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[석학인터뷰] 박남규_ 주목! 페로브스카이트! 우연히 발견되는 것은 없다 | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

페로브스카이트 태양전지가 전 세계적으로 주목받는 가장 큰 이유는 압도적인 에너지 변환 효율에 있습니다. 태양전지의 핵심 가치는 빛을 얼마나 많은 전기로 전환할 수 있느냐에 달려 있는데, 페로브스카이트는 이 지점에서 기존 기술을 뛰어넘는 탁월한 성능을 보여줍니다. 하지만 상용화를 위해서는 해결해야 할 과제도 남아 있습니다. 바로 장기 안정성 문제입니다. 현재 이 기술은 수분이나 산소 같은 외부 환경 요인에 노출되었을 때 효율이 저하되는 특성이 있어, 이를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 안정성 문제만 해결된다면 차세대 에너지 시장의 주역이 될 것입니다. 한 분야에서 묵묵히 연구를 이어가는 끈기는 과학적 성취의 밑거름이 됩니다. 노벨 화학상 후보급으로 거론될 만큼 성과를 낼 수 있었던 비결은 학위 과정부터 다져온 페로브스카이트 물질에 대한 깊은 이해 덕분이었습니다. 당시에는 태양전지와 직접적인 관련이 없던 기초 연구였지만, 그 지식이 훗날 결정적인 토대가 되었습니다. 1997년 박사 학위 취득 이후 수십 년간 태양전지라는 한 우물만 판 경험이 쌓여 오늘날의 혁신을 만들어낸 셈입니다. 주말조차 학생들의 연구 결과를 분석하고 논문을 작성하며 보내는 연구자의 일상은 이러한 집념을 잘 보여줍니다. 과학의 역사에서 위대한 발견은 종종 우연처럼 묘사되곤 하지만, 그 이면을 들여다보면 모든 것은 필연의 산물임을 알 수 있습니다. 페로브스카이트 태양전지의 탄생과 발전 과정 역시 갑작스러운 행운이 아니라, 수많은 시행착오와 연구의 흐름이 맞물려 일어난 결과입니다. 겉으로 보기에는 우연한 발견처럼 보일지라도, 그 기회를 포착할 수 있었던 것은 준비된 연구자의 치열한 고민이 있었기 때문입니다. 기술적인 성과를 넘어 하나의 혁신적인 물질이 세상에 나오기까지 숨겨진 필연적인 이야기들은 우리에게 과학적 통찰의 중요성을 다시금 일깨워 줍니다.

박남규

카오스재단카오스강연

화학

[인생과학책 #1] 시작은 과학자의 전기부터!

위대한 과학자들의 전기를 읽는 일은 언제나 가슴 벅찬 경험을 선사합니다. 알베르트 아인슈타인이나 리처드 파인만 같은 인물들이 남긴 기록을 통해 우리는 한 개인의 지적 탐구가 인류 전체의 지평을 어떻게 넓혔는지 목격하게 됩니다. 이러한 과정은 단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 우리 모두에게 깊은 영감을 주며 세상을 바라보는 새로운 시각을 열어줍니다. 이전 시대의 선구자들이 가졌던 고뇌와 열정을 들여다보는 것은 현대인들에게도 여전히 유효한 즐거움이자 배움의 원천이 됩니다. 어린 시절 학교에서 상으로 받은 알렉산더 플레밍의 전기는 과학의 세계로 향하는 소중한 통로가 되었습니다. 페니실린의 발견자로 잘 알려진 그의 삶은 우연한 발견을 위대한 업적으로 승화시킨 끈기와 통찰력을 보여줍니다. 과거의 과학자와 엔지니어들이 당면한 문제를 해결하기 위해 세상을 어떻게 정의하고 사고했는지 추적하는 과정은 매우 흥미롭습니다. 이러한 기록들은 과학이 단순히 실험실 안의 결과물이 아니라, 인간의 끊임없는 호기심과 탐구 정신이 빚어낸 예술적 산물임을 깨닫게 해줍니다. 마리 퀴리의 전기는 많은 이들에게 과학자로서의 꿈을 심어준 기념비적인 작품입니다. 그녀의 삶과 업적은 방사능 연구라는 거대한 학문적 성취를 넘어, 한 인간이 진리를 향해 나아가는 숭고한 여정을 보여줍니다. 특히 화학에 관심을 가졌던 이들에게 그녀의 이야기는 더욱 각별한 의미로 다가옵니다. 누구나 쉽게 이해할 수 있을 만큼 명확하면서도 깊이 있는 그녀의 연구 방식은 진정한 과학자가 갖추어야 할 덕목이 무엇인지 다시금 생각하게 만듭니다. 그녀는 시대를 앞서간 진정한 탐구자였습니다. 과학적 성취는 종종 복잡하고 난해한 수식으로 기억되지만, 그 본질은 의외로 명쾌하고 직관적인 경우가 많습니다. 위대한 과학자들은 자신들의 복잡한 이론을 대중이 이해할 수 있는 언어로 풀어내는 능력을 갖추고 있었습니다. 이는 그들이 단순히 기술적인 숙련가에 머물지 않고, 세상의 원리를 깊이 있게 통찰한 철학자였음을 시사합니다. 과학의 역사를 수놓은 수많은 발견은 결국 인간에 대한 이해와 자연에 대한 경외심에서 출발했으며, 이러한 태도는 오늘날 우리에게도 변함없는 가치를 전달합니다. 현대 과학은 이제 인문학이라는 거대한 숲에 그 뿌리를 내리고 있습니다. 월터 아이작슨이나 데이비드 보더니스 같은 작가들이 조명한 과학자들의 삶은 인문학적 소양과 과학적 사고가 어떻게 상호작용하는지 잘 보여줍니다. 과학은 고립된 섬이 아니라 인류의 역사와 문화, 그리고 철학적 사유와 긴밀하게 연결되어 있습니다. 이러한 통합적 관점은 우리가 과학을 더 깊이 이해하고 사랑하게 만드는 원동력이 됩니다. 인문의 숲에서 자라난 과학의 뿌리는 더욱 단단하게 우리 삶의 토대를 지탱하고 있습니다.

Daniel D.Lee(다니엘 리), Mary Katharine Levinge Collins(메리 콜린스), Sir Tim Hunt(팀 헌트 경)

카오스재단읽다과학

융합

[석학인터뷰] 훌륭한 과학자가 되기 위해 필요한 것? _팀 헌트 2001년 노벨생리의학상

과학적 발견의 여정에서 운은 결코 무시할 수 없는 요소입니다. 많은 노벨상 수상자들은 자신들이 뛰어난 실력을 갖춘 것 이상으로 운이 좋았다고 고백하곤 합니다. 수많은 과학자가 연구에 매진하지만, 오직 소수만이 역사적인 발견의 순간을 마주하게 되기 때문입니다. 하지만 단순히 운에만 의존하는 것은 아닙니다. 우연히 찾아온 기회를 포착하고 그것이 지닌 진정한 가치를 알아보는 통찰력이 결합될 때 비로소 위대한 성취가 완성됩니다. 이러한 운과 통찰력의 조화는 과학의 역사에서 반복되는 중요한 주제입니다. 세포 분열 과정에서 특정 단백질이 사라졌다가 다시 나타나는 현상을 목격했을 때, 이는 단순한 실험적 오류로 치부될 수도 있었습니다. 그러나 철저하게 통제된 실험 환경 덕분에 이 현상이 세포 주기와 밀접한 관련이 있다는 확신을 가질 수 있었습니다. 당시 주변에서는 이러한 주장을 회의적으로 바라보기도 했지만, 내면의 확신을 믿고 연구를 지속하는 용기가 필요했습니다. 보이지 않는 질서를 찾아내려는 집요함이 결국 생명의 신비를 푸는 열쇠가 되었으며, 이는 과학적 탐구의 본질을 잘 보여줍니다. 성공적인 과학자의 길을 걷기 위해서는 일에 대한 열정뿐만 아니라 유쾌한 마음가짐이 필수적입니다. 연구는 때로 고되고 지루한 과정의 연속일 수 있지만, 그 안에서 즐거움을 찾는 태도가 창의성의 원천이 됩니다. 젊은 연구자들에게 강조하고 싶은 점은 이상을 높게 가지되 현실에 충실해야 한다는 것입니다. 지평선을 바라보는 넓은 시야와 땅을 딛고 묵묵히 나아가는 성실함이 조화를 이룰 때, 과학적 탐구는 비로소 지속 가능한 힘을 얻게 됩니다. 즐거움이 동반된 노력은 그 어떤 의무감보다 강력한 결과를 만들어냅니다. 현대 과학은 과거에 비해 비약적으로 발전했지만, 지나친 전문화로 인해 학문의 전체적인 흐름을 놓치기 쉬운 환경이 되었습니다. 특정 분야에만 매몰되면 자신의 연구가 뇌의 작용이나 생명의 본질과 같은 근본적인 원리에 어떻게 기여하는지 파악하기 어렵습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 교육은 매우 중요한 역할을 합니다. 교육은 우리에게 사물을 바라보는 폭넓은 시야를 제공하며, 배움 자체가 얼마나 즐거운 일인지 다시금 깨닫게 해주는 소중한 통로가 됩니다. 폭넓은 지식은 새로운 발견을 위한 든든한 토대가 되어줍니다. 위대한 과학자들의 공통점은 복잡한 현상 이면에 숨겨진 단순함을 찾아내려 노력했다는 점입니다. 자연은 겉보기에 매우 모호하고 복잡해 보이지만, 그 근간에는 명확하고 단순한 원리가 자리 잡고 있습니다. 아무리 복잡한 시스템이라도 그 안의 핵심적인 질서를 발견하는 것이 과학의 본질입니다. 비록 그 단순함을 찾아내는 과정은 험난하고 고통스러울지라도, 명확한 이해를 향한 갈망은 과학자들을 끊임없이 움직이게 만드는 가장 강력한 동력이 됩니다. 단순함 속에 깃든 진리를 찾는 여정은 과학이 선사하는 최고의 매력입니다.

Sir Tim Hunt(팀 헌트 경)

카오스재단석학인터뷰

생명과학

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

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

카오스재단서울대자연과학공개강연

[석학인터뷰] 신석우_ 수학자 말고 카페 사장 할까봐요? | 2018 봄 카오스 강연 '모든 것의 수數다'

수학이라는 학문은 흔히 차갑고 딱딱하게 느껴지지만, 사실은 사람과 사람 사이의 따뜻한 대화로 이어질 수 있는 주제입니다. 언젠가 수학 이야기를 가볍게 나눌 수 있는 카페를 열어 손님들에게 직접 내린 커피를 대접하며 소통하는 풍경을 그려보곤 합니다. 어려운 수식이나 복잡한 증명에 매몰되기보다는, 일상의 여유 속에서 수학의 즐거움을 가볍게 나누는 공간은 많은 이들에게 새로운 영감을 줄 것입니다. 이러한 소통의 장은 수학이 우리 삶과 얼마나 가까이 닿아 있는지를 깨닫게 해주는 소중한 기회가 될 것입니다. 현대 수학의 거대한 흐름인 랭랜즈 프로그램은 파편화된 여러 분야를 하나의 통합적 관점으로 묶어내는 시도입니다. 당장은 큰 연관성이 없어 보이는 대상들을 넓은 관점에서 바라보며, 그 속에 숨겨진 체계를 찾아내는 과정은 수학자들에게 새로운 정보를 제공하는 희망적인 이정표가 됩니다. 이처럼 서로 다른 영역을 하나로 잇는 통합적 사고는 학문의 경계를 허물고 더 깊은 진리에 다가가는 열쇠가 되며, 복잡한 수식 너머에 존재하는 거대한 질서를 깨닫게 해줍니다. 수학자의 삶은 어두운 동굴 속에서 금맥을 찾는 광부의 모습과 닮아 있습니다. 산속 어딘가에 금이 묻혀 있다는 확신은 있지만, 정확한 위치를 알 수 없기에 수많은 시행착오를 겪으며 땅을 파내려 가야 합니다. 연구 시간의 대부분이 성과 없는 헛손질로 끝나는 것처럼 보일지라도, 그 고된 과정 끝에 찾아내는 한 조각의 진리는 그간의 모든 노력을 보상해 줍니다. 돌멩이들 사이에서 빛나는 금을 찾아내듯, 수학자들은 보이지 않는 진리를 발견하기 위해 묵묵히 자신만의 길을 개척하며 학문적 탐구를 이어갑니다.

신석우

카오스재단2018 카오스강연 '모든 것의 수數다'

수학

[강연] 물리법칙은 자연에 존재하는가, 인간이 만든 것인가? | 2017 카오스 토론회 : '과학vs과학철학' 1부 1강 | 1부 ①

자연 법칙이 실재하는 것인지, 아니면 인간이 만들어낸 발명품인지에 대한 논의는 과학의 본질을 꿰뚫는 핵심적인 질문입니다. 역사적으로 '자연 법칙'이라는 개념은 17세기 유럽에서 본격적으로 등장했습니다. 당시 사람들은 유대교와 기독교 전통 속에서 입법자로서의 신이 세상에 부여한 규칙이 있다고 믿었습니다. 그 이전 시대에는 무생물인 자연이 인간의 법처럼 어떤 법칙을 따른다는 생각 자체가 생소하거나 희화화의 대상이 되기도 했습니다. 즉, 자연 법칙은 특정 시대의 종교적, 사회적 배경 속에서 탄생한 개념적 틀이라고 볼 수 있습니다. 데카르트와 뉴턴 같은 근대 과학의 선구자들은 신이 우주를 창조할 때 부여한 변하지 않는 법칙을 찾는 것을 과학의 사명으로 삼았습니다. 이들은 운동량 보존의 법칙이나 만유인력의 법칙에 깊은 종교적 의미를 부여하며, 이를 신의 예지와 지배의 증거로 보았습니다. 하지만 흥미로운 점은 이러한 법칙들이 우리가 일상에서 경험하는 복잡한 자연 그대로를 묘사하기보다는, 마찰이 없는 진공 상태나 완벽한 타원 궤도와 같이 고도로 추상화되고 이상화된 수학적 공간을 전제로 성립되었다는 사실입니다. 실제로 갈릴레오의 자유 낙하 법칙이나 유전 법칙을 살펴보면, 실제 실험 데이터가 법칙과 완벽히 일치하는 경우는 드뭅니다. 공기 저항이나 유전적 변수 등 현실의 복잡성 때문에 수치는 항상 미세하게 어긋나기 마련입니다. 그럼에도 과학자들은 복잡한 현상에서 핵심적인 요소를 뽑아내어 단순한 수학적 관계로 정립합니다. 이러한 관점에서 본다면 법칙은 자연 속에 숨겨져 있던 것을 그대로 발견한 것이라기보다, 인간이 자연을 이해하기 위해 창의적으로 설계한 모델에 가깝다고 할 수 있습니다. 반면 물리학의 관점에서는 법칙을 자연에 내재된 패턴의 발견으로 정의합니다. 우리가 관찰하는 수많은 현상 속에는 일정한 규칙성이 존재하며, 과학은 이를 수식의 형태로 포착해내는 과정입니다. 비록 우리가 인식하는 패턴이 비례 관계와 같은 단순한 형태에서 시작할지라도, 이는 자연의 근본적인 작동 원리를 반영합니다. 좋은 법칙일수록 더 넓은 범위에 적용되며, 상황이 바뀌어도 변하지 않는 보편성을 지닙니다. 뉴턴의 법칙이 지상을 넘어 천체의 운동까지 설명해낸 것이 그 대표적인 사례입니다. 20세기에 들어서며 과학계는 '법칙'이라는 용어 대신 '원리'나 '이론'이라는 표현을 더 자주 사용하기 시작했습니다. 상대성 이론이나 양자 역학의 원리들은 과거의 법칙들보다 훨씬 심오하고 정확하게 자연의 실재에 다가갑니다. 현대 물리학자들은 우리가 아직 모든 것을 알지는 못하지만, 정밀한 실험 데이터를 통해 진정한 자연 법칙에 점점 가까워지고 있다고 믿습니다. 현재의 이론이 특정 조건에서만 유효한 '유효 이론'일지라도, 그것은 분명 실재하는 자연의 질서를 반영하고 있습니다. 법칙의 실재성을 뒷받침하는 강력한 근거 중 하나는 바로 과학의 예견 능력입니다. 우리가 의자에 앉을 때 의자가 존재함을 의심하지 않듯, 법칙에 따라 예견된 현상이 실제로 일어난다는 사실은 그 법칙이 자연에 실재함을 증명합니다. 만약 법칙이 인간의 자의적인 구성물에 불과하다면, 그 법칙을 바탕으로 세워진 현대 문명과 기술적 성취는 불가능했을 것입니다. 법칙은 우리가 자연이라는 거대한 시스템을 이해하고 신뢰할 수 있게 만드는 실질적인 토대가 됩니다. 결국 자연 법칙을 둘러싼 논쟁은 과학이 자연을 '발견'하는 것인지 '발명'하는 것인지에 대한 철학적 성찰로 귀결됩니다. 과학은 복잡한 자연 현상을 인간의 언어와 수학으로 해석하는 창조적인 활동인 동시에, 우리 외부에 실재하는 객관적인 진리를 추구하는 여정이기도 합니다. 법칙이 인간의 필터를 거쳐 정의된다는 점과 자연에 근본적인 질서가 존재한다는 점은 서로 배타적인 것이 아니라, 과학이라는 거대한 지적 체계를 지탱하는 두 축이라고 할 수 있습니다.

이강영, 홍성욱

카오스재단마스터클래스

물리학
융합