[창의사고력 자료] 20세기를 빛낸 과학사건 79가지

[안재범]

20세기를 빛낸 과학사건...

1.프로이트, <꿈의 해석> 발간

정신분석학의 창시자인 프로이트(Sigmund Freud, 1856∼1939)는 빈에서 신경병원을 개업하여 많은 임상관찰을 통해 인간의 마음에 본인이 의식하지 못하는 무의식이 존재함을 주장하였다. 그는 무의식이 인간행동에 커다란 영향을 미친다는 가설하에 자유연상법으로 과거에 억압된 기억들을 끌어냄으로써 히스테리 치료에 효과를 거두었다.

프로이트는 1900년 {꿈의 해석}을 발표하여 당시까지 진지한 연구대상이 되지 않았던 꿈을 무의식의 세계에 이르는 길이라고 보고 꿈의 의미와 그것이 생겨나는 기제에 관하여 탐구했으며, 1917년 {정신분석입문}을 출판하였다. 그는 인간의 인격구조를 '이드(id)', '자아(ego)', '초자아(superego)'의 셋으로 나누고 사회적 양심이나 부모의 금지 등에 의하여 형성되는 초자아에 의해 생명, 특히 성충동인 리비도(libido)가 억압되어 잠재의식을 형성한다고 보았다. 꿈은 이러한 잠재의식의 발산이며, 예술, 종교 등의 문화활동은 리비도가 목적이 억제된 애정으로 치환되어 나타나는 것이라고 해석했다.

프로이트의 심리학은 인간의 본성과 성격을 구조화한 정신분석이론을 정립하여 20세기 심리학, 정신의학에서뿐만 아니라 사회학, 문화인류학, 교육학, 범죄학, 문예비평 등 여러 영역에 깊은 영향을 끼쳤다.

2.대서양 횡단 무선통신 성공

전신과 전화는 모두 통신 기술 시대의 도약을 가져온 큰 발명품들이다. 하지만 1887년 독일의 물리학자 헤르츠가 발견한 전자기파는 더 큰 통신의 새 시대를 열었다. 그러나 최초로 전파를 통신에 이용하려 한 사람은 마르코니였다. 1895년 마르코니는 이탈리아 볼로냐의 자기 집 근방에서 2.4킬로미터 떨어진 곳으로 무선 전파 신호를 보내는 데 성공했다.

1898년 유진 뒤크리테와 에르네스트 로제가 파리 시내를 관통하여 무선 송신에 성공한데 이어, 1899년 3월 28일에는 마르코니가 영국의 도버에서 프랑스의 위메레까지 50킬로미터 거리에서 무선전파를 수신하는 데 성공하였다. 2년 뒤인 1901년 12월 12일에는 영국의 폴두에서 뉴펀들랜드까지 무려 3380킬로미터 떨어진 곳에서 최초로 대서양 횡단 무선 통신에 성공하게 된다. 이를 계기로 마르코니는 1903년 매사추세츠의 사우드웰포리트에 호출부호 WOC인 송신국을 세우게 되었다. 봉헌식에는 시어도어 루스벨트 대통령과 에드워드 7세 국왕의 축하 메시지 교환도 있었다.

무선 통신은 그 후로도 비약적인 발전을 거듭하여 현재는 레이저에 의한 무선 통신도 가능하게 되었다. 이러한 추세라면 앞으로의 무선 통신은 정보화 사회와 깊이 있게 맞물려 함께 21세기를 선도해 나갈 것으로 전망된다.

3.영화오락시대의 도래

지난 100년간 사람들과 희로애락을 함께 해온 20세기 최고의 대중적 오락매체인 영화를 발명한 사람은 미국의 발명가 토머스 앨바 에디슨(1847-1931)인 것으로 흔히 알려져 있다. 그러나 실상 에디슨이 1891년에 발명했던 키네토스코프(Kinetoscope)는 오늘날과 같이 영사기에서 나오는 빛을 스크린에 투사하는 것이 아니라, 유원지에서 흔히 볼 수 있는 장치와 같이 좁은 구멍으로 움직이는 영상을 들여다보는 것이었다. 영사 방식의 영화를 발명하고 이를 대중적으로 상영한 것은 1895년 프랑스의 뤼미에르 형제가 처음이었다. 이후 에디슨을 비롯한 다른 발명가들도 영사 방식을 따르게 되었다.

초기 영화들은 길이가 1분도 채 안되었고 편집이라는 개념이 없어 단 하나의 쇼트만으로 이루어진 것들이 대부분이었으며, 장터나 극장 등에서 노래, 춤, 곡예, 촌극 등이 공연될 때 함께 상영되었다. 그러나 상영시간이 상대적으로 길고 스토리를 가진 장르 영화가 나타나면서 영화는 점차 독자적인 예술이자 산업으로 자리를 갖추게 되었다.

에드윈 포터의 1903년 영화 <대열차 강도>(상영시간 8분)는 스펙터클로서의 범죄를 묘사하여 스토리를 갖춘 장르영화의 힘을 보여준 중요한 영화였으며, 상업적으로도 대성공을 거둠으로써 1905년 전후로 '니클오디언'(입장료로 5센트를 받는 영화상영 전용극장)의 전성기를 열게 되었다. 오늘날 영화는 음악, 미술, 연극, 문학의 요소가 종합화된 문화 매체로서 현재 세계인들의 사랑을 듬뿍 받고 있다.

4. 비네, 지능검사 개발

인간의 지능을 측정하는 구체적이고 체계적인 방법이 마련되고 실제로 사용되기 시작한 것은 20세기 초 프랑스에서였다. 그 측정법을 개발한 비네(Alfred Binet, 1857-1911)는 프랑스 실험심리학의 아버지로 평가받고 있는 인물이다. 비네는 1892년부터 소르본느 대학 생리-심리학 연구소에서 근무하면서 심리치료, 어린이들의 지능측정 등의 문제를 연구하고 있었다.

1904년에 교육제도의 확대로 정신지체 어린이들을 가려내는 기준을 마련할 필요가 생기자 프랑스 교육부 장관은 비네에게 그 일을 의뢰했다. 이를 계기로 비네는 이전에 해오던 연구에 박차를 가하여 어린이들의 지능을 평가하기 위한 방법을 개발, 1905년에 발표했다.

애초 비네가 하려고 했던 일은 지능의 발달이 지체된 어린이들을 찾아내는 것이었다. 그것은 일종의 진단수단이었다. 그 진단에 이어 취해져야 할 일은 그 어린이들의 지능을 증가시키는 일이었다. 즉 비네가 내놓은 검사방식은 결코 어린이들의 '고정된' 혹은 '타고난' 지적인 능력을 측정하기 위한 것이 아니었다는 뜻이다.

그러나 비네의 지능검사법은 다른 나라로, 특히 미국이나 영국으로 수입되면서 당시 맹위를 떨치던 우생학, 인종차별주의와 결합하여 계급적·인종적 불평등을 합리화하고 강화하는 데 이용되기도 했다. 또한 인간의 지능을 단순한 수치로 나타냄으로써 사람이 지니고 있는 디양한 능력을 단순평가한다는 비판이 제기되고 있다.

5.아인슈타인, 광전효과 설명

1905년 알버트 아인슈타인은 광양자 개념을 도입하여 광전효과를 설명했다. 광전효과란 금속에 충분한 에너지의 빛을 쪼였을 때 금속의 자유전자가 방출되는 현상이다.

광전효과가 일어나려면 금속과 전자의 결합을 끊기 위한 최소한의 에너지(일함수) 이상의 에너지를 주어야 한다. 빛이 파동이라면 빛의 에너지가 연속적이므로 파장이나 세기에 상관없이 일정한 시간 이상 빛을 쪼여주면, 전자는 그 에너지를 흡수하여 광전효과가 일어날 것이다. 그런데 실제로는 빛의 세기가 아무리 세더라도 일정한 파장을 넘으면 광전자가 방출되지 않았다.

아인슈타인은 빛을 플랑크 양자가설에 따른 에너지(h )를 가진 덩어리, 즉 광양자라고 보았다. 빛을 쪼이면 금속의 전자는 광양자와 충돌하여 광양자 한 개의 에너지를 흡수하면서 순간적으로 방출된다. 이때 광양자가 가진 에너지가 일함수보다 크면 빛의 세기와 상관없이 광전자가 방출된다는 것이다.

아인슈타인의 광양자는 빛의 입자성을 분명히 함으로써 플랑크의 양자가설의 물리적 의미, 즉 빛의 입자-파동 이중성의 문제를 본격적으로 제기했다. 이는 미시 물질 세계에 대한 이해의 기초가 되는 양자역학의 확립으로 이어졌다.

6.최초의 화학요법제 살바르산 등장

세균학의 발달로 인해 특정 세균이 특정 전염병의 원인이 된다는 사실이 밝혀진 이후, 병을 일으키는 원인만을 제거할 수 있는 약을 찾는 데 많은 노력이 기울여졌다. 우리 몸에는 아무런 해나 부작용을 일으키지 않고 특정한 병원균만을 공격한다는 의미에서 그러한 약을 '마법의 탄환'이라고 불렀다. 이 '마법의 탄환'이라는 개념을 구체화하고 실제로 그러한 약을 처음으로 찾아낸 인물이 독일의 에를리히(Paul Erlich, 1854-1915)이다.

에를리히는 인간의 세포에는 손상을 주지 않고 인체에 침입한 세균만 죽이는 특효약을 찾으려고 노력했다. 그는 6백 번이 넘는 실험과 시행착오를 거듭한 끝에 1910년 매독 치료에 특효가 있는 비소화합물 '살바르산 606'을 개발했다. 606이라는 숫자는 에를리히가 606번째로 얻은 물질이라는 뜻이고 살바르산은 '세상을 구원하는 비소'라는 의미이다. '살바르산 606'은 페니실린이 보급될 때까지 40년 가까이 신비의 약으로 널리 사용되었다.

살바르산은 지금의 관점에서 보면 그리 대단한 약은 아니지만 당시까지 매독 치료에 사용되던 수은을 이용한 것에 비해 약효가 뚜렷하고 독성이나 부작용이 적어 수많은 매독 환자를 구해냈으며, 인공적으로 합성된 화합물을 효과적인 약으로 사용할 수 있다는 점을 잘 보여주었다.

7.플라스틱 특허

20세기는 인류의 삶을 크게 바꾸어 놓은 새로운 소재의 개발이 잇달았던 시기였다. 흔히 플라스틱이라고 불리는 합성수지의 개발은 그 중 대표적인 예이다. 플라스틱은 일반적으로 튼튼하면서도 가볍고, 썩지 않고, 모양을 마음대로 만들 수 있는 데다 필요에 따라 다른 여러 가지 성질들을 추가할 수도 있는 등 천연물 소재가 가지기 어려운 여러 유용한 성질들을 가지고 있어서 그 쓰임새가 무궁무진했다. 그것의 생산과 사용이 활발해진 1930년대 이후 플라스틱은 산업과 일상생활에서 없어서는 안 될 기본적인 소재로 자리잡았다.

이른바 '플라스틱의 시대'를 여는 효시가 되었던 것이 20세기 초 미국의 베이클랜드(Leo H. Baekeland, 1863-1944)가 개발·판매한 최초의 합성섬유 베이클라이트(Bakelite)이다. 베이클랜드는 벨기에 출신의 미국인으로 이미 20대 후반에 새로운 종류의 사진감광지를 발명했던 경력이 있는 사람이었다. 1900년 잠깐 동안 독일을 방문했을 때 화학자 폰 바이어(1835-1917)가 30년 전에 쓴 논문을 보고 거기서 힌트를 얻어 수년간의 연구 끝에 페놀과 포름알데히드의 축합반응으로 페놀수지를 인공적으로 합성하는 데 성공했다. 그는 이 페놀수지를 자신의 이름을 따서 베이클라이트라 이름짓고, 1909년부터 대량생산하기 시작했다. 베이클라이트는 당시 호황을 누리던 전기산업에서 전기 절연체로 널리 사용되는 등 상품으로서 크게 성공했으며, 그후 플라스틱에 관한 연구가 활발해지는 계기가 되었다.

8.러더퍼드의 원자모델 등장

기원전 400년 경에 데모크리토스는 모든 물질을 이루는 기본 단위를 그리스어로 '쪼갤 수 없다'는 뜻을 지닌 '원자(atom)'라는 단어로 명명했다. 1890년 무렵에 이르러 원자의 성질에 관해서는 많이 알려졌다. 그러나 원자의 구조에 대해서는 별로 알려진 게 없었다. 왜냐하면 원자는 너무나 작아서 현미경으로도 볼 수가 없기 때문이었다.

1911년 러더퍼드는 톰슨과 함께 원자의 구조에 관한 연구를 하고 있었다. 초기의 실험에서 양으로 하전된 입자들이 금속박막에 발사되었을 때 산란된다는 것을 나타내었다. 러더퍼드는 금원자의 원자핵이 입자들을 산란시킨다고 추론하였다. 러더퍼드는 원자는 양의 전하를 가진 원자핵의 주위를 전자들이 돌고있다고 결론지었다.

러더퍼드의 원자모델은 그 이후로 우리의 이해의 기초가 되었는데, 이것은 간단히 원자를 하나의 작은 태양계로 생각할 수 있다. 즉 행성들이 태양 주위를 도는 것처럼 전자는 핵 주위를 도는 것이다.

이렇게 설명하는 것은 여러 가지 장점이 있지만 어떤 실험에서는 원자들이 실제로 매우 복잡하다는 것이 나타났다. 보어는 전자의 궤도가 어떤 특정한 값만을 가진다는 것을 보였다.

따라서 원자는 여러 개의 보이지 않는 구각(shell)을 가지고 있고, 전자의 궤도는 이 구각 위에서만 허용이 되지만 때로는 한 구각에서 다른 구각으로 점프도 한다.

9.브래그 부자, X선 회절법 관찰

1895년 뢴트겐이 X선을 발견한 이래 그 성질에 관해서 많은 추론과 실험이 뒤따랐다. 바클라(Charles Barkla)의 실험은 X선이 전자기 스펙트럼의 일종이며 가시광선보다는 훨씬 길이가 짧은 파동이라는 것을 강력하게 시사했다. 1912년 좀머펠트는 X선 파장에 대한 도해를 제시했다. 이를 계기로 라우에는 X선의 파장이 실제로 가시광선 보다 더 짧다면 그것이 회절 격자의 어떤 결정을 통해 드러날지도 모른다는 가설을 세우게 된다.

황산아연 결정체에 X선을 쬐는 라우에의 실험 결과 아름다운 회절무늬가 나타났다. X선 회절은 원자의 기본 구조를 밝혀 주었고 동시에 X선의 파장을 측정하는 수단을 제공했다.

라우에가 진행한 연구의 중요성은 금세 인정받았으며 실제로 대단한 반향을 불러 일으켰다. 브래그 부자(父子)는 이를 이용하여 X선 결정학의 기틀을 잡았다. 이들은 X선 회절을 통해 물질의 3차원 구조를 알아낼 수 있는 방법을 고안하였으며, 이후 X선 결정학은 결정체와 분자의 구조를 조사하는 데 가장 중요한 도구가 되었다.

10.보어, 원자구조규명

1913년 덴마크의 물리학자 닐스 보어는 전자가 양자화된 에너지를 가진다는 내용의 원자 모델을 발표했다. 이 모델은 러더퍼드 원자 모형의 불안정성 문제를 해결함과 동시에 주기율표와 화학변환을 설명할 수 있었다.

보어에 앞서 러더퍼드는 전자가 원자핵 주변을 돌고 있는 원자 구조를 제안했다. 움직이는 전자는 에너지를 방출하기 때문에 이 모델에서는 전자의 에너지가 점점 줄어들어 마침내 원자핵에 이끌려갈 가능성이 있었다.

보어는 어떤 에너지 준위에서는 전자가 에너지를 방출하지 않고 안정적으로 운동할 수 있다고 가정함으로써 이 문제를 해결했다. 전자가 이 궤도들을 옮겨다닐 때 원자가 빛을 흡수하거나 방출하는데, 그 빛의 에너지(h )는 궤도들의 간격과 일치한다. 이 모델을 바탕으로 보어는 수소 원자의 스펙트럼을 양적으로 설명할 수 있었다. 이 모델에서 원소의 화학적 성질은 최외각 전자에 의해 결정된다는 것을 보여주었다.

보어의 원자 모델은 양자 가설을 채택하였기 때문에 고전 물리학의 개념에서는 벗어난 것이었다. 이후 전자 에너지 준위에 대한 세부적인 분석과 양자화된 에너지 준위에 대한 물리적인 설명을 추구하는 과정에서 20세기 과학의 최대 성과인 양자역학이 성립되었다.

11.포드, 자동차 생산방식의 혁신

막 20세기로 접어들었을 때인 1900년대까지만 해도 자동차는 대중적인 개인용 교통수단이라기보다는 부유층만이 구입할 수 있는 값비싼 장난감 정도에 불과하였다. 또한 이 때까지만 해도 자동차는 가솔린을 이용하는 내연기관보다는 증기기관이나 전기모터에 의해 작동되는 것이 더 많았다. 포드사가 만든 T형 자동차의 대량생산은 이 모든 상황을 바꾸어 놓는 사건이 되었다.

헨리 포드(1863-1947)는 1903년 포드자동차회사를 설립한 후 1908년 말부터 내연기관을 사용하는 T형 자동차를 생산하기 시작했다. 이 자동차는 이후 1925년까지 모두 1500만 대 가량이 생산·판매되는 대성공을 거두었는데, 그 성공의 배경에는 1913년에 컨베이어 벨트를 이용한 조립 라인을 도입한 것이 가장 커다란 역할을 했다. 이러한 생산에서의 혁신으로 대당 출고까지 걸리는 시간이 12.5시간에서 1.5시간으로 단축되었고, 대량생산으로 인한 규모의 경제에 힘입어 가격도 825달러에서 295달러까지 급격히 하락하여 자동차의 대중화를 가져오게 되었다.

그러나 대량생산으로 인한 물질적 풍요는 그에 따르는 대가도 함께 요구했다. 컨베이어 벨트의 도입에서 나타나는 단순 반복작업의 결과로 노동자가 겪는 피로와 소외의 느낌이 가중되는 결과를 초래하였던 것이다. 찰리 채플린의 <모던 타임즈>(1936)는 대량생산 시대의 한 단면을 예리하게 보여주는 고전적 영화이다.

12.질소비료의 인공합성

19세기가 끝나갈 무렵 유럽의 화학계가 안고 있던 숙제 가운데 하나는 화학비료를 대량으로 생산하는 새로운 방법을 개발하는 것이었다. 당시에 화학비료의 주성분인 질소(N)는 주로 칠레초석에서 얻고 있었는데 그것의 매장량이 점점 바닥나고 있었기 때문이었다. 당시의 화학자들이 찾고 있던 가장 이상적인 대안은 공기 중에 포함되어 있는 무진장한 양의 질소를 식물이 이용할 수 있는 형태로 고정시켜 비료로 만드는 것이었다. 그 꿈은 하버(Fritz Haber, 1868-1934)와 보쉬(Carl Bosch, 1874-1940)를 중심으로 하는 일단의 독일 화학자들에 의해 실현되었다.

하버는 1904년에 이 문제를 연구하기 시작하여, 기체상태의 질소와 수소를 암모니아로 고정시키는 반응의 최적 조건은 질소와 수소를 500℃, 200기압이라는 고온, 고압에서 적절한 촉매를 넣고 반응시키는 것이라는 사실을 찾아냈다. 그 뒤 1909년부터 독일 화학공업회사인 바스프(BASF)의 보쉬와 연구원이 더 싸고 효과적인 촉매를 찾아내고 공장생산을 위한 공정을 개발하여 1913년부터 공업적으로 생산하기 시작했다.

하버-보쉬법으로 명명된 이 기술은 그후 여러 나라로 전파되어 농업생산성의 향상에 크게 기여했다. 하버와 보쉬는 이 기술을 개발한 공으로 각각 1918년과 1931년에 노벨화학상을 받았다.

13.아인슈타인, 일반 상대성 이론 제창

1915년 아인슈타인은 특수상대성 이론을 가속운동을 하는 계까지 확장한 일반상대성 이론을 발표했다. 이 이론은 시공간, 물질, 중력에 대한 우리의 인식을 바꾸었고, 현대 우주론의 모태가 되었다.

뉴턴 역학에는 가속도의 법칙(F=ma)에 등장하는 관성질량과 만유인력에 등장하는 중력질량(중력을 발생시키는 근원으로서)이 있다. 이 둘이 실제로는 같다는 것이 등가원리인데, 일반 상대성 이론은 이 등가원리를 기초로 한다.

일반상대성 이론은 중력을 새로운 방식으로 이해한다. 고전역학에서는 중력이라는 힘이 따로 있는 것으로 생각했다. 그러나 일반 상대성 이론에서는, 고무판에 무거운 물질을 놓으면 밑으로 늘어지는 것처럼 무거운 물질이 존재하면 시공간이 휜다. 즉 중력이란 휘어진 시공간을 따라 물질이 움직이는 현상일 뿐이고, 이는 중력장 방정식으로 표현된다. 그렇다면 질량이 엄청난 태양 근처의 시공간은 많이 휘어서, 그곳을 지나는 빛은 질량이 없는 시공간을 통과할 때보다 많이 휠 것이다. 1919년 에딩턴은 개기일식 때 태양 주변을 지나는 별빛을 관측하여 이 예측을 검증했다.

일반 상대성 이론은 그 외에도 블랙홀의 존재, 수성의 근일점 이동을 설명했고, 또한 팽창우주론, 물질의 근원, 시공간의 근원에 대한 이후 연구의 이론적 기초를 제공했다.

14.장갑전차 탱크의 등장

현대전에서 전차는 육지전의 핵심이 되는 병기이다. 전차는 탱크라고도 불리는데 그것은 영국에서 최초로 만들어진 전차의 모양이 물탱크를 닮은 것에 착안하여, 이 새로운 무기의 비밀이 새어나가는 것을 막을 목적으로 그렇게 불렀던 것에서 유래했다.

근대적인 전차가 처음으로 전장에 모습을 나타낸 것은 제1차 세계대전이 한창이던 1916년 9월 15일의 일이었다. 이 날, 전차로 이루어진 영국의 작은 부대가 솜전투에서 중요한 승리를 거두었다. 이 전투에서 사용가능한 무장차량 49대 중 11대가 공격에 동원되었다. 이 차량은 전선으로 이동하는데 시간이 많이 걸리고, 약간의 기술적 결함이 있어서 아직 본격적으로 사용하기에는 무리가 있었지만, 전투에 참가하고 있던 독일군을 모두 놀라게 하였다. 이듬해에 벌어진 캉브레 전투에서는 강력한 전차 군단이 독일군의 견고한 참호장벽을 깨뜨리는 데에 결정적 역할을 하였다. 그 후 전차는 사람들로부터 진지 돌파용 신무기로 확고한 명성을 얻게 되었다. 이어서 프랑스와 독일도 전차를 제조하여 사용하게 되었다. 제1차 세계대전이 끝날 때쯤에는 전차가 포탑이 360도 회전할 수 있고, 내부 공간 구획도 거의 완료되어 현대적인 형태를 거의 갖추게 되었다.

그 후 전차는 개량을 거듭하여 육상전투에서 주역의 지위를 확보하게 되었다. 특히 제2차 세계대전의 시작을 알렸던 폴란드에 대한 독일군의 침략은 전격전의 형태로 이루어졌는데 전차가 거기에서 핵심적인 역할을 담당하였다.

15.인공 핵변환 성공

'물리학자'로 널리 알려진 러더퍼드는 정작 노벨 화학상을 받았다. 노벨상 수상 선정 이유는 "원자의 붕괴와 방사능 물질의 화학에 대하여"였다. 맥길대학에서 러더퍼드는 방사능원소 토륨이 기체를 방출한다는 것을 발견했는데, 그가 발견한 기체는 라돈의 동소체로 밝혀졌고, 이것으로 방사능 물질의 반감기를 최초로 발견했다.

화학자들은 고대로부터 내려온 연금술의 아이디어와 합치하는 러더퍼드의 발견에 크게 고무되었다. 그는 연금술사가 꿈꾸던 실험과정에 착수했다. 이미 원자가 어떻게 쪼개질 수 있는지 또 방사성 원소가 어떻게 다른 원소로 붕괴될 수 있는지 입증했기 때문에 그는 핵에서 한 두 개 입자를 방출할 수만 있다면 한 원자를 다른 원자로 변환시킬 수 있다고 추론했다.

대기 중의 질소에 알파입자를 충돌시키자 수소 원자핵이 방출되었다. 1차 대전 중에 실험을 하느라 방위운동에 참석하지 않은 데 대해 그는 영국 당국에 용서를 구하며 이렇게 써 보냈다.

"제가 믿고 있는 대로 원자의 핵을 붕괴시키는 데 성공하면, 이는 이 전쟁보다 훨씬 더 중요한 일이 될 것입니다."

뒤에 알려졌듯이 이것이 최초의 원자핵 분열을 인공적으로 성공한 사례가 되었다.

16.KDKA, 최초의 상업방송

최초의 상업 라디오 방송국이 등장하게 된 계기는 우습게도 미국 웨스팅하우스 사가 자사 라디오 판매를 늘리기 위해 취한 마케팅 정책 덕분이었다. 설립자는 웨스팅하우스의 중역 해리 데이비스였고, 개발자는 프랭크 콘래드 박사였다. 1920년 11월 2일, 두 사람이 설립한 KDKA 방송국은 피츠버그에서 세계 최초의 상업방송을 시작하였다.

KDKA가 처음 내보낸 프로그램은 하딩과 콕스가 대결한 그 해 대통령 선거전의 개표 중개 방송이었다. 개표결과를 피츠버그의 한 신문사가 입수하면 그것이 KDKA 방송국으로 전해지고 콘라드가 이를 라디오방송을 통해 청취자에게 전달하는 방식이었다. 개표결과가 집계되는 중간에는 축음기를 틀기도 하고 대기하던 악사 2명이 음악을 연주하기도 하였다.

하딩이 대통령으로 당선되었다는 소식이 다음날 아침 신문이 배달되기도 전에 라디오를 통해 전달되자 미국 국민들은 라디오의 위력을 실감하게 되었다.

KDKA 방송국이 엄청난 성공을 거두자 다른 회사들도 방송사업에 뛰어들기 시작했다. 1년도 채 안되어 라디오 방송은 미국에서 가장 빨리 성장하는 산업이 되었고 1924년 말에 이르자 미국 곳곳에 500개에 가까운 상업방송국이 설립되어 10만대의 라디오를 팔아 치웠다. 1926년에는 미국 전역을 커버하는 최초의 방송국인 NBC가 설립되기에 이르렀다.

방송국의 수가 급격히 증가하자 전파의 송수신에 큰 혼란이 빚어졌다. 1928년 각 방송국에 주파수를 배정하고 관리하기 위해 연방라디오위원회(1934년에 연방통신위원회로 개편)가 발족되어 오늘날 방송정책의 기틀이 마련되었다.

 

17.인슐린 추출성공

당뇨병이 췌장과 관계 있다는 것은 19세기 후반에 알려졌고, 이에 따라 많은 연구자들이 췌장에서 분비되는 물질을 분리하려고 시도했다. 그러나 췌장에는 혈당을 낮추는 물질인 인슐린뿐만 아니라 혈당을 높이는 글루카곤도 존재했기 때문에 췌장의 분비물을 추출하는 과정에서 인슐린이 분해되어 버려 인슐린만을 추출해 내는 것은 여전히 어려움에 봉착해 있었다.

이러한 상황에서 1921년 캐나다 토론토대학교 의대의 연구원인 밴팅(Frederick Grant Banting, 1891-1941)은 췌장관을 묶어 단백질 분해효소인 트립신 분비를 막아 인슐린을 추출한다는 가설을 세웠다. 이 가설의 가치를 인정한 생리학 교수 매클리어드(John James Richard Macleod, 1876-1935)는 대학원생 베스트(Charles Herbert Best, 1899-1978)를 실험조교로 임명하고 실험실과 장비 및 실험동물을 제공하여 밴팅의 연구를 지원했다. 그 결과 밴팅과 베스트는 두 달만에 인슐린으로 추정되는 물질을 추출하는 데 성공했고, 이를 생화학자 콜립(James Collip)이 순수하게 정제하였다.

정제된 인슐린은 임상에서 탁월한 효과를 발휘했고, 그 공로로 밴팅과 매클리어드는 1923년 노벨 생리의학상을 수상하였다.

18.초원심분리기 제작

단백질이나 그 외의 콜로이드의 분자량은 너무 크므로 1900년대 초엽까지 사용하던 방법으로는 알아낼 수가 없었다. 그 후 화학자들은 삼투압, 점도, 침전 속도 등을 이용하는 방법을 발전시켰다. 침전속도를 이용하여 콜로이드의 분자량을 측정하는 방법은 스베드베리(Theodore Svedberg, 1884-1971)가 초원심분리기를 발명함으로써 크게 진전되었다. 콜로이드액도 매분 수만회 이상의 속도로 회전하고 그 결과 원심가속도가 중력가속도의 수십만배에 달하는 이 장치에서는 침전되었으며, 그 과정을 광학적으로 추적함으로써 시료 고분자의 분자량에 관한 지식을 얻을 수 있었다.

스베드베리는 스웨덴의 웁살라 대학에서 화학을 공부하고 줄곧 그곳에서 연구생활을 했으며, 1912년에 스웨덴 최초의 물리화학 교수직에 취임한 이후 스웨덴의 대표적인 과학자이자 세계적인 과학자로서 큰 명성과 영향력을 가지고 있었다. 스베드베리의 주요 관심 분야는 콜로이드 화학이었으며, 초원심분리기를 만든 것도 그것의 연구를 위한 것이었다. 그는 1923년에 초원심분리기를 처음 고안한 뒤 15년 이상의 기간에 걸쳐 22개의 회전기를 만들고 시험하며 개량한 끝에 만족할 만한 유형의 기계를 만드는 데 성공했다.

이 장치는 나중에 미국의 비임즈(Jesse Beams)에 의해 아주 값싼 공기 터빈 초원심분리기로 발전되었고, 피켈즈(Edward Pickels)에 의해 전기작동 초원심분리기로 발전되었다. 이후 초원심분리기는 고분자화학, 콜로이드 화학, 분자생물학 등의 분야에서 연구를 수행할 때 없어서는 안될 기구가 되었다.

19.액체연료추진 로켓 개발

로켓이 발명된 시기는 정확하게 알려져 있지 않다. 역사가들 추정으로는 13세기 이전에 폭죽이 사용되었고 최초로 실용적인 군용 로켓을 사용하였던 것은 중국이었던 것으로 보인다. 당시에 사용되었던 로켓은 매우 불완전하고 비효율적이었지만 그것이 갖고 있던 잠재력은 매우 컸다.

최초로 액체연료추진로켓을 제작하고 발사했던 사람은 미국의 과학자이자 발명가였던 고다드였다(1926). 그가 실험에 사용했던 로켓은 높이가 약 1m, 폭은 약 75cm로 매우 작은 것이었고, 가솔린과 액화산소에 의한 3단식 추진장치를 갖추고 있는 것이었다. 그의 로켓은 그가 실험을 행했던 매사추세츠 발사대에서 약 2.5초동안 56m를 비행하는 데 불과했다. 하지만 그의 실험은 인류의 우주 탐험의 역사에서 새로운 가능성을 시사한 중대한 사건이었다.

그후 제2차 세계대전이 진행되는 동안 로켓의 개발은 급속도로 진행되었다. 전쟁 기간 동안 로켓 추진 무기를 개발하기 위해 엄청난 자원이 투입되었는데, 대표적인 것이 히틀러의 명령으로 독일 로켓연구소에서 폰 브라운이 개발한 V-2 유도 미사일이었다. V-2 미사일은 대부분이 영국 런던을 공습하는 데 사용되었는데 이 미사일은 런던을 공포의 도가니로 몰아 넣었다.

종전 후 미국과 소련은 이 새로운 미사일들을 입수하고 동시에 그것을 개발한 독일의 과학자들을 확보하기 위해 치열한 경쟁을 벌였다. 이때 양국의 손에 들어간 독일의 많은 과학자들과 장비들이 이후 두 나라의 로켓 개발의 기본적인 자원으로 이용되었다.

20.대서양 횡단 비행 성공

최초의 대서양 횡단 무착륙 단독 비행은 1927년 5월 20-21에 찰스 린드버그에 의해 이루어졌다. 1919년에 레이몬드 오르테이그라는 재정가는 무착륙 단독 비행으로 대서양을 최초로 횡단하는 사람에게 25,000달러의 상금을 수여하겠다고 발표했었다. 그 후 수차례에 걸쳐 여러 사람들이 대서양횡단 비행에 도전했다. 그런 가운데 많은 사람들이 실종되거나 생명을 잃었다.

린드버그는 육군 비행 학교에서 비행 교육을 받았었고 당시에 항공 우편 조종사로 근무하고 있었다. 그는 그 곳 세인트루이스의 한 사업가 단체로부터 재정 지원을 받아 뉴욕-파리를 횡단하는 최초의 무착륙단독비행에 참여했다. 그가 이용한 비행기는 46피트의 날개 길이에 5,135파운드의 무게를 갖고 있고, 225마력의 엔진을 장착한 '스피리트 오브 세인트루이스(Spirit of Saint louis)'라는 단엽기였다. 1927년 5월 20일 아침 그는 425 갤론의 휘발유를 싣고 뉴욕을 출발했다. 33시간 30분 동안 3,605마일을 여행한 끝에 그는 21일 저녁 무렵 파리 상공에 다다랐다.

파리에서 젊은 비행 조종사에 대한 환영은 대단한 것이었다. 그가 33시간이 넘는 비행을 마치고 착륙했을 때, 프랑스 2개 중대 병력의 군인들조차도 군중들이 린드버그와 그의 비행기로 몰려드는 것을 막지 못했다. 그는 파리에서뿐만 아니고, 런던과 베를린, 브뤼셀 등지에서도 열광적인 환영을 받았다. 그리고 그는 용기와 도전 정신과 국제적 우애 정신의 상징이 되었다.

린드버그가 대서양 횡단 비행에 성공한 이후로도 많은 도전적인 비행사들이 열악한 장비를 가지고 악천후와 더 먼 거리에 도전했고 그런 과정에서 수많은 생명이 사라져 갔다. 오늘날과 같이 안전한 비행기로 수많은 승객이 지구 곳곳을 여행할 수 있게 된 바탕에는 린드버그와 같이 용기있고 도전정신에 가득찬 영웅들의 희생이 깔려있는 것이다.

21.북미대륙 횡단전화 개통

174465. 이 숫자는 1876년 3월 전선을 통해 음성을 전송하는 장치를 발명한 알렉산더 벨에게 주어진 미국 특허의 번호이다. 공기 중에서의 복잡한 진동인 음성을 고체를 통해 전달할 수 있고, 이 진동을 전기적 신호로 변환할 수 있다는 개념은 이미 있었으나, 벨은 이것을 사람들이 실제 사용할 수 있는 실용적 도구로 발전시켰던 것이다.

이후 전화는 비약적인 발전을 거듭해 가장 기본적인 통신도구가 되었다. 1887년 이미 미국에는 15만 대의 전화가 있었으며, 영국은 2만 6000대, 프랑스에는 9,000대가 있었다.

전화의 개발 초기에는 신호를 증폭하는 데 많은 문제가 있어 장거리 통화가 불가능하였다. 이 문제를 해결한 것이 1907년 미국의 발명가 드 포리스트가 발명한 진공관으로 만든 증폭기였다. 드 포리스트의 특허를 사들인 AT&T(벨 전화회사의 후신)는 미국 전역에 신호증폭 중계소를 설치하여 1911년 드디어 북미대륙횡단 전화통화에 성공할 수 있었다.

제트기의 등장이 전세계를 물리적인 거리의 측면에서 지구촌으로 만들었다면, 대륙횡단전화로 대표되는 장거리 유선통신은 전세계를 하나의 단일 '대화권'으로 묶어주었다. 이제는 광통신과 위성통신을 통해 세계는 거미줄처럼 연결되었고, 지금 우리는 언제든지 전화번호만 누르면 지구반대편의 사람들과 통화할 수 있게 되었다. 현재 지구상에는 10억 대 이상의 전화가 있다.

22.빅뱅 이론 제창

빅뱅 이론에서는 태초에 물질은 물론 시공간도 없던 상태에서 갑자기 '뻥!'하는 큰 폭발과 뒤이은 급팽창이 일어나면서 시공간과 물질이 탄생했다고 말한다. 즉 빅뱅 이론은 팽창우주론의 일부이다.

1922년 수학자 프리드만은 일반상대성 이론으로부터 팽창하는 우주모형을 계산했으나 이 결과는 거의 무시되었다. 다시 1927년에 르메트르가 거의 같은 내용을 주장하면서 팽창우주론은 주목받기 시작했다. 아인슈타인 같이 대단한 물리학자도 처음에는 반대할만큼, 우주가 팽창하고 있다는 주장은 이해하기 어려운 것이었다. 그러나 1929년 허블이 우주팽창의 증거를 발견하여 결국 검증되었다.

우주가 계속 팽창한다면, 지금처럼 팽창하기 전의 우주는 어떠했을까? 빅뱅 이론은 이 의문에서 출발했다. 1946년에 물리학자 조지 가모프는 초기 우주가 초고온·초고밀도 상태였고, 급격하게 팽창하면서 온도가 내려갔다고 주장했다. 또 우주 초기에는 너무 뜨거워 무거운 원자들은 존재할 수 없었기 때문에 이 때 생겨난 수소(75%)와 헬륨(25%)이 오늘날 우주의 대부분을 차지한다고 말했다. 이 믿기 어려운 주장은 1964년 아노 펜지아스와 로버트 윌슨이 3K(-270℃)의 우주배경복사를 관측함으로써 증명되었다.

우리는 대폭발이론을 통해 우주가 약 150억년 전에 '태어나' 지금까지 계속해서 팽창하고 있으며, 우리의 삶의 터전인 지구의 나이는 약 50억년에 이른다는 것을 알고 있다.

23.하이젠베르크, 불확정성의 원리

만일 자동차가 고속도로를 달린다고 하자. 경찰이 고속도로 어딘가에 스피드건을 들고 서 있다면 그는 어떤 지점을 지날 때의 자동차의 속도를 정확하게 측정할 수 있다. 운동량은 속도와 질량의 곱이므로 이는 이 순간의 자동차의 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정할 수 있다는 뜻이다.

그러나 전자에 대해 위치와 운동량을 동시에 정확하게 측정하려면 우리는 실패하고 말 것이다. 이때 우리는 전자의 위치 측정의 정확도를 높일수록 운동량의 측정값은 점차 오차가 커지는 것을 경험하게 된다. 이것은 미시 세계에서의 입자-파동 이중성에 의해 생기는 결과다. 양자역학의 창시자 중 한 사람인 독일의 물리학자 베르너 하이젠베르크는 이를 '불확정성의 원리'라고 불렀다.

다음과 같은 사고실험을 통해 불확정성의 원리를 잘 이해할 수 있다. 광학 현미경에서 빛을 이용하여 사물을 보듯이 감마선 현미경으로 전자를 관찰한다고 가정하자. 전자의 위치는 전자에서 반사되어 나온 감마선을 통해 알 수 있지만, 전자와 감마선 사이의 컴프턴 효과 때문에 전자의 운동량에 대해서는 그만큼 부정확한 값을 얻을 수밖에 없다. 에너지와 시간의 관계도 이와 같다.

이처럼 불확정성 원리는 관찰이 개입되는 한 인간이 미시세계의 운동을 정확하게 완전히 알아낼 수는 없다는 것을 알려주었고, 결정론적인 세계관에 치명타를 가했다.

24.제트 엔진 등장

제트 엔진은 압축기로 공기를 압축하여 연료와 함께 연소실에 집어넣고 연소시켜 얻어진 팽창압력을 이용해 터빈을 회전시키는 엔진이다. 고온고압의 가스에 의하여 터빈이 회전하기 때문에 '가스터빈엔진'이라고도 불린다.

새로운 추진기관으로서 제트엔진은 영국의 프랭크 휘틀에 의해 1930년대에 개발되었고, 뒤이어 독일의 하인겔 He178 제트기가 등장하였다. 세계 최초의 실용 제트 전투기는 독일의 유명한 설계 기술자였던 메사슈비트 박사에 의해 개발된 메사슈비트 Me262였다. 독일이 제트 전투기를 개발하기 시작한 것은 제2차 대전이 시작되기 전인 1938년 가을이었는데, 계획하고 있던 엔진이 늦어지는 바람에 1941년 11월에 첫 비행을 하게 되었다. 이보다 앞선 1938년 8월에 역시 독일의 하인켈 He178이, 1941년 5월에 영국의 글로스타 E28/39가 각각 제트기로서 첫 비행을 하기는 했지만 둘 다 실용 단계에까지 이르지는 못하였다.

메사슈비트 Me262 전투기는 매우 우수한 성능(당시 가장 빨랐던 무스탕 전투기가 시속 704km였던 반면에 이 전투기는 9,000m까지 상승하는 데 3분, 시속은 870km였다)을 이용해 연합군의 폭격기를 덮쳤기 때문에 호위하던 연합군의 프로펠러식 전투기들을 맥을 못추게 만들었고, 연합군의 조종사들을 공포의 도가니로 몰아넣었다. 그 때문에 이 Me262의 별명은 스왈로, 즉 '바다제비'였다.

현재 세계 각국의 영공을 지키는 비행기의 99%이상이 제트 전투기이다. 냉전 시대 군비 경쟁을 위해 속속 개발된 제트 전투기의 성능은 현재 중간 급유없이도 대륙과 대륙 사이를 횡단하여 원하는 곳에 폭탄을 투하하고 돌아올 수 있을 정도가 되어 있으며, 최소 인명의 희생으로 최대의 효과를 얻어내려는 경향을 보이는 현대의 전쟁터에서 항공모함과 결합하여 핵심적인 전략적 역할을 수행하고 있다.

25.공장자동화를 이끈 공작기계의 개발

1950년을 전후로 등장한 새로운 공작기계는 녹음재생(record playback)과 수치제어(NC: numerical control)의 두 가지 형태를 띠고 있었다. 녹음재생은 노동자의 작업내용을 자기테이프에 기록하여 기계가 노동자의 작업을 그대로 반복할 수 있게 만든 것으로, 시스템 자체를 변경하지 않고도 작업 내용을 다양화할 수 있는 장점이 있는 반면 작업에 대한 통제권이 여전히 숙련 노동자에게 주어진다는 문제점을 안고 있었다. 반면 NC는 프로그래밍 언어에 의해 작업내용이 자동적으로 기계에 전달되므로 복잡한 기계를 가공하는데 적합하지만, 그것을 완전한 시스템으로 통합할 경우 작업 중에 발생하는 오차를 제거하기 어렵다는 난점을 가지고 있었다.

경영자들이 선택한 것은 NC였다. 프로그래밍을 통해서 노동과정에 대한 통제권을 장악하려는 의도였던 것이다. 그러나 NC를 선택했던 경영진의 기대는 이내 희망사항으로 끝나고 말았다. NC의 속도는 터무니없이 빨라서 기계의 부작용은 물론 노동자의 저항이 유발되었으며, 빈번히 발생하는 프로그래밍의 오류를 교정하는 것이 중요한 과제로 떠올랐다. 이에 따라 경영진은 새로운 제도를 도입하여 숙련 노동자들에게 공작기계와 프로그램을 조작, 통제, 수정할 수 있는 권한을 부여하기에 이르렀다.

이처럼 철저히 사회적 관계를 반영하여 변화되어 온 공작기계는 오늘날 공장자동화의 시초가 되었고 생산력의 급격한 향상을 가져왔다.

26.게임이론의 등장

게임이라면 연상퀴즈나 낱말 맞추기, 카드놀이 등을 연상할 것이다. 이런 게임들의 공통된 특징은 '여러 사람'이 동시에 한다는 것이다. 게임이론(game theory)는 바로 게임의 결과가 자신의 선택과 기회뿐 아니라 함께 게임하는 다른 사람들, 즉 경기자들이 하는 선택에 의해 결정되는 경쟁상황을 분석하는 데 이용되는 수학이론이다.

게임이론은 1944년 수학자이자 물리학자인 폰 노이만과 경제학자 오스카 머건스턴이 <게임과 경제행동 이론>이라는 책을 출판하면서 시작되었다. 게임이론의 가장 큰 특징은 경기자들이 나쁜 결과 중에서도 더 나은 것을 좋아한다는 점에서, 그들 모두가 이성적이라고 가정한 것이다. 또한 이 이론은 경지자들은 각자의 목표가 있으며, 결과에 가치를 부여하고, 순서를 매긴다고 가정한다.

게임이론은 수학은 물론 경제학, 정치학, 군사학, 작전연구, 기업운영, 법, 운동, 생물학 등 다양한 분야에 걸쳐 막대한 영향을 주었다. 오늘날 개인들은 자신이 알고 있던 모르고 있던 게임이론이 제공하는 기본적인 법칙에 따라 자신의 의사를 결정하곤 한다.

27.현대적인 아파트의 실용화

여러 개의 집이 공통적으로 하나의 큰 건물에 모아진 주거 형태인 아파트는 이미 로마제국시대부터 존재했다. 이 때는 가난한 서민들이 '인슐라'라고 불린 공동주택에서 생활했다. 이후 유럽에서는 16세기에 영국의 에딘버러나 파리에 고층 아파트가 지어졌는데, 진정한 의미의 아파트는 1850년대 영국에서 중·상류층 주택이 기숙사 건물 형태로 지어지다가 이후 소규모 아파트로 바뀌면서 비로소 발달하기 시작했다. 하지만 1918년에 이르기까지 유럽과 미국에 세워진 값싼 아파트는 편안함과 실용성과 같은 현대적인 건축 개념과는 거리가 멀었다.

1919년부터 유럽 전역에서는 대규모 주택계획이 세워졌는데, 이 중 대부분은 정부주도로, 일부는 민간업체에 의해 아파트가 대량으로 공급되었다. 오늘날 중앙집중식의 관리와 각종 편의시설을 제공하는 아파트는 이 시기를 통해 등장했다. 미국의 경우 정부 보조를 받는 공공주택 공급계획이 1937년 공공주택법에 따라 시작되었고, 이 때 건설된 주택의 대부분이 아파트였다. 제2차 세계대전 이후 건축비용의 상승, 땅값의 앙등, 인구이동, 도시 노동자의 등장 등으로 인해 아파트의 수요는 점차 늘어났으며, 도시에서의 가장 보편적인 주거형태로 자리잡기에 이르렀다. 또한 이 무렵부터 뉴욕 등지를 중심으로 초고층 아파트도 속속 등장했다.

우리 나라의 경우 일제시대에도 아파트가 있었는데, 해방 이후 특히 1962년 대한주택공사가 세워지면서 건설이 더욱 활성화되었다. 우리 나라는 국토가 협소하고, 인구가 많은 관계로 아파트의 비율이 매우 높은 나라인데, 서울 인근의 '베드타운' 성격의 대규모 아파트 단지는 세계적으로도 독특하다.

28.최초의 전파망원경 제작

전파망원경(radio telescope)이란 천체나 우주공간으로부터 오는 전파를 수신, 증폭시켜 관측하는 장치이다. 천체로부터 오는 우주전파, 태양전파 등의 전파를 수신하는 이 장치는 지향성 안테나, 고감도 수신기, 기록계 등으로 구성되어 있다.

전파 망원경의 발달은 전파 천문학의 발달과 함께 시작되었다. 전파 천문학이란 우주공간으로부터 지구 위로 쏟아져 내리는 갖가지 전자기파에 대해 연구하여 우주의 비밀을 밝히는 학문이다. 전파를 포착하여 그 정보를 분석하면 광학망원경으로는 얻을 수 없는 우주의 모습을 파악할 수 있게 된다. 그것을 위해 사용하는 장치가 바로 전파 망원경인 것이다.

전통적인 방법, 즉 기존의 광학망원경으로 관측을 수행에 왔던 천문학자들은 새로운 필요성을 느끼게 되었다. 전파 망원경의 최초 제작과 실험은 1931년 벨연구소의 칼 잰스키(Karl Jansky)에 의하여 처음 시도되었다. 잰스키는 이 최초의 전파 망원경을 통하여 어떤 천체는 가시광선을 낼뿐만 아니라 동시에 전파신호를 내고 있다는 것을 알아냈다. 특히 잰스키가 발견한 은하수에서 나오는 전파 복사는 1939년 레버(G. Reber)에 의하여 확인되었다. 이 두 사람의 연구를 토대로 1950년대 이후 전파 천문학은 천문학의 새로운 분야로 자리 잡았다.

29.전자현미경 등장

전자현미경은 1931년 독일의 물리학자 에른스트 루스카와 막스 크놀이 처음으로 만들었다. 전자의 파동성을 이용한 전자현미경은 비율이 수백 배에 불과했으나 그 후 몇 년 이내에 배율 10만 배 이상의 개량된 모델이 생산됨으로써 바이러스성 질환과 다른 광범한 문제의 연구를 크게 촉진시켰다.

원생동물의 섬모를 10만 배 이상 확대시켜 아주 세밀하게 관찰할 수 있게 되자, 생물학자들은 그러한 세밀한 사진을 통해 섬모의 구조와 기능을 파악할 수 있게 되었다. 이는 배율이 수천 배에 불과한 광학현미경으로는 상상조차 할 수 없는 일이다.

현재 전자현미경은 100만 배까지 확대가 가능하다. 또한 절대 영도(-273℃)와 거의 비슷한 온도에서 사용이 가능한 초전도현상을 이용하는 개량된 기구들의 등장으로 머지 않아 개별적인 분자들을 직접 관찰하는 것도 가능할 것으로 생각되고 있다.

한편 현미경용 표본을 마련하는 기술도 크게 진전되었다. 미국 시카고 대학의 페르난데스-모란에 의해 개발된 초박막절편법을 이용하면 날카로운 다이아몬드 날로 녹말의 큰 분자를 떼어낼 수 있다. 이러한 기구들을 배율이 높은 전자현미경과 함께 사용하게 된다면 분자를 조작하는 일이 일상화될 수도 있을 것이다.

30.중성자의 발견

중성자의 발견은 그 자체가 복잡하고 드라마틱한 역사이다. X선처럼 하룻저녁에 발견된 다른 주요 발견들과는 달리 중성자가 발견되기까지는 2년이나 걸렸다.

1930년 베릴륨과 알파 입자들이 충돌했을 때 파라핀에서 양성자를 방출시킬 수 있는 어떤 종류의 복사현상이 나타난다는 것이 발견되었다. 이론적으로 확실한 해석을 얻을 수 없었던 채드윅은 실험을 반복하여 마침내 이것을 양성자와 질량은 거의 같으나 전기적으로 중성인 중성자로 해석하였다. 채드윅의 해석은 에너지 측정에 의하여 입증되었으며 여러 다른 종류의 표적에서 얻은 실험 데이터에서 그는 중성자의 질량을 계산할 수 있었다.

전하의 영향을 받지 않는 중성입자인 중성자는 원자핵 안으로 빠져 들어갈 수 있고, 핵반응을 일으키기에 가장 유용한 입자라는 것이 페르미에 의해 증명되었다. 양성자들과 중성자로 이루어진 원자핵의 개념은 원소들이 왜 질량 증가 순서대로 배열되는지, 원자량이 원자번호 보다 빨리 증가하는지를 설명해준다.

1932년 채드윅의 중성자 발견은 핵변환 연구에 커다란 변환점을 가져다 준 사건이었고, 물리학자들은 중성자의 발견에 의해 비로소 진정한 핵물리학이 시작되었다고 말하곤 한다.

 

31.형광등의 등장

1870년대 말 에디슨(T. A. Edison)이 백열전구를 개발하여 전등의 시대를 연 후 1930년대 들어 다른 방식의 전등인 형광등이 개발되어 백열전등과 함께 20세기의 대표적인 전등으로 널리 사용되었다. 형광등은 저압수은증기 중의 방전으로부터 발생하는 강력한 자외선을 유리관의 내벽에 칠한 각종 형광체에 비추어 가시광선으로 바꾸는 광원이며, 형광체의 종류에 따라 여러 가지 색의 빛을 방출한다.

형광등의 개발은 1930년대에 여러 곳에서 이루어졌다. 먼저 프랑스의 클로드-제너럴 네온라이트(Claude-General Neon Light)사와 영국의 GEC 등 유럽 여러 곳에서 선도적인 연구·개발이 이루어졌다. 거기서 개발된 것들은 조명이라기보다는 광고용 기구의 성격이 강한 것이었다. 미국의 제너럴일렉트릭(General Electric)사에서는 유럽의 이와 같은 움직임에 자극을 받아 조명용 전등의 개발을 목표로 1934년에 인만(Inman)사를 중심으로 개발팀을 구성하여 1938년에 그 성과를 세상에 내놓았다. 그것은 낮은 전압으로 점등할 수 있고 관의 길이가 짧아 가정용 조명으로 사용하기에 적당한 것이었다.

백열등에 비하여 효율이 좋고 수명이 길며 소비전력이 낮은 형광등은 2차 대전 후 일반에게 널리 보급되어 인간이 사용할 수 있는 낮시간을 훨씬 늘임으로써 산업사회의 형성에 박차를 가했다.

32.레이더 발명

20세기 두 차례 있었던 세계대전은 수많은 생명과 자원을 앗아간 대신 인류에게 다양한 전쟁무기와 관련 기술을 남겨 주었다. 제2차 세계대전 당시 가장 많은 과학자와 자원이 동원된 기술을 묻는다면 많은 사람들이 아마 원자폭탄이라고 대답할 것이다. 그러나 이는 사실이 아니다. 가장 많은 돈과 과학자가 투입된 전쟁 연구는 바로 레이더의 개발이었다.

이 신기술이 처음 나타난 것은 1930년대 영국이었지만, 본격적으로 개발된 것은 제2차 세계대전을 수행하기 위해서였다. 독일군 폭격기가 마음대로 영국에 공습을 가하고 있던 1940년 12월, 영국공군의 최고 사령관은 "봄이 되면 야간공습은 크게 줄어들 것"이라 호언장담했다. 사령관의 예언은 적중했다. 독일군 비행기는 격추되기 시작했고 영국에 대한 독일의 공세는 점차 그 힘을 잃어갔다.

이것은 영국공군에 장착된 레이더 덕분이었다. 비행기와 같이 전파를 반사하는 물체에 전자기파를 쏘아 그 반사파로 비행물체의 위치와 이동상황을 파악하는 레이더는 이후 전쟁에서 가장 필수적이고 중요한 탐지 도구가 되었다. 나아가 레이더는 함정이나 잠수함의 위치를 찾아내거나 재빨리 움직이는 물체를 자동적으로 맞추어 주는 등 더욱 다양한 용도로 사용되었다.

전후 레이더 기술은 단지 군사기술로만 머물지 않고 일반 항공기나 상선의 위치를 파악하고 그것들이 항로를 이탈하는 것을 방지해 주는 등 지구상을 여행하는 많은 이동 물체들이 안전하게 운행하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이제 레이더가 없이 항공기나 대형 선박이 운항하는 것은 생각할 수 없게 되었다.

33.유카와 히데키의 중간자 가설

1935년 핵력의 이론적 연구에 기초해 중간자의 존재를 예언한 일본의 물리학자 유카와 히데키는 1949년 일본인으로서는 처음으로 노벨 물리학상을 받았다.

유카와는 원자핵에서 양성자와 중성자가 왜 흩어지지 않고 서로 묶여있는지에 대해 1933년경부터 생각했다. 오사카 대학에 있을 때인 1935년에 유카와는 전자기력에서 광자가 방출되고 흡수되는 것처럼 원자 내에서 알려지지 않는 입자의 교환에 의한 것이라고 가정하였다. 양자이론의 플랑크 상수와 아인슈타인의 유명한 질량에너지 관계식 E=mc², 하이젠베르크의 불확정성의 원리 등을 이용하여 핵력의 범위를 가정하였고, 핵이라는 매우 작은 공간에서 중성자와 양성자가 모여있기 위해서는 질량이 전자 질량의 약 200배인 새로운 입자가 존재해야 함을 예언하였다.

이 입자의 질량이 전자의 질량과 양성자의 질량 사이에 놓여 있기 때문에 처음에는 중간정도의 질량을 가진 전자라는 뜻으로 메조트론(mesotron)으로 불리기도 했으나 이후 중간자(meson)라는 이름으로 정착되었다.

1947년 영국의 파웰그룹이 이끄는 실험진이 전세계에 걸친 우주선(cosmic ray)관측을 통해 질량이 전자의 약 285배이며 핵자들과 강하게 상호작용하는 파이중간자를 발견함으로써 유카와 이론은 확증되었다. 유카와의 중간자론은 답보를 거듭하고 있던 20세기 전반 원자핵물리학의 발전에 새로운 길을 열어주었고, 자연계에 존재하는 네 가지의 힘이 어디서 비롯되는지를 알려주었다.

34.나일론 발명

나일론은 l935년 미국의 캐러더스(Wallace H. Carothers, 1896-1937)에 의해 발명된 합성섬유이다. 원래는 미국의 화학회사인 듀퐁이 세계 최초로 합성섬유를 만들어 판매하면서 사용한 상품명이지만 현재는 섬유를 만드는 성질의 폴리아미드계 합성고분자를 일반적으로 나일론이라 칭한다.

하버드대학 화학과의 전임강사였던 캐로더스는 듀퐁의 기초연구조직으로 자리를 옮겨 직접적인 응용에 구애받지 않고 자신이 원하는 순수연구를 진행하던 중 합성섬유를 발견했고, 이를 상업적 가치가 있는 제품으로 생산한 것이 나일론이었다. 나일론은 석탄, 물, 공기를 기본 재료로 하여 합성한 것으로 '거미줄보다 가늘고 강철처럼 강하다'는 광고와 함께 선풍적인 인기를 끌었다. 초기에는 여성용 스타킹에 많이 사용되었고 차츰 사용 범위를 넓혀 나갔다. 특히 당시 여성용 블라우스는 값비싼 비단을 이용했는데 마침 나일론이 시판될 무렵 태평양전쟁이 발발하여 일본으로부터 비단수입이 단절되자 나일론은 급속도로 여성용 고급의류 시장을 장악해갔다.

나일론은 생사와 흡사한 광택이 있지만 생사보다 훨씬 튼튼하며 혼방 및 혼직물로 많이 가공되고 있다 또 어망, 로프 등 산업용으로도 널리 사용된다. 이 나일론의 개발은 인류의 의복은

                                                        물론 재료의 혁명을 가져왔던 것이다.

35.전자복사기 등장

전화기를 제외한다면 가장 많이 쓰이는 사무기기가 바로 복사기이다. 그러나 전화를 발명한 사람이 벨(Alexander G. Bell)이라는 점은 잘 알려져 있지만, 복사기의 발명가가 칼슨(Chester F. Carlson)이라는 점은 별로 알려져 있지 않다.

칼슨은 전기부품 회사의 특허분석가였다. 특허청은 서류와 도면 사본을 여러 장 요구하지만 복사기가 없었던 당시의 상황에서는 원본을 일일이 손으로 옮겨 사본을 만드는 수밖에 없었다. 더욱이 근시였던 칼슨은 쭈그리고 앉아 글씨를 썼기 때문에 관절염을 자주 알았다. 이러한 그가 복사기의 필요성을 생각한 것은 당연한 일이었다.

1937년에 칼슨은 광전도성 원리를 이용한 건식 복사 기술에 대한 아이디어를 떠올리면서 전기사진(electrophotography)에 대한 특허를 받았다. 1년이 넘는 끈질긴 실험 끝에 그는 "10-22-38 ASTORIA"라는 글자를 복사하는 데 성공하였다. 그러나 그것은 실망스러울 정도로 흐릿했기 때문에 지속적인 개량이 요구되었다. 대공황의 여파로 자금원을 찾는데 많은 어려움을 겪고 있었던 칼슨에게 구원의 손길을 뻗친 기업은 할로이드사(제록스사의 모회사)였다. 칼슨 연구팀은 1946년부터 2년에 걸친 노력 끝에 건식 복사기를 개발하였고, 지속적인 개량을 통해 1959년 제록스(Xerox)라는 상업용 복사기를 시장에 내어놓았다.

복사기의 대량 보급으로 인해 도서관이나 사무실에서 서류를 베끼느라 고생하는 사람들의 모습은 사라졌다. 컴퓨터 스캐너와 프린터가 개발된 오늘날까지도 복사기는 핵심적인 사무기기의 위치를 굳건히 차지하고 있다.

36.생체물질의 3차원구조 해석

20세기에 새롭게 등장한 과학분야 중 가장 큰 영향을 주고 있는 학문은 분자생물학(molecular biology)이다. "각종 생명현상을 알기 위해서는 세포나 유기물의 구조를 분자적 차원에서 규명해야 한다"는 생각에서 비롯된 분자생물학은 생명현상의 기초를 이해하는 데 큰 역할을 하고 있다. 분자생물학이란 말은 1930년대에 록펠러 재단에서 자연과학 분야의 지원을 담당하고 있던 위버(Warren Weaver)가 처음으로 사용한 용어이다. 당시 분명한 형태로 분자생물학이 존재했던 것은 아니지만 위버는 1938년 록펠러 재단에서 집중적으로 지원할 분야로 분자생물학을 지목했다.

유전인자인 DNA를 비롯한 오늘날 분자생물학에서 다루는 주요 개념들이 형성되는 데에는 생물학적 분자의 구조에 대한 연구, 세포 내의 대사와 유전에 있어서의 분자들의 상호작용에 대한 생화학적 연구 등 다양한 연구전통이 기여했다. 무엇보다도 중요한 것은 X선 회절법의 발견이었다. 라우에가 X선 회절 사진을 찍는 데 성공하고, 영국의 브래그 부자가 X선 회절 사진을 해석하는 방법을 고안한 이래, 수많은 물리학자, 화학자, 생물학자들은 이를 이용해 각종 물질에 대한 3차원 구조를 해명했다.

특히 주목할만한 것은 헤모글로빈과 미오글로빈의 단백질의 3차원 구조를 밝힌 켄드류(John Kendrew)와 페루츠(Max Perutz)의 연구와 1953년 DNA의 이중나선 구조를 밝힌 왓슨(James D. Watson)과 크릭(Francis Crick)의 연구였다. 이들의 연구를 통해 분자생물학은 그 가능성을 인정받았을 뿐만 아니라 확고한 반석 위에 올라 설 수 있었다.

오늘날 세계적으로 큰 반향을 낳고 있는 생명 복제, 유전자 조작 등 거의 모든 생명공학기술은 기본적으로 분자생물학에서 얻어진 연구결과들에 그 기반을 두고 있다. 또한 분자생물학의 출현으로 인해 물리학과 생물학의 전통적인 구분은 서서히 무너져 가고 있는데, DNA구조를 밝힌 왓슨이 생물학자, 크릭이 물리학자였다는 사실은 그러한 점을 잘 보여준다.

37.DDT가 살충제로 사용됨

화학을 공부하고 1925년부터 스위스의 화학공업회사 가이기(Geigy)의 연구원으로 있던 뮐러(Paul Müller, 1899-1965)는 1935년부터 접촉성 살충제에 관한 연구를 시작했다. 그는 해충에는 강한 독성을 갖는 반면 식물과 온혈동물에게는 무해하고, 냄새가 없고, 오래 가며, 값이 싼 살충제를 개발하려고 했다. 뮐러는 1939년에 4,4´-dichloro-diphenyl-trichloro-ethane이 그가 찾던 화합물임을 발견하고, 그것에 디디티(DDT)라는 이름을 붙였다. 1940년에 스위스의 특허가 주어졌고, 1942년 초부터 시판되었다.

디디티의 효과는 바로 나타났다. 디디티는 2차 세계대전 중 전염병을 옮기는 곤충들을 박멸하기 위해 군인들에게 사용되어 큰 효과를 보았고, 전후에는 지중해 지역에서 말라리아를 옮기는 모기들을 퇴치하기 위해 널리 사용되어 효과를 보았다. 뮐러의 명성은 날로 높아 갔고, 1948년에는 노벨 의학-생리학상까지 받았다.

그러나 디디티의 사용량이 늘어나면서 그것이 동물의 몸에 위험한 정도까지 축적된다는 사실이 드러났다. 쉽게 분해되지 않는 디디티의 성질 때문이었다. 그것은 뮐러도 알고는 있었지만 크게 주목하지 않은 점이었다. 이어 광범위한 생태학적 변화와 디디티의 장기적인 위험에 대한 우려가 제기되어 많은 논쟁이 일어났고, 결국 디디티는 제조금지되었다. 결국 강력한 살충제가 인간에게 치명적인 위협물이 되어 되돌아온 셈이다. 디디티는 이후 20세기 후반에 자주 목격하게 되는 이런 부메랑 현상의 초기의 대표적인 예이기도 했다.

38.지구 온실효과의 메카니즘 규명

대기 중으로 배출된 이산화탄소가 적외선을 흡수함으로써 온실효과를 가져올 수 있다는 것은 이미 1896년 스웨덴의 과학자 아레니우스에 의해 지적되었다. 1940년대에 산업체 연구원이었던 캘린더라는 학자는 아레니우스의 이 연구를 다시 시작함으로써 그 구체적인 메카니즘을 밝혀내었다.

태양빛은 지구에 도달하여 지표면에 일단 흡수된 후, 지표의 온도를 높이는 데 이용되며 지표면은 지구 복사의 형태로 에너지를 다시 외계로 내보낸다. 이때 지표면이나 대기에서 나오는 지구 복사는 그 파장이 태양으로부터 오는 빛보다 길다. 그리고 이러한 지구 복사는 대기 중의 수증기와 이산화탄소 또는 오존에 의해서 잘 흡수된다. 이로 인해 지구 대기의 온도가 상승하는 것이다. 이렇게 대기의 기온이 높아지는 현상을 온실효과라 한다.

오늘날 이 이론이 중요한 이유는 산업이 급속도로 발전하면서 화석연료의 사용이 급증하고, 이에 따라 대기 중으로 배출되는 이산화탄소의 양이 급증하면서 지구 온난화가 심각한 문제로 대두되고 있기 때문이다. 그러나 당시 캘린더의 연구는 주목을 받지 못했다. 1960년에 이르러 지구화학자 찰스 킬링이 남극에서 2년간 측정을 한 끝에 대기 중의 이산화탄소 증가가 온실효과를 가져와서 지구 기온을 상승시킨다는 것을 분명하게 밝혀냈다. 이로써 온실효과는 전세계적인 관심이 필요한 환경문제로 대두되었고, 각국 정부의 정책은 물론 시민운동과 환경운동에도 지대한 영향을 미쳤다.

39.페르미, 원자로 건설

러더퍼드 이후, 핵물리학자들은 원자핵에 알파 입자를 충돌시켜서 핵변환을 시도하고 있었다. 그러나 1932년 채드윅이 발견한 중성자가 훨씬 효과적으로 핵분열을 일으킨다는 것을 알아낸 사람은 페르미(Enrico Fermi, 1901-1954)였다. 알파 입자는 양전하를 띠고 있어 원자핵과 반발력이 작용하지만, 중성자는 전기적으로 중성이기 때문에 원자핵에 쉽게 접근할 수 있기 때문이다. 또한 페르미는 알려진 모든 원자핵이 속도가 느린 중성자를 흡수하며, 그 결과 방사성 동위원소가 만들어진다는 사실을 확인하였다.

1942년 12월 2일 시카고 대학의 축구 경기장 지하에서는 페르미가 지도하는 일단의 물리학자들이 제어 가능한 세계 최초의 원자로를 만들었다. 이것은 단기적으로는 원자폭탄의 개발을 가능하게 했고, 장기적으로는 인류에게 원자력을 이용한 에너지 공급원, 즉 원자력 발전소의 건설을 가능하게 했다.

오늘날 사용하고 있는 거의 모든 원자폭탄(우라늄 및 플루토늄 폭탄)과 세계 각지의 원자력 발전소는 기본적으로 페르미의 선구적 업적에 기반을 두고 있다. 과학자들은 미국으로 망명한 이탈리아 물리학자 페르미를 기념해 핵물리학에서 자주 사용하는 단위인 10^-15m를 '페르미'라 부르고 있다. 원자로를 이용한 원자력 발전소는 전세계적으로 수백기가 건설되었으며, 우리나라의 경우 약 40%의 전기를 원자력 발전소에서 얻고 있다.

40.스트렙토마이신 개발

20세기 중엽 스트렙토마이신이 개발되기 전까지 결핵에는 효과적인 치료제가 없었다. 최초의 결핵치료제인 스트렙토마이신은 방선균이 산출하는 항생물질로, 미국 럿거스대학의 미생물학자이자 화학자이던 왁스만(Selman Abraham Waksman)에 의해 1943년에 개발되었다.

원래 토양 박테리아에 관심이 많았던 왁스만은, 1939년에 듀보(Dubos)가 토양 미생물 속에서 박테리아를 죽이는 약제를 발견한 것을 보고 자극을 받아 항생물질을 생산하는 토양 박테리아를 찾기 시작했으며, 뉴저지주 라웨이에 있는 머크사와 협력하여 대규모 배양시설을 갖추고 연구한 끝에 1943년 스트렙토마이신을 개발했다. 그 구조는 1948년에 메르크연구소의 화학자 폴커(Folker)에 의해 결정되었다.

스트렙토마이신은, BCG 예방접종 그리고 영양상태의 개선과 함께, 결핵치료에 새 장을 열었으며, 왁스만은 그것을 개발한 공으로 1952년에 노벨 의학-생리학상을 받았다. 또한 스트렙토마이신은 항생물질 개발의 황금시대를 열어 놓았다. 즉 카나마이신, 젠타마이신, 토브라마이신, 아미카신 등의 항생물질들이 뒤이어 속속 개발된 것이다.

41.최초의 인공신장 등장

신장은 체내에 생긴 노폐물을 걸러서 배설하는데, 이 기능이 저하되면 혈액 속에 독성 물질이 축적되어 빈혈, 무력감, 식욕부진, 고혈압 등과 같은 증상과 함께 심하면 구토, 출혈, 호흡곤란 등이 일어나 생명이 위태로워진다. 이때 인공신장기를 사용하면 수분, 염분 및 여러 노폐물을 혈액으로부터 제거할 수 있다.

인공신장은 1913년 아벨 등에 의하여 동물을 대상으로 시도되었으며, 1943년 콜프는 셀로판지로 반투막을 만들어 처음으로 환자에게 사용하였다. 투석액으로 정상인의 혈액과 비슷한 전해질용액을 사용하면 셀로판 반투막을 통하여 노폐물이 걸러져 환자의 혈액이 정상화되는 원리였다. 콜프의 연구 이후에 여러 가지 합성물질의 반투막이 개발되고 반투막의 모양도 다양해졌으며, 혈액 및 투석액을 적절하게 순환시키고 부종이 있는 신체로부터 적당량의 수분을 제거할 수 있는 기계 및 전자장치도 개발되었다.

개발 초기의 인공신장은 급성신부전에만 사용되었으나 현재는 주로 만성신부전에 장기간에 걸쳐 이용되고 있다. 그러나 인공신장을 이용한 혈액투석요법도 완전하지 못하여 투석에도 불구하고 독성물질의 수치가 정상인의 것보다 훨씬 높아 식이요법을 엄격히 시행해야 하며 여러 합병증이 생길 가능성이 크다.

무엇보다도 인공신장의 등장은 사람의 장기를 기계적·화학적 기구로 대체할 도 있다는 믿음을 주었고, 다른 많은 인공장기의 개발에 큰 자극을 주었다.

42.미사일이 전쟁에 사용됨

전쟁터에서 대규모의 화약 로켓은 그 조절이 불가능했기 때문에 별 쓸모가 없었다. 그 대신 각광을 받게 된 것이 액체 연료에 의해 추진되는 로켓이었다. 액체 연료 추진 로켓 기술의 발달은 과학 기술의 발전에서 결정적인 계기를 제공하게 된다. 즉 액체 연료의 사용으로 외계의 진공상태에서도 로켓을 추진시킬 수 있게 됨으로써, 인간의 활동 무대를 우주까지 넓히는 결과를 가져왔기 때문이다.

액체 연료 추진 로켓의 연구는 당초 군사적 목적에서 출발한 것이 아니라 우주 비행에 대한 환상적인 꿈에서 비롯된 것이다. 그러나 제2차 세계대전의 소용돌이 속에서 결국 그 최초의 실용화는 미사일이라는 전쟁 무기의 등장으로 이루어졌다. 1944년 미국이 최초의 미사일을 발사함으로써 전쟁에서 로켓의 사용이 본격화되기 시작한 것이다.

미사일은 계속 발달하여 대륙을 가로질러 핵탄두를 운반할 수 있는 대륙간탄도미사일(ICBM)은 물론 비행기처럼 비행궤도를 자유롭게 변화시키면서 목표물을 정확하게 강타하는 토마호크 미사일에 이르기까지 현대 전쟁의 총아로 등장했다. 동시에 인간의 삶은 그만큼 더 위협받게 되었다.

43.최초의 전자계산기 ENIAC 개발

인류 역사상 가장 중대한 변혁의 하나가 제2차 세계대전 이후 몇 달 사이에 조용히 시작되고 있었다. 인간이 만든 최초의 전자계산기, 에니악(ENIAC; Electronic Numerical Integrator and Calculator)이라 불린 거대한 기계가 필라델피아 시 전체를 정전시키며 첫 가동을 시작한 것이다.

원래 야포의 탄도를 계산하기 위해 펜실베니아 대학의 에커트와 모클리에 의해 만들어진 이 기계는 노력한 수학자가 7-20시간 걸려야 가능한 계산을 단 30초에 마칠 수 있었다. 약 1만 8000개의 진공관, 몇 킬로미터에 달하는 동선과 50만개의 용접으로 연결된 이 기계는 1944년에 완성된 아이비엠-하버드 마크 1(IBM-Harvard Mark 1)보다 1000배나 빠른 속도를 보인 명실공히 최초의 '전자' 계산기였다.

하지만 에니악은 그 이후의 전자 공학의 눈부신 발전에 의해 새로운 기계들로 대체되었다. 그것은 너무 몸체가 크고, 고장이 잦고, 비능률적이며 작동하는 데 비용이 많이 들었다. 에니악은 무게가 30톤이 넘었으며, 140평방미터의 면적을 차지했으며, 150킬로와트의 전기를 게걸스럽게 먹어 치웠다.

오늘날은 진공관을 대체하여 반도체 칩으로 만든 회로로 만든 매우 능률적인 컴퓨터를 사용하고 있다. 현재의 개인 책상에 놓인 퍼스널 컴퓨터는 그 크기는 에니악의 1만분의 1도 안되지만, 훨씬 많은 능력을 보유하고 있다. 하지만 전자계산기 즉 컴퓨터의 시대를 연 에니악의 영광은 계속되고 있다.

44.방사성 동위원소법으로 연대측정

현대 고고학의 기본적인 연구도구 중의 하나인 탄소14 연대측정법은 1947년 무렵 미국의 방사화학자 리비(William F. Libby, 1908-1980)에 의해 개발되었다. 그것은 그의 학생들이 1940년에 분리해 낸 탄소의 방사성 동위원소인 탄소14의 성질과 우주선에 의한 그것의 생성과정에 대한 연구를 바탕으로 한 것이었다.

그 기본 원리는 다음과 같다. 대기 중의 이산화탄소 속의 탄소의 조성, 즉 탄소 중의 탄소14의 농도는 시기와 지역에 관계없이 일정하다. 그리고 살아 있는 유기체의 세포 중의 탄소의 조성은 대기 중의 탄소의 조성과 같다. 살아 있는 유기체는 광합성과 먹이 연쇄를 통해 몸 속의 이산화탄소와 대기 중의 이산화탄소를 순환시키기 때문이다. 그러나 유기체가 죽으면 대기 중으로부터의 탄소14의 흡수가 중단되고, 유체의 세포 속의 탄소14는 β-붕괴하므로 그 양이 일정한 반감기에 따라 감소한다. 따라서 유체의 탄소 조성을 조사하여 현재의 대기 중의 그것과 비교하면, 그 유체가 죽은 시기를 추정해 낼 수 있다. 탄소14의 반감기는 연대측정에 쓰이기에 충분할 정도로 긴 5770년이다.

탄소14 연대측정법은 지질학, 지구물리학 특히 고고학에서 매우 유용하게 활용되었다. 예를 들어 지구에 마지막으로 빙하기가 있었던 시기, 아메리카 대륙으로 인디언들이 이동한 시기, 사해 부근에서 발굴된 문서의 작성 시기 등을 알아내는 데 결정적인 도구가 되었던 것이다.

45.홀로그래피 개발

홀로그패피는 레이저 광선을 이용하여 입체화상을 만드는 사진 기술이다. 홀로그래피 기술은 보통의 사진기술처럼 렌즈에 상을 맺거나, 물체의 한 면에서 나오는 빛만을 필름에 받는 것이 아니다. 이와는 달리 물체의 모든 부분에 레이저를 쏘아서 반사시킨 빛을 사진 건판에 보내기 때문에 사진 건판 위에 보내지는 빛은 전체 물체에서 나오는 빛이다.

입방체의 모습을 보려면 관측 위치를 이리저리 옮겨야 한다. 즉, 관측자의 눈을 다른 위치에 두어야만 입방체를 3차원 물체로 볼 수 있다. 홀로그래피는 물체의 모든 부분에 빛을 비추어 반사시킨 것을 하나의 평면에 기록하며, 더욱이 그 평면의 각 점은 서로 다른 점과 같은 위상을 갖고 하나의 화상을 만든다. 눈의 위치를 달리하여 그 평면을 바라보면 또 다른 위상의 점들이 나타나며 이것은 입방체의 또 다른 반사광들의 조합으로 우리 눈에 들어오므로 눈의 위치에 따라 입방체의 여러 모습을 볼 수 있는 3차원 입체 화상이 되는 것이다. 이러한 홀로그래피를 개발한 것은 헝가리 태생의 영국 물리학자 가보르였다. 그가 홀로그래피의 원리를 착상한 것은 1947년이었는데 이것은 레이저의 발명보다 훨씬 이전이다.

레이저가 발명된 이래, 홀로그래피의 응용은 계속해서 확장되었고, 정보 축적 등에 영향을 미쳤다. 그리고 오늘날 3차원의 텔레비젼이나 영화시스템을 개발하기 위해서 이를 이용하고 있다.

46.트랜지스터 발명

진공관에 불안정한 점들이 나타나자 과학자들은 진공관을 대체할 반도체를 찾아야만 했다. 1940년대에 이르러 과학자들은 게르마늄과 규소(실리콘)가 제한적으로 전류를 흐르게 한다는 사실을 알아냈다. 그런데 부도체인 이 물질들이 전류를 통과시키는 이유를 알기까지는 한참이 걸렸다. 그 원인은 불순물이었다.

게르마늄의 최외각 전자는 4개이다. 여기에 최외각 전자가 5개인 비소를 불순물로 넣으면 1개의 전자가 남아 양극으로 자유롭게 움직인다. 또 게르마늄에 최외각 전자가 3개인 붕소를 불순물로 첨가하면 게르마늄의 최외각 전자 1개에 대응하는 정공(hole)이 생겨 음극으로 움직인다. 자유 전자와 정공이 부도체인 게르마늄에 전류가 흐르게 만든 것이다. 흔히 전자를 n형 반도체, 후자를 p형 반도체라고 한다.

이러한 원리를 이용해 벨연구소의 윌리엄 쇼클리(1910-1989), 존 바딘(1908-1991), 월터 브래튼(1902-1987) 등은 1947년 12월 23일 마침내 애타게 기다리던 반도체의 꿈을 이뤄냈다. 그들이 만든 반도체의 이름은 증폭기능을 가졌다는 '앰플리스터’(amplister)와 저항을 바꿈으로써 신호를 전달한다는 ‘트랜지스터’(transister)가 막판까지 경합을 벌이다 트랜지스터로 최종 결정됐다.

트랜지스터의 장점은 작게 만들 수 있고, 소비전력도 매우 적을 뿐 아니라 진공관처럼 예열할 필요도 없고, 지나치게 가열되지도 않는다는 것이었다. 이러한 장점을 가진 트랜지스터는 1953년 보청기에 처음 사용된 이후 수많은 전자제품의 탄생에 기여했다. 1956년 쇼클리, 바딘, 브래튼이 노벨물리학상을 받은 것은 당연한 보상이었다.

47.최초의 음속돌파 비행

라이트 형제의 최초의 동력비행 이래로 20세기 초에 만들어졌던 비행기들은 모두 내연 피스톤 기관에 의해 작동되는 프로펠러로 추진력을 얻고 있었다. 그러나 프로펠러에 의한 추진력은 일정한 한도를 넘어서기 힘들었으므로 비행기의 속도에도 한계가 있었다.

2차대전을 전후하여 개발된 제트 엔진은 이러한 한계를 넘어설 수 있게 해주었다. 1939년 독일의 엔지니어 팝스트 폰 오하인이 만든 제트 엔진을 탑재한 최초의 제트기 하인켈 He-178이 등장하여 500km/h라는, 당시로서는 경이적인 스피드를 기록했다. 1941년에는 영국 최초의 제트 전투기 글로스터 E28이 만들어졌고, 1944년에는 최초의 로켓 전투기인 독일의 Me 163B-1 코멧이 등장했다.

이러한 발전에 힘입어 1947년에는 로켓 엔진을 단 실험 비행기인 미국의 벨 X-1이 1220km/h의 속도를 기록하여 최초로 음속의 벽을 돌파하였다. 이는 이후의 초음속 제트 비행기들의 발전을 예고하는 전조가 되었고, 1958년에는 마하 2, 1962년에는 마하 3의 속도로 비행하는 전투기들이 각각 등장하였다. 또한 1976년 영국과 프랑스가 공동으로 개발한 '콩코드'가 취항함으로써 초음속 제트 여객기 시대가 열리게 되었다.

48.LP레코드 등장

1877년 에디슨이 원통형 레코더를 발명한 이후 1887년 베를리너가 원반형 레코드를 발명하여 오늘날 턴테이블(turn table) 위에서 연구되는 레코드의 효시가 되었다.

하지만 초기에는 음질도 좋지 못했고, 녹음된 소리의 분량도 매우 적었다. 30년대에 쓰였던 SP레코드는 회전수가 1분에 78회전과 80회전으로 음질이 좋고 규격이 정형화되어 있어 음악을 감상하기에 좋은 반면, 녹음할 수 있는 분량이 적어 음악을 오랫동안 즐길 수가 없었다.

1948년 플라스틱 공업의 발달을 기반으로 비닐을 원료로 한 LP(long player)레코드가 발매되면서 연주회장에 가지 않고도 양질의 음악을 충분히 즐길 수 있게 되었다. LP는 1분에 33 1/3회전을 하면서 1면에 대략 30분 정도 음악을 재생했다. 최초의 LP레코드는 브루노 발터가 지휘한 뉴욕 필하모닉의 멘델스존 '바이올린 협주곡'이었다.

1958년 스테레오 시스템이 개발되자 레코드 음악은 획기적인 발전을 하였다. LP레코드는 텔레비전과 비디오, 카세트 테이프의 대중화에 의해 강력한 도전을 받기도 했으나, 언제든지 고음질의 음악을 즐길 수 있다는 장점 때문에 계속해서 사람들의 사랑을 받았다. 그러다가 1982년 레이저를 이용한 컴팩트 디스크(CD)가 등장함으로써 그 지위가 흔들리기 시작했다. 하지만 아직도 많은 음악애호가들은 LP를 더욱 선호하기도 하며, 녹음 원반을 만드는 데 있어서는 여전히 중요한 역할을 담당하고 있다.

49.백혈병 치료약 개발

백혈병은 백혈구가 종양처럼 증식하여 병적인 유약백혈구가 혈액 속으로 유출하는 질환이다. 치료법으로는 백혈병 세포를 죽이기 위한 화학요법이 가장 널리 쓰이고 있다. 지금까지 개발된 여러 백혈병 치료제들은 처방과 투약이 매우 까다롭고 또 완치를 보장하는 것도 아니지만, 20세기 중엽에 이런 약제들이 개발됨으로써 그 이전이었다면 목숨이 위태로웠을 것이 거의 틀림없는 많은 경우에 종종 치료의 희망을 가질 수도 있게 되었다.

이런 백혈병 치료제들은 1940-50년대에 집중적으로 개발되었다. 20세기 과학기술사에서 드물지 않게 볼 수 있는 다른 많은 경우들처럼 백혈병 치료제는 전쟁수행을 위한 무기 연구의 뜻하지 않은 부산물이었다. 미국 예일대학의 약리학자 굿만(Louis Goodman)과 길만(Alfred Gilman)은 2차대전 중 화학무기 개발을 위한 연구를 하다가 독가스가 림프구를 파괴시키는 성질을 가지고 있다는 사실을 우연히 발견했다. 그것을 림프종양을 가진 쥐에게 투약하자 종양이 놀라울 정도로 오그라들었다.

이 발견으로 백혈병을 포함한 암 치료제 개발의 가능성이 열려, 레덜레 연구소에서 아미노프테린을 개발했으며, 웰컴 연구소의 히칭스(George Hitchings)와 엘리온(Gertrude Elion)은 1940-50년대에 6-메르캅토푸린을 비롯한 여러 백혈병 치료제들을 개발했다.

50.수소폭탄 실험 성공

수소폭탄은 핵융합반응이 진행될 때 방출되는 에너지를 이용한 폭탄이다. 수소폭탄의 개발은 그것이 가진 정치적·전략적 함의가 매우 컸기 때문에 매우 격렬한 정치적 논쟁을 유발했다. 특히 1949년 8월 소련의 첫 핵무기가 터진 이후 전세계의 과학자와 정치가는 찬성파와 반대파로 나뉘어 서로 날카롭게 대립하였다. 이런 대립 상황에서 1950년 1월 31일 트루먼 대통령은 수폭개발을 결정했다.

수폭개발의 결정이 내려진지 얼마되지 않아 미국의 과학자, 텔러와 울람은 원폭에서 방출되는 X-선을 이용해서 수소 동위원소를 압축시키는 일종의 '방사내파' 방식을 창안해서 수폭 개발에 있어서 최대 걸림들이었던 기술적 문제를 해결했다. 즉 플루토늄 원폭의 내파방식에서는 재래식 폭탄을 기폭에 이용하였지만, 이제 수폭에서는 원자폭탄을 기폭에 이용한 것이다. 이후 수폭개발은 반대가 거의 없이 순식간에 진행되어 갔다. 1952년 11월 1일 최초의 수폭실험인 '마이크 실험'이 태평양의 마셜 군도에서 성공적으로 실시되었다. 1954년 3월에는 비행기에 탑재할 수 있으며 실전에 활용가능한 '브라보' 실험이 실시되었다. 이것은 15메가톤급으로 히로시마에 투하된 원폭의 1천배가 넘는 위력을 가진 것이었다.

더욱이 1955년 11월에는 소련도 수폭개발에 성공하였고, 이로써 우리는 인류를 파멸로 이끌 수도 있는 핵전쟁의 위험에 한발짝 더 가까이 다가서게 되었다. 각국 정부가 보유하고 있는 핵무기의 관리가 느슨해질 경우 자칫 전 지구적인 안전을 위협할 수 있는 것이다. 냉전의 숨가쁜 군비경쟁이 불러일으킨 또 하나의 비극이다.

51.상업용 제트기 취항

1903년 라이트형제가 동력비행에 최초로 성공한 이후 항공기는 프로펠러의 추진력으로 발전에 발전을 거듭했다. 하지만 프로펠러기는 그 추진력의 한계가 있어 속도를 증가시키는 데 제약이 있었다.

이를 단숨에 뛰어넘은 것이 제트엔진이었다. 제트엔진은 노즐로 분출되는 고온 가스의 반동력을 추진력으로 사용하기 때문에 강한 추진력을 얻을 수 있었던 것이다. 이러한 특성 때문에 처음에는 전투기를 중심으로 급속하게 퍼져나갔다.

제트엔진이 민간항공기, 특히 여객 수송을 목적으로 하는 상업용 항공기에 장착되자 '하루면 세계 어디든지' 갈 수 있게 되었다. 1949년 최초의 민간 제트 항공기인 영국의 드해빌런드 커밋이 비행을 시작했고, 1952년부터는 여객 수송용 제트기가 취항했다. 1958년부터는 커밋 4호와 함께 미국의 보잉 707이 대서양 횡단비행에 나섰다. 나아가 1976년에는 마하 2로 비행할 수 있는 초음속 여객기인 콩코드는 상업적 운항을 시작했다.

이후 단발의 경비행기와 특수한 목적의 수송기 등 일부 항공기를 제외하고는 제트기가 프로펠러기를 대체했다. 1974년에 이르러 세계 도처를 비행하는 데 걸린 시간의 90%이상이 제트기 비행에 의한 것이었다. 이제 사람들은 24시간 이내에 제트항공기를 타고 지구의 반대편 어디라도 갈 수 있다.

52.정신분열증의 치료약 개발

현대사회에서 점증하고 있는 정신질환에 대한 접근은 프로이드식의 정신분석학적인 접근, 정서적 불안정은 신체, 특히 대뇌의 변화에 기인한다고 보는 접근, 사회적이고 환경적인 요인이 정서 장애의 중요한 요인이라고 보는 접근 등 다양한 양상을 보여주고 있다.

그러나 이 중 어떤 접근을 선호하는지에 관계없이 치료 면에서는 상당히 비슷한 방법들을 취하고 있다. 그 중 1930년대에는 일반적으로 '쇼크요법'이라고 불리는 전기경련요법이 많이 쓰였으며, 1940-50년대의 10여년 동안에는 대뇌의 일부를 잘라내는 전두엽절제술과 같은 '정신외과술'이 유행하기도 했다. 그러다가 1950년대 들어 향정신성 약물들이 개발되어 도입되면서 이러한 잔인한 방법들을 상당부분 대체하게 되었다.

화학물질이 정신에 영향을 미칠 수 있다는 인식은 고대부터 있어 왔으며, 실제로 이러한 목적으로 알코올, 아편, 마리화나가 사용되어 왔다. 그러나 현대 정신약물학은 1949년에 카데(Cade)가 리튬의 항조증 효과를 발견하고, 1952년 프랑스의 딜레이(J. Delay)와 데니커(P. Deniker)가 클로르프로마진(chlorpromazine)을 정신병 치료에 사용하면서 시작되었다고 할 수 있다.

정신질환 치료약은 흥분한 환자를 진정시키는 일이나 치료를 쉽게 만듦으로써 정신병원의 분위기를 크게 바꾸어 놓았으며, 이후 우울증 치료제나 현대의 '행복해지는 약' 프로작에 이르기까지 사람의 기분을 바꾸어놓는 다양한 약물의 시발점이 되었다.

53.아미노산 인공합성

유기체의 생명활동 유지에서 중요한 역할을 하는 각종 단백질들은 많은 수의 아미노산들의 결합으로 이루어져 있는 고분자화합물이다. 그것의 복잡한 구조 때문에 단백질을 인공적으로 합성해내는 일은 생화학 분야가 형성된 한참 후까지도 이루어지지 못했다. 단백질 분자의 합성에 최초로 성공한 것은 20세기 중엽 미국의 생화학자 비뇨(Vincent du Vigneaud, 1901-1978)와 그의 동료들에 의해서였다.

코넬 의과대학 생화학과에 있던 비뇨는 1942년부터 인간의 뇌하수체선과 거기서 나오는 호르몬들, 특히 옥시토신과 바소프레신에 관해 연구하고 있었다. 비뇨와 그의 동료들이 이 호르몬들을 분리하여 화학적 성질을 조사하던 중 놀랍게도 옥시토신이 단 여덟 개의 아미노산들로 구성되어 있다는 사실이 밝혀졌다. 대부분의 단백질 분자들에 비해 매우 작은 단백질이었던 것이다. 그후 비뇨는 십년에 걸쳐 옥시토신 분자 내의 아미노산들의 배열순서를 결정하고, 마침내 그것을 합성할 수 있었다. 그것은 단백질 분자의 인공합성으로는 첫 사례였다.

비뇨의 옥시토신 합성은 그 단백질의 대량생산을 가능케 했다는 점 외에 분자구조와 생물학적 기능 사이의 관계에 대해 그것이 가지고 있던 함의라는 면에서도 중요한 것이었다.

54.인공심폐기 등장

심장은 외과학의 능력이 미칠 수 있는 한계 바깥에 있다는 오래된 생각은 19세기 말에 심장파열을 봉합하는 수술이 성공함으로써 비로소 무너지기 시작했다. 그 후 심장수술기술은 마취술, 인공판막이식술, 심장에 관을 넣어 들여다보는 기술 등의 개발을 거치며 계속해서 발전해왔으며, 의학계에 심장외과라는 분야를 확립시켰다.

1953년에 미국 메사추세츠 종합병원의 기번(John H. Gibbon, 1903-1973) 부부와 그 동료들에 의해 개발된 인공심폐기는 심장수술기술을 한 단계 더 도약시켰다. 심장을 열고 조심스런 조작을 하기 위해서는 심장의 박동을 멈추게 하고 그 동안은 다른 수단을 써서 여러 장기, 특히 뇌에 신선한 피를 계속해서 공급해 주어야 할 필요가 있는데, 인공심폐기의 개발로 그 문제가 해결된 것이다.

인공심폐기는 수술이 진행되는 동안 심장으로 들어오고 나가는 모든 혈액을 체외순환시킴으로써 임시로 심장과 폐의 역할을 대신 맡는 장치이다. 1953년 기번은 자신이 개발한 장치의 도움을 받아 심장 내부에 생긴 결손을 성공적으로 수술했으며, 그 후 다양한 인공심폐기가 개발되어 심장수술에 널리 쓰이게 되었다.

55.최초의 신장이식수술 성공

19세기 후반에 이루어진 외과 분야의 비약적 발전, 즉 마취법의 발견과 개선, 방부와 멸균 원리의 발견 등과 함께 20세기 초 혈관을 이어주는 혈관문합 기법이 발달하면서 이식수술은 본격적으로 싹트기 시작하였다. 이식수술은 조직의 거부반응이라는 장벽에 부딪쳤으나 1940년대부터 생체의 면역반응에 대한 이해가 쌓이기 시작했고 1951년 면역억제제가 발견됨으로써 새로운 전기를 맞게 되었다.

혈액형이 다양하듯이 장기에도 여러 가지 조직형(型)이 있다는 사실이 일련의 연구와 임상 경험을 통해 알려졌다. 장기를 줄 개체와 받을 개체의 조직형을 조사하여 장기 이식의 성공여부를 판단할 수 있게 된 것이다. 즉 조직형이 비슷할수록 거부반응이 미약하여 이식수술의 성공 가능성은 높아지게 되었다. 실제로 사람의 신장이식이 최초로 성공을 거둔 것도 이 일란성 쌍둥이 사이에서였다. 1954년 미국 보스턴의 해리슨과 머레이는 일란성 쌍둥이 형제에서 신장이식수술을 성공시켰다. 그리고 이들 이식외과팀은 시체의 신장을 다른 신장환자에게 이식하는데도 성공함으로써 그러한 신장이식 수술을 대규모로 시행할 수 있는 문을 열게 되었다.

오늘날 장기이식수술은 신장뿐만 아니라 심장, 간 등으로 확대되었고, 전세계의 수백만명의 생명을 구하고 있다.

56.최초의 실용 원자력 발전소 건설

중세가 멀리 지나갔을 때까지도 기술 작업의 대부분은 인간의 힘을 이용해서 이루어졌다. 그 후 동물, 물 및 바람의 힘이 전면에 등장했고, 18세기 이래로는 석탄과 석유 같은 화학적 힘으로부터 추출한 동력이 널리 사용되었다. 20세기 들어서는 화학적 에너지 이외에도 원자력의 시대가 도래하였다. 그러나 최초의 원자력의 사용은 전쟁 수행을 위한 것이었고, 그것의 개발이 빠르게 이루어질 수 있었던 것도 전쟁 때문이었다.

1950년대에 접어들면서는 세계 각국에서 원자력의 평화적 이용에 대한 관심이 고조되었다. 아이젠하워 당시 미국 대통령이 1953년 유엔총회에서 한 <원자력의 평화적 이용>이라는 제목의 유명한 연설이 원자력의 평화적 이용에 대한 기폭제가 되었다. 그에 대한 첫 성과는 실용 원자력 발전소 건설이었다. 구소련은 1953년 원자력 발전소의 건설에 착수하여 이듬해에 그것을 완성하고 가동하기 시작했다. 뒤이어 영국이 콜더홀의 운전을 개시하였고, 미국은 쉬핑포트 원자력 발전소를 그 이듬해에 건립했다.

우리 나라는 70년대에 두 차례의 석유 파동을 겪으면서 원자력 발전소 건립을 계획하게 되었다. 이렇게 해서 세워진 것이 고리 원자력 발전소 제1호기이다. 1990년 현재 총 9기가 우리 나라 전체 발전량의 40.1%를 담당하고 있다.

이렇듯 편리함과 발전을 위해 생겨난 원자력발전소의 부작용은 20세기 말에 와서 서서히 드러나고 있다. 체르노빌 발전소 사건에서도 볼 수 있듯이 생활의 편리를 위해 만들어진 발전소가 언제든 수많은 사람들의 생명을 위협하는 흉기로 돌변할 수 있다는 것이 드러난 것이다. 따라서 평화롭고 안전한 원자력의 사용은 우리 세대와 후손들이 함께 고민하고 풀어야 할 숙제로 남게 되었다.

57.원자시계 제작

우리가 일상생활에서 사용하는 시간은 태양시(태양에 대한 지구의 자전을 기준으로 삼아 설정한 시간)이다. 그러나 지구의 자전 속도가 조석이 가하는 마찰력과 그 밖의 다른 힘들에 의해 영향을 받기 때문에 태양시는 불규칙하게 느려지는 경향이 있다. 이러한 태양시의 불규칙성을 수정하기 위해 더욱 규칙적인 운동을 보이는 다른 것을 기준으로 삼아 시간을 다시 설정할 필요가 있었다. 이에 대한 대안으로 사람들은 원자시계를 제작하게 되었다.

원자시계란 원자의 공명 진동수를 이용해 만든 시계이다. 원자시계의 전자부품은 원자나 분자의 전이(에너지 변화)에 의해서 방출, 흡수되는 전자기파인 초단파의 주파수에 의해 조절된다. 원자시계에서는 이와 같은 양자전이에 의해서 매우 규칙적인 전자기 파동이 생성되는데 다른 형태의 시계에서 주기적으로 발생하는 현상과 마찬가지로 이 파동을 헤아려서 시간을 측정한다.

원자 시계에 이용할 수 있는 원자의 종류는 매우 많다. 그 중에서 사람들은 세슘 원자를 원자 시간의 표준으로 삼고 있다. 1967년에 도량형총회는 세슘 원자시계를 표준으로 삼아 시간을 다시 정의했는데, 이에 따르면 1초는 '세슘-133원자의 바닥상태의 초미세 준위 2개 사이의 전이에 의한 전자기파 복사의 91억 9,263만 1,770주기에 해당하는 시간'이다.

외부적 조건에 의한 변형이 없고 오차가 미세한 원자시계는 인공위성, 우주선 등 극도로 세밀한 시간 측정을 할 필요가 있는 경우에 탑재되어 빼놓을 수 없는 중요 기기로 이용되고 있다. 더 이상 불규칙한 시간 때문에 혼란을 겪을 필요가 없어진 것이다.

58.자기 기록장치의 실용화

우리는 아침에 일어나 세수를 하면서 카세트 테이프에서 재생되는 음악을 듣고, 지하철으로 들어가면서 지하철 승차권을 사용하며, 사무실에서 일해 작성한 내용을 디스켓에 담아 다른 곳으로 이동시킨다. 점심시간에 용돈을 찾기 위해서 은행에 가서 현급지급기에서 카드를 사용해 돈을 찾고, 버스카드를 사용하는 버스를 타고 집에 온다. 집 근처의 비디오 가게에 들러 보고싶은 영화를 골라, 과일을 먹으면서 비디오를 본다. 이 모든 것은 자기기록장치를 이용한 것들이다.

자기기록은 자성을 가진 물질의 일부분을 선택적으로 자화시켜 전기신호의 형태로 소리·그림·자료를 저장하는 방법을 말한다. 그 원리는 1900년 덴마크의 기술자 폴센에 의해 처음으로 증명되었다. 그는 강철선에 자기적으로 언어를 기록하는 자기녹음기(telegraphone)라고 하는 기계를 소개했다. 폴센의 발명 이후 광범위한 종류의 자기기록장치들이 세계 각국에서 개발되었다. 카세트 테이프, 전화카드, 신용카드, 지하철 패스, 버스카드, 자기디스크, 자기드럼, 디스켓, 비디오 테이프. 이 모든 것들은 자석을 이용한 자기기록장치의 대표적인 사례들이다.

그중 중요한 것이 자기테이프와 디스크이며 이것들은 음성이나 화상 신호를 재생할 수 있고, 컴퓨터나 수치제어 기계의 각종 자료를 저장할 수 있기 때문에 20세기 정보기록장치로 가장 광범위하게 사용되고 있다.

59.초전도체 BCS이론 등장

초전도 현상은 1911년 네덜란드의 물리학자 온네스가 극저온 상태의 수은에서 발견한 이래 수많은 물리학자들의 관심을 끌어왔다. 초전도 현상이 가지는 물리적 특성은 물론 그것으로부터 얻을 수 있는 무궁무진한 상업적 가치 때문이었다. 하지만 초전도 현상에 대한 연구는 실험에서는 어느 정도의 진전을 보았으나 수십년 동안 어떤 기작을 통해 그것이 가능한지에 대한 이론적 해명은 여전히 미궁 속에 있었다. 초전도 현상에 대한 이론적 설명을 제시한 것이 바로 BCS이론이다. 이로써 21세기 꿈의 기술을 약속하는 초전도 물리학은 반석 위에 놓이게 되었다.

'BCS'라는 이름은 이 이론을 만든 과학자들, 즉 바딘(John Bardeen), 쿠퍼(Leon N. Cooper), 슈리퍼(John R. Schrieffer)의 영문 이름 머릿글자를 따온 데서 비롯되었다. 브래튼, 쇼클리와의 공동연구를 통해 트랜지스터를 발명하고 1956년 노벨상을 수상한 바딘은 1950년 무렵부터 초전도 현상에 대해 연구하기 시작했다. 이후 바딘은 뉴욕의 과학자 쿠퍼, 당시 대학원생이었던 슈리퍼와 함께 연구하여, 드디어 1957년 초전도에 대한 일반 이론을 발표했다. BCS이론으로 이들 세 사람은 1972년 노벨 물리학상을 받았다.

BCS이론에 의하면 전자의 흐름을 방해하는 포논(phonon)이 낮은 온도에서는 진동이 감소하고, 이것이 전자의 상호관계에 영향을 주어 정반대의 스핀과 운동량을 갖는 '쿠퍼쌍(Cooper pair)'이라는 전자의 짝이 만들어진다. 이 전자쌍은 모두 똑같은 운동량으로 아무런 저항도 없이 고체를 통과하여 초전도 현상이 나타난다.

60.대륙간 탄도미사일 등장

탄도 미사일은 그 명칭에서 보이듯이 크게 호를 그리면서 비행하는 기본적 특성이 있다. 탄도미사일의 고도는 탄도의 정점에 도달할 때에는 수백킬로미터에서 천수백킬로미터에 달한다. 이렇게 되면 미사일은 거의 인공위성이 되어 지구를 돈다. 결국 탄도미사일이란 인공위성에까지는 이르지 않는 속도(초속8km 정도)로 탄두를 발사하여 원거리까지 도달시키는 무기이다. 탄도미사일은 사정거리를 대략 6,000km이상으로, 즉 대륙간, 더 구체적으로 말하면 미국 본토와 소련의 본토 사이의 거리정도로 잡는다. 이런 미사일들은 사정거리가 매우 멀기 때문에 정확하게 목표물에 명중시키기가 어렵다. 그래서 예외없이 이런 미사일들에는 핵탄두를 장착한다.

핵탄두를 미사일로 실어 나를 수 있다는 것이 밝혀진 것은, 2차대전이 끝나고 얼마 있지 않아서였다. 따라서 전후 냉전 체제가 형성되면서 미국과 소련은 ICBM(대륙간 탄도 미사일)을 먼저 개발하고자 치열한 경쟁을 벌였다. 1957년 6월 하순 소련은 최초의 ICBM실험에 성공했고 이어 8월에 두 번째 실험에 성공하였다. 미국은 과도적인 무기로 중거리탄도미사일을 배치했다가 소련에 이어 대륙간탄도미사일 개발에 성공하고 그것의 수량을 늘리면서 중거리탄도미사일은 퇴역시켜 버렸다. 대륙간탄도미사일의 개발로 인류의 미래는 핵강대국들에게 더욱 종속되는 처지에 놓이게 되었다.

61.리키, 인간의 조상 화석 발견

1959년 메리 리키와 그의 남편인 L. S. B. 리키라는 두 과학자는 탄자니아의 올두바이 협곡에서 일군의 화석을 발견했다. 이 화석은 약 175만 년 전의 것으로 추정되며 원숭이에서 인간으로 진화하는 중간 단계의 화석인 것으로 밝혀졌다. 이 화석의 이름은 오스트랄로피테쿠스라고 이름 붙여졌고, 현존하는 가장 먼 인류의 조상인 것으로 인정받고 있다.

오스트랄로피테쿠스는 시각적으로 호모 하빌라스와 동시대의 화석 인류이다. 이들과 오스트랄로피테쿠스 사이의 관계는 고고학자들 사이에서 완전히 합의를 보지 못하고 있는데, 케냐 북동부에서 오스트랄로피테쿠스 로부스투스의 화석이 발견되자 논쟁이 더욱 치열해졌다.

일부 학자들은 '검은 두개골'로 알려진 이 화석을 오스트랄로피테쿠스 아이티오피쿠스라는 별도의 종으로 분류하고 있다. 고고학자들이 잠정적으로 합의한 내용에 따르면, 오스트랄로피테쿠스는 직립보행을 했으며, 불을 사용했다고 한다. 이런 점들은 이전의 유인원류와 완전히 다른 새로운 종, 즉 인류의 탄생을 의미한다.

62.먹는 피임약의 상품화

일반적으로 경구용 피임약보다 여성의 해방을 촉진시킨 사건은 없었으며, 서유럽과 미국의 카톨릭교회를 그렇게 빨리 세속화시킨 계기가 된 사건도 없었다고 알려져 있다. 그만큼 경구피임약이 가져온 문화적 변화는 컸다.

경구피임약의 개발은 멕시코에서 야생으로 자라는 몇 종류의 마 속에서 여성호르몬인 프로게스테론의 전구물질인 디오스게닌이 풍부하게 들어있음이 알려지면서 시작되었다. 물론 처음부터 피임약 개발이 목표는 아니었으며 프로게스테론과 남성호르몬인 테스토스테론 등 치료용으로 사용되는 스테로이드계 호르몬을 제조하는 것이 목적이었다. 그 과정에서 월경 불순을 치료하는 데 사용되던 프로게스테론 화합물이 배란 억제 작용을 지니며 알약의 형태로 입으로 섭취해도 효과가 있음이 확인되었다. 이에 따라 프로게스테론이 월경조절이라는 애초의 목적에서 더 나아가 피임용으로 사용될 수 있음이 확인되었고, 에스트로겐을 첨가하여 부작용을 줄이게 되어 1960년부터 경구피임약의 판매가 시작되었다.

이후 연구가 계속되어 여러 종류의 경구피임약이 개발되어 시판됨으로써 산아제한은 물론 성문화에 많은 변화가 일어났다. 혹자는 그 어떤 여성해방운동보다 피임약의 개발이 여성해방을 앞당겼다고 주장할 정도이다.

63.레이저의 실용화

레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation; LASER)란 유도복사를 통해 전자들을 똑같은 궤도로 올려놓고 동시에 천이하도록 하는 것이다. 자연계의 가시광선은 파장이 다른 여러 빛이 섞여 있는데 반해, 레이저를 통해 나타나는 빛은 단 한가지 파장만을 지니고 있다. 이렇게 고른 빛은 가시광선에 비해 한 점에 집적하기 쉽고 에너지의 밀도가 대단히 높다. 이런 현상이 이론적으로 가능하다는 것은 아인슈타인에 의해 최초로 밝혀졌다.

레이저는 여러 물리학자들의 아이디어와 노력이 합쳐진 산물이다. 1964년에 노벨 물리학상을 수상한 미국의 물리학자 찰스 타운즈는 빛 대신에 마이크로파를 사용한 비슷한 시스템을 1951년에 구상하였다. 그는 이를 메이저(MASER)라 불렀는데, 1955년 마이크로파의 에너지를 증폭한 전시용 메이저를 처음으로 선보였다. 1957년 콜롬비아 대학의 고돈 굴드는 빛을 사용한 광학 시스템, 곧 레이저를 구상했다. 굴드는 나중에 "어느 날 아이디어가 번개처럼 떠올라서 〈레이저의 가능성에 대하 대강의 계산〉이라는 제목으로 노트에 휘갈겨 놓았다"고 회상했다. 광물로 된 고체 막대 속에서 발진하는 최초의 루비 레이저는 1960년 캘리포니아의 허지스 연구소의 마이만에 의해 만들어졌다. 1961년에는 헬륨 네온 기체 레이저가 개발되었다.

오늘날 레이저는 콤팩트 디스크(CD)를 읽는 일에서부터 수술시 절개 도구로까지 다양한 용도로 사용되고 있으며, 홀로그래피, 레이저 가공, 광통신, 핵융합로 연구까지 쓰임새가 계속 늘어나고 있다.

64.해저확장설 등장

베게너가 주창한 대륙 이동설 이후 50년 정도가 지나자 보다 발달된 전자 장비와 지자기에 대한 새로운 연구 결과에 힘입어 대양 밑바닥의 상세한 해저 지형이 밝혀졌으며, 지판이 움직인다는 생각을 지지하는 학자들은 점점 늘어갔다. 드디어 1960년대 중반에 해저는 대양저 산맥 또는 해령이라고 부르는 곳을 중심으로 늘어난다는 해저확장설이 인정받기에 이르렀다.

1950년대 말 지구 물리학자 부르스 히즌(Bruce C. Heezeen)은 지형도 제작 조수인 매리 타프(Marie Tharp)와 함께 당시까지 수집되었던 지구 측정 자료로 세계 대양의 해저 지형도를 그려나가기 시작했다. 이 과정에서 타프는 해저 산맥의 이동에 관한 중요한 증거들을 발견하였다.

타프 등이 관측한 자료를 바탕으로 해저확장설을 주장한 사람은 해군장교 출신의 프린스턴대학 교수 해리 헤스(Harry Hess, 1906-1969)와 미해군 전자 실험실의 로버트 디에츠(Robert S. Diets)였다. 헤스는 태평양, 대서양, 인도양 등의 대양저에는 해저산맥이 있고 그곳에서 새로운 해양지각이 계속 생겨나 해저가 확장된다는 이론을 펼쳤다. 이러한 해저확장설의 증거는 세계 곳곳에서 발견되었고 더 발전되어 판구조론(지구의 표면이 큰 지판으로 되어 있으며 이 지판들이 움직여 지구의 큰 현상들이 일어난다)의 중심이 되었다.

대륙이동설, 해저확장설, 판구조론은 지구가 자전을 하면서 태양의 주위를 공전할 뿐만 아니라 그 자체가 계속해서 '변화'하고 있다는 점을 확실히 보여주었다.

65.가가린, 최초의 우주비행

"지구는 푸른색이다". 세계 최초의 우주 비행사 소련인 유리 가가린이 보스토크 1호를 타고 있을 때 어두운 우주 공간 속에서 빛나는 지구의 모습을 보고 감탄한 말이다.

비행기가 출현하기 전까지 하늘은 신이나 새들이 사는 영역이었다. 그러나 비행기가 출현한 이후 인간들은 한 걸음 더 나아가 우주를 꿈꾸었다. 소련에서 최초로 우주선을 쏘아 올릴 수 있었던 것은 바로 우주로 나아갈 수 있는 강력한 로켓을 만들 수 있었기 때문이었다.

소련은 1957년 10월 4일 지구를 돈 첫 인공위성인 스푸트니크 1호를 발사한 이후, 스푸트니크 2호에는 첫 우주 비행 생물체인 라이카(Laika)라는 개를 태웠고, 그 이후로도 무수히 많은 우주비행선을 발사하였다. 드디어 1961년 4월 12일 사상 첫 유인 우주선인 보스토크 1호가 인류 최초의 우주비행사인 가가린(Yuri A. Gargarin)을 태우고 발사되었던 것이다. 가가린은 300km 위의 공간을 29,000km속도로 1시간 48분 동안 선회하고 지구로 귀환하였다.

유리 가가린이 지구 둘레를 돌고 지구에 귀환한 후, 1965년 위성 보스크쇼드 2호에 탑승한 우주비행사 알렉세이 레오노프(Alexei A. Leonov)는 인류 역사상 최초로 약 12분 동안 우주 유영(space walk)에 성공했다. 이것은 우주여행에 대한 사람들의 환상을 가능한 꿈으로 바꾸었다. 더욱이 8년 뒤인 1969년 미국이 아폴로 11호를 달에 쏘아 올림으로써 인간의 발자국을 달에 남길 수 있게 되었다.

66.쿼크의 발견

1940년대 말부터 1950년대까지 미국의 슈빙거, 파인만, 일본의 도모나가, 그리고 영국의 다이슨 등에 의해 양자 전기 역학의 문제가 거의 해결된 것으로 보였다. 그러나 1960년대의 관측실험을 통해 원자를 구성하는 입자들의 수가 점차 증가하자, 이론 물리학자들은 양성자와 중성자가 더 작은 물질의 단위로 이루어져 있을 가능성을 고려하게 되었다. 이에 대한 유력한 답변으로 나온 것이 1964년에 겔만이 제안한 '쿼크이론'이었다. 현대 입자물리학의 표준이론은 이러한 겔만의 '쿼크이론'이 발전하여 이루어진 것이다.

이 이론에 따르면 쿼크는 물질의 기본적인 구성입자로 추측되는 원자구성입자의 하나로서 양성자와 중성자가 원자핵을 이루는 것과 같이 양성자와 중성자 그 자체도 쿼크로 이루어져 있다. 그래서 쿼크는 궁극적인 기본 입자인 것으로 여겨진다. 쿼크는 내부 구조가 없는, 즉 더 작은 그 무엇으로 분리될 수 없는 입자이다. 쿼크는 결코 독립적으로 존재하지 않으며 항상 다른 쿼크들과 결합하여 생긴다.

여러 해 동안 물리학자들은 자유 상태의 쿼크를 관측하기 위해 입자가속기에서 중입자를 때려 쿼크를 떼어내고자 시도했지만 아직까지 성공하지 못하고 있다. 이것이 성공하기 위해서는 지금보다는 훨씬 강력하고 거대한 입자가속기가 필요하다.

67.펜지아스와 읠슨, 우주 배경복사 발견

우주배경복사는 1960년대 중반 벨연구소에서 두 명의 젊은 연구원 펜지아스와 벨에 의해 발견되었다. 펜지아스와 윌슨은 아주 초기 위성인 에코Ⅰ을 추적하려고 설계된 안테나를 연구하고 있었다. 다른 사람들도 우주에 있는 물체로부터 방출되는 전파를 찾기 위하여 이 안테나를 이용하였다.

펜지아스와 윌슨은 이 안테나에 지속적인 잡음이 잡히고 그 크기도 기대했던 것보다 훨씬 더 높다는 데 관심을 가졌다. 안테나의 방향에 관계없이 이 잡음은 똑같이 유지되었다. 안테나에서 한 쌍의 비둘기를 쫓아낸 이후에도, 안테나가 가리키는 곳이 어느 방향이든지 간에 똑같이 들려오는 잡음의 근원이 우주 너머일 것이라고 그들은 결론지었다. 흑체는 3。K에서 복사하는데 그것은 잡음의 강도와 같았고, 그것은 대폭발 이후 현재의 우주의 온도와 일치하였다. 즉 이 발견을 통해 우주가 대폭발 이후 계속 팽창하면서 식어 왔다는 것이 확고하게 알려졌다.

한편 대폭발의 확립으로 초기 우주가 어떤 의미로는 기본 입자 물리학의 실험실이었다는 것이 확실하게 되었다. 아주 초기 우주에서는 에너지들과 밀도들이 입자가속기에서 얻는 것들보다 훨씬 더 높다. 물리학자들은 초기 우주에서 어떤 일이 일어나고 있었는가를 알기 위해 더욱 강력한 가속기의 건설을 추진하고 있다.

68.엘리뇨 현상 발견

20세기가 저물어 가는 1997∼98년에 세계는 전지구적으로 가뭄과 홍수, 폭설이 동시에 지속되는 이제껏 겪어보지 못하였던 극심한 기상이변을 겪었다. 기상이변의 주범으로는 '엘니뇨'가 지목되었는데, 1982∼83년 '세기의 엘니뇨'는 전지구적으로 약 2조원의 피해를 입혔고 1997∼98년의 피해는 이보다 더하여 갈수록 심해지는 경향을 보이고 있다.

스페인어로 '남자아이'란 의미의 엘니뇨는, 매년 크리스마스 즈음 남미 페루 연안의 바닷물 온도가 올라가 연안의 물고기떼가 다른 지역으로 이동하기 때문에 어부들이 출어를 포기하고 집에서 가족들과 크리스마스를 즐긴 데서 유래하였다. 그래서 '아기예수'라고도 불린다. 학문적으로는 언제라도 바닷물의 온도가 수개월 이상 평년보다 높아지는 이상현상을 엘니뇨라고 부른다. 그리고 그 반대는 여성형 '라니냐'이다. 서쪽으로 부는 태평양 무역풍이 따뜻한 바닷물을 서쪽에 모으면 그곳의 수온이 오르고 동쪽에서는 찬물이 솟아올라 수온이 내려간다. 이것이 라니냐이며, 반대로 바람이 잠잠해지면 더운물이 동쪽에 모여 아메리카 대륙 서쪽 해안에 바닷물이 몰려가는 엘니뇨가 발생한다.

엘니뇨가 발생하면 비가 내리는 지역이 급변하며 지구 대기에도 영향을 미쳐 전지구적인 기상이변이 일어난다. 20세기초 학자들은 바람 외에 남반구의 기압계의 변화도 주요 원인으로 지목하였으며, 1980년대부터는 전지구적 연구프로그램이 진행되어 엘니뇨를 예측하고 있다. 그래서 영향권 내의 국가들은 곡물생산계획을 새로 세우는 등 가능한 준비를 한다.

69.로봇의 등장

로봇이라는 말은 체코어로 '노동'이라는 뜻인데 기계의 이름으로 쓰기 시작한 것은 1920년대부터였다. 그러나 스스로 움직이는 로봇은 그보다 훨씬 전에 있었다. 1700년대에 와서 유럽의 정밀 기계 기술의 발달은 거의 완숙의 경지에 이르렀는데, 이 때 등장한 자동 시계 인형 같은 것은 제법 복잡한 움직임도 가능해 보는 사람을 즐겁게 했다. 예를 들면 한 문장을 처음부터 끝까지 써내는 장치도 있었다. 이런 초기의 로봇은 모두 복잡한 톱니바퀴와 지레로 움직였다.

우리가 흔히 로봇을 생각할 때 연상하는 전자 제어 로봇은 20세기에 들어와 비약적인 발전을 보였다. 특히 컴퓨터를 이용한 제어 계측 기술의 계발과 마이크로 프로세서를 이용한 집적 회로의 설계가 가능해지면서 성능이 더욱 뛰어나면서도 정교한 작업을 할 수 있는 고품질의 로봇이 생산되기 시작했다.

이러한 로봇은 응용 분야도 다양해서 많은 산업 현장, 병원, 등에서 그 진가를 발휘하고 있다. 특히 정교한 작업을 요구하는 수술이나 인간이 하기에는 너무 위험한 작업등이 제어 계측 로봇의 역할이 됨에 따라 인간이 로봇에 의존하는 정도는 더욱 증가하고 있다. 앞으로 인공 지능의 발전과 컴퓨터 기술의 획기적인 발전으로 인간처럼 사고하고 행동하는 로봇도 탄생될 때가 얼마 남지 않았다.

70.펄서의 발견

1967년 천문학자 조셀린 벨과 앤소니 휴이쉬는 전파망원경을 이용해 처음 펄서를 발견했다. 이 발견은 허블의 우주팽창 발견과 함께 20세기 천문학상의 최대 성과 중의 하나이다.

펄서는 빠르게 자전하면서 규칙적으로 강한 전파를 방출하는 중성자별이다. 이러한 중성자별은 초신성이라고 하는 격렬하게 폭발하는 별의 중심핵이 안쪽으로 붕괴하여 압축될 때 만들어진다. 벨과 휴이쉬의 발견 이후 300개 이상의 펄서가 관측되었다.

전파 펄서의 자전 주기를 주의 깊게 측정해보면 펄서의 주기가 아주 점진적으로 느려지는 것을 알 수 있다. 펄서의 현재 주기와 이 느려지는 비율의 평균값과의 비를 통해 펄서의 나이를 계산할 수 있는데, 이 나이는 다른 방법으로 측정한 나이와 일치한다.

또한 펄서 관측에서는 상대성 이론을 지지하는 결과도 나왔다. 1974년 미국의 테일러와 헐스는 보이지 않는 동반성과 쌍성을 이루는 펄서를 관측했다. 이 두 별은 가까운 거리에서 초속 약 300km의 속도로 8시간마다 서로 공전하는데, 여기서 방출되는 중력파는 에너지를 빼앗아 달아나기 때문에 두 별이 점점 접근하여 공전주기가 짧아진다. 관측결과는 공전 주기가 매년 약 1만분의 1초씩 짧아진다는 것을 보여주었고, 이는 상대성 이론의 예측과 일치했다.

71.카오스 이론 등장

카오스 이론의 출발은 '나비 효과'라고 부르는 현상의 발견에서 비롯되었다. 전문 용어로는 '초기 조건에의 민감한 의존성'이라는 개념인데, 반 농담조로 나비 효과라고 부르는 것이다. 즉 나비 한 마리가 북경에서 공기를 살랑거리면 다음 달 뉴욕에서 폭풍이 일어날 수도 있다는 것이다. 자연 속에 숨어있는 이러한 카오스를 연구하는 새로운 사고방식과 방법이 바로 카오스 이론이다.

기상학자인 로렌츠는 컴퓨터를 이용하여 몇 가지 기상 조건과 운동방정식을 입력시켜 기상이 어떻게 변하는가를 예측하는 모의실험을 프로그램으로 만들어 보았다. 기온과 기압 그리고 풍속 등을 입력시키고 시간에 따른 기후의 변화를 살펴보는 것이었는데, 소수점 이하의 작은 차이를 가진 입력의 결과로 인해 엄청나게 다른 기후들이 나타나는 것을 발견하였다. 이것은 방법상의 문제가 아니고 기상현상이 근본적인 특성, 즉 카오스적 특성을 갖고 있다는 것을 보여주는 것이었다. 달리 말하면 이것은 기본적으로 장기 기상 예측은 불가능함을 말해주는 것이었다.

카오스 이론은 복잡한 자연 현상에도 어떤 보편성이 있는 것이고 그것은 적절한 변수와 방정식을 입력하고 컴퓨터의 엄청난 연산능력을 빌리면 충분히 계산이 가능한 것이라고 본다. 혼돈 속에 숨어 있는 질서정연한 자연 현상을 밝혀낼 수 있는 가능성을 열어준 카오스 이론은 수학, 물리학, 기상학, 생물학, 의학, 천문학, 경제학 등 여러 분야에 걸쳐 새로운 사고방식의 시초가 되었다.

72.상용 마이크로프로세서 최초 도입

스탠퍼드대학 인근의 실리콘 밸리는 집적 회로와 마이크로프로세서 개발 등을 선도하면서 20세기 반도체 혁명을 주도했다. 1959년 텍사스 인스트루먼트 회사의 킬비와 페어차일드회사의 로버트 노이스는 최초의 집적 회로인 IC를 개발했다. 이후 IC는 더욱 집적화가 진행된 대규모 집적회로로 계속 발전되었다.

1968년 페어차일드의 로버트 노이스와 그의 오랜 동료인 고든 무어가 주축이 되고 앤드류 그로브가 합류해서 인텔(Intel)이라는 회사가 실리콘 밸리에서 창립되었다. 인텔은 일본의 계산기회사인 비지콤과의 계약을 바탕으로 스탠퍼드대학 화학과 교수였던 테드 호프의 감독 아래 단일한 칩 속에 모든 연산과 논리 회로가 가능한 특별한 목적의 칩을 개발했고, 마침내 1971년 11월 최초의 마이크로프로세서를 개발, 시판하게 되었다.

최초의 마이크로프로세서 Intel4004는 2250개의 트랜지스터를 집적한 것이었다. 이 마이크로프로세서의 개발로 컴퓨터의 성능은 비약적으로 향상되면서도 그 부피를 획기적으로 줄일 수 있게 됨으로써 컴퓨터 업계에 일대 혁신이 일어났다.

73.CT와 MRI 도입

CT(computed tomography)로 불리는 컴퓨터 단층촬영은 1972년 영국의 하우스필드와 앰브로스가 개발한 것으로 X선을 사용한다. X선 사진은 한 방향의 그림자만으로 이루어진 2차원영상이기에 사물의 정확한 모습을 보여주는데 한계가 있지만, CT는 여러 방향에서 X선을 쪼여 여러 개의 그림자를 만들어 이를 컴퓨터로 합성하여 실제에 가까운 모습을 만들어내는 것이다. 보통 CT사진은 척추와 수직인 방향의 단면영상을 얻기에 단층촬영이라 한다.

MRI(magnetic resonance imaging)는 자기공명영상법을 말하는 것으로 1973년 라우터부르가 개발하여 70년대 후반 영국에서부터 의학적 응용이 시작되었다. 이것의 원리는 자석에서 발생하는 자기장으로 생명체내에 존재하는 물분자의 양성자 공명을 측정해 생체내부를 촬영하는 것이다. 물이 많은 부분은 강한 신호를, 뼈처럼 물이 적은 부분은 약한 신호를 방출하는데 이 차이를 이용하여 단층사진을 만들어내는 것이다.

CT의 개발로 의학은 비약적인 발전을 거두었는데, 특히 두개골에 싸여 촬영이 어려웠던 뇌의 해부학적 구조와 질환을 밝히는 데 큰 기여를 하였다. MRI는 CT보다 선명하고 X선을 사용하지 않으므로 반복촬영이 가능하다는 장점이 있다. 현재 의사들은 수술을 하기 이전에 CT나 MRI 촬영을 통해 몸 내부를 미리 본 다음 수술에 들어간다.

74.심해저 열구 근처의 생명체 발견

차갑고 빛이라곤 전혀 없는 심해저는 오랫동안 생물이 거의 살지 않을 것이라고 여겨져 왔다. 그러나 이 불모지에도 열대우림을 방불케 할 정도로 수많은 해저생물들이 살아가고 있음이 확인되었다. 심해저에 살고 있는 생물의 종 수는 대략 1천만에서 1억에 이를 것으로 추정되고 있다.

1960년대 후반부터 해저에서 표본을 채취하는 방식으로 심해의 생물에 대한 조사가 진행되었다. 초기의 연구에서도 엄청난 수의 작은 생물체가 채집되었으나 심해탐사는 막대한 비용과 숱한 기술적 어려움이 있었다. 1970년대에 이르러 심해탐사는 대서양과 태평양의 여러 지역으로 확장되었고 새로운 기구들이 개발되면서 활기를 띠게 되었다. 그 결과 심해의 열수(熱水) 분출 지역에서도 생물군집이 발견되었다. 이 생물들은 지각이 벌어진 틈에서 뿜어져나오는 메탄황화수소 등을 에너지원으로 삼고 있다. 심해저에는 햇빛이 미치지 못하므로 광합성을 하는 식물은 자랄 수 없는 것이다.

이곳에서는 열수와 함께 분출되는 유황을 이용해 유기탄화수소를 합성하는 유황세균을 바탕으로 하여 독자적인 먹이사슬이 형성되어 있으며, 열수가 분출되는 짧은 기간에 번식을 하기 위해 놀랄 만큼 빠른 성장속도를 보이는 동물도 발견되었다. 오랜 진화과정에서 생물체들은 상식적으로는 생존이 불가능하게 보이는 환경에서도 훌륭한 생존방식을 찾아냈던 것이다.

75.WHO, 천연두 정복을 선언

1980년 5월 8일 세계보건기구는 지구상에서 천연두가 완전히 퇴치되었음을 선언했다. 하나의 전염병이 완전히 정복된 이와 같은 일은 인류 역사상 처음 있는 일이었으며, 보건의료분야의 역사적인 쾌거로 기록되고 있다.

천연두는 오랫동안 인간이 가장 두려워하던 질병 중의 하나였으며, 18세기 서구사회에서 가장 중요한 어린이 사망원인 중의 하나이기도 했다. 그런 질병이 이처럼 성공적으로 퇴치될 수 있었던 데에는 18세기 말 제너(Edward Jenner, 1749-1823)에 의한 우두법의 개발과 그것의 광범위한 보급이 이루어졌기 때문이다. 우두법은 19세기부터 점차 보급되기 시작하여 20세기 후반에 이르러서는 사실상 세계 모든 지역에 구석구석까지 보급되었다.

천연두가 이처럼 성공적으로 퇴치될 수 있었던 것은 천연두의 전염성이 특별히 강하지는 않았고, 동물숙주가 있지도 않았고, 쉽게 발견되고 진단되었으며, 사람들에 의해 매우 경계되었다는 점 등 다른 전염병들과 사정이 좀 달랐기 때문이기도 했지만 역시 효과적인 백신의 개발과 그것의 광범위한 보급을 그 가장 중요한 이유로 꼽지 않을 수 없다.

천연두의 완전 정복은 다른 전염병의 퇴치에 대해서도 희망을 가지게 하는 근거로 계속해서 거론되고 있다.

76.IBM 호환용 PC의 등장

IBM은 1981년에 개인용 컴퓨터 시장에 진입하면서 자신이 개발한 컴퓨터의 사양과 설계를 공개하였다. 이 때 IBM은 인텔의 마이크로프로세서를 가져다 썼으며, 시스템 소프트웨어로는 마이크로소프트의 MS-DOS를 채택하였다. IBM의 이러한 전략은 애플 컴퓨터가 장악하고 있었던 당시의 PC 시장에 손쉽게 진입하기 위한 목적에서 비롯되었다. IBM은 자신이 개발한 롬 바이오스를 독점함으로써 PC 시장에 대한 통제권을 유지하려는 계산을 가지고 있었다.

그러나 곧이어 IBM PC와 호환성을 갖는 바이오스가 다른 기업들에 의해 개발되었다. 이제 IBM이 아니어도 인텔의 마이크로프로세서를 구입하여 IBM 컴퓨터를 만들 수 있게 되었고, MS-DOS에 맞추어 IBM용 응용소프트웨어를 제작할 수 있게 되었다.

이러한 개방 시스템으로의 전환은 컴퓨터 산업의 판도에도 커다란 영향을 미쳤다. 과거에는 각 컴퓨터 기업이 부품생산에서 유통에 이르는 모든 단계를 수행하면서 각자의 컴퓨터 제품을 가지고 경쟁했던데 반해, 개방 시스템으로 전환된 이후에는 컴퓨터의 각 구성품마다 독자적인 시장이 형성되고 각각의 시장에서 전문기업들이 경쟁하는 체제로 바뀐 것이다.

IBM은 PC 시장에서 그다지 높은 점유율을 획득하지 못했지만 IBM 호환용 PC는 PC 시장의 대부분을 차지하면서 실질적인 표준으로 자리잡았고, 이제 개인용 컴퓨터가 없는 사무실이나 공부방은 생각하기 힘들 정도가 되었다.

77.PC 운영체계 DOS의 등장

1975년 1월 <파퓰러 일렉트로닉스>가 개인용 컴퓨터의 시대를 알린 이후, PC는 눈부신 발전을 거듭하며 정보화 사회를 선도하고 있다. 이제 PC가 없는 사무실이나 가정은 생각하기 힘들 정도가 되었다.

개인용컴퓨터를 사용하기 위해서 가장 중요한 것은 바로 운영체제(OS: operating system)이다. IBM이 PC를 만들기 이전에 개인용컴퓨터 시장을 장악하고 있던 애플은 운영체계로 게리 킬달이 만든 CP/M을, CPU로 Z-80을 사용하고 있었다. 애플은 8비트 컴퓨터였기 때문에 PC의 초기 대중화에는 큰 기여를 했으나 16비트 컴퓨터의 출현을 원하던 사용자들의 요구를 만족시키지는 못했다.

세계 최대의 컴퓨터 업체인 IBM이 PC를 만들기 시작하면서 새로운 전기가 마련되었다. 1980년 7월 IBM은 이 새로운 16비트 컴퓨터에 장착할 운영체제의 개발을 하버드 대학을 중퇴하고 당시 25세에 불과했던 빌 게이츠에게 맡겼다. 게이츠와 그의 동료들은 1981년 6월 비로소 IBM PC의 운영체계를 완성하였다. 그는 IBM에 비밀설계사양을 공개하도록 설득해 마침내 PC분야에서 개방성 시스템으로 사용될 수 있도록 한다는 동의를 얻어낼 수 있었다. 그 결과 다른 사람들도 운영체제의 원리를 알고 그에 걸맞는 응용소프트웨어를 속속 개발했다. 1984년 경에 이르러 MS-DOS는 200만 본 이상 팔려 시장을 거의 완전히 장악했다.

이후 마이크로소프트사에 의해 '윈도우'가 개발되자 그 모습을 자주 볼 수는 없게 되었지만, 프로그램을 공개한다는 DOS의 발상의 전환에 의해 개인용 컴퓨터 혁명이 앞당겨진 것은 부정할 수 없는 사실이다.

78.에이즈 바이러스의 발견

후천성면역결핍증, 즉 에이즈(AIDS: Acquired Immune Deficiency Syndrome)는 인체의 면역체계를 손상시키는 바이러스성 질환으로 치명적이고, 마땅한 치료법이 없으며, 성교를 통해 전염된다는 특성 때문에 20세기의 '천형'이라고도 불린다. 1979년 미국 조지아주 애틀랜타 질병 관리센터에서 최초로 보고되었지만 1981년에 결정적으로 확인되었다.

에이즈 바이러스는 프랑스 파스퇴르 연구소의 연구진들에 의해 림프절증관련바이러스(LAV)로, 미국의 연구자들에 의해 인간T세포림프친화성바이러스 III형(HTLV-III)으로 명명되었다가 1986년 동일한 것으로 판명되어 인간면역결핍바이러스(HIV-1)로 이름이 통일되었다. HIV바이러스는 면역체계의 여러 가지 방어를 조율하는 역할을 하는 T세포를 공격하여 림프구(백혈구)의 감소를 통해 신체 면역체계를 손상시킨다.

에이즈를 일으키는 바이러스의 발견으로 이 질병에 대한 무차별적인 공포는 어느 정도 진정되었으나, 아직까지는 이에 대한 백신이나 치료약이 전혀 없어 21세기 이 병을 치유하기 위한 의학자들의 피나는 노력이 기대된다. 다만 1987년 아지도티미딘이라는 약물이 체내에서 에이즈 바이러스의 복제를 억제하는 데 어느 정도 효과적이라는 것이 밝혀지기는 했다.

79.인터넷을 통한 WWW 탄생

1983년 이후 인터넷 프로토콜이 표준화된 후 인터넷은 전자메일, 파일전송, 고퍼, 네트워크 뉴스, 공개 게시판 등등 다양한 용도로 주로 정부와 대기업 그리고 수많은 학술전산망을 통해 퍼져나갔다. 1985년 미국 국립과학재단이 NSFNET를 구축할 때에 바로 이 ARPA의 인터넷 프로토콜인 TCP/IP를 통신의 기본 프로토콜로 채택했다. 이에 따라 NSFNET는 인터넷의 기간 전산망 역할을 하게 되었고, 더욱 급속도로 대중화되어 갔다.

이러한 인터넷이 단순한 문서정보교환을 넘어서 멀티미디어 정보통신으로 범위를 넓히는 데 커다란 역할을 한 것은 1989년 스위스의 CERN의 과학자들에 의해 개발된 월드-와이드-웹(WWW)의 출현이었다. 즉 월드-와이드-웹에서는 http라는 새로운 응용 프로토콜을 사용해서 하이퍼 문장을 마우스로 간단히 눌러 전세계 네트워크를 연결할 수 있게 되었고, 그 결과 인터넷은 보다 대중에게 가까워졌으며, 음성, 동화상 등 다양한 정보를 주고받는 인터넷 멀티미디어 시대가 열리게 되었다.

인터넷은 네트워크 자체에 다량의 정보를 갖고 있다는 특성 때문에 21세기 정보화사회의 가장 핵심적인 도구가 되었으며, 사람들의 상거래, 정보획득은 물론 생활의 양식까지 바꾸고 있다. 자동차가 없는 20세기를 생각할 수 없듯이 인터넷이 없는 21세기는 상상할 수 없다. 그리고 그 중심에 월드-와이드-웹이 있는 것이다.

[니뇌]

감사합니다.ㅏ 잘 쓸게요