과학기술의 현주소

 

출처 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소 자료사진

 

밑의 글의 중요한 내용은 약 1년전인 2009년 4월에 쓴 내용이다.  2010년 5월  미국 리버모어 연구소에서 위 사진에 보이는 대형 레이저로 핵융합을 시도한다는 발표가 있으나  핵융합기술의 실용화를 위한 획기적인 돌파구로  보기는 아직 이르다.
 
최근 1년간 우리나라 과학기술 경쟁력을 높이기 위한 획기적인 국가정책의 제시는 없었다. 국내정치는 4대강, 세종시사업 거기다 최근에는 천안함 사건까지 겹쳐 오리무중이다. 국민은 혼란스럽고 대한민국 국가 백년대계를 보는 정치는 실종되었다.
 
일부 내용이 전문적인 용어로 어려울 수 있지만 현대 과학기술을 가장 간명하게  요약하여 쓰려고 노력한 글로 양해 바란다.
 
19세기와 20세기 초까지 유럽에서 획기적인 과학의 진보가 일어나었다.  물리학의 전자기 이론이 확립되어 각종 통신기기 및 레이다에 관한 이론적 배경이 되었고,  양자 중성자가 핵에 있고 전자가 외부를 위성처럼 도는 원자구조가 확립되었다. 한편 화학에서도 각종 화학구조식과 주기율표가 완성되고 화학 반응과 각종 분자 결합에 관한 이론도 거의 확립되었다.
 
생물학도 19세기에 세포 개념이 확립되고 염색체의 발견에서 유전이라는 개념이 완성되었다. 세포의 구조로 내부에 핵이 있어 그 안에 염색체가 있고 세포내에 에너지 변환에 중요한 역할을 하는 미토콘드리아도 발견되었다.
 
그래서 20세기 초에 과학자들은 물리, 화학, 생물에 대한 구조적인 형태를 완성하고 나서  그러한 지식에 대한 지나친 자부심을 가졌다. 
 
그러나 비교적 단순한 구조가 모든 것을 설명하여 주지 아니한다는 것이 다시 드러나기 시작하였다.  우선 물리에서 양자역학으로 원자 내부 구조에 대한 더 연구가 진행되면서 양자나 중성자가 다시 쿼크라는 소립자의 역학관계에 영향을 받는 다는 것을 발견한다.
 
 여기에서 어려운 문제가 발생한다. 소립자 몇개가 모이면 단순히 양자나 중성자를 구성하는 것이 아닌 복잡한 수학 및 통계적인 역학관계로 작용하는 것이다. 
 
소립자간에 작용하는 힘에 대해 소위 '약력(weak force)' 및 '강력(strong force)'  이라는 수학적인 모델이 제안되어 각종 소립자의 종류나 그 역학관계에 대해서는 입자 가속기를 통해 계속 연구 중이다.
 
그런데 이러한 소립자의 역학관계가 우주의 탄생과도 연결되는 복잡한 현상으로 우주에서 지구로 날라오는 여러가지 입자에 대한 연구 등으로 우주 창조의 정확한 이해를 위한 이론적, 실험적인 연구가 계속 진행되고 있다.
 
그리고 천체에 대해 물리 이론적으로 뿐아니라 각종 광학, 전자  관측기구를 이용하여 관측하면서 이론과 비교를 하는 연구가 진행되고 있다.  화성이나 토성의 위성에 탐사 위성을 보내어 지구 밖에서 생물체를 찾는 연구도 병행되고 있는 것이다.
 
물리학에서 에너지 문제를 해결하기 위한 핵융합 기술 개발이 하나의 큰 분야였다.  1982년 필자가 서울대 물리학과를 졸업하고 미국에 유학을 갈 때 동기생중 우수한 두명이 프린스턴 핵융합 연구소 박사과정에 입학하였었다.
 
그러나 그 두 사람은 현재 국내 대학에서 핵융합이 아닌 다른 응용분야를 연구하고 있다. 핵융합 기술 개발로 에너지 문제를 단숨에 해결한다는 것이 얼마나 어려운 지를 보여 주는 것이다.
 
그리고 양자역학의 응용으로 물성에서 여러가지 복잡한 현상이 일어나는 것이다.  즉 반도체, 초전도체 등의 물성이 결국은 복잡한 양자역학으로만 설명이 되는 것이다.
 
화학에서도 나노크기의 여러 물질에서는 기존의 화학반응으로 설명할 수 없고 양자역햑을 도입하여야 설명이 가능하여 양자화학이 연구된다.  나노크기에서 특수 물성을 가지는 풀러렌이나 나노튜브 등에 대한 연구와 생물학과 융합한 항체 촉매 등이 연구되고 있는 것이다.
 
생물학에서는 DNA 구조의 유전자로부터 다시 그 정보가 RNA라는 것으로 복사되어 인체에 여러 단백질을 만드는 것으로 된다는 사실이 확립이 되면서 생물의 신비를 푸는 데 거의 접근한 것처럼 보였다.  그러나 실제 유전자의 구조가 생각한 것 보다 복잡하고 유전자 사이에 SNP라고 부르는 지엽체가 있는 데 그러한 것도 상당한 역할을 한다는 것이다. 
 
그리고 유전자가 각 단백질의 기능을 정한다는 간단한 그림은 실제에는 통하지 아니하고 다양한 단백질 특히 세포막 표면에 있는 지질단백질을 통하여 세포간에 서로 신호가 전달되는 복잡한 형태가 발견되고 있는 것이다.
 
우리가 심각히 받아들이는  암은 신체의 일부 세포가 전체적인 통제를 받지 아니하고 커지는 현상이다.유전자 수준에서 결함도 문제가 되지만 신호전달 체재에서 문제가 생기는 경우도 있어 그 작용기전이 복잡하다. 지금 생물학 지식으로 암이 일어나는 과정에 대한 완전한 이해도 되고 있지는 아니하다.
 
우리나라에서는 일반인이 황우석 전 교수의 영향으로 줄기세포에 대해 너무 비중을 크게 보는 것이 문제이다. 줄기세포는 생물의 발생학적인 단계와 사후 응용단계에서 생물학의 중요한 선도부분 중의 하나이다. 그러나 생물의 기본 현상을 이해하기 위해서는 유전자 발현과 세포간의 신호전달의 네트워크 부분이 더 큰 비중을 차지한다고 생각한다.
 
전체적으로 정리하여 보면 아직도 물질이나 우주 탄생의 기본 원리를 푸는 소립자물리학은 한참 진행중이라고 보아야 한다. 
 
천체에 대한 연구도 아직 아는 것 보다 모르는 것이 더 많은 상황이다.
 
그런데 20세기 후반 이후의 과학 기술 연구 현황을 보면 물리, 화학, 생물에서의 기초 연구를 무시하지는 않아도 응용쪽으로 더 많은 관심을 가진 것이다.  실제 지금 전자공학의 기본이 되는 통신, 반도체는 거의 물리학의 응용으로 보아야 된다. 그리고 많은 신물질은 화학 연구에 의해 발명되었다.  그러한 복합 연구가 실생활에 응용이 되어 각종 공학으로 불리는 것이다.
 
위에서 이미 언급하였듯이 아직도 생물학 현상에 우리가 모르는 것이 아는 것보다 훨씬 많다고 생각한다.
 
생물학도 느리기는 하지만 계속 진보가 있으면서 현실로는 각종 질병을 치료하기 위한 신약개발에 더 초점이 가고 있는 것 같다.  그리고 동식물에 대한 유전자 변형에 대해 환경론자에서 반대가 있지만, 실제 많은 연구가 진행되어 있고 실생활에 눈에 띄지 않게 응용되고 있다.
 
이러한 과학 기술의 진보에 우리나라 사람들이 얼마나 기여하였는 가를 생각해 보자. 많은 사람들이 우리나라에서 아직  과학분야에서 노벨상을 못 받은 것에 대해 아쉽게 생각한다.
 
우리나라 과학자 중에서 노벨상을 받기에 접근할 만큼 훌륭한 일을 하신 분들이 주위에 여러분 있다. 그러나 한국 분들중에 노벨상을 꼭 받아야 마땅하다고  다른 나라 과학자들도 만장일치로 동의할 만한 독창적인 연구를 한 분은 아직 없다는 것이 개인적인 생각이다.
 
결국 우리나라가 장기적인 국가경쟁력을 갖추기 위하여서는 기초과학에 더 노력을 해야하고 지원해야 된다는 것이다.
 
그런데 정치인들이 가장 관심을 많이 가지는 것은 대형 건설공사이다. 당장 유권자들에게 생색내기도 좋고 떡고물(?)이 남기도 쉬우니 말이다.
 
지금 이명박 정부 국가 경쟁력 강화를 위하여 할 일이 산더미 처럼 남아 있는데 사전에 충분히 검토되어 국민의 공감을 얻을 수 있는 사업이 아닌 목적불명으로 졸속으로 진행되는 4대강사업에만 치중하여 국론을 분열하고 국력을 낭비하고 있는 것이다.
 
우리나라가 선진국으로 들어가기 위해서는 정치권의 부패와 낭비를 막는 정치개혁이 먼저 이루어져야 한다고 본다.