“아빠! 아빠! 드디어 죽지 않고 영원히 살 수 있는 법을 알아냈어요!!”

과학캠프에서 돌아온 태연. 집에 들어오자마자 벌겋게 흥분된 얼굴로 속사포 같은 말을 쏟아내기 시작한다.

“캠프 선생님이 개구리를 액체질소 통에 넣으니까 냉동실 동태처럼 허옇게 얼어버렸는데요. 그 개구리를 미지근한 물에 넣어주니까 금방 폴짝 뛰어오르는 거에요. 그러니까 이제 사람도, 불치병에 걸리면 꽁꽁 얼렸다가 치료제가 개발되면 녹여서 치료하면 되니까 영원히 살 수 있게 되는 거라고요!”

아빠, 태연의 얘기를 들으며 신기해하기는커녕 답답하고 실망스러운 표정을 짓는다.

“그걸…, 이제 알았어?”
“네에? 그럼 아빠는 알고 있었단 말이에요? 그런데 왜 아직 냉동인간이 있다는 얘기는 뉴스에 안 나오는 거죠?”

“휴~ 제발 책 좀 읽어라. 냉동인간이 만들어진 지 벌써 40년이 넘었다고! 이미 세계적으로 수백 명의 냉동인간이 있고 말이야. 네가 좋아하는 백설공주, 곰돌이 푸를 만든 월트 디즈니도 현재 냉동인간으로 보관되어 있어. 심지어는 몸 전체를 냉동인간으로 만들면 돈이 너무 많이 드니까 머리만 냉동인간으로 보관하는 사람도 있는데, 의학기술이 엄청나게 발달하면 뇌세포만으로도 인간의 몸을 복제할 수 있다고 믿기 때문이라는구나.”

“우... 머리만 꽁꽁 얼려서 보관하다니, 소름이 쫙 돋아요. 아빠.”

“네 말대로 개구리를 얼렸다가 다시 살려내듯 인간도 그렇게 할 수 있다면 아마 병에 걸려 죽는 사람은 없을지도 모르겠다. 암 같은 난치병도 언젠가는 정복될 테니까 말이야. 하지만 개구리나 뱀은 변온동물이라 온도변화에 강한데다 크기도 작아서 한꺼번에 기능을 정지시켰다 살려내는 게 가능하지만, 인간처럼 커다란 항온동물을 그렇게 하기는 정말 힘든 일이란다.”

“그럼 어떻게 냉동인간을 만들었는데요?”

“일단 냉동인간을 원하는 사람의 심장이 멈추면, 재빨리 심폐소생기로 호흡을 되살려서 산소 부족으로 뇌가 손상되는 것을 막아야 해. 그런 다음 혈액을 모두 제거하고 신체 각 기관의 손상을 막는 특수 액체를 넣지. 그리고 영하 197도의 액체질소로 급속냉동 시켜 보관하는 거야. 되살려낼 때는 이 과정을 거꾸로 반복한 다음 전기 충격으로 심장을 소생시키면 되고 말이다.”

“엥? 생각보다 그렇게 복잡하지는 않은데요? 그런데 왜 아직 깨어난 사람이 없는 거예요?”
“음... 그건 말야. 너, 얼렸다가 녹인 딸기 본 적 있지?”
“예. 허옇게 흐물흐물 거리는 게 징그러워요.”

“딸기 세포가 파괴됐기 때문에 그렇단다. 세포는 약 85%가 물로 구성되어 있어. 그런데 생물을 냉동시키면 이 세포 속의 물이 팽창하면서 마치 바늘이 풍선을 터뜨리듯 주변의 세포막을 손상시켜 버리지. 인체도 마찬가지여서 냉동을 하게 되면 녹인 딸기처럼은 아니더라도 상당히 많은 세포들이 손상돼 버린단다. 그래서 과학자들은 냉동인간을 깨어나게 할 때 세포들, 특히 뇌세포를 완벽하게 소생시키는 방법을 집중적으로 연구하고 있어.”

<현재 기술로는 냉동인간을 해동시킬 때 신체 세포가 파괴되는 것을 완전히 막을 수 없다. 사진은 영화 ‘데몰리션 맨’에서 주인공이 냉동 상태에서 깨어나는 모습. 사진 제공. 동아사이언스>

“그게 정말 가능할까요?”

“과학자들은 세포수복 나노 로봇을 만들면 가능할 거라고 생각하고 있어. 바이러스 크기의 나노로봇이 세포막 안팎을 들락거리면서 손상된 세포들을 수리하는 거지. 현재의 나노 기술 발달 속도라면 2040년경에는 나노로봇 덕분에 냉동인간의 부활이 가능하게 될 거라고 과학자들은 예상하고 있단다. 하지만 그런 방법으로 인간의 생명을 연장하는 것이 과연 옳은 것인지에 대한 논란은 아직까지도 계속되고 있어.”

아빠의 얘기를 듣고 있던 태연의 눈에서 갑자기 눈물이 주르륵 흐른다.

“이런 기술이 좀 더 빨리 발전됐다면, 작년 봄에 죽은 병아리 두 마리와 지난주에 죽은 달팽이 여섯 마리도 살려낼 수 있었을 텐데. 너무 속상해요.”

눈물을 훔치며 급히 밖으로 나간 태연. 잠시 후 목에 구렁이를 두르고 개구리가 가득 들어있는 커다란 유리병을 들고 나타난다. 경악스럽기 그지없다.

“태연아! 이게 다 뭐야!?”

“요 앞 건강원에 좀 다녀왔어요. 변온동물이 아주 많더라고요. 아까 아빠가 변온동물이 냉동상태를 잘 견딘다고 하셨잖아요. 이 동물들로 열심히 연구해서 제 손으로 꼭 냉동인간을 부활시키겠어요. 아빠에게도 영원한 생명을 선물로 드리죠.”

“그런데 태연아, 영원한 생명 대신에 구렁이를 푹 고아서 뱀탕을 해먹는 게 낫지 않을까? 내가 요즘 늙는지 기운이 없어서 다리가 후덜덜 떨리고….”

“아빠!!!”

글 : 심우 과학칼럼니스트     (제공:SCI-FUN)

모형 비행기의 날개를 꺾어버리면 어떻게 될까? 엄마한테 혼날 게 틀림없다. 아이의 장난감을 부러뜨린 아빠라면 아이의 울음을 견뎌내야 한다. 하지만 항공기를 개발하기 위해서는 종종 날개를 꺾기도 해야 한다.

비행기의 날개를 ‘꺾는다’는 표현이 조금 이상하게 들리겠지만 비행기의 날개 모양을 살펴보면 대부분 앞뒤로 조금씩 ‘꺾인 형태’인 것을 알 수 있다. 속도를 빨리 내기 위해서는 비행기의 날개를 뒤로 젖히는 모양을 가지는 것이 유리하기 때문이다.

비행기가 처음 나왔을 때 날개 모양은 위에서 봤을 때 직사각형이었다. 직사각형 날개는 공기 역학적인 구조로는 비효율적인 부분이 많지만 제작이 쉽고 비용이 많이 들지 않기 때문에 오늘날에도 초경량 비행기나 저속 항공기 등에 많이 사용되고 있다.

비행기의 속도가 빨라지면서 점차 타원형 날개, 긴 사다리꼴 모양의 테이퍼 날개, 삼각 날개(Delta Wing) 등이 등장하였다. 이후 음속을 돌파하기 적합한 형태인 뒤로 젖힌 날개 ‘후퇴익’과 앞으로 젖힌 날개 ‘전직익’이 탄생하는 등 다양한 날개로 발전되었다.

<다양한 날개의 모습>

고속비행에 적합한 새로운 날개 형태는 제트기의 등장과 함께 나타났다. 날개가 뒤로 꺾어진 형태의 후퇴익이었는데, 이는 가급적이면 충격파가 덜 생기면서도 음속에 가깝게 날기 위해서 날개를 젖히는 아이디어였다. 후퇴익은 날개가 곧게 펴진 직선형태의 날개보다 공기의 압력을 적게 받고, 압축된 공기를 날개의 길이 방향으로 흘러가게 했기 때문에 고속비행에 적합했던 것이다.

비행기가 날고 있을 때 공기의 흐름은 날개 위에서 계속 빨라지게 되는데, 비행기가 음속에 가까워지면 날개 위에 음속보다 빠른 공기의 흐름이 생길 수 있다. 따라서 날개 위에 공기가 불안정한 지점이 나타나고, 이 때 충격파가 생기면 비행기가 잘 날 수 없는 상태에 빠질 수 있다.

또 비행기가 음속에 가깝게 빨라지면 공기가 압축되어 날개에 부딪히게 되는데, 이 때 비행기의 입장에서 보면 비행기 몸체가 공기의 벽을 뚫고 지나는 형태가 된다. 따라서 비행기 날개는 공기의 압력을 견딜 수 있을 만큼 강하게 제작돼야 하며 공기의 저항을 효과적으로 줄일 수 있는 형태가 필요하다.

그러나 후퇴익은 저속에서 오히려 비행기를 뜨게 하는 힘(양력)을 손해 보게 만드는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 고속 비행 때 후퇴익이었다가 이착륙 때의 저속에서는 직사각형 날개에 가까운 형태가 되는 새로운 형태의 날개가 개발됐다. 뒤로 꺾였다 펴졌다 하며 모양이 변한다고 해서 ‘가변익기’라 한다.

<가변익 모델(왼쪽)과 F-111 전투기의 실제 가변익 모습. 사진 제공. 한국항공우주연구원>

후퇴익 이외에도 비행기의 날개를 아래, 위, 양쪽 옆 등 다양한 방향으로 젖힌 모양도 이미 만들어져 활용되고 있다. 아래위로 날개를 꺾는 ‘상반각(Dihedral)’과 날개 길이 방향으로 비트는 ‘비틀림각(Twist Angle)’ 등이 그것이다. 이들은 비행기 조종석에 앉았을 때 시계 방향이나 반시계 방향으로 비행기가 흔들리는 것을 막아주는 효과가 있다.

앞으로 꺾는 ‘전진익(Swept Forward Wing)’은 특히 고속에서 빠른 기동을 가능하게 해 준다. 전직익기는 우주전쟁 영화에 나올 법하게 멋있게 생겼지만 구조적으로 만들기가 어렵고 조종하기도 까다로워 그 동안 시험적으로만 제작돼 왔다. 최근 복합재료 등 신소재 개발과 컴퓨터 발달로 머지않아 좀 더 많은 전진익기를 볼 수 있을 것으로 기대된다.

최근에는 날개에서만 양력을 얻을게 아니라, 동체에서도 양력을 얻으면 어떨까하는 생각에서 플라잉 윙(Flying Wing)이나 블랜디드 윙 바디(Blended Wing Body) 같은 비행기도 생겨났다.

<왼쪽부터 ①일반적인 항공기, ②블랜디드 윙 바디, ③하이브리드 플라잉 윙, ④플라잉 윙>

비행기 날개를 만들기 위해 우리의 상상력이 많이 적용된다. 다만 하나가 좋아지면 뭔가 손해를 보게 되는데, 가장 적게 손해 보면서 많은 이익을 추구하고자 비행기를 설계하는 과학자들은 오늘도 컴퓨터와 씨름하고 실험실에서 밤을 지샌다.

글 : 안석민 한국항공우주연구원 항공연구본부 공력구조팀장

SF영화 ‘매트릭스’에서 기계는 인간을 전력생산도구로 활용한다. 영화에서 인간은 그저 살아있는 배터리에 불과할 뿐 가상세계인 매트릭스에서 빠져나오지 못하고 소모품으로 쓰인다. 생각만 해도 소름이 오싹 돋겠지만 실제로 사람 몸에서 전기를 뽑아내는 생체연료전지 연구가 꾸준히 이어지고 있다. 당연하지만 기계를 위한 배터리로 쓰려는 것이 아니라 더 나은 삶을 위해서다.

사람 몸에서 어떻게 전기를 만들어낼까? 비슷한 원리는 우리가 흔히 쓰는 배터리에서 찾아볼 수 있다. 배터리는 주로 화학전지다. 즉 화학물질이 산화와 환원 반응을 일으키면서 전자가 이동하고 이 과정을 통해 전기가 생산된다.

생체연료전지도 기본적인 틀은 화학전지와 다르지 않다. 피 속에 들어있는 포도당을 산화시켜 전자의 흐름을 만들어 내고 이를 나노배터리에 저장하는 것이 핵심이다. 말은 간단한데 생각보다 쉬운 일이 아니다.

포도당을 산화시키려면 매개체가 필요한데 흔히 사용하는 것이 곰팡이와 같은 미생물이다. 그런데 미생물을 사용한 생체연료전지는 덩치가 크다는 점이 가장 큰 문제다. 가뜩이나 포도당에서 만들어 낼 수 있는 전기량이 적은데, 배터리의 크기가 만만치 않으니 사람 몸에 이식하는 것은 고사하고 MP3 플레이어 하나 작동시키는데 최소한 6~7개의 생체연료전지가 필요하다.

이런 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 효소를 활용해 생체연료전지의 크기를 줄이는 것이다. 현재까지 적용한 효소는 수명이 불과 3일밖에 되지 않아 한계가 있어 앞으로 생체연료전지 연구는 효소의 수명을 늘리는 데 집중할 것으로 보인다.

<생체연료전지의 구조, 손톱만한 크기의 칩에 미니발전소가 들어있다. 사진 제공. 전자신문>

효소 수명을 늘려 원활하게 포도당으로 전기를 만들어 낸다고 하더라고 현재 사용하는 배터리와 비교하면 용량이 부족한 것이 사실이다. 포도당으로 만들어낼 수 있는 전압은 이론적으로 0.8V에 불과해서다. 따라서 이를 효율적으로 증폭시키고 조절하는 기술과 함께 나노배터리에 차곡차곡 쌓아두는 일도 함께 진행해야 한다.

경상대학교 남태현 교수팀이 만들고 있는 융합형 나노배터리와 생체연료전지는 가로세로 5mm, 높이 2mm 정도의 크기에 에너지밀도는 400Wh/ℓ, 효소 수명은 10년 이상을 목표로 하고 있다. 이 시스템에는 포도당에서 전기를 생산하는 생체연료전지, 전기를 증폭시키는 DC컨버터, 만들어낸 전기가 저장되는 나노배터리, 그리고 이 모든 과정을 제어하기 위한 SOC 칩이 들어있다. 새끼손가락 손톱만한 크기의 칩에 초미니 발전소가 들어있다고 보면 이해가 쉽다.

남 교수는 “특히 사람 몸에 이식한 의료기기의 50% 정도가 배터리로 이루어져 있어 환자가 불편한 것은 물론 크기를 줄이는데 한계가 있었다”면서 “융합형 나노배터리와 생체연료전지를 이용하면 외부에서 전원을 공급받을 필요가 없어 편리하다”고 설명했다.

이러한 시스템이 완성되면 기존 휴대폰 배터리의 10%에 불과하면서 성능은 비슷한 수준이 될 것이라고 한다. 배터리를 몸에서 직접 충전할 수 있으니 전기 걱정이 없어지는 것은 물론 휴대용 디지털기기 크기도 크게 줄일 수 있다.

예컨대 전기 자극을 가해 심장 박동을 일정하게 유지시켜 주는 심장 페이스메이커의 경우 본체의 70% 이상이 배터리로 이루어져 있다. 배터리는 재충전이 불가능하며 일정한 시간이 지나면 외과수술을 통해 다시 새로운 심장 페이스메이커를 이식해야 생명을 유지할 수 있다. 환자 입장에서는 큰 부담이다.

또한 전원을 제대로 공급하지 못해 실용화가 어려웠던 나노로봇이나 인공망막, 인공고막 등도 충분히 만들어 낼 수 있다. 연구기간은 오는 2014년까지로 이때쯤이면 실제 생명체에서 전기를 만들어내는 시제품을 만나볼 수 있을 듯하다.

<생체연료전지 시험본, 나노배터리를 크게 만든 모형(좌)과 배터리를 시험하기 위한 테스터 (우)의 모습이다. 사진제공. 전자신문>

넘어야 할 과제도 만만치 않다. 우선 고효율 생체연료전지를 만드는데 적합한 효소를 찾아내야 하고 앞서 설명한 것처럼 낮은 전압을 증폭시켜야 하는 전기기술도 확보돼야 한다. 포도당이 항상 일정하게 피에서 공급되는 것이 아니므로 이를 제어할 미세유동 기술도 확보해야 한다. 사람 몸이 항상 같은 상태로 유지되는 것이 아니기 때문에 컨디션에 따라 전기가 많이 만들어지는 날이 있는 반면 그렇지 못한 날도 있기 마련이다. 또 사람 몸에 들어가는 물건이니 생체적합성 여부도 따져 봐야한다.

현재 융합형 나노배터리와 생체연료전지는 대한민국의 독자적인 기술이다. 아직 다른 나라에서 시도조차 해보지 못한 영역이라는 말이다. 이런 시스템이 만들어 진다면 앞으로 10~15년 뒤에는 몸 속을 구석구석 돌아다니면서 질병을 치료하는 나노 로봇이 등장할 수 있고 인공장기 개발도 활발히 이루어질 것으로 전망된다.

생체연료전지의 2차 목표는 노트북이나 휴대폰과 같은 디지털기기에도 적용하는 것이다. 현재 임플란트를 몸에 심는 것처럼 기계, 전자 부품을 몸에 장착하는 것이 원활해진다. 휴대폰을 머릿속에 심거나 MP3 플레이어를 귀에 내장할 수도 있다. 인조인간이 등장할 날도 멀지 않을 듯하다.

글 : 이수환 전자신문 기자      (제공:SCI-FOCUS)

아빠 방문 바로 앞에 있는 작은 탁자 위에 며칠 전 생일선물로 받은 반짝반짝 빛나는 리본 핀을 올려놓은 태연. 그 앞에 다소곳이 무릎을 꿇고 앉는다. 그리고는 아빠가 방문을 열고 나오자 목청껏 소리 높여 기도를 드리기 시작한다.

“하나님, 부처님, 천지신명께 비나이다. 우리 아빠가 갑자기 천사처럼 착해지셔서 이렇게 예쁜 선물을 매일매일 사주도록 해주소서. 나무아미타불! 아멘~~”

“하하. 태연아, 종교를 통일해 보면 어떨까?”

“여러 신께 빌어야 더 잘 들어주실 것 같아 그러하옵니다. 아바마마~~”

“아빠 생각에는 프린터 기술이 빨리 발전하도록 기도드리는 게 더 낫지 않을까 싶다. 아빠가 산타할아버지가 될 일은 절대 없으니까 말야.”

“엥? 핀하고 프린터하고 무슨 상관이에요? 프린터는 컴퓨터로 작성한 문서나 사진 같은 걸 종이 위에 인쇄해주는 기계잖아요.”

<팹앳홈(Fab@home)입체 프린터(Fabber) 사진 제공. 한국과학기술정보연구원>

“그건 2차원 평면 프린터고, 3차원 입체프린터라면 얘기가 전혀 달라진단다. 평면 프린터가 잉크를 분사하는 것이라면, 3차원 프린터는 액체 플라스틱, 액체 스티로폼, 열가소성 수지, 고분자 같은 것들을 차곡차곡 벽돌을 쌓듯이 분사하지. 물론 평면데이터가 아닌 3차원 입체설계도를 입력해야 되고 말이다. 그렇게 하면 네가 좋아하는 반짝이 핀은 물론 장난감, 핸드폰 등 뭐든 찍어낼 수가 있어. 입체프린터 기술이 더 발달하면 쇼핑몰에 가서 물건을 사는 대신, 인터넷으로 3차원 설계도를 내려받아 집에서 인쇄하는 세상이 되겠지.”

“헉, 완전 대단해!! 이 핀 빨리 인쇄해 주세요!! 많이도 안 바래요. 딱 천개 만!”

“급한 성격 하고는. 기술이 더 발달해야 한다니까. 아직까지 복잡한 제품을 인쇄하기는 힘들고 값도 상당히 비싸단다. 하지만 늦어도 10년 안에는 입체프린터가 보편화 될 것으로 과학자들은 예상하고 있어. 그때가 되면 인간의 장기까지 쉽게 인쇄할지도 모른단다.”

기술 발달을 더 기다려야한다는 말에 풀이 죽었던 태연. 다시 반짝 눈을 뜬다.

“예? 장기도 인쇄해요? 제 꿈이 의사잖아요, 아빠. 어떻게 하는데요?”

<입체프린터의 작동 원리 자료 제공. 한국과학기술정보연구원>

“에고, 삼일 만에 장래희망이 또 바뀌었다는 건 내가 미처 몰랐구나. 금방 말한 것처럼 입체프린터는 카트리지 안에 아주 다양한 물질을 넣을 수 있어. 액체 프라스틱 같은 화학물질 대신 살아있는 세포를 카트리지에 넣고 뿌리면 인체조직도 얼마든지 만들 수 있지. 벌써 피부나 뼈는 인쇄할 수 있는 수준이란다. 무독성 젤 위에 세포를 뿌리고 다시 젤을 깔고 세포를 뿌리고. 이걸 반복한 다음 한동안 그대로 두면 세포끼리 서로 결합해 피부나 뼈로 성장하는 거지. 이 기술이 보편화되면 화상을 크게 입은 환자도 허벅지나 엉덩이 피부를 떼어내 이식을 받는 대신 ‘인쇄’된 피부를 이식받을 수 있게 되겠지.”

“그럼 입체프린터 기술이 더! 더! 발달해서 폐나 심장 같은 장기까지 인쇄할 수 있게 되면, 이식할 장기가 없어서 죽는 사람은 더 이상 없겠네요?”

“뭐, 불가능한 일은 아니지. 그리고 아마 그런 시대가 되면 로봇들이 스스로를 인쇄해서 무한히 숫자를 늘려가는 일도 가능하지 않을까 싶다. 그렇게 되면 우리 삶 곳곳에 로봇이 보편화돼서 생활이 아주 편리해 지겠지만, 반면에 로봇이 인류의 생존을 심각하게 위협하게 될 거라고 예언하는 미래학자들도 있어.”

아빠의 위협적인 말에도 불구하고 이미 태연의 머릿속은 엉뚱한 상상으로 가득 찼다.

“일단 몽몽이를 한 300마리쯤 인쇄해서 집 안을 귀여운 몽몽이로 가득 차도록 만드는 거예요. 한 마디로 개판을 만드는 거죠! 거기다 고양이 200마리, 이구아나 100마리, 햄스터 150마리 쯤 추가하는 것도 아주 좋아요. 그리고 숙제해주는 로봇, 시험 대신 봐주는 로봇을 마구 인쇄해서 그야말로 유토피아를 만드는 거예요! 원더풀 월드!!”

“오호, 그건 힘들겠는데. 그런 유토피아가 오기 전에, 아빠가 인쇄한 태연이 혼내주는 로봇들이 이미 세상을 지배하고 있을 테니까 말이야. 으흐흐”

글 : 심우 과학칼럼니스트     (제공:SCI-FUN)

아직까지도 고급 펜션이나 휴양지 근처의 콘도에서 보내는 휴가를 계획하고 있나요? 야영을 하면서 겪어야 할 번거로움과 불편함이 끔찍하다고요? 캠핑 장비가 발달하면서 이제는 대자연 속에서도 편안한 휴가를 보낼 수 있답니다.

요즘 캠핑 장비 대부분은 휴대하기 좋도록 부피와 무게를 줄였고 외부충격에 잘 견딜 수 있도록 내구성을 높였어요. 게다가 전국에는 차로 1~2시간 거리 떨어진 거리에 캠핑장이 약 200여 곳 운영되고 있답니다. 그래도 고민된다면 캠핑 초보인 제가 1박 2일 동안 겪은 체험기를 들려드릴게요.

2009년 9월 0일 오전 10시 날씨: 맑음
오늘은 ‘아기다리~고기다리~던’ 캠핑을 떠나는 날이다. ‘집 나가면 개고생’이라는 모 TV 광고가 떠올라 큰맘 먹고 고가의 텐트도 질렀다. 설레서일까. 마치 소풍가기 전날 밤의 초등학생처럼 잠을 못 이루고 이리저리 뒤척였다.

차로 1시간 반을 달려 경기도 여주의 한 캠핑장에 도착했다. 한적한 곳을 찾아 짐을 풀었다. 바로 옆에서 한 가족이 텐트를 설치하고 있었다. 힐끗 살펴보니 캠핑카에 각종 장비까지 두루 갖춘 모습이 말로만 듣던 캠핑 고수임에 틀림이 없었다. “혼자 오셨나 봐요?” 아버지로 보이는 아저씨가 반갑게 말을 걸었다.

사실 나는 텐트 하나를 고르는 일도 생각만큼 쉽지 않았다. ‘75D/폴리에스테르/차광피그먼트/UV코팅.’ 제품 대부분이 이처럼 암호 같은 문구로 쓰여 있었기 때문이다. 아저씨에게 물어보니 ‘75D’는 텐트 원단을 만드는 원사(실)의 굵기를 나타내는 수치란다.

실의 길이가 9000m일 때 무게가 1g이라면 1D(데니어), 무게가 75g이라면 75D로 나타내는 식이다. 길이가 같은데 더 무거운 75D는 1D보다 실이 굵다. 그래서 소형텐트나 경량텐트를 만들 때는 얇은 실을, 대형텐트나 튼튼한 텐트를 만들 때는 두꺼운 실을 쓴다고 한다.

텐트에 많이 쓰이는 원단에는 폴리에스테르와 폴리아미드(나일론)가 있다는 설명도 들었다. 폴리에스테르는 습기에 강할 뿐 아니라 잘 찢어지지 않는다고 한다. 하지만 더러움이 잘 타고 정전기가 잘 생기는 단점이 있다.

“반면 폴리아미드는 폴리에스테르보다 탄력성이 좋고 강도가 높아요. 하지만 비가 오거나 습기가 많을 경우 수분을 흡수하죠.” 극성 부분인 아미드기(-CONH)가 물과 수소결합하기 때문이다. 보통 폴리아미드는 상온(20˚C), 상대습도 100%에서 중량의 약 9%까지 수분을 흡수한다. 하지만 최근에는 폴리아미드에서 비극성부분인 메틸렌기(-CH2)는 높이고 아미드기의 농도를 상대적 줄였다고 한다.

또 최근 나온 제품은 텐트 표면에 ‘차광피그먼트’ 코팅을 해 내부로 투과되는 태양빛도 줄일 뿐 아니라 UV코팅을 해 자외선까지 차단한다는 아저씨의 말에 놀랄 수밖에 없었다.

<캠핑장비의 발달로 대자연 속에서도 편안한 휴가를 보낼 수 있다. 사진 제공. 동아일보>

2009년 9월 0일 오후 3시 날씨: 흐림
“좋은 폴을 구입하셨네요.” 텐트의 뼈대 역할을 하는 폴을 조립하는 동안 아저씨는 폴에 대해 설명했다. 내가 산 폴은 알루미늄에 구리와 마그네슘을 첨가해 만든 ‘두랄루민 폴’이라고 했다. “두랄루민의 강도는 철과 비슷하지만 무게는 철의 약 3분의 1로 훨씬 가벼워요.”

갑자기 아저씨가 폴을 부러트릴 기세로 구부렸다. 깜짝 놀라자 아저씨는 하하하 웃으며 “두랄루민은 탄력성이 좋아 이렇게 U자 모양으로 휘어도 부러지지 않는다”고 말했다. 원래 두랄루민은 비행기의 무게를 줄이기 위해 개발됐지만 최근에는 레저용품에도 많이 쓰인다.

아저씨는 유리섬유강화플라스틱(FRP)으로 만든 폴을 사용하고 있었다. “FRP는 철보다 강하지만 알루미늄보다 가볍고 탄성력도 좋아요. 불포화 폴리에스테르나 에폭시수지에 지름 0.1mm 이하로 가공한 유리섬유를 덧씌워 만들기 때문이죠.” 아저씨는 “불포화 폴리에스테르나 에폭시수지는 FRP의 강도를, 유리섬유는 유연성을 높인다”고 설명했다.

2009년 9월 0일 오후 5시 날씨: 소나기
후두둑 갑자기 비가 내리기 시작했다. 비를 피하기 위해 텐트 안으로 들어왔다. 아저씨는 “캠핑을 하다 보면 지금처럼 예상치 못한 순간에 비가 오는 경우가 종종 있다”고 말했다.

“그런데 타프는 준비 안 하셨나 봐요?” 사실 그때까지 난 타프가 뭔지 몰랐다. “타프는 텐트 위에 치기도 하고 텐트 주변에 설치해 조리공간이나 활동공간을 확보하는 데 쓰는 일종의 천막이에요. ‘타폴린(Tarpaulin)’의 약자로 방수가 되는 천이란 뜻이죠.”

본래 타폴린은 돛이 물에 젖지 않도록 하고, 비가 올 때 갑판을 덮는 섬유에 방수를 하기 위해 기름 성분인 타르(Tar) 칠을 했다고 해서 붙은 이름이다. 최근에는 섬유에 방수능력이 있는 합성섬유 수지를 코팅해 타폴린을 만든다.

“대부분의 텐트나 타프는 폴리우레탄으로 코팅해 방수능력을 높여요. 텐트나 타프에는 ‘내수압 3000mm’와 같은 표기가 있는데, 내수압이란 텐트나 타프에 쓰인 원단의 방수능력을 알려주는 수치예요.” 지름 10mm의 원통을 원단 위에 세운 뒤 안쪽으로 물이 스며들기 시작하는 물기둥의 높이를 재 내수압을 측정한다. 내수압 3000mm의 제품은 텐트 위에 높이 30cm의 물기둥을 세워도 물이 새지 않는 셈이다.

빗줄기가 굵어지는 것 같아 잠시 나가봤다. 비가 텐트에 닿자마자 구슬처럼 주르륵 흘러내린다. 테플론으로 한 번 더 코팅한 덕분이다. 테플론은 듀폰(Dupont)사가 만든 제품 이름으로 프라이팬에도 쓰인다. 테플론으로 프라이팬 바닥을 코팅하면 물방울이 스며들지 않는다. 텐트와 타프도 테플론으로 코팅하면 표면 저항이 작아져 빗방울이 고이지 않고 흘러내린다. 다시 들어와 텐트 안에 누웠다. 마음이 한결 놓여서일까. 빗소리마저 경쾌하게 느껴진다.

2009년 9월 0일 저녁 7시 날씨: 갬
깜빡 잠이 들었다. 어느새 비는 그쳤고 비를 뿌렸던 먹구름도 모두 물러갔다. 해는 서산에 걸쳐 뉘엿뉘엿 지고 있다. 갑자기 허기가 진다. 어디선가 맛있는 냄새가 풍겨왔다.

아저씨가 가족들과 함께 가솔린 스토브로 음식을 하고 있었다. “가솔린은 계절이나 날씨와 습도에 상관없이 사용할 수 있어요. 오늘처럼 비가 오고 난 뒤 습한 경우에도 가솔린은 일정한 화력을 유지할 수 있죠.”

소형 가스레인지에 많이 쓰는 부탄가스는 겨울철에는 사용하기 어려워 캠핑 장비로는 적합하지 않다는 사실도 처음 알았다. 부탄가스의 끓는점이 -0.5˚C로 기화가 잘 일어나지 않아 화력이 떨어지기 때문이다. 그래서 캠핑장에서는 가솔린이나 액화석유가스(LPG)를 많이 쓴다. LPG는 끓는점이 -42˚C~-1˚C로 부탄가스보다 낮다.

저녁식사를 마치자 해가 완전히 넘어가 금방 어둑어둑해졌다. 음식을 정리하고 텐트 안에 들어와 지금 이 일기를 쓴다. 내일은 또 어떤 일이 펼쳐질까. 쉽게 잠을 못 이룰 것 같다.

글 이준덕 과학칼럼니스트     (제공:SCI-FUSION)

동북공정의 연구물인 ‘고대 중국 고구려 역사 속론’(2003년)에는 고구려인이 중국의 고대 국가인 은나라와 상나라의 씨족에서 분리됐다고 주장하고 있다. 한국인과 중국 한족은 혈연적으로 한 핏줄이란 얘기인데, 과연 그럴까?

2003년 단국대 생물과학과 김욱 교수는 동아시아인 집단에서 추출한 표본을 대상으로 부계를 통해 유전되는 Y염색체의 유전적 변이를 분석했다. 이 결과 한국인은 주로 몽골과 동․남부 시베리아인에게서 흔히 볼 수 있는 유전자 형, 그리고 동남아시아 및 중국 남․북부에서 흔히 볼 수 있는 유전자형이 모두 발견되었다.

한국인은 동아시아의 여러 민족 가운데서 동남아시아인인 중국 동북부 만주족과 유전적으로 가장 유사했고, 중국 묘족이나 베트남 등 일부 동남아시아인과도 비슷했다. 이는 한민족이 크게 북방계와 남방계의 혼합 민족이라는 사실을 보여준다. 2300여 년 전 농경문화와 일본어를 전달한 야요이족이 한반도를 거쳐 일본 본토로 이주했음을 나타내는 유전학적 증거이기도 하다.

2006년 김 교수는 모계유전을 하는 미토콘드리아 DNA도 분석했다. Y염색체가 아버지를 통해 아들에게만 전달되는 부계유전을 하는 것과 달리 미토콘드리아 DNA는 어머니를 통해 아들과 딸 모두에게 전달된다. 더욱이 미토콘드리아 DNA는 돌연변이율이 높고, 교차가 일어나지 않는다는 장점이 있다. 이 때문에 인류의 진화과정에서 일어나는 돌연변이 정보인 하플로타입 상태를 분석해 조상을 추적해 낼 수 있다.

하플로타입이란 일련의 특이한 염기서열이나 여러 유전자들이 가깝게 연관돼 한 단위로 표시될 수 있는 유전자형을 가리킨다. 하플로그룹은 같은 미토콘드리아 DNA 유전자형을 가진 그룹으로 보면 된다. 한국인은 3명 가운데 1명꼴로 몽골과 중국 중북부의 동북아시아에 많이 분포하는 하플로그룹D 계통이 가장 많았고, 전체적으로 한국인의 60% 가량이 북방계로, 40% 가량이 남방계로 분류됐다.

유전적인 분화 정도를 통해 분석한 결과, 한국인은 중국 조선족과 만주족 그리고 일본인 순으로 가까웠다. 그러나 중국 한족은 베트남과 함께 다른 계통에 묶여 한국인과는 유전적으로 다소 차이를 보였다. 동북아시아에 속한 중국 북경의 한족은 한국인과 다소 비슷한 결과를 보였지만 중국 남방의 한족과는 유전적으로 차이가 있었다.

특히 만주족과 중국 동북 3성인 랴오닝(遼寧)·지린(吉林)·헤이룽장(黑龍江)에 살고 있는 조선족은 중국 한족보다는 한국인과 유전적으로 더 가까웠다. 이 때문에 김 교수는 “과거 한반도와 만주 일대에서 활동했던 고구려인의 유전적 특성은 중국 한족 집단보다 한국인 집단에 더 가깝다”고 밝혔다.

이와 함께 최근 역사학계에서는 중국 한족을 물리치고 중원을 점령했던 금나라의 여진족(훗날 만주족)이 신라인의 후예라는 주장이 제기되고 있다. 금나라의 역사를 기록한 금사(金史)에는 “금태조가 고려에서 건너온 함보를 비롯한 3형제의 후손이다”는 대목이 나온다. 또 금을 계승한 청나라의 건륭제 때 집필된 ‘흠정만루원류고’에는 금나라의 명칭이 신라 김(金)씨에서 비롯됐다는 내용도 등장한다.

<한국인의 유전체 염기서열을 분석해 보면 우리의 유전자가 누구와 가까운지 알 수 있다. 사진은 생명공학기업인 마크로젠이 소개한 한국인 유전자 지도 초안 이다. 사진 제공. 동아일보>

청나라 황실의 만주어성 ‘아이신줴뤄’ 중 씨족을 가리키는 아이신은 금(金)을 뜻한다. 이는 아이신줴뤄를 한자로 가차한 애신각라(愛新覺羅)에 “신라(新羅)를 사랑하고, 기억하자”는 뜻이 담겼다는 가설을 뒷받침한다.

이런 결과로 볼 때 한국인의 유전자는 북방계가 다소 우세하지만 남방계와 북방계의 유전자가 복합적으로 섞여있다. 4000~5000년 동안 한반도와 만주 일대에서 동일한 언어와 문화를 발달시키고 역사적인 경험을 공유하면서 유전적으로 동질성을 갖는 한민족으로 발전했던 것으로 보인다.

따라서 만주에 살던 이들은 중국 황하 유역을 중심으로 발원한 한족과는 달리 한반도에 살던 이들과 깊은 혈연관계였음을 추정해 볼 수 있다. 나아가 금나라와 청나라를 세웠던 여진족과 만주족의 역사를 한국사에 새로 편입시켜야 할지도 모를 일이다.

우리는 흔히 스스로 ‘단일민족’이라고 말한다. 여기서 단일민족은 오랜 세월을 거치면서 유전적 동질성을 획득했다는 의미이지 한국인의 기원이 하나라는 의미는 아니다. 오히려 한국인은 동아시아 내에서 남방과 북방의 유전자가 복합적으로 이뤄져 형성된, 다양성을 지닌 민족이다.

유전적으로 다양한 집단은 그렇지 않은 집단에 비해 집단 구성원이 갖고 있는 유전적 다양성이 세대를 통해 유지될 확률이 크다. 그리고 집단의 안정성도 높아진다. 다양한 유전자를 보유한 집단은 단순한 집단에 비해 집단이 유지되고 진화하는데 유리하다는 뜻이다. 이런 의미에서 한국인은 ‘잡종강세’의 전형적인 집단이다. 어쩌면 중국이 동북공정을 서두르는 이유도 한국인의 유전적 다양성을 두려워해서가 아닐까?

		KISTI NDSL(과학기술정보통합서비스) 지식링크 ○관련 논문 정보 Y-염색체 DNA haplogroup과 동아시아인집단에서 초기농경민족의 집단팽창[바로가기] 인간 Y 염색체: 구조, 기능 그리고 진화[바로가기] 한국인 집단의 미토콘드리아 DNA HV1 부위에서의 염기서열 다양성[바로가기] ○관련 특허 정보 미토콘드리아 유전자 정보를 이용한 개인인식표지(한국등록특허)[바로가기] 인간 미토콘드리아 DNA의 변이 판별 방법과 변이 판별용폴리뉴클레오티드 프로브, DNA 칩 및 키트(한국등록특허)[바로가기] 유전자의 변이 분석 키트(한국등록특허)[바로가기] ○해외 동향분석 자료 차세대 염기서열 분석기술과 돌연변이 - 2009년 [바로가기] 네안데르탈인 유전체 분석완료 - 2009년 [바로가기] 사람의 미토콘드리아 DNA 점 돌연변이 병리학의 20년 - 2009년 [바로가기]

글 : 서금영 과학칼럼니스트

허리케인 카트리나는 2005년 8월 뉴올리언스를 중심으로 한 걸프연안 지역을 강타해 무려 1600여명에 달하는 희생자와 400억 달러 이상의 재산피해를 냈다. 한 달 후 같은 지역을 엄습한 허리케인 리타로 인해 다시 11명이 사망하고 수십억 달러의 재산피해가 발생하면서 재기의 희망마저 빼앗아 가버렸다. 흑인밀집지역이라서 정부가 늑장 대응했다는 비난과 함께 인종차별 문제가 도마에 올랐다.

이런 대형태풍은 미국의 자존심에 치명상을 입혔다. 대형태풍의 원인이 지구온난화로 꼽혔는데 미국이 지구온난화 방지에 미적댔기 때문이다. 특히 석유자본을 등에 업고 두 번이나 집권한 부시 대통령은 유럽을 비롯해 세계 각국으로부터 호된 야단을 맞았다. 지구온난화 방지를 위한 세계적인 노력에 등을 돌렸다는 이유에서다.

그는 국내 산업을 보호한다는 구실로 이산화탄소 배출을 규제하는 내용의 교토의정서에서 발을 뺐으며, 그 이후 선진국의 이산화탄소 감축노력에도 불참했다. 그의 미온적인 태도에 대해 독일 환경부 장관은 “도대체 몇 번이나 카트리나를 맞아야 정신을 차리려고 하는가?”라며 독설을 서슴지도 않았다.

그러나 부시 전 대통령은 “지구온난화, 허리케인은 하늘의 일이지 사람의 일이 아니다”라는 주장을 견지했다. 심지어 이산화탄소와 지구온난화의 무관을 주장하는 과학자들을 후원하기도 했다.

아시아 북태평양 지역에서 발생하는 열대성 저기압 태풍(颱風)은 ‘큰 바람’을 의미하는 광동어(廣東語) 대풍(大風)이 그 어원이다. 주로 한자문화권이 지배하는 아시아 지역을 강타했기 때문에 어원 역시 중국에서 나왔다.

비슷한 발음으로 태풍을 의미하는 영어 타이푼(typhoon)은 고대 그리스신화에서 나왔다는 주장이 있다. 티폰(Typhon, 또는 Typheus)은 무시무시한 괴력을 가진 반인반수(半人半獸)의 무서운 거대한 거인이다.

이 거인은 대지의 여신 가이아와 땅 밑 암흑세계의 신 타르타로스 사이에서 태어났다고 전해진다. 머리에서 허벅지까지는 인간의 모습이고, 그 밑으로는 꽈리를 튼 거대한 뱀의 모습을 하고 있는데, 티폰이 한번 휩쓸고 지나간 자리에는 나무들이 부러지고 흙이 파헤쳐지며 모든 것들이 날아가버리거나 혹은 타 버려 생물의 그림자조차 남아있지 않을 정도였다. 거센 바람과 함께 불을 뿜는 굉장한 힘의 소유자로 심지어 제우스를 죽이려고 하다가 제우스의 번갯불에 타 죽고 말았다.

그리스신화의 티폰이 현실이 되는 것일까. 지구온난화로 인한 메가톤 급의 태풍이 밀려올 것이라는 과학자들의 우려가 외신을 타고 전해온다. 허리케인이나 태풍의 위력이 지난 25년간 강도가 점점 세지고 있다.

플로리다대 기상학과의 제임스 B 엘리너 교수는 메가태풍을 경고하는 과학자 중 하나다. 그는 1981년부터 2006년 동안의 인공위성 자료를 토대로 해수면 온도가 섭씨 28.22도에서28.5도로 올라갔다고 말한다. 태풍이나 허리케인의 최대 풍속도 1981년 시속 225킬로미터에서 2006년 251킬로미터로 높아졌다고 주장했다. 해수면 온도가 상승하면서 발생하는 열이 허리케인이나 태풍에 더 많은 회전을 가하고 있어서, 더 강한 태풍이나 허리케인을 만날 수가 있다는 것이다.

지구온난화와 태풍의 강도를 연결시키는 것에 부정적인 견해를 취하는 학자도 있다. 사실 허리케인의 경우 2005년 카트리나 이후 심각한 위협을 주는 사례가 없었다. 우리나라에서도 2002년 루사와 2003년 매미 이후 지난 6년간 이렇다 할 피해를 안겨다 준 태풍이 없었다고 해도 과언이 아니다. 또 발생수가 줄어들었다는 통계도 있다.

전문가들은 태풍의 수가 많아질지, 아니면 강도가 세질지는 정확히 진단하기가 힘들다고 말한다. 그러나 확실한 것은 전체적인 면에서 볼 때 태풍의 에너지가 커질 것으로 전망하고 있다.

따라서 메가 태풍의 가능성은 언제든지 있을 수 있다. 우선 해수면 상승으로 태풍의 발생지역이 점차 올라오고 있다. 이전의 태풍들은 주로 필리핀 인근 해상에서 발달해 북상하다가 제주도 근처를 지나면서 찬 공기 때문에 점차 소멸되는 것이 보통이었다. 그러나 해수온도가 상승하면 제주도 인근에서도 태풍이 시작될 수 있으며 북상하면서 한반도에도 엄청난 타격을 줄 수 있다고 전문가들은 우려한다. 최근 통계에 따르면 우리나라와 일본 바닷물 온도의 상승폭이 가장 큰 것으로 나타났다.

최근 빌 게이츠 마이크로소프트 전 회장이 허리케인에 도전장을 내밀었다. 허리케인을 약화시켜 카트리나와 같은 피해를 없애겠다는 것이다. 그는 동료 발명가들과 함께 허리케인을 잡을 수 있는 묘책을 특허청에 신청했다. 특허내용은 많은 배를 동원해 깊은 바닷속 차가운 물과 해수표면의 따뜻한 물을 뒤섞어 물의 온도를 낮춘다는 것. 즉 허리케인으로부터 에너지를 빼앗겠다는 것이다.

이에 대해 일부 학자들은 “자연을 과소평가하고 있다”며 “오히려 자연생태계를 파괴할 위험이 있다”고 우려했다.

어쨌든 지구온난화로 인한 해수면 상승이 강력한 태풍을 불러올 수 있다는 가능성을 부정할 수만은 없다. 미국 뉴올리안즈를 강타한 카트리나가 한반도에 오지 말란 법은 없다. 메가 태풍은 제발 일어나지 말아달라고 기도한다고 해결될 일이 아니다. 기후변화를 막기 위해 앞장서야 한다. 그 다음에 천명을 기다리는 것이 순서다.

		KISTI NDSL(과학기술정보통합서비스) 지식링크 ○관련 논문 정보 지구온난화로 인한 극치태풍에 의한 폭풍해일의 수치모의 [바로가기] 재해예측모형 구축을 위한 변수 선정 : 태풍 [바로가기] 태풍의 특성변화에 따른 경남해역 해일양상 고찰 [바로가기] ○관련 특허 정보 해양 심층수의 취수 및 배수장치 [바로가기] 조립식 이동가옥 [바로가기] 운반 및 취급이 용이한 가로등 [바로가기] ○해외 동향분석 자료 허리케인 피해 조사를 위해 30만 불의 지원을 받는 플로리다 기술대학 [바로가기] 기후 변화에 대항해서 아시아 국가들은 녹색혁명을 이루어내어야 [바로가기] 태풍과 천식의 관계는? [바로가기]

글 : 김형근 과학칼럼니스트       
(제공:SCI-FOCUS)

얼마 전부터 장래희망이 과학자에서 메이저리그 야구선수로 바뀐 규용이는 요즘 무척 신이 난다. 프로야구 선수인 외삼촌이 글러브와 야구방망이를 사줬기 때문이다. 또래 아이들과의 달리기에서 져본 적 없는 규용이의 목표는 매년 도루를 50개씩 하는 4할 타자. 오늘은 외삼촌이 특별훈련을 시켜줬다.

“깡~!”

야구공이 높이 뜬다. 규용이는 뜬공을 잡기 위해 이리저리 달려보지만 공은 번번이 전후좌우 빈자리로 떨어진다. 슬슬 부아가 치미는 규용이.

“외삼촌! 공 좀 잘 쳐봐요. 계속 이상한 데 떨어지잖아요!”

“허헛! 야구를 보렴. 공이 수비수 있는 데로만 떨어지니? 아무리 먼 곳에 떨어져도 전력 질주해 다이빙하며 잡는 선수들 못 봤어? 야구는 잘 치고 잘 달린다고 해서 주전선수가 되지는 않아. 수비도 잘 해야지. 발 빠른 규용이는 수비만 잘하면 최고의 외야수가 될 수 있을 텐데….”

“그래도 하늘 높이 뜬 공은 어디에 떨어질지 도무지 모르겠어요.”

“많이 연습하면 감이 올 텐데 말이야.”

“아니에요! 감으로만 운동을 하는 시대는 지났어요. 요즘 뉴스나 신문에 나오는 국가대표 선수들의 훈련 방법을 보면 과학적인 분석과 그에 따른 연습방법 등으로 좋은 성과를 많이 내잖아요. 야구에서도 과학적인 운동방법이 있을 거에요.”

“응. 사실 있어. 야구의 종주국인 미국에서는 야구와 관련된 연구가 많거든. 외삼촌도 이를 종종 참고한단다.”

“알려주세요! 알려주세요!”

“먼저 뜬공을 잘 잡는 법에 대해 알아볼까? 일단 공이 배트에 맞은 직후의 움직임이 중요해. 공이 배트에 맞아 떠오르는 순간 1~1.5초 정도 앞이나 뒤로 조금씩 움직이면 낙하지점을 찾는데 도움이 된단다.”

“왜요?”

“가만히 서있는 사람은 공의 속도를 계산하기 힘들어. 공의 크기가 작고 거리가 멀어 위치 변화를 정확히 파악하기 어렵기 때문이지. 하지만 조금씩 앞이나 뒤로 움직이면 바라보는 위치가 달라지기 때문에 공의 ‘속도’를 가늠할 수 있어. 예를 들어 조금씩 뒤로 물러나는데도 공이 계속 위로 올라가는 것처럼 보이면 그 공은 더 뒤로 날아갈 확률이 높단다. 그때는 더 뒤로 뛰어가야지.”

<야구공이 방망이의 스위트스폿에 맞으면 경쾌한 소리와 함께 멀리 날아간다. 훌륭한 외야수는 타격음을 듣고 공의 낙하지점을 파악해 한발 먼저 움직인다. 자료: 미국물리학회, 이미지 제작: 동아일보>

“아! 그렇구나! 그럼 좌우로 빗나가는 공은요?”

“그것도 공이 배트에 맞은 직후 오른쪽이나 왼쪽으로 천천히 움직이면 공을 쫓아가는데 도움이 된단다. 사람이 어떻게 원근감을 느끼는지는 알고 있지?”

“그럼요. 양쪽 눈에 보이는 영상이 달라서 이를 통해 입체감을 느끼잖아요.”

“그래. 그런데 바라보는 물체의 거리가 멀면 어떻게 될까? 상대적으로 눈과 눈 사이의 간격이 좁아서 영상에 큰 차이가 없지.”

“아! 그래서 몸 전체가 좌우로 움직이면 입체감을 더 많이 느낄 수 있는 거군요!”

“암. 역시 과학자가 꿈이었던 규용이는 이해가 빠르네. 그럼 공의 움직임에 대한 한가지 힌트를 더 줄게.”

“좋아요. 좋아요.”

“공은 야구 방망이에 맞은 뒤 회전이 생기거든. 이 회전이 공의 움직임을 변하게 만든단다. 아까 외삼촌이 친 공을 받을 때 공이 좌우로 휘는 것을 봤니?”

<뜬 공은 포물선의 궤적보다 위쪽으로 솟아 오른 뒤 정점 부근에서 회전이 약해지면 중력에 이끌려 땅으로 뚝 떨어진다. 사진 제공 : 동아일보>

“네. 공이 회전하면 진행방향으로 회전하는 쪽 압력이 높아져 반대로 휜다는 것은 알아요. ‘베르누이 원리’죠?”

“외삼촌은 원리 이름까지는 모르겠다만…. 어쨌든 야구공도 실밥에 걸리는 공기저항 때문에 회전에 따라 변화가 심하단다. 그래도 좌우로 휘는 공은 예측이 조금 쉬웠지?”

“네. 중간을 기준으로 왼쪽으로 날아오는 공은 왼쪽으로 휘고 반대쪽도 마찬가지였던 것 같아요.”

“그럼 앞뒤로 휘는 공은 어떨까?”

“엥? 그런 공도 있나요?”

“많아. 뜬공은 대개 야구 방망이 윗부분에 맞은 거겠지? 그렇다면 공의 위쪽은 진행 반대방향으로 회전해. 그럼 공 윗부분과 뒷부분의 압력이 낮아지지. 그래서 가까운 거리의 뜬공, 내야 뜬공이라고 할까, 이런 공은 포물선의 궤적보다 위쪽으로 솟아 오른 뒤 정점 부근에서 회전이 약해지면 중력에 이끌려 땅으로 뚝 떨어진단다.”

“헐.”

“포수 위 뜬공은 더 복잡해. 공이 올라갈 때는 뒷부분의 압력이 낮아 포수를 향해 휘지만 땅으로 떨어지기 시작하면 앞부분의 압력이 낮아져 투수 쪽으로 휘며 필기체 L자 형태의 궤적이 된단다. 그래서 포수는 이런 타구를 투수 쪽을 등지고 잡는 경우가 많아.”

“외삼촌!”

“응?”

“야구 너무 어려운 스포츠인데요?”

“그래도 여러 번 공을 받으며 익숙해지면 규용이가 무시하는 ‘감’이 생기지. 규용이의 언어로 풀자면 ‘기억된 정보를 바탕으로 뇌가 빠르게 계산해 근육으로 전달하는 초고속 통로’랄까? …그럼 연습을 계속하자. 일단 외야 뜬공 100개다. 뛰어!”


글 : 전동혁 과학칼럼니스트

2009년 한국영화 최대의 블록버스터 작품 3편을 뽑으라면 ‘해운대’와 ‘국가대표’ 그리고 ‘차우’를 떠올릴 것이다. 각각 재난, 스포츠, 스릴러라는 다른 장르지만 한 가지 큰 공통점은 컴퓨터그래픽(CG)의 힘을 빌렸다는 점이다.

차우와 해운대는 해외 전문가 팀에 CG를 맡겼는데 두 영화 모두 미국 특수효과전문가 한스울릭 팀이 맡았다. 하지만 국가대표는 순수 국내기술로 제작됐다. 흥행성도 높아서 벌써 500만 명을 넘었다. 대중적으로 낯선 스키점프라는 소재를 도전과 감동, 화려한 볼거리를 적절히 섞어 많은 관객들을 극장으로 불러들이고 있다.

이런 볼거리를 만드는데 한 몫 한 것이 바로 CG이다. 영화의 클라이막스는 시속 100km를 넘는 속도로 점프대를 활강하는 시합장면. 하늘을 날아오르는 스키선수와 창공에서 내려다보는 순백의 설경, 환호하는 관중들의 뜨거운 열기가 사실적으로 느껴진다.

한국 영화에 CG기술로 가장 큰 영향을 미친 연구기관으로는 한국전자통신연구원(ETRI)이 독보적이다. ETRI가 CG기술을 통해 영화제작에 참여한 것은 지난 90년대부터인데, 특히 대작 ‘태극기 휘날리며’는 ETRI의 최대 자랑거리다.

전쟁영화에선 CG기술이 보통 군중을 만드는데 사용된다. 예를들어 전쟁영화의 한 장면에 1만 명이 등장할 경우, 그 당시 시대흐름에 맞춘 의상과 소품을 갖춘 엑스트라 1만 명을 준비해야 한다. 당연히 천문학적인 제작비가 든다.

ETRI의 CG기술은 영화 ‘태극기 휘날리며’를 통해 이런 문제를 유감없이 해결했다. 특히 대규모 군중이 등장하는 피난장면, 중공군 전투장면 등을 만들 때 3차원 가상 엑스트라를 스크린에 구현해 영화의 규모와 현실감을 극적으로 끌어 올렸다는 호평을 받았다.

한국 CG의 힘은 ETRI가 지원한 영화, 중천에서도 찾아볼 수 있다. 영화 중천은 150만 명 관객을 동원하는데 그쳤지만 기술적인 면에선 큰 획을 그은 작품으로 평가받고 있다. 2007년 6월엔 제44회 대종상영화제에서 영상기술상을 수상했고, 같은 해 연말엔 28회 청룡영화제에서 CG부문 기술상을 받았다. 당시 심형래 감독의 영화 ‘디워’를 누르고 기술상을 수상해 국내 최고 CG기술이라는 수식어가 항상 따라붙는다.

ETRI는 중천부터 실제 영화배우를 대신할 가상 영화배우 디지털 액터 기술을 선보였다. 영화 중천에 등장한 배우 정우성 씨를 컴퓨터를 이용해 화면에 그대로 창조해 낸 것이다. 실물과 똑같은 얼굴과 액션장면을 그대로 창조해 낸 이 기술 덕분에 이제는 영화 제작자들이 배우로부터 ‘내 얼굴로 영화를 찍어도 좋다’는 사인 한 장만 받으면 영화제작이 가능한 세상이 되었다. 완전히 CG로만 제작되는 영화가 출시될 날도 얼마 남지 않은 것이다. 물론 100% CG로 만들어진 ‘파이널판타지’ 같은 작품도 있지만, 이 경우는 만화영화에 더 가까웠다.

가상 영화배우 기술은 영화 ‘호로비츠를 위하여’를 통해서도 확인할 수 있다. 이 영화에선 피아노 선생님 김지수 씨(엄정화 분)의 얼굴모습을 그대로 합성해 냈다. 디지털액터라는 개념은 중천에서 처음 사용됐지만, 기술자체가 실제로 적용된 것은 이 영화가 처음이다.

이 영화에는 배우 엄정화가 실제로 피아노를 치고 있는 전신 모습이 그대로 나오는데, 손동작과 음악까지 그대로 맞아 떨어져 ‘엄정화가 피아노를 원래 이렇게 잘 쳤나?’라는 궁금증이 들 정도다. 이 장면은 배우의 얼굴을 3차원 스캐너로 촬영한 후, 전문 피아니스트의 연주모습에서 얼굴 부분만 바꾸어 붙인 것이다. ‘영화배우가 없어도 실사화면과 꼭 같은 화면을 만들어 낼 수 있다’는 ETRI의 장담을 그대로 실현해 보였던 작품이다.

<영화 국가대표에 사용된 CG 장면에는 주변 배경을 합성해냈다. 사진 제공. KISTI(한국과학 기술정보연구원)>

이번에 제작된 국가대표 역시 교묘한 합성기술이 돋보이는 작품이다. 사람의 얼굴이나 전신, 군중 등을 만들어내는 기술이 아닌, 주변 배경을 합성해 냈다는 점에서 차이가 난다.

영화 국가대표를 보면 빠른 속도로 활강대를 미끄러져 내려가는 스키점프 선수의 모습이 바로 옆에서 찍은 것처럼 실감나게 전해진다. 실제 스키점프 대회인 독일의 오버스트도르프 스키점프 월드컵 대회를 촬영하고, 그 화면에 미리 촬영한 배우의 모습을 합성한 것이다.

특히 국가대표의 CG장비는 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 자체적으로 구축한 세계 5위급의 그래픽스 전용 슈퍼컴퓨터, 피카소가 사용됐다. 영화역사상 슈퍼컴퓨터가 제작에 사용된 것도 이번이 처음이다. 이 사실이 알려지면서 슈퍼컴퓨터의 빠른 처리속도를 CG제작 등에 활용하려는 문의가 쇄도하고 있다고 한다.

영화제작을 위해 KISTI 측은 장비의 운영, 서비스 등을 제공했으며, 실제 CG는 국내 영화 특수효과 전문회사 이언(EON)이 맡았다. 제작팀은 ‘멘탈레이’라는 3차원 영상제작 프로그램을 슈퍼컴퓨터에서 작동시켰고, 필요한 영상처리 기술을 별도로 개발했다.

이미 영화 시장은 CG기술의 각축장으로 불릴 만큼 영상분야에서 컴퓨터 그래픽스의 영향력은 점점 커지고 있다. 지난 2007년 개봉되어 세계적으로 4억 6000만 달러를 벌어들인 영화 ‘300’에서는 영화 전체의 80% 이상에 특수효과가 적용 됐으며, 2006년 개봉한 영화 ‘괴물’은 CG 비용만 총 제작비(112억 원)의 45%에 달하는 50억원을 쏟아 부었다.

CG기술이 아무리 발전하더라도, 심금을 울리는 스토리와 주연배우들의 뛰어난 연기력 없이는 공염불에 불과할 것이다. 하지만 이런 주역들에게 화려한 볼거리라는 양념을 얹어주는 CG는 이미 없어서는 안 될 존재가 되었다. 영화배우가 필요 없어질 만큼 발전한 한국 CG기술. 이 기술이 더욱 발전해 한국음식의 고춧가루 같은 존재로 성장해 주길 기대해 본다.

글 : 전승민 동아사이언스 과학전문기자

112, 114, 119 등은 위급한 상황에서 국번 없이 거는 신고전화다. 이런 신고전화의 목록에 또 하나의 번호가 추가됐다. 118은 인터넷 침해사고대응지원센터의 전화번호다. 인터넷 보안이 이제는 불이나 도둑 등과 함께 촌각을 다투는 위기상황으로 인식된 셈이다. 사실 인터넷 보안은 이제 개인이나 기업의 문제를 넘어서 국가적으로도 중요한 이슈가 됐다.

실제로 구글에서 디도스(DDoS)를 한번 검색해 보자. 무려 700만 가지의 문서가 검색된다. 최근 주목받고 있는 트위터(Twitter)는 900만 가지, 신종플루가 950만 가지인 것과 비교해 보면 디도스가 인터넷에서 얼마나 많이 회자되는 말인지 알 수 있다.

디도스(DDoS)는 영문 ‘Distributed Denial of Service attack’의 약자다. 각 단어들이 분산, 거부, 서비스, 공격이라는 뜻이므로 분산 공격에 의해 서비스에 장애가 일어난다는 뜻이다. 컴퓨터 바이러스가 파일 삭제나 시스템 파괴 등을 목적으로 한다면, 디도스는 웹 사이트가 정당한 서비스를 못하도록 막는 변종 공격이다.

서비스 거부란 무슨 뜻일까? 이는 비정상적 방법으로 CPU나 네트워크 등 시스템 자원을 독점함으로써 시스템이 더 이상 정상적인 기능을 하지 못하도록 막는다는 뜻이다. 즉 디도스는 일정한 시간동안 대량의 데이터를 전송시키거나 서버에서 대량의 데이터를 처리하게 해서 시스템에 과부하를 일으킨다. 자연히 정상적인 서비스가 불가능해진다.

CPU의 성능이나 네트워크의 대역폭에는 물리적인 한계가 있어서 지나치게 부하가 걸리면 정상적인 기능을 할 수 없게 된다. 첫눈이 내린 날, 사람들이 동시에 휴대전화를 걸면 휴대전화 네트워크 용량이 초과돼 전화가 불통되는 것과 비슷한 원리다. 디도스는 바로 이러한 방식으로 공격한다.

디도스의 공격자는 웜과 같은 악성코드를 이용하여 개인 PC나 서버에 봇(bot)이라는 프로그램을 몰래 심어놓는다. 봇은 컴퓨터 바이러스나 웜 등과 구분되는 용어로 로봇(robot)에서 따온 용어다. 일단 봇에 감염된 PC는 해커가 마음대로 조종할 수 있다. 이런 PC를 좀비 PC라고 부른다. 좀비 PC는 계정 정보 유출, 특정 홈페이지 공격, 스팸메일 발송과 같은 불법 행위에 이용되는데, 더 무서운 사실은 적잖은 유저들이 자신의 PC가 좀비 PC로 사용되고 있다는 점을 모른다는 것이다.

디도스는 특정 사이트를 공격하기 위한 도구를 사전에 여러 좀비 PC에 분산해서 심어놓았다가 계획된 시간이 되면 목표 사이트에 대한 공격을 일제히 개시한다. 다시 말하면 여러 대의 좀비 PC들이 힘을 합해서 하나의 서버를 집중적으로 공격하는 것이다.

보통의 사이트에서 처리할 수 없을 만큼 엄청난 양의 네트워크 트래픽을 발생하기 때문에 시스템의 성능이 크게 떨어지고, 심하면 시스템 전체가 마비되는 경우도 있다. 1대의 봇 서버에 1000대 이상의 좀비 PC가 연결될 수 있으므로, 피해는 기하급수적으로 증가한다. 이러한 디도스의 공격은 흔히 사이버 조폭이라는 애교 섞인 이름으로 불리기도 하지만, 그 피해는 실제 조폭의 공격 수준을 능가한다.

초기의 디도스 공격은 해커들이 자신의 능력을 자랑하는 수준에 머물렀다. 그러나 요즘 들어서는 금전적 이익을 목표로 하거나, 중요한 기밀 정보 빼내기, 보복성 공격, 경쟁사에 대한 청부 공격 등으로 나날이 다양해지면서 조직적이고 위험한 사이버 범죄로 진화하고 있다. 공격 대상 업체에 몸값을 요구하기도 하고, 마음대로 조종할 수 있는 좀비 PC들을 은밀히 거래하는 경우도 있다.

디도스 공격은 은행이나 증권사와 같은 금융기관, 온라인 쇼핑몰, 포털 사이트, 정부 관련 사이트 등 인터넷으로 연결되는 모든 곳이 대상이다. 지난 7월 7일 디도스가 공격한 대상에는 청와대, 국회, 한나라당, 국방부, 네이버, 미 백악관, 뉴욕 증권거래소 등이 포함되어 있었다. 공격을 당한 곳은 이미지 실추는 물론 보안이 취약한 중소업체는 회사의 사활이 좌우될 수도 있다.

초기에는 서버에서 좀비 PC를 조정했기 때문에 방어가 비교적 쉬웠다. 그러나 디도스도 진화했다. 최근에는 각각의 좀비 PC들이 직접 다른 좀비 PC들을 조종하는 수준까지 발전했다. 이 때문에 디도스를 조종하는 해커를 추적하거나 디도스를 방어하기가 더 힘들어졌다.

<지난 달 청와대를 비롯한 정부 주요기관들이 디도스 공격을 받는 가운데 정부통합전산센터에 설치된 통합보안관제센터에서 직원들이 추가 공격에 대비해 분주히 움직이고 있다. 동아일보 자료사진>

디도스란 용어는 최근에 많이 회자되고 있지만, 이런 방식의 공격은 처음이 아니다. 이미 2003년에도 비슷한 방식으로 국내 네트워크가 마비된 적이 있다. 흔히 ‘1.25 인터넷 대란’으로 불리는 사건으로 사파이어 혹은 슬래머라 불리는 웜에 감염된 PC들이 대량의 데이터를 한국통신 혜화전화국의 DNS 서버에 보내면서 시작되었다. 이때 국내 네트워크가 완전히 마비되면서 큰 혼란이 빚어졌다.

그렇다면 이런 디도스 공격을 막을 길은 없는 것일까? 가장 효과적인 방어책은 개인 PC 사용자들이 사전에 봇에 감염되는 일을 막는 것이다. 개인 사용자들은 자동 보안패치, 백신, 개인 방화벽을 설치하고, 패스워드는 자주 변경해야 한다. 또 믿을 수 없는 사이트에서 제공하는 엑티브엑스(ActiveX)를 설치하지 않아야 하며 공인인증서 관리를 철저히 해야 한다. 이같은 기본적인 정보보호 수칙을 잘 지키는 것만으로도 봇 감염을 대부분 막을 수 있다. 특히 중요한 일은 전용 백신을 다운로드하여 PC를 틈틈이 점검해야만 한다.

이밖에 의외로 많은 사용자가 당하는 부분이 수상한 이메일을 열거나 프로그램 설치과정에서 다음 버튼을 기계적으로 클릭하는 등의 실수들이다. 정기적으로 보안 업데이트와 액티브엑스의 삭제를 하는 것도 중요하다. 자신의 PC가 뚜렷한 이유 없이 성능저하를 보이는 경우에는 봇에 감염되었을 가능성을 염두에 두고 꼼꼼하게 확인할 필요가 있다.

한국인터넷진흥원에서 운영하는 보호나라 사이트(http://www.boho.or.kr)를 이용하면 자신의 PC가 좀비 PC로 이용되고 있는지 쉽게 확인할 수 있다. 별다른 프로그램 설치 없이 인터넷에 접속하는 것만으로도 간단히 진단이 가능할 뿐 아니라 유용한 무료 백신정보도 얻을 수 있다.

지난 7월 7일 대대적인 디도스 공격 이후로 보호나라 사이트를 방문하는 접속자가 꾸준히 늘고 있다고 한다. 좀비 PC가 하드디스크를 손상시킬 수 있다는 보도가 나온 10일 하루에만 38만 5000여 명이 보호나라 사이트에 접속했다. 이는 평소 접속자 수의 200배를 넘는 수치이다.

역설적으로 평소보다 지나치게 많은 접속이 보호나라의 서비스에 부담을 줄 수도 있기 때문에 보호나라 측에서는 네트워크 대역폭을 10배로 확대하고 웹 가속기를 설치했다고 한다. 한국인터넷진흥원에서는 악성 봇에 감염된 PC가 해커와 연결을 시도할 때 자동적으로 해커대신 한국인터넷진흥원 홈페이지로 연결해주는 DNS 싱크홀 서비스도 운영하고 있다.

현재 디도스 공격은 진정 국면에 들어간 것처럼 보이지만 안심하기는 아직 이르다. 디도스는 단순한 서비스 거절 뿐 아니라 파일 삭제와 같은 악의적인 공격도 할 수 있기 때문이다. 보안업체들이 디도스 공격에 대비한 다양한 방법을 강구하고 있지만, 디도스 역시 이에 대응해서 악성코드를 계속 바꾸며 진화하고 있다.

터미네이터와 같은 공상과학 또는 액션 영화를 보면 컴퓨터나 악당들이 네트워크나 시스템 공격을 통해 지구를 지배하려고 시도하는 장면이 심심찮게 나온다. 디도스의 전방위적이고 지능적인 공격 수법을 보면, 이같은 일이 단순히 영화 속에서만 벌어지는 일만은 아니라는 생각이 든다. 해커를 100퍼센트 차단하는 완벽한 방어기술은 없기 때문에 뚫으려는 자와 막는 자 간의 인터넷 전쟁은 오늘도 계속되고 있다.

글 : 이식 한국과학기술정보연구원 책임연구원         (제공:SCI-FOCUS)