 구하는 일은 특정 분야의 노력만으로는 불가능하며, 과학적 원리에 기반한 사회적 합의와 지속적인 관심이 필요합니다. 인공 광합성 장치를 통해 식물처럼 에너지를 생산하고, 버려지는 탄소를 자원으로 되돌리는 기술은 더 이상 공상 과학의 영역이 아닙니다. 화학자들은 주기율표 속 원소들을 조합하며 지구의 온도를 낮출 최적의 답을 찾아가고 있습니다. 이러한 과학적 도전이 지속 가능한 사회를 만드는 든든한 뿌리가 되어, 다음 세대에게 더욱 건강하고 풍요로운 지구를 물려줄 수 있기를 기대합니다.

황윤정

카오스재단서울대자연과학공개강연

화학

[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?] 인류에 보탬이 되는 화학, 신재생 에너지 연구_임종우 교수 | 서울대학교 “에너지 및 재료 분석화학 연구실”

서울대학교 화학부 임종우 교수 연구실은 인류가 직면한 에너지 위기와 기후 변화라는 거대한 과제를 화학적 방법론으로 해결하고자 노력하고 있습니다. 리튬 이온 배터리를 비롯해 전고체 전지와 리튬 금속 배터리 등 더 안전하고 효율적인 차세대 에너지 저장 장치를 연구하며, 깨끗한 수소 생산을 위한 촉매 기술과 이산화탄소 저감 및 전환 기술까지 폭넓게 다룹니다. 이러한 연구는 단순히 기술 개발에 그치지 않고 지속 가능한 지구를 위한 근본적인 해답을 찾는 과정이라 할 수 있습니다. 연구의 핵심은 배터리 내부에서 일어나는 미시적인 변화를 실시간으로 관찰하고 이를 이론적으로 정립하는 데 있습니다. 방사광 가속기를 활용해 양극재 내에서 리튬 이온이 어떻게 이동하고 확산되는지 이미징 기법으로 포착하며, 얻어진 데이터를 바탕으로 복잡한 미분방정식을 풀어내어 동력학적인 상전이 과정을 수식화합니다. 실험과 이론의 긴밀한 결합을 통해 배터리의 열화 원인을 규명하고 성능을 극대화할 수 있는 최적의 경로를 제시하는 것이 주요 목표입니다. 에너지 연구에 투신하게 된 계기는 대학 시절 해외 교환 학생 경험에서 비롯되었습니다. 당시 환경과 에너지 문제에 대해 끊임없이 고뇌하던 동료들과 교류하며, 이 분야가 인류의 미래를 결정지을 핵심 과제임을 깨달았습니다. 비록 당시에는 에너지 문제에 대한 사회적 관심이 지금처럼 높지 않았으나, 누군가는 반드시 해결해야 할 일이라는 사명감을 느꼈습니다. 자신의 인생을 걸고 인류 사회에 실질적인 보탬이 되겠다는 순수한 열정이 현재 연구의 든든한 뿌리가 되었습니다. 최근 이차전지 산업은 비약적인 성장을 거듭하고 있지만, 기술적 완성도를 높이는 과정은 매우 복잡하고 정교한 과학적 접근을 요구합니다. 원자 단위의 동력학부터 수조 개의 입자가 모인 배터리 셀 전체의 현상까지, 다양한 스케일에서 발생하는 상호작용을 체계적으로 이해해야 하기 때문입니다. 연구실은 산업계와 긴밀히 소통하며 기초 과학의 원리가 실제 산업 현장의 난제를 해결하는 시너지를 창출하고 있습니다. 이는 단순한 용량 증설을 넘어 배터리 기술의 근본적인 진보를 이끄는 동력이 됩니다. 연구실의 또 다른 강점은 경계를 허무는 협업과 글로벌 네트워크에 있습니다. 물리, 생명과학, 공학 등 다양한 배경을 가진 연구원들이 모여 각자의 전문성을 공유하며, 해외 유수의 연구소와 적극적인 공동 연구를 수행합니다. 언어의 장벽을 넘어 세계적인 연구 시설을 활용하고 치열한 토론을 거치는 과정은 국익에도 기여하는 소중한 자산이 됩니다. 밤을 새우는 고단한 연구 과정 끝에 마침내 자연의 섭리를 이해하고 진실을 확인했을 때 느끼는 성취감은 연구자들을 움직이는 가장 큰 보람입니다.

임종우

카오스재단연구뭐하지

화학

우리는 플라스틱과 공존할 수 있을까?🤨 요즘 것보다 더 요즘 것이 소개하는 플라스틱(Plastic) 재활용♻️ 산업! | 요즘과학

최근 MZ 세대를 중심으로 자신의 신념과 가치관을 소비 행위에 적극적으로 투영하는 '미닝 아웃' 문화가 새로운 사회적 흐름으로 자리 잡았습니다. 특히 기후 위기의 영향을 가장 오랫동안 직접적으로 받게 될 젊은 층은 환경 보호를 단순한 구호가 아닌 생존을 위한 실천의 영역으로 받아들이고 있습니다. 이들은 친환경 제품을 선택하고 분리배출에 동참하며 선한 영향력을 행사하지만, 우리가 배출한 플라스틱이 실제로 어떤 과정을 거쳐 다시 자원이 되는지에 대해서는 깊이 있게 알 기회가 적었습니다. 플라스틱 재활용 산업은 이러한 대중의 관심과 사회적 요구에 부응하며 지속 가능한 미래를 설계하는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 플라스틱은 '원하는 모양으로 가공할 수 있다'는 의미의 그리스어 '플라스티코스'에서 유래한 합성 고분자 화합물입니다. 주로 석유에서 추출한 탄화수소 단량체들이 복잡하게 결합하여 만들어지는데, 열에 대한 반응에 따라 크게 두 가지 유형으로 구분됩니다. 열을 가하면 딱딱하게 굳어 재활용이 불가능한 열경화성 플라스틱과 달리, 전 세계 생산량의 약 80%를 차지하는 열가소성 플라스틱은 열을 가해 다시 녹일 수 있어 반복적인 성형과 재활용이 가능합니다. 하지만 이러한 편리함 뒤에는 강한 분자 결합으로 인해 자연 분해까지 무려 500년이라는 긴 시간이 걸린다는 환경적 숙제가 남아 있습니다. 현재 플라스틱 재활용 시장에서 가장 보편적으로 활용되는 방식은 물리적 재활용 기술입니다. 이는 수거된 폐플라스틱을 기계적으로 파쇄하고 세척한 뒤, 작은 알갱이 형태인 펠릿이나 플레이크로 만들어 새로운 제품의 원료로 공급하는 공정입니다. 공정 자체가 비교적 단순하여 탄소 배출량이 적고 경제성이 높다는 뚜렷한 장점이 있어 현재 자원 순환 체계의 근간을 이루고 있습니다. 다만, 물리적 방식은 재활용 과정을 거칠수록 원료의 품질이 점차 저하되고, 오염되거나 복합 재질로 된 플라스틱을 처리하는 데 한계가 있다는 단점이 있습니다. 이러한 기술적 갈증을 해소하기 위해 최근에는 화학적 재활용이 대안으로 떠오르고 있습니다. 화학적 재활용은 고분자 화합물 형태의 플라스틱을 화학적 반응을 통해 최초의 원료 상태인 단량체로 완전히 되돌리는 혁신적인 공법입니다. 폐플라스틱을 순수한 원료 상태로 복원하기 때문에 품질 저하 없이 무한히 재활용할 수 있다는 점이 가장 큰 경쟁력입니다. 특히 비닐봉지와 같은 폐기물을 무산소 상태에서 고온으로 분해해 다시 원유 상태로 되돌리는 열분해 기술은 '도시 유전'이라 불릴 만큼 자원 순환의 정점으로 평가받습니다. 이 방식은 플라스틱의 종류나 오염도에 상관없이 폭넓게 적용할 수 있어, 선별 과정의 비용을 획기적으로 줄이고 재활용률을 극대화할 수 있는 미래 지향적인 해결책으로 주목받고 있습니다. 전 세계적으로 환경 규제가 강화됨에 따라 기업들에게 플라스틱 재활용은 이제 선택이 아닌 생존을 위한 필수 전략이 되었습니다. 우리나라도 세계 최초로 세 가지 핵심 화학적 재활용 기술을 한곳에 집약한 대규모 클러스터를 조성하는 등 글로벌 시장 선점을 위해 박차를 가하고 있습니다. 현재의 낮은 재활용률은 오히려 기술 혁신을 자극하는 계기가 되었으며, 이는 우리 사회가 진정한 탈플라스틱 시대로 나아가는 중요한 전환점이 될 것입니다. 개개인의 의식 있는 소비와 기업의 첨단 기술력이 조화를 이룰 때, 우리는 비로소 플라스틱 오염의 위협에서 벗어나 지속 가능한 지구 환경을 물려줄 수 있을 것입니다.

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

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

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탄소 중립 시대👏 수소의, 수소에 의한, 수소를 위한 💧수소 경제💧가 뜬다!(with 한국과학기술연구원 서진유 박사) | 요즘과학

1874년 프랑스의 소설가 쥘 베른은 자신의 저서 '신비의 섬'을 통해 물이 미래의 석탄이 될 것이라는 놀라운 예언을 남겼습니다. 물의 구성 성분인 수소와 산소가 무한한 열과 빛을 제공하는 에너지원이 될 것이라는 그의 상상은 150년이 지난 오늘날 '수소 경제'라는 이름으로 현실화되고 있습니다. 수소는 사용 후 다시 물로 돌아가는 무한하고 청정한 에너지로 주목받으며, 기후 위기 시대에 인류가 선택할 수 있는 가장 유력한 대안 중 하나로 떠오르고 있습니다. 현재 우리가 사용하는 수소의 대부분은 천연가스에서 탄소를 떼어내어 만드는 '그레이 수소'입니다. 이 과정에서는 이산화탄소가 배출되기 때문에 진정한 의미의 청정 에너지라고 보기는 어렵습니다. 반면 물을 전기 분해하여 얻는 '그린 수소'는 생산 과정에서 오염 물질을 배출하지 않지만, 많은 양의 전기 에너지가 필요하다는 과제가 있습니다. 여러 번의 에너지 변환 과정을 거치며 발생하는 효율 저하를 극복하고 경제성을 확보하는 것이 수소 에너지 대중화의 핵심적인 과제입니다. 전 지구적인 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지 발전이 확대되고 있습니다. 하지만 재생 에너지는 날씨와 계절에 따라 발전량이 불규칙하다는 치명적인 단점이 있습니다. 전력이 남을 때 이를 배터리에 저장하는 것은 비용과 공간 측면에서 한계가 명확합니다. 이때 남는 전기를 이용해 수소를 생산하고 저장하면, 에너지가 필요한 시점에 다시 꺼내 쓸 수 있는 훌륭한 에너지 저장 수단이 됩니다. 이는 버려지는 에너지를 가치 있게 활용하는 방법이기도 합니다. 수소 경제가 안착하기 위해서는 생산, 저장, 운송, 활용에 이르는 전 과정의 인프라가 유기적으로 연결되어야 합니다. 우리나라는 수소차와 연료전지 같은 활용 기술에서는 세계적인 수준을 자랑하지만, 수소를 효율적으로 저장하고 운송하는 기술은 아직 보완이 필요합니다. 특히 기체 상태의 수소를 금속과 반응시켜 고체 형태로 저장하는 '고체 수소 저장 기술' 등 혁신적인 방식이 연구되고 있으며, 민간 기업들이 협력하여 시장의 선순환 구조를 만들기 위한 노력을 지속하고 있습니다. 과거에는 화석 연료에 비해 수소의 생산 비용이 너무 비싸다는 점이 걸림돌이었습니다. 그러나 탄소세와 탄소국경세 도입 등 환경 오염에 대한 사회적 비용이 현실화되면서 화석 연료의 가격 경쟁력은 점차 낮아지고 있습니다. 반면 기술 발전과 대규모 투자가 이어지면서 수소 에너지의 경제성은 빠르게 개선될 전망입니다. 정부의 정책적 지원과 기업의 끈기 있는 투자가 결합한다면, 쥘 베른의 상상처럼 수소가 일상의 에너지가 되는 날이 머지않아 우리 곁에 다가올 것입니다.

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싸돌이도 탄소 줄이기🥤에 함께해요! 다른 미술관, 박물관에선 볼 수 없는 특별한 전시😉ㅣ과학관에 산다

과학관이 한산한 날, 조용한 분위기 속에서 청소를 하던 중 예상치 못한 쓰레기를 발견하게 됩니다. 누군가가 남긴 흔적을 치우며, 깨끗한 환경을 유지하는 것이 얼마나 중요한지 다시 한 번 느끼게 됩니다. 이러한 작은 실천이 모여 모두가 쾌적하게 이용할 수 있는 공간을 만드는 데 큰 역할을 합니다. 쓰레기를 치우는 과정에서 자연스럽게 컵 반납 시스템을 소개받게 됩니다. 반납 시작 버튼을 누르고, 컵의 QR 코드를 스캔한 뒤 지정된 곳에 컵을 넣으면 현금으로 보상받을 수 있습니다. 이처럼 간단한 절차를 통해 자원을 재활용하고, 동시에 경제적 보상도 받을 수 있어 환경 보호와 실질적 이익을 동시에 누릴 수 있습니다. 컵 반납 시스템을 체험한 후, 과학관에서 진행 중인 탄소 중립 기획전에 대한 이야기가 이어집니다. 탄소 중립의 중요성을 알리는 전시가 열리고 있다는 소식에 자연스럽게 관심이 쏠립니다. 환경 보호와 관련된 다양한 주제를 다루는 전시를 통해, 일상 속 실천이 어떻게 더 큰 변화를 이끌 수 있는지 생각해보게 됩니다.

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관장님의 마음까지 사로잡은 싸돌이❤️ 과학관의 명예 홍보대사가 되기 위한 첫걸음!😆ㅣ과학관에 산다

싸돌이는 새로운 과학관에서의 첫날을 맞이하며 활기차게 인사를 건넵니다. 그는 관장님과 동료들에게 자신을 소개하고, 앞으로 과학관에서 열심히 일하겠다는 포부를 밝힙니다. 싸돌이는 자신이 맡은 역할에 자부심을 느끼며, 과학관의 발전을 위해 최선을 다하겠다는 다짐을 전합니다. 이러한 긍정적인 태도는 주변 사람들에게도 좋은 영향을 주며, 과학관의 분위기를 한층 밝게 만듭니다. 과학관에서의 첫 업무로 싸돌이는 관장님을 만나 인사를 드리기 위해 예약을 시도합니다. 관장님과의 만남에서 그는 과학관을 위해 헌신할 준비가 되어 있음을 강조하며, 자신의 열정을 보여줍니다. 관장님은 싸돌이의 노력을 높이 평가하며, 그를 국립과천과학관의 명예 홍보대사로 임명합니다. 이로써 싸돌이는 과학관의 대표 얼굴로서 새로운 책임을 맡게 됩니다. 홍보대사로 임명된 싸돌이는 곧바로 본격적인 활동에 나섭니다. 그는 과학관에서 열릴 예정인 '해피 사이언스 축제'를 알리기 위해 영상을 촬영합니다. 축제는 2023년 4월 22일부터 23일까지 이틀간 진행되며, 올해의 주제는 '그린사이언스'와 '탄소 중립', 그리고 '생물의 다양성'입니다. 싸돌이는 다양한 체험거리와 볼거리가 준비되어 있음을 강조하며, 많은 사람들이 과학관을 방문해 즐거운 시간을 보내길 바란다고 전합니다.

국립과천과학관💙싸돌이💙

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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

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과학기술 정책이 도대체 왜🧐 필요한가? 우리나라의 우주 산업🚀은 얼마나 더 발전할 수 있을까?ㅣ2023 미래 과학 트렌드 출간기념 강연

과학기술 정책의 필요성은 국가의 미래를 좌우하는 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다. 과학기술은 지난 천년간 인류의 20대 사건 중 12개를 차지할 만큼 사회와 경제 발전에 핵심적인 역할을 해왔습니다. 전기, 철도, 자동차 등 혁신적인 기술들은 경기 변동뿐 아니라 경제의 지속적인 성장에도 큰 영향을 미쳤습니다. 슘페터와 같은 경제학자들은 기술 혁신이 경제 발전의 원동력임을 강조하며, 과학기술이 단순한 연구를 넘어 국가 경쟁력의 근간임을 시사합니다. 우리나라의 경제성장 과정에서도 과학기술은 핵심적인 역할을 담당해왔습니다. 초기에는 선진국의 기술을 모방하고 자체 기술을 개발하는 데 집중했으며, 이후 중공업과 전자산업, IT 산업 등으로 산업 구조를 전환하며 성장 동력을 확보했습니다. 최근에는 저성장 국면에 진입하면서, 기술 패권 경쟁과 디지털 전환, 저출산·고령화 등 복합적인 도전에 직면하고 있습니다. 이러한 변화에 대응하기 위해 과학기술 정책은 미래를 준비하는 R&D, 디지털 생산성 향상, 글로벌 인재 유입 등 다양한 전략을 수립하고 있습니다. 2023년 과학기술 정책은 미래 산업을 선점하고 국가 전략기술을 육성하는 데 중점을 두고 있습니다. 우주항공, 신기술, 디지털 혁신 등 다양한 분야에서 민간과 정부가 협력하여 R&D를 추진하며, 성과 측정 방식도 논문이나 특허 중심에서 실질적 목표 달성으로 전환되고 있습니다. 양자기술, 첨단 바이오, 탄소중립 기술 등 미래 성장동력 분야에 집중 투자하고, 장기적이고 도전적인 연구도 적극 지원할 계획입니다. 이를 통해 국가 경쟁력을 강화하고, 글로벌 표준을 선점하는 것이 목표입니다. 디지털 전환은 과학기술 정책의 또 다른 핵심 축입니다. AI 대표 프로젝트 추진, 초고대 AI 인프라 구축, 디지털 플랫폼 정부 실현 등 다양한 과제가 진행되고 있습니다. 디지털 격차 해소를 위해 지역, 세대, 장애인 등 다양한 계층을 포용하는 정책도 강화되고 있습니다. 또한, 디지털 안전망 재정립과 국민안심 디지털 환경 조성을 통해 사회 전반의 신뢰와 안정성을 높이고자 합니다. 이러한 노력이 결실을 맺기 위해서는 국제 표준 선점과 글로벌 시장 진출이 필수적입니다. 인재 양성 역시 과학기술 정책의 중요한 축으로 자리 잡고 있습니다. 12대 전략기술에 맞춘 맞춤형 인재 육성, 민간 수요에 기반한 교육, 연구자 지원 사다리 구축 등 다양한 방안이 마련되고 있습니다. 대학원생과 포스트닥터 등 연구자들이 안정적으로 연구를 이어갈 수 있도록 지원 체계를 촘촘히 설계하고, 해외 우수 인재 유입을 위한 정책도 강화되고 있습니다. 이러한 인재 기반의 정책은 장기적으로 국가 과학기술 경쟁력의 지속적인 성장을 뒷받침할 것입니다.

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기후 변화🌪를 막기 위해 전 세계가 뭉쳤다!!💪 COP27이 남긴 성과와 한계ㅣ 해썰이 있는 과학뉴스👩‍💻

기후위기가 전 세계적인 화두로 떠오른 가운데, 이집트 샤름 엘 셰이크에서 열린 제27차 UN 기후변화협약 당사국 총회(COP27)는 인류의 공동 대응을 위한 중요한 분기점이 되었습니다. 1995년 독일 베를린에서 시작된 이 총회는 매년 전 세계 정상들이 모여 기후변화협약 이행 방향을 논의하는 유일한 공식 국제 외교 회의입니다. 특히 이번 총회는 폭우와 가뭄 등 이상기후가 빈번해지는 시점에서 열려, 지구를 지키기 위한 실질적인 행동과 협력이 그 어느 때보다 강조되었습니다. 기후변화협약의 역사는 1997년 채택된 교토의정서에서 시작되어 2015년 파리협정으로 이어지며 그 범위를 넓혀왔습니다. 과거 교토의정서 체제에서는 주로 선진국들에게만 온실가스 감축 의무가 부여되었으나, 파리협정에 이르러서는 참여한 195개국 모두가 감축 목표를 준수해야 하는 보편적인 체제로 전환되었습니다. 이는 기후위기가 특정 국가의 문제가 아닌 전 지구적 과제임을 시사하며, 지구 평균 기온 상승폭을 1.5도 이내로 제한하려는 공동의 목표를 향해 나아가는 토대가 되었습니다. 이번 COP27은 '이행의 총회'라는 기치 아래, 파리협정의 목표를 달성하기 위한 구체적인 실행 방안들이 심도 있게 논의되었습니다. 특히 주목할 만한 성과는 기후위기에 가장 취약한 국가들을 지원하는 구체적인 보상 체계의 기틀을 마련했다는 점입니다. 탄소배출의 책임이 큰 선진국과 그로 인해 발생하는 기후재난의 피해를 고스란히 떠안는 개발도상국 사이의 불평등을 해소하기 위한 노력이 이번 총회에서 핵심적인 결실을 맺게 되었습니다. 기후위기에 대응하는 방식은 크게 두 가지로 나뉩니다. 기후변화를 피할 수 없는 현실로 받아들이고 이에 맞춰 기술과 방법을 찾아내는 '적응'과, 위기의 속도를 늦추기 위해 탄소배출을 줄이는 '완화'가 그것입니다. COP27에서는 전 지구적인 적응 목표 달성을 위한 프레임워크 마련이 협의되었으며, 정부뿐만 아니라 민간 부문까지 참여 폭을 넓힌 감축 작업 프로그램(MWP)도 착수하기로 했습니다. 이는 기후위기 대응이 공공의 영역을 넘어 사회 전반의 체질 개선으로 이어져야 함을 보여줍니다. 비록 기금의 상세 운영 방안이나 화석연료의 단계적 철폐와 같은 민감한 사안에 대해서는 여전히 과제가 남아있지만, 이번 총회는 기후정의를 향한 진일보한 발걸음으로 평가받습니다. 우리나라도 이러한 국제적 흐름에 발맞춰 일회용품 사용 규제를 확대하는 등 일상 속 실천을 독려하고 있습니다. 기후변화는 거대 담론처럼 느껴질 수 있지만, 결국 우리 모두의 미래가 달린 문제입니다. 편리함을 조금 내려놓고 환경을 생각하는 작은 실천들이 모일 때, 비로소 지속 가능한 지구를 꿈꿀 수 있을 것입니다.

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새로운 기술이 필요해?😏 힌트는 자연에 있어! 식물🌳 생체모방기술ㅣ해썰이 있는 과학뉴스

자연의 지혜를 기술로 승화시키는 생체모방 기술은 우리 생활 곳곳에 깊숙이 스며들어 있습니다. 최근 국내 연구진은 식충식물인 네펜데스의 독특한 생체 기능을 모방하여 해양 기름 유출 사고를 해결할 혁신적인 기름 뜰채를 개발했습니다. 네펜데스는 잎이 변형된 주머니 형태의 포충낭을 통해 곤충을 잡아 영양분을 보충하는데, 이 주머니 내벽에는 미세한 섬모들이 있어 물과 결합해 아주 미끄러운 수막을 형성합니다. 연구진은 이 원리를 응용해 물은 통과시키고 기름만 효과적으로 걸러내는 나노 섬모 구조의 뜰채를 제작하는 데 성공했습니다. 기존의 해상 기름 제거 방식은 주로 일회용 흡착포를 사용해왔으나, 이는 사용 후 소각 과정에서 이산화탄소를 배출하고 막대한 폐기물을 발생시키는 단점이 있었습니다. 반면 네펜데스의 수막 원리를 적용한 기름 뜰채는 표면에 기름이 달라붙지 않아 세척이 용이하며 반영구적으로 사용할 수 있다는 큰 장점이 있습니다. 이는 방제 작업의 효율성을 획기적으로 높일 뿐만 아니라 환경 오염을 최소화하는 친환경적인 대안으로 주목받고 있습니다. 과거 태안 원유 유출 사고와 같은 재난 상황에서 이 기술이 적용된다면 더욱 신속하고 효과적인 대응이 가능해질 것입니다. 식충식물에 대한 흔한 오해 중 하나는 이들이 오직 곤충만을 섭취하며 살아간다는 점입니다. 하지만 식충식물 역시 일반 식물과 마찬가지로 광합성을 통해 스스로 에너지를 생산합니다. 다만 이들이 주로 서식하는 열대 지방의 토양은 질소 성분이 매우 부족하기 때문에, 생존에 필요한 영양분을 보충하고자 곤충이나 작은 동물의 사체로부터 질소를 흡수하도록 진화한 것입니다. 포획 방식에 따라 네펜데스와 같은 주머니형부터 파리지옥 같은 포획형, 끈끈이주걱 같은 포도형 등 다양한 형태로 나뉘며, 이러한 독특한 생존 전략은 현대 과학자들에게 새로운 기술적 영감을 제공합니다. 기후 위기로 인한 물 부족 문제가 심화되면서 바닷물을 생활용수로 바꾸는 해수 담수화 기술의 중요성도 커지고 있습니다. 여기서도 식물의 지혜가 빛을 발하는데, 바로 열대 해안가에서 자라는 맹그로브 나무의 뿌리입니다. 맹그로브는 소금기가 가득한 바닷속에서도 염분을 효과적으로 걸러내고 깨끗한 물만 흡수하는 천연 필터 기능을 갖추고 있습니다. 국내 연구진은 맹그로브 뿌리의 정전기적 특성을 모방하여 별도의 에너지 투입 없이도 높은 효율로 염분을 제거할 수 있는 여과막을 개발했습니다. 이는 기존 방식보다 에너지 소모가 적어 탄소 배출을 줄이는 데 크게 기여할 수 있습니다. 생체모방 기술의 또 다른 핵심 분야는 탄소 중립 실현을 위한 인공 광합성 연구입니다. 식물이 태양광과 이산화탄소를 이용해 유기물을 만들어내듯, 인공 광합성은 대기 중의 온실가스를 포집하여 메탄올이나 플라스틱 원료인 올레핀과 같은 유용한 자원으로 전환하는 기술입니다. 현재 지구상 화학 물질의 대부분이 탄소 기반이라는 점을 고려할 때, 이 기술은 환경 오염원을 줄이는 동시에 산업에 필요한 자원을 확보할 수 있는 일석이조의 해법이 됩니다. 겉으로 보기엔 정적인 식물들이 가진 저마다의 생존 무기가 인류의 지속 가능한 미래를 여는 핵심 열쇠가 되고 있는 셈입니다.

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[해썰이 있는 과학뉴스] 전 세계를 덮친 기후위기, 밥상을 바꾼다!😼 원인&해결방안을 과학뉴스에서 풀어드립니다👏

최근 물가 상승의 원인으로 기후 위기가 지목되고 있습니다. 단순한 자연재해를 넘어 우리가 매일 마주하는 밥상 물가에 직접적인 타격을 주고 있는 것입니다. 우크라이나 전쟁이나 유가 상승 같은 대외적 요인도 크지만, 급격한 기후 위기로 인한 작물 생산량 감소는 식량 안보의 위협으로 다가오고 있습니다. 기후 위기는 이제 먼 미래의 이야기가 아니라 우리 삶의 가장 기초적인 부분인 먹거리 문제를 흔드는 현실적인 위기가 되었습니다. 기후 위기의 핵심 원인은 대기 중 이산화탄소 농도의 급격한 상승에 있습니다. 1958년 관측 이래 이산화탄소 농도는 꾸준히 높아졌으며, 이는 지구의 에너지 평형을 깨뜨리는 온실효과를 유발합니다. 태양으로부터 받은 에너지가 우주로 적절히 방출되어야 하는데, 온실기체가 이를 막아 지구를 계속 데우는 것입니다. 이러한 에너지 불균형은 결국 지구 온난화로 이어지며 전 세계적인 기후 패턴의 변화를 초래하는 근본적인 원인이 됩니다. 우리나라는 전 세계 평균보다 더 가파른 기온 상승을 겪고 있습니다. 지난 100여 년간 한국의 평균 기온은 약 1.6도 상승했는데, 이는 세계 평균인 1.1도를 크게 웃도는 수치입니다. 기온뿐만 아니라 강수 패턴의 변화도 심각합니다. 전체 강수량은 늘어난 반면 비가 내리는 날수는 줄어들어, 짧은 기간에 폭우가 쏟아지는 현상이 잦아졌습니다. 특히 여름철에 집중되는 극한 강수는 농작물 피해를 키우며 우리 사회의 대응 능력을 시험하고 있습니다. 기후 위기는 작물의 재배 지도를 바꾸고 생태계의 조화를 무너뜨립니다. 제주도의 특산물이었던 한라봉은 이제 내륙에서 재배되고, 사과의 주산지는 점차 북상하여 강원도까지 올라갔습니다. 더 심각한 문제는 꽃이 피는 시기와 꿀벌이 활동하는 시기가 어긋나는 '타이밍 불일치' 현상입니다. 벌의 개체 수가 줄어들고 수분이 제대로 이루어지지 않으면 생산량은 급감하게 됩니다. 이는 결국 병충해 취약성과 유전자 다양성 감소로 이어져 식량 위기를 심화시킵니다. 기후 위기를 극복하기 위해서는 정부와 산업계, 그리고 개인 모두의 노력이 절실합니다. 과학기술을 활용한 지속 가능한 농업 방식을 도입하고, 탄소 배출을 줄이는 친환경 기술의 상용화가 필요합니다. 개인 차원에서는 육류 소비를 줄이는 식습관의 변화나 로컬 푸드 이용 등 일상 속의 작은 실천이 중요합니다. 약간의 불편함을 감수하더라도 지구를 생각하는 인식의 변화가 선행될 때, 우리는 비로소 식량 위기라는 거대한 파도를 넘어설 수 있을 것입니다.

국립과천과학관요즘과학👏

생명과학
지구환경과학

2022 대한민국 과학축제 현장 속으로! ㅣ 성수동 에스팩토리, 2022.08.18(목) ~ 2022.08.21(일)

성수동 S팩토리에서 개최된 '2022 대한민국 과학축제 페스티벌 어스'는 과학의 즐거움을 시민들과 나누기 위해 마련된 특별한 장입니다. 이번 축제는 지속 가능한 지구를 주제로 하여 다양한 체험형 부스와 강연이 풍성하게 준비되었습니다. 방문객들은 입구에서부터 AR·VR 기술을 활용한 과학 학습 놀이터를 만나며 첨단 기술이 일상에 어떻게 녹아드는지 직접 경험할 수 있습니다. 과학이 단순히 어려운 학문이 아니라 우리 삶을 풍요롭게 만드는 즐거운 놀이가 될 수 있음을 보여주는 생생한 현장입니다. 생활과학교실 부스에서는 최근 전 지구적 과제로 떠오른 탄소중립을 주제로 한 실습이 진행되었습니다. 참가자들은 태양광 에너지를 이용해 전기를 만드는 '에코 하우스 키트'를 직접 제작하며 친환경 에너지의 원리를 배웁니다. 단순히 이론을 듣는 것에 그치지 않고, 가정과 학교에서 실천할 수 있는 탄소중립 방법을 고민해보는 시간은 매우 뜻깊습니다. 이러한 체험은 미래 세대에게 환경 보호의 중요성을 일깨워주고 과학적 사고를 통해 실질적인 문제를 해결하는 능력을 길러주는 소중한 기회가 됩니다. 축제의 열기는 강연장에서도 뜨겁게 이어졌습니다. 특히 필즈상 수상자인 허준이 교수의 수학 콘서트는 많은 이들의 기대를 모았습니다. 카이스트 김재훈 교수와의 대담으로 구성된 이 행사는 수학이라는 학문이 가진 깊이와 아름다움을 대중에게 전달하는 소중한 시간이 되었습니다. 세계적인 석학의 통찰을 직접 듣고 소통하는 과정은 과학에 대한 대중의 관심을 한 단계 높이는 계기가 되었으며, 기초 과학이 우리 사회의 발전에 얼마나 중요한 역할을 하는지 다시금 확인시켜 주는 자리가 되었습니다. 카이스트 메타버스 연구실에서는 가상 공간에 수천 개의 지구를 구현하여 기후 변화에 대응하는 혁신적인 연구를 선보였습니다. 1850년부터 현재까지의 지구 표면 온도 변화를 색상으로 시각화한 전시는 기후 위기의 심각성을 직관적으로 전달합니다. 과거의 선택이 현재를 만들었듯, 미래의 불확실성 속에서 우리가 어떤 결정을 내려야 하는지 시뮬레이션 게임을 통해 직접 체험할 수 있습니다. 이는 과학 기술이 인류의 생존을 위한 해답을 찾는 데 결정적인 역할을 하고 있음을 시사하며 관람객들에게 깊은 울림을 줍니다. 축제의 마지막 여정은 녹아내리는 빙하 조형물 앞에서 지구의 미래를 진지하게 생각해보는 것으로 마무리됩니다. '페스티벌 어스'라는 이름에 걸맞게 이번 행사는 지속 가능한 지구를 위해 우리 모두가 작은 영웅이 되어야 한다는 메시지를 던집니다. 기후 위기 시대에 과학에 대한 관심과 참여는 더 이상 선택이 아닌 필수적인 요소입니다. 4일간 진행된 이 축제는 과학이 우리 사회의 문제를 해결하는 강력한 도구임을 증명하며, 더 나은 미래를 향한 시민들의 적극적인 동참을 이끌어내는 소중한 발판이 되었습니다.

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

[페스티벌+어스] 지속가능한 지구: 기후 by 박록진, 김백민 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

기후 변화는 이제 먼 미래의 경고가 아닌 현실의 위기로 다가왔습니다. 1880년 산업혁명 이후 지구의 평균 기온은 이미 1.1도 상승했으며, 한반도는 이보다 높은 2도 가까운 상승 폭을 기록하고 있습니다. 이러한 지구 온난화는 단순히 숫자의 변화에 그치지 않고 전 지구적인 폭염, 가뭄, 집중호우와 같은 극단적인 기상 현상을 빈번하게 야기합니다. 북극의 빙하가 녹아내리고 해수면이 상승하는 현상은 생태계 전반의 위기를 초래하며 인류의 생존을 위협하고 있습니다. 우리는 현재 지구 곳곳에서 발생하는 기후 재난을 통해 변화의 시급성을 체감하고 있습니다. 파리 협정의 핵심 목표인 탄소 중립은 인위적인 탄소 배출량과 자연적인 흡수량이 균형을 이루는 상태를 의미합니다. 우리가 배출한 이산화탄소는 숲의 광합성과 해양의 용해 작용을 통해 자연적으로 흡수되는데, 현재는 배출량이 자연의 흡수 능력을 크게 초과하여 대기 중 농도가 계속 높아지고 있습니다. 2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위해서는 전력 생산과 운송 수단 등 주요 배출원의 에너지 구조를 근본적으로 전환하여 자연의 흡수 범위 안으로 배출량을 줄여야 합니다. 이는 단순히 배출을 줄이는 것을 넘어 지구 시스템의 순환 원리를 회복하는 과정입니다. 자연의 탄소 흡수 능력은 고정된 것이 아니라 기후 변화와 밀접하게 상호작용하며 변합니다. 최근 빈번해진 대형 산불은 그동안 나무가 흡수했던 탄소를 다시 대기로 방출하는 악순환을 만들고 있으며, 해수 온도의 상승은 바다의 탄소 용해도를 낮추어 흡수 효율을 떨어뜨립니다. 또한 이산화탄소보다 지구 온난화 지수가 25배나 높은 메테인 기체의 농도 증가는 기후 위기를 더욱 가속화하는 요인이 됩니다. 따라서 자연의 흡수 기작에 대한 정밀한 과학적 이해와 감시가 탄소 중립 전략의 필수적인 토대가 되어야 하며, 이를 위해 위성 관측과 같은 첨단 기술의 활용이 중요해지고 있습니다. 기후 위기에 대응하는 과정에서 우리는 탄소 감축뿐만 아니라 변화하는 환경에 적응하는 지혜도 함께 갖추어야 합니다. 지구 온도가 6도 이상 상승하여 인류가 멸종할 것이라는 극단적인 공포에 매몰되기보다는, 과학적 근거에 기반한 합리적인 대응책을 마련하는 것이 중요합니다. 현재의 기술 발전 속도와 국제적인 협력을 고려할 때, 우리는 온도 상승 폭을 관리 가능한 수준으로 억제할 수 있는 시간을 아직 확보하고 있습니다. 비관론에 빠져 포기하기보다는 우리가 처한 상황을 정확히 인식하고, 지속 가능한 성장을 위한 구체적이고 실현 가능한 경로를 설계해야 할 때입니다. 경제 성장과 탄소 배출 사이의 연결고리를 끊어내는 '탈동조화'는 지속 가능한 미래를 위한 핵심 과제입니다. 과거에는 GDP가 높아질수록 탄소 배출도 늘어나는 것이 당연시되었으나, 최근 선진국들을 중심으로 기술 혁신을 통해 경제 성장을 유지하면서도 배출량을 줄이는 사례가 나타나고 있습니다. 기업들은 탄소 발자국을 투명하게 공개하고 친환경 공정을 도입하며 생존을 위한 변화를 꾀하고 있습니다. 소비자 역시 탄소 배출이 적은 제품을 선택함으로써 시장의 흐름을 바꾸는 중요한 역할을 수행할 수 있으며, 이러한 개인의 선택이 모여 기업과 국가의 변화를 이끌어내는 동력이 됩니다. 에너지 전환의 성공은 단순히 재생 에너지 발전소를 많이 짓는 것에 그치지 않고, 이를 뒷받침하는 효율적인 에너지 인프라 구축에 달려 있습니다. 기상 조건에 따라 발전량이 변하는 태양광이나 풍력 에너지의 특성을 고려할 때, 남는 전력을 저장하고 필요한 곳으로 보내주는 지능형 전력망 확충이 필수적입니다. 또한 수소 에너지, 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS) 등 다양한 창의적 대안들을 검토하고 실용화해야 합니다. 에너지의 생산부터 소비까지 전 과정에서의 효율화와 인프라의 혁신은 기후 위기 극복을 위한 가장 강력한 수단이 될 것이며, 이는 국가 경쟁력과도 직결되는 문제입니다. 기후 위기는 인류에게 커다란 도전이지만, 동시에 새로운 문명으로 도약할 수 있는 기회이기도 합니다. 우리는 인공위성을 활용한 정밀 관측과 고도화된 모델링을 통해 미래 기후를 예측하고 최선의 대응 경로를 찾아가고 있습니다. 개인의 절제와 기업의 혁신, 그리고 국가의 현명한 정책이 조화를 이룰 때 우리는 비로소 지속 가능한 지구를 후손에게 물려줄 수 있습니다. 인류는 언제나 위기 속에서 답을 찾아왔으며, 이번에도 과학적 근거와 연대의 힘을 바탕으로 지구와 공존하는 새로운 길을 개척해 나갈 것입니다. 우리의 작은 실천과 창의적인 사고가 모여 결국 지구를 위한 올바른 답을 완성할 것입니다.

김백민, 박록진

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

지구환경과학

[카오스+어스] 🌎Leave Earth_여러분은 지구를 떠나시겠습니까?🚀 by 이강근, 국종성, 남욱현

지구상의 물 위기는 단순히 일시적인 기상 현상을 넘어 상시적인 고갈의 위협으로 다가오고 있습니다. 현재 전 세계 인구의 상당수가 물 스트레스 국가에 거주하고 있으며, 2050년에는 인구 증가로 인해 물 수요가 급격히 늘어날 전망입니다. 반면 우리가 실제로 사용할 수 있는 담수의 양은 한정되어 있어 공급 능력이 수요를 따라가지 못하는 심각한 불균형 상태에 직면해 있습니다. 과학 기술을 통한 혁신적인 물 이용 체계가 마련되지 않는다면 인류는 생존을 위한 필수 자원인 물의 부족으로 인해 거대한 위기에 처하게 될 것입니다. 지구 전체의 물 중 우리가 즉시 활용 가능한 하천이나 호수의 물은 만분의 일 수준에 불과합니다. 대부분은 바닷물이거나 빙하, 혹은 땅속 깊은 곳의 지하수로 존재하기 때문입니다. UN은 이러한 물의 중요성을 고려하여 안전한 식수를 공급받을 권리를 기본적인 인권으로 정의했습니다. 이는 물 문제가 단순히 환경 보호의 차원을 넘어 전 지구적인 리더십과 국제적 협력을 통해 해결해야 할 인권의 문제임을 시사합니다. 물의 불균형한 분포와 기술력의 차이로 발생하는 양극화 현상은 인류가 함께 풀어야 할 숙제입니다. 기후 변화로 인한 해수면 상승은 인류의 거주지를 직접적으로 위협하고 있습니다. 지난 세기 동안 해수면은 꾸준히 상승해 왔으며, 최근에는 그 속도가 더욱 가속화되는 추세입니다. 특히 남극과 그린란드의 빙하가 급격히 녹아내리면서 해안 도시의 침수 위험이 현실화되고 있습니다. 만약 남극의 빙하가 모두 녹는다면 해수면은 수십 미터 이상 상승하게 되며, 이는 전 세계 지도를 완전히 뒤바꿀 정도의 파괴적인 결과를 초래할 수 있습니다. 이는 단순한 환경 변화를 넘어 인류 문명의 기반을 흔드는 중대한 사안입니다. 지구 온난화는 단순히 기온을 높이는 것에 그치지 않고 폭염, 집중호우, 가뭄과 같은 극한 현상을 더욱 강력하고 빈번하게 만듭니다. 대기 중 수증기량이 증가하면서 태풍과 홍수의 위력은 커지는 반면, 육지의 수분 증발은 가속화되어 극심한 가뭄과 산불을 유발합니다. 이러한 재난들은 서로 상호작용하며 생태계를 붕괴시키고 탄소 배출을 더욱 촉진하는 악순환의 고리를 형성합니다. 기후 변화의 속도가 인류의 적응 능력을 앞지르고 있다는 사실은 지금의 상황이 단순한 변화를 넘어 생존의 위기임을 명확히 보여줍니다. 인류가 지구 시스템에 지대한 영향을 미치기 시작한 시기를 일컫는 '인류세'는 1950년대 '대 가속'을 기점으로 뚜렷해집니다. 인구와 경제 활동의 폭발적인 증가와 함께 이산화탄소 농도, 해수면 상승 등 지구 시스템의 지표들이 급격히 변화하기 시작했습니다. 인류는 이제 자연적인 지질 작용보다 더 큰 규모로 지표면을 변화시키고 있으며, 이러한 활동의 흔적은 지구 역사의 새로운 장으로 기록되고 있습니다. 이는 인간이 지구의 운명을 결정짓는 주요한 지질학적 주체가 되었음을 의미하며, 그에 따른 막중한 책임감을 요구합니다. 인류세의 가장 명확한 증거는 땅속에 남겨진 '테크노 화석'입니다. 플라스틱, 알루미늄, 방사성 낙진 등 자연 상태에서는 존재할 수 없는 물질들이 새로운 지층을 형성하고 있습니다. 특히 현대식 쓰레기 매립장은 인류세의 특징적인 물질들이 전 지구적으로 쌓여 있는 거대한 지층과 같습니다. 수십 년이 지나도 썩지 않고 보존된 라면 봉지나 신문지는 우리가 남긴 문명의 흔적이 지구의 역사 속에 어떻게 영구적으로 각인되는지를 생생하게 보여줍니다. 이러한 인공적인 지층은 후세에 인류가 지구에 남긴 지울 수 없는 흉터로 기억될 것입니다. 지구의 위기를 해결하기 위해 거대 반사경 설치나 탄소 포집과 같은 지구 공학적 기술들이 논의되고 있습니다. 하지만 기술적 해결책은 예상치 못한 부작용을 초래할 위험이 있으며, 근본적인 해결을 위해서는 인류의 소비 방식과 정책적 변화가 반드시 병행되어야 합니다. 우리는 기술에만 의존하기보다 지구 시스템에 대한 깊은 이해를 바탕으로 지속 가능한 미래를 위한 책임감 있는 선택을 내려야 합니다. 지금 우리가 내리는 결정과 실천하는 행동들이 미래 세대에게 어떤 지구를 물려줄지 결정하는 가장 중요한 열쇠가 될 것입니다.

국종성, 남욱현, 이강근

카오스재단카오스콘서트

지구환경과학

[해썰이 있는 과학뉴스] 새로운 에너지저장장치 모래배터리 두둥등장!

여름철 뜨거운 모래사장에서 발을 데어본 경험은 누구나 있을 것입니다. 핀란드에서는 이러한 모래의 열 보존 특성을 활용해 '모래 배터리'를 개발하여 상용화에 나섰습니다. 모래는 열전달 계수가 낮아 열 손실이 적고 에너지를 오랫동안 저장할 수 있는 고유한 성질을 지니고 있습니다. 뜨겁게 달궈진 모래가 천천히 식으면서 발생하는 열을 온수나 난방 에너지로 이용하는 것이 이 기술의 핵심 원리입니다. 우리가 흔히 사용하는 리튬 이온 배터리는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하여 저장했다가 다시 전기로 꺼내 쓰는 방식입니다. 반면 모래 배터리는 신재생 에너지를 통해 얻은 전기를 열에너지 형태로 바꾸어 모래에 직접 저장합니다. 이렇게 저장된 열은 별도의 변환 과정 없이 난방이나 온수 공급에 그대로 활용됩니다. 즉, 에너지의 저장 형태와 주된 용도 면에서 기존의 화학적 배터리와는 뚜렷한 차별점을 보입니다. 신재생 에너지는 태양광이나 풍력처럼 청정한 에너지원이지만, 기상 상황에 따라 발전량이 불규칙하다는 단점이 있습니다. 전력 공급이 일정하지 않으면 대규모 정전인 블랙아웃이 발생할 위험이 있어, 남는 전력을 효율적으로 저장하는 기술이 필수적입니다. 모래 배터리는 불규칙하게 생산되는 신재생 에너지를 열로 저장함으로써 전력망의 불확실성을 해소하고, 난방에 소모되는 전력을 대체하여 전체적인 에너지 소비 효율을 높이는 역할을 수행합니다. 에너지 저장 시스템(ESS)은 크게 배터리 방식과 비배터리 방식으로 나뉩니다. 리튬 이온 배터리와 같은 방식은 비용이 비싸다는 단점이 있지만, 비배터리 방식은 다양한 물리적·화학적 원리를 이용해 이를 보완합니다. 물을 전기 분해하여 수소를 저장하거나, 높은 곳으로 물을 퍼 올려 위치 에너지로 저장하는 양수 발전이 대표적입니다. 모래 배터리 역시 이러한 비배터리 방식의 일환으로, 저렴한 소재인 모래를 활용해 경제성을 확보한 혁신적인 저장 수단입니다. 지구상의 에너지는 한정되어 있기에, 새로운 에너지원을 찾는 것만큼이나 기존 에너지를 효율적으로 사용하는 기술이 중요합니다. 모래 배터리는 에너지 저장 효율을 극대화하는 방향으로 계속해서 발전할 전망입니다. 일상 속의 평범한 모래에서 혁신적인 아이디어를 찾아낸 것처럼, 주변 현상을 유심히 관찰하는 태도는 과학 기술의 미래를 바꾸는 시작점이 됩니다. 에너지 저장 시스템(ESS)의 발전은 지속 가능한 미래를 위한 핵심 동력이 될 것입니다.

국립과천과학관요즘과학👏

물리학
지구환경과학
융합

[질문Q] 연료전지가 궁극적 친환경 전지가 될 수 있을까? | 2018 가을 카오스 강연 '화학의 미스터리, CheMystery' 4강

과학에서 가장 중요한 것은 질문을 멈추지 않는 태도입니다. 화학의 세계에는 여전히 우리가 알지 못하는 수많은 궁금증이 널려 있으며, 연구자는 주변에 산재한 미지의 영역을 탐구하는 독립적인 존재가 되어야 합니다. 때로는 무엇이 세상을 바꿀지 미리 알 수 없기에, 장님 문고리 잡듯 순수하게 마음이 끌리는 대로 연구하는 과정에서 진정한 창발성이 나타납니다. 수많은 연구자가 각자의 호기심을 따라가다 보면, 우리 주변의 분자 수만큼이나 다양한 새로운 발견이 튀어나올 확률은 무궁무진합니다. 오늘날 전기화학은 주로 공학적인 관점에서 다루어지며, 이차전지나 태양 전지, 센서 연구실이라는 이름으로 우리 곁에 존재합니다. 하지만 자연과학으로서의 전기화학은 단순히 배터리 용량을 늘리는 효율 개선을 넘어, 우리가 미처 알지 못했던 근본적인 원리를 탐구하는 데 목적이 있습니다. 미래의 전기화학은 뇌 안에서 일어나는 반응이나 예상치 못한 열역학적 관점 등 전혀 새로운 영역으로 전개될 것입니다. 이러한 기초적인 탐구는 결국 다시 공학에 파급되어 혁신적인 기술의 토대가 됩니다. 인간의 뇌는 전자의 움직임을 제어하는 기존 컴퓨터와는 전혀 다른 방식으로 정보를 처리합니다. 뇌는 복잡한 계산보다는 패턴 인식과 연상에 특화되어 있으며, 이온과 양성자의 움직임을 정교하게 제어하며 작동합니다. 만약 우리가 이러한 메커니즘을 이해하고 물속에서 작동하는 이온 기반의 장치를 구현할 수 있다면, 현재의 컴퓨팅과는 차원이 다른 지능형 장치를 만들 수 있을 것입니다. 이는 단순한 상상을 넘어 인간의 의식에 접근하는 새로운 기술적 도약이 될 수 있습니다. 전기화학의 핵심적인 역할 중 하나는 전자기의 세계와 생체의 세계를 잇는 계면을 다루는 것입니다. 로봇 팔을 제어하거나 질병을 치료하는 과정에서 발생하는 가장 큰 난관은 바로 이 계면을 넘지 못하는 데 있습니다. 우리가 의지대로 외부 장치를 움직이거나 생체 신호를 완벽하게 주고받기 위해서는 두 세계 사이의 간극을 메워줄 정교한 인터페이스가 필요합니다. 이 계면에서 일어나는 반응을 연구하는 전기화학은 노화나 장애를 극복하고 인간의 능력을 확장하는 미래 사회의 열쇠가 될 것입니다. 최근 전기화학에서 가장 빠르게 확장되는 분야는 자연계의 촉매를 활용하는 바이오 전기화학입니다. 자연계의 효소는 상온에서도 완벽하게 작동하는 정교한 기계적 구조를 갖추고 있어 인간이 만든 어떤 촉매보다 효율적입니다. 하지만 이러한 생체 촉매를 인공적인 전극 위에 올려놓으면 그 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생합니다. 생체 내 환경에 최적화된 단백질 구조가 오히려 전자 전달을 방해하기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 생체의 원리를 모사하거나 새로운 타협점을 찾는 연구가 활발히 진행 중입니다. 생체 시스템과 달리 우리가 만드는 전기화학 장치는 스스로 부산물을 제거하거나 기능을 회복하는 능력이 부족한 죽어 있는 시스템입니다. 혈당 센서처럼 일회성으로 사용되는 경우에는 효소의 효율을 충분히 활용할 수 있지만, 지속적으로 에너지를 생산해야 하는 연료전지 분야에서는 수명과 효율의 한계가 뚜렷합니다. 생명체처럼 저렴하게 촉매를 교체하거나 유지할 수 없는 환경에서, 어떻게 하면 생체 촉매의 강력한 성능을 인공 시스템에 안정적으로 이식할 수 있을지가 현대 과학의 중요한 과제입니다. 친환경 에너지로 주목받는 수소 경제 역시 현재는 냉정한 현실에 직면해 있습니다. 현재 생산되는 수소의 대부분은 물을 전기분해하기보다 화석 연료를 분해하는 과정에서 얻어지며, 이 과정에서 상당량의 이산화탄소가 배출됩니다. 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지를 이용한 수전해 방식이 정착되지 않는다면, 연료전지는 진정한 의미의 친환경 기술이라 불리기 어렵습니다. 따라서 전기화학적 효율을 극대화하여 경제성 있는 수전해 기술을 확보하는 것이 탄소 중립 사회로 나아가기 위한 필수적인 단계라 할 수 있습니다.

카오스재단명강리뷰&질문Q

[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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[강연] 종자생명과학이 바꾸는 인류의 미래 _ 김주곤 ㅣ 2022 카오스강연 '생명행성' 3강 | 3강

현재 지구는 기후 위기로 인한 '코드 레드' 상태에 직면해 있습니다. 2050년경 세계 인구가 100억 명에 달할 것으로 예상되는 가운데, 인류가 생존하기 위해서는 현재보다 훨씬 많은 식량을 확보해야 합니다. 하지만 가뭄과 같은 기후 변화는 오히려 농작물의 생산성을 떨어뜨리고 곡물 가격을 급등시키고 있습니다. 이러한 위기 상황에서 인류의 미래를 지키기 위한 핵심 열쇠는 바로 종자생명과학의 발전과 이를 통한 식량 안보의 확보에 있습니다. 과거 노먼 볼로그 박사는 키 작은 밀을 개발하여 수많은 사람을 기아에서 구제하며 녹색혁명을 이끌었습니다. 한국 역시 통일벼 개발을 통해 쌀 자급률을 획기적으로 높인 성공적인 역사를 가지고 있습니다. "배고픈 사람들에게 평화는 없다"는 말처럼, 식량 위기는 단순한 먹거리 문제를 넘어 세계 평화와 직결됩니다. 이제는 전통적인 육종 방식을 넘어 유전자 변형 기술(GMO)과 같은 첨단 생명공학을 통해 제2의 녹색혁명을 준비해야 할 시점입니다. 식물 형질전환의 핵심 기술 중 하나는 토양 박테리아인 아그로박테리움을 이용하는 것입니다. 자연계에서 이 박테리아는 자신의 유전자를 식물 세포 내로 주입하여 공생하는 독특한 시스템을 가지고 있습니다. 과학자들은 이 원리를 응용하여 우리가 원하는 유전자를 식물에 정밀하게 전달하는 기술을 완성했습니다. 이를 통해 제초제 저항성 콩이나 해충 저항성 옥수수(Bt Corn)와 같은 1세대 유전자 변형 작물(GMO)들이 탄생하여 농업 생산성을 높여왔습니다. 생명공학 기술은 단순히 생산량을 늘리는 것에 그치지 않고 작물의 영양 성분과 품질을 개선하는 데에도 기여합니다. 비타민 A 결핍으로 시력을 잃는 아이들을 위해 개발된 '황금 쌀'이나, 발암 물질 생성을 줄이고 갈변을 막은 '이네이트 감자'가 대표적인 사례입니다. 이러한 기술은 저개발 국가의 영양 불균형 문제를 해결하고 소비자에게 더 건강한 먹거리를 제공하는 가능성을 보여주었습니다. 이는 종자 기술이 인류의 보건과 삶의 질 향상에 얼마나 중요한 역할을 하는지 증명합니다. 최근에는 '크리스퍼 유전자 가위' 기술이 등장하며 종자 개량의 새로운 지평을 열었습니다. 이 기술은 외부 유전자를 도입하는 대신 식물이 가진 기존 유전자의 특정 부위를 정밀하게 교정하는 방식입니다. 덕분에 전통적인 돌연변이 육종과 유사하면서도 훨씬 빠르고 정확하게 원하는 형질을 얻을 수 있습니다. 현재 이 기술은 병해충 저항성이 강한 벼나 밀, 그리고 건강에 유익한 성분을 강화한 '플레니쉬 콩' 개발 등 다양한 작물에 활발히 적용되고 있습니다. 기후 위기에 대응하기 위해 가장 시급한 과제 중 하나는 가뭄 저항성 작물을 개발하는 것입니다. 가뭄은 전 세계적으로 막대한 농작물 피해를 주는 주범이며, 이를 극복하기 위해 특정 아미노산(BCAA) 합성을 조절하여 수분 부족에도 잘 견디는 가뭄 저항성 벼와 콩 연구가 진행되고 있습니다. 100억 인구가 행복하게 먹고살 수 있는 먹거리를 확보하려는 '텐 빌리언 프로젝트'의 성공은 이러한 극한 환경에서도 생존하고 결실을 맺는 강인한 종자를 개발하는 데 달려 있습니다. 지속 가능한 미래를 위해서는 탄소 중립을 실현하는 농업 기술도 필수적입니다. 특히 질소 비료 사용으로 발생하는 아산화질소는 이산화탄소보다 온난화 지수가 훨씬 높아 환경에 큰 부담을 줍니다. 따라서 비료 사용량을 줄이면서도 생산성을 유지할 수 있는 질소 이용 효율 증진 작물의 개발이 중요합니다. 종자생명과학은 식량 위기 해결과 환경 보호라는 두 마리 토끼를 동시에 잡음으로써, 인류가 기후 위기 속에서도 번영을 이어갈 수 있는 토대를 마련해 줄 것입니다.

김주곤

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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

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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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[2022년 어린이날 돔 콘서트] 과학자의 과자 레시피 2편

인류는 본래 사냥에 최적화된 신체 조건을 갖추지 못했습니다. 날카로운 발톱이나 빠른 발 대신 협동과 지혜를 활용해야 했죠. 초기 인류는 주로 과일이나 다른 동물이 남긴 사체를 먹으며 연명했습니다. 하지만 약 150만 년 전, 우연히 산불을 통해 익힌 고기의 맛과 소화 효율을 경험하며 인류사는 대전환을 맞이합니다. 음식을 익혀 먹으면서 씹는 시간이 줄어들었고, 남는 에너지는 뇌의 성장을 이끌어 오늘날의 지능을 갖춘 호모 사피엔스로 진화하는 결정적인 계기가 되었습니다. 우리가 요리에서 느끼는 풍미의 핵심은 바로 '열'에 있습니다. 물의 끓는점인 100도보다 훨씬 높은 온도에서 조리할 때 발생하는 화학 반응은 음식의 맛을 비약적으로 끌어올립니다. 튀김이 유독 맛있는 이유나 강력한 화력을 사용하는 중식 요리가 깊은 풍미를 내는 것도 같은 원리입니다. 한국의 압력밥솥이 일본 제품보다 높은 압력과 온도를 유지하도록 설계된 배경에는 더 맛있는 밥을 추구했던 우리 조상들의 가마솥 문화가 깃들어 있습니다. 이처럼 높은 온도는 인류가 맛을 창조하는 가장 강력한 도구가 되었습니다. 산업혁명 이후 인류가 누리는 풍요로운 식탁은 화석연료의 덕이 큽니다. 석탄과 석유를 통해 얻은 강력한 에너지는 대량 생산과 고온 조리를 가능하게 했고, 이는 인류 인구가 80억 명에 도달할 수 있었던 원동력이 되었습니다. 과거 세종대왕조차 누리지 못했던 다채로운 맛을 오늘날 우리가 일상적으로 즐길 수 있는 것은 화석연료가 제공하는 막대한 에너지 덕분입니다. 하지만 이러한 풍요의 이면에는 지구 온난화라는 부작용이 숨어 있었고, 이제 우리는 그 대가를 치러야 하는 기후 위기의 시대에 직면해 있습니다. 현재 우리가 직면한 기후 위기는 단순한 기온 상승 이상의 의미를 갖습니다. 특히 육류 소비의 급증은 환경에 막대한 부담을 주고 있습니다. 소고기 1kg을 생산하기 위해 배출되는 온실가스와 소비되는 사료의 양은 상상을 초월하며, 이는 곧 숲이 사라지고 목초지가 늘어나는 결과로 이어집니다. 산업혁명 이후 지구 온도가 1.1도 상승하면서 과거 50년에 한 번꼴로 발생하던 기상 이변이 이제는 일상이 되어가고 있습니다. 우리가 즐기는 한 끼의 식사가 지구의 미래를 결정짓는 중요한 변수가 된 셈입니다. 지속 가능한 맛을 지키기 위해 우리가 모든 즐거움을 포기할 필요는 없습니다. 과학 기술은 인류의 욕망과 지구의 건강 사이에서 해답을 제시합니다. 태양광이나 풍력 같은 재생 에너지로의 전환은 탄소 배출 없이도 고온 조리를 가능하게 하며, 실험실에서 키우는 배양육 기술은 환경 파괴 없이 진짜 고기의 맛을 제공할 준비를 마쳤습니다. 미래 세대의 가능성을 제한하지 않으면서도 현재의 필요를 충족하는 것, 그것이 바로 과학이 지향하는 지속 가능성입니다. 기술 혁신을 통해 우리는 지구와 입맛을 동시에 지켜낼 수 있습니다.

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융합

[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

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생명과학

[강연] 식물은 어떻게 키가 커지고 뚱뚱해질까? _ by조현우 ㅣ 2022 봄 카오스강연 '식물행성' 3강 | 3강

식물은 단순히 제자리에 머물러 있는 존재가 아니라, 생존을 위해 치열하게 투쟁하며 정교한 설계도에 따라 자신의 형태를 만들어가는 생명체입니다. 우리가 흔히 보는 감자의 맛이나 인삼의 효능은 인간을 위한 것이 아니라, 식물 스스로가 척박한 환경에서 살아남기 위해 선택한 진화의 결과물입니다. 식물 형태학은 이러한 50만 종 이상의 다양한 생존 전략을 연구하는 학문으로, 자연 선택을 통해 유리한 기능을 갖춘 조직과 기관이 어떻게 형성되었는지 탐구합니다. 식물의 모습은 곧 그들이 환경에 적응하며 써 내려간 역사라고 할 수 있습니다. 식물의 변화를 설명할 때 '성장'과 '발달'은 구분되어야 합니다. 성장이 단순히 세포의 숫자와 크기가 증가하는 과정이라면, 발달은 세포의 종류와 다양성이 늘어나며 새로운 기능을 갖춘 조직이 생겨나는 과정을 포함합니다. 특히 식물은 동물과 달리 평생토록 새로운 기관을 만들어낼 수 있는 '후배아 발달' 능력을 갖추고 있습니다. 적절한 환경이 주어지면 필요에 따라 새로운 잎과 뿌리를 끊임없이 생성하는데, 이는 식물이 가진 고유한 유연성이자 생존을 위한 핵심적인 메커니즘입니다. 이러한 무한한 발달 능력의 원천은 바로 '줄기세포'에 있습니다. 식물의 줄기세포는 지상부와 지하부의 생장점, 그리고 부피 성장을 담당하는 형성층에 숨어 있습니다. 이들은 스스로를 복제함과 동시에 기능이 다른 세포로 분화하는 '불균등 분열'을 통해 식물의 일생 동안 새로운 조직을 공급합니다. 특히 생장점 한가운데에는 거의 분열하지 않으면서 줄기세포를 보호하고 보충하는 '기관 형성 중심부'가 존재하여, DNA 복제 과정에서 발생할 수 있는 돌연변이의 축적을 막고 식물의 장수를 가능하게 합니다. 식물에게 빛은 단순한 에너지원을 넘어 성장의 방향을 결정하는 가장 중요한 환경 신호입니다. 식물은 광수용체라는 단백질을 통해 빛의 유무와 파장을 인식하며, 이에 따라 '암형태 형성'과 '광형태 형성' 중 하나를 선택합니다. 흙 속 어둠에서는 빛을 찾아 빠르게 길어지는 데 집중하고, 지표면으로 나와 빛을 만나는 순간 성장을 멈추고 광합성을 위한 잎을 펼칩니다. 이 과정에서 식물은 호르몬 신호 전달 체계의 '이중 억제 구조'를 활용하여 환경 변화에 매우 신속하고 정교하게 반응하며 생존 확률을 높입니다. 식물의 키를 키우는 데는 옥신, 지베렐린, 브라시노스테로이드라는 세 가지 주요 성장 호르몬이 결정적인 역할을 합니다. 특히 옥신은 세포벽의 산성도를 높여 구조를 느슨하게 만드는 '산 생장' 과정을 유도합니다. 이때 세포 내부의 액포가 물을 흡수해 팽창하면서 세포의 길이가 길어지게 됩니다. 식물은 세포벽이 배열되는 방향을 스스로 조절함으로써 어느 방향으로 길어질지를 결정하는 놀라운 지능을 보여줍니다. 이러한 정교한 조절 덕분에 식물은 중력을 거스르고 빛을 향해 높이 솟아오를 수 있습니다. 식물이 위로 자라는 길이 성장을 마친 후에는 옆으로 두꺼워지는 부피 성장이 시작됩니다. 형성층에서 만들어지는 물관과 체관, 그리고 단단한 섬유 세포들은 식물의 거대한 몸집을 지탱하고 효율적인 수분 수송을 가능하게 합니다. 특히 목재의 주성분인 리그닌이 축적된 2차 세포벽은 철근 콘크리트처럼 견고한 구조를 형성합니다. 이러한 부피 성장 과정은 매년 엄청난 양의 탄소를 목재 속에 저장하므로, 식물의 부피 성장 메커니즘을 이해하고 응용하는 것은 현대 사회의 중요한 과제인 탄소 중립 실현에도 큰 기여를 할 수 있습니다. 결국 식물이 키가 커지고 뚱뚱해지는 모든 과정은 빛을 더 효율적으로 획득하고 이용하기 위한 치열한 진화의 산물입니다. 식물은 변하지 않는 상수인 '빛의 길이'를 나침반 삼아 계절을 읽고, 호르몬과 줄기세포를 동원해 최적의 성장 전략을 펼칩니다. 이러한 정교한 설계도 덕분에 식물은 지구의 육상을 정복하고 생태계의 근간을 이루는 주인공이 되었습니다. 우리가 무심코 지나치는 나무 한 그루에는 수억 년의 세월 동안 다듬어진 생존의 지혜와 우주적인 질서가 깃들어 있는 셈입니다.

조현우

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 인류가 초래한 기후 변화, 예측 가능했는가? _by손석우｜2022 서울대 자연과학 공개강연 '과학 동행' | 2부 ②

지구환경과학은 땅과 바다, 그리고 하늘에서 일어나는 모든 자연 현상을 탐구하는 학문입니다. 특히 매일의 날씨와 기후 변화는 현대 사회에서 가장 중요한 연구 주제로 꼽힙니다. 이러한 흐름 속에서 2021년 노벨 물리학상은 기후 연구의 중요성을 전 세계에 알리는 역사적인 계기가 되었습니다. 세 분의 수상자 중 마나베 슈쿠로 박사와 클라우스 하셀만 박사는 평생을 기상학 연구에 헌신해온 인물들로, 복잡한 기후 시스템을 물리적으로 규명한 공로를 인정받아 영예를 안았습니다. 기상학에 대한 인류의 관심은 고대 그리스 아리스토텔레스의 '메테오롤로지카'에서 시작되었습니다. 이후 19세기 수학자 푸리에는 지구가 왜 생명체가 살기에 적합한 온도를 유지하는지 정량적으로 계산하기 시작했습니다. 그는 태양 에너지와 복사 에너지의 균형만으로는 현재의 온난한 기온을 설명할 수 없다는 사실을 발견했습니다. 푸리에는 지구에서 빠져나가는 에너지를 붙잡는 '무언가'가 존재할 것이라는 가설을 세웠고, 이는 훗날 온실 효과라는 개념의 기초가 되었습니다. 푸리에가 예견한 '무언가'의 정체는 화학자 틴들에 의해 밝혀졌습니다. 그는 실험을 통해 대기의 대부분을 차지하는 질소와 산소가 아닌, 아주 적은 양의 이산화탄소와 수증기가 적외선을 흡수한다는 사실을 확인했습니다. 이어 아레니우스 박사는 이산화탄소 농도가 2배 증가할 때 지구 기온이 약 6도 정도 상승할 것이라는 정량적 예측을 내놓았습니다. 비록 당시에는 빙하기를 이해하려는 목적이었으나, 이는 온실 기체가 기후를 결정하는 핵심 요소임을 입증한 선구적인 연구였습니다. 마나베 슈쿠로 박사는 이전의 단순한 에너지 균형 모델을 획기적으로 개선했습니다. 그는 복사 에너지뿐만 아니라 공기의 대류와 수증기의 잠열 방출을 복합적으로 고려한 기후 모델을 개발했습니다. 1967년 발표된 그의 연구는 이산화탄소 증가 시 지표면 온도는 상승하고 성층권 온도는 하강한다는 온실 효과의 특성을 명확히 증명했습니다. 특히 그는 40여 년 전에 이미 북극 지역에서 가장 강한 온난화가 나타날 것임을 예측했는데, 이는 오늘날 우리가 목격하고 있는 현실과 놀라울 정도로 일치합니다. 클라우스 하셀만 박사는 날씨와 기후의 상관관계를 이론적으로 규명하고, 기후 변화의 원인을 탐지하는 '기후 지문법'을 제안했습니다. 이는 현재 나타나는 기후 변화가 자연적인 변동인지, 아니면 인류의 활동에 의한 것인지를 통계적으로 구분하는 방법론입니다. 그의 연구 덕분에 과학자들은 지난 100여 년간의 기온 상승이 화산 폭발이나 태양 활동 같은 자연적 요인이 아닌, 인간이 배출한 온실 기체 때문라는 사실을 명백하게 입증할 수 있게 되었습니다. 최신 IPCC 보고서는 지구 온난화가 인간에 의한 것임이 '명백하다'는 표현으로 단정 짓고 있습니다. 산업화 이전 대비 지구 평균 기온은 이미 약 1.09도 상승했으며, 이로 인해 전례 없는 기상 이변이 속출하고 있습니다. 미래 기후 시나리오에 따르면, 우리가 탄소 중립을 달성하더라도 과거의 기온으로 완전히 돌아가는 것은 불가능에 가깝습니다. 하지만 2050년까지 탄소 중립에 성공한다면 기온 상승 폭을 1.5도 이내로 억제하여 최악의 재앙은 막을 수 있다는 희망적인 분석도 공존합니다. 기후 변화 연구는 단순한 지적 호기심에서 시작되어 이제는 인류의 생존이 걸린 절박한 과제가 되었습니다. 노벨상 수상자들은 입을 모아 과학적 근거에 기반한 빠른 행동을 촉구하고 있습니다. 문제가 닥친 후에야 대응하는 것이 아니라, 이미 확보된 과학적 데이터를 바탕으로 지금 당장 변화를 만들어내야 한다는 것입니다. 기후 위기는 더 이상 남의 이야기가 아닌 우리 모두의 이야기이며, 다음 세대를 위해 우리가 반드시 관심을 가지고 해결해야 할 시대적 사명입니다.

손석우

카오스재단서울대자연과학공개강연

지구환경과학

[인터뷰] 손석우_날씨는 기분 기후는 성품 ㅣ 지금 오존층은 더 이상 파괴되고 있지 않다?

날씨와 기후의 차이는 흔히 기분과 성품에 비유되곤 합니다. 내일의 기분을 맞히기는 매우 어렵지만, 한 사람의 성품을 깊이 이해하면 그의 장기적인 행동 양식을 어느 정도 예측할 수 있는 것과 같은 이치입니다. 최근에는 인공지능과 슈퍼컴퓨터 기술의 비약적인 발전 덕분에 기후 예측의 정확도가 점진적으로 향상되고 있습니다. 특히 천리안 위성 데이터 해석이나 예보 데이터 보정에 인공지능 기술이 적극적으로 활용되면서, 과거에는 놓쳤던 미세한 기상 변화까지 포착하여 미래 기후를 더욱 정밀하게 내다볼 수 있게 되었습니다. 지구 온난화로 인한 해수면 온도 상승은 태풍의 발생과 강도에 결정적인 영향을 미칩니다. 따뜻해진 바다는 태풍에 더 많은 수증기를 공급하여 그 위력을 강화하며, 제트기류의 북상으로 인해 태풍이 과거보다 더 높은 위도까지 진입할 수 있는 환경을 조성합니다. 이는 단순히 태풍의 물리적 위력이 강해지는 것을 넘어, 실제로 인간 사회에 막대한 피해를 주는 상륙 태풍의 수가 늘어날 수 있음을 의미합니다. 따라서 기후 변화에 따른 태풍의 경로 변화와 그로 인한 잠재적 피해 규모에 대한 정량적인 연구가 그 어느 때보다 절실한 시점입니다. 기후 위기의 본질은 단순히 평균 기온이 서서히 오르는 것이 아니라, 기후 변동성이 극심해지는 데 있습니다. 기록적인 폭우가 쏟아졌던 해 바로 다음에 장마라고 부르기 민망할 정도의 가뭄이 찾아오는 식의 양극단적인 기상 이변이 빈번해지는 것이 특징입니다. 이러한 변동성은 산불 발생 조건에도 큰 영향을 미치는데, 폭염과 가뭄이 겹치며 바짝 마른 지표면은 작은 불씨만으로도 대형 화재로 이어지기 쉽습니다. 결국 홍수와 가뭄, 폭염과 산불이라는 서로 상반된 재해들이 기후 변화라는 하나의 뿌리에서 비롯되어 우리 일상을 위협하고 있습니다. 국제 사회는 몬트리올 의정서를 통해 오존층 파괴 문제를 성공적으로 해결해 온 경험이 있습니다. 이제는 파리 기후 협정을 통해 지구 온난화를 억제하기 위한 새로운 도전에 직면해 있습니다. 산업화 이전 대비 기온 상승 폭을 1.5도 이내로 제한하려는 이 협정은 각국의 탄소 중립 선언과 구체적인 이행 계획을 포함하고 있습니다. 특히 저개발 국가에 대한 경제적 보상 방안까지 마련되어 있어 과거 교토 의정서보다 훨씬 진일보한 체계를 갖추었습니다. 이러한 국제적 약속이 실질적인 성과로 이어지기 위해서는 전 지구적인 감시와 협력이 필수적입니다. 대한민국이 진정한 기후 선진국으로 거듭나기 위해서는 독자적인 탄소 감시 시스템과 기후 모델 확보가 시급합니다. 현재는 해외 모델을 수정하여 사용하는 경향이 크지만, IT 강국이라는 이름에 걸맞게 우리만의 기술로 탄소 배출을 정밀하게 관측하고 예측할 수 있는 시스템을 구축해야 합니다. 기후 변화를 단순한 현상이 아닌 '기후 위기'라는 실존적 위협으로 인식하는 패러다임의 전환도 필요합니다. 정확한 과학적 정보를 바탕으로 개인이 문제를 이해하고 공동체가 함께 대응해 나갈 때, 비로소 지속 가능한 미래를 위한 실질적인 변화를 이끌어낼 수 있을 것입니다.

손석우

카오스재단서울대자연과학공개강연

지구환경과학

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

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

손석우, 정현석

카오스재단서울대자연과학공개강연

물리학
지구환경과학

[인터뷰] 국종성_낯선 지구 : 다시는 예전의 지구로 돌아갈 수 없다!

기후변화 연구는 단순히 데이터를 분석하는 즐거움을 넘어 이제는 우리 사회가 직면한 가장 중대한 도전 과제가 되었습니다. 25년 넘게 기후를 연구해 온 학자로서 초기에는 가설이 증명될 때 느끼는 학문적 카타르시스와 전율에 집중했다면, 이제는 연구자로서의 사회적 책임감을 깊이 통감하고 있습니다. 대중과 소통하며 기후 위기의 심각성을 알리는 과정에서, 개인적인 연구의 재미와 사회적 필요성 사이의 균형을 맞추는 것이 얼마나 중요한지 깨닫게 된 것입니다. 최근 기후학계에서 주목하는 화두 중 하나는 바로 '기후 임계점'입니다. 이는 지구온난화가 진행되면서 기후가 서서히 변하다가 특정 지점에 도달하면 걷잡을 수 없이 급격하게 변화하는 현상을 의미합니다. 임계점을 넘어선 이후의 기후가 어떤 방향으로 흐를지는 현재의 과학적 지식으로도 정확히 예측하기 어렵습니다. 영화 속 장면처럼 갑작스러운 빙하기가 찾아오거나 울창한 숲이 순식간에 사막으로 변하는 등, 지구가 전혀 다른 환경으로 변모할 수 있다는 사실은 우리에게 큰 경각심을 줍니다. 이산화탄소 증가가 지구에 미치는 영향은 단순히 온실효과에 그치지 않습니다. 식물은 이산화탄소 농도가 높아지면 기공을 적게 열어 수분 증발을 억제하는데, 이는 지면의 온도를 조절하는 증발산 작용을 방해하여 온도를 더욱 높이는 결과를 초래합니다. 이러한 복합적인 기후 시스템을 연구하기 위해 과학자들은 가상의 지구인 '기후 모형'을 활용합니다. 실제 지구를 대상으로 함부로 실험할 수 없기에, 정교한 수학적 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 미래 기후를 예측하고 대응책을 마련하는 것입니다. 우리가 탄소 중립을 실현하여 대기 중 농도를 낮춘다 하더라도 지구가 과거의 안정적인 상태를 회복할 것이라는 보장은 없습니다. 최근의 학술적 성과들은 지구가 원래의 궤도가 아닌 전혀 새로운 환경적 평형 상태로 진입할 가능성을 경고하고 있습니다. 이는 현재 우리가 산정하는 기후 대응 비용에 미래의 영구적인 손실분까지 포함해야 한다는 경제적, 윤리적 함의를 담고 있습니다. 기후변화가 남기는 흔적은 인류의 예상보다 훨씬 깊고 오래 지속될 수 있음을 잊지 말아야 합니다. 과학 연구는 단거리 경주가 아닌 마라톤과 같습니다. 젊은 연구자들이 처음의 열정을 잃지 않고 꾸준히 나아가기 위해서는 체력 관리와 마음의 여유가 필수적입니다. 밤을 새워 연구에 매진하는 것보다 규칙적인 운동과 다양한 활동을 통해 창의성을 유지하는 것이 장기적으로 더 큰 성과를 내는 비결입니다. 조급함을 버리고 작은 성공들을 쌓아가며 자신만의 페이스를 유지할 때, 비로소 기후 위기라는 거대한 장벽을 넘을 수 있는 혁신적인 해답을 찾고 지속 가능한 연구를 이어갈 수 있을 것입니다.

국종성

카오스재단석학인터뷰

지구환경과학

[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.

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생명과학
지구환경과학

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

지질학적 시간 단위인 홀로세는 약 만 년 전부터 시작되었지만, 최근 300년 사이 지구 환경은 이전과는 비교할 수 없을 만큼 급격한 변화를 겪었습니다. 인류가 화석 연료를 사용하고 대규모 산업 활동을 전개하면서 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 같은 온실가스 농도가 폭발적으로 증가했기 때문입니다. 이러한 변화는 자연적인 지질 시대의 흐름을 벗어나 인류의 활동이 지구 시스템의 주도적인 힘이 되었음을 의미하며, 과학자들은 이를 '인류세'라는 새로운 시대로 정의하고 있습니다. 온실가스 농도의 증가는 인류의 생존 방식과 밀접하게 연결되어 있습니다. 산업혁명 이후 석탄과 석유의 사용은 이산화탄소 배출의 주범이 되었고, 인구 증가에 따른 축산업의 확장은 소의 소화 과정에서 발생하는 메탄 농도를 높였습니다. 또한 농업 생산성을 높이기 위해 사용되는 질소 비료는 아산화질소를 배출하여 오존층 파괴와 온난화를 가속화하고 있습니다. 이러한 현상은 인류가 지구 생태계 전반에 걸쳐 거대한 발자국을 남기고 있음을 보여주는 명백한 증거입니다. 전 세계 인구 1인당 연간 약 1톤의 탄소를 배출한다는 통계가 있지만, 이는 국가별 경제 수준에 따라 매우 불공평하게 나타납니다. 선진국들은 과거부터 막대한 양의 탄소를 배출하며 성장해 온 반면, 개발도상국들은 이제 막 경제 발전을 위해 배출량을 늘리고 있는 상황입니다. 예를 들어 프랑스는 원자력 발전 비중이 높아 탄소 배출량이 상대적으로 적은데, 이는 에너지 생산 방식이 국가의 탄소 수지에 얼마나 큰 영향을 미치는지 보여줍니다. 결국 기후 위기 해결을 위해서는 전 지구적인 공평성과 책임 분담이 필수적입니다. 화석 연료를 대체하기 위한 노력은 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 재생 에너지 분야에서 활발히 이루어지고 있습니다. 과거에는 이러한 재생 에너지의 발전 단가가 원자력 발전이나 화력 발전에 비해 높았지만, 기술 혁신을 통해 경제성이 점차 확보되고 있습니다. 특히 해상 풍력이나 해수 온도차 발전과 같은 새로운 시도들은 에너지 자립과 탄소 중립을 동시에 달성할 수 있는 가능성을 제시합니다. 엔지니어들의 노력으로 재생 에너지의 경쟁력이 높아짐에 따라, 우리는 위험 부담이 큰 에너지원 대신 지속 가능한 선택지를 가질 수 있게 되었습니다. 기후 위기 해결을 위한 책임은 국가나 기업에만 있는 것이 아닙니다. 전체 탄소 배출량의 약 3분의 1은 우리 개개인의 일상적인 생활 방식에서 비롯됩니다. 우리가 사용하는 전기, 이동 수단, 소비 습관 하나하나가 지구 환경에 직접적인 영향을 미치고 있습니다. 우리가 누리는 문명적 혜택을 유지하면서도 환경을 보전하기 위해서는 생활 속의 작은 실천이 무엇보다 중요합니다. 에너지 절약과 같은 노력이 모일 때, 우리는 비로소 후손들에게 아름답고 건강한 지구를 물려줄 수 있는 책임을 다하게 될 것입니다.

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[해SSUL이 있는 과학뉴스] 12월 뉴스 브리핑

로켓 발사의 패러다임을 뒤집는 혁신적인 기술이 등장했습니다. 미국의 '스핀런치'는 거대한 회전 장치를 이용해 로켓을 공중으로 던지는 방식을 제안합니다. 기존 로켓은 중력을 이기기 위해 엄청난 양의 연료를 실어야 했고, 그 무게 때문에 더 많은 에너지가 소모되는 악순환을 겪었습니다. 하지만 이 기술은 지상의 전기 에너지를 활용해 초기에 엄청난 가속도를 제공함으로써 연료 사용량을 획기적으로 줄입니다. 이는 우주 산업의 진입 장벽을 낮추는 경제적인 해결책이 될 것으로 기대됩니다. 물론 이 방식에는 한계도 존재합니다. 시속 8,000km에 달하는 엄청난 회전 속도에서 발생하는 중력 가속도는 생명체가 견딜 수 있는 수준을 훨씬 넘어섭니다. 따라서 사람을 태우는 용도로는 부적합하지만, 소형 위성이나 물류를 우주로 보내는 데에는 최적의 효율을 자랑합니다. 초기 가속에 필요한 연료를 줄이고 대기가 희박한 고도에서 엔진을 점화함으로써, 기존 방식보다 훨씬 저렴하고 빠르게 우주 궤도에 진입할 수 있는 서비스가 가능해질 전망입니다. 우주 기술의 발전만큼이나 시급한 과제는 지구의 기후 위기 대응입니다. 최근 글래스고에서 열린 제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26)에서는 전 세계 정상들이 모여 지구 온난화 방지를 위한 논의를 펼쳤습니다. 이번 회의에서는 석탄 발전을 단계적으로 감축하고 선진국의 기후 기금을 확대하는 등의 합의가 이루어졌습니다. 비록 석탄의 완전한 퇴출 대신 감축이라는 표현이 사용되어 아쉬움을 남겼지만, 기후 위기를 막기 위한 전 지구적인 의지를 확인했다는 점에서 의미가 큽니다. 기후 위기의 주범은 비단 석탄 발전만이 아닙니다. 우리가 일상에서 사용하는 플라스틱의 제조 과정에서도 막대한 양의 탄소가 배출됩니다. 최근 연구에 따르면 석유 화학 시설의 탄소 배출량은 화력 발전소에 육박하며, 폐플라스틱을 재생하는 과정에서도 탄소가 발생합니다. 더욱 심각한 것은 미세 플라스틱이 해양을 넘어 토양까지 오염시키고 있다는 사실입니다. 농작물의 뿌리를 통해 흡수된 미세 플라스틱은 결국 먹이사슬을 통해 인체로 돌아오며 우리의 생존을 위협하고 있습니다. 탄소 감축을 둘러싼 국가 간의 이해관계는 매우 복잡합니다. 에너지원의 상당 부분을 석탄에 의존하는 인도와 중국 같은 국가들은 경제 성장과 환경 보호 사이에서 어려운 선택을 강요받고 있습니다. 선진국과 개발도상국 사이의 비용 분담 문제 역시 해결해야 할 숙제입니다. 하지만 유엔 사무총장의 말처럼 우리의 행성은 실 하나에 매달려 있는 위태로운 상태입니다. 이제는 단순히 환경 보호를 외치는 단계를 넘어, 실질적인 사용량 감축과 기술적 보완을 통해 인류 공동의 미래를 지켜나가야 합니다.

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지구환경과학
천문학
융합

[강연] 기후학자가 노벨물리학상을 수상한 이유? by 국종성 ㅣ 고등과학원(KIAS) x 카오스재단 2021 '노벨상 해설강연' | 2강

기후 연구는 단순히 대기와 해양의 물리적 현상을 관찰하는 지구과학의 영역을 넘어, 이제는 식물의 호흡과 같은 생태적 요소까지 고려하는 거대한 융합 학문으로 진화했습니다. 우리가 살고 있는 지구에 대한 깊은 호기심과 관심을 가진 사람이라면 누구나 이 여정에 동참할 수 있습니다. 특히 현대 기후학은 다양한 학문적 배경을 가진 이들이 모여 복잡한 지구 시스템을 다각도로 분석하는 융합적 사고를 요구합니다. 이러한 통합적 접근은 기후 변화라는 인류 공동의 과제를 해결하는 데 필수적인 토대가 되며, 미래의 기후학자들에게 가장 필요한 덕목이기도 합니다. 소중한 지구를 대상으로 직접적인 실험을 할 수 없기에, 과학자들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가상의 지구인 '기후 모형'을 만듭니다. 이는 지구의 물리적 과정을 정교한 수학적 방정식으로 표현하여 미래의 변화를 진단하는 도구입니다. 전 지구를 격자로 쪼개어 수천만 개의 미분 방정식을 푸는 이 과정에는 엄청난 성능의 슈퍼컴퓨터가 동원됩니다. 10만 줄 이상의 복잡한 코드로 이루어진 기후 모형은 인류가 지구 시스템을 이해하고 미래의 기후 위기에 대비하기 위해 수십 년간 개발해 온 정교한 과학적 산물이자, 미래를 내다보는 창과 같습니다. 2021년 노벨 물리학상이 기후학자들에게 수여된 사건은 과학계에 큰 영감을 주었습니다. 이는 기후 시스템이 물리학적으로 매우 정교한 복잡계임을 인정함과 동시에, 기후 위기가 인류가 직면한 가장 시급하고 거대한 위협이라는 강력한 메시지를 담고 있습니다. 노벨 재단은 지구 온난화를 물리적으로 모델링하고 그 변동성을 정량화하여 신뢰할 수 있는 예측을 가능하게 한 공로를 높이 평가했습니다. 이는 기후학이 현대 물리학의 중요한 한 축으로서 인류의 생존과 직결된 학문임을 공표한 것이며, 우리가 당장 실천해야 할 과제임을 일깨워주는 상징적인 사건입니다. 슈쿠로 마나베 교수는 1960년대에 이미 세계 최초로 3차원 대기 대순환 모형을 개발하며 현대 기후 예측의 기틀을 마련했습니다. 그는 이산화탄소 농도가 2배 증가할 때 지표 온도가 약 2.4℃ 상승할 것이라는 놀라운 예측을 내놓았는데, 이는 수십 년 뒤의 현대적 관측치와도 매우 유사합니다. 특히 이산화탄소 증가 시 성층권 온도가 하락할 것이라는 그의 통찰은 훗날 실제 관측을 통해 증명되었습니다. 이는 기후 변화가 태양 활동의 변화가 아닌, 인간 활동에 의한 온실가스 배출 때문임을 밝히는 결정적인 과학적 근거가 되어 회의론자들의 주장을 잠재웠습니다. 클라우스 하셀만 교수는 무질서해 보이는 날씨의 변동 속에서 어떻게 장기적인 기후 예측이 가능한지에 대한 해답을 제시했습니다. 그는 대기의 빠른 변화가 해양과 같은 느린 시스템에 축적되는 과정을 수학적으로 증명하며 기후 예측의 토대를 마련했습니다. 이는 아인슈타인의 브라운 운동 개념을 기후 연구에 적용한 혁신적인 시도였습니다. 해양과 대기가 서로 시그널을 주고받으며 엘니뇨와 같은 거대한 기후 흐름을 만들어내는 과정을 이해하게 됨으로써, 인류는 무작위적인 날씨의 소음 속에서도 기후라는 거대한 질서의 방향성을 읽어낼 수 있게 되었습니다. 하셀만 교수의 또 다른 위대한 업적은 기후 변화의 원인을 규명하는 '최적 지문법'을 개발한 것입니다. 이는 관측된 기후 패턴 중에서 인간 활동에 의한 영향을 정밀하게 찾아내는 기술입니다. 최근 빈번해진 이상 기후가 단순한 자연적 변동인지, 아니면 인위적인 온난화 때문인지를 과학적으로 판별할 수 있게 된 것입니다. 이러한 연구는 기후 변화의 확률적 위험성을 정량화하여 정책 결정자들이 방파제 높이를 조절하거나 탄소 중립 전략을 세우는 데 실질적인 데이터를 제공합니다. 즉, 과학이 사회적 의사결정에 기여할 수 있는 강력한 도구를 마련해 준 셈입니다. 노벨상 수상은 기후 연구의 끝이 아니라 인류에게 주어진 새로운 숙제의 시작을 의미합니다. 우리는 여전히 지구 시스템의 임계점이 어디인지, 탄소 중립 이후 지구가 과거의 상태로 회복될 수 있는지에 대해 명확한 답을 찾고 있습니다. 급격한 기후 변화에 따른 생태계의 반응과 지구가 받는 지속적인 기후 스트레스는 우리가 앞으로 풀어야 할 거대한 수수께끼입니다. 기후학자들이 닦아놓은 과학적 토대 위에서, 이제는 전 인류가 지혜를 모아 지구의 지속 가능한 미래를 위한 실천적인 해답을 찾아나가야 합니다. 이번 수상은 그 여정을 독려하는 인류의 응원과도 같습니다.

국종성

카오스재단노벨상/필즈상 해설강연

지구환경과학

[강연] 표면에서 일어나는 화학 반응의 세계 _ by이현주ㅣ2021 가을 카오스강연 '과학의 희열' 6강 | 6강

현대 화학 산업은 거대한 전환점을 맞이하고 있습니다. 과거에는 땅속의 석유를 채굴하여 연료와 플라스틱을 대량 생산하는 모델이 주를 이루었으나, 이제는 이산화탄소 배출로 인한 기후 변화 문제가 심각한 화두로 떠올랐습니다. 탄소세 부과와 전기차 시장의 급격한 팽창은 기존 정유 및 화학 업계에 큰 변화를 요구하고 있습니다. 이러한 흐름 속에서 인류는 더 이상 자원 고갈 때문이 아니라, 지구 환경을 보호하기 위해 석유를 대체할 새로운 자원을 찾아야 하는 과제에 직면해 있습니다. 석유의 대안으로 주목받는 자원에는 바이오매스, 태양광, 풍력 에너지 등이 있습니다. 특히 태양광이나 풍력으로 생산된 전기를 이용해 물을 분해하여 수소를 얻고, 이를 이산화탄소와 결합해 유용한 화합물을 만드는 기술이 활발히 연구되고 있습니다. 미래의 화학 산업은 특정 지역에서 대량 생산하여 전 세계로 보급하던 방식에서 벗어나, 지역별 자원 특성에 맞춰 필요한 제품을 즉석에서 생산하고 소비하는 분산형 모델로 진화할 것입니다. 이러한 변화의 중심에는 화학 반응을 조절하는 촉매 기술이 자리 잡고 있습니다. 촉매는 화학 반응이 일어나는 데 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응 속도를 조절하는 물질입니다. 일상적인 조건에서는 반응물이 생성물로 변하기 위해 매우 높은 활성화 에너지 장벽을 넘어야 하지만, 촉매는 이 과정을 안정화하여 더 적은 에너지로도 반응이 진행되도록 돕습니다. 촉매는 크게 균일계, 불균일계, 효소 등으로 나뉘는데, 그중에서도 고체 상태의 촉매를 사용하는 불균일계 촉매는 산업 현장에서 가장 널리 쓰입니다. 이는 공정 관리가 용이하고 대량 생산에 적합하여 현대 화학 공장의 핵심적인 역할을 수행합니다. 불균일계 촉매의 핵심은 표면 반응에 있습니다. 반응은 촉매의 표면에서만 일어나기 때문에, 비싼 귀금속인 백금 등을 사용할 때는 표면적을 극대화하는 것이 경제적으로 매우 중요합니다. 나노 기술을 활용해 금속을 수 나노미터 크기의 입자로 만들면 표면적을 수십만 배 이상 늘릴 수 있어 효율성이 비약적으로 상승합니다. 반응물이 촉매 표면에 흡착되어 결합이 끊어지거나 재결합한 뒤 생성물로 탈착되는 일련의 과정은 나노 입자의 크기와 모양, 표면 원자 배열에 따라 결정되며, 이를 정밀하게 제어하는 것이 연구의 핵심입니다. 최근 촉매 연구의 가장 뜨거운 분야 중 하나는 단일 원자 촉매입니다. 이는 금속 원자를 하나씩 담체 위에 분산시켜 모든 원자가 표면 반응에 참여하도록 만드는 기술입니다. 기존 나노 입자 촉매는 내부의 원자들이 반응에 참여하지 못해 낭비되는 부분이 많았으나, 단일 원자 촉매는 금속 활용도를 100%까지 끌어올릴 수 있습니다. 또한 반응 자리가 매우 균일하여 원치 않는 부산물을 줄이고 특정 생성물만 얻는 선택도가 높다는 장점이 있습니다. 이는 메탄을 고부가가치 화합물로 전환하는 등 난도가 높은 반응에서 혁신적인 가능성을 보여줍니다. 하지만 단일 원자 촉매가 모든 반응에서 만능은 아닙니다. 수소 연료 전지의 핵심인 산소 환원 반응처럼 두 개 이상의 원자가 협동하여 결합을 끊어야 하는 경우에는 단일 원자만으로는 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해 원자들이 서로 이웃하여 존재하는 앙상블 촉매 구조가 새롭게 주목받고 있습니다. 앙상블 촉매는 모든 원자가 표면에 노출되어 있으면서도 이웃한 원자들과의 상호작용을 통해 복잡한 화학 결합을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 이는 불순물에 취약한 단일 원자 촉매의 단점을 보완하고 실제 산업 공정에서의 내구성을 높이는 대안이 됩니다. 촉매 기술의 발전은 수소 연료 전지차의 대중화와 탄소 중립 실현을 앞당기는 결정적인 열쇠입니다. 연료 전지에 들어가는 고가의 백금 사용량을 획기적으로 줄이거나, 자동차 배기가스의 오염 물질을 정화하는 삼원 촉매의 성능을 높이는 일은 모두 표면 반응 제어 기술에 달려 있습니다. 나아가 대기 중의 이산화탄소를 포집하여 다시 연료나 원료로 바꾸는 기술이 완성된다면, 인류는 지속 가능한 순환형 화학 산업 구조를 갖추게 될 것입니다. 보이지 않는 미세한 표면에서 일어나는 원자들의 움직임이 인류의 미래를 바꾸는 거대한 변화를 만들어내고 있습니다.

이현주

카오스재단카오스강연

화학

[인터뷰] 이현주_화학산업의 게임체인저, 촉매ㅣ2021 가을 카오스강연 '과학의 희열'

과학자로서의 삶은 끊임없는 도전과 실패의 연속입니다. 스스로의 한계를 규정짓지 않는 마음가짐은 복잡한 공학적 난제를 해결하는 가장 강력한 원동력이 됩니다. 특히 주변의 뛰어난 인재들 사이에서 스스로를 의심하게 되는 순간에도, 실패를 두려워하지 않고 다시 일어서는 용기는 좋은 과학자가 갖춰야 할 필수적인 덕목입니다. 이러한 단단한 의지는 단순히 지식을 습득하는 단계를 넘어 새로운 과학적 지평을 열어가는 과정에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 불균일계 촉매 연구는 현대 화학 산업의 핵심적인 토대를 이룹니다. 촉매는 반응물과 생성물의 상태가 다른 환경에서 화학 반응을 촉진하는 역할을 하며, 특히 귀금속 사용량을 줄이면서도 활성과 선택성을 높이는 것이 연구의 주된 목표입니다. 우리의 생활 환경에서 흔히 볼 수 있는 자동차 배기가스 정화 장치 역시 이러한 촉매 기술의 결정체입니다. 유해한 황산화물이나 질소산화물을 무해한 물과 질소로 변환함으로써, 촉매는 보이지 않는 곳에서 인류의 건강과 환경을 보호하는 중추적인 기능을 수행하고 있습니다. 오랜 시간 안정적인 분야로 여겨졌던 화학 산업은 현재 거대한 전환점에 서 있습니다. 과거의 성장이 효율성에 집중했다면, 이제는 이산화탄소 배출과 미세플라스틱 문제 해결이라는 강력한 사회적 요구에 직면해 있습니다. 이러한 변화는 단순히 위기가 아니라 지속 가능한 사회로 나아가기 위한 필수적인 과정입니다. 석유 기반의 생산 방식에서 벗어나 새로운 원료를 활용해 필요한 물질을 만들어내는 과정에서 촉매는 성패를 가르는 열쇠가 됩니다. 화학 산업의 근본적인 혁신만이 깨끗하고 지속 가능한 내일을 보장할 수 있습니다. 공학 분야 내의 멘토링 프로그램은 단순한 지식 전달을 넘어 사회적 연대를 구축하는 장이 됩니다. 특히 여학생들이 겪는 경력 단절에 대한 고민이나 구직 과정에서의 보이지 않는 장벽은 개인의 노력만으로 해결하기 어려운 지점입니다. 이러한 문제를 공유하고 해결책을 모색하는 과정에는 남녀 학생 모두의 참여가 필요합니다. 서로의 상황을 이해하고 포용하는 태도는 갈등을 줄이고 모두가 행복하게 일할 수 있는 환경을 만드는 첫걸음입니다. 멘토링은 변화하는 시대에 발맞춰 건강한 조직 문화를 형성하는 중요한 역할을 수행합니다. 연구실의 기술이 실험실 담장을 넘어 실제 시장과 사회에 실질적인 영향을 미치는 것은 모든 공학자의 꿈입니다. 원자 수준에서 표면 구조를 정밀하게 제어한 촉매를 실험실 규모를 넘어 kg 단위로 대량 생산하는 기술은 화학 산업의 패러다임을 바꿀 수 있는 도전적인 과제입니다. 나노기술의 발전으로 과거에는 불가능해 보였던 원자 수준의 분석과 합성이 가능해지고 있는 만큼, 이러한 혁신적 기술이 제품화되어 사회적 가치를 창출하는 미래를 기대해 봅니다. 이는 공학이 추구해야 할 진정한 실용적 가치의 실현이라 할 수 있습니다.

이현주

카오스재단카오스강연

화학

[인터뷰] 김형도_ Winter is Coming! 이론물리학의 겨울이 왔다? | 2021 카오스콘서트 '어둠의 존재들'

인류는 끊임없이 증가하는 에너지 수요와 기후 위기라는 거대한 과제에 직면해 있습니다. 화석 연료의 고갈과 탄소 배출 문제는 이제 더 이상 미룰 수 없는 현실이 되었으며, 이를 해결하기 위한 궁극적인 대안으로 핵융합 에너지가 주목받고 있습니다. 핵융합은 태양이 에너지를 만들어내는 원리를 지구상에 구현하는 것으로, 바닷물에 풍부한 중수소를 원료로 사용하기 때문에 자원이 거의 무한정하다는 장점이 있습니다. 또한 탄소를 배출하지 않는 청정 에너지원으로서 인류의 미래를 바꿀 게임 체인저로 기대를 모으고 있습니다. 핵융합의 핵심 원리는 가벼운 원자핵들이 결합하여 더 무거운 원자핵이 되면서 엄청난 에너지를 방출하는 과정에 있습니다. 태양과 같은 별들은 거대한 중력을 이용해 이 반응을 일으키지만, 지구에서는 이를 인위적으로 만들어내야 합니다. 이를 위해 중수소와 삼중수소를 1억 도 이상의 초고온 상태인 플라스마로 만들어야 하는데, 이 상태가 되면 원자핵들이 서로의 전기적 반발력을 이겨내고 충돌하여 융합하게 됩니다. 이 과정에서 발생하는 에너지는 기존의 원자력 발전보다 효율적이며 방사능 위험도 현저히 낮아 안전한 에너지로 평가받습니다. 하지만 1억 도가 넘는 뜨거운 플라스마를 직접 담을 수 있는 용기는 지구상에 존재하지 않습니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 강력한 자기장을 이용해 플라스마를 공중에 띄우는 '토카막'이라는 장치를 고안해냈습니다. 자기력선이 플라스마를 도넛 모양의 진공 용기 안에 가두어 벽면에 닿지 않게 유지하는 방식입니다. 이 기술은 매우 정교한 제어가 필요하며, 아주 작은 불안정성만으로도 플라스마가 붕괴될 수 있기 때문에 전 세계 과학자들이 이를 안정적으로 유지하기 위한 연구에 매진하고 있습니다. 현재 핵융합 기술은 국제적인 협력을 통해 비약적인 발전을 거듭하고 있습니다. 한국을 포함한 주요 선진국들이 참여하는 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트는 인류 역사상 가장 큰 규모의 과학 프로젝트 중 하나로 꼽힙니다. 특히 한국의 핵융합 연구 장치인 KSTAR는 세계 최초로 1억 도 이상의 초고온 플라스마를 30초 이상 유지하는 데 성공하며 세계적인 기술력을 입증했습니다. 이러한 성과들은 핵융합 상용화가 단순히 꿈이 아닌, 실현 가능한 미래임을 보여주는 중요한 지표가 되고 있습니다. 핵융합 에너지가 상용화된다면 인류는 에너지 빈곤에서 완전히 벗어날 수 있을 것입니다. 저렴하고 깨끗한 에너지가 무한히 공급됨으로써 산업 구조는 물론 우리의 일상생활 전반에 혁명적인 변화가 일어날 것입니다. 물론 아직 극복해야 할 기술적 난관들이 남아있지만, 과학적 호기심과 인류의 생존을 위한 절실함이 결합되어 연구 속도는 더욱 빨라지고 있습니다. 인공 태양을 향한 여정은 결국 인류가 지속 가능한 문명을 유지하기 위해 반드시 완수해야 할 시대적 사명이라 할 수 있습니다.

김형도

카오스재단석학인터뷰

물리학
천문학

[해SSUL이 있는 과학뉴스] 다시, 암모니아가 뜬다. -2탄

암모니아는 인류 역사에서 빼놓을 수 없는 중요한 화합물입니다. 19세기 후반, 남미의 친차 제도에서 발견된 구아노는 질소 비료로서 전 세계적인 자원 전쟁의 원인이 되기도 했습니다. 이후 암모니아를 인공적으로 합성하여 비료를 대량 생산할 수 있게 되면서 인류의 식량 문제는 획기적으로 해결되었고, 이는 폭발적인 인구 증가로 이어졌습니다. 또한 질소는 생명 유지에 필수적인 원소인 동시에 폭약의 주성분으로도 사용되며 인류 문명에 양면적인 영향을 끼쳐왔습니다. 현대 암모니아 생산의 핵심인 하버-보슈법은 인류를 굶주림에서 구했지만, 동시에 막대한 에너지를 소비한다는 단점이 있습니다. 전 세계 에너지 소비량의 약 1~2%가 이 공정에 사용되며, 인류가 배출하는 이산화탄소의 약 4%가 여기서 발생합니다. 기후 위기 시대에 접어들면서 이러한 고온·고압의 전통적인 방식은 탄소 중립이라는 시대적 과제에 직면하게 되었습니다. 이에 따라 에너지를 덜 쓰면서도 효율적으로 암모니아를 생산하기 위한 새로운 기술적 시도들이 활발히 이루어지고 있습니다. 최근 주목받는 혁신적인 암모니아 제조법 중 하나는 쇠구슬과 철가루를 이용한 기계화학적 방식입니다. 용기 안에서 쇠구슬을 빠르게 회전시켜 질소 기체를 분해하고, 그 자리에 수소를 결합시켜 암모니아를 생성하는 원리입니다. 이 방식은 기존의 하버-보슈법과 달리 고온이나 고압 환경이 필요하지 않아 에너지 소비를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 반응 효율 또한 기존 방식보다 월등히 높으며, 필요한 장소에서 즉석 생산이 가능하다는 점에서 차세대 친환경 기술로 큰 기대를 모으고 있습니다. 탄소 중립의 핵심 에너지원으로 꼽히는 수소는 저장과 운송이 까다롭다는 치명적인 약점이 있습니다. 기체 상태의 수소는 부피가 매우 크고 폭발 위험이 있어 대량으로 다루기가 쉽지 않기 때문입니다. 여기서 암모니아가 새로운 대안으로 떠오르고 있습니다. 암모니아는 분자 구조 내에 다량의 수소를 포함하고 있어, 질소를 분리해내기만 하면 효율적인 수소 공급원이 됩니다. 즉, 암모니아를 수소를 안전하게 담아 운반하는 일종의 '에너지 저장 장치'로 활용하려는 시도가 본격화되고 있는 것입니다. 암모니아는 수소에 비해 액화가 훨씬 용이하다는 강력한 장점을 지닙니다. 수소를 액화하려면 영하 253도의 극저온이 필요하지만, 암모니아는 상온에서도 적당한 압력만 가하면 액체로 변합니다. 덕분에 기존의 선박이나 탱크로리 등 인프라를 그대로 활용해 운송할 수 있으며 화재 위험도 상대적으로 낮습니다. 비록 특유의 냄새나 질소 분리를 위한 촉매 연구 등 해결해야 할 과제는 남아있지만, 암모니아는 미래 수소 경제 시대를 앞당길 핵심적인 열쇠가 될 것으로 전망됩니다.

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화학
지구환경과학
융합

[해SSUL이 있는 과학뉴스] 이제 친환경 자동차의 시대가 온다 / 1탄

전 세계 자동차 산업은 현재 내연기관차에서 전기차로의 거대한 전환기를 맞이하고 있습니다. 이는 각국 정부가 온실가스 규제를 강화하며 내연기관차 신차 판매 금지 계획을 잇달아 발표하고 있기 때문입니다. 영국은 2030년, 노르웨이는 2025년부터 판매 중단을 예고했으며, 우리나라도 2035년에서 2040년 사이 내연기관차 판매 중단을 제안하는 등 변화의 속도가 빨라지고 있습니다. 이러한 흐름은 단순한 권고를 넘어 제조사들이 직접 온실가스 배출량을 관리해야 하는 강력한 규제로 작용하며 미래 모빌리티 시대를 앞당기고 있습니다. 글로벌 자동차 기업들 역시 이러한 규제에 발맞춰 생산 로드맵을 전면 수정하고 있습니다. 볼보는 2030년까지 모든 차종을 전기차로 전환하겠다고 선언했으며, 현대차그룹 또한 2040년까지 전기차 비중을 78%까지 끌어올릴 계획입니다. 과거의 자동차가 엔진 중심의 기계 장치였다면, 미래의 자동차는 전장 부품이 70% 이상을 차지하는 전기·전자 시스템으로 변모하고 있습니다. 최근 반도체 수급 문제가 자동차 생산에 직결되는 현상은 자동차의 중심축이 기계에서 전자로 완전히 이동했음을 보여주는 상징적인 사례라고 할 수 있습니다. 전기차의 가장 큰 매력은 경제성과 친환경성에 있습니다. 내연기관차의 연비에 해당하는 '전비'를 기준으로 계산했을 때, 전기차의 충전 비용은 내연기관차 유지비의 약 3분의 1 수준에 불과합니다. 또한 엔진오일 교환과 같은 소모성 부품 관리가 거의 필요 없어 장기적인 유지비 절감 효과가 탁월합니다. 비록 전기를 생산하는 과정에서 화석 연료가 사용된다는 지적도 있지만, 개별 엔진을 돌리는 것보다 대규모 발전 시설을 이용하는 것이 오염 물질 배출을 줄이는 데 훨씬 유리합니다. 소음이 거의 없는 정숙성 또한 전기차만의 독보적인 장점입니다. 기술적인 측면에서 전기차는 자율주행 시대를 위한 최적의 플랫폼을 제공합니다. 복잡한 기계 장치를 제어해야 하는 내연기관차와 달리, 전기차는 모든 시스템을 전기 신호로 통합 제어할 수 있어 자율주행 기술을 구현하기에 훨씬 용이합니다. 또한 거대한 엔진이 사라진 자리를 트렁크로 활용하거나 바퀴 사이의 거리를 최대한 넓혀 실내 공간을 극대화할 수 있다는 점도 혁신적입니다. 이러한 구조적 유연성은 탑승자에게 더 넓고 쾌적한 공간을 제공하며, 자동차를 단순한 이동 수단을 넘어선 새로운 생활 공간으로 탈바꿈시키고 있습니다. 전기차의 핵심인 배터리는 형태에 따라 원통형, 각형, 파우치형으로 구분됩니다. 원통형은 표준화된 규격으로 생산성이 높고, 각형은 견고한 외관 덕분에 안전성이 뛰어나며 대량 생산에 유리합니다. 반면 파우치형은 과자 봉지처럼 유연한 형태로 제작이 가능해 공간 효율성이 높고 에너지 밀도가 상대적으로 높다는 장점이 있습니다. 최근에는 더 얇고 효율적인 배터리를 만들기 위해 파우치형이 각광받고 있지만, 각 형태마다 내구성과 안전성 측면에서 뚜렷한 특징을 가지고 있어 제조사들은 각자의 전략에 맞는 배터리 기술을 채택하고 있습니다.

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지구환경과학
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[해SSUL이 있는 과학뉴스] 나는 화성 취향 아냐!!

최근 빌 게이츠는 일론 머스크의 화성 이주 계획에 대해 비판적인 견해를 밝히며 기후 위기 해결의 우선순위를 강조했습니다. 게이츠는 머스크가 테슬라를 통해 전기차 보급과 탄소 배출 저감에 기여한 점은 높게 평가하면서도, 화성 이주가 지구의 기후 위기를 해결하는 직접적인 해법이 될 수는 없다고 선을 그었습니다. 그는 인류가 직면한 산적한 환경 문제들을 기술적으로 풀어가는 데 더 많은 힘을 모아야 한다고 주장하며, 화성보다는 지구의 미래에 집중할 것을 촉구했습니다. 화성 이주에 대한 논의는 과거 스티븐 호킹이 언급했던 종의 보존 차원에서 시작되었습니다. 소행성 충돌이나 극심한 기후 재앙으로 지구가 멸망할 가능성에 대비해 인류가 다행성 종으로 진화해야 한다는 논리입니다. 일론 머스크는 이러한 철학을 바탕으로 수백만 명을 화성으로 이주시키겠다는 원대한 목표를 실천에 옮기고 있습니다. 이는 인류라는 종이 우주적 재난 속에서도 살아남을 확률을 높이는 전략적 선택으로 평가받기도 하며, 과학 기술의 한계를 시험하는 도전이 되고 있습니다. 하지만 화성 이주가 현실적인 대안이 되기에는 여전히 넘어야 할 산이 많습니다. 과거 지구의 생태계를 완벽하게 재현하려 했던 '바이오스피어 2' 프로젝트의 실패는 시사하는 바가 큽니다. 기술적으로 완벽한 시스템을 구축하더라도 자원이 부족해지는 순간 인간의 본성으로 인한 갈등과 파벌 싸움이 발생하며 시스템이 붕괴되었습니다. 지구 시스템에 최적화된 인간이 화성이라는 척박한 환경에서 자급자족하며 생존하는 것은 단순히 기술적인 문제를 넘어 생물학적, 심리학적 한계에 부딪힐 가능성이 큽니다. 결국 핵심은 한정된 자원을 어디에 우선적으로 배분할 것인가에 대한 사회적 합의입니다. 빌 게이츠와 일론 머스크의 주장은 서로 상충하는 것처럼 보이지만, 사실 인류의 생존이라는 공통된 목표를 향하고 있습니다. 다만 게이츠는 당장 발등에 떨어진 불인 기후 위기를 끄기 위해 지구에 더 많은 투자가 필요하다고 보는 것이고, 머스크는 더 먼 미래의 불확실성에 대비하려는 것입니다. 이러한 논의는 인류가 현재의 위기를 극복하면서도 미래의 가능성을 열어두는 균형 잡힌 시각을 갖게 합니다. 인류의 지속 가능한 번영을 위해서는 지구를 살리는 노력과 화성 이주를 향한 탐사가 병행되어야 합니다. 화성 이주가 공상 과학 같은 이야기로 치부되기보다는, 인류가 처한 환경 변화에 대응하는 하나의 실험이자 도전으로서 가치를 지녀야 합니다. 다만 지금 이 순간 우리가 발을 딛고 있는 지구의 시스템을 유지하고 복구하는 것이 인류 존속의 가장 확실한 기반임을 잊어서는 안 됩니다. 기술적 진보와 환경적 책임 사이에서 최선의 선택을 내리는 것이 우리 세대에게 주어진 중요한 과제입니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] 2020 과학뉴스 TOP 5

2020년 한 해를 뒤흔든 가장 큰 과학적 성과는 단연 코로나19 백신 개발입니다. 보통 백신 개발에 10년이 소요되는 것이 상식이었으나, 전 세계 과학자들은 데이터 공유와 개방적 경쟁이라는 새로운 문화를 통해 이 기간을 2년 안으로 단축했습니다. 특히 화이자와 모더나가 선보인 mRNA 백신은 기존의 전통적인 방식에서 한 단계 도약한 기술적 진보를 보여주었습니다. 비록 콜드체인과 생산량 확보라는 현실적인 과제가 남아 있지만, 이는 인류가 팬데믹에 대응하는 속도를 혁신적으로 앞당긴 기념비적인 사건으로 기록될 것입니다. 유전자 변형 기술의 발전은 생태계 관리의 새로운 국면을 열었습니다. 미국 플로리다에서 실시된 유전자 변형(GM) 모기 살포 실험은 크리스퍼 유전자 가위 기술을 응용하여 특정 전염병을 매개하는 모기 개체 수를 조절하려는 시도였습니다. 이는 인간이 단순히 유전자를 관찰하는 단계를 넘어, 특정 생물 종의 운명을 결정할 수 있는 위치에 도달했음을 시사합니다. 비록 돌연변이 발생 가능성이나 생태계 영향에 대한 우려가 존재하지만, 이러한 기술적 시도는 과학이 인류의 보건 문제를 해결하기 위해 어디까지 확장될 수 있는지를 보여주는 중요한 사례가 되었습니다. 우주 탐사 분야에서도 놀라운 성과가 이어졌습니다. 일본의 하야부사 2호는 소행성 '류구'에 착륙하여 토양 샘플을 채취한 뒤 지구로 귀환하는 데 성공했습니다. 소행성은 태양계 형성 초기의 상태를 간직한 화석과 같은 존재로, 지구 생명체의 근원과 태양계의 역사를 밝힐 중요한 단서를 품고 있습니다. 수억 킬로미터 떨어진 작은 천체에 정확히 도달했다가 돌아오는 과정은 수학적 계산과 물리 법칙의 위대함을 증명했습니다. 이는 인류의 탐사 영역이 지구를 넘어 광활한 태양계로 뻗어 나가고 있음을 상징적으로 보여줍니다. 인공지능 기술은 생명과학의 난제를 해결하는 강력한 도구로 부상했습니다. 딥마인드의 알파폴드는 단백질의 3차원 구조를 예측하는 데 성공하며 생물학계에 혁명을 일으켰습니다. 단백질 구조를 파악하는 일은 질병 치료와 신약 개발의 핵심이지만, 그 복잡성 때문에 수십 년간 해결되지 못한 과제였습니다. 인공지능은 방대한 데이터를 학습하고 반복적인 계산을 수행함으로써 인간의 한계를 뛰어넘는 정확도를 보여주었습니다. 이제 생물학은 단순한 관찰의 영역을 넘어 데이터 과학과 물리학이 융합된 정밀 과학의 시대로 진입하고 있습니다. 기술의 눈부신 발전 이면에는 기후 위기라는 엄중한 현실이 놓여 있습니다. 전 세계적인 산불과 태풍, 그리고 해양 산호초의 백화 현상은 지구가 보내는 강력한 경고 신호입니다. 특히 해양 생태계의 보고인 산호초가 파괴되는 현상은 인류가 직면한 환경 위기의 심각성을 단적으로 보여줍니다. 코로나19로 인해 일회용품 사용이 급증하는 등 탄소 중립으로 가는 길은 더욱 험난해졌습니다. 하지만 과학자들은 기후 변화 예측 모델의 정교함을 높이며 우리가 대응해야 할 사회경제적 지점을 더욱 명확히 짚어내고 있습니다. 기후 위기에 대한 논의는 단순히 자연을 보호하자는 차원을 넘어 인류의 생존과 직결된 문제입니다. 지구라는 행성 자체는 수많은 멸종과 진화를 거치며 존속해 왔지만, 현재의 급격한 환경 변화는 호모 사피엔스의 생존 기반을 위협하고 있습니다. 과학 기술이 유전자를 변형하고 우주를 탐사하며 인공지능을 고도화하는 궁극적인 목적 역시 인류의 지속 가능한 미래를 확보하기 위함입니다. 따라서 우리는 과학적 성과에 환호하는 동시에, 기술이 생태계와 조화를 이루며 인류의 생존을 보장할 수 있는 방향으로 나아가고 있는지 끊임없이 성찰해야 합니다. 2020년은 예기치 못한 팬데믹으로 고통받은 한 해였지만, 동시에 과학 기술이 인류의 희망이 될 수 있음을 확인한 시간이기도 했습니다. 백신 개발의 속도전부터 우주 탐사의 드라마, 그리고 인공지능의 도약까지 과학은 멈추지 않고 전진했습니다. 다가오는 미래에는 이러한 기술적 성취들이 기후 위기와 같은 전 지구적 과제를 해결하는 데 더욱 적극적으로 활용되어야 할 것입니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 과정이 아니라, 우리가 세상을 이해하고 더 나은 미래를 설계하는 가장 강력한 도구임을 잊지 말아야 합니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] 미국 대선일, 파리기후협약 탈퇴 효력발생

2020년 11월 4일, 미국이 파리협정을 공식적으로 탈퇴하며 국제 사회의 큰 관심을 모았습니다. 이 날짜는 공교롭게도 미국 대선 기간과 겹쳐 정치적인 상징성까지 더해졌습니다. 파리협정은 가입은 자유롭지만 탈퇴에는 엄격한 절차가 따릅니다. 효력 발생 3년 후에야 탈퇴 의사를 밝힐 수 있고, 그로부터 다시 1년이 지나야 실제 효력이 발생하기 때문입니다. 이러한 복잡한 규정은 기후 위기 대응이라는 인류 공동의 목표가 단기적인 정치 상황에 따라 쉽게 흔들리지 않도록 설계된 안전장치라고 볼 수 있습니다. 기후 변화에 대응하기 위한 국제적인 노력은 1992년 브라질에서 열린 리우 회의를 기점으로 본격화되었습니다. 이후 당사국 총회인 COP를 통해 구체적인 실행 방안들이 논의되었으며, 1997년에는 선진국들에게 온실가스 감축 의무를 부여한 교토의정서가 채택되었습니다. 교토의정서는 산업계가 변화에 적응할 수 있도록 8년이라는 충분한 유예 기간을 거쳐 2005년에 발효되었습니다. 이는 국가적 차원의 거시적 목표가 실제 산업 현장에서 실행 계획으로 구체화되기까지 상당한 준비 과정이 필요함을 보여줍니다. 2015년 파리에서 열린 제21차 당사국 총회는 교토의정서 체제를 넘어선 새로운 전환점이 되었습니다. 파리협정의 가장 큰 특징은 선진국에만 국한되었던 온실가스 감축 의무를 개발도상국을 포함한 모든 당사국으로 확대한 것입니다. 우리나라도 1993년 가입 이후 이러한 국제적 흐름에 발맞추어 예외 없이 감축 의무를 지게 되었습니다. 이는 기후 위기가 특정 국가의 문제가 아닌, 지구촌 전체가 함께 짊어져야 할 공동의 책임이라는 인식이 확산되었음을 의미하며, 전 세계가 지속 가능한 미래를 위해 하나의 목표를 향해 나아가는 계기가 되었습니다. 파리협정의 핵심 목표는 지구 평균 기온 상승폭을 산업화 이전 대비 2도 이내로 제한하는 것입니다. 과학계에서는 이 2도를 인류가 통제할 수 없는 기후 재앙을 막을 수 있는 마지막 한계점인 '티핑 포인트'로 보고 있습니다. 만약 기온이 2도 이상 상승하게 되면 시베리아 동토층의 메탄이 방출되어 온실효과가 가속화되거나, 해양 산호초의 백화 현상과 생물 종의 대멸종 등 예측 불가능한 생태계 파괴가 일어날 수 있습니다. 따라서 2도라는 수치는 단순한 목표를 넘어 지구 생태계의 안전을 보장하기 위한 절박한 마지노선이라고 할 수 있습니다. 우리나라는 2030년까지 배출 전망치(BAU) 대비 37%를 감축하겠다는 도전적인 목표를 세웠습니다. 여기에는 국내 자체적인 감축 노력뿐만 아니라 탄소배출권 거래와 같은 경제적 방식을 통한 해외 감축분도 포함되어 있습니다. 기후 변화 대응은 이제 먼 미래의 이야기가 아니라 우리 세대가 당장 실천해야 할 구체적인 행동 준칙입니다. 국제적인 합의를 준수하고 탄소 중립을 향해 나아가는 과정은 산업 구조의 변화를 수반하는 어려운 과제이지만, 우리 아이들에게 물려줄 건강한 지구를 위해 반드시 완수해야 할 시대적 사명입니다.

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지구환경과학

[그림으로 보는 과학뉴스] 미 FDA, 코로나19 혈장 치료제 긴급 사용승인

인류는 오랫동안 태양이 에너지를 만드는 원리를 지구에서 구현하고자 노력해 왔습니다. 이를 흔히 '인공태양'이라 불리는 핵융합 기술이라고 합니다. 핵융합은 가벼운 원자핵들이 합쳐지면서 엄청난 에너지를 방출하는 현상으로, 화석 연료와 달리 탄소를 배출하지 않으며 방사성 폐기물 문제에서도 비교적 자유롭습니다. 이러한 특성 덕분에 핵융합은 인류의 에너지 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 꿈의 에너지원으로 주목받고 있으며, 전 세계 과학계의 핵심 과제로 다뤄지고 있습니다. 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 바닷물에 풍부한 중수소와 리튬에서 얻을 수 있는 삼중수소가 필요합니다. 이 원료들을 초고온 상태로 가열하면 원자핵과 전자가 분리된 플라스마 상태가 되는데, 이때 원자핵들이 서로 밀어내는 전기력을 이겨내고 충돌하여 하나로 합쳐지게 됩니다. 이 과정에서 줄어든 질량만큼 막대한 에너지가 빛과 열의 형태로 쏟아져 나오게 되며, 이는 태양이 수십억 년 동안 스스로 빛을 내는 원리와 동일합니다. 연료 공급이 원활하고 효율이 극도로 높다는 점이 가장 큰 장점입니다. 하지만 지구상에서 태양과 같은 환경을 만드는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 엄청난 온도의 플라스마를 가둘 수 있는 용기가 존재하지 않기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 과학자들은 강력한 자기장을 이용해 플라스마를 공중에 띄우는 '토카막' 장치를 고안했습니다. 도넛 모양의 진공 용기 내부에서 초전도 자석을 활용해 플라스마가 벽면에 직접 닿지 않도록 제어하는 것이 기술의 핵심이며, 현재 전 세계 연구진은 이 플라스마를 얼마나 더 오래, 더 안정적으로 가두어 둘 수 있을지를 두고 치열한 연구를 이어가고 있습니다. 최근 한국의 KSTAR를 비롯한 세계 각국의 연구 시설에서는 의미 있는 성과들이 잇따라 보고되고 있습니다. 1억 도 이상의 초고온 플라스마를 수십 초 이상 유지하는 기록을 경신하며 상용화에 한 걸음 더 다가서고 있는 것입니다. 또한 프랑스에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)는 전 세계 주요국들이 힘을 합쳐 핵융합의 대량 생산 가능성을 실증하기 위한 거대 프로젝트입니다. 이러한 국제적 협력은 개별 국가의 기술력을 넘어 인류 공동의 미래를 위한 과학적 자산이 되고 있으며, 상용 발전을 위한 데이터를 축적하고 있습니다. 핵융합 기술이 상용화된다면 우리는 에너지 고갈 걱정 없는 시대를 맞이하게 될 것입니다. 이는 단순히 전기를 생산하는 것을 넘어, 기후 위기에 대응하고 지속 가능한 발전을 가능하게 하는 혁신적인 전환점이 될 것입니다. 물론 아직 해결해야 할 기술적 난제들이 남아 있지만, 지금 이 순간에도 과학자들의 끊임없는 도전은 계속되고 있습니다. 머지않은 미래에 인공태양이 인류의 밤을 밝히고 산업의 원동력이 되는 날이 오기를 기대해 봅니다. 과학의 발전이 가져올 깨끗하고 풍요로운 미래는 이제 더 이상 꿈이 아닌 현실로 다가오고 있습니다.

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지구환경과학
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[강연] 미래신재생에너지 _ by김민수, 박남규 | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학' 2강 | 2강

지구온난화는 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닙니다. 전 세계적으로 배출되는 막대한 양의 이산화탄소는 지구의 온도를 높이고 기상이변을 일으키며 인류의 생존을 위협하고 있습니다. 기존의 화석연료 기반 에너지 시스템은 터빈을 돌리기 위해 탄소를 태워야만 했고, 이는 필연적으로 온실가스 배출로 이어졌습니다. 이러한 환경 위기를 극복하기 위해 인류는 탄소 배출이 없는 새로운 에너지원을 찾기 시작했습니다. 신재생에너지는 단순한 대안을 넘어 지속 가능한 미래를 위한 필수적인 선택이 되었으며, 그 중심에는 수소와 태양광이라는 혁신적인 기술이 자리 잡고 있습니다. 수소는 우주에서 가장 흔한 원소이자 청정한 에너지 매개체로 주목받고 있습니다. 수소를 이용해 전기를 만드는 연료전지 기술은 연소 과정 없이 화학 반응을 통해 직접 전기를 생산합니다. 수소 분자가 촉매를 만나 전자와 수소 이온으로 분리되고, 이 전자가 도선을 흐르며 전기에너지를 발생시키는 원리입니다. 이 과정에서 발생하는 부산물은 오직 깨끗한 물뿐이기에 환경오염 걱정이 없습니다. 또한 연료전지는 전기뿐만 아니라 열도 함께 발생시키므로, 가정이나 산업 현장에서 난방과 전력을 동시에 해결할 수 있는 효율적인 에너지원으로 활용될 수 있습니다. 수소 에너지의 활용 범위는 이동 수단을 넘어 산업 전반으로 확장되고 있습니다. 수소전기차는 긴 주행 거리와 빠른 충전 시간이라는 장점을 앞세워 대형 트럭이나 버스 같은 상용차 분야에서 두각을 나타내고 있습니다. 또한 드론, 잠수함, 가정용 발전기 등 다양한 분야에 적용되어 에너지 패러다임을 바꾸고 있습니다. 관건은 수소를 얼마나 저렴하고 깨끗하게 생산하느냐에 있습니다. 현재는 천연가스 개질 방식이 주를 이루지만, 태양광이나 풍력 같은 재생에너지로 물을 분해해 수소를 얻는 수전해 기술이 발전함에 따라 진정한 의미의 탄소 제로 에너지 사회가 가까워지고 있습니다. 태양광 에너지는 무한한 자원인 햇빛을 직접 전기로 바꾸는 가장 확실한 신재생에너지원 중 하나입니다. 최근 글로벌 기업들 사이에서는 기업 활동에 필요한 전력의 100%를 재생에너지로 충당하겠다는 'RE100' 캠페인이 확산되고 있습니다. 이는 단순한 환경 보호 차원을 넘어 국가와 기업의 경쟁력을 결정짓는 중요한 요소가 되었습니다. 하지만 기존 실리콘 태양전지는 제조 공정이 복잡하고 비용이 높다는 한계가 있었습니다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 더 가볍고 저렴하면서도 효율이 높은 차세대 태양전지 소재를 연구해 왔으며, 그 결과 페로브스카이트라는 혁신적인 물질을 발견했습니다. 페로브스카이트 태양전지는 짧은 연구 기간에도 불구하고 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 효율을 달성하며 전 세계의 주목을 받고 있습니다. 이 물질은 빛을 흡수하는 능력이 매우 뛰어나 아주 얇은 막으로도 충분한 전기를 생산할 수 있습니다. 또한 고온의 공정 없이 용액을 바르는 간단한 방식으로 제조가 가능해 생산 비용을 획기적으로 낮출 수 있다는 장점이 있습니다. 유기물과 무기물이 결합한 독특한 결정 구조 덕분에 유연하게 휘어지는 성질을 가질 수 있어, 건물 외벽이나 휴대용 기기 등 기존 태양전지가 설치되기 어려웠던 다양한 장소에 적용될 수 있는 무궁무진한 가능성을 품고 있습니다. 물론 새로운 기술이 상용화되기 위해서는 넘어야 할 기술적 장벽들이 존재합니다. 페로브스카이트 태양전지의 경우 수분이나 열에 취약한 안정성 문제를 해결하는 것이 가장 큰 숙제입니다. 과학자들은 소재의 조성을 변경하거나 보호막 기술을 도입하여 내구성을 높이는 연구를 지속하고 있습니다. 또한 대면적에서도 고효율을 유지할 수 있는 공정 기술을 개발하는 데 박차를 가하고 있습니다. 이러한 노력은 기존 실리콘 태양전지에 페로브스카이트를 쌓아 효율을 극대화하는 탠덤 태양전지 기술로도 이어지고 있으며, 이는 태양광 발전의 경제성을 한 단계 더 끌어올리는 계기가 될 것입니다. 대한민국은 수소전기차 양산과 페로브스카이트 효율 경신 분야에서 세계 최고의 기술력을 보유하고 있습니다. 수소와 태양광이라는 두 축이 결합한 미래는 우리가 꿈꾸는 청정 에너지 사회의 모습입니다. 태양광으로 만든 전기로 물을 분해해 수소를 생산하고, 그 수소를 다시 연료전지에 넣어 필요한 때에 전기와 열을 얻는 에너지 순환 시스템은 지구온난화를 멈출 강력한 열쇠가 될 것입니다. 기술의 진보는 단순히 편리함을 넘어 인류와 지구가 공존할 수 있는 길을 제시합니다. 지속적인 연구와 사회적 관심이 뒷받침된다면, 깨끗한 에너지가 일상이 되는 수소 경제 시대는 머지않아 현실로 다가올 것입니다.

김민수, 박남규

카오스재단카오스강연

화학
융합

[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

카오스재단카오스강연

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