게임 더 실감나게 만들려면 물리 알아야한다?

과학향기 — Mon, 30 Jan 2012 00:00:00 +0900

자동차의 핵심은 엔진이다. 그런데 자체 개발한 엔진 대신 다른 회사 엔진을 사용하는 경우가 있다. 대표적인 예가 벤츠 엔진을 탑재한 체어맨이다. 하지만 체어맨은 벤츠와는 구분되는 고유 브랜드다. 특정한 성능을 갖는 고유 브랜드의 자동차를 빠른 시간 안에 생산하기 위해서는 이렇게 타 회사 엔진을 사용하는 것이 효율적일 수 있다.

자동차에서 엔진이 차지하는 역할과 게임에서 게임엔진이 차지하는 역할은 동일하다. 게임엔진은 게임 개발 과정을 대폭 단축시킨다. 또한 하나의 게임엔진은 여러 개의 게임에 사용될 수 있다. 게임엔진은 하나의 컴퓨터 프로그램이라 할 수 있는데, 이러한 프로그램에 여러 가지 기능을 덧붙여서 보다 큰 프로그램을 만든 것이 바로 게임이다.

게임엔진은 크게 ‘렌더링엔진(rendering engine)’과 ‘물리엔진(physics engine)’으로 나뉜다. 일반인에게 렌더링은 낯선 단어인데, 이는 3차원 그래픽 기술을 사용해 실제 세계와 같은 느낌의 영상을 화면에 그려주는 것을 말한다. 때문에 그래픽엔진이라 부르기도 한다. 가장 유명한 것은 ‘언리얼 엔진’이다. [그림 1]은 이 엔진을 사용해 영화와 같은 사실적인 영상을 만들 수 있음을 보여준다. ‘기어즈 오브 워’와 ‘스페셜 포스2’ 등 국내외 수많은 게임이 이 엔진을 사용했다. 물론 언리얼 엔진 말고도 다수의 상용 엔진이 존재한다. 예를 들어 ‘아이온’은 ‘크라이 엔진’을 사용했으며 ‘마비노기 영웅전’은 ‘소스 엔진’을 사용했다.

[그림 1] 최신 렌더링엔진을 이용해 제작된 게임 영상. 마치 영화의 한 장면을 보는 듯하다. 사진 출처 : 에픽게임스

이렇게 고성능 렌더링엔진을 통해 사실적인 영상을 즐기게 된 게임 사용자들은 게임 공간에서 물체의 움직임 역시 사실적으로 표현되기를 원했다. 물리엔진은 바로 이런 요구에 대한 응답 차원에서 개발된 것이다. 물리엔진은 게임 공간을 구성하는 물체들이 실제 세계의 물리 법칙에 따라 움직이도록 처리해주는 프로그램을 말한다.

우리의 일상 공간을 지배하는 물리 법칙은 뉴턴의 운동법칙이고, 이의 핵심은 라는 공식이다. 즉, 질량 인 물체에 라는 힘을 가하면 가속도 가 발생한다. 필자는 고등학교 시절 이 공식이 가져다 준 환희를 잊지 못한다. 세상 모든 물체의 움직임을 지배하는 공식, ! 물리엔진의 핵심 역시 를 사용해 물체의 속도와 위치를 계산하는 것이다.

중고등학교 물리를 공부했다면 누구나 이해할 수 있는 간단한 예를 들어 물리엔진을 설명해 보자. 영화와 마찬가지로 게임은 1초에 수십 개의 영상을 연속적으로 보여줘서 움직임을 묘사한다. 초당 30개의 영상을 보여주는 경우를 생각해 보자.

어떤 물체에 힘이 가해져 움직이는 경우 우리는 초가 지날 때마다 물체의 위치를 계산해서 이를 화면에 그려줘야 한다. 힘 와 물체의 질량 이 주어지면 이를 에 대입해 이 물체에 발생한 가속도 를 계산한다. 가속도를 적분하면 속도가 되는데, 이를 위해서는 라는 익숙한 공식을 쓴다. 여기에서 는 초기 속도, 는 시간을 말한다. 앞서 계산한 가속도 에 을 곱하고 이를 에 더하면 속도 를 얻는다. 속도를 적분하면 위치가 계산되는데, 이를 위해서는 라는 또 다른 익숙한 공식을 쓴다. 여기에서 는 초기 위치를 나타내는데, 에 을 대입하면 초 지난 후의 물체의 위치 가 계산된다. 바로 이 위치에 해당 물체를 놓고 렌더링엔진을 이용해 그 물체를 포함한 게임 공간을 그린다. 초마다 이 작업을 되풀이하면 물리 법칙에 따라 사실적으로 움직이는 물체를 묘사할 수 있다.

슈팅 게임 등에서 포탄의 궤도는 위와 같은 방식에 중력을 적용해 계산할 수 있다. 하지만 게임 세계에는 포탄처럼 간단한 물체만 있는 것이 아니다. 럭비공처럼 이리저리 튀는 물체도 있고, 옷과 같은 변형체도 있으며, 물이나 연기와 같은 유체도 존재한다. 이들 움직임을 묘사하기 위해서는 미분방정식을 풀어야 하는 등 복잡한 수학적 풀이 과정을 거쳐야 한다. 하지만 여기서도 기본은 를 사용해 속도와 위치를 계산하는 것이다. 최근 제작된 모든 게임에는 어떤 형태로든 물리엔진이 들어가 있다고 보면 된다. [그림 2]는 물리엔진에 의해 생성된 사실적 영상을 보여준다.

[그림 2] 최신 물리엔진을 이용해 제작된 게임 영상. 사진 출처 : 크라이텍

대표적인 물리엔진으로는 ‘하복(Havok)’과 ‘피지엑스(PhysX)’가 있다. 하복은 ‘헤일로 3’, ‘스타크래프트 2’, ‘엘더스크롤5: 스카이림’, ‘언차티드’ 등의 게임에 사용됐고 소스 엔진 등에 통합 판매되기도 한다. 피지엑스는 ‘기어즈 오브 워3’, ‘배트맨: 아캄 시티’, ‘앨리스: 매드니스 리턴즈’, ‘마피아2’ 등의 게임에 사용됐고 언리얼 엔진 등에 통합 판매되기도 한다.

물리엔진은 게임에서만 필요한 것은 아니다. ‘트랜스포머’ 등과 같은 영화 특수효과에서도 물리 법칙을 구현하는 것은 필수적이다. 그런데 영화 특수효과에서 사용되는 물리엔진과 게임 물리엔진 사이에는 차이점이 있다. 1초에 24장의 화면을 보여주는 영화에서는 고품질 영상을 얻기 위해서 한 화면을 만드는데 몇 시간이 걸리더라도 이를 감수한다. 하지만 게임에서는 1초에 30장 이상의 화면을 그 자리에서 생성해야 한다. 따라서 고난도의 복잡한 물리 공식을 초 마다 풀어내는 것은 어려운 일이다.

초기 물리엔진은 포탄 탄도 계산 등의 간단한 기능만을 제공했으나 이후 지속적으로 기능을 확장해서 지금은 약간 어색한 수준이나마 옷과 같은 변형체, 연기와 같은 유체도 처리할 수 있다. 이는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어의 발달 덕분에 가능해졌다. 특히 눈부시게 진화하는 CPU와 그래픽 카드에 힘입은 바가 크다.

복잡한 변형체와 유체 등을 처리하는 이론은 이미 ‘캐러비안의 해적’ 등과 같은 영화의 특수효과 제작에 이용되고 있다. 이런 정도의 물리 효과를 게임에서 구현하기는 아직 어렵다. 하지만 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어는 꾸준히 발전하고 있기 때문에 파도치는 바다 등을 표현하는 물리엔진의 등장은 멀지 않았다고 말할 수 있다.

필자가 관찰한 바에 따르면 컴퓨터학과에 입학하는 학생 중 10% 정도는 게임 개발자를 꿈꾼다. 이런 신입생과 상담할 때 항상 하는 말이 있다. “게임 산업을 선도하는 개발자가 되고 싶은가? 그렇다면 수학과 물리 공부에 집중하라.” 이제 물리 효과를 생성하지 못하는 게임은 상상할 수 없고 물리와 수학을 모른다면 절대로 훌륭한 게임 개발자가 될 수 없기 때문이다.

글 : 한정현 고려대학교 컴퓨터통신공학부 교수

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

바나나가 멸종위기에 빠졌다고?

과학향기 — Mon, 30 Jan 2012 00:00:00 +0900

전 세계적으로 인기 있는 과일로, 우리나라에서도 과일로 먹지만 아프리카의 어느 나라에선 주식일 만큼 중요한 식량. 세계에서 가장 많이 재배되는 과일. 이 설명이 가리키는 과일은 무엇일까? 바로 ‘바나나’다.

바나나는 그냥 날로 먹거나 샐러드 등 디저트용 음식에 첨가해서, 혹은 과자, 음료 등 가공식품으로 먹는 등 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 과일이다. 그 역사와 숨은 이야기 또한 많은 과일이기도 하다.

바나나는 높이가 3m에서 크게는 10m까지 되는 나무에서 열린다. 아니, 정확히 말하자면 바나나는 나무에서 열리는 것이 아니라 풀에서 열린다. 바나나 농장에서는 바나나를 수확하자마자 베어버린다. 바나나가 한번 열린 줄기에는 다시 바나나가 열리지 않기 때문이다. 이렇듯 바나나는 ‘여러해살이 풀’이다.

[그림 1] 우리가 흔히 알고 있는 바나나는 나무가 아니라 풀에서 열린다. 사진 출처 : 위키미디어

바나나는 기원전 5,000년 전부터 말레이 반도 부근에서 재배되기 시작했을 만큼 그 역사가 길다. 이후 원주민의 교류에 의해 각지로 전파되면서 현재 전 세계적으로 수백 종의 바나나가 자라고 있다. 하지만 이중 우리가 일반적으로 식용하는 바나나는 단 1종에 불과하다. 나머지는 야생 바나나들인데, 이 야생 바나나는 열매 속에 크고 딱딱한 씨를 가득 품고 있어 먹기가 여간 곤란한 게 아니다. 처음 재배할 당시만 해도 바나나 열매가 아닌 뿌리를 캐 먹기 위해 경작을 시작했다. 그러다가 씨 없는 돌연변이가 나타나면서 오늘날의 바나나가 정착된 것이다.

그렇다면 씨가 없는 바나나는 어떻게 번식을 할까? 열매를 수확한 후 밑동을 잘라내면 6개월 후 땅속줄기에서 새로운 어린줄기가 자라게 된다. 뿌리를 잘라 옮겨심기만 해도 바나나가 열리기 때문에 유전적으로 동일한 바나나만 얻게 된다. 씨 없는 바나나의 경작으로 인간들은 바나나를 먹기 쉬워졌는지 몰라도, 바나나 입장에서는 유전적 다양성이 사라져 그만큼 환경변화에 적응하기 어려워진 것이다. 이런 상태에서 병충해가 휩쓸 경우 전멸당할 가능성이 크다.

현재 우리가 먹는 바나나는 ‘캐번디시(Cavendish)’라는 한 품종인데, 처음부터 이 품종이었던 것은 아니다. 1950년대까지는 ‘그로 미셸(Gros Michel)’이라는 품종이 주를 이뤘다. 이 품종은 맛과 향이 진하고 껍질이 두꺼워 장거리 운송이 가능하단 점 덕분에 상품가치가 높았다. 하지만 파나마병이 유행하면서 문제가 시작됐다.

파나마병은 푸사륨(fusarium) 속 곰팡이가 물과 흙을 통해 바나나 뿌리에 감염되는 병으로, ‘바나나 암’이라 불릴 만큼 바나나에게는 치명적인 병이다. 1903년 파나마에서 처음 발견됐으며 이 병에 걸리면 잎이 갈색으로 변한 후 말라죽게 된다. 그로 미셸은 이 병에 저항성이 없었기 때문에 당시 바나나 농장들은 바나나가 집단 폐사하는 것을 지켜봐야 했다. 결국 1960년대 그로 미셸은 생산이 중단됐다.

하지만 인류는 바나나를 포기하지 못했다. 결국 1960년대 중반, 파나마병에 잘 견디는 ‘캐번디시’ 품종을 간신히 찾아냈다. 그로 미셸보다 크기가 작고 맛과 향도 떨어졌지만 다른 선택의 여지가 없었다. 이후 그로 미셸 품종은 사라지고 캐번디시 품종이 그 자리를 차지한 것이다.

[그림 2] 야생 바나나는 크고 딱딱한 씨가 가득 차 식용으로 먹기 힘들다. 사진 출처 : 위키미디어

1980년대 대만에서 캐번디시 품종이 파나마병 증상으로 말라죽기 시작했다. 분명 캐번디시 품종은 파나마병에 내성이 있는 종이었지만, 변종 파나마병이 유행하기 시작했던 것이다. 이로 인해 대만에서 재배되던 캐번디시 70%가 사멸했다. 현재까지 파나마병의 치료법은 개발되지 않아 바나나들이 속수무책으로 죽어나가도 그저 바라볼 수밖에 없는 상황이다. 변종 파나마병은 대만을 시작으로 중국, 인도, 호주에 이르기까지 빠르게 번지고 있다. 이로써 단 한 종뿐인 식용 바나나 캐번디시 역시 멸종 위험에 노출됐다.

그렇다면 변종 파나마병에도 강한 바나나 품종을 개발하면 되지 않겠나 생각할 수 있지만, 바나나의 품종개량은 그리 쉽지 않다. 앞서 밝혔듯, 씨가 없는 바나나는 번식력이 전혀 없다. 이런 식물을 품종개량이 가능할 정도로 충분한 자손을 길러내 원하는 특성을 모두 담은 후 다시 씨 없는(번식력이 없는) 식물로 만드는 작업은 쉬운 일이 아니다.

바나나가 멸종 위기에 빠졌다는 것은 믿기 힘든 사실이지만 과학자들은 병충해에 강하고 맛이 좋은 바나나 품종을 만들기 위해 끊임없이 연구하고 있다. 단지 과일이 아닌 인류의 좋은 먹거리이자 식량인 바나나, 유전적으로 취약하다는 단점을 극복한 신품종이 하루 빨리 탄생하길 기대해 본다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

우주날씨 예보 시대가 온다!

과학향기 — Mon, 23 Jan 2012 00:00:00 +0900

두 과학자가 컴퓨터 모니터를 뚫어지게 바라보고 있다. 모니터에는 태양에서 발생한 거대한 폭발이 수성과 금성을 지나 지구를 삼키는 모습이 나타난다. 한 과학자가 “이건 슈퍼플레어야. 지구 위 모든 생명체가 죽게 될 거야”라고 얼이 빠져서 되뇌듯 말한다. 그리고 잠시 후 인류의 모든 문명과 지구의 생명체가 처참하게 파괴된다. 2009년 개봉된 영화 ‘노잉(Knowing)’의 한 장면이다.

모든 생명의 근원인 태양. 하지만 아이러니하게도 영화는 태양이 모든 생명을 파괴하는 모습을 보여준다. 실제로 태양에서 거대한 플레어 폭발 현상이 일어나면 모든 생명이 한 순간에 파괴될 수 있을까?

플레어는 태양의 에너지가 순간적으로 좁은 영역에서 분출하는 현상을 말한다. 이런 에너지 폭발현상이 가능한 이유는 태양을 구성하는 물질이 전자와 이온으로 분리된 플라즈마 상태를 이루고 있기 때문이다.

플라즈마는 자기장과 상호작용하며 운동한다. 그러다 특정한 자기장 모양이 만들어지면 플라즈마의 자연스러운 흐름이 막히면서 에너지가 쌓이게 된다. 이 때 이 지역은 주위의 태양 표면보다 온도가 낮고 어둡게 보이는데 이것을 흑점이라고 부른다. 에너지가 모인 태양 흑점은 어느 순간 강렬한 폭발을 일으키며 플레어를 만든다. 이 때 발생하는 에너지는 핵폭탄 수백만 개와 맞먹을 정도의 위력을 갖는다.

이렇게 큰 폭발이 태양에서 발생했는데 어떻게 지구가 안전하단 말인가? 영화에서는 분명 태양 폭발이 지구를 집어 삼켰는데 말이다. 혹시 이 영화를 자세히 본 독자라면 태양을 실제보다 크게 묘사했다는 것을 잡아냈을지도 모르겠다. 영화 속에서 태양과 지구 사이의 거리는 태양 반지름의 약 3배 정도로 묘사되고 있다. 그러나 실제 태양과 지구 사이의 거리는 태양 지름의 100배나 된다. 결코 가까운 거리가 아니다. 폭발은 강렬하지만 이렇게 먼 거리에 있으니 지구는 안전할 수밖에 없다. 일단 지금은 말이다.

그러면 앞으로는 상황이 바뀔 수도 있다는 소리인가? 그렇다. 태양이 수소에너지를 다 소모하고 나면 헬륨에너지를 소모하게 되는데, 이 때 태양은 풍선처럼 부풀어 올라 지구 근처까지 도달하게 된다. 이런 별을 적색 거성이라 부른다. 이때가 되면 아마도 영화에서처럼 플레어 폭발에 의해 지구가 멸망할 수도 있겠다. 그렇지만 지금 우리가 걱정하기에는 너무 먼, 수십 억 년 후에나 가능한 일이다.

그렇다고 현재 일어나는 플레어 폭발이 지구에 전혀 영향을 주지 않는 것은 아니다. 강한 플레어가 발생하면 지구의 전리층을 교란시켜 전파, 통신이 두절되는 현상이 발생할 수 있다. 또한 플레어 폭발과 더불어 많은 태양 입자들이 우주로 쏟아져 나오는 경우도 있다. 이것을 코로나 질량 방출(CME, Coronal Mass Ejection)이라고 한다. 태양 입자가 지구에 도달하게 되면 지구의 자기장을 교란시키고 인공위성의 작동을 멈출 수 있으며 우주에서 활동하는 우주인들은 많은 방사선에 피폭될 수 있다. 잘 모르고 지나갈 수 있지만 장거리 비행을 하는 승객들도 적지 않은 방사선에 노출된다. 뿐만 아니라 지구 자기장 변화에 의해 지표면에 많은 전류가 흐르면 대규모 정전 사태가 발생할 수도 있다.

얼마나 큰 플레어가 폭발하면 이런 일이 생길까? 단순히 플레어의 세기와 이것에 의한 영향을 직접적으로 연관시키기는 어렵다. 하지만 통계적으로 보면 큰 플레어 폭발 후 크고 작은 피해가 보고되고 있다.

1989년 X15등급(뒤의 숫자가 크면 클수록 더 큰 플레어)의 플레어 폭발 후 북미 지역에서는 대규모 정전 사고가 발생했다. 2003년에는 X17과 X10등급의 플레어가 동시에 발생하면서 많은 위성이 오작동을 일으키는 사고가 발생하기도 했다. 이 정도 규모의 플레어는 태양활동 극대기 동안 두세 차례 발생하게 되는데, 이 정도를 슈퍼플레어로 부르기엔 좀 약하다.

가장 큰 플레어는 1859년 발생한 플레어로, 지구에서 맨눈으로도 볼 수 있었다고 한다. 그 당시에는 정확한 측정 장비가 없었기 때문에 플레어 크기를 단정할 수는 없지만 앞에서 언급한 플레어 크기의 100배 정도 될 것으로 추정하고 있다. 물론 이 거대한 슈퍼플레어가 그 당시 생활에 큰 영향을 미친 것은 아니었다. 당시는 전파통신을 이용하던 시대도 아니었고 인공위성도 없었기 때문이다.

이런 플레어가 오늘날 다시 폭발한다면 어떠한 상황이 벌어질까? 아마 세계의 주요 도시는 암흑으로 변하고 인공위성들은 기능을 멈추고 GPS 신호를 이용하는 여러 국가 기관의 전산망은 순식간에 엉망이 될 것이다. 그야말로 우주 재난이라는 표현이 딱 들어맞는 상황이 연출되는 것이다.

그렇다면 이런 우주재난에 인류는 어떻게 대비해야 할까? 우리가 태풍이나 폭설 같은 기상재해를 미리 예측하고 대비하는 것과 같이 우주재난도 미리 알 수 있다면 피해를 줄일 수 있지 않을까? 그래서 과학자들은 마치 일기예보를 하듯 우주날씨 예보를 하고 있다.

현재 우주날씨 정보는 관련 산업에 유용하게 쓰이고 있다. 예를 들어 국내 항공사에서는 우주날씨를 보고 특정항로의 운항 여부를 결정한다. 천리안 위성이나 무궁화 위성을 운용하는 위성운용국에서 우주날씨는 매우 유용한 정보가 되기도 한다. 잘 알려지지는 않았지만 국내에서 나로호를 발사할 때도 우주날씨는 발사시기를 결정하는 중요한 참고 정보가 됐다. 이렇듯 우주날씨는 우리 주변으로 점점 깊숙이 들어오고 있다. 현재 천문연구원과 기상청, 국립전파연구원은 2013년 태양활동극대기를 대비해서 공동으로 우주날씨예보시스템을 준비하고 있다.

최근 과학자들은 지구의 온난화와 같은 기후 변화가 우주날씨와 매우 밀접한 관련을 가지고 있다고 보고 있다. 역사적으로 소빙하기였던 시기에는 태양의 흑점이 매우 적었음을 알 수 있는데, 이런 사실이 우주날씨와 지구날씨 사이의 연관성을 설명해 주고 있다. 때문에 과학자들은 우주날씨 연구가 앞으로 지구 기후변화를 예측하는데 있어 중요한 열쇠가 될 것이라 생각하고 있다.

우주날씨는 평소에 우리가 잊고 사는 중요한 사실을 일깨워 주고 있는지 모르겠다. 지구도 우주의 일부분이라는, 그리고 우리가 숨 쉬고 살아가는 이 공간(Space)도 우주(Space)의 한 부분이라는 사실을 말이다. 멀게만 느껴졌던 우주가 우주날씨 예보를 통해 한층 가까워진 느낌이다.

글 : 이재진 한국천문연구원 선임연구원

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

전통놀이 백전백승의 비법을 알려주마

과학향기 — Mon, 23 Jan 2012 00:00:00 +0900

태연과 사촌은 설날을 맞아 오랜만에 시골 할머니 집에서 만났다. 이들은 결의에 가득찬 표정으로 뒷동산에 오른다. 일명 대머리 언덕으로 불리는 널찍한 산등성이는 누가 봐도 연날리기 최적의 장소다.

“자, 오늘은 반드시 지존을 가리기로 하자. 우리가 어찌어찌하다 동갑으로 태어났으나, 서열 없이 마구 이름을 부르는 불상사는 막아야 하는 법! 그리하여 오늘 이 대머리 언덕에서 역사적인 서열정하기를 하고자 한다.”

긴장감이 감도는 가운데 태연과 사촌의 연이 동시에 하늘을 나른다. 이때 태연은 회심의 미소를 짓는다. 어제 밤늦도록 아빠에게 배운 과학적 비법이 있기 때문이다.

“사촌, 난 과학적으로 완전 무장하고 있기 때문에 너한테 도저히 질 수가 없네. 연실을 잡아당기면 왜 연이 높이 뜨는 줄 알아? 바로 ‘베르누이의 정리’ 때문일세. 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 반대로 속도가 감소하면 압력이 커진다는 원리를 말하는 것이지.”

“잘난 척 하시기는. 그거랑 연날리기랑 무슨 상관이야!”

“이런 무식한 인생 같으니라고~! 잘 보게. 연줄을 잡아당기면 연의 앞머리가 앞으로 기울어지게 되네. 그렇게 되면 유체(공기)가 지나가는 단면적 길이가 연의 윗부분은 길고 연의 아랫부분은 짧아지게 되지. 당연히 길이가 긴 윗부분을 지나는 공기가 더 빠르게 움직일 것이고, 속도가 빨라진 만큼 압력은 떨어지게 된다네. 이때 압력이 높은 아래쪽에서 낮은 위쪽으로 공기가 움직이면서 물체가 비행하도록 해주는 힘, 즉 ‘양력’이 생기는 것이지. 이러한 연유로 연줄을 앞으로 잡아당기면 연이 위로 쑥 올라가게 된다는 말씀이네.”

태연은 사촌 앞에서 얼레를 돌려 연실을 감는다. 아빠의 말처럼 연이 쑥~ 하고 솟아오른다. 완전 의기양양해진 태연은 이번엔 항력에 대해 장황하게 설명한다.

“바람이 앞에서 불어오면 그 방향을 따라 연은 뒤로 밀려나는 힘, 즉 항력을 받게 되지. 그리고 항력을 받으면 연은 밑으로 내려간다네. 다시 말해 연을 당기면 양력에 의해 올라가고 연실을 풀면 항력에 의해 밑으로 내려간단 말씀이지. 연싸움에서 상대방의 연 실을 끊을 때도 이런 원리를 이용하면 된다네. 상대방의 연이 공중에 정지해 있을 때 내 연실을 그 위에 올려 건 다음, 실을 재빨리 풀어주면 내 연이 밑으로 쑥 내려가면서 상대방 연실을 끊게 되는 거… 악!!!”

태연이 연싸움의 승리비법을 장황하게 설명하는 순간, 태연의 연이 똑 끊어지면서 하늘로 훌훌 날아가 버린다. 얘기에 정신이 팔려있는 동안 이미 일격을 당한 것! 사촌은 의기양양하게 말한다.

“태연아, 과학도 좋지만 실전경험이 더 중요하지 않겠니? 이래봬도 난 실전으로 다져진 몸이라고! 과학자인 아빠한테 들은 대로 달달 외워서 원리를 설명한 건 참으로 가상하지만, 솔직히 공부도 내가 너보다 훨씬 더 잘하고. 이쯤에서 오빠라고 부르는 게 어때?”

태연은 분노와 오기로 두 눈이 이글이글 탄다.
“흥! 원리도 모른 채 운 좋게 이긴 주제에 감히 나에게 오빠로 불리기 원하다니 가당치 않구나! 그럼 이번에는 수학적 원리로 가득한 윷놀이로 승부를 겨뤄보자꾸나!”

사촌은 가소롭다는 표정으로 윷판과 윷을 꺼낸다. 태연은 머릿속으로 어젯밤 아빠가 해 준 얘기를 급히 떠올린다.

‘태연아, 윷짝의 윗면과 아랫면이 나올 확률이 동등하다는 가정 하에, 도가 나올 확률은 1/4, 개는 3/8, 걸은 1/4, 윷과 모는 1/16이야. 즉 ‘개-도·걸-윷·모’ 순으로 나온다는 거지. 그런데 윷짝은 정확한 반원 형태가 아니라 반원을 넘어 아래가 약간 잘려진 불룩한 모양이거든. 이런 형태적 특징을 고려하면 ‘걸-개-윷-도-모’ 순으로 윷짝이 많이 나온단다. 그러니까 윷판을 쓸 때 이런 확률을 생각해뒀다가 지름길로 가는 순간을 잘 포착하면 훨씬 효율적으로 윷놀이를 할 수 있어. 전통놀이에서 백전백승할 수 있는 비법이 바로 과학에 있다니, 정말 놀랍지 않니?’

태연은 마구 머리를 굴려 윷판을 써본다. 그런데 이 무슨 확률을 거스르는 운명의 장난이란 말인가! 오늘따라 나오기 힘들다는 도만 계속해서 나오고, 윷이나 모는 나와 줄 생각을 않는다. 결국 시작한 지 10분도 채 안 돼 태연은 패배할 위기에 처한다. 바로 이때, 아빠가 태연과 사촌의 경합을 구경하기 위해 대머리 동산에 나타난다.

“어떻게 돼 가고 있냐? 오빠의 탄생이냐, 혹은 누나의 탄생이냐?”

“아빠! 내가 아빠 말만 믿고 전통놀이 결투를 신청한 게 잘못이었어요. 과학보다 실전경험이 훨씬 더 중요하다고요!! 그러니까 내가 전통놀이 말고 몸무게나 얼굴너비 같은 걸로 서열을 정하는 게 낫다고 했잖아요. 몸무게로 치면 내가 그냥 누나도 아니고 큰누나인데 저렇게 비쩍 마른 녀석한테 오빠라고 해야 하다니, 이건 정말 악몽이야~ 설날의 악몽!!”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

인간 뛰어넘는 인공지능 개발될까?

과학향기 — Mon, 16 Jan 2012 00:30:00 +0900

때는 서기 2055년. 리처드 가족은 설거지, 청소, 요리, 정원 손질 등 집안일에는 시간을 많이 쓰지 않는다. 집안일을 스스로 알아서 해결하는 가전제품을 새로 장만한 덕분이다. ‘앤드류’라는 이 로봇은 200년간 부지런하고 공손하게 집안일을 하며 손수 만든 조각품을 판매하며 부를 축적하기도 하며 증손녀와 사랑에 빠지기까지 한다. 로봇의 지능이 진화하면서 부품만 갈아 끼우면 영원히 살 수 있지만 인간의 권리를 얻기 위해 사랑하는 사람과 함께 늙어서 죽는 죽음을 선택한다. 2000년 크리스 콜럼버스 감독이 연출한 ‘바이센테니얼 맨’의 줄거리다.

과연 미래 로봇은 이러한 모습으로 우리 생활 속에 들어올까?
한 가지 사실만은 확실하다. 수많은 학자들이 인간의 의도를 파악하는 컴퓨터를 만들어내려 안간힘을 쓰고 있다는 것이다. 이미 인간의 지능을 모방해 사고하고 학습을 하는 형태의 인공지능을 갖춘 로봇들이 하나씩 등장하고 있다.

2011년 10월 한국과학기술연구원(KIST)이 ‘로보월드 2011’ 개막식에서 소개한 감정을 표현할 수 있는 휴머노이드 로봇 ‘키보’도 그중 하나다. 키보는 걷거나 뛸 수 있는 로봇들과 달리 로봇과 인간 사이의 상호작용에 초점을 맞춰 개발됐다. 120cm의 키에 48㎏의 몸무게를 갖고 있는 키보는 사람처럼 울거나 웃고 찡그리는 등의 얼굴 표정을 지을 수 있다. 또 천장과 바닥에 장착된 카메라, 초음파 센서 등을 이용해 사용자의 얼굴과 위치, 움직이는 물체, 음성의 방향을 감지할 수 있으며 사람을 인식하면 인사를 하거나 악수를 건내고, 물건을 전달하거나 포옹도 할 수 있게 만들어졌다. 만일 키보가 더 진보를 하게 된다면 사용자의 감정을 파악해서 반응하는 일이 가능해 질 것이다.

스스로 학습하고 생각하고 문제의 답을 찾아내는 인공지능 컴퓨터 연구는 IBM이 가장 적극적이다.
IBM은 체스를 두는 컴퓨터인 ‘딥블루(Deep Blue)’를 만들어 1997년 세계 체스계의 최강자였던 러시아의 ‘게리 카스파로프(Garry Kasparov)’를 꺾기도 했다. 2011년 초에는 ‘왓슨(Watson)’이라는 이름을 가진 인공지능을 ‘제퍼디(Jeopardy)’라는 유명 TV 퀴즈쇼에 출연시켰다. 상대는 제퍼디 쇼에서 74회 우승한 역대 최다 우승자 켄 제닝스, 그리고 왕중왕전에서 제닝스를 꺾은 역대 최다 상금 수상자 브래드 러터였다.

퀴즈쇼에서 왓슨은 7만 7,147달러의 상금을 얻어 경쟁자인 시애틀 출신의 켄 제닝스(2만 4,000달러)와 브래드 루터(2만 1,600달러)를 압도했다. 왓슨은 “최소 4,000년 전에 사용됐던 베다어는 인도 이 고전어의 초기 방언이었다”는 힌트에 바로 “산스크리트어”라고 답했고 “서툰 목수가 탓하는 것은?”이라는 문제도 “연장”이라고 척척 답을 했다.

그저 흥밋거리로 치부하기에는 왓슨의 의미가 크다.
구글 검색처럼 기존의 컴퓨터는 인터넷의 지식을 이용, 가능성이 높은 답을 나열하는 방식을 사용하지만 왓슨은 인터넷에 연결돼 있지 않은 채 새로 받아들이는 모든 정보를 학습하면서 지식을 키운다는 점이 다르다. 왓슨의 소프트웨어는 복잡한 언어를 신속하게 분석해 퀴즈 문제의 단서와 관련된 방대한 양의 태스크를 처리하는데 최적화된 IBM POWER7 서버에 의해 구동된다. 전 세계 IT 전문가들은 왓슨의 정교한 분석 기술이 많은 양의 데이터를 관리하는 각종 업계에 많은 혁신을 가져올 것으로 내다보고 있다.

인공지능에 도전하는 것이 IBM만의 영역은 아니다.
컴퓨터공학 전공자들은 물론 기계공학자, 로봇공학자, 뇌 과학자, 심리학자 등 수많은 분야의 학자들이 셀 수 없이 많은 각자의 접근 방식으로 인공지능을 만들기 위해 노력하고 있으며, 그 결과물 또한 속속 등장하고 있다.

케임브리지대 안나 코헤넌 교수 연구팀은 스스로 연구하는 컴퓨터 프로그램 ‘CRAB’를 개발했다. 일반적으로 자연과학 분야의 연구자들은 정보를 얻기 위해 수준 높은 과학 학술지를 읽는다. 비슷한 종류의 연구를 하는 전 세계 과학자들의 성과와 의견을 가장 빠르게 접할 수 있기 때문이다. 하지만 지식의 축척이 많아지면 이런 일이 쉽지 않다. 예를 들어 미국 의생물학 데이터베이스에는 현재 1,900만 건의 논문이 저장돼 있고 매일 4,000건씩 늘고 있다.

언어학자 출신인 코헤넌 교수의 연구가 관심을 끄는 것은 컴퓨터가 인간이 작성한 단어 또는 문장을 보다 정확하게 인식할 수 있도록 했다는 데 있다. 그는 논문 수천만 건에서 찾아낸 문장에서 신뢰도가 높은 부분을 추출할 수 있는 능력을 학습시키고 인과관계에 따른 논리적인 사고 시스템을 도입해 새로운 결론 또는 가능성을 제시할 수 있는 수준으로까지 프로그램을 다듬었다.

CRAB의 성능을 테스트하기 위해 코헤넌 교수는 스웨덴 카롤린스카 의대 울라 스타이너스 교수팀과 함께 의학 중 가장 활발한 연구가 펼쳐지는 암 연구 분야를 선택했다. 실제로 CRAB는 암과 관련된 화학물질을 다룬 논문을 검색하고 선택해 어떤 화학물질이 암 발병에 더 많은 영향을 미치는지를 찾아냈다. 만약 CRAB이 더 진화를 하게 되면 스스로 연구를 하는 컴퓨터의 탄생도 머지않아 가능하게 될 것이다.

사실 인공지능에 대한 연구는 1950년대 MIT AI연구소를 설립한 매카시와 마빈 민스키, 카네기멜론 대학교에 인공지능 연구소를 만든 앨런 뉴웰과 허버트 사이먼과 같은 개척자들에 의해 실험 학문으로 시작됐다. 그 후 인공지능에 대한 연구는 다양한 분야에서 눈에 띌만한 진보를 보여주고 있다.

이제 영화나 소설 속에서 인간보다 더 인간다운 로봇이나 인간의 지능을 능가해 스스로 발전해 가는 인공지능을 보는 것은 흔한 일이 됐다. 비록 그 정도는 아니지만 현실에서도 인공지능 시스템이 인간 전문가의 판단을 대체하는 영역은 크게 늘어나고 있다. 날로 집적도가 높아지고 소형화 돼는 IT기술 발전 속도라면 인간지능에 필적하는 인공지능의 등장은 멀지 않은 것 같다.

카네기 멜론 대학 로봇연구소 한스 모리벡 박사는 인공지능이 10년마다 세대가 바뀔 정도로 급속히 발달해 2050년이면 인간의 지능을 능가할 수 있다고 전망하기도 했다. 그는 2020년까지는 문고리를 잡는 등 반복적인 작업을 통해 어떻게 하는 것이 가장 편한지 스스로 학습하는 능력을 갖춘 생쥐(10만 MIPS) 정도의 지능을 갖춘 로봇이 등장하고 2030년까지는 원숭이(500만 MIPS)만큼 머리가 좋은 로봇이 등장할 것으로 예측했다. 1MIPS는 초당 100만 명령을 실행하는 컴퓨터 속도단위를 말한다. 원숭이 수준인 500만 MIPS는 철조망 밖에 있는 바나나를 집을 때 돌아가는 방법을 스스로 생각해낼 수 있는 수준이다. 시행착오 방식이 아니라 논리적인 추리로 일을 할 수 있는 수준을 말한다.

모리벡 박사는 2040년대 이후에 나타날 로봇은 인간의 지능(1억 MIPS)에 가까운 로봇일 것이라고 전망했다. 로봇이 인류의 정신적인 문화유산, 지식, 문화, 가치관 등을 이해할 수 있는 수준이 되면 자기학습을 통해 인간의 능력을 추월할 수도 있을 것으로 보고 있다. 자기 스스로 논리를 만들어낼 수 있는 능력을 갖게 되는 것이다.

스스로 지식을 습득하고, 연구하고, 판단하는 인공지능 생명체가 등장한다면 인류와의 관계는 어떤 모습이 될까? 영화 ‘터미네이터’의 스카이넷처럼 인간을 지배하려는 로봇이 등장할는지, 바이센테이얼 맨의 앤드류처럼 감성을 갖고 인간과 공존하는 로봇이 등장할는지는 모를 일이다. 한 가지 확실한 것은 그 시기가 가까워져 오고 있다는 점이다.

글 : 유상연 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

설맞이 전동 윷놀이 만들기

과학향기 — Mon, 16 Jan 2012 00:30:00 +0900

제비 다리몽둥이 와작 부러뜨려 받은 씨앗도 제대로 된 씨앗이긴 한 모양이다. 번쩍번쩍한 기왓장 사이를 넘고 타며 박이 주렁주렁 열렸다. 아따 저 놈들 탐스럽구만, 하나 나눠주면 안 되겠나? 입맛 쩝쩝 다시며 그리 물어오는 이웃이 한 둘이 아니었지만 놀부가 대체 어떤 위인인가. 친동생 줄 재산도 없는데 담 넘어 이웃에게 넘어갈 박이 있을 리가 없잖은가. 대문 꾹 닫아걸고 박 여물기만 손꼽아 기다리고 또 기다린다. 황금 햇살 쏟아지는 어느 가을날 드디어 박을 뚝뚝 따는데 손이 부들부들 떨리는 것이 대박의 기운이 가득하다. 그래도 요놈이 잘 말라야 타지. 말은 그리 하며 창고 안에 꼭꼭 숨기는 세상눈을 피하기 위해서 아니겠나. 기왓장 걸친 박 넝쿨이 시커멓게 말라 죽어 뚝뚝 떨어지는 정월 초하루에 그제야 두 내외 마당에 고급 비단 턱 하니 깔아놓고 박을 똘똘 굴려 나온다.

드디어 타는구려.
타야지.
뭐가 나올까요.
봐야 알지.

불퉁하게 이야기하지만 내외 입술이 짐짓 실룩대는 것이 기쁘기 한성에 한량없는 속내가 절로 드러난다. 요걸 탈까 조걸 탈까. 느릿느릿 움직이는 놀부 손길에 속 타는 놀부 마누라가 툭 튀어 나와 하나를 들고 자리에 폭 주저앉으니, 늦가을 마당 먼지가 풀썩풀썩. 입 삐죽하게 내밀고 배 실룩대던 놀부도 제 성질은 급한지라 같이 푹 주저앉아 톱을 든다. 박 하나를 슬근슬근 타보자꾸나. 펑 하는 소리와 함께 뭔가가 데구루루 굴러 나오니 이것이 무엇이냐?

수수깡?
수수깡일세 그려.

또르르 또르르. 맑은 소리와 함께 구르는 긴 대 하나에 내외는 멍해져서 잠시 손을 멈추고 박 안을 기웃기웃한다. 방금 구른 놈 외에 아무 것도 없으니 다시 한 번 표정이 멍해진다. 이것은 꽝인게야. 꽝이겠지요. 서로를 위안하듯 건넨 말을 다시 톱에 싣고 두 번째 놈을 타보자꾸나. 그래 또 박에서 뭔가가 펑 하더니 데구루루 나오는구나.

이 고철 덩어리는 뭣이야?
거 참 작구만.

슬슬 언성이 높아지는 품이 화가 치밀어 오르고 있으렷다. 손 안에 쑥 들어갈 작은 철 덩어리를 만지작대는 놀부 마누라는 이미 얼굴이 붉으락푸르락한다. 그래도 가장입네 ‘커험’ 헛기침을 한 놀부가 무거운 엉덩이를 들어 박 하나를 더 집어 들고 오니 이미 덩어리를 집어 던진 마누라가 째려본다. 아 그래, 가엾은 짐승 하나 해치고 얻은 재물이 겨우 요것이었소? 눈으로 전해지는 말에 놀부가 또 한 번 헛기침을 커험.

내 눈이 어두워 채 여물지 못한 놈을 고른 게지. 이번엔 뭔가 재미난 게 나오지 않겠소?
에잉 나와야지. 안 나오면 내 열불 올라 서방 다리를 고만 똑 부러뜨릴 지경이오.
아이구야 말도 무섭게 하시는구만.
내가 누구 옆에서 살며 심성 다 버려 이렇소.

오가는 말만큼 톱질도 험해지니 박 껍데기를 벅벅 긁어대는 소리만 눈 시리게 찬 하늘 아래 크게 울리는구나. 다시 한 번 펑 하더니 이번엔 여러 개가 우르르.

아이구야 나왔구만.
그런데 이게 또 뭣이야?

요리 보고 조리 봐도 종지 같은 게 하나, 긴 선이 여러 개. 그래 종지야 물 뜨러 갈 때 쓴다 치더라도 요 놈의 선들은 어디 쓸까? 남은 박이고 뭐고 죄다 깨부술 기세로 창고로 달려가는 마누라 치맛자락 붙잡고 놀부가 사정사정 하니 박이 아까워서기도 하고 제 다리가 걱정되기도 해서다. 그 때 뾰로롱 날아드는 놈이 하나 있으니, 까맣고 하얀 깃털 맵시 있게 기른 제비 한 마리다.

성질도 급하게 벌써 타셨소. 제가 늦었네요.

입에 문 덩어리를 내려놓으며 재잘재잘 높은 소리로 소리를 내는데 다리 한 가운데가 볼록한 것이 지난 늦여름 운 없이 잡힌 그 제비가 맞는 듯하다. 놀부가 끄응 하니 마누라도 끄응 하는 것이 저들이 저지른 짓이 기억나기 때문이렷다. 내외가 이러든 말든 제비는 힘차게 뱅뱅 돌며 마당에 내려앉아 고개를 갸웃갸웃한다. 맑은 눈빛이 비단 위를 요로조리 훑더니 표정이 더욱 환해진다. 예전에 당한 일쯤 아무 문제없다는 태도다.

윷놀이를 합시다요.
윷놀이?
그렇소이다. 그게 다 윷놀이용 물품입지요.

다리가 불편하지도 않은지 요리조리 콩콩 뛰며 부리로 재료를 모아댄 제비가 다시 한 번 높은 소리로 재촉을 해댄다. 윷놀이, 윷놀이, 윷놀이를 합시다요. 정월 초하루에 윷놀이 하는 거야 알고는 있다만 부모님 살아계실 때나 그러했지. 게으르고 일도 안 하면서 식솔만 주렁주렁 늘려가는 흥부네를 보다 못해 내쫓은 날 이후로 윷가락을 본 기억도 없다. 그러던 말던 혼자 쫑쫑 정신없이 오가던 제비 놈은 어디서 칼 하나를 덥석 물어와 턱 내려놓는다. 시퍼렇게 날선 칼날에 놀부 마누라는 제풀에 아이고 비명을 지르는데 제비 눈빛이 부드러운 게 사람 해칠 낯은 아니다.

먼저 수수깡을 잘라야 합니다요. 어서요.
거, 내가 저지른 짓은 말이다.
거 참, 시간 없어요. 정월 초하루 해는 성질이 두 내외분보다 급해서 금세 꼴딱 집니다요. 어서 자르자구요. 그래그래, 그렇게 반쪽으로 자르면 됩니다요.

어찌나 재촉 해대는지 사죄도 후회도 죄다 날리고 일단은 칼을 잡아 본다. 시키는 대로 이래저래 잘라보니 어찌 윷가락 비슷한 놈이 네 조각 뚝딱 나오렷다. 마누라가 정성스레 표시 그려 넣는 새에 가장은 종지에 철 덩어리와 선을 연결하느라 낑낑댄다. 시끄러운 제비 놈이 물고 온 또 다른 덩어리에 연결하니 종지가 빙글빙글 도는 바람에 깜짝 놀라 놓칠 뻔하기도 한다. 그새 제법 윷가락 형태를 갖춘 수수깡 조각을 들고 온 마누라는 신기한지 종지만 빤히 바라보고 있다. 제비 말에 따르면 전동기라나.

자 이제 한 번 윷가락 넣고 종지를 휙 뒤집어 보세요. 가만히 있는 종지에 수수깡 조각을 넣고 뒤집으면 조각들은 바닥에 쏟아지겠지요? 다시 전동기를 돌리며 넣어 보면, 아이고 안 떨어집죠. 요 때 딱 전동기를 멈추면 윷가락이 우르르르, 저는 걸이네요. 먼저 가겠습니다.

시키는 대로 종지를 들었다 놨다, 윷가락을 떨어뜨렸다 놨다 하는 동안 어디서 찾았는지 먼지 쌓인 말판을 들고 온 것은 놀부 마누라다. 한 십오 년 둘이서 산 게 헛세월은 아니었나 보다. 제비가 걸이오, 놀부가 개요, 놀부 마누라는 윷이라 한 번 더 던져 도요. 한동안 전동기 도는 푸르르 소리만 이어지다가 또 제비가 재잘재잘 떠들기 시작한다.

돌아가는 종지 속에 있는 수수깡 윷가락은 처음 움직이던 방향대로 직진하려는 성질 때문에 종이컵 바깥방향으로 힘을 받습니다. 이런 성질을 관성이라 하지요. 놀부가 계속 마음과 달리 심술을 부리고 흥부가 계속 가난하게 사는 것도 생활 속의 관성이랄까. 아이고 요 말은 과학과는 관계없지만요. 그렇게 튀어나가려는 윷가락들을 이 종지가 막아 주고 있기 때문에 튀어나가거나 떨어지지 않습니다. 다른 식으로 풀면 원심력과 구심력도 설명할 수 있습지요. 빙글빙글 도는 원운동을 하는 물체는 원 밖으로 향하는 원심력을 받아요. 하지만 원 안으로 향하는 구심력이 또 작용하기 때문에 계속 원 위에 있을 수 있지요. 그러다가 전동기를 딱 멈추면 이런저런 힘도 사라지고 윷가락들은 바닥에 우르르 쏟아집니다요. 고걸 보고 말을 움직이면 되지요.

그 사이에도 말이 차례대로 오가니 조용조용 어느새 놀부 마누라의 승리. 어찌나 조용하게 해갔는지 이긴 사람도 밋밋하고 진 놈도 덤덤하니 슬슬 넘어가는 햇살만 말판을 붉게 비춘다. 이쪽저쪽 눈치를 보던 제비가 이때다 하며 날개를 펄럭이니 내외가 깜짝.

그래 두 분이 하시면 재미없죠잉?
시끄럽다 이 녀석아.
거 원래 윷놀이라는 게 여러 무리가 해야 재미난 법입니다요. 전해오는 말에 따르면 옛날 옛적 만주 벌판에 부여가 있던 시절 그 나라 사람들이 각 부족의 가축을 경쟁적으로 키우기 위해 윷놀이를 했다 하네요. 도, 개, 걸, 윷, 모 이게 다 가축 이름이라 이 소립니다요. 이 집에 가축은 많은데 사람은 적으니 도부터 모까지 언제 다 키우실 겝니까. 이왕 하실 거면 사람 많은 집에 가서 같이 즐기시는 게 어떠신가요. 그러니 동생 분 댁으로 가시죠.
뭐라고?
아이고, 말 못 알아들으시는 척 하긴. 거 바로 옆 고을에 있잖습니까. 요새 새로 지어서 그렇게 쾌적하다던데. 정월 초하루에 인사도 할 겸 해서 한 번 같이 가십시다. 저도 신세진 게 있다 보니 같이 인사드리면 좋을 것 같고요.
싫다. 내가 왜.
정월 초하루 하면 새해를 시작하는 커다란 명절이지요. 원래 명절은 가족 친척 모여 인사 나누고 맛있는 것도 먹고 허물도 좀 덮어주고 지내다 오는 그런 날 아닙니까요.
사이 나쁘고 척지고 원한 쌓인 이들끼리 그 날 하루만 그러면 뭐한대. 그게 다 전통이라는 이름의 허상이여.
아 거야 저도 알고 있지요. 그래도 말입니다. 또 마음 상해서 다시 1년 내내 싸우더라도 하루쯤은 다 같이 웃으며 윷도 굴리고 말도 옮기고 머리싸움도 하고 그리 사는 게 나쁜 건 아니잖습니까.

윷가락 종지에 척 하니 모아놓고 혼자 신나게 떠들어대는 제비의 주둥아리 끝은 왜 그리 뾰족한지. 과거의 제 언사가 그대로 돌아와 마음을 찌르는 듯해 놀부 입만 괜히 더 나온다.

동생분만 부자 되니 배알 좀 꼴리셨죠? 아이고 말씀 안 하셔도 다 압니다요. 굳이 그렇게 착한 척 안 해도 척 보면 딱 아니겠소.
요놈의 제비, 주둥아리도 확 부러뜨려줄까.
말씀 그렇게 하셔도 절대 못 하시는 것도 압니다요. 제 다리 망가뜨리시고 계속 마음에 걸려하신 것도 말입죠.
에끼 이 놈 헛소리도 작작….
아 뭐가 그리 어렵습니까. 한쪽 성별 노동력만 쏘옥 빼내서 종일 음식을 만들거나 시댁친정 어디에 먼저가 어디에 오래 있느냐로 언성 높여야 하는 그런 명절이란 이름의 착취도 아니고 그냥 이웃 고을 동생 분 집에 잠깐 인사가서 윷가락이나 좀 던져보자는 건데. 이 기회를 틈타 화해할 방법도 찾아 보시구요. 심술은 좀 있지만 물려받은 재산 잘 보존해 키우신 건 형님이오, 게으르고 능력 없지만 바보같이 착한 태도로 인심 모은 건 동생이니 형제의 힘을 합치면 훨씬 즐겁게 살 수 있을 것 같은데 말입니다. 언제까지 시샘하고 부러워하고 또 후회만 하면서 지내실 겁니까.

어서 가시지요, 명절은 그런 날이니까요. 노래하듯 같은 구절을 반복하며 날아오른 제비의 모습은 이미 저 위의 한 점이 된다. 말마따나 성질 급한 해가 꼴딱 넘어가 언덕에 걸리고, 높이 솟아오른 해 마냥 둥글고 통통한 박들도 이젠 반 갈린 바가지로 변해 마당 여기저기서 데구루루. 제비 따라 대문 밖으로는 나왔다만 차마 떨어지지 않는 발끝을 세워 뒷짐 지고 올려다 본 정월 초하루 하늘은 어느새 밤으로 덮여 간다. 한 발 내밀었다가 뒤로 돌렸다가, 내 발이 말인가, 도와 뒷도만 반복하는구나. 느릿한 발걸음을 따라 혼잣말이 길게 늘어졌다. 모로 가든 도로 가든 집으로 가기만 하면 되는 법이라오. 같이 늘어진 마누라의 농에 내외가 함께 피식. 성질 급한 해 덕분에 밤이 긴 것이 그저 다행이다. 어느 쪽이든, 집으로 갈 수는 있을 테니.

글 : 김은영 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

우주에선 어떤 음식 먹을까?

과학향기 — Mon, 09 Jan 2012 00:00:00 +0900

2012년 새해 첫 새벽. 어둑어둑한 새벽 공기를 가르고 태연의 ‘야호!’ 소리가 온 집안을 쩌렁쩌렁 울린다. 자기 방 침대에서 팔딱 뛰어나와 엄마 아빠 침대로 쏙 들어간 태연은 어마어마한 길몽 스토리를 풀어놓는다.

“그러니까, 어마어마하게 크고 잘생긴 용이 나타났어요. 그것도 검정색 흑룡이 저한테 찡끗 윙크를 하는 거예요. 근데 윙크하는 눈이 이뻐~ 완전 송중기야~~. 그런 다음 송중기 흑룡이 제 손을 잡고 하늘로 막 승천을 해서, 우주선 안으로 쏙 들어가는 거 있죠. 그리고는 파란 지구별을 바라보며 향긋한 커피를 한 잔 마셨어요. 그 다음에 뭐라고 고백을 한 줄 아세요? ‘다른 여자들이 그냥 용이라면, 넌 흑룡이야.’ 이러는 거예요. 이건 도대체 무엇을 의미하는 꿈일까요? 새해에는 연예인이 되려는 걸까요?”

엄마와 아빠는 새벽부터 이게 뭔 일인가 싶다. 개꿈이라고밖에 할 수 없는 허무맹랑한 딸의 꿈 얘기에 기가 찬다.
“아이고, 우리 태연이가 새해 아침부터 아주 좋은 꿈을 꿨구나. 그런데 어디서 많이 들어 본 듯한 스토리인데…. 여보, 용 나오면 태몽 아냐?
“아빠!! 새해 아침부터 진짜 이럴 거예요?”
“맞아요. 당신은 애한테 꼭 그렇게 장난부터 치더라. 우리 태연이가 뉴스에서 흑룡의 해라는 말이 하도 자주 나오니까 그런 꿈을 꿨나보구나. 암튼 용꿈은 좋은 거니까, 한 해 동안 좋을 일만 있을 거야.”

태연, 엄마의 말에 기분이 조금 풀린다. 그런데 바로 그 순간, 태연의 배꼽시계가 꼬르륵 꼬르륵 울리기 시작한다.

“그런데 흑룡씨랑 우주선에서 먹은 게 하필 커피라서 실망이었어요. 센스 있는 남자라면 우주선에서 따끈한 순대국에, 파전 한 접시쯤은 먹게 해줘야하는 거 아니에요?”

“글쎄다, 그런데 아직 우주식품으로 순대국과 파전이 승인이 안 돼 있어서 좀 힘들 것 같구나.”

“엥? 그럼 우주에서는 승인 받은 음식만 먹어야 해요?”

“그렇단다. 한식 중에는 2008년 한국 첫 우주인 이소연 씨가 국제우주정거장에서 먹었던 김치, 라면, 수정과, 생식바 등 4종과 2010년에 개발한 비빔밥, 불고기, 미역국, 오디음료 등 4종, 그리고 2011년 12월에 승인된 부안참뽕 바지락죽, 부안참뽕 잼, 상주곶감초콜릿, 당침블루베리, 단호박죽, 카레밥, 닭죽, 닭갈비, 사골우거지국 이렇게 모두 17가지 음식만이 우주식품으로 인정을 받았어.”

“허걱, 겨우 17가지…. 갑자기 우주인이 되고 싶다는 마음이 싸악~ 사라졌어요. 전 토종이라서 한식을 먹어야 기운이 나걸랑요. 그런데 우주식품으로 승인받는 게 왜 힘들어요? 아무거나 먹고 싶은 거 그냥 먹으면 안 돼요?”

“우주식품은 오래 둬도 부패하지 않도록 철저히 살균해서 미생물을 최소화해야 한단다. 우주인이 상한 음식을 먹고 식중독에라도 걸리면 큰일이니까 말이야. 또 우주선에서는 조리를 하는 게 힘드니까 포장만 벗겨 그대로 먹거나, 뜨거운 물을 부어 데워 먹는 정도로 쉽게 먹을 수 있는 음식이어야 해. 뿐만 아니라 1kg의 물체를 국제우주정거장으로 쏴 올리는데 약 5,000만원이라는 큰돈이 든단다. 때문에 동결건조 시켜 극도로 가볍게 만든 식품이 대부분이지.”

“그렇구나~. 그런데 잼이나 죽은 그렇다 치고, 사골우거지국이나 라면처럼 국물 있는 음식은 어떻게 먹어요?”

“국물 있는 음식은 낮은 온도에서 급속냉동 시킨 다음, 물 분자를 다 빼내고 블록 형태로 만들어서 우주로 가져간단다. 여기에 섭씨 약 70도 정도의 따뜻한 물을 붓고 빨대로 빨아 먹는 거지. 그리고 우주 라면은 안타깝게도 아직까지는 비빔면 형태에 가깝단다. 분말수프가 뿌려진 채 포장된 라면에 뜨거운 물을 조금 부어 비벼먹는 거지.”

“먹는 장소는요? 식탁도 없이 둥둥 떠다니면서 먹나요?”

“떠다니며 먹는 게 좋은 사람은 그래도 되겠지만, 보통은 식탁에서 식사를 한다는구나. 다만 음식이 떠다니는 것을 막기 위해 음식 용기마다 벨크로가 붙어있다는 게 지상과는 다르지. 또 식탁에는 진공청소기같이 음식물 부스러기를 빨아들이는 흡입구도 있단다. 작은 음식물 부스러기라도 공중에 떠다니다가 기계에 빨려들어 고장을 일으키거나 우주인의 몸속에 들어가 큰 문제를 일으킬 수 있으니까 극도로 조심하는 거지.”

“겨울에는 뭐니 뭐니 해도 김이 모락모락 나는 뜨끈한 국물을 훌훌 마셔야 하는 건데, 빨대로 빨아먹어야 한다니 영 마음에 안 들어요.”

“그래도 맛은 생각보다 상당히 좋을 거야. 우주정거장에서는 우주인들이 입맛을 잃는 게 큰 고민거리거든. 무중력 속에서는 혈액이 상체로 몰려 얼굴과 목이 붓고 냄새와 미각도 둔해지면서 입맛을 잃게 되는 것이 보통인데, 이렇게 되면 우주인들의 체력이 떨어져 우주 프로젝트에 문제가 생길 수 있단다. 때문에 우주인들이 최대한 입맛을 잃지 않도록 음식의 ‘맛’에 엄청난 신경을 쓴다는구나.”

“아, 진짜요? 그 얘기 들으니까 다시 제2의 이소연이 되고 싶은 마음이 불끈 드는데요! 꼭 실험해보고 싶은 것도 있고요. 13년 평생 단 한 번도 입맛이 떨어져본 적이 없는 저도, 우주정거장에서는 정말 식욕이 떨어질까요? 저도 ‘입맛이 없다’는 느낌이 뭔지 꼭 한 번 경험해 보고 싶거든요. 꼭!!!”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

과학 대중화에 기여한 SF 작가, 아시모프

과학향기 — Mon, 09 Jan 2012 00:00:00 +0900

1895년 1월 2일, 미국의 공상과학 소설가이자 생화학자인 아이작 아시모프가 태어났다. 그는 과학 대중화에 기여한 SF의 거장으로 알려져 있다.

아이작 아시모프는 영미권 SF작가의 ‘3대 거장 (Big Three)’ 가운데 한 명이다. 다른 두 명은 아서 C. 클라크와 로버트 하인라인이다. 아서 클라크는 실제 과학으로부터 출발한 개연성 있는 상상력으로 인류의 미래나 외계 지적 생명체를 사실감 있게 그리는 것이 주특기다. 로버트 하인라인은 활동적이고 진취적인 모험담이나 활극을 주로 다룸으로써 대중적인 사랑을 한 몸에 받았다.

그렇다면 아시모프는 어떤 SF 작가일까? 어떤 소설을 썼기에 과학 대중화에 기여했다고 평가받는 것일까? 이는 단 몇 줄로 정의하기 어렵다. 한 작가를 평가하는 데에 있어 가장 쉬운 방법은 대표작을 드는 것이지만, 아시모프의 작품들은 아주 다양한 소재와 주제를 다루고 있기 때문이다.

근래의 경향은 다소 다르지만 대개의 영미권 SF 작가들은 다수의 단편으로 등단하고 장편을 출간한다. SF에 있어서 단편의 의미는 일반 문학과는 다소 다르다. 대표적인 작가들이 ‘SF의 정수는 단편에 있다’고 공공연히 선언할 정도로 단편의 중요성은 크다. 이견도 있을 수 있지만 이런 면에서 볼 때 아시모프야 말로 SF의 전통에 지나칠 정도로 충실한 작가다. SF 단편집만 해도 10권을 훌쩍 넘을 만큼 수많은 단편을 발표했기 때문이다.

[그림] 아이작 아시모프가 자신의 평생 업적을 상징하는 그림들이 새겨진 옥좌에 앉아 있는 그림. 사진 출처 : 위키미디어

그 뿐이 아니다. 아시모프는 생화학 학위를 가진 과학자로서 추리소설, 교양 과학서, 에세이 등 수많은 픽션 및 논픽션을 내놓았다. 아시모프가 직, 간접적으로 참여한 책의 수만 500권에 이르며 도서관에서 이용하는 듀이 십진분류법의 10개 항목 중 9개 항목에 아시모프의 저작이 들어있다. 아시모프는 그만큼 대표 SF뿐 아니라 다작으로도 유명하다. 과학자이자 SF작가인 입장에서 성경 비평서까지 썼으니 그의 관심분야가 얼마나 폭넓은지 알 수 있다.

그처럼 단편이 많기 때문에 아시모프의 무궁한 아이디어와 SF적 상상력을 볼 수 있는 주요 단편들을 여기서 제대로 소개하는 것은 불가능에 가깝다. 그래도 널리 알려진 것들 가운데 꼽아보자면 세 작품이 있겠다. ‘바이센티니얼 맨(Bicentenial Man)’은 아시모프의 주력 소재 가운데 하나인 로봇의 이야기다. 처음에는 기초적인 로봇으로 시작해 마침내 수명이 유한한 생체조직의 몸으로 돌아가는 주인공의 이야기를 다루고 있으며 로빈 윌리엄스가 주연을 맡은 동명 영화의 원작이다.

‘전설의 밤(Nightfall)’은 태양이 여섯 개인 항성계의 행성이 무대다. 이 행성에는 언제나 적어도 하나의 태양이 떠 있다. 따라서 이곳에 사는 사람들은 밤에도 별을 볼 수가 없다. 하지만 긴 주기마다 한 번씩 모든 태양이 지는 날이 다가온다. ‘마지막 질문(The Last Question)’은 멀티백(Multivac)이라는 컴퓨터의 이야기다. 멀티백은 아시모프의 단편에 단골로 등장하는 컴퓨터로, 현재 우리가 늘 접하며 사는 데스크톱 컴퓨터가 아니라 인류의 다양한 문제들을 해결하고 관리할 정도로 능력이 뛰어난 일종의 인공지능 컴퓨터다. ‘마지막 질문’은 멀티백이 궁극적으로 어떤 최후를 맞이하는지를 그리고 있으며 그 결말은 가히 충격적이다. 저자인 아시모프가 애호하는 작품이라고 공언한 단편이기도 하다.

이 글을 쓰는 시점에서 국내에 소개된 아시모프의 단편 수는 의외로 적다. 아시모프의 SF단편을 모아 낸 단편집 형태의 책도 하나뿐이다. 그에 비해 대표 장편들은 많이 소개돼 있다. 에드워드 기븐의 ‘로마제국 흥망사’에서 아이디어를 얻었다고 하는 ‘파운데이션(Foundation)’ 시리즈는 흔히 아시모프 장편 중 대표작으로 알려져 있다.

그리고 ‘은하제국(Galactic Empire)’ 시리즈와 ‘로봇’ 시리즈가 있다. ‘로봇’ 시리즈에는 아시모프가 지어낸 ‘로봇 공학 원칙’이 녹아있으며 로봇을 소재로 한 작품들 속에서 비교적 후반에 등장한 ‘제 0원칙’이 어떤 의미인지도 분명하게 나와 있다. 아시모프는 이 세 가지 시리즈를 거대한 하나의 울타리로 아울러 미래 역사를 구성하려고 했는데 처음부터 기획한 것은 아니기 때문에 그 결과는 그다지 성공적이지 않았다.

‘바이센티니얼 맨’, ‘로봇’ 시리즈를 비롯해 ‘나는 로봇이다(I, Robot)’ 등의 여러 단편집에서 알 수 있듯이, 로봇은 아시모프가 즐겨 이용하는 소재다. 로봇공학(Robotics)이라는 용어를 처음으로 사용한 것도 아시모프다. 그는 로봇을 추상적으로 의인화하기보다는 과학기술 발전의 결과물로 다뤘다. 그 결과 로봇공학자도 등장하고 ‘로봇공학 3원칙’이라는 행동규정도 등장한다.

이 원칙은 어디까지나 소설 속의 장치이기 때문에 현재의 로봇에 그대로 적용하는 것은 불가능하다. 예를 들어 첫 번째 원칙인 ‘로봇은 사람에게 해를 가해서는 안 된다’를 보자. 간단해 보이지만 실제로는 해를 끼친다는 게 무엇인지 판단할 수 있을 때에나 적용할 수 있는 원칙이다. 현재의 로봇개발이나 인공지능 연구는 기초적인 단계라 그런 판단을 할 수 있는 로봇을 만들기란 요원하다.

하지만 아시모프의 로봇 시리즈와 3원칙은 너무나 유명해서 현재 로봇공학에 종사하는 학자나 연구원들 가운데에는 그에게서 영감을 받았다는 사람들이 적지 않다. 아시모프가 직접적으로 미래를 예견하지는 않았지만 로봇 분야에 일종의 비전을 제시했다는 점은 부인할 수 없을 것이다.

다방면에 걸친 흥미와 넘치는 아이디어 때문에 일부 SF 팬들은 농담 삼아 ‘아이작 아시모프는 외계인이었다’는 얘기를 하기도 한다. 하지만 그런 별명까지 있는 아시모프도 1992년에 결국 인간의 수명을 넘지 못하고 세상을 떠났다. 그의 생일은 1월 2일이라고 했는데, 사실 정확한 출생일은 알려지지 않았다. 다만 아시모프 본인은 이 날을 생일로 기념했다고 한다.

글 : 김창규 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

2012년 흑룡의 해, 용의 기원을 찾아서

과학향기 — Mon, 02 Jan 2012 00:00:00 +0900

2012년은 임진(壬辰)년, ‘용의 해’다. 용 중에서도 특히 흑룡의 해라고 한다. 임진년의 임은 금수목화토(金水木火土)의 오행에서 물(水)에 해당하고 물은 오방색으로 따지면 검은색(黑)이므로 임진년이 검은 용의 해라는 것이다. 용은 시각과 절기를 표현하는 동양의 십이지지(十二地支) 중 유일하게 날아오를 수 있는 동물이자 인간계에 존재하지 않는 영물이다. 용이 날아오를 준비를 하는 곳이 물이므로 임진, 즉 수룡은 용이 날아오를 기세를 갖춘 상서로운 상징이다. 그래서인지 역사에서도 임진년에는 임진왜란이 일어나거나 한국전쟁 휴전, 중화민국 수립 등 굵직한 변화가 많이 일어나기도 했다.

동양 문화권에서 용은 각별한 존재다. 십이지지의 다른 동물들과는 달리 용은 비와 바람을 부리고 생각을 할 줄 알며 사람보다도 고등한 영물이다. 그래서 용은 왕실의 상징이었으며 중국의 황제는 용포(龍袍)를 입고 조선의 임금은 곤룡포(袞龍袍)를 입었다.

용이 실제로 존재했을지도 모른다?
이처럼 특별한 동물인 용의 기원은 어디서 시작됐을까? 고대 문헌이나 공예품에 등장하는 용은 지금 생각하는 용과 그 모습이 매우 달라 시대에 따라 용의 모습이 변화해 왔음을 짐작할 수 있다. 아마 공룡 발견 후 거대한 뱀이나 도마뱀쯤으로 묘사되던 용에게 공룡의 모습을 덧씌워서 지금 생각하는 용으로 발전했을 것이다. 하지만 용의 거대한 모습이나 인간이 대적하기 어려운 압도적인 힘으로 미루어보건대 강의 모습, 혹은 용오름과 같은 기상현상으로부터 연상했을 가능성이 크다.

이렇듯 용은 상상의 동물이지만 옛 기록을 들여다보면 실제 존재했으리라는 추측도 가능하다. 고대 중국의 갑골문자와 상나라의 것으로 추정되는 유물에 등장하는 용은 머리에 뿔이 달렸으며 다리가 짧고 몸통이 긴 동물이다. 이 동물은 한대(漢代)의 화상석(신선, 새, 짐승 따위를 새긴 돌)에도 종종 등장한다.

고대의 기록을 종합해보면 용은 네 개의 짧은 다리가 달린 파충류로 악어나 커다란 도마뱀의 모습에 가깝다. 특이한 점은 용이 후대의 기록에서 나타나듯 갖가지 동물들이 한데 섞인 모습이 아니라 아주 담백하게 커다란 파충류의 형상이라는 것이다. 상나라 시대, 용(龍)이라 불리던 나라가 용을 토템으로 사용했으리라 추정되며 대부분의 토템이 실제 자연물에서 취했다는 점을 고려하면 용과 유사하게 생긴 동물이 실재했을 가능성이 높다.

서주 초기 주역에 묘사된 바에 따르면 용은 깊은 못 속에 몸을 감출 수 있으며 하늘을 날아오르고, 땅 위에서 서로 싸우며, 짙은 황색의 피가 흐른다. 이를 미루어 보아 용의 원형은 높이 뛰어오를 수 있으며 물가에 사는 중대형 파충류였을 것이다. 물과 용의 연관성은 용을 칭하는 단어에서도 찾을 수 있다. 용은 순우리말로 미르, 혹은 미리인데 어원은 물을 뜻하는 고어 ‘믈’이다. 일본의 이무기인 미즈치도 물과 관련이 있다.

나름 현실적이던 용의 모습은 한대 이후 기록에서 점점 여러 가지 모습이 섞여 복잡한 형태로 변화한다. 특히 한대 이후 발견된 화석이 용의 모습 변화에 큰 영향을 주었을 것이다. 당대(唐代)의 저작인 감응경에는 “구름을 모이게 하고 비를 내리게 할 수 있는 산과 언덕에는 모두 용의 뼈가 땅 속 깊은 곳에, 혹은 표면 가까이에서 발견되고 있다. 이들은 이, 뿔, 꼬리, 발들이 모두 갖춰져 있다. 큰 것은 수십 장이나 되고 어떤 뼈는 열 아름이 되기도 한다. 작은 것은 1, 2척 정도에 두께는 3, 4촌 짜리도 있다. 그들은 모두 완전한 몸의 구조를 갖추고 있다. 나도 일찍이 그들을 채취해 본 적이 있다.”라고 해 화석에서 용을 연상해냈음을 밝히고 있다. 또한 중국 고서에서는 용을 묘사해 잉어의 비늘, 뱀의 몸, 사슴의 뿔 등을 지녔다 했는데, 이는 (훗날 한족이란 이름으로 뭉친) 고대의 여러 부족들이 받들던 토템이 하나로 뭉친 결과물이란 설도 있다.

용은 어떻게 진화했을까
용이 실제로 존재했다면 어떤 모습일까? 다큐멘터리 전문 채널 디스커버리에서 2004년에 방영된 ‘Dragons World : A Fantasy made real’은 대담하게도 용이 실제로 존재했다고 가정하고 이들이 어떻게 진화해 왔을지 묘사한다. 영화는 태너라는 고생물학자가 새로 발견된 티라노사우르스 두개골 화석에서 정체불명의 흔적을 발견하면서 시작된다.

태너는 정체를 알 수 없는 엄청나게 커다란 괴물이 티라노사우루스에 발톱과 이빨 자국을 내고 심지어 불까지 질렀음을 알아낸다. 어렸을 때부터 용에 관심이 많던 태너는 범인이 용일 것이라고 추측했지만 학계에서는 외면당한다. 하지만 궁지에 몰린 태너에게 극적인 반전의 기회가 찾아왔다. 루마니아 카르파티아 산맥에서 거대한 동물의 시체가 발견된 것이다. 거의 완전한 형태로 발견된 이 시체는 아무리 보아도 용이었다. 태너는 동료 두 명과 함께 루마니아로 가서 직접 연구해 용이 실제로 존재했다는 사실을 밝혀낸다.

영화는 태너의 이야기와 함께 용의 진화과정을 생생하게 보여준다. 용의 기원은 백악기에 출현해 번성한 대형 공룡이라고 한다. 이들은 티라노사우루스에 맞서 싸울 정도로 강력한 공룡이었지만 공룡을 절멸시킨 운석충돌과 함께 대부분 사라졌다. 그러나 비교적 안전했던 물속에 살던 변종들은 살아남는다. 이 용들은 동양에서는 육지로 올라와 숲 속에서 생활하면서 몸이 길고 날개가 없는 동양 용이 됐고 유럽에서는 다시 하늘의 환경에 적응해 거대한 날개를 지닌 용이 됐다. 한편 용들이 뿜어낸 불을 인류가 이용해 문명을 이룩하는 데 일조했다.

이 다큐에 따르면 동양의 용은 애초에 날 수 없는 변종이라고 한다. 실제로 동양에서 묘사된 용은 날개가 없으며 물속에 살다가 하늘로 딱 한번 날아오른다는 이야기가 많다. 그러나 서양의 용은 거대한 날개를 펄럭이며 하늘을 자유자재로 날아다닌다. 문제는 용의 몸 크기나 무게에 비해 날개가 너무 작다는 것이다. 그럼에도 불구하고 날 수 있는 비결은 바로 몸속의 수소다. 물속에 살던 공룡에서 진화한 용은 부레를 그대로 몸에 지니고 이 속에 대사 산물로 생성된 수소를 저장한다. 공기보다 훨씬 가벼운 수소 주머니를 이용해 몸을 상대적으로 가볍게 만들어서 적은 양력으로도 날아오를 수 있었다. 또 수시로 섭취한 흙이나 바위 속의 백금을 촉매로 이용해 수소에 불을 붙여 뿜어낼 수도 있었다.

이 다큐는 나름대로 전문가의 자문까지 받아 그럴싸한 설명을 하지만 사실 과학적으로 허점이 많다. 대표적인 예가 부레에 넣은 수소로 날아오른다는 설정이다. 영화 속에서 태너는 용이 수소를 이용해 날아올랐을 가능성을 발견하고 흥분하며 ‘이 정도 수소가 얼마만큼의 무게를 들어 올릴 수 있는지’ 궁금해 하지만 정확한 답을 보여주지는 않는다. 그도 그럴 것이 수소나 헬륨을 이용해 물체를 들어 올리려면 엄청난 부피가 필요하기 때문이다.

모 기업의 광고나 TV 프로그램에서 재연한 ‘헬륨 풍선으로 성인 날리기’에서 확인된 바에 따르면 성인 한 명을 띄우기 위해 1만 2,000개의 헬륨 풍선이 필요하다. 용이 날아오르기 위해선 날개에서 양력을 조금 더 얻는다고 하더라도 6,000개 이상의 헬륨 풍선이 필요할 것이다. 헬륨과 수소의 무게가 크게 다르지 않다는 점을 생각해보면 사람보다 거대한 용을 띄우려면 엄청난 부피의 수소가 필요함을 알 수 있다.

비록 과학적으로 허구에 가깝기는 하지만 용은 분명 매력적인 생물이다. 이들이 실제로 존재했을 가능성을 상상해 보는 것만으로도 충분히 즐거운 일이다. 기원전 2000년경, 이집트인들이 파라오를 중심으로 절대왕정을 세우고 전성기를 구가할 때 북유럽에서는 여전히 매머드가 활보하고 있었다. 혹시 또 모르지 않는가? 용이 우리의 상상처럼 마음껏 날아다니고 불을 뿜으며 신통력을 부리지 않았더라도, 비슷한 동물이 있었을 가능성은 얼마든지 있는 것이다.

글 : 김택원 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

내복에도 과학이 숨어있다고?!

과학향기 — Mon, 02 Jan 2012 00:00:00 +0900

새빨간 내복을 입고 입 벌리며 잠든 예쁜 아이 / 낡은 양말 깁고 계신 엄마 창밖은 아직도 새하얀 겨울밤 / 한손엔 누런 월급봉투 한손엔 따뜻한 풀빵 가득 오~예 / 한잔 술로 행복해 흥얼거리며 오시는 아버지 / 그리워요 눈물이나요 가볼 수도 없는 곳 / 보고파요 내 뛰놀던 그 동네 날 데려가 준다면~♬

이문세의 노래 ‘빨간 내복’의 일부다. 1990년대 평범한 가정을 고스란히 보여주는 추억의 장면에는 빨간색 내복이라는 아이콘이 있다. 팔꿈치와 무릎에 구멍이 나고 고무줄이 헐렁해진 빨간 내복이라도 한 벌만 걸치고 있으면 추운 겨울을 거뜬하게 날 수 있었다.

부모님의 건강과 장수를 기원하는 의미를 담아 과거 선물용으로도 인기였던 빨간 내복은 과학기술이 낳은 발명품이었다. 빨간 내복의 소재는 일본에서 만든 ‘엑슬란’이라는 상표가 붙은 두꺼운 천이었는데, 이는 1930년대 후반부터 등장하기 시작했던 석유화학 기술로 만든 섬유의 발전과 함께 개발됐다.

석유화학 제품으로 만든 빨간 내복은 겨울철에도 빨기 쉽고 잘 말랐으며, 여름 한철 보관해도 벌레가 먹지 않았다. 덕분에 면내의 ‘메리야스’를 누르고 인기를 얻었다. 하지만 땀 흡수가 잘 안 돼 피부병이 생기는 등 부작용도 있었다.

1980년대가 되자 나일론 내복은 ‘보온메리’, ‘에어메리’로 불리던 두꺼운 삼중직 내복에 밀리기 시작했다. 순면으로 된 원단을 사용해 피부에 덜 자극적이고 원단 사이에 솜을 넣어 보온 효과를 한층 높였기 때문이다.

● 내복의 보온 효과, 공기층서 나와… 3℃ 정도 보온

사실 내복의 보온효과는 과학 원리에서 나온다. 옷감 부피의 60∼90%는 공기가 차지하는데, 옷과 옷 사이의 공기까지 생각하면 이 비율은 더 늘어난다. ‘정기공기층’이라 불리는 이런 공기가 많을수록 보온효과가 높아진다. 원단에 솜을 넣은 보온메리 등의 내복도 정기공기층을 늘여 보온효과를 높였다.

에너지관리공단에서 열화상카메라로 촬영한 결과도 내복을 입은 경우 섭씨 약 3도 정도 보온 효과가 있는 것으로 나타났다. 내복을 입고 열화상카메라로 촬영했을 때 표면온도가 18.6도로 내복을 안 입었을 때인 21.8도보다 낮았다. 체온이 밖으로 빠져나가는 것을 내복이 막아 준 것이다.

최근에는 발열 섬유로 만든 내복이 인기를 끌고 있다. 발열 섬유에는 우리 몸에서 나오는 땀을 흡수해 열로 바꾸거나, 섬유가 몸과 마찰되면서 일으키는 열을 그대로 간직하거나, 옷을 만드는 원단 위에 고분자 물질을 고루 펴서 뿌리고 전지를 연결해 열을 내는 방식 등이 있다.

● 내복은 ‘첨단과학’… 땀 흡수·증발 빨라 선수 기량 높여

내복은 스포츠 선수의 기량에도 도움을 줄 수 있다. 골프선수들은 한여름에도 반팔 티셔츠 안에 몸에 달라붙는 긴팔 티셔츠를 껴입는다. 프로배구와 축구, 농구, 사격, 역도 선수 등도 겉옷 안에 달라붙는 ‘내복’(기능성 이너웨어)을 겹쳐 입는다.

더운 여름에도 운동선수들이 내복을 챙겨 입는 이유는 경기 내내 쾌적함을 유지하면서 동시에 기량도 높일 수 있기 때문이다. 이들이 입는 옷은 땀을 빨아들이는 능력과 빨리 마르는 능력이 뛰어나다. 덕분에 운동하면서 땀을 많이 흘려도 끈적한 느낌 없이 기분 좋은 상태로 있을 수 있다.

피부에 딱 붙는 내복이 땀을 빨아들이는 원리는 ‘모세관 효과’다. 모세관 효과는 가는 관을 따라 액체가 흡수되는 현상인데, 종이나 스펀지에 물이 흡수되거나 식물이 물관으로 물을 빨아들이는 것과 같은 원리다.

운동선수들이 입는 내복은 대부분 폴리에스테르 소재로 만든다. 이 섬유는 물이 잘 묻지 않고 오히려 물을 밀어내는 성질이 있다. 때문에 이 섬유를 가늘게 뽑아서 천을 만들면 실과 실 사이가 더욱 촘촘해져 모세관 현상이 생기게 된다. 모세관 현상이란 구멍이 아주 작은 관 사이로 액체가 빨려 올라가는 현상을 말한다. 때문에 운동선수들이 흘린 땀을 밖으로 빨리 배출시켜준다. 땀이 마르면서 피부 온도가 내려가고, 쾌적한 느낌을 주기 때문에 운동선수들의 경기 능력도 좋아진다. 또 땀을 빨리 증발시켜 세균이 생기는 것도 막아준다.

그뿐 아니다. 운동선수들이 입는 내복은 실제로 운동능력에도 영향을 준다. 몸에 착 달라붙어 근육을 ‘압박’해주기 때문이다. 내복이 온몸의 근육을 적절히 압박하면 빨리 달리거나 공을 찰 때 근육이 덜 흔들리게 된다. 이는 불필요한 움직임을 줄여 에너지가 낭비되는 것을 막는다. 덕분에 운동능력도 좋게 만드는 것이다.

● 내복, 면역력 강화 및 피부 트러블 예방도

겨울철 보온을 위해, 또 운동선수의 기량을 위해 필요한 내복은 건강을 지키는 데도 도움을 준다. 면역력 강화와 피부건조증 감소 등이 대표적이다.

추운 겨울철에는 실내외 온도차가 커 면역력이 약해질 수 있다. 면역력이 떨어지면 감기 등에 걸리기 쉽고 다른 질병에도 취약해진다. 내복을 입고 실내 온도를 낮추면 실내외 온도차를 줄일 수 있어 면역력이 떨어지는 걸 막을 수 있다.

겨울에 입는 옷은 스웨터류 옷이 많다. 이런 까슬까슬한 옷감이 피부에 닿으면 피부발진이나 두드러기가 생길 수 있다. 특히 피부건조증이나 아토피피부염 등에 악영향을 줄 수 있다. 내복을 입어 피부와 스웨터류의 접촉을 줄임으로써 피부 트러블을 예방할 수 있다.

글 : 박태진 과학칼럼니스트

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.