미래의 희망은 과학이다!

[김동석]

미래의 희망은 과학이다.

우주는 어떻게 생성되었으며 생명은 어디에서 왔는가? 보이지 않는 원자의 세계에 감춰진 비밀은 무엇인가? 미래는 어떻게 변화할 것이며 변화된 미래에서 과학은 어떤 역할을 할 것인가?

과학문명의 신기원에 도전하며 인류에 필요한 새로운 지식을 창출한다. 연구와 교육의 테마가 신선하며, 그 스케일과 깊이가 차별된다. 국내 최고의 교수진과 첨단하이테크 실험실, 학문연구시스템 등 고도의 연구 및 교육환경을 갖추고 미래를 이끌 진보적 과학지성의 탄생을 예고하고 있다. 이들은 근원적인 의문에 대한 해답을 구하고 그것을 현실에 응용하여 인류가 꿈꾸었던 새로운 삶의 터전을 개척해 나갈 것이다.

미세 소립자로부터 거대우주까지 패러다임의 해체와 건설

물리학은 미세 소립자부터 거대 우주에 이르기까지 광범위한 대상을 다루는 학문영역이다. 물리학의 주된 목적은 논리적이고 과학적인 사고와 실험을 통한 검증으로 복잡한 자연현상을 체계적으로 분석, 동시대의 인류가 공유할 수 있는 새로운 패러다임을 창출하는 데 있다. 고려대학교는 수많은 학자를 배출한 한국 물리학의 산실이다. 이곳을 거쳐 간 졸업생들은 국내외 대학과 기업의 연구현장에서 기초과학과 산업의 발전에 기여하고 있다. 하나의 예를 들어보자. 레이저광선을 이용하여 원자를 가열시키지 않고 절대온도 가까이 냉각시킴으로써 파동성의 관찰을 가능하게 하는 앞선 물리학이론은 세계적으로 능력을 인정받은 고려대학교의 젊은 교수들이 주창하였다. 해당 연구성과는 미국 <저온물리학 저널>과 <물리학 리뷰>, <캐나다 물리학 저널>, <소비에트 레이저 연구저널> 등 저명한 출판물에 발표되어 비상한 관심을 불러일으키고 있다. 세계에 떨치는 ‘과학고대’의 명성은 이렇듯 드높다.

탁월한 상상력으로 수학의 새로운 분야 개척

수학은 자연과학, 공학, 인문사회과학, 의학 등 인간이 궁구하는 모든 분야의 기초가 되는 토대학문으로 인간정신의 계몽, 과학과 기술의 발달, 역사와 진보에 결정적 역할을 담당했다. 좋은 수학자가 되기 위한 기본적인 재능은 창조력이다. 누구도 생각하지 못한 문제를 제시하여 이에 대한 창의적 해결방안을 이끌어내고 더 나아가 전혀 새로운 차원으로 해석해 내는 것이 수학적 사고의 기본이다. 고려대학교 수학과는 특별히 남들이 미처 관심을 기울이지 못한 새로운 분야를 개척해 나가는 것으로 명성이 높다. ‘수학적 금융’의 학부과정 도입이 좋은 사례다. 미지의 가능성에 도전하는 이 수업에서 학생들은 미래 시장의 트랜드로부터 주식옵션의 순간적 가치와 각종 금융도구의 이해에 이르기까지 해당 분야와 관련된 해박한 이론을 깨치게 된다. 대학원생들을 위한 교육과정도 충실한 강의내용으로 높은 평가를 받고 있다.

생명의 신비와 불치병 치료에 대한 도전

국내 대학 중 가장 먼저 생명공학분야를 개척한 고려대학교는 이 분야에서 최정상의 지위를 점하고 있다. 생명공학원의 학자들은 세포의 소멸과 생성 등 생명의 근원에 대한 해답을 구하고 있다. 이러한 연구는 세포사멸의 원인을 밝혀 불치나 난치의 병을 치료하며 나아가서는 생명연장의 꿈을 실현하는 계기를 마련하여 세계 생명공학 발전에 기여할 것으로 기대된다. 이들은 세포의 생명주기 메카니즘과 그것을 통제하는 신호경로를 밝혀내는 것은 물론이고 알츠하이머병이나 파킨슨씨병, 에이즈와 같은 치명적 질병의 치료법도 개발하고 있다. 생명공학원은 1995년 학제간 프로젝트로 설립되었으며 의학, 화학, 생물학 등 인접분야와의 연계교육으로 연구와 교육의 시너지 효과를 창출하고 있다. 생명공학원은 1999년 교육부가 우수한 대학원을 지원하기 위해 계획한 ‘BK21’에 선정되었다. 앞선 이론과 실습경험으로 무장한 고려대학교 생명공학원 출신들은 산학협동의 기치 아래대학, 연구소, 산업체 등지에서 두드러진 활약을 보이고 있다.

미래를 바꾸는 다른 생각

광학문자판독장치(OCR)는 완벽한 것인가? 누구나 광학문자판독장치를 첨단과학의 절정이라고 생각하지만, 고려대학교 인공시각연구센터 교수진과 대학원생, 학부 학생들의 생각은 다르다. 이들은 이토록 완벽해 보이는 광학문자판독장치에 내재된 문제점을 찾아내는 새로운 가능성에 도전하고 있다. 고려대학교 인공시각연구센터는 컴퓨터가 세계를 인식하는 방식을 지금까지와는 전혀 다른 방식으로 재구현해 내기 위해 10년간의 연구 프로젝트를 시작했다. 이들은 안구의 해부학적 구조와, 눈과 두뇌사이의 정신물리학적 상호작용에 기초한 새로운 인공시각 체계를 연구하고 있다. 쉽게 말하자면, 움직이는 군중들 속에서 특정한 얼굴을 인식하고, 주의를 집중할 수 있도록 스스로 학습하는 컴퓨터를 만드는 것이다. 이 프로젝트는 2006년까지 사람의 눈을 가진 컴퓨터의 탄생을 예고하고 있으며, 연구가 성공한다면 인류는 과학이 주는, 비교할 수 없을 만큼의 편리함을 누리게 될 것이다.

혁명적 도약을 주도하는 첨단과학의 산실

고려대학교가 추진하고 있는, 야심에 찬 또 하나의 프로젝트는 초고속 경제형 정보 고속도로의 개발이다. 이는 1999년 봄, 이미 매스컴의 일면에 보도된 바대로 시각 이미지의 입력과 해독을 엄청나게 단순화 시키는 새로운 멀티미디어의 흐름을 개발해낸 혁명적인 사건이다. 이러한 연구결과가 실용화되면 압축하고 해독하는 고성능 프로세서나 완충장치의 도움 없이도 움직이는 비디오 이미지를 통신 네트워크에 전달할 수 있다. 이 프로젝트는 컴퓨터학과에 의해 추진되고 있으며 핸드폰만으로 비디오이미지를 받게 될 날이 멀지 않은 듯이 보인다. 초고속 경제형 정보 고속도로의 개발 프로젝트는 고려대학교가 뉴테크놀러지 개발에 있어 정상에 서있음을 보여준다.

세계로 넓히는 의료교육의 현장

고려대학교 의과대학은 선진화된 시설을 이용해 뛰어난 능력과 헌신적 사명감을 갖춘 의료인을 양성한다. 의대생은 본과3년차에 의료 선진국인 캐나다와 미국 등의 의대에서 한 달간의 교환수업 프로그램에 참여할 수 있는 기회를 갖는다. 국내는 물론 세계 의료현장에서 고도로 숙련된 전문의들에게 의술을 배울 수 있다는 것은 국내 의학 교육분야에서 획기적인 일이다. 의과대학은 이러한 해외연수 프로그램의 성과를 조사하여 <의학교육>(1999년판 33호 460~465쪽)에 그 결과를 발표함으로써 고려대학교 의과대학이 시행하는 독특한 학습 프로그램 방식을 국내외에 알린 바 있다. 이외에도 280명의 우수한 의대 교수들은 다양하고 심도 깊은 의학 연구에도 앞장서고 있다. 국제 학술저널에 발표된 교수들의 논문은 재건 수술과 손목 통증 증후군부터치명적인 뼈의 종양 치료에 자살 유전자를 이용하는 방법까지 다양한 분야를 망라한다.

지구를 정화, 보전하는 다학제간 접근

인류의 희망을 가로막는 장애물 중의 하나는 환경오염이다. 특히 쓰레기 문제는 미래 인류의 존립자체를 위협하고 있다. 고려대학교 토목환경공학과는 환경분야를 리드해가며 환경공학, 지반공학, 콘크리트학 등 다양한 분야의 전문가들이 참여하는 학제간 프로젝트를 통해 쓰레기 문제의 해결책을 찾고 있다. 교육부와 민간 부문에서 연구비를 지원하는 이 연구는 쓰레기 발생량의 감축, 재활용 처리 및 처분 분야로 나누어 진행 중이다. 환경공학 전문가는 생물학과 화학의 지식을 바탕으로 쓰레기 처리문제를 담당하며 지반공학자는 쓰레기 매립에 필요한 지하시설물의 설계와 토양 내에서 오염물질 이동을 연구하고 있다. 또한 쓰레기 관리분야에서는 재료 및 콘크리트 분야의 전문가가 비산재의 재활용 문제를 연구하고 있다. 학계와 환경단체는 이 연구 결과가 쓰레기 문제를 해결하는 현실적인 대안을 제시하리라 기대하고 있다.

기초과학의 진보를 위한 기반

기초과학 연구의 성패는 우수한 연구인력 및 연구기기의 확보에 달려 있다. 정부는 대학의 첨단과학연구를 적극적으로 지원하기 위해, 1988년 8월 한국 최초의 본격적인 연구기기 공동이용센터(National User Facility)를 발족했다. 1993년 11월 정부와의 공동사업으로 고려대학교 자연계 캠퍼스 내에서 문을 연 기초과학지원연구소 서울분소는 기초과학 연구에 필요한 첨단연구기기를 제공한다.이 연구소는 핵자기 공명기기를 비롯한 전자 상자성 공명분광기, 초전도 양자간섭기, 각종 질량 분석기, X-선 회절분석기, X-선 형광분석기, 유도결합플라즈마 원자방출분광기, 아미노산 서열분석기 등의 최첨단장비를 갖추고 테크노콤플렉스로 대표되는 산·학·연 연계 협업에도 기여하고 있다.

자연과의 조화 풍요로운 미래

지난 100년간 세계는 식량생산기술의 엄청난 진보에도 불구하고 인구증가와 인간수명 연장에 따른 기아문제를 만족할만큼해결할 수 없었다. 농산물 증산 과정에서 인류는 오히려환경오염이라는 또 하나의 과제를 떠안았다. 농작물을 보호하기 위해 사용된 합성화합물은 강과 호수, 지하수를 오염시켰으며, 특화된 농작물이 편협적으로 집중 재배되면서 생태학적인 불균형마저 초래되고 있다.

고려대학교 자연자원대학의 분자 식물 병리학 연구원들은 자연적으로 항생제를 생산해 내는 Pseudomonads나 actinomycetes 등 합성 화학물을 대체할 수 있는 자연비료 산출연구에 몰두하고 있다. 이들은 고추와 오이, 토마토 등의 작물에 자연화합물을 첨가하는 합동연구 프로젝트와 함께 식물 생산성 향상을 위한 또 다른 연구도 진행하고 있다.

분자유전학 실험실은 현재 네브라스카 , 조지아, 캔사스 주립대학과 함께 새로운 밀 품종 개발에 박차를 가하고 있다. 이에 더해혹독한 환경에서도 살아남을 수 있는 생장력이 뛰어난 호밀로부터 유전자를 이식시키는 실험도 이루어지고 있다. 이들 연구는 식량증산 및 환경보호에 혁신적인 대안을 제공할 것으로 기대된다.

산,학,연이 함께하는 첨단과학의 전진기지

고려대학교의 테크노콤플레스는 기업과 대학간의 산·학·연 동반연구를 지원하기 위해 1996년에 설립됐다.기업에게 완벽한 연구 인프라를 제공하고 공학도와 교수진에게 각종 프로젝트에 참여할 기회를 제공한다 . 테크노콤플렉스에는 한국을 대표하는 유수의 기업체가 상주하고 있으며 그들은 첨단분야연구에 심혈을 기울이고 있다.

그 중에서도 고려대학교와 한국통신이 함께 개발한 1세대 ‘지능형’ 비디오 편집기는 비디오나 다른 데이터로부터 나오는 특정장면 또는 이미지를 자동으로 식별하거나 구별할 수 있도록 고안된 획기적인 장치이다. 이 편집기의 ‘지능’은 전기전자전파 공학부의 김운경, 송문호 교수팀과 한국통신의 연구원들이 공동으로 개발한 ‘장면-전환 탐지 알고리즘’에 근거한 것이다. 현재 테크노콤플렉스에는 삼성전자, LG전자, 포항종합제철, 한국전기통신공사 등 국내 굴지의 공기업과 민간기업이 참여하고 있다.

정보통신, 반도체, 컴퓨터, 신소재, 정밀기계, 에너지, 환경, 생명공학 등 미래형 고부가가치 분야의 연구단지로 각광을 받고 있다.

문> 과학의 발전은 계속되어야 하는가? 구체적인 사례를 들어 긍정적인 방향으로 과학이 발전할 수 있는 방향은 무엇인지 제시하라.