시평 | 과학산책 | 오피니언 | 내일신문

04.16

2024

[과학산책] 핵자기공명, 방사선 없이도 인체를 뚫어 볼 수 있다

“허리가 아파 병원에 갔는데, 의사가 MRI(Magnetic Resonance Imaging, 자기공명영상)를 찍어봐야 한대요.” “MRI의 원래 이름이 핵자기공명이라는데 방사선 피폭 우려는 없나요?” “값싼 엑스레이로도 충분히 진단할 수 있을 텐데 병원이 돈을 더 많이 벌려고 하는 건 아닌가요?” 의사가 MRI 검진을 요구하는 이유는 단순하다. 엑스레이가 뼈를 자세히 볼 수 있는 장치라면 MRI는 연골이나 인대 근육 신경 등을 자세히 볼 수 있기 때문이다. 초음파는 해상도가 떨어지고 CT(컴퓨터 단층촬영)는 근본적으로 엑스레이와 다를 바 없으므로 이런 연한 조직을 살피는 데는 MRI가 최선의 선택이다. 그래서 보통은 1차로 엑스레이로 뼈의 이상을 들여다보고, 아니다 싶으면 MRI를 찍어 보는 것이다. 그런데 MRI가 핵자기공명 기술을 쓴다고 하는데 그럼 정말 안전한 것일까? ‘핵’이란 글자가 들어가 있으니 방사선이 걱정되고, 무지무지하게 센 ‘자기장’ 속에 들어간다니 몸속
04.09

2024

[과학산책]범유전체 정보 해독과 희귀병 대응

희귀질환은 떼어놓고 보면 희귀하지만 합쳐서 보면 흔하다는 독특한 특징을 보인다. 개별 희귀질환은 분명 앓는 환자가 적은 질환을 가리킨다. 국내에서는 그 기준을 보통 2만명 이하로 잡는다. 그러나 이러한 희귀질환은 종류가 워낙 많아 희귀질환을 통째로 합쳐놓고 보면 전세계에서 3억명 이상의 환자가 있을 것으로 추정될 정도로 흔하다. 국내에서는 2023년 기준 1248개 희귀질환이 지정돼 있고 발생자수는 2021년 기준 약 5만5000여명에 이른다. 미국에서는 7000여개 희귀질환이 지정돼있으며 이로 인해 고통받는 환자수는 3000만명에 이를 것으로 추산된다. 이는 제2형 당뇨병을 앓는 환자와 비슷한 숫자로 저마다 서로 다르긴 하지만 희귀질환으로 인해 고통 받는 환자수가 상상 이상으로 많다는 것을 단적으로 드러낸다. 이처럼 높은 다양성과 차이점을 보이긴 하지만 희귀질환의 80% 가량은 유전적인 특징 때문에 발생한다는 공통점을 지닌다. 바꿔 말하면, 희귀질환의 상당수는 DNA가 바뀌
04.02

2024

[과학산책]2차원 양자물질의 세계

우리가 사는 세상은 3차원으로 이루어져 있다. 하지만 과학자들은 아주 오래 전부터 차원이 줄어들면 무슨 일이 일어나는지 궁금했다. 수학적으로 2차원은 두께가 없는 면이고, 물질세계에서는 존재하지 않는다. 마찬가지로 0차원은 크기가 없는 점이다. 양자점 같은 것이 물질세계에서 0차원에 근접하는 경우다. 물리학적으로 2차원에 가장 근접한 것은 원자 한층이다. 이보다 얇은 물질은 존재할 수 없기 때문이다. 원자 한층으로 이루어진 ‘2차원 물질’의 성질이 3차원 물질과는 어떻게 다른지에 대한 흥미로운 이론 연구가 많았지만 2000년대 초반까지도 원자 한층을 실제로 분리할 수 있는지도 잘 몰랐다. 원자 한층은 아니더라도 어떻게든 차원이 줄어든 효과가 전기 전도에 영향을 줄 때까지 얇게 만들어보려는 여러 시도가 있었는데, 전자가 거의 2차원 평면에 가까운 얇은 층에만 존재하는 2차원 전자기체(2DEG)를 반도체 물질 내부에서 만들 수 있었다. 여기에 강한 자기장을 걸 때 양자홀 효과 등
03.26

2024

[과학산책]플라스틱, 인류를 감싸다가 인류를 습격하다

미세플라스틱이 생수에서 발견됐다. 소금에서 발견됐다. 세탁을 하면 많이 나온다. 뇌까지 간다…. 지난 몇년 동안 잊을 만하면 들려오는 미세플라스틱 뉴스들. 이런 뉴스를 접하는 날이면 불편하고 걱정된다. 그런데 어떻게 해야 할지 모른다. 정부에 기대하지만 나오는 얘기는 미세플라스틱 규제 기준이 없다고 한다.기준을 마련하려고 보니 얼마까지 섭취해야 안전한지를 판단할 수 있는 독성정보가 부족해서 아직 더 많이 연구를 해야 한다고 한다. 몇년째 이런 뉴스를 접하다 보니 나부터 플라스틱을 덜 써야지 다짐하지만 이내 다시 편리하고 익숙한 예전 습관으로 돌아간다. 한때 플라스틱은 마법 같은 존재였다. 1869년 상아를 대체하기 위해 태어난 이 신소재는 세상을 바꿀 약속을 품고 있었다. 20세기 중반 패스트푸드의 부상과 함께 일회용 문화를 활짝 열며 우리의 삶을 편리함으로 가득 채웠다. 1955년 ‘라이프’ 잡지에 실린 행복한 가족이 일회용 플라스틱을 하늘 높이 던지는 이미지는 새로운 시대의
03.19

2024

[과학산책]올봄엔 디지털 대청소를 시작해보자

우리 속담에 하나만 알고 둘은 모른다는 말이 있다. 오래된 속담이지만 점점 더 복잡해지는 요즘 세상에 오히려 더 유효한 말인 것 같다. 다양한 디지털 기술과 서비스가 넘쳐나는 세상에 사용자로서 따라가기도 바쁘니 나도 모르는 새 하나만 알고 둘은 모르는 사람이 되어 있기 십상이다. OTT 서비스를 이용해 원하는 시간에 TV를 보고 간단한 핸드폰 앱 조작으로 집이나 차 안의 온도를 미리 맞춰둔다. PC 핸드폰 태블릿 속 데이터들을 클라우드에 동기화해 필요할 때 장비를 바꿔가며 작업한다. 지난해 혜성같이 나타난 생성형AI들은 훌륭한 업무 파트너로 질문을 던지면 원하는 결과물을 척척 만들어낸다. 내 주변 기계들은 인터넷에 연결되어 실시간으로 서버와 소통하며 다양한 서비스를 제공해준다. 이런 편리한 생활은 서버와 스토리지 시스템 등이 모여 있는 데이터센터 덕이라 할 수 있다. 24시간 끊김이 없이 운영되어야 하는 데이터센터에 가장 중요한 것은 연속적인 전력공급과 냉각이다. 서버와 스토
03.12

2024

[과학산책]디지털 시대 청소년·청년세대의 뇌 발달

2023년 여성가족부에서 발표한 우리나라 청소년(9~24세) 인구는 15.3%로 40년 전에 비해 절반 이상 줄었다. 이는 세계적인 추세를 고려하더라도 심각한 수준으로, 2022년 유엔에서 발표한 인구통계연감에 따르면 15세 미안 인구수에서 일본(11.5%)과 함께 우리나라가 11.6%로 최저로 나타났다. 미래 우리사회를 이끌 세대가 줄어들고 있다는 점에서 청소년과 청년에 대한 더욱 세심한 기성세대의 관심이 필요하다. 이들 청소년·청년세대는 태어나면서 디지털 기기를 접해 왔다는 점에서 현재 30대 중반 이후의 성인들과 다른 환경에서 자라왔다. 새로운 지식을 얻기 위해 부모나 교사의 도움을 받고 책을 참고하던 이전 세대와는 달리 인터넷 환경에서 찾고자 하는 정보를 손쉽게 접한다. 이러한 정보습득의 차이는 청소년에서 청년기를 거쳐 성인에 이르는 발달적 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 세대 간 차이를 이해하고 갈등을 극복하기 위해 청소년기 뇌 발달적 특성을 고려할 필요가 있다.
03.05

2024

[과학산책]22대 총선이 기후선거가 되기를 바라며

2024년 3월 초 개구리가 겨울잠에서 깨어나야 할 시기에 우리는 변덕스러운 꽃샘추위와 봄의 온기 사이에서 계절의 변화를 경험하고 있다. 이런 반복되는 작은 혼돈 속에서도 ‘결국 봄은 오리라’는 희망을 품으며 2024년이 지난해보다 나아지길 기대한다. 자연의 순환 속에서 경험하는 이 비슷한 상황은 새로운 생명의 시작을 알리는 봄이 많은 이들에게 희망과 마음의 너그러움을 선사한다. 그러나 요즘 거의 모든 이슈 중 가장 주목받는 것은 4월 10일에 치러질 국회의원 선거다. 선거 기간 동안 느껴지는 감정은 꽃샘추위 속에서 경험하는 것과는 판이하게 다르다. 세월이 흐르고 선거에 참여하는 경험이 쌓이면서 커져가는 것은 희망이 아니라 냉소다. 대부분의 후보가 ‘세상을 나은 곳으로 만들겠다’고 공약하나, 그 약속은 국회의원이 되는 순간 솜사탕이 물에 닿는 것처럼 흔적도 없이 사라지곤 한다. 국민에게 실행하겠다고 약속하는 것이 공약(公約)인데, 구멍의 뜻인 혈(穴)과 발음요소인 공(工
02.27

2024

[과학산책] 밀과 글루텐 이야기

정부 차원에서 혼분식을 권장하던, 쌀이 한참 모자란 시절이 있었다. 1965년 1인당 연간 11.5kg이었던 밀가루 소비량이 1970년 28.8kg으로 급격하게 증가한 것만 보아도 알 수 있다. 밀가루는 이렇게 밥상에 조연급으로 자리하면서 2022년 1인당 소비량이 35.7kg까지 증가했다. 쌀 소비량은 56.7kg로 밀가루는 쌀 소비량의 63%까지 근접했다. 이제 한국인의 식생활에 밀가루는 높은 비중을 차지하고 있다. 그런데도 자급률은 1% 수준이란 것은 참 안타까운 일이다. 자급률을 포함한 식량문제에 관한 이야기는 차치하고 이번엔 밀 이야기를 해보고자 한다. 밀가루는 ‘도정’이 아니라 ‘제분’이라고 한다. 밀의 배젖은 겨와 분리가 쉽지 않아 쌀 같이 깎아내면서 배젖을 취하는 것이 아니라 통밀을 눌러 부셔서 겨 안의 배젖을 가루를 내어 먹게 되기 때문이다. 지금의 백색 밀가루는 19세기에 개발된 다중 철제 롤러 덕이다. 개발 이전에는 당연히 혼입된 겨와 눈 때문에 누런 밀
02.20

2024

[과학산책] 물리학이 일으킨 의학혁명 ‘엑스선 이야기’

병원에서 엑스레이 사진을 안 찍어 본 사람이 있을까? 엑스레이는 내과뿐 아니라 정형외과 치과에 이르기까지 오늘날 병원에서 가장 흔하게 만날 수 있는 물리학 장비다. 19세기 말은 인류를 새로운 문명의 세계로 이끌 여러 대발견이 이루어진 시기였다. 엑스선과 전자, 방사능이 모두 비슷한 시기에 발견됐다. 1895년 독일의 물리학자 빌헬름 뢴트겐이 발견한 엑스선은 처음부터 세상의 관심을 빨아들였다. 1912년 폰 라우에는 결정에 엑스선을 쪼이면 아름다운 패턴이 스크린에 나타난다는 것을 발견했다. 엑스선도 빛과 같이 회절한다는 결정적인 증거였다. 이내 엑스선은 다양한 물질의 결정구조를 밝혀내는 데 활용되기 시작했다. 엑스선 결정학(X-ray crystallography)이란 학문이 크게 발전했고 이 기술의 최고 전문가였던 로잘린드 플랭클린(Rosalind Franklin)은 인류사에 길이 남을 역사적인 사진인 ‘사진 51(Photo 51)’을 남겼다. 왓슨과 클릭이 DNA의 이
02.13

2024

[과학산책] 세포 속 세계 탐구할 현대판 현미경 ‘염기서열해독기법’

생물의 기반이 되는 DNA RNA 단백질 같은 생체분자에 담긴 정보를 해독하는 기법이 빠르게 발전하고 있다. 이러한 분자들은 세포라는 화학공장이 저마다 적합한 기능을 수행할 수 있도록 복잡하게 작동한다. 이들의 정보를 해독해내, 맛과 향이 더 좋은 과일을 맺는 식물, 감염병에 더 잘 저항하는 동물, 또는 유전병을 앓는 사람 같이 차별점을 띠는 생물이 지닌 특징을 규명하는 것이 주된 목표다. 작디 작은 생체분자에 담긴 정보를 더 명료하게 해독하는 현대판 현미경을 활용해 생물이라는 복잡한 현상을 온전하게 이해하려는 것이다. 이 세 가지 생체분자가 지닌 주된 특징은 비유하자면 마치 실에 꿰인 구슬처럼 한 줄로 이어져있다는 것이다. 구슬의 색과 종류는 저마다 다르다. DNA와 RNA에는 네 가지 색을 띠는 구슬이 꿰여져 있고, 단백질에는 스무 가지 색을 띠는 구슬이 꿰여있는 식이다. 색과 순서가 바뀌면 분자의 기능도 바뀐다. 그러니 이 실에 꿰인 서로 다른 색의 구슬이 어떤 색을 띠는지
02.06

2024

[과학산책]양자역학과 양자점

2023년 노벨 화학상은 양자점(quantum dot)을 개발한 과학자들에게 돌아갔다. 높은 세계시장 점유율을 가진 국내 회사 TV 이름에도 양자점이 있다. 양자역학과 양자점은 무슨 관계이며, TV에서는 무슨 일을 하는 것일까? 지구를 도는 원형궤도의 인공위성을 생각해보자. 궤도의 크기는 목적에 따라 정할 수 있다. 궤도를 정하면 속력이 산출되고 질량을 알면 운동에너지가 정해진다. 거꾸로 어떤 질량을 가진 인공위성의 운동에너지를 정하면 궤도 크기도 정해진다. 인공위성의 운동에너지는 궤도와 질량 사이의 관계식을 만족하면 어떤 값이든 가능하다. 물론 궤도가 우주공간에 있을 정도로 커야 하겠지만. 이제 전자가 양성자 주위를 돌고 있는 수소원자를 생각해보자. 지구가 인공위성을 끄는 힘은 중력이고, 양성자가 전자를 끄는 힘은 전기력이라는 것만 서로 다르다. 그러나 양자역학이 알려주는 것은 여기서 전자는 특별히 정해진 에너지 값만 가질 수 있다는 것이다. 수소원자와 같은 미시세계에서만
01.30

2024

[과학산책] 가습기살균제 판결과 집단지성

인체에 무해하다고 광고하며 마트에서 파는 제품을 사 표시된 방법대로 사용했을 뿐인데 숨을 못 쉴 정도로 폐가 딱딱해져 평생 산소통을 달고 살아야 사람들이 생겼다. 죽는 사람들도 나왔다. 1994년부터 시
01.23

2024

[과학산책] 올해 목련꽃은 또 언제 필까

김기상 국립어린이과학관, 지구과학 한파주의보는 10월부터 4월 사이에 아침 최저기온이 전날보다 10℃ 이상 떨어져 3℃ 이하이고 평년값보다 3℃ 낮거나 -12℃ 이하가 이틀 이상 지속될 것이 예상될 때 발령된다. 어제(22일) 수도권과 강원 내륙에 발효된 한파주의보가 반가울 정도로 이번 겨울은 봄같이 포근한 날씨가 이어지고 있다. 1월 20일 겨울 추위의 절정이라는 대한에도 서울 날씨는 최저기온이 영상에 머물렀다. 지난
01.16

2024

[과학산책] 뇌의 보상회로와 중독

하루를 마무리 하는 시간, 오늘 어떤 하루를 보냈는지 되돌아 볼 때가 있다. 스스로 만족할 만큼 의미있는 시간을 보냈는지, 그저 그렇고 그런 하루였는지, 아니면 자포자기 심정으로 안 좋은 습관을 되풀이
01.09

2024

[과학산책] 어디서든 에너지 시스템 만날 수 있는 '탈탄소 미래'

새해가 되면 과거를 생각하고 미래를 바라보게 된다. 우리가 누리고 있는 모든 것에 감사하며, 그 밑에는 숨겨진 시스템과 조용히 자기 역할을 하고 있는 사람들을 떠올리게 된다. 오랫동안 구축되었으며
01.02

2024

[과학산책] 친환경 포장재에 대한 갸우뚱한 의문

포장산업에서는 특히 식품포장 분야가 압도적이다. 식품포장은 가공식품뿐 아니라 신선식품 외식 배달 분야까지 포함해 매우 방대하고 그 사용 규모는 점점 증가하고 있다. 보통 사용되는 포장재는 석유
12.26

2023

[ESC와 함께 하는 과학산책] 빅뱅의 순간을 볼 수 있을까

박인규 서울시립대 교수, 물리학 우주가 팽창하고 있다는 얘기는 상식이 된지 오래다. 교과서를 통해 배우는 지식이라 이제는 아무도 우주의 팽창을 의심하지 않는다. 그런데 밤하늘을 뚫어지게 쳐다봐도 우리는 팽창하는 우주를 느낄 수 없다. 어릴 적 보았던 북두칠성의 모습은 늘 그대로고 북극성은 항상 그 자리에 있다. 팽창하는 우주를 발견한 사람은 에드윈 허블이라 알려져 있다. 그가 1929년에 발표한 논문에 따르면 멀리 떨어
12.19

2023

[ESC와 함께 하는 과학산책] 암 정복에 한걸음 더 다가간 CAR-T세포 치료법

CAR-T세포 치료법은 사람이 지니고 있는 T세포를 개조해 암세포를 더 효과적으로 제거하도록 개발한 방법이다. T세포는 원래도 몸속에서 감염된 세포나 상태가 좋지 않은 비정상 세포를 제거하는 역할을 한다
12.12

2023

[ESC와 함께 하는 과학산책] 자석은 인류가 최초로 발견한 상온 양자현상

박용섭 경희대 교수, 물리학 스마트폰 손잡이나 무선충전 배터리 등을 자석의 힘으로 부착할 수 있는 액세서리가 인기다. 일상에서도 냉장고 자석에서 컴퓨터 하드디스크까지 다양한 곳에서 자석이 사용된다. 그런데 자석의 밀고당기는 힘은 도대체 어디서 오는 것일까? 자연에 존재하는 자석의 기록은 약 2500년 전으로 거슬러 올라간다. 자석은 영어로 마그넷(magnet)인데, 이는 오늘날 튀르키예의 마니사(Manisa) 지방에 해
12.05

2023

[ESC와 함께 하는 과학산책] ESG의 'E'와 지속가능한 사회

최근 몇년 사이 우리는 ESG라는 알파벳 세 글자를 자주 듣게 되었다. 환경(Environment) 사회(Social) 지배구조(Governance)를 나타내는 ESG는 미래세대의 몫을 생각하며 현 시대의 수요를 충족시키자는 '지

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