과학 포털 iKAOS

39 Contents

[연구뭐하지?] 우리 몸은 침입 병원체를 어떻게 인식하고 방어하는가?_라젠드라 카르키(Rajendra Karki)교수 | 서울대학교 “선천면역 및 세포사멸 연구실”

우리 몸의 면역 체계는 외부에서 침입하는 바이러스나 박테리아와 같은 병원체를 인식하고 방어하는 복잡한 과정을 거칩니다. 서울대학교 면역학 연구실에서는 건강과 염증, 자가면역 질환의 조절 기저에 깔린 신호 전달의 수수께끼를 풀기 위해 매진하고 있습니다. 특히 병원체가 특정 수용체를 활용하여 면역 반응을 유도하는 방식을 이해하는 것은 감염병 대응 전략 수립의 핵심입니다. 선천 면역 신호 전달과 관련된 분자의 돌연변이는 다양한 염증성 및 대사 질환과 연결되어 있으며, 때로는 사이토카인 폭풍과 같은 치명적인 상태를 초래하기도 합니다. 이러한 분자적 기전을 규명하는 것이 연구의 출발점입니다. 연구의 범위는 단순히 감염병에 국한되지 않고 비만이나 암과 같은 현대인의 주요 질병으로 확장됩니다. 세포가 사멸할 때 어떤 유발 요인이 그 과정을 유도하는지 분석하며, 특히 비만 상태에서 지방 세포가 분화될 때 발생하는 염증 반응과 선천 면역 사이의 상관관계를 탐구합니다. 지방 세포의 변화가 어떻게 대사 질환을 유도하는지 밝히는 과정은 현대 의학의 난제를 해결하는 중요한 열쇠가 됩니다. 또한 암세포의 사멸 과정에서 선천 면역 분자가 수행하는 역할을 연구함으로써, 후천 면역 못지않게 중요한 선천 면역의 가치를 재조명하고 질병 치료의 새로운 가능성을 제시하고자 합니다. 면역학은 인류의 삶에 직접적인 변화를 가져오는 실천적인 분야입니다. 최근 전 세계를 휩쓴 코로나19에 대응하기 위한 mRNA 백신 개발부터 암 면역 요법, 유전자 편집 기술인 크리스퍼(CRISPR)에 이르기까지 면역학의 성과는 눈부십니다. 마이크로바이옴과 면역 체계의 상호작용이나 면역 대사학 같은 분야는 우리가 질병을 바라보는 관점을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 이러한 학문적 진보는 단순히 지식의 확장을 넘어 인류의 건강을 위협하는 다양한 요인들에 맞설 수 있는 강력한 무기를 제공하며 의학의 패러다임을 전환하고 있습니다. 복잡한 생명 현상의 기전을 연구하다 보면 예상치 못한 반전과 마주하게 됩니다. 수많은 실험과 실패를 거듭한 끝에 원하는 결과가 도출되는 순간의 성취감은 무엇과도 바꿀 수 없는 연구의 묘미입니다. 특히 흩어져 있던 데이터들이 하나의 일관된 기전으로 딱딱 맞아떨어질 때 느끼는 희열은 면역학 연구를 지속하게 하는 원동력이 됩니다. 면역학은 외울 것이 많은 까다로운 학문처럼 보일 수 있지만, 그 이면에 숨겨진 논리적인 구조를 이해하기 시작하면 세상에서 가장 흥미로운 탐구 대상이 됩니다. 끊임없이 질문하고 궁금해하는 호기심은 보이지 않는 생명의 원리를 밝혀내는 첫걸음입니다. 성공적인 연구를 위해서는 뛰어난 연구 역량뿐만 아니라 협력과 인내의 자세가 필수적입니다. 연구실의 핵심 가치인 'CODE'는 호기심(Curiosity), 관찰력(Observant), 헌신과 결단력(Dedication), 그리고 탁월함(Excellence)을 의미합니다. 각기 다른 강점을 가진 연구자들이 서로의 장점을 배우고 협력할 때 비로소 혁신적인 성과가 탄생할 수 있습니다. 순수하게 생명 현상의 기전을 밝히는 과정은 때로 고되고 인내심을 요구하지만, 열린 마음으로 소통하며 문제를 해결해 나가는 과정 자체가 과학의 본질입니다. 이러한 철학을 바탕으로 인류가 직면한 과학적 난제들을 하나씩 해결해 나가고자 합니다.

Rajendra Karki(라젠드라 카르키)

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 에너지 저장고를 넘어서 대사성 질환의 핵심, 지방세포 연구_김재범 교수 | 서울대학교 “지방세포 및 에너지대사 연구실”

기초 과학을 연구하는 과학자에게 가장 필요한 덕목은 성실함과 꾸준함입니다. '진인사대천명'이라는 좌우명처럼, 매일의 관찰과 결과가 쌓여 비로소 하나의 성과가 만들어지기 때문입니다. 남들의 시선에 흔들리지 않고 자신이 가고자 하는 길을 묵묵히 걸어가는 태도는 연구자로서 삶을 배우는 소중한 과정이 됩니다. 이러한 마음가짐은 단순히 지식을 탐구하는 것을 넘어, 생명의 신비를 밝혀내기 위한 기초 과학의 단단한 토대가 됩니다. 지방 조직은 오랫동안 단순히 에너지를 저장하는 불필요한 기관으로 여겨져 왔습니다. 하지만 최근 연구에 따르면 지방 조직 안에는 지방 세포뿐만 아니라 면역 세포, 줄기 세포, 혈관 세포 등 다양한 세포들이 존재하며 서로 긴밀하게 소통합니다. 이러한 세포 간의 상호작용이 무너지면 비만, 당뇨, 고혈압과 같은 대사성 질환이 발생하게 됩니다. 따라서 지방 조직의 항상성 유지 기전을 밝히는 것은 현대인의 건강을 지키는 핵심적인 연구 분야입니다. 연구의 시작은 때로 우연한 기회에서 비롯되기도 합니다. 90년대 초반, 많은 이들이 근육이나 신경 세포 연구에 몰두할 때 상대적으로 관심이 적었던 지방 세포 분화 연구를 선택한 것은 일종의 행운이었습니다. 당시에는 블루오션이었던 이 분야가 현재는 비만과 당뇨에 대한 관심이 높아지며 치열한 레드오션으로 변모했습니다. 자신이 세운 가설을 실험을 통해 하나씩 검증해 나가는 과정에서 느끼는 성취감은 연구자가 계속해서 앞으로 나아갈 수 있게 하는 강력한 동력이 됩니다. 기초 과학의 원동력은 끝없는 지적 호기심에서 나옵니다. 생명 현상에 대한 궁금증은 남들이 가지 않은 험난한 길을 선택할 수 있는 용기를 줍니다. 하지만 이러한 난관을 혼자만의 힘으로 극복하기는 매우 어렵습니다. 동료들과 아이디어를 공유하고 건강한 비판을 주고받는 토론의 과정이 필수적입니다. "혼자 가면 빨리 가지만 함께 가면 멀리 간다"는 말처럼, 서로를 배려하고 협력하는 학문적 공동체 안에서 비로소 풀리지 않던 복잡한 문제의 실마리를 찾을 수 있습니다. 연구실의 가장 큰 특징은 학생들이 스스로 질문을 던지고 이를 해결해 나가는 독립적인 연구자로 성장하도록 돕는 것입니다. 교수님이 정해준 과제를 수행하는 것에 그치지 않고, 자신만의 논리를 개발하고 가설을 세우는 과정은 결코 쉽지 않습니다. 때로는 실험이 실패하기도 하지만, 수개월에서 수년 동안 질문을 숙성시키며 지혜를 모으는 시간은 박사 공부를 하는 데 있어 가장 중요한 시기입니다. 이러한 자율적인 연구 환경은 졸업 후에도 어디서든 인정받는 훌륭한 과학자로 성장하는 밑거름이 됩니다.

김재범

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 나만의 질문을 통해 새로운 분야를 개척하는 여정_박제근 교수 | 서울대학교 "양자물질 연구단"

물질의 자기적 성질을 탐구하는 연구는 현대 물리학의 핵심 과제 중 하나입니다. 특히 2010년 이후 세계 최초로 시작된 '2차원 자성체' 연구는 원자들이 평면 위에 배열된 나노미터 두께의 얇은 층에서 나타나는 새로운 물리적 현상을 다룹니다. 반데르발스 자성 물질이라 불리는 이 소재들은 기존 3차원 구조에서는 볼 수 없었던 독특한 상변화와 위상 현상을 보여주며, 연구자들에게 무궁무진한 탐구의 기회를 제공합니다. 원자 수준의 작은 나침반들이 만들어내는 새로운 응용 가능성은 저차원 물리 세계의 매력을 극대화하며 학계의 주목을 받고 있습니다. 연구자로서의 삶에서 가장 중요한 전환점은 남이 던진 질문에 답하는 것을 넘어 '나만의 질문'을 던지기 시작할 때 찾아옵니다. 오랜 시간 우수한 논문을 써왔음에도 불구하고, 근본적인 화두가 외국 연구자로부터 시작되었다는 사실은 때로 학문적 갈증을 유발합니다. 한국적인 정서가 담긴 불상이 인도나 일본의 것과 다르듯, 과학 연구 역시 우리만의 고유한 시각과 질문이 필요합니다. 석굴암의 미학에서 과학적 영감을 얻으려는 시도처럼, 자신만의 방향등을 찾아가는 과정은 연구자가 독립적인 개척자로 거듭나기 위한 필수적인 여정이라 할 수 있습니다. 창의적인 연구는 교수와 학생이 과학자로서 동등하게 질문을 마주하는 수평적인 문화에서 싹틉니다. 지위의 차이를 떠나 누구나 자유롭게 의견을 개진하고, 교수의 생각에 반론을 제기할 수 있는 환경은 연구의 질을 높이는 원동력이 됩니다. 특히 학생들에게 개별 프로젝트를 맡겨 초기 단계부터 끝까지 책임지게 하는 방식은 연구자로서의 독립성을 키워줍니다. 수산시장에서 자신의 좌판을 책임지는 상인처럼, 스스로 연구를 이끌어가는 과정은 다소 느릴지라도 결국 어디서든 제 몫을 다하는 독자적인 연구자를 길러내는 소중한 밑거름이 됩니다. 새로운 분야를 개척하는 연구는 마치 해독할 수 없는 이집트 상형문자로 가득한 '로제타 스톤'을 마주하는 것과 같습니다. 초기 단계에서는 방향을 잡지 못해 당혹스러울 때가 많지만, 끊임없는 실험과 분석을 통해 우리가 이해할 수 있는 언어로 지식을 변환해 나가는 과정이 바로 과학입니다. 아인슈타인이 말했듯 실패가 없다는 것은 새로운 시도를 하지 않았다는 증거이기도 합니다. 실패는 연구의 과정에서 피할 수 없는 일부이며, 이를 대범하게 받아들이는 태도가 필요합니다. 예상치 못한 결과 속에서 답을 찾아가는 인내야말로 과학적 진보를 이끄는 핵심입니다. 2차원 자성체와 같은 첨단 분야의 연구는 단기적인 성과보다는 장기적인 호흡과 끈기가 요구됩니다. 수많은 시행착오와 트러블슈팅 과정을 거쳐야 하기에 연구자는 실패에 무뎌질 수 있는 용기를 가져야 합니다. 비록 성과가 나오기까지의 과정은 고되고 심리적으로 힘들 수 있지만, 오랜 시간 몰입하여 얻어낸 결과물을 세상에 내놓는 순간의 보람은 무엇과도 바꿀 수 없습니다. 돌멩이를 연구한다는 소박한 설명 뒤에는 자연의 신비를 밝히려는 거대한 열망이 숨어 있으며, 이러한 몰입의 즐거움이 모여 결국 우리만의 독창적인 과학 기술을 완성하게 됩니다.

박제근

카오스재단연구뭐하지

물리학

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

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

박록진

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지?] 가장 오래된 학문이자 가장 최첨단의 학문, 천문학_황호성 교수 | 서울대학교 "외부은하와 우주론 연구실"

천문학은 인류가 출현한 이래 가장 오래된 학문으로 꼽힙니다. 밤하늘을 올려다보며 달과 해의 움직임에 의문을 품었던 고대인들의 호기심이 그 시작이었습니다. 자연과학의 근간이 되는 이 학문은 단순히 과거의 유산에 머물지 않고, 인간이 우주라는 거대한 공간 속에서 자신의 위치를 확인하려는 본능적인 탐구심을 대변합니다. 이러한 순수한 궁금증은 수천 년의 시간을 넘어 현대 천문학의 발전으로 이어지는 강력한 동력이 되었으며, 인류가 자연을 이해하는 첫 번째 창구가 되었습니다. 오늘날 천문학은 가장 오래된 학문인 동시에 가장 최첨단의 학문으로 불립니다. 약 10조 원이 투입된 제임스 웹 우주 망원경과 같은 장비는 인류 기술력의 결정체라 할 수 있습니다. 우리가 우주의 기원을 밝혀내기 위해서는 이처럼 막대한 자본과 고도의 기술이 집약된 장비가 필수적입니다. 보이지 않는 진실을 포착하기 위해 최첨단 장비를 활용하는 과정은 천문학이 현대 과학의 정점에 서 있음을 증명하며, 우리가 그동안 몰랐던 우주의 새로운 면모를 발견하게 해주는 중요한 열쇠가 됩니다. 우리가 알고 있는 별과 은하 등 눈에 보이는 물질은 우주 전체의 단 5%에 불과합니다. 나머지 95%는 정체가 밝혀지지 않은 암흑 물질과 암흑 에너지로 구성되어 있습니다. 현대 천문학의 핵심 과제는 바로 이 보이지 않는 95%를 이해하는 것입니다. 은하들의 3차원 우주 지도를 제작하고 그들의 움직임을 정밀하게 분석함으로써, 보이지 않는 거대한 힘의 분포와 본질을 추론해 나가는 과정은 우주의 기원을 찾는 여정에서 가장 중요한 이정표가 되며, 보이지 않는 세계를 향한 인류의 도전을 상징합니다. 천문학 연구는 크게 관측, 이론, 기기 제작의 세 분야로 나뉩니다. 보통 한 분야에 집중하는 경우가 많지만, 종합적인 사고를 기르기 위해서는 이 세 가지를 두루 섭렵하는 과정이 필요합니다. 다양한 경험이 축적될 때 현상을 이해하는 시각이 성숙해지고, 비로소 창의적인 연구가 가능해지기 때문입니다. 기획 단계부터 데이터 도출까지 전 과정을 경험하며 얻는 통찰력은 연구자가 복잡한 우주의 원리를 다각도에서 조명할 수 있는 든든한 밑거름이 되어 주며, 학문적 경계를 허무는 창의성의 원천이 됩니다. 연구의 과정은 때로 고독하고 괴롭지만, 학회에서 동료들과 연구 결과를 공유하고 소통하는 순간은 그 모든 고통을 상쇄하는 보람을 줍니다. 천문학자는 혼자만의 세계에 갇히기보다 동료 및 제자들과 협력하며 진리를 탐구하는 사람들입니다. '다른 과학자를 위한 과학자'가 되고자 했던 선구자들의 정신을 이어받아, 함께 연구하며 우주의 비밀을 하나씩 풀어나가는 과정이야말로 천문학이 지닌 진정한 가치이자 매력입니다. 이러한 공동체적 노력은 우리가 우주라는 거대한 신비에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 만드는 힘이 됩니다.

황호성

카오스재단연구뭐하지

천문학

[페스티벌+어스] 필즈상 수상자 허준이교수와 함께 하는 수학콘서트 by 허준이 ㅣ 2022 대한민국 과학축제(페스티벌 어스)

2022년 필즈상 수상자 허준이 교수는 수학의 대중적 관심을 이끌어낸 상징적인 인물입니다. 그는 동료 수학자인 김재원 교수와 함께 유학 시절의 추억을 나누며 수학자가 되기까지의 과정을 회상합니다. 수학은 단순히 어려운 문제를 푸는 학문이 아니라, 사람과 사람이 만나 아이디어를 나누고 함께 성장하는 과정임을 보여줍니다. 그의 이야기는 천재적인 면모 뒤에 숨겨진 평범하고 인간적인 매력을 드러내며 많은 이들에게 깊은 영감을 줍니다. 필즈상은 흔히 '수학계의 노벨상'이라 불리지만, 40세 이하라는 독특한 나이 제한이 있습니다. 이는 수상자가 젊은 나이에 명성을 얻어 이후 오랜 기간 사회에 선한 영향력을 행사하고 학문 발전을 이끌도록 장려하기 위함입니다. 허 교수는 이러한 상의 무게감을 인지하면서도, 대중의 관심과 댓글을 직접 확인하며 소통하는 소탈한 모습을 보입니다. 수학적 업적만큼이나 그가 가진 사회적 역할에 대한 책임감이 돋보이는 대목이라 할 수 있습니다. 수학자는 크게 새로운 이론을 정립하는 '이론가'와 난제를 해결하는 '문제 해결사'로 나뉩니다. 허준이 교수는 자신을 그 중간 지점에 위치한 수학자로 정의합니다. 그는 조합론과 대수기하학이라는 서로 다른 두 분야를 연결하여 수학계에 새로운 놀이터를 제공했습니다. 이는 단순히 정답을 찾는 것을 넘어, 후대 수학자들이 마음껏 뛰어놀 수 있는 새로운 언어와 틀을 개발했다는 점에서 학술적으로 매우 큰 의미를 가집니다. 수학 연구에서 공동 연구는 이제 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 다른 과학 분야가 프로젝트를 나누어 수행하는 분업 형태라면, 수학은 하나의 문제를 두고 서로의 아이디어를 주고받으며 한 발짝씩 나아가는 과정입니다. 허 교수는 공동 연구의 핵심으로 인간적인 유대감을 꼽습니다. 서로 충분히 친해지고 마음이 열렸을 때 비로소 각자가 가진 퍼즐 조각을 맞추어 하나의 정교한 그림을 완성할 수 있기 때문입니다. 수학자의 일상은 업무와 휴식의 경계가 모호하다는 특징이 있습니다. 소파에 누워 눈을 감고 생각에 잠긴 순간조차 수학자에게는 치열한 연구의 시간입니다. 허 교수는 젊은 시절 스스로를 조절하는 데 어려움을 겪기도 했지만, 이제는 가족과 시간을 보내며 적절한 휴식을 취하는 법을 터득했습니다. 유연한 시간 활용은 수학자라는 직업이 가진 큰 장점이자, 끊임없는 사고를 이어가야 하는 이들에게 반드시 필요한 덕목입니다. 허준이 교수와 김재원 교수가 연구하는 조합론은 유한한 집합들 사이의 관계와 패턴을 탐구하는 학문입니다. 허 교수가 현미경으로 아주 작은 대상을 관찰하듯 세밀한 패턴을 찾아낸다면, 김 교수는 망원경으로 거대 구조를 보듯 전체적인 경향성을 연구합니다. 이처럼 같은 분야 안에서도 수학자들은 각기 다른 시각으로 세상을 바라봅니다. 이들의 연구는 서로 다른 대상들이 가진 원초적인 공통점을 발견해 나가는 즐거운 여정입니다. 수학을 공부하는 궁극적인 이유는 지식 습득 그 자체보다 생각하는 힘을 기르는 데 있습니다. 현대 사회에서 수학은 과학과 기술의 기초 언어일 뿐만 아니라, 자신의 논리를 타인에게 엄밀하게 전달하고 설득하는 소통의 도구입니다. 허 교수는 수학적 사고가 인생 전반에 걸쳐 유용한 기술이 될 수 있음을 강조합니다. 정답을 맞히는 기술을 넘어, 세상을 논리적으로 이해하고 소통하는 법을 배우는 것이 바로 수학의 본질입니다.

허준이

카오스재단2022 대한민국 과학축제 ㅣ 페스티벌 어스

수학

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

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

현택환

카오스재단카오스크로스

화학
융합

[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

[연구뭐하지] 김근수 교수_연세대학교 '밴드구조제어연구단' | 실험과 이론 어느 것도 놓치고 싶지 않아! 모멘텀 공간의 전자 구조를 가장 정밀하게 측정할 수 있는 곳

고체 물리학은 우리 주변 물질의 다양한 성질을 과학적으로 분석하고 제어하는 학문입니다. 연세대학교 밴드구조제어연구단은 고체 내 전자들이 실제 공간이 아닌 운동량 공간에서 형성하는 구조를 정밀하게 측정하는 데 집중합니다. 이러한 전자 구조는 물질의 투명도나 전기 전도성 같은 기본적인 물성부터 초전도 현상과 같은 신비로운 물리적 특성까지 결정하는 핵심적인 틀이 됩니다. 연구진은 이를 통해 물질의 메커니즘을 파악하고 인류에게 유용한 방식으로 제어하는 것을 궁극적인 목표로 삼고 있습니다. 기초 과학의 연구 성과는 세상에 미치는 파급 효과가 매우 넓고 깊습니다. 특히 상온 초전도체의 구현은 현대 물리학이 추구하는 거대한 목표 중 하나로, 이것이 실현된다면 인류의 에너지 문제는 획기적인 전환점을 맞이하게 될 것입니다. 전력 수송 과정에서의 에너지 손실을 거의 완벽하게 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 자기 부상 열차와 같은 효율적인 교통 시스템을 통해 사회 전반의 비용을 획기적으로 절감할 수 있기 때문입니다. 이러한 변화는 단순한 기술 발전을 넘어 우리 삶의 방식을 근본적으로 바꾸는 계기가 될 것입니다. 물질의 성질을 깊이 있게 이해하기 위해 연구실에서는 각분해 광전자 분광기(ARPES)라는 첨단 장비를 활용합니다. 이 장비는 물질 내부 전자의 에너지와 운동량 관계를 직접적으로 측정하여 전자 구조를 시각화하는 역할을 합니다. 흥미로운 점은 이러한 실험 과정이 단순히 데이터를 얻는 것에 그치지 않고 이론적인 계산과 밀접하게 연결되어 있다는 것입니다. 학생들은 직접 전자 구조를 계산하고 이를 실험 결과와 비교하며, 이론과 실험이 결합된 입체적인 연구를 수행함으로써 물리학자로서의 역량을 다각도로 성장시킬 수 있습니다. 연구의 지평을 넓히기 위해 연구진은 국내외의 다양한 방사광 가속기 연구소를 적극적으로 활용하고 있습니다. 포항 방사광 가속기를 비롯하여 미국 UC 버클리의 ALS, 영국의 다이아몬드 라이트 소스 등 세계적인 연구 시설을 방문하여 실험을 진행합니다. 이러한 해외 출장은 단순히 연구 장비를 사용하는 기회를 넘어, 24시간 넘게 이어지는 치열한 실험 과정 속에서 선후배 간의 노하우를 전수하고 협력하는 소중한 시간이 됩니다. 낯선 환경에서의 고된 연구 과정은 연구자로서의 끈기를 기르고 글로벌 감각을 익히는 밑거름이 됩니다. 대학원 진학을 고민하는 학생들에게 가장 중요한 것은 지도 교수와의 가치관 공유입니다. 연구 분야의 구체적인 내용도 중요하지만, 교수가 지향하는 연구 스타일과 가치가 본인의 성향과 얼마나 잘 맞는지가 장기적인 성장에 더 큰 영향을 미치기 때문입니다. 전문성을 갖추어 가는 과정은 때로 고통스럽고 치열한 인내를 요구하지만, 국제 무대에서 인정받는 성과를 만들어냈을 때의 성취감은 그 무엇과도 바꿀 수 없습니다. 미래를 위한 투자를 아끼지 않고 세계적인 연구자로 거듭나고자 하는 열정은 연구실을 지탱하는 가장 큰 원동력이 됩니다.

김근수

카오스재단연구뭐하지

물리학

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

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

이현우

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지] 남성현 교수_서울대학교 '해양환경관측연구실' | 배에 오르시지요. 바다를 직접 피부로 느끼면서 연구할 동료 모집!

서울대학교 해양환경관측연구실은 바다에서 일어나는 다양한 물리적 현상을 연구하는 곳입니다. 이곳의 핵심은 '관측'에 있습니다. 연구원들은 직접 배를 타고 현장으로 나가 장비를 설치하고 데이터를 수집합니다. 단순히 이론에 머무는 것이 아니라, 실제 바다라는 거대한 실험실에서 얻은 생생한 자료를 분석하여 해양의 변화를 과학적으로 규명합니다. 배를 타지 않는 시간에도 바다에 설치된 장비들은 끊임없이 정보를 보내오며, 이를 통해 우리 눈에 보이지 않는 바닷속의 역동적인 움직임을 이해하려 노력하고 있습니다. 해수면 상승은 기후 위기의 대표적인 징후이지만, 그 원인은 생각보다 훨씬 복잡합니다. 많은 이들이 남극의 빙하 해빙이나 바닷물의 열팽창만을 떠올리지만, 실제로는 해류 패턴의 변화나 대기와의 상호작용, 심지어 연안의 인공 구조물 설치 등 다양한 요인이 얽혀 있습니다. 연구실에서는 현장 관측 자료를 바탕으로 이러한 변화의 근본적인 원인을 분석합니다. 이러한 연구 결과는 단순한 학술적 성과를 넘어 국가 정책 수립이나 해양 환경 보호를 위한 중요한 기초 자료로 활용되며 사회적 가치를 창출하고 있습니다. 바다 표면의 파도는 누구나 볼 수 있지만, 바닷속 깊은 곳에서 소리 없이 움직이는 '내부파'는 관측 장비 없이는 그 존재를 알기 어렵습니다. 연구실에서는 동해안 등 특정 해역에서 발생하는 단일주기 내부파를 집중적으로 연구하며, 이 파동이 어디에서 생성되어 어떤 경로로 전파되는지를 추적합니다. 보이지 않는 현상을 데이터를 통해 시각화하고 그 물리적 배경을 밝혀내는 과정은 해양학의 정수라 할 수 있습니다. 이러한 연구는 해양 에너지의 흐름과 생태계에 미치는 영향을 이해하는 데 필수적인 열쇠가 되고 있습니다. 해양 관측은 때로 국가적 사명감과 연결되기도 합니다. 울릉도와 독도 인근 해역에서 장기간 관측 장비를 운용하다 보면 타국 순시선의 방해를 받는 등 예상치 못한 어려움에 직면하기도 합니다. 하지만 거친 파도와 외교적 긴장 속에서도 묵묵히 데이터를 수집하는 과정은 우리 바다의 가치를 증명하는 길입니다. 좁은 배 안에서 동료들과 부대끼며 보내는 시간은 서로를 끈끈하게 이어주는 소중한 자산이 되며, 이러한 현장 경험은 연구실에 앉아 있을 때와는 전혀 다른 깊은 통찰력을 제공하고 있습니다. 기후 위기 시대에 바다를 이해하는 것은 인류의 생존과 직결된 문제입니다. 지구온난화로 발생하는 열의 대부분을 바다가 흡수하고 있으며, 해류의 순환과 열교환은 전 지구적인 기상 현상을 결정짓는 핵심 요소입니다. 이제 해양학은 단순한 호기심을 넘어 지구 환경을 지키기 위한 사명감의 영역으로 진입했습니다. 포스트 코로나 시대에는 경제 성장보다 생태와 환경이 우선시되는 만큼, 바다라는 현장에서 직접 피부로 느끼며 자연의 원리를 밝혀내고자 하는 미래 세대의 역할이 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다.

남성현

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지] 박승범 교수_서울대학교 '화학생물학 연구실' | 화학부에서 분자생물학 연구를? 그래서 더 다채로운 바이오 연구를 할 수 있는 곳!

생명 현상은 신비롭고 복잡하지만, 그 본질을 들여다보면 단백질, DNA, RNA와 같은 분자들의 정교한 상호작용으로 이루어져 있습니다. 화학생물학은 이러한 분자 수준에서의 화학적 상호작용을 이해하고 조절함으로써 생명의 비밀을 풀어나가는 학문입니다. 서울대학교 화학부 화학생물학 연구실은 이러한 기초적인 이해를 바탕으로 질병을 치료할 수 있는 새로운 치료제를 개발하는 데 매진하고 있습니다. 분자 수준의 통찰력은 복잡한 생명 현상을 명확하게 규명하는 강력한 도구가 됩니다. 연구실에서는 유기화학적 지식을 기반으로 인체의 신비를 탐구하며, 특히 다양한 질병 모델을 활용한 표현형 기반 스크리닝을 진행합니다. 발굴된 화합물이 어떤 단백질을 표적으로 삼는지, 그리고 어떤 생리적 기전을 통해 치료 효과를 나타내는지 파악하기 위해 TS-FITGE와 같은 독창적인 연구 기법을 활용합니다. 이는 단순히 물질을 발견하는 것에 그치지 않고, 그 물질이 생체 내에서 작용하는 구체적인 경로를 과학적으로 입증하여 신약 개발의 가능성을 높이는 중요한 과정입니다. 이곳의 유기합성 연구는 일반적인 유기화학과는 차별화된 지향점을 가집니다. 단순히 새로운 반응론을 개발하는 것에 머물지 않고, 그 반응이 생물학적으로 어떤 의미를 갖는지 끊임없이 자문합니다. 생물학적 활성이 기대되는 구조를 설계하여 합성하거나, 생명 현상을 실시간으로 관측할 수 있는 형광 분자를 제작하는 등 모든 합성 과정의 중심에는 생물학적 가치가 자리 잡고 있습니다. '왜 이 물질을 만드는가'에 대한 확고한 해답은 연구자들에게 강력한 동기를 부여하며 질병 치료라는 목표를 향해 나아가게 합니다. 연구의 효율성을 극대화하기 위한 아낌없는 지원과 최첨단 시설은 이 연구실의 큰 자랑입니다. 유기합성부터 바이오 실험까지 모든 단계를 한곳에서 마무리할 수 있도록 국내 최고 수준의 장비와 리소스를 갖추고 있습니다. 특히 연구자의 시간을 소중히 여기는 철학에 따라, 학생들이 연구에만 몰두할 수 있는 환경을 조성하는 데 지원을 아끼지 않습니다. 이러한 인프라는 학생들이 각자의 프로젝트를 독립적이면서도 전문적으로 수행할 수 있게 돕는 든든한 밑거름이 되어 줍니다. 다양한 전공 배경을 가진 인재들이 모여 협력하는 문화는 연구실을 더욱 풍요롭게 만듭니다. 교수님은 자신을 정원사에 비유하며, 학생들이 각자의 재능과 관심에 따라 스스로 성장할 수 있도록 돕는 조력자 역할을 자처합니다. 획일적인 방향을 강요하기보다 각자의 나무가 가장 예쁜 꽃을 피울 수 있도록 적절한 가지치기와 지원을 제공하는 것입니다. 미래의 유망한 분야를 쫓기보다 자신이 진정으로 좋아하는 것이 무엇인지 깨닫고 이를 깊이 있게 탐구할 때, 연구자로서의 진정한 성장이 시작됩니다.

박승범

카오스재단연구뭐하지

화학
생명과학

[연구뭐하지] 마틴 스타이네거 교수_서울대학교 '생물정보학 및 기계학습연구실' | 생물학 데이터 연구와 소프트웨어 개발 모두 가능!

서울대학교 생명과학부의 생물정보학 및 기계학습 연구실은 폭발적으로 증가하는 생물학적 데이터를 효율적으로 분석하기 위한 알고리즘을 개발합니다. 마틴 스타이네거 교수님은 컨설팅 분야에서 과학의 길로 들어서며, 수십억 개의 서열을 정렬하고 라벨링하는 빅데이터 처리의 매력에 집중하게 되었습니다. 현재 연구실은 유전체와 바이러스 서열 데이터가 기하급수적으로 늘어나는 상황에서, 이를 감당할 수 있는 속도와 효율성을 갖춘 분석 도구를 만드는 데 주력하고 있습니다. 이는 현대 생명과학의 난제를 해결하는 핵심적인 토대가 됩니다. 연구실의 대표적인 성과물인 MMseqs2는 수십억 개의 서열을 처리할 수 있는 고성능 알고리즘으로, 대규모 데이터셋 분석의 표준으로 자리 잡았습니다. 또한 단백질 구조 예측 분야에서 혁신을 일으킨 ColabFold와 같은 분석 도구들을 통해 딥러닝 커뮤니티에 기여하고 있습니다. 이러한 분석 도구들은 고처리량 단백질 데이터베이스를 구축하고 분석하는 데 필수적이며, 연구자들이 복잡한 생물학적 정보를 보다 빠르고 정확하게 파악할 수 있도록 돕습니다. 기술적 변화에 발맞춘 이러한 소프트웨어 개발은 생물정보학의 지평을 넓히고 있습니다. 연구실의 학생들은 구체적으로 단백질 구조 정렬과 원자 정보 데이터의 효율적인 압축 방법을 연구하고 있습니다. 또한 바이러스 유전체 정보를 활용하여 인플루엔자나 코로나바이러스와 같은 특정 바이러스를 탐지할 수 있는 DNA 서열을 설계하거나, 기존 유전 정보를 바탕으로 새로운 유전자를 예측하는 프로젝트를 수행합니다. 이러한 연구는 단순히 데이터를 처리하는 것을 넘어, 실제 질병 진단과 생명 현상의 이해를 돕는 실질적인 분석 도구를 만드는 과정입니다. 데이터의 성장을 기술적 기회로 바꾸는 것이 이들의 핵심 목표입니다. 생명과학의 근간인 센트럴 도그마(Central Dogma), 즉 DNA에서 RNA를 거쳐 단백질로 이어지는 과정을 컴퓨터 알고리즘으로 구현하는 것은 매우 도전적인 과제입니다. 연구원들은 이 복잡한 생물학적 흐름을 어떻게 효율적으로 전산화할 수 있을지 고민하며, 기존 방식의 미흡한 점을 찾아 개선해 나갑니다. 생물정보학 분야는 여전히 탐험해야 할 영역이 많은 '블루오션'과 같으며, 정보 기술과 생명과학의 결합을 통해 새로운 발견의 가능성이 무궁무진합니다. 이는 연구자들에게 끊임없는 호기심과 탐구 동기를 부여하는 원동력이 됩니다. 이 연구실은 이론적인 사고를 즐기고 꼼꼼한 성격을 가진 학생들에게 최적의 환경을 제공합니다. 파이썬과 파이토치 같은 분석 도구를 활용해 생물학적 문제를 코딩으로 해결하며, 뛰어난 개발자이자 연구자인 교수님의 지도 아래 소프트웨어 개발 및 관리 능력을 키울 수 있습니다. 메타게놈 데이터를 분석하여 새로운 단백질 패밀리를 발견하고 인류의 건강에 기여하는 것은 이들의 궁극적인 지향점입니다. 복잡한 데이터를 분석하고 혁신적인 분석 도구를 만들고자 하는 열정이 있다면, 생물정보학의 미래를 함께 그려나갈 수 있을 것입니다.

마틴 스타이네거

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지] 나한나 교수_서울대학교 '물리해양학연구실' | 먼 곳, 깊은 곳 대양 스케일의 연구실! 네?! 참치 연구도요?!

서울대학교 물리해양학연구실은 해수의 물리적 특성과 해류, 해양 순환을 깊이 있게 탐구하는 곳입니다. 연구진은 특정 해역을 선정하여 수온, 염분, 밀도와 같은 기본적인 물리 변수를 측정하고, 바닷물이 어디로 왜 흐르는지를 과학적으로 분석합니다. 이를 위해 직접 배를 타고 바다로 나가 음파 전달 시간이나 유속을 측정하는 현장 관측부터 인공위성 자료 활용, 수치 모델링까지 다양한 방법을 병행합니다. 이러한 연구는 단순히 자연 현상을 이해하는 데 그치지 않고, 해양 환경의 변화가 수산 자원과 우리 경제에 미치는 영향까지 폭넓게 다룹니다. 대양 연구를 위해 연구진은 국내 최대 규모의 연구선 이사부호를 타고 인도양과 같은 먼 바다로 향합니다. 심해 관측 장비인 PIES를 회수하거나 수온과 염분을 수직적으로 측정하는 XCTD 같은 정밀 장비를 활용하여 귀중한 데이터를 수집합니다. 특히 최근에는 방역 상황으로 인해 한국에서부터 목적지까지 직접 항해하며 수개월간 배 위에서 생활하는 고된 여정을 거치기도 합니다. 눈에 보이지 않는 깊은 바닷속의 변화를 읽어내기 위해 연구원들은 거친 파도와 싸우며 한 지점 한 지점의 데이터를 정성스럽게 쌓아 올리고 있습니다. 물리해양학의 흥미로운 응용 분야 중 하나는 해양 물리 변화를 통한 어획량 예측입니다. 예를 들어, 해수 온도의 변화에 따라 참치와 같은 주요 수산 자원의 이동 경로가 달라지는데, 이를 물리적으로 분석하면 사회 경제적 어획량 변동을 예측할 수 있습니다. 뜨거운 바닷물이 동서로 움직이는 현상에 맞춰 참치 떼가 이동하는 원리를 파악하는 연구는 해양 과학이 실생활과 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 잘 보여줍니다. 연구실에서는 이처럼 개별 연구자의 관심사에 따라 대양의 물리적 변화가 사회 경제적 요소에 미치는 영향을 다각도로 분석하고 있습니다. 이곳 연구실은 구성원 각자의 개성과 연구 분야를 존중하는 자유로운 분위기를 자랑합니다. 마치 넓은 텃밭에서 자신이 원하는 작물을 심고 가꾸듯, 물리해양학라는 큰 틀 안에서 연구자 스스로가 주제를 결정하고 독립적으로 연구를 수행합니다. 교수님의 차분하고 상냥한 지도 아래 학생들은 수평적인 관계에서 학문적 역량을 키워나갑니다. 정해진 출퇴근 시간 없이 개인의 스케줄을 효율적으로 관리할 수 있는 환경은 연구자들이 오로지 탐구에만 몰입할 수 있도록 돕습니다. 이러한 자율성은 창의적인 연구 결과로 이어지는 중요한 밑거름이 됩니다. 바다는 인류가 아직 다 알지 못하는 미지의 영역이기에 연구할 주제가 무궁무진합니다. 먼 바다에서 얻은 작은 데이터 한 점이 지구 전체의 환경 변화를 이해하는 결정적인 열쇠가 되기도 합니다. 다양한 국적의 연구자들과 교류하며 세계 곳곳의 바다를 누비는 과정은 물리해양학만이 가진 독특한 매력입니다. 과거와 현재의 바다를 이해함으로써 미래의 지구 환경 변화를 예측하는 일은 인류의 생존과도 직결된 중요한 과업입니다. 학문적 호기심을 바탕으로 스스로 길을 개척하고자 하는 이들에게 물리해양학은 끝없는 도전의 장이 되어줄 것입니다.

나한나

카오스재단연구뭐하지

물리학
지구환경과학

[연구뭐하지] 원중호 교수_서울대학교 '통계계산연구실' | 이렇게나 고차원적인 대용량 자료를 다룬다고요?! 이런 연구실 흔치 않습니다

서울대학교 통계계산연구실은 고성능 컴퓨팅(HPC)을 활용하여 통계학의 복잡한 계산 문제를 해결하는 데 집중하고 있습니다. 기존의 방식으로는 예측 모델을 구동하는 데 약 1,000시간이 소요되던 작업을 알고리즘 최적화를 통해 단 30분에서 1시간 내외로 단축하는 것이 이들의 주요 목표입니다. 단순히 계산 속도를 높이는 것을 넘어, 하드웨어의 제약과 수학적 복잡성을 동시에 고려하며 실용적인 통계 문제의 해답을 찾아가는 과정을 연구의 핵심으로 삼고 있습니다. 이곳은 스스로를 '문제를 만드는 곳'이라 정의할 만큼 도전적인 연구를 수행합니다. 일반적인 통계 분석으로는 다루기 힘든 MRI 데이터와 같은 고차원 대용량 자료를 직접 처리하는 것이 특징입니다. 일반 컴퓨터의 메모리에 담기조차 어려운 방대한 데이터를 다루기 위해 빠른 알고리즘을 개발하고, 이를 뒷받침할 수 있는 강력한 컴퓨팅 자원과 기술을 활용합니다. 수학적 기반 위에서 데이터의 한계를 극복해 나가는 과정은 연구실만의 독보적인 경쟁력이 됩니다. 연구실의 분위기는 매우 자유롭고 수평적입니다. 정해진 출퇴근 시간 없이 구성원들이 각자의 리듬에 맞춰 연구에 몰입하며, 교수와 학생 사이에도 존댓말을 사용하며 서로를 존중하는 문화를 유지하고 있습니다. 다만, 일주일씩 걸리는 긴 계산 결과를 확인하기 위해 새벽까지 모니터를 지켜보는 열정 때문에 밤낮이 바뀌는 경우도 종종 발생합니다. 언제 어디서든 결과를 확인할 수 있는 시스템 덕분에 연구에 대한 몰입도가 자연스럽게 높아지는 환경이 조성되어 있습니다. 소수 정예로 운영되는 연구실 공간은 학생들의 창의적인 아이디어와 개성으로 채워져 있습니다. 코딩 중 쌓이는 스트레스를 해소하기 위해 아두이노를 활용한 '빅 엔터키' 쿠션을 직접 제작해 사용하는 등 유쾌한 실험 정신이 돋보입니다. 첨단 기술에 관심이 많은 학생들이 모여 있기에 연구실 곳곳에는 새로운 기술적 시도들이 스며들어 있습니다. 이러한 유연한 사고방식은 복잡한 이론적 문제를 해결해 나가는 과정에서 중요한 원동력이 되어 줍니다. 통계계산연구실은 수리적 이론에 대한 깊은 관심과 함께 뛰어난 코딩 능력을 갖춘 인재를 기다리고 있습니다. 특히 일반적인 노트북으로는 해결하기 어려운 대규모 데이터를 통계적으로 다뤄보고 싶어 하는 도전 정신이 필수적입니다. 데이터의 크기가 기하급수적으로 커지는 현대 사회에서, 계산 과정의 중복성을 줄이고 효율적인 알고리즘을 설계하는 능력은 매우 중요합니다. 방대한 자료 속에서 빠르게 통찰을 얻어내는 과정은 연구자에게 큰 희열을 선사할 것입니다.

원중호

카오스재단연구뭐하지

수학

[연구뭐하지] 양범정 교수_서울대학교 '위상물리이론연구실' | 위상 물질 연구로 우주의 구성을 알아보아요

서울대학교 위상물리이론연구실은 고체 물질의 물성을 연구함으로써 우주의 근본 원리를 탐구하는 곳입니다. 이곳의 주된 연구 주제인 위상 물질은 그 성질을 결정하는 근본 입자들이 우주 공간에 존재하는 입자들과 유사한 특성을 지니고 있습니다. 연구진은 고체 내의 입자 거동을 분석하여 우주를 구성하는 입자들의 성질을 규명하고자 노력합니다. 이는 거대한 우주의 신비를 작은 고체 물질이라는 매개체를 통해 실험실 안에서 확인하려는 독특하고도 매력적인 접근 방식이라 할 수 있습니다. 연구실에서는 응집물질물리학 이론 전반을 다루며, 특히 위상적 성질을 가진 물질에 깊은 관심을 두고 있습니다. 최근에는 위상 반금속뿐만 아니라 위상 초전도체에 관한 연구가 활발히 진행 중입니다. 어떤 환경에서 이러한 초전도 현상이 가장 안정적으로 나타나는지, 그리고 그 물질이 가진 고유한 위상적 성질을 어떠한 방식으로 관측할 수 있는지가 주요 연구 과제입니다. 이론적 가설을 세우고 이를 증명하기 위한 정교한 접근이 이 연구의 핵심을 이룹니다. 이곳의 연구 문화는 매우 수평적이고 자유로운 분위기를 자랑합니다. 구성원들이 각자 상이한 세부 주제를 연구하고 있음에도 불구하고, 서로의 연구에 대해 자연스럽게 토론하고 의견을 나누는 문화가 정착되어 있습니다. 새로운 분야를 공부할 때 동료들과의 지적 교류는 큰 힘이 되며, 이는 연구실 내의 활발한 토론 문화를 활성화하는 계기가 됩니다. 또한, 퇴근 후 배드민턴과 같은 운동을 함께 즐기며 체력을 기르고 유대감을 쌓는 등 일과 삶의 균형을 중시하는 모습도 인상적입니다. 대학원 과정은 스스로 문제를 설정하고 해결책을 찾아가는 고독하고도 치열한 과정입니다. 따라서 지적인 자신감과 더불어 새로운 문제에 도전하려는 강한 의지가 필요합니다. 연구는 단거리 경주가 아닌 장기전이기에, 공부에만 매몰되기보다는 운동과 같은 취미를 통해 건강한 체력을 유지하는 것이 중요합니다. 창의적인 아이디어를 가지고 문제를 함께 고민할 준비가 된 학생들에게 이곳은 열려 있습니다. 단순한 지식 습득을 넘어 자신만의 연구 분야에서 전문가로 성장하려는 태도가 무엇보다 강조됩니다. 고체물리학의 가장 큰 매력은 이론과 실험의 조화를 직접 확인할 수 있다는 점에 있습니다. 위상 물질을 구성하는 저에너지 근본 입자들은 여러 형태의 새로운 페르미온으로 이루어져 있는데, 이는 우주 공간에 존재하는 입자들과 그 궤를 같이합니다. 우주 공간의 입자들은 실험적 검증이 매우 어렵지만, 고체 내의 페르미온은 실험실에서의 측정을 통해 그 물성을 직접 관찰할 수 있습니다. 이러한 접근성은 기초 과학의 근본적인 질문에 대한 답을 보다 명확하고 구체적으로 제시해 주는 중요한 통로가 됩니다.

양범정

카오스재단연구뭐하지

물리학

[연구뭐하지] 정성훈 교수_서울대학교 '입자물리현상론 연구실' | 물리학은 그렇게 심오한 학문이 아니에요!!

입자물리 현상론은 초기 우주와 미시 세계에서 일어나는 온갖 현상을 탐구하는 학문입니다. 우주 전체 에너지의 25%를 차지하면서도 그 실체가 직접 확인되지 않은 암흑 물질은 이 분야의 가장 큰 수수께끼입니다. 연구자들은 보이지 않는 존재를 증명하기 위해 다양한 가능성을 열어두고 연구하며, 우리가 아는 우주의 지평선 너머에 무엇이 있을지 끊임없이 질문을 던집니다. 이러한 과정은 우주의 근본 원리를 밝히는 동시에 우리가 상상하지 못한 새로운 미래를 여는 열쇠가 됩니다. 이 연구실은 입자물리학, 우주론, 중력파 등 여러 분야를 유기적으로 연결하여 연구를 진행합니다. 얼핏 서로 다른 분야처럼 보일 수 있으나, 초기 우주라는 지점에서 이들은 긴밀하게 맞닿아 있습니다. 특히 현상론은 추상적인 이론과 구체적인 실험 사이를 잇는 다리 역할을 수행합니다. 이론적 질문에 답할 수 있는 실험을 설계하거나, 현재 진행 중인 실험 결과가 이론적으로 어떤 의미를 갖는지 해석하는 것이 이들의 핵심적인 임무라고 할 수 있습니다. 암흑 물질은 빛이나 전하와 상호작용하지 않기에 그 성질을 밝히기가 매우 어렵습니다. 존재가 알려진 지 수십 년이 흘렀음에도 여전히 베일에 싸여 있는 이유입니다. 연구진은 아인슈타인의 장 방정식과 같은 물리 법칙을 바탕으로, 확률적인 현상과 비확률적인 자연 현상을 모두 아우르며 우주의 가장 작은 구성원들이 어떻게 상호작용하는지 그 비밀을 풀어나가고 있습니다. 중력파는 이 보이지 않는 세계의 비밀을 풀어줄 중요한 단서가 될 것으로 기대됩니다. 훌륭한 물리학자가 되기 위해서는 거창하고 심오한 이론에만 매몰되기보다 우리 주변의 일상적인 현상에 관심을 가져야 합니다. 밤길의 자동차 전조등이 퍼져 보이는 이유나 하늘이 파란 이유 같은 소박한 질문들이 사실은 물리학의 본질과 맞닿아 있기 때문입니다. 또한 한 가지 주제에만 깊게 파고들기보다는 다양한 현상에 호기심을 느끼고 새로움을 추구하는 태도가 중요합니다. 익숙한 풍경 속에서 낯선 물리 법칙을 발견하려는 노력이 우주의 비밀에 다가가는 첫걸음이 됩니다. 미지의 영역을 탐구하는 과정에는 필연적으로 슬럼프와 어려움이 따르기 마련입니다. 하지만 이를 극복하는 회복 탄력성을 갖추고 꾸준히 나아가는 것이 과학자로서의 중요한 자질입니다. 수학과 물리학을 사랑하며 우주의 비밀을 실험 가능한 영역에서 풀어보고 싶은 열정이 있다면 누구나 이 탐험에 동참할 수 있습니다. 상상하기 어려운 영역을 다루기에 진입 장벽은 높지만, 그만큼 연구의 과정은 가치 있습니다. 학계의 미래를 이끌어갈 새로운 인재들이 이 흥미로운 여정에 함께하기를 기대합니다.

정성훈

카오스재단연구뭐하지

물리학

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

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

이성근

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지] 이시구로 마사테루 교수_서울대학교 '태양계연구실' | 생명과 행성의 신비를 밝히기 위해!

지구라는 행성의 유일무이함은 어디에서 기인했을까요? 서울대학교 물리천문학부 태양계 연구실은 이러한 근원적인 호기심에서 출발하여 생명과 행성의 기원을 탐구합니다. 연구의 주된 대상은 소행성, 혜성, 그리고 태양계 외곽 천체와 같은 소천체들입니다. 이들은 약 46억 년 전 태양계가 형성될 당시의 흔적을 고스란히 간직한 원시 물질들로, 태양계의 탄생과 진화 과정을 이해하는 데 결정적인 열쇠를 제공합니다. 연구실은 지상 망원경을 이용한 관측 데이터와 우주 탐사선의 자료를 결합하여 이 신비로운 천체들의 정체를 밝혀내고 있습니다. 연구실에서는 관측과 이론적 모델을 병행하여 태양계 천체들의 진화 과정을 심도 있게 조사합니다. 구체적으로는 일본의 하야부사 탐사선이 촬영한 소행성 '이토카와'의 자료를 분석하여 천체의 스펙트럼을 구하고 진화 과정을 연구하거나, 혜성의 표면 특성을 조사하기도 합니다. 혜성은 태양 형성 이후 행성으로 성장하지 못한 채 우주 공간을 떠도는 원시적인 파편입니다. 태양에 접근할 때 방출되는 물질의 물리적, 화학적 특성과 궤도 역학을 분석함으로써, 연구자들은 수십억 년 전 탄생의 순간까지 거슬러 올라가는 시간 여행을 수행하며 우주의 역사를 재구성합니다. 국내에서 태양계 천문학을 집중적으로 연구하는 곳은 드물기에, 이곳의 연구 환경은 매우 특별합니다. 교수님과 학생들 사이의 활발한 소통은 연구실의 가장 큰 자산입니다. 특히 이메일을 통한 세밀한 대화와 긴 시간 이어지는 연구 미팅은 학생들의 연구를 하나하나 꼼꼼하게 점검하는 과정입니다. 이러한 지도 방식은 연구의 속도를 높이고 질을 향상시키는 원동력이 됩니다. 교수님이 직접 솔선수범하며 연구에 매진하는 모습은 학생들에게 큰 귀감이 되며, 과학자로서 갖추어야 할 성실함과 책임감을 자연스럽게 배우는 계기가 됩니다. 태양계의 기원이라는 거대한 질문에 답하기 위해서는 열린 사고가 필수적입니다. 다양한 천체를 여러 방법으로 연구하다 보면 각기 다른 결과들을 하나의 큰 그림으로 연결하는 통찰력이 요구되기 때문입니다. 따라서 동료의 연구를 존중하고 수용하는 관용적인 태도가 중요하며, 서로의 지식을 나누며 함께 성장하는 문화가 정착되어 있습니다. 또한 국제적인 협력이 빈번한 분야 특성상 외국어 능력 또한 연구의 지평을 넓히는 데 도움이 됩니다. 이러한 환경 속에서 학생들은 단순한 지식 습득을 넘어 진정한 연구자로서의 자질을 갖추어 나갑니다. 태양계 연구실의 시선은 이제 미래를 향하고 있습니다. 지상 관측을 넘어 직접 탐사선을 보내거나 국제적인 우주 프로젝트에 참여하는 등 연구의 영역을 끊임없이 확장하고 있습니다. 선배 연구자들의 노하우와 젊은 연구자들의 열정이 결합되어 세계적 수준의 연구 성과를 창출하고 있으며, 이는 인류가 가진 근원적인 궁금증을 해결하는 밑거름이 될 것입니다. 젊은 세대 연구자들이 주도할 생명의 기원 탐구와 소천체 연구는 앞으로도 계속될 것이며, 이들의 도전은 태양계의 비밀을 풀고 인류의 지식 체계를 한 단계 더 높은 곳으로 이끌 것입니다.

Ishiguro Masateru(이시구로 마사테루)

카오스재단연구뭐하지

천문학

[연구뭐하지] 이원종 교수_서울대학교 '격자게이지이론연구실' | 시공간을 유한하게 쪼개는 격자게이지이론

현대 물리학에서 시공간은 본래 연속적인 개념이지만, 이를 컴퓨터로 구현하기에는 자유도가 무한하다는 한계가 있습니다. 격자게이지이론은 이러한 시공간을 유한한 격자 형태로 쪼개어 컴퓨터 프로그래밍이 가능하도록 만드는 혁신적인 방법론입니다. 연구자들은 복잡한 자연의 강력 현상을 수치화하여 계산한 뒤, 격자 간격을 다시 영으로 수렴시키는 과정을 통해 우리가 실제로 살아가는 연속적인 시공간의 물리적 결과를 도출해냅니다. 이는 기존의 해석적인 방법으로는 풀기 어려웠던 복잡한 방정식들을 해결하는 핵심적인 열쇠가 되어 현대 물리학의 발전을 이끌고 있습니다. 물리학의 세계는 새로운 이론을 제안하는 이론 물리와 이를 객관적으로 검증하는 실험 물리로 나뉩니다. 격자게이지이론 연구실은 손으로 직접 계산하기 어려운 이론치들을 슈퍼컴퓨터를 활용해 정밀하게 산출해내는 역할을 수행합니다. 이렇게 도출된 이론치가 실험치와 일치하는지 확인함으로써 현대 물리학의 근간인 표준 모형의 정밀도를 검증하며, 기존 이론이 가진 잠재적인 문제점이나 새로운 물리 법칙의 가능성을 깊이 있게 탐구합니다. 이론과 실험의 간극을 메우는 이러한 작업은 우주의 근본 원리를 이해하는 데 필수적인 과정이라 할 수 있습니다. 연구진은 엡실론 K 파라미터나 메존의 붕괴 상수와 같은 정밀한 물리량들을 계산하기 위해 직접 슈퍼컴퓨터를 설계하고 구축합니다. 시중의 부품들을 직접 조립하고 운영체제를 설치하며 연구에 최적화된 계산 환경을 만드는 과정은 그 자체로 거대한 도전입니다. 때로는 컴퓨터를 구축하는 데에만 수년의 시간이 소요되기도 하지만, 이러한 과정을 통해 연구자들은 물리학적 지식뿐만 아니라 고도의 전산 능력까지 겸비하게 됩니다. 성경 속 지명을 딴 컴퓨터들은 지금 이 순간에도 우주의 신비를 풀기 위한 방대한 연산을 묵묵히 수행하며 연구의 든든한 버팀목이 되어줍니다. 연구실의 교육 철학은 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 학계에서 독자적으로 생존할 수 있는 연구자를 양성하는 데 집중되어 있습니다. 지도 교수의 엄격한 훈련 방식은 학생들이 자신의 연구 결과에 대해 누구에게도 의존하지 않고 스스로 증명해낼 수 있는 역량을 갖추게 하려는 의도에서 비롯됩니다. 이러한 혹독한 과정은 연구자가 학계의 리더로서 성장하기 위한 필수적인 밑거름이 됩니다. 자유로운 토론 분위기와 서로의 시간을 존중하는 문화 속에서 학생들은 점차 한 사람의 당당한 과학자로서 주체성을 확립해 나가며 미래의 연구를 준비합니다. 격자게이지이론의 길은 과거 프린스턴 대학교와 컬럼비아 대학교 시절, 컴퓨터를 활용한 물리 연구의 비전을 제시받았던 경험에서 시작되었습니다. 양성자의 질량이나 하드론의 특성을 직접 계산해낼 수 있다는 사실은 연구자들에게 커다란 지적 호기심과 재미를 선사합니다. 이론적으로만 존재하던 이론치들을 컴퓨터를 통해 구체화하고, 이를 실제 실험 결과와 대조해보는 과정은 물리학이 가진 본연의 매력을 보여줍니다. 비록 과정은 어렵고 복잡할지라도 우주의 근본 원리를 수치로 증명해가는 여정은 과학자들에게 멈출 수 없는 열정의 원동력이 되어줍니다.

이원종

카오스재단연구뭐하지

물리학
천문학

[연구뭐하지] 손석우 교수_서울대학교 '날씨/기후역학실험실' | 날씨를 결정하는 현상들을 밝혀내고 싶다면?

서울대학교 지구환경과학부의 날씨/기후역학실험실은 고기압, 저기압, 제트기류 등 날씨를 결정하는 다양한 기상 인자들을 연구합니다. 특히 '원격 상관'이라는 현상에 주목하는데, 이는 물리적으로 멀리 떨어진 지역의 기상 현상이 특정 지역의 날씨와 기후에 지대한 영향을 미치는 것을 의미합니다. 대표적인 예로 적도 동태평양의 엘니뇨가 동아시아 기후에 미치는 영향을 들 수 있습니다. 연구실은 이러한 원격 상관이 기후 변화에 따라 어떻게 변하는지, 그리고 중고위도와 성층권-대류권 사이에서 어떤 상호작용이 일어나는지를 심도 있게 분석하며 미래의 기후를 예측하고자 노력하고 있습니다. 이곳은 구성원들의 성격과 연구 주제가 매우 다양하여 기후라는 큰 틀 안에서 각기 다른 관심사를 가진 학생들이 모여 다채로운 연구를 수행하고 있습니다. 교수님이 제시하는 가이드라인 안에서 선후배 간의 격식 없는 토론과 상호 존중이 이루어지는 분위기는 학생들이 자기 주도적으로 연구에 몰입할 수 있는 든든한 토양이 되어줍니다. 이러한 수평적인 문화 덕분에 학생들은 자신의 아이디어를 자유롭게 제안하고 검증하며 학문적 성장을 이뤄냅니다. 또한, 연구실은 학생들이 능동적으로 자신의 연구를 설계하고 만들어갈 수 있는 환경을 제공하는 데 중점을 둡니다. 연구의 범위는 이름만큼이나 방대합니다. 공간적으로는 적도에서 극지방까지, 고도로는 지표면에서 성층권에 이르는 고층 대기까지 아우릅니다. 여름철 폭염이나 겨울철 한파와 같은 계절적 변동성뿐만 아니라, 비행기가 운항하는 고도인 성층권의 역학적 특성도 주요 연구 대상입니다. 최근에는 미세먼지와 같은 환경 문제도 다루고 있습니다. 중국에서 유입되는 미세먼지의 경로를 추적하거나, 적도 지역의 기상 현상이 한반도의 대기 질에 어떤 영향을 주는지 다양한 스케일에서 분석하며 기후 시스템의 복잡한 연결 고리를 이해하는 데 주력하고 있습니다. 학문적 열정 못지않게 연구실의 공동체 문화도 활기차게 운영됩니다. 2년에 한 번씩 열리는 연말 송년회는 단순한 모임을 넘어 파트너를 동반하는 파티 형식으로 진행되어 교수님 가족과 지인들이 함께 어우러지는 축제의 장이 됩니다. 파티가 열리지 않는 격년에는 다 같이 공연을 관람하는 등 정서적 교류를 나누며 연구로 쌓인 피로를 해소합니다. 이러한 유연하고 즐거운 분위기는 연구실 구성원들 사이의 유대감을 강화하며, 자유로운 질문과 토론이 일상화된 수평적인 연구 문화를 유지하는 원동력이 됩니다. 기후와 날씨는 매우 넓은 학문적 영역이기에, 연구자를 꿈꾸는 학생들에게는 무엇보다 호기심과 끈기가 요구됩니다. 석사와 박사 과정이라는 긴 호흡의 여정을 견디기 위해서는 한자리에 오래 앉아 탐구할 수 있는 인내심과 자기 주도적인 태도가 중요하기 때문입니다. 또한, 너무 이른 시기에 세부 전공을 확정 짓기보다는 시야를 넓게 가지고 다양한 가능성을 열어두는 자세가 필요합니다. 충분한 정보를 바탕으로 본인에게 가장 잘 맞는 연구 주제를 찾아 나갈 때, 비로소 기후 과학이라는 거대한 바다에서 자신만의 항로를 성공적으로 개척할 수 있을 것입니다.

손석우

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지] 김기훈 교수_서울대학교 '첨단복합물질상태 연구실' | 극한 물리 조건 속 물질의 현상을 이해하다!

극한 조건 물리 연구는 일상에서 접하기 힘든 물리적 환경에서 물질이 어떻게 거동하는지를 탐구하는 학문입니다. 원자가 규칙적으로 배열된 고체를 대상으로 초고자기장이나 초고압, 그리고 절대영도에 가까운 극저온 상태를 인위적으로 조성하여 그 속에서 나타나는 새로운 물성을 근본적으로 이해하고자 노력합니다. 이러한 연구는 물질의 본질적인 특성을 파악하고 인류가 아직 도달하지 못한 물리적 영역을 개척하는 데 중요한 의미를 지닙니다. 특히 복합적인 원소들로 이루어진 신물질을 직접 합성하고 그 변화를 관찰하는 과정은 현대 물리학의 지평을 넓히는 핵심적인 작업이라 할 수 있습니다. 연구의 시작은 세상에 없던 신물질을 합성하는 것에서부터 출발합니다. 최소 3개에서 5개에 이르는 다양한 원소들을 조합하여 신물질을 만들어내고, 이를 단결정이나 다결정, 혹은 얇은 박막 형태로 성장시킵니다. 이렇게 탄생한 시료들에 극저온과 초고압, 초고자기장이라는 극한의 조건을 가했을 때 일어나는 현상을 종합적으로 측정합니다. 이는 단순히 이론적인 예측을 넘어 실제 물질이 보여주는 경이로운 변화를 직접 확인하고 데이터로 증명해내는 도전적인 과정입니다. 연구자들은 이러한 과정을 통해 물질의 숨겨진 원리를 하나씩 밝혀나갑니다. 초전도체나 자성 연구를 수행하기 위해서는 온도를 2~4 켈빈 수준의 극저온으로 낮추는 기술이 필수적입니다. 이를 위해 액체 헬륨이 사용되는데, 비용 문제로 인해 일반적인 연구 환경에서는 접근이 쉽지 않은 경우가 많습니다. 하지만 체계적인 인프라가 갖춰진 연구실에서는 액체 헬륨 수급에 대한 걱정 없이 실험에 몰입할 수 있는 환경을 제공합니다. 안정적인 저온실 운영은 연구자들이 물리적 한계에 도전하며 다양한 실험적 시도를 마음껏 펼칠 수 있게 하는 든든한 기반이 됩니다. 이러한 인프라는 연구의 질을 높이고 실험의 연속성을 보장하는 핵심 자산입니다. 연구의 무대는 국내에만 국한되지 않고 전 세계로 확장됩니다. 특히 초고자기장 실험의 경우 미국 탈라하시에 위치한 국립 고자기장 연구소와 같은 세계적인 기관과 협력하여 수행되기도 합니다. 학생들은 해외 출장을 통해 글로벌 연구 트렌드를 익히고 국제 학회에 참여하며 시야를 넓힐 기회를 얻습니다. 또한 장기적인 연구를 위해 체력 관리와 어학 공부를 지원하는 등 연구자의 성장을 돕는 복지 체계는 학생들이 연구에 전념하면서도 균형 잡힌 생활을 유지할 수 있도록 돕는 중요한 요소입니다. 이는 학계에서 글로벌한 역량을 발휘할 수 있는 밑거름이 됩니다. 극한 조건 물리 연구실을 상징하는 키워드는 '수제 맥주와 운동화'입니다. 이는 직접 무언가를 만들어내는 즐거움과 미지의 영역을 향해 끊임없이 발을 내딛는 탐험 정신을 의미합니다. 우주 전체를 놓고 보았을 때 지구 밖의 수많은 물질은 이미 극한의 조건 속에 놓여 있으며, 이를 연구하는 것은 인류가 아직 가보지 못한 영역에 발자국을 남기는 일과 같습니다. 창의적인 노력과 진취적인 자세를 가진 연구자들에게 이 분야는 무궁무진한 가능성이 열려 있는 도전의 장이 될 것입니다. 새로운 발견을 향한 열정은 곧 인류 지식의 경계를 확장하는 원동력이 됩니다.

김기훈

카오스재단연구뭐하지

물리학

[연구뭐하지] 샤샤 트리페 교수_서울대학교 '활동성 은하핵 연구실' | 은하와 블랙홀을 집중 연구! 우주의 신비를 밝혀라

서울대학교 사샤 트리페 교수님 연구실은 외부 은하 천체물리학을 전문적으로 탐구하며, 특히 은하 중심의 초거대 질량 블랙홀인 활동성 은하핵(AGN)을 중점적으로 연구합니다. 은하 내 성간 가스는 수백만 도에 달하는 초고온 상태로 존재하며, 이는 우주에서 가장 역동적인 현상 중 하나로 꼽힙니다. 연구진은 전 세계의 다양한 망원경을 활용해 수십만 광년 거리의 우주를 관측하며, 광년 단위의 거대한 구조부터 아주 미세한 규모의 물리 현상까지 아우르는 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 주요 과제 중 하나는 은하 중심부에서 간헐적으로 발생하는 강력한 감마선 폭발의 기원과 메커니즘을 규명하는 것입니다. 초거대 질량 블랙홀은 '제트(Jet)'라고 불리는 거대한 플라즈마 방출물을 내뿜는데, 이 과정에서 발생하는 물리적 현상이 바로 감마선 폭발입니다. 연구원들은 전파 관측 데이터를 통해 이 제트가 어떻게 형성되고 어떤 과정을 거쳐 광속에 가까운 엄청난 속도를 얻게 되는지 추적하며, 아직 베일에 싸인 제트의 구체적인 발생 위치와 가속 원리를 밝히는 데 주력하고 있습니다. 이곳 연구실의 가장 큰 특징은 교수와 학생 사이의 수평적이고 존중하는 문화에 있습니다. 사샤 트리페 교수님은 학생들을 단순한 제자가 아닌 연구 파트너로 대하며, 자유로운 소통이 가능한 환경을 조성합니다. 이러한 분위기 덕분에 학생들은 권위적인 구조에서 벗어나 자신의 연구에 더욱 몰입할 수 있으며, 선후배 간에도 서로의 연구를 지지해 주는 긍정적인 유대감이 형성되어 있습니다. 이는 대학원 생활의 심리적 안정감을 제공하며 창의적인 연구 성과를 내는 밑거름이 됩니다. 천문학 연구는 방대한 관측 자료를 분석해야 하므로 상당한 시간과 인내심이 요구됩니다. 따라서 연구실에서는 스스로 문제를 해결하려는 독립적인 태도와 끈기 있게 연구에 매진하는 열정을 가진 인재를 높게 평가합니다. 또한 미세한 데이터를 찾아내는 예리한 관찰력과 더불어, 좋은 연구 주제와 동료를 만나는 긍정적인 에너지 또한 중요한 요소로 언급됩니다. 연구원들은 이러한 자질을 바탕으로 매일의 연구 루틴을 성실히 수행하며 우주의 비밀을 풀기 위한 최적의 과정을 만들어가고 있습니다. 미래의 과학자를 꿈꾸는 이들에게 가장 중요한 것은 자신이 진정으로 설레는 분야를 찾는 일입니다. 천문학은 단순히 직업으로서의 선택이 아니라, 우주에 대한 순수한 호기심과 애정을 가진 이들을 위한 학문이기 때문입니다. 자신이 좋아하는 일을 지속할 때 비로소 진정한 성공과 학문적 성취를 이룰 수 있으며, 이러한 내면의 동기부여는 연구를 즐겁게 지속하게 하는 강력한 원동력이 됩니다. 연구실은 이러한 열정을 가진 이들과 함께 우주의 거대한 비밀을 밝히는 여정을 계속하고자 합니다.

Sascha Trippe(샤샤 트리페)

카오스재단연구뭐하지

천문학

[연구뭐하지?] 윤태영 교수_서울대학교 '막단백질단분자 연구실' | 과학계의 신대륙, 막 단백질의 세계로 오세요

서구 문명이 콜럼버스의 신대륙 발견을 통해 비약적인 발전을 이룩했듯이, 과학 연구에서도 아무런 보장이 없는 새로운 분야를 개척하려는 개척자 정신은 매우 중요합니다. 서울대학교 막 단백질 단분자 연구실은 이러한 개척자 정신을 바탕으로 막 단백질이 형성되는 복잡한 과정을 탐구하고 있습니다. 특히 이곳에서 독자적으로 개발한 '단분자 자기 집게' 기술은 자석의 힘을 이용해 단백질 분자 하나를 정밀하게 조절하며 그 구조적 변화를 관찰할 수 있게 해줍니다. 이는 생명 현상의 근원을 단분자 수준에서 이해하려는 혁신적인 시도로 평가받으며 세계적인 주목을 받고 있습니다. 연구실은 크게 두 팀으로 나뉘어 각기 다른 접근 방식으로 생명과학의 난제를 풀어나갑니다. 한 팀은 암과 밀접하게 연관된 막 단백질을 중심으로 단백질 간의 상호작용을 형광 기술을 통해 실시간으로 관찰하며, 다른 팀은 단분자 자기 집게를 이용해 단백질에 물리적인 힘을 가함으로써 그 안정성과 에너지 상태를 분석합니다. 이러한 연구는 단순히 기초 과학에 머물지 않고 향후 신약 개발의 물리적 토대를 마련하는 데 기여합니다. 생물학뿐만 아니라 물리, 화학, 수학적 지식을 아우르는 다학제적 접근은 이 연구실이 가진 강력한 경쟁력 중 하나로, 복잡한 생명 현상을 다각도에서 조명합니다. 자유로운 토론 문화와 자기주도적인 연구 환경은 학생들이 전문가로서 성장할 수 있는 훌륭한 밑거름이 됩니다. 스스로 문제를 찾고 해결하려는 의지를 갖춘 연구자들은 동료들과의 활발한 교류를 통해 지식의 스펀지처럼 성장해 나갑니다. 연구실 구성원들은 서로의 재능을 공유하며 남에게 도움을 구하는 것을 주저하지 않는 유연한 사고방식을 공유합니다. 남들이 가지 않은 새로운 길을 선택하여 자신만의 희소성을 확보하는 것, 그것이 바로 이 연구실이 지향하는 궁극적인 가치이자 지속 가능한 연구의 원동력입니다. 이러한 과정을 통해 연구자들은 단순한 지식 습득을 넘어 세상을 바라보는 깊이 있는 통찰력을 갖추게 됩니다.

윤태영

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 이현숙 교수_서울대학교 '암세포생물학연구실' | 암세포 연구실은 사이언스 어벤져스입니다

서울대학교 암세포 생물학 연구실은 각기 다른 개성과 장점을 가진 연구원들이 모여 하나의 목표를 향해 나아가는 '사이언스 어벤져스'와 같습니다. 분자생물학을 기반으로 암세포의 발생 기전을 연구하는 이곳은, 구성원 개개인의 역량이 조화를 이루어 거대한 과학적 난제를 해결하고자 노력합니다. 단순한 지식의 습득을 넘어 생명의 신비를 밝히려는 열정은 연구실을 지탱하는 가장 큰 원동력이 되며, 이는 곧 인류의 건강과 미래를 위한 소중한 발걸음이 됩니다. 현대 생명과학은 유전체 빅데이터와 인공지능 기술이 결합된 일종의 종합 예술 학문으로 진화하고 있습니다. 과거의 전통적인 실험 방식에 국한되지 않고, 다양한 학문적 배경을 가진 인재들이 협업하여 복잡한 생명 현상을 모델링하고 분석합니다. 고등학교 교과서에서 배운 기초 지식을 넘어 생명의 근원적인 질문에 답하고 싶은 이들이라면, 전공의 경계 없이 누구나 도전할 수 있는 열린 공간이 바로 오늘날의 생명과학 연구 현장입니다. 이곳은 하나의 질문이 꼬리에 꼬리를 물고 이어지는 '살아있는 연구실'을 지향합니다. 연구 과정에서 발생하는 수많은 의문은 새로운 답을 찾는 이정표가 되며, 이는 다시 후속 연구를 파생시키는 역동적인 흐름을 만들어냅니다. 특히 국내외 학회 참여와 대가들과의 교류를 통해 연구원들이 자신의 연구를 객관적으로 점검하고 새로운 시각을 가질 수 있도록 적극적으로 지원합니다. 이러한 개방적인 환경은 연구자가 두려움 없이 새로운 방법론을 도입하고 성장하는 밑거름이 됩니다. 연구실의 핵심 과제는 세포주기와 텔로미어 유지 기전을 규명하여 암 발생의 원인을 밝히는 것입니다. 이러한 기초 과학적 연구는 학문적 진보를 이룰 뿐만 아니라, 궁극적으로 암 정복을 통해 인류 사회에 기여하는 가치를 지닙니다. 세계적인 석학과의 만남이나 엄격한 심사 과정을 통해 연구의 질을 높이려는 노력은 연구원들에게 긍정적인 자극을 줍니다. 철저한 준비와 끊임없는 자기 성찰은 과학자로서 갖추어야 할 필수적인 덕목이며, 이는 곧 세계적인 수준의 연구 성과로 이어집니다. 진정한 과학적 탐구는 정해진 목표를 달성하는 것에 그치지 않고, 끊임없이 질문을 따라 미지의 세계로 나아가는 과정입니다. 모든 현상을 회의적인 시각으로 바라보고 본질을 파고드는 태도는 연구자에게 가장 중요한 자산입니다. 따라서 동료들과 활발하게 소통하며 자신의 연구를 명확하게 설명할 수 있는 적극적인 태도가 요구됩니다. 질문이 멈추지 않는 한 연구는 계속되며, 이러한 과정을 통해 우리는 생명의 신비에 한 걸음 더 가까이 다가가게 될 것입니다.

이현숙

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 김빛내리 교수_서울대학교 'RNA 생물학 연구실' | RNA의 모든 것을 연구하고 싶다면 이곳으로!!!!

서울대학교 생명과학부 RNA 생물학 연구실은 유전자 조절의 핵심인 RNA를 전문적으로 연구하는 학문의 장입니다. 마이크로RNA와 mRNA, 그리고 바이러스 RNA가 어떻게 생성되고 기능하는지 그 근본적인 메커니즘을 규명하는 데 매진하고 있습니다. 연구진은 복잡한 생명현상 속에 숨겨진 명확한 질서를 찾아내어, 궁극적으로 인류가 직면한 다양한 질병을 극복하고 생명을 정교하게 제어할 수 있는 과학적 실마리를 제공하고자 합니다. 이곳은 세계적인 수준의 연구를 수행하기 위해 질량 분석기를 포함한 최첨단 실험 설비를 완벽하게 갖추고 있습니다. 생화학부터 세포 생물학까지 폭넓은 실험이 가능한 인프라는 연구원들이 RNA의 특성을 다각도에서 분석할 수 있도록 돕습니다. 또한 매년 모든 구성원이 국제 학회에 참석하여 세계적인 석학들과 토론하며 최신 지견을 나누는 기회를 가짐으로써, 연구에 대한 시야를 넓히고 새로운 동기를 부여받으며 스스로를 재충전합니다. RNA 생물학 연구실만의 특별한 점은 연구 대상인 RNA의 연약함을 배려하는 세심한 문화에 있습니다. RNA는 아주 작은 외부 자극이나 RNA 분해 효소에도 쉽게 분해되기 때문에, 연구원들은 실험 중 항상 마스크를 착용하고 대화를 자제하며 극도의 정숙을 유지합니다. 동료가 실험 중일 때는 뒤에서 조심스럽게 말을 걸어도 되는지 먼저 물어봐야 할 정도로, RNA의 무결성을 지키기 위한 이들의 노력은 일상 속에서 철저하게 지켜지고 있습니다. 연구실의 분위기는 이른바 '생물 덕후'라고 불릴 만큼 학문에 깊이 몰입하는 이들의 열정으로 가득 차 있습니다. 식사 시간조차 연구에 대한 토론으로 이어질 정도로 구성원 간의 학술적 교류가 활발하며, 이는 단순한 업무를 넘어 진심으로 탐구를 즐기는 문화로 자리 잡았습니다. 치열하게 고민하고 그 결과를 함께 나누는 '생각의 놀이터'로서의 환경은 연구원들이 창의적인 아이디어를 마음껏 펼치고 실험할 수 있는 든든한 토대가 됩니다. 스스로 질문을 던지고 해결책을 모색하는 독립적인 연구자들에게 이곳은 무한한 가능성의 공간입니다. 교수님의 전폭적인 지원 아래 풍부한 자원을 활용하여 자신이 원하는 실험을 주도적으로 수행하며 연구자로서의 역량을 키워나갈 수 있기 때문입니다. 비록 거대한 생명의 신비 중 작은 부분을 탐구하는 과정일지라도, RNA라는 핵심 고리를 통해 생명과학의 원대한 목표를 향해 나아가는 이들의 여정은 미래 의학의 새로운 지평을 열어갈 것입니다.

김빛내리

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 박정우 교수_서울대학교 '해양암석지구화학 연구실' | 강원도부터 남극, 심지어 심해까지?! 지구 진화 과정 궁금하신가요?!

지구의 깊은 내부는 인류가 직접 도달할 수 없는 미지의 영역입니다. 서울대학교 해양암석지구화학 연구실은 이러한 지구 내부의 비밀을 풀기 위해 화성암과 그 속에 숨겨진 지구화학적 특성을 연구합니다. 화성암은 지하 깊은 곳에서 형성된 마그마가 지표로 올라와 고결되며 만들어진 암석으로, 마그마가 생성되어 고결되기까지의 지질학적 과정과 물리화학적 조건에 대한 방대한 정보를 담고 있습니다. 이는 간접적인 탄성파 탐사를 넘어 지구 내부 물질을 직접적으로 들여다볼 수 있는 소중한 통로가 됩니다. 다양한 연령대의 화성암을 분석하는 과정은 지구의 역사를 재구성하는 일과 같습니다. 연구실에서는 과거와 현재의 지구 내부 물질이 어떻게 변화해 왔는지를 비교하여 지구의 전반적인 진화 과정을 추적합니다. 이러한 연구는 단순히 과거를 이해하는 데 그치지 않고, 앞으로 지구가 어떤 방향으로 변화해 나갈지를 예측하는 중요한 기초 자료가 됩니다. 마그마의 성분 변화를 정밀하게 추적함으로써 지구라는 거대한 시스템이 작동하는 원리를 파악하고, 행성 진화의 거대한 흐름 속에서 현재의 위치를 확인하는 것이 이들의 핵심 목표입니다. 학문적 성취만큼이나 중요한 것은 연구를 지속할 수 있는 건강한 환경입니다. 이곳은 교수와 학생 사이의 수평적인 소통과 상호 존중을 바탕으로 한 연구 문화를 지향합니다. 학술적인 논의에 있어서는 지위와 상관없이 격의 없는 토의를 통해 의견을 나누며, 동료의 연구 과제를 자신의 일처럼 고민하고 돕는 분위기가 정착되어 있습니다. 이러한 유대감은 연구원들이 학업에 전념할 수 있는 든든한 버팀목이 되며, 긴밀한 협력을 통해 복잡한 지구과학적 난제들을 하나씩 풀어나가는 원동력이 되고 있습니다. 연구실의 활동 범위는 한반도를 넘어 전 지구적인 영역으로 확장됩니다. 남극의 화산 활동을 연구하며 마그마의 생성과 분출 역사를 재구성하는가 하면, 강원도 태백산 인근의 고대 광산 지역에서 유용한 광상이 형성되는 메커니즘을 분석하기도 합니다. 특히 특정 마그마가 어떻게 경제적 가치가 높은 광상을 형성하는지에 대한 연구는 자원 탐사 측면에서도 큰 의미를 가집니다. 친동성 원소의 분배 양상이나 마그마의 분화 과정을 정밀하게 분석함으로써, 자연이 빚어낸 암석 제조법의 비밀을 과학적인 언어로 풀어내고 있습니다. 현장 중심의 연구를 위해 연구진은 남극 기지부터 인도양 중앙해령의 심해저에 이르기까지 전 세계 곳곳에서 시료를 채취합니다. 직접 가기 어려운 심해저의 경우 심해 탐사선을 이용해 간접적으로 시료를 확보하며, 이렇게 얻은 귀중한 암석들은 첨단 분석 시설을 통해 정밀하게 검토됩니다. 국내외를 가리지 않는 광범위한 현장 조사와 세심한 지도는 연구원들이 세계적인 과학자로 성장할 수 있는 밑거름이 됩니다. 지구의 깊은 곳에서 온 메시지를 읽어내는 이들의 노력은 인류가 지구를 이해하는 지평을 넓히는 데 크게 기여하고 있습니다.

박정우

카오스재단연구뭐하지

지구환경과학

[연구뭐하지?] 신용일 교수_서울대학교 '양자기체 연구실' | 초유동성?! 양자기체?! 이곳에서 물리 폭풍렙업 중!

양자기체 연구는 절대영도에 매우 근접한, 대략 10의 -9승 도 정도의 극저온 상태에서 물질의 성질을 탐구하는 분야입니다. 이렇게 극도로 낮은 온도에서는 기체가 평소와는 전혀 다른 독특한 양자 현상을 보이게 되는데, 그중에서도 마찰 없이 흐르는 성질인 '초유동성'이 핵심적인 연구 대상입니다. 서울대학교 물리천문학부 양자기체 연구실에서는 이러한 신비로운 물리적 현상을 규명하기 위해 다양한 실험적 접근을 시도하며, 자연의 근본적인 원리를 파헤치는 데 주력하고 있습니다. 과거에는 초유동성 연구가 주로 낮은 온도의 고체에서 나타나는 초전도 현상이나 액체 헬륨의 특이한 흐름을 통해 이루어져 왔습니다. 그러나 최근 원자 기체를 극저온으로 냉각할 수 있는 정교한 실험 기술이 비약적으로 발전하면서 연구의 지평이 넓어졌습니다. 이제 과학자들은 원자 기체의 내부 상태를 세밀하게 제어함으로써 새로운 시스템에서 초유동성을 관찰할 수 있게 되었습니다. 이는 양자 다체계 현상을 이해하는 데 있어 매우 중요한 전환점이 되었으며, 현대 물리학의 핵심적인 연구 분야로 자리 잡았습니다. 극저온 양자기체 물성을 연구하기 위해서는 고도의 기술적 숙련도가 요구됩니다. 연구자들은 기본적으로 진공 기술과 레이저 기술을 완벽히 익혀야 하며, 원자 물리학에 대한 깊은 이해가 필수적입니다. 실험 과정은 마치 만 피스짜리 퍼즐을 맞추거나 RPG 게임에서 레벨업을 하는 과정과 비슷합니다. 수많은 부품을 조립하고 정교하게 조정하며 차곡차곡 경험치를 쌓아가는 긴 여정은 때로 어렵고 힘들지만, 그 과정에서 얻는 지적 즐거움과 성취감은 무엇과도 바꿀 수 없는 중독성 있는 매력을 지니고 있습니다. 연구실의 분위기는 자유롭고 수평적인 의사소통을 지향하며, 팀원 간의 협력이 무엇보다 중요하게 여겨집니다. 복잡한 실험 장비를 다루고 방대한 데이터를 분석해야 하기에 팀플레이 능력이 필수적인 덕목으로 꼽힙니다. 일상적인 소통의 한 예로 식사 메뉴를 정하거나 커피 내기를 할 때 가위바위보를 활용하는 등 유쾌한 문화를 공유하기도 합니다. 이러한 유연한 분위기 속에서 연구원들은 서로의 아이디어를 자유롭게 나누며, 창의적인 연구를 지속할 수 있는 동력을 얻습니다. 초유동성과 초전도 현상에 대한 명확한 물리적 이해는 단순히 지식의 확장을 넘어 인류의 실생활에 혁명적인 변화를 가져올 수 있습니다. 만약 상온에서도 저항 없이 전류가 흐르는 초전도체를 개발할 수 있다면, 발전소에서 도시로 전력을 수송할 때 발생하는 막대한 에너지 손실을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 극저온 양자기체 연구는 이러한 꿈의 물질을 설계하기 위한 기초 지식을 제공하며, 에너지 절약과 효율적인 전력망 구축 등 미래 기술의 토대를 마련하는 데 결정적인 역할을 할 것입니다.

신용일

카오스재단연구뭐하지

물리학

[연구뭐하지?] 천종식 교수 _서울대학교 '진화생명정보학 연구실' | 공생 세균을 연구하면 많은 질병을 예방, 치료할 수 있습니다!

서울대학교 진화생명정보학 연구실은 세균의 진화 과정을 추적하여 생명의 근원적 원리를 탐구하는 곳입니다. 천종식 교수님의 지도 아래, 이곳은 세균이 환경에 적응하고 변화하는 기전을 분석함으로써 병원균에 의한 질병을 깊이 있게 이해하고자 노력합니다. 미생물은 인간에 비해 진화 속도가 압도적으로 빠르기 때문에, 이들의 유전체 변화를 실시간으로 파악하는 것은 현대 의학에서 매우 중요한 위치를 차지합니다. 이러한 기초 연구는 단순히 지식을 쌓는 것을 넘어, 질병의 예방과 치료를 위한 실질적인 전략을 수립하는 데 결정적인 역할을 수행하고 있습니다. 또한, 우리 몸과 공생하는 미생물 집단인 마이크로바이옴을 연구하여 건강 증진의 새로운 가능성을 제시합니다. 이곳의 연구 환경은 흔히 '목장'에 비유될 만큼 높은 자율성을 자랑합니다. 교수님은 연구원들에게 넓은 탐구의 장을 제공하며, 학생들이 스스로 관심 있는 주제를 찾아 자유롭게 연구할 수 있도록 독려합니다. 통계학, 계산생물학, 컴퓨터공학 등 서로 다른 전공을 가진 인재들이 모여 협력하는 다학제적 분위기는 이 연구실만의 독특한 자산입니다. 학생들은 자신의 연구에 대해 책임을 지는 동시에, 필요한 자원을 전폭적으로 지원받으며 창의적인 연구자로 성장해 나갑니다. 이러한 자율적인 문화는 연구의 즐거움을 극대화하는 원동력이 됩니다. 연구원들은 각자의 전문성을 바탕으로 복잡한 생명 현상을 다각도에서 조명하며 학문적 성취를 이뤄냅니다. 생명정보학 연구의 주된 과정은 방대한 유전체 데이터를 가공하고 분석하여 시각화하는 작업으로 이루어집니다. DNA 서열과 같은 복잡한 글자 나열에서 유의미한 패턴을 찾아내고, 이를 통해 미생물의 계통학적 위치를 규명하는 것이 핵심입니다. 특히 최근 주목받는 프로바이오틱스 연구 등은 모두 이러한 탄탄한 미생물 계통학적 이론 위에 세워져 있습니다. 화려한 분석 기술도 중요하지만, 그 근간이 되는 이론적 배경이 없다면 진정한 과학적 가치를 인정받기 어렵습니다. 따라서 연구원들은 기술적 숙련도와 함께 깊이 있는 학문적 토대를 닦는 데 매진하고 있습니다. 이러한 이론적 엄밀함은 데이터 분석의 신뢰성을 높이고 연구의 질적 수준을 보장하는 핵심 요소가 됩니다. 우리가 태어날 때부터 고정적으로 갖게 되는 유전체와 달리, 메타게놈은 식습관이나 스트레스 등 외부 요인에 따라 역동적으로 변화하는 특성을 지닙니다. 연구실에서는 이러한 오믹스 기반 기술을 활용하여 현대인의 건강을 위협하는 다양한 만성 질환과 미생물 사이의 연결 고리를 정밀하게 추적합니다. 이는 단순한 관찰을 넘어 질병의 근본 원인을 규명하고 새로운 치료 패러다임을 제시하는 중요한 열쇠가 됩니다. 특히 장내 미생물 데이터를 통해 질환의 발생 가능성을 가늠하는 연구는 정밀 의료를 실현하는 데 있어 매우 중요한 과학적 근거를 제공합니다. 이러한 연구는 개인 맞춤형 헬스케어 서비스를 실현하는 데 있어 매우 중요한 과학적 근거를 제공합니다. 연구실이 지향하는 이상적인 인재는 스스로 문제를 정의하고 해결해 나가는 '문제 해결형' 학생입니다. 단순히 논문 실적을 쌓는 것에 매몰되지 않고, 생명과학적 난제를 해결하기 위해 다양한 학문 분야를 유연하게 접목할 수 있는 태도가 요구됩니다. 현대의 연구 환경은 컴퓨터만 있다면 전 세계 전문가들의 강의를 통해 부족한 지식을 언제든 보충할 수 있는 열린 구조를 갖추고 있습니다. 따라서 특정 기술에 대한 선험적인 지식보다는, 목표를 달성하기 위해 끊임없이 배우고 도전하려는 의지가 연구의 성패를 가르는 가장 중요한 요소라고 할 수 있습니다. 이러한 도전 정신을 가진 학생들은 연구실의 자율적인 분위기 속에서 자신만의 독창적인 연구 영역을 구축해 나갑니다.

천종식

카오스재단연구뭐하지

생명과학

[연구뭐하지?] 이인아 교수_서울대학교 '학습과 기억 연구실' | 학습과 기억의 세계, 그 너머에 존재하는 것은?

인간은 누구나 자신의 기억 속으로 타임머신을 타고 여행하듯 과거를 회상하곤 합니다. 서울대학교 뇌인지과학과 학습과 기억 연구실은 이러한 인간의 '일화 기억'이 뇌라는 생물학적 조직에서 어떻게 형성되고 인출되는지를 과학적으로 탐구합니다. 우리가 매일 겪는 다양한 경험은 곧 개인의 정체성을 형성하는 근간이 되며, 연구실은 세포 수준의 뇌 활동이 어떻게 우리의 삶과 마음을 구성하는지 그 비밀을 풀기 위해 노력하고 있습니다. 이곳 연구실은 마치 다양한 악기가 모여 하나의 화음을 만들어내는 밴드와 같습니다. 생물학, 뇌인지과학뿐만 아니라 전기공학, 컴퓨터공학, 심리학, 심지어 음악과 스포츠를 전공한 인재들이 모여 각자의 전문성을 발휘합니다. 서로 다른 배경을 가진 연구자들이 협력하여 하나의 연구 주제를 다각도에서 조명하는 융합적 환경은 이 연구실만의 큰 강점입니다. 이러한 다양성은 복잡한 뇌의 신비를 풀어나가는 데 필수적인 창의적 사고의 원천이 됩니다. 연구의 핵심은 기억의 중추로 알려진 해마와 측두엽의 기능을 밝히는 데 있습니다. 연구진은 살아있는 쥐에게 가상현실(VR) 환경을 제공하고, 특정 장소나 상황에 따라 보상을 얻는 기억 과제를 수행하게 합니다. 쥐가 가상현실(VR) 세계에서 문제를 해결하는 동안 뇌세포의 활동을 실시간으로 측정하며, 전기생리학이나 광유전학 기술을 동원해 뇌 영역 간의 상호작용을 분석합니다. 이는 실제 환경과 유사한 실험 설계를 통해 기억의 메커니즘을 정교하게 파악하기 위함입니다. 뇌인지과학 연구는 단순히 이론에 그치지 않고 생명체를 다루는 막중한 책임감을 동반합니다. 실험에 참여하는 동물을 매일 세심하게 보살피는 것은 기본이며, 연구 과정에서 예상치 못한 다양한 기술적 문제들을 해결해야 합니다. 컴퓨터 코딩부터 회로 설계, 심지어 실험 장비 설치에 이르기까지 폭넓은 실무 능력이 요구됩니다. 따라서 유연한 사고방식을 가지고 새로운 분야를 배우는 과정을 즐길 수 있는 태도가 연구자로서 성장하는 데 매우 중요한 요소로 작용합니다. 뇌인지과학은 생물학적 세포가 어떻게 전기적 신호를 주고받으며 마음과 심리를 만들어내는지 연구하는 학문으로, 전통적인 단일 학문의 경계를 넘어섭니다. 특히 인공지능이나 가상현실(VR) 기술의 발전은 뇌인지과학적 이해 없이는 한계에 부딪힐 수밖에 없습니다. 현재 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있으며, 우리나라도 이 흐름에 발맞춰 빠르게 성장하고 있습니다. 뇌의 신비를 탐구하는 이 분야는 미래 과학을 이끌어갈 청소년들에게 무한한 가능성을 제시합니다.

이인아

카오스재단연구뭐하지

뇌인지과학

[연구뭐하지?] 우종학 교수_서울대학교 '거대질량블랙홀 연구실' | 굶주린 괴물을 사냥하는 연구실?!

서울대학교 거대질량 블랙홀 연구실은 우주의 가장 신비로운 천체인 블랙홀의 기원과 진화 과정을 탐구하는 국내 최고의 연구 그룹입니다. 이들은 블랙홀이 우주 초기 단계에서 어떻게 처음 형성되었으며, 수십억 년의 세월 동안 어떤 과정을 거쳐 오늘날의 거대한 모습으로 성장했는지를 밝히는 데 주력하고 있습니다. 연구를 위해 하와이나 칠레와 같은 세계 최정상급 지상 망원경은 물론, 우주 망원경과 X선 카메라 등 다양한 첨단 장비를 동원하여 블랙홀 근처에서 일어나는 역동적인 현상들을 정밀하게 관측하고 분석하며 우주의 비밀에 다가갑니다. 연구실의 주요 과제 중 하나는 블랙홀의 질량을 정확히 측정하는 정교한 방법론을 연구하고, 아직 베일에 싸인 중간질량 블랙홀의 존재를 찾아내는 것입니다. 또한 블랙홀이 강력하게 내뿜는 가스와 제트가 은하 전체의 구조와 환경에 어떠한 영향을 미치는지 분석하며, 블랙홀과 은하가 서로 상호작용하며 공동진화하는 메커니즘을 심도 있게 파헤칩니다. 블랙홀 주변 가스의 움직임을 시각화하고 분석함으로써, 이러한 활동이 은하의 미래에 어떤 변화를 가져올지를 예측하는 작업은 우주의 거대한 역사를 이해하는 데 매우 중요한 열쇠가 됩니다. 이곳은 학부생 인턴부터 박사 과정 연구원까지 자유롭게 아이디어를 나누며 실제 관측 데이터를 바탕으로 연구를 수행할 수 있는 최적의 환경을 제공합니다. 국내외 유수의 연구진과 긴밀히 협력하며 실전 경험을 쌓을 수 있는 기회가 열려 있으며, 특히 지도 교수의 학문적 한계를 뛰어넘어 자신만의 창의적인 아이디어를 독립적으로 펼칠 수 있는 인재를 기다리고 있습니다. 블랙홀에 대한 뜨거운 열정과 탐구심을 가진 이들이 모여 우주의 거대한 수수께끼를 하나씩 풀어가는 과정은 미래의 천문학자들에게 무한한 가능성과 도전의 장이 되어주고 있습니다.

우종학

카오스재단연구뭐하지

천문학

[연구뭐하지?] 최현용 교수 _ 서울대학교 '초고속 양자 포토닉스 연구실' | 그저 ☆빛빛빛☆ 광학으로 누구보다 빠르게 남들과는 다르게

서울대학교 물리천문학부의 초고속 양자 포토닉스 연구실은 빛을 활용하여 원자 단위의 미세한 세계를 탐구하는 곳입니다. 이곳의 핵심 키워드는 '빠름'으로, 10⁻¹⁵초라는 찰나의 순간을 다루는 펨토초 레이저 기술을 연구의 근간으로 삼고 있습니다. 빛이 단 300나노미터를 이동하는 데 걸리는 극도로 짧은 시간 동안 발생하는 물리적 현상을 포착함으로써, 기존의 측정 방식으로는 관찰하기 어려웠던 양자 물질과 양자 나노 소자의 역동적인 변화를 정밀하게 분석합니다. 연구실에서는 최근 물리 학계에서 큰 주목을 받고 있는 위상 절연체와 2차원 물질의 초고속 전자 동력학을 중점적으로 연구합니다. 짧은 시간 동안만 방출되는 펨토초 레이저를 고체 시료에 조사하여 물질 내부에서 일어나는 복잡한 상호작용을 관찰함으로써 차세대 양자 나노 소자 개발을 위한 기초 토대를 마련하고 있습니다. 이러한 연구는 물질의 근본적인 성질을 이해하고 새로운 물리적 현상을 규명하는 데 중요한 역할을 하며, 미래 기술의 핵심이 될 양자 나노 소자 구현에 기여합니다. 이곳은 연구에만 온전히 집중할 수 있는 합리적인 인프라와 자율적인 분위기를 갖추고 있습니다. 교수님이 제시하는 큰 방향성 안에서 학생들이 스스로 연구 주제와 방법론을 찾아가는 과정은 창의적인 연구자로 성장하는 밑거름이 됩니다. 광학적 기초부터 양자역학, 양자 나노 소자 공학에 이르기까지 폭넓은 분야를 아우르기 때문에 다학제적 연구에 관심이 있는 학생들에게 적합합니다. 실험 과정에서 발생하는 다양한 변수를 적극적으로 해결하려는 의지와 동료들과 협력하는 자세를 갖춘 인재들이 모여 미래의 양자 기술을 선도하고 있습니다.

최현용

카오스재단연구뭐하지

물리학

[연구뭐하지?] 우베 피셔 교수 _서울대학교 '차가운 원자이론 연구실' | 세상에서 가장 차가운 원자를 만나다?

현대 물리학의 최전선에서는 수많은 입자가 모여 만들어내는 양자적 행동을 탐구하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 개별 입자들이 독립적으로 존재할 때와 달리, 이들이 집합적으로 상호작용하며 나타내는 다체계 이론은 물리적 세계를 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 특히 원자와 빛 입자 사이의 정밀한 상호작용을 분석함으로써 우리는 눈에 보이지 않는 미시 세계의 질서를 구체화하고 있습니다. 이러한 연구는 단순한 이론 정립에 그치지 않고 실제 실험과의 긴밀한 협력을 통해 그 타당성을 검증하며 새로운 물리적 가능성을 열어갑니다. 극저온 상태의 원자는 물리학자들에게 매우 흥미로운 연구 대상입니다. 온도를 극한으로 낮추면 원자들은 마치 유체처럼 흐르는 독특한 현상을 보이는데, 이를 활용해 양자 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 이는 중력이나 시공간의 곡률과 같은 거시적인 우주 현상을 실험실 내부에서 재현하는 놀라운 과정이라고 할 수 있습니다. 예를 들어 음향학적 호킹 복사나 블랙홀의 특성을 연구함으로써, 우주의 근본적인 원리를 작은 원자들의 움직임을 통해 증명해 나가는 지적 여정을 지속하고 있습니다. 서로 다른 물리적 시스템을 결합하는 하이브리드 시스템 연구는 현대 양자역학의 또 다른 중요한 축을 담당합니다. 초전도체와 극저온 원자 시스템을 융합함으로써 기존의 단일 시스템으로는 관찰하기 어려웠던 새로운 양자 현상을 탐구하는 것이 가능해집니다. 온도를 극도로 낮추었을 때 발생하는 양자역학적 변화는 우리가 흔히 알고 있는 초전도 현상과도 깊은 연관이 있습니다. 이러한 융합 연구는 물리적 경계를 허물고 더 넓은 범위의 과학적 발견을 가능하게 하며 미래 기술의 토대를 마련해 줍니다. 물리학의 진정한 매력은 복잡한 수식 너머에 존재하는 명확한 이미지에 있습니다. 연구자들에게 수식은 단순한 계산 도구가 아니라, 머릿속에 물리적 현상을 그려내고 서로의 생각을 공유하는 가장 효율적인 언어와 같습니다. 때로는 긴 설명보다 한 줄의 수식이 더 명확한 소통의 수단이 되기도 하며, 이를 통해 연구 결과의 방향성을 논의하고 새로운 가설을 세우기도 합니다. 이러한 학문적 소통은 연구자들 사이의 깊은 유대감을 형성하며 새로운 발견을 향한 강력한 동력을 제공해 줍니다. 연구의 성과는 강압적인 분위기가 아닌 연구자의 자율성과 주도적인 태도에서 비롯된다고 믿습니다. 교수의 세심한 가이드라인 아래에서 학생이 스스로 주제를 탐구하고 구상할 수 있는 환경은 창의적인 연구를 가능하게 하는 원동력이 됩니다. 시간 관리를 효율적으로 수행하며 자신의 연구에 책임을 다하는 태도는 물리학자로서 성장하는 데 필수적인 요소입니다. 다양한 배경을 가진 이들이 모여 자유롭게 토론하고 탐구하는 열린 공간에서, 양자역학의 신비로운 세계를 함께 밝혀나갈 동료를 기다리고 있습니다.

Uwe R. Fischer(우베 피셔)

카오스재단연구뭐하지

물리학

[연구뭐하지?] 정연준 교수 _서울대학교 '계산 나노바이오 화학 연구실' | 정말 아까워서 이번만 알려드립니다!! 나만하기 아까운 분야!!

화학은 분자 세계의 다양성을 탐구하며 물질의 본질을 이해하는 학문입니다. 그중에서도 계산 화학 혹은 이론 화학은 컴퓨터를 활용해 물질의 성질을 규명하는 독특한 분야로 주목받고 있습니다. 특정 시스템에 국한되지 않고 방법론적인 접근을 통해 액체, 고분자, 신소재 등 광범위한 대상을 연구하는 것이 특징입니다. 이는 실험실에서 직접 물질을 다루는 전통적인 방식과는 달리, 가상의 공간에서 분자의 움직임을 정밀하게 관찰하고 예측하는 현대 화학의 핵심적인 연구 방식이라 할 수 있습니다. 연구의 핵심 도구로는 양자 화학 방법론과 분자 동역학 시뮬레이션이 주로 활용됩니다. 최근에는 인공지능 기술의 발전에 발맞추어 머신러닝을 연구에 적극적으로 도입하여 유의미한 성과를 거두고 있습니다. 이러한 방법론들은 열역학, 양자역학, 통계역학이라는 탄탄한 이론적 토대 위에서 작동합니다. 복잡한 수식과 알고리즘이 진입장벽처럼 느껴질 수 있지만, 이는 분자 수준에서 일어나는 복잡한 현상을 가장 깊이 있게 들여다볼 수 있게 해주는 강력한 렌즈가 되어줍니다. 계산 화학의 가장 큰 매력은 시공간의 제약 없이 자유로운 연구가 가능하다는 점에 있습니다. 실험 과정에서 마주하게 되는 물리적인 한계나 위험 요소 없이, 연구자의 상상력을 바탕으로 다양한 가설을 검증할 수 있습니다. 실험으로는 관찰하기 어려운 찰나의 순간이나 미세한 분자 구조의 변화를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 상세히 구현할 수 있다는 점은 계산 화학만이 가진 독보적인 장점입니다. 이러한 환경은 연구자에게 무한한 탐구의 기회를 제공하며 창의적인 연구를 가능하게 합니다. 연구실의 분위기는 매우 개방적이며 연구자의 자율성을 최대한 존중하는 방향으로 조성되어 있습니다. 학생들은 자신이 관심 있는 주제를 자유롭게 제안하고, 이에 대해 교수님의 전폭적인 지지와 지도를 받으며 연구를 수행합니다. 특히 최근 계산 화학 분야에 대한 사회적 관심과 수요가 높아짐에 따라 풍부한 연구 자원이 확보되어 있으며, 이는 학생들이 연구에만 몰입할 수 있는 최적의 환경을 제공합니다. 인격적인 존중과 학문적 성장이 공존하는 공동체 속에서 연구자들은 자신의 역량을 키워나갑니다. 현재 계산 화학은 재료 과학, 생명 공학 등 다양한 첨단 산업 분야에서 각광받고 있는 유망한 분야입니다. 실험 재료비에 대한 부담이 적고 컴퓨터라는 효율적인 도구를 사용하기에 연구의 효율성이 높으며, 데이터 과학과의 접목을 통해 미래 산업 시장에서도 높은 경쟁력을 갖추고 있습니다. 분자 수준에서 물질의 본질을 이해하고자 하는 열정을 가진 이들에게 계산 화학은 자신의 꿈을 마음껏 펼칠 수 있는 기회의 장이 될 것이며, 앞으로도 미래 과학 기술의 발전을 견인할 것입니다.

정연준

카오스재단연구뭐하지

화학
생명과학

[연구뭐하지?] 오토 반 코어트 교수_서울대학교 '사교접촉기하와 응용 연구실' | 복도에서 마주친 교수님이 묻습니다. "질문있나요?" 당신의 대답은?

심플렉틱 및 접촉 기하학은 순수 수학의 한 분야이지만, 그 뿌리를 물리학의 역학에 두고 있습니다. 이 학문은 해밀턴 방정식과 같은 동역학계를 다루며, 태양계 내 천체들의 궤도와 같은 복잡한 움직임을 분석하는 데 중요한 도구가 됩니다. 특히 특정 시간 후에 제자리로 돌아오는 주기 궤도를 찾는 연구는 현대 수학에서도 여전히 활발하게 논의되는 주제입니다. 이러한 수학적 접근은 단순히 이론에 그치지 않고 우주의 질서를 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 수학적 모델링을 통해 주기 궤도를 이해하는 것은 실제 우주 탐사 계획을 세우는 데 큰 도움이 됩니다. 중력을 이용하여 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 효율적인 경로를 설계하거나, 인공위성의 궤도를 계산하는 등 실질적인 응용이 가능하기 때문입니다. 또한 로봇 팔의 움직임과 같은 로봇 공학 분야에서도 순수 수학의 원리가 적용됩니다. 이처럼 심플렉틱 기하학은 천체 역학부터 첨단 기술에 이르기까지 폭넓은 분야에서 문제 해결의 이론적 토대를 제공하고 있습니다. 오토 반 코어트 교수님의 연구실은 학생들의 자율성을 존중하며 학문적 호기심을 마음껏 펼칠 수 있는 분위기를 자랑합니다. 교수님은 학생들이 연구에만 집중할 수 있도록 행정적인 부담을 최소화해주시며, 질문이 많은 학생을 언제나 환영합니다. 비록 교수님의 독특한 필기를 이해하기 위해서는 높은 집중력이 필요하다는 유쾌한 고충도 있지만, 이는 오히려 수업에 몰입하게 만드는 계기가 됩니다. 끊임없이 질문하고 탐구하려는 열정을 가진 이들에게 이곳은 순수 수학의 깊이를 경험할 수 있는 최적의 장소입니다.

Otto van Koert(오토 반 코어트)

카오스재단연구뭐하지

수학

[석학인터뷰] 메리 콜린스(UCL 면역학부 교수)_과학은 친구들과 수다 떨면서 하는 재밌는 학문이죠

일본 사회에서 여성 과학자가 마주하는 현실은 매우 엄격합니다. 결혼한 여성에게 완벽한 아내와 어머니, 그리고 훌륭한 연구자라는 세 가지 역할을 동시에 요구하는 높은 기대치는 큰 부담이 됩니다. 이는 영국과도 차이가 있는데, 영국은 주니어 단계의 여성 과학자는 많지만 리더급으로 성장하는 경우는 드뭅니다. 연구와 리더십이라는 두 가지 막중한 책임을 동시에 수행하는 것이 현실적으로 매우 어렵기 때문입니다. 이러한 환경적 요인은 여성 과학자들이 연구 자체에만 집중하게 만드는 선택의 기로에 서게 합니다. 과학계의 리더십 문제는 단순히 개인의 역량 차이가 아니라 사회적 구조와 깊이 연관되어 있습니다. 여성들이 가족과 부모, 아이를 돌봐야 한다는 사회적 압박은 연구에 온전히 집중하는 것을 방해하는 근본적인 원인이 됩니다. 연구실 운영과 조직 관리라는 두 마리 토끼를 잡는 것은 누구에게나 힘든 일이며, 이를 해결하기 위해서는 가사 분담과 같은 실질적인 지원과 더불어 사회적 인식의 변화가 반드시 선행되어야 합니다. 리더십에 집중하기 위해 연구실 운영을 내려놓는 결단이 필요한 경우도 생깁니다. 어린 여학생들이 과학에 흥미를 느끼게 하려면 초등학교 시절부터 롤모델을 접하게 하는 것이 중요합니다. 과학이 단순히 딱딱한 학문이 아니라 사람들과 소통하고 협력하는 창의적인 분야임을 깨뜩게 해주어야 합니다. 많은 여학생이 심리학을 선택하는 이유는 그것이 사람과 관련된 학문이라 생각하기 때문입니다. 따라서 고등학교 시절 연구실 체험 등을 통해 과학 역시 즐거운 팀워크의 과정임을 직접 경험하게 하는 노력이 필요합니다. 과학은 이상한 교수님들만 있는 곳이 아니라 친구들과 어울리며 즐겁게 일할 수 있는 곳입니다. 생명공학 분야의 혁신인 유전자 치료나 크리스퍼(CRISPR) 기술은 의학적 난제를 해결할 열쇠로 주목받고 있습니다. 하지만 이러한 기술이 실제 환자들에게 혜택으로 돌아가기까지는 매우 긴 시간이 필요합니다. 과거 유전자 치료의 사례를 보면 기술에 대한 기대가 정점에 달한 시점으로부터 실제 임상 적용까지 약 40년이라는 세월이 걸렸습니다. 과학적 발견이 노벨상으로 이어지는 것도 중요하지만, 연구실에서 환자에게 도달하기까지의 복잡한 과정과 그 속에 담긴 인내의 시간을 이해하는 것이 무엇보다 중요합니다. 한국은 이미 세계적인 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 과학을 소중히 여기는 열정적인 문화를 가지고 있습니다. 노벨상 수상에 대한 과도한 압박감을 느끼기보다는 현재 보유한 기술적 강점에 자부심을 갖는 태도가 필요합니다. 기초 과학에 대한 투자와 더불어 젊은 연구자들에게 자유로운 연구 환경을 제공한다면, 기술 강국으로서의 면모는 더욱 빛날 것입니다. 자신의 직관을 믿고 연구에 몰입할 수 있는 문화가 정착될 때 진정한 과학적 진보가 이루어지며, 이는 국가의 자부심으로 이어질 것입니다.

Mary Katharine Levinge Collins(메리 콜린스)

카오스재단석학인터뷰

생명과학
융합

[석학인터뷰] 윌리엄 케일린_노벨상 수상자의 이야기 ㅣ 새벽 4시 40분, 스톡홀름에서 전화가 온다면?

노벨상 수상 소식을 알리는 스톡홀름에서의 전화는 한 과학자의 인생을 송두리째 바꾸어 놓습니다. 매년 수상 확률이 희박함에도 불구하고 벨소리를 켜두고 잠드는 설렘은 모든 연구자의 마음속에 자리 잡고 있을 것입니다. 사실 많은 과학자가 처음부터 연구의 길을 확신하는 것은 아닙니다. 의학도를 꿈꾸던 청년이 훌륭한 멘토를 만나 진정한 과학의 가치를 깨닫고 뒤늦게 연구에 뛰어드는 사례도 많습니다. 중요한 것은 자신이 하는 일을 즐기며 열정을 쏟을 수 있는 환경을 만나는 것입니다. 과학자로서의 삶에서 가장 큰 축복은 일이 더 이상 노동이 아닌 놀이처럼 느껴지는 순간을 맞이하는 것입니다. 연구실에서 기술을 익히고 자신만의 아이디어를 구체화하다 보면, 어느덧 스스로의 재능에 대한 확신이 생기기 시작합니다. 관련 분야의 문헌을 탐독하며 지식의 지평을 넓히는 과정은 모호했던 의문들을 명확하게 해소해 줍니다. 이러한 자신감은 단순히 지식의 양에서 오는 것이 아니라, 문제를 해결해 나가는 과정 자체를 즐기는 태도에서 비롯됩니다. 암 정복은 인류의 오랜 숙원이자 가능성 있는 목표입니다. 2000년 인간 게놈 지도가 발표된 이후, 암 연구는 비로소 정밀한 데이터에 기반한 체계적인 연구의 기틀을 마련하게 되었습니다. 과거 달 착륙이 공학적인 문제 해결의 영역이었다면, 암 치료는 여전히 풀어야 할 과학적 원리가 산재한 영역입니다. 공학은 비용과 시간을 예측할 수 있지만, 과학은 근본적인 원리를 발견해 나가는 과정이기에 더 많은 인내와 탐구가 필요합니다. 우리는 여전히 암이라는 복잡한 생물학적 퍼즐을 풀기 위한 원리를 배우는 중입니다. 모든 위대한 발견은 기술이나 실험 방법이 아니라, 해결하고자 하는 본질적인 질문에서 시작됩니다. 단순히 최신 기술을 사용하는 것에 매몰되지 않고, 그 질문이 얼마나 중요하고 흥미로운지를 먼저 성찰해야 합니다. 좋은 실험은 명확한 결과뿐만 아니라 문제를 바라보는 재치 있는 아이디어를 포함해야 합니다. 남들이 이미 수행하고 있거나 누구나 생각할 수 있는 뻔한 실험보다는, 자신만이 제시할 수 있는 새로운 관점과 반전이 담긴 연구가 과학의 진보를 이끌어냅니다. 현대 과학자들은 자신의 연구가 즉각적으로 어디에 응용될 수 있는지를 증명해야 한다는 압박을 자주 받습니다. 하지만 모든 혁신적인 응용은 기초적인 기전 연구라는 토대 위에서 탄생합니다. 처음에는 단순히 생물학적 퍼즐을 풀고자 했던 순수한 호기심이 결국 인류에게 유용한 지식으로 축적되는 것입니다. 과학에는 지름길이 없으며, 생명 현상을 깊이 있게 이해하려는 기초 연구가 선행될 때 비로소 암 치료와 같은 실질적인 응용 분야의 문이 열리게 됩니다.

William G. Kaelin Jr(윌리엄 케일린)

카오스재단노벨상/필즈상 해설강연

생명과학

[석학인터뷰] 김범준 ─ 엔트로피가 뭔지 궁금하세요? | 2019 가을 카오스강연 '도대체 都大體'

통계물리학은 입자의 수가 매우 많을 때 적용되는 물리학의 독특한 분야입니다. 보통 물리학의 세부 분야는 연구 대상을 이름으로 정하지만, 통계물리학은 '통계'라는 방법론 자체가 학문의 이름이 되었습니다. 이는 무엇이든 개수가 많기만 하면 통계물리학의 분석 대상이 될 수 있음을 의미하며, 그 적용 범위가 매우 넓다는 특징이 있습니다. 통계학을 도구로 사용하긴 하지만, 본질적으로는 물리학에 방점을 두고 현상을 탐구하는 학문이라 할 수 있습니다. 통계물리학을 조금 더 학술적으로 설명하자면, 거시적 상태가 동일할 때 그 내부의 미시적 상태가 얼마나 다양할 수 있는지를 측정하는 학문입니다. 겉으로 보기에는 똑같은 상태처럼 보일지라도, 그 안을 들여다보면 무수히 많은 다양성이 존재할 수 있는데 이를 수치화하는 개념이 바로 엔트로피입니다. 즉, 엔트로피는 시스템 내부의 무질서도나 다양성을 나타내는 척도로서, 우리 주변의 복잡한 현상을 이해하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 열역학 제2법칙에 따르면 고립계에서 엔트로피는 항상 증가하지만, 생명 현상은 이와 조금 다른 양상을 보입니다. 생명체는 외부와 끊임없이 에너지와 물질을 교환하는 전형적인 열린계이기 때문에, 엔트로피 증가의 법칙에 얽매이지 않고 생명을 유지할 수 있습니다. 만약 생명체가 외부로부터 고립된다면 더 이상 생존할 수 없게 되며, 그때서야 엔트로피가 증가하는 물리적 법칙의 지배를 받게 됩니다. 따라서 생명 현상에서 엔트로피 개념은 여전히 유효하며 중요합니다. 엔트로피 증가의 법칙은 일상적인 공간에서도 쉽게 관찰할 수 있습니다. 예를 들어 연구실 책상을 정리해 두어도 시간이 지나면 자연스럽게 어질러지는 현상이 이에 해당합니다. 물리학적으로는 깨끗한 상태와 지저분한 상태라는 두 가지 고정점이 존재하는데, 지저분한 상태는 엔트로피가 높은 상태를 의미합니다. 한번 무질서해지기 시작하면 외부의 에너지를 들여 정리하지 않는 한 스스로 깨끗해지지 않으며, 이는 우리 삶 속에서 매일 겪는 물리적 현상 중 하나입니다. 엔트로피를 올바르게 이해하기 위해서는 신중한 독서가 필요합니다. 대중적으로 유명한 제레미 리프킨의 저서는 물리학적 관점에서 오해의 소지가 많으므로 주의해야 하며, 대신 리처드 뮬러의 저작 등을 통해 현대 물리학의 시각을 접하는 것이 좋습니다. 아인슈타인이 미래에도 변치 않을 법칙으로 꼽았던 엔트로피 증가의 법칙은 사실 원리를 알고 나면 매우 당연하고 자연스러운 현상입니다. 이를 통해 우리는 우주와 세상을 바라보는 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다.

김범준

카오스재단카오스강연

물리학

[석학인터뷰] 이상민_ 과학자에게 창의력은 아주 중요해요 | 2018 노벨상 해설강연

어린 시절 시골 밤하늘에 쏟아지는 별을 보며 막연한 동경을 품었던 소년은 이제 빛을 연구하는 전문가가 되었습니다. 이상민 교수는 레이저를 새롭게 만들어내고 빛과 물체의 상호작용을 관찰하며, 세포 내 광학 현상을 탐구하는 연구에 매진하고 있습니다. 단순히 빛을 관찰하는 것에 그치지 않고 학생들과 함께 새로운 빛의 가능성을 열어가는 과정은 어린 날의 꿈이 현실의 과학으로 구체화된 결과물이라 할 수 있습니다. 빛을 향한 순수한 관심이 연구의 시작이었습니다. 독일에서 보낸 학창 시절은 그에게 과학적 사고의 근간을 마련해 주었습니다. 독일 과학의 진정한 힘은 주입식 교육이 아닌 스스로 원리를 깨닫게 하는 창의력 중심의 교육에서 나옵니다. 초기에는 공식을 미리 외운 한국 학생이 앞서가는 듯 보이지만, 시간이 흐를수록 기본 원리를 바탕으로 문제를 해결해 나가는 독일 학생들의 창의력은 독보적인 경쟁력을 발휘합니다. 이러한 경험은 정해진 틀에 갇히지 않고 기본 원리를 탐구하는 것이 과학의 핵심임을 일깨워 주었으며, 이는 현재 그의 연구 철학에도 큰 영향을 미쳤습니다. 연구의 길은 때로 고단하고 수개월의 노력이 한순간에 수포로 돌아가는 좌절의 연속이기도 합니다. 밤을 지새우며 매달린 실험이 실패로 돌아갈 때면 모든 것을 그만두고 싶은 마음이 들기도 하지만, 결국 하나의 난제를 해결했을 때 느끼는 희열은 그 모든 고통을 잊게 만듭니다. 문제를 풀어가는 과정에서 느끼는 지적 호기심과 즐거움은 일종의 중독과도 같아 연구자를 계속 나아가게 합니다. 학생들과 함께 호기심을 잃지 않고 꾸준히 연구를 지속하며 새로운 발견의 기쁨을 나누는 것이 그가 바라는 진정한 과학자의 모습입니다.

이상민

카오스재단석학인터뷰

물리학
융합