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서울시립과학관

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나만의 특별한 과학경험, 서울시립과학관

서울의 일상이 과학이 되는 곳 서울시립과학관입니다. 흔히 과학관은 과학을 ‘체험’하는 공간이라고 합니다. ‘과학체험’은 어떤 것일까요? 화려한 공간에 놓인 멋진 전시물들을 가능한 많이 작동시켜 보는 것일까요? 놀이공원에서처럼 탈 것에 올라 신나게 몸을 흔드는 것일까요? 서울시립과학관은 다르게 생각합니다. ‘과학관 사람들’이 고민해서 만들어 낸 과학전시물과 과학실험 프로그램, 과학자들의 강연이 있는 과학관. 이곳에서 잠시 시간을 내어 생각하고, 친구나 가족과 이야기하면서 얻게 되는 ‘아하!’의 순간, 그 순간에 여러분이 과학체험을 하고 있다고 서울시립과학관은 믿습니다. 그래서 저희는 과학체험을 ‘과학경험’이라 부르기로 했습니다. 단순히 작동시키고, 타보는 ‘체험’이 아닌 관찰하고 이해하며 얻는 ‘경험’이죠. 방문하시는 분들 모두에게 저마다 다른 ‘과학경험’, ‘나만의 특별한 과학경험’을 드리기 위해 노력하겠습니다. 서울시립과학관을 방문해주셔서 감사합니다!...

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우리가 알지 못했던 IT개발자의 이야기ㅣ장애를 만드는 IT, 장애를 없애는 ITㅣ류성두(앱 뱅크샐러드 개발자)

IT 개발 현장에서 ‘에지 케이스(Edge Case)’는 제품의 품질을 결정하는 핵심 요소입니다. 이는 오디오 볼륨을 가장 작게 줄이거나 최대치로 높였을 때처럼 시스템이 극한의 상황에서도 안정적으로 작동하는지를 확인하는 과정입니다. 많은 이들이 장애인을 위한 기능을 특별한 예외 상황으로 여기며 대응하기 어렵다고 생각하곤 하지만, 사실 소프트웨어 개발자들에게 이러한 예외 처리는 일상적인 업무와 다름없습니다. 0부터 999까지의 계산을 검증하는 단순한 작업조차 수많은 경우의 수를 포함하듯, 에지 케이스를 중심에 두고 설계하는 것은 제품 완성도를 높이는 기본 중의 기본입니다. 우리가 일상에서 접하는 단순한 정보 한 줄 뒤에는 개발자들의 치열한 고민이 숨어 있습니다. 날짜를 표시하는 기능을 예로 들면, 하루가 24시간이 아니거나 1년이 365일이 아닌 특수 상황들이 존재합니다. 서머타임에 따른 시간 변화, 400년 주기로 바뀌는 윤년의 규칙, 심지어 지구 자전 속도 변화로 인한 윤초까지 고려해야 합니다. 이처럼 지극히 평범해 보이는 기능조차 복잡한 물리적, 문화적 변수를 아우르는 에지 케이스들의 집합체입니다. 장애를 고려하는 기술적 접근 역시 이러한 복잡성을 해결하며 더 넓은 세계를 포용하려는 시도와 맞닿아 있습니다. 초기 스마트폰 개발은 고정된 화면 크기에 맞춰 기능을 구현하는 단순한 방식이었습니다. 하지만 기기의 종류가 다양해지고 화면 비율이 변하면서 기존의 방식은 한계에 부딪혔습니다. 화면이 바뀔 때마다 코드를 임시방편으로 수정하는 방식은 확장이 불가능했기 때문입니다. 이에 대한 해결책으로 등장한 ‘오토 레이아웃’은 개별 요소 간의 관계를 설정하여 어떤 환경에서도 유연하게 대응하도록 설계되었습니다. 이는 단순히 화면 구성을 넘어, 모든 언어와 환경에서 작동하는 보편적 설계를 가능하게 했습니다. 장애인을 위한 접근성 도구가 사실은 가장 효율적인 기술적 확장성을 제공하는 열쇠가 된 셈입니다. 시각장애인을 위한 화면 읽기 기능인 보이스오버는 IT 접근성의 정수를 보여줍니다. 이 기능은 정보를 음성으로 전달할 뿐만 아니라, 키보드 내비게이션이나 자동화된 소프트웨어 테스트의 기반이 되기도 합니다. 컴퓨터는 인간의 눈과 같은 시각 체계가 없기에 논리적인 구조로 화면을 이해하기 때문입니다. 결국 장애를 고려한 설계는 별도의 노력이 아니라, 기기 간의 유연함을 확보하는 과정입니다. 다양한 환경에 적응할 수 있는 적응력을 확보하는 것이야말로 프로그래밍의 참된 가치이며, 그 기준을 가장 명확하게 제시하는 지점이 바로 장애 접근성이라고 할 수 있습니다. 역사적으로 볼 때 세종대왕이 창제한 한글은 가장 혁신적인 정보 접근성 기술이었습니다. 국가적 위기 상황에서 백성 개개인의 지혜를 모으기 위해 모든 사람이 쉽게 배울 수 있는 문자를 만든 것입니다. 오늘날 인류는 기후 위기와 같은 전 지구적 과제에 직면해 있으며, 우리는 누구의 머릿속에서 이 위기를 타개할 혁신적인 아이디어가 나올지 알 수 없습니다. 따라서 정보 접근성을 강화하여 장애인을 포함한 모든 구성원의 참여를 이끌어내는 것은 단순한 배려를 넘어 인류의 생존을 위한 필수적인 전략입니다. 기술의 문턱을 낮추는 일이 과학 기술이 나아가야 할 진정한 방향입니다.

우리가 알지 못했던 IT개발자의 이야기ㅣ장애를 만드는 IT, 장애를 없애는 ITㅣ류성두(앱 뱅크샐러드 개발자)
서울시립과학관누구나 마을 온라인 강연
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IT란 무엇인가, 장애란 무엇인가ㅣ장애를 만드는 IT, 장애를 없애는 ITㅣ류성두(앱 뱅크샐러드 개발자)

정보기술(IT)은 현대의 전유물이 아니라 인류 문명의 탄생과 궤를 같이해 온 핵심 기술입니다. 과거에는 문자를 통해 정보를 저장하고 전달하는 능력이 국가의 흥망성쇠를 결정짓는 전략적 자산이었습니다. 전쟁의 승패를 가르거나 고급 정보를 선점하는 것은 늘 권력의 핵심이었으며, 이는 정보기술(IT)이 단순히 최첨단 컴퓨터 공학에 국한된 것이 아님을 시사합니다. 인류 역사는 누가 더 효율적으로 정보를 관리하고 활용하느냐에 따라 발전해 왔으며, 이러한 정보기술(IT)의 본질은 오늘날까지도 변함없이 이어지고 있습니다. 20세기 중반에 이르러 정보의 양은 개인이 감당할 수 없을 정도로 폭발했습니다. 바네바 부시는 '메멕스(Memex)'라는 개념을 통해 인간의 기억을 확장하고 지식 간의 유기적인 연결을 제안했습니다. 이는 오늘날의 하이퍼링크와 인터넷의 근간이 되었습니다. 21세기 정보기술(IT)이 이전 시대와 구별되는 지점은 정보를 독점하던 시대에서 개방과 공유의 시대로 패러다임이 전환되었다는 점입니다. 월드와이드웹(WWW)의 성공 비결 역시 기술적 우위보다는 누구나 접근하고 개선할 수 있는 개방성에 있었습니다. 현대 정보기술(IT) 혁신의 진정한 가치는 접근성에 있습니다. 제임스 웹 우주망원경의 데이터를 전 세계 과학자들이 실시간으로 공유하며 우주의 비밀을 파헤치는 협력은 접근성이 가져온 거대한 변화입니다. 또한, 물리적 거리에 상관없이 집 안에서 전 세계의 다양한 콘텐츠를 소비할 수 있게 된 것도 정보기술(IT)이 정보의 장벽을 낮춘 덕분입니다. 과거에는 소수만 누리던 고급 정보와 문화적 혜택이 보편화되면서, 접근성은 현대 사회를 지탱하는 가장 중요한 키워드이자 기술 발전의 지향점이 되었습니다. 장애라는 개념은 산업화 과정에서 사회적 필요에 의해 만들어진 측면이 큽니다. 과거 지역 사회에서는 각자의 능력에 맞는 역할을 수행할 수 있었으나, 공장 중심의 산업화는 규격화된 신체를 요구하며 '장애'라는 분류를 탄생시켰습니다. 그러나 장애는 개인의 신체적 손상 때문이 아니라, 그를 염두에 두지 않은 사회적 설계로 인해 발생합니다. 계단이 있는 버스는 신체 조건에 따라 누군가에게는 장벽이 되지만, 저상버스는 모두에게 이동의 자유를 보장합니다. 즉, 장애는 사회가 해결해야 할 설계의 문제입니다. 차별의 근간이 되는 선입견은 인류가 위험으로부터 자신을 보호하기 위해 진화시켜 온 생존 본능입니다. 매 순간 모든 정보에 의문을 품는 대신 기존의 경험을 바탕으로 빠르게 판단하는 것은 뇌의 효율성을 높이는 방법이기도 합니다. 하지만 이러한 본능적 차별을 인지하고 의식적으로 경계하는 과정은 마치 '두뇌로 하는 팔굽혀펴기'와 같습니다. 인간인 이상 차별과 선입견에서 완전히 자유로울 수는 없지만, 이를 당연하게 여기지 않고 끊임없이 되돌아볼 때 비로소 더 포용적인 사회를 위한 변화가 시작됩니다.

IT란 무엇인가, 장애란 무엇인가ㅣ장애를 만드는 IT, 장애를 없애는 ITㅣ류성두(앱 뱅크샐러드 개발자)
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#2_곰팡이의 유용성과 번역가의 이모저모ㅣ김은영 역자[달작한사이언스_3월 : 작은것들이 만든 거대한 세계]

곰팡이는 자연계의 진정한 연금술사로 불립니다. 이들은 지구상의 거의 모든 물질을 분해할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 심지어 방사능까지 소화해낼 정도로 그 생태적 범위가 광대합니다. 곰팡이는 특정 물질을 분해했던 효소와 대사 과정에 대한 기억을 자신의 게놈 안에 휴면 상태로 보존하는 특이한 성질을 지니고 있습니다. 새로운 환경에 놓이면 처음에는 잠시 멈춰 있는 듯 보이지만, 이내 게놈 속의 기억을 되살려 효소를 내뿜으며 물질을 분해하기 시작합니다. 이러한 천재적인 네트워크 능력은 폐기물을 새로운 자원으로 재창조하는 놀라운 가능성을 보여줍니다. 이러한 곰팡이의 특성을 활용해 유해한 쓰레기를 유용한 자원으로 바꾸려는 시도가 이어지고 있습니다. 담배꽁초에 농축된 발암 물질을 제거하며 버섯을 키우거나, 버려진 기저귀를 배지로 삼아 영양가 높은 느타리버섯을 재배하는 사례가 대표적입니다. 비록 기성세대에게는 심리적인 거부감이 클 수 있으나, 자원 순환이라는 관점에서 이는 매우 혁신적인 접근입니다. 흥미로운 점은 이러한 발견들이 제도권 안의 정규 과학자들보다 현장에서 직접 발로 뛰며 실험하는 시민 과학자들에 의해 주도적으로 이루어지고 있다는 사실입니다. 과학 서적을 번역하는 일은 단순히 외국어를 옮기는 작업을 넘어, 지식의 씨앗을 우리 사회에 뿌리는 가치 있는 과정입니다. 우연한 기회에 전공 서적과 정신의학 자료를 번역하며 시작된 이 길은, 하룻밤을 꼬박 새워 대학 노트에 한 자 한 자 적어 내려가던 열정에서 싹텄습니다. 전문 출판사에서의 경험과 수많은 편집자와의 인연은 전업 번역가로서의 단단한 기반이 되었습니다. 수년간 과학의 언어를 우리말로 다듬어 오며 느낀 것은, 번역 작업이 지루한 반복이 아닌 번역가 스스로를 끊임없이 재충전하고 세계관을 확장하는 즐거운 탐험이라는 점입니다. 많은 이들이 번역가에게 가장 필요한 역량으로 뛰어난 외국어 실력을 꼽지만, 실제 현장에서 가장 결정적인 차이를 만드는 것은 탄탄한 모국어 실력입니다. 외국어 능력은 기본 전제일 뿐, 원문의 맥락을 정확히 파악하여 이를 유려한 한국어 문장으로 구현해내는 문해력이 번역의 질을 결정합니다. 최근 짧은 문장에만 익숙해진 환경 탓에 긴 호흡의 글을 다루는 능력이 약화되고 있습니다. 번역을 운동에 비유한다면 외국어 학습은 근육을 만드는 훈련이며, 꾸준한 독서는 그 근육을 유지하고 성장시키는 필수적인 단백질 섭취와 같습니다. 훌륭한 과학 교양서는 본문만큼이나 미주와 에필로그에 풍성한 지적 통찰을 담고 있는 경우가 많습니다. 뇌 오가노이드나 장내 미생물과 같은 최신 과학 주제를 깊이 있게 다루는 미주는 독자들에게 본문 이상의 새로운 시각을 제공합니다. 저자가 곰팡이에 매료된 특별한 환경에서 자라며 과학적 상상력을 키웠듯이, 우리 또한 책을 통해 보이지 않는 작은 세상과 지하 세계의 이야기를 탐구하며 인식의 지평을 넓힐 수 있습니다. 지식의 깊이와 상관없이 새로운 발견을 즐거워하는 태도야말로 우리가 과학과 책을 대하는 가장 바람직한 자세일 것입니다.

#2_곰팡이의 유용성과 번역가의 이모저모ㅣ김은영 역자[달작한사이언스_3월 : 작은것들이 만든 거대한 세계]
서울시립과학관[과학강연] 2022 달작한 사이언스
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설명가능한 의료인공지능과 질병고위험군 조기예측을 위한 도전|보건의료빅데이터실험실ㅣ변해원교수(인제대학교) [연구현장속으로/토요과학강연]

현대 의학에서 치매 고위험군을 조기에 예측하는 것은 매우 중요한 과제입니다. 기존에는 주로 MRI나 CT와 같은 영상 자료를 활용해 치매를 진단하려는 시도가 많았지만, 사실 치매는 아주 경미한 단계에서부터 행동 패턴, 인지 능력, 기억력과 같은 신경 심리학적 지표에서 변화가 나타나기 시작합니다. 보건의료 빅데이터 연구팀은 이러한 지표와 개인의 구체적인 행동 데이터를 수집하여, 인공지능(AI) 및 머신러닝 기술을 기반으로 치매 고위험군을 더욱 명확하게 판별하는 연구를 수행하고 있습니다. 보건의료 빅데이터의 활용은 단순히 수치화된 기록에 머무르지 않고, 우리 일상의 다양한 정보 분석으로 확장되고 있습니다. 질병뿐만 아니라 개인의 전반적인 건강 상태와 사회적 기능을 종합적으로 파악하기 위해 국제적인 분류 체계를 연구에 도입하고 있습니다. 이러한 다각적인 데이터 융합은 현대 사회의 복합적인 보건 문제를 해결하고 개인 맞춤형 헬스케어 서비스를 실현하는 데 매우 중요한 역할을 수행하게 될 것입니다. 인공지능(AI) 기술이 고도화됨에 따라 단순한 결과 도출을 넘어 그 과정이 왜 그렇게 나타났는지를 설명하는 '설명 가능한 인공지능(XAI)'의 중요성이 커지고 있습니다. 머신러닝 모델이 예측한 결과가 의료 현장에서 신뢰를 얻기 위해서는 그 판단 근거를 인간이 이해할 수 있는 방식으로 제시해야 하기 때문입니다. 이러한 기술 도입 과정에는 여러 도전과 쟁점이 존재하지만, 이를 통해 인공지능(AI)은 의료 서비스의 투명성을 높이고 전문가와 환자 사이의 신뢰를 구축하는 도구로 자리매김할 것입니다.

설명가능한 의료인공지능과 질병고위험군 조기예측을 위한 도전|보건의료빅데이터실험실ㅣ변해원교수(인제대학교) [연구현장속으로/토요과학강연]
서울시립과학관[과학강연] 2022 토요과학강연
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#1_곰팡이와 지의류가 만든 거대한 세계ㅣ김은영 역자[달작한사이언스_3월 : 작은것들이 만든 거대한 세계]

생물학자 멀린 셸드레이크의 저서 '작은 것들이 만든 거대한 세계'는 보이지 않는 곳에서 생태계를 지탱하는 균류의 경이로운 세계를 조명합니다. 원제인 '얽혀 있는 삶(Entangled Life)'이 시사하듯, 균류는 땅속에서 식물 뿌리와 촘촘하게 얽혀 거대한 네트워크를 형성하며 살아갑니다. 저자는 직접 균류의 열기를 느끼고 성분을 체험하며 이들의 분해력과 물질 생산 능력을 깊이 있게 연구했습니다. 이 책은 단순히 생물학적 정보를 전달하는 데 그치지 않고, 작은 균류가 다른 유기체와 연합하여 어떻게 우리 지구의 생태계를 더 건강하고 풍요롭게 만드는지를 대비적인 시각으로 보여줍니다. 지의류는 균류와 조류가 결합하여 탄생한 독특한 공생체로, 생물학의 오랜 정설을 깨뜨린 흥미로운 존재입니다. 과거에는 단순한 이중 결합으로 여겨졌으나, 최근 DNA 분석을 통해 수많은 박테리아와 여러 균류가 섞인 복잡한 공동체임이 밝혀졌습니다. 이들은 각자의 성질을 유지하면서도 완전히 새로운 생명체처럼 기능하며, 진화의 역사에서 식물이 육상으로 진출하는 데 결정적인 역할을 했습니다. 약 6억 년 전 녹조류가 균류를 만나 뿌리를 형성하고 식물의 역사를 시작했다는 점은, 자연 선택이 단순히 개체 간의 경쟁만이 아니라 긴밀한 협력을 통해 이루어진다는 사실을 일깨워 줍니다. 균류는 땅속의 천재적인 네트워크 설계자이자 거대한 천연 컴퓨터와 같습니다. 수천 년을 살아온 뽕나무버섯의 균사는 수백 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있으며, 수조 개의 접합점을 통해 영양분과 탄소를 주고받습니다. 특히 주목할 점은 이 균사들이 전기 신호를 통해 정보를 교환한다는 가설입니다. 마치 뇌의 신경전달물질이나 컴퓨터의 논리 회로처럼 작동하는 이 네트워크는 토양과 식물의 상태를 실시간으로 공유하며 생태계를 조율합니다. 우리가 이들이 주고받는 신호를 완벽히 해석할 수 있게 된다면, 지구 생태계가 품고 있는 방대한 정보의 창고를 열 수 있는 열쇠를 얻게 될 것입니다. 균류의 생명력은 상상을 초월할 정도로 강력하여 극한 환경에서도 굴하지 않고 살아남습니다. 지의류는 우주선 표면에 붙어 우주의 열악한 환경과 지구 재진입 시의 고온과 압력을 견뎌낼 만큼 강인하며, 완보동물(물곰)보다 수십 배 강한 방사능에서도 생존이 가능합니다. 심지어 체르노빌 원전 사고 현장에서는 방사능을 에너지원으로 삼아 번식하는 균류가 발견되기도 했습니다. 이러한 놀라운 적응력은 진화론이 강조해 온 적자생존의 경쟁 구도를 넘어, 서로 돕고 결합하는 방식이 얼마나 강력한 생존 전략이 될 수 있는지를 증명합니다. 이는 우리가 지구 표면의 상당 부분을 덮고 있는 이 작은 생명체들로부터 배워야 할 지혜이기도 합니다. 균류는 곤충의 행동을 조종하거나 동물의 정신에 영향을 미치는 정교한 생화학적 능력을 갖추고 있습니다. 이른바 '좀비 곰팡이'라 불리는 존재들은 개미나 매미의 뇌를 직접 파괴하지 않고도 특정 물질을 분비해 숙주가 포자를 퍼뜨리기 유리한 장소로 이동하도록 유도합니다. 한편, 인간에게 환각을 일으키는 버섯의 성분은 균류가 의도적으로 사람을 조종하려는 것이라기보다는, 그들이 가진 복잡한 화학 물질을 인간이 특수한 목적으로 이용하는 사례에 가깝습니다. 이처럼 미세한 균류들이 분비하는 화학 신호는 생물권 전체의 행동과 의식을 연결하며, 우리가 인지하지 못하는 거대한 세계의 질서를 유지하고 있습니다.

#1_곰팡이와 지의류가 만든 거대한 세계ㅣ김은영 역자[달작한사이언스_3월 : 작은것들이 만든 거대한 세계]
서울시립과학관[과학강연] 2022 달작한 사이언스
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미세먼지에 관한 연구현황ㅣ미세먼지 생성 : 지구대기의 정교한 화학튜닝ㅣ이미혜(고려대학교)[토요과학강연#17-2부]

지구 대기는 스스로를 정화하는 놀라운 시스템을 갖추고 있습니다. 우리가 숨 쉬는 공기 속에는 산소가 풍부하며, 대기로 유입된 오염 물질들은 산화 과정을 거쳐 결국 지표로 되돌아가게 됩니다. 이 과정에서 일산화탄소와 같은 유해 물질이 제거되는데, 이때 필연적으로 생성되는 물질이 바로 오존과 미세먼지입니다. 대기 중에서 이러한 화학 작용이 일어나지 않는다면 인간의 생존은 불가능했을 것입니다. 성층권에서 만들어진 오존은 대류권으로 내려와 대기 세정제 역할을 수행하며 화학적 균형을 유지하는 중요한 임무를 맡습니다. 대기 화학에 대한 인류의 이해는 그리 오래되지 않았습니다. 1980년대에 들어서야 미국 항공우주국(NASA)을 중심으로 인간의 생존에 필수적인 대기 조성 연구가 본격적으로 시작되었습니다. 과학자들은 DC-8과 같은 대기 관측 항공기에 정밀 장비를 싣고 전 세계 하늘을 누비며 공기 샘플을 직접 채취하고 그 안의 조성을 분석했습니다. 이러한 국제적인 협력 연구는 수십 년에 걸쳐 이어져 왔으며, 과거의 연구 동료들이 시간이 흘러 프로젝트의 핵심 인물로 성장해 다시 만나는 등 대기 과학 발전을 위한 전 지구적 인적 네트워크의 토대가 되었습니다. 최근 도시 대기에서 오존 농도는 지속적인 상승 곡선을 그리고 있습니다. 미세먼지와 달리 오존은 눈에 보이지 않아 상대적으로 관심이 적지만, 생태계에 미치는 영향은 막대합니다. 특히 오존은 기온이 높은 계절에 농도가 짙어지는데, 이 시기는 농작물이 활발하게 성장해야 하는 때와 일치하여 수확량 감소의 직접적인 원인이 됩니다. 사람은 오존 농도가 높을 때 실내로 대피할 수 있지만, 제자리에 뿌리내린 식물들은 이를 고스란히 견뎌내야 하기에 대기 오염의 가장 큰 피해자가 되곤 합니다. 따라서 국제 기준에 맞춘 엄격한 관리가 필요합니다. 미세먼지는 국경을 초월하는 지구촌 공통의 과제입니다. 중국이나 인도의 고농도 사례뿐만 아니라, 싱가포르와 같이 정비된 도시조차 인접 국가의 산불 영향으로 극심한 미세먼지 사태를 겪기도 합니다. 이러한 입자들은 자동차나 공장의 배출물뿐만 아니라 해염, 토양, 심지어 숲속 식물이 내뿜는 피톤치드가 산화되는 과정에서도 만들어집니다. 즉, 미세먼지는 인위적인 오염원과 자연적인 발생원이 복합적으로 작용하여 생성되는 아주 정교하고도 복잡한 대기 화학의 산물이라 할 수 있습니다. 역설적이게도 대기 중의 미세먼지는 구름을 만들고 비를 내리게 하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 미세먼지가 전혀 없다면 상대 습도가 400% 이상이 되어야만 구름 입자가 형성될 수 있는데, 이는 현실적으로 발생하기 어려운 조건입니다. 따라서 적정량의 미세먼지는 지구의 수자원 공급을 위해 반드시 필요합니다. 또한, 미세먼지는 태양 빛과 상호작용하여 우리에게 아름다운 노을을 선사하기도 합니다. 결국 중요한 것은 '정교한 화학적 튜닝'을 통해 대기 물질들이 과하지도 부족하지도 않은 적정 수준을 유지하도록 관리하고 보존하는 일입니다.

미세먼지에 관한 연구현황ㅣ미세먼지 생성 : 지구대기의 정교한 화학튜닝ㅣ이미혜(고려대학교)[토요과학강연#17-2부]
서울시립과학관[과학강연] 21년 토요과학강연
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미세플라스틱이 생체에 미치는 영향 Q&Aㅣ김진수(한국원자력의학원)[토요과학강연#20-3부]

미세플라스틱은 현대 사회에서 피할 수 없는 위협으로 다가오고 있습니다. 연구에 따르면 인간은 일주일에 신용카드 한 장 분량에 달하는 플라스틱을 무의식중에 섭취하고 있으며, 이는 소화 기관을 거쳐 대변으로 배출되기도 하지만 일부는 체내 각 장기에 침투할 가능성이 매우 큽니다. 비록 인체를 대상으로 한 직접적인 임상 실험에는 윤리적, 기술적 한계가 존재하지만, 마우스 실험을 통해 미세플라스틱이 혈류를 타고 심장, 간, 심지어 뇌까지 도달하여 축적된다는 사실이 분명하게 확인되었습니다. 이는 우리가 일상에서 흡수하는 플라스틱 입자들이 단순한 소화 과정을 넘어 전신 순환계에 심각한 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 최근의 국내 연구에서는 방사성 동위원소를 활용하여 미세플라스틱의 체내 이동 경로를 실시간으로 추적하는 놀라운 성과를 거두었습니다. 특히 양전자 방출 단층 촬영(PET) 기술을 이용하면 동일한 개체 내에서 플라스틱 입자가 시간의 흐름에 따라 어느 장기로 이동하고 얼마나 축적되는지를 시각적으로 상세히 관찰할 수 있습니다. 이러한 방식은 미세플라스틱이 전신에 퍼지는 과정을 체계적인 데이터로 정리함으로써, 향후 구체적인 장기별 독성 평가와 질병 연관성 연구를 수행하는 데 있어 핵심적인 기초 자료를 제공합니다. 또한 입자의 종류와 크기에 따라 달라지는 투과성 특성 또한 이 기술을 통해 정밀하게 분석될 수 있습니다. 미세플라스틱의 유해성은 단순히 입자의 존재에 그치지 않고 현대 의학의 질병 치료 효율성에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 현재 암 치료 분야에서는 미세플라스틱이 암세포 주위에서 일종의 방패 역할을 하며 약물 투여 시 암세포가 사멸하는 것을 방해하는 '치료 저항성' 현상에 주목하고 있습니다. 또한 환경 오염물질이 자폐스펙트럼장애와 같은 신경 발달 문제나 기억력 저하에 미치는 영향에 대해서도 심도 있는 연구가 진행 중입니다. 이처럼 미세플라스틱 입자가 세포의 생리적 기전과 상호작용하며 기존의 의료적 처치에 심각한 방해 요인으로 작용할 수 있다는 점은 향후 보건 의학계가 반드시 해결해야 할 중대한 과제입니다. 기존의 환경호르몬 연구가 프탈레이트나 비스페놀 A와 같은 화학 물질의 내분비계 교란에 집중했다면, 최신 연구는 플라스틱 입자 그 자체가 인체에 미치는 물리적 영향까지 그 범위를 넓히고 있습니다. 미세플라스틱은 해산물 섭취와 같은 음식물을 통해서뿐만 아니라, 대기 중의 미세 분진이나 도로 위 타이어 마모 입자 등을 통해 호흡기로도 상당량 흡수됩니다. 공기 중에 비산되는 미세한 고무 조각과 플라스틱 분진은 폐포를 통해 직접 혈류로 유입될 수 있습니다. 우리가 매일 먹는 음식은 물론, 숨 쉬는 공기조차 미세플라스틱 노출로부터 완전히 자유롭지 못하다는 사실은 현대인들에게 커다란 환경적 경각심을 일깨워 줍니다. 미세플라스틱 문제는 단기간의 처방으로 해결될 수 있는 사안이 아니기에 지속적인 과학적 연구와 범국가적인 환경 개선 노력이 필수적입니다. 현실적으로 인류가 플라스틱 섭취를 완전히 차단하기는 매우 어렵지만, 생분해성 플라스틱의 개발과 같은 기술적 혁신과 더불어 플라스틱 사용을 근본적으로 줄이려는 사회적 합의가 병행되어야만 합니다. 지금의 어린이들과 미래 세대의 학자들이 탐구해야 할 이 분야는 단순한 과학적 호기심을 넘어 인류의 건강한 생존과 직결된 시대적 과업입니다. 우리는 미세플라스틱이 인체에 미치는 영향을 명확히 규명하는 동시에, 플라스틱 오염으로부터 보다 안전한 세상을 만들기 위한 노력을 멈추지 말아야 합니다.

미세플라스틱이 생체에 미치는 영향 Q&Aㅣ김진수(한국원자력의학원)[토요과학강연#20-3부]
서울시립과학관[과학강연] 21년 토요과학강연
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수학으로 들여다 보는 생물학 Q&Aㅣ이승규(고려대학교)[토요과학강연 #19-3부]

수리생물학은 생명 현상을 수식으로 정의하고 이를 엄밀하게 수치화하는 학문입니다. 연구 과정에서 마주하게 되는 방대한 데이터와 예외적인 수치들은 환자 개개인의 특성을 반영하는 동시에 표준 모델과의 차이를 식별하는 중요한 단서가 됩니다. 저는 모든 환자에게 공통적으로 적용할 수 있는 표준 모델을 구축하고, 특정 환자가 지닌 구조적 차이를 마치 '틀린 그림 찾기'처럼 분석하여 질환의 원인을 파악하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 방식은 복잡한 생체 구조를 보다 명확하게 이해하는 데 큰 도움을 줍니다. 서로 다른 학문이 만나는 융합 연구에서는 의사소통이 가장 큰 과제로 떠오릅니다. 수학자와 의학자는 동일한 개념을 두고도 서로 다른 용어를 사용하는 경우가 많아, 복잡한 수식을 배제하고 의미 위주로 연구 내용을 전달하는 노력이 필수적입니다. 연구자가 스스로 다양한 분야에 대한 이해도를 높여야만 타 분야 전문가와의 협업이 가능해지며, 이러한 의사소통 역량은 현대 과학 연구에서 점차 그 중요성이 커지고 있습니다. 서로의 언어를 이해하려는 노력은 연구의 깊이를 더해주는 핵심적인 과정이 됩니다. 연구에 필요한 시뮬레이션 프로그램은 대부분 직접 개발하여 사용합니다. 수식 자체를 새롭게 창조하는 과정이 연구의 핵심이기 때문에, 상용 프로그램으로는 독창적인 연구자의 필요를 모두 충족하기 어렵기 때문입니다. 주로 대규모 연산에 적합한 C 언어를 활용해 데이터를 생성하고, 이를 매트랩이나 파이썬과 같은 도구를 통해 시각화합니다. 이처럼 직접 코드를 작성하고 계산 인프라를 구축하는 과정은 수학적 모델의 엄밀성을 확보하는 필수적인 단계이며, 이를 통해 연구의 자율성과 정확도를 높일 수 있습니다. 수학적 모델링의 가치는 팬데믹과 같은 국가적 위기 상황에서도 빛을 발합니다. 확진자와 잠복기 환자, 그리고 비감염자 사이의 수치 변화를 미분방정식으로 구현하면 바이러스의 확산 경로를 효과적으로 예측할 수 있습니다. 이러한 수학적 분석 결과는 거리두기 단계 조정과 같은 실제 방역 정책의 근거로 활용되며, 질병관리청과의 협업을 통해 사회 전반에 실질적인 도움을 주는 중요한 이정표 역할을 수행하고 있습니다. 이는 수학이 단순히 이론에 머물지 않고 현실의 문제를 해결하는 강력한 도구임을 증명합니다. 수리생물학 연구는 단순히 수식을 푸는 데 그치지 않고, 그 도구를 다양한 생명 현상에 적용해 나가는 탐험의 과정입니다. 특정 주제에 국한되지 않고 근육이나 심장 등 여러 분야에 수학적 모델을 적용하며 새로운 가능성을 발견하는 일은 매우 고무적입니다. 수학이라는 학문에 대한 대중의 거부감을 줄이고, 많은 학생이 미래의 과학자로서 자신의 진로를 탐색하는 데 영감을 줄 수 있는 연구를 지속하고자 합니다. 학문적 보람과 사회적 기여가 맞물리는 지점에서 수학은 생명 과학의 새로운 지평을 열어가고 있습니다.

수학으로 들여다 보는 생물학 Q&Aㅣ이승규(고려대학교)[토요과학강연 #19-3부]
서울시립과학관[과학강연] 21년 토요과학강연
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미래에 대비하는 현재의 기후변화, Q&Aㅣ미세먼지 생성 : 지구대기의 정교한 화학튜닝ㅣ이미혜(고려대학교)[토요과학강연#17-3부]

미세먼지는 인간의 호흡기를 넘어 뇌와 태아에까지 영향을 미칠 정도로 치명적입니다. 하지만 이러한 오염 물질들은 인체에 해로울 뿐만 아니라 지구 기후 시스템에도 복합적인 영향을 미칩니다. 오존은 온실가스로서 온난화를 유발하지만, 에어로졸은 태양 에너지를 산란시켜 지구를 냉각시키는 효과를 냅니다. 이들은 대기 중에 머무는 기간이 짧아 단기 체류 기후 변화 유발 물질로 분류되기도 합니다. 에어로졸은 태양 에너지를 차단하여 온난화 속도를 늦추는 완화 작용을 합니다. 비록 인체에는 해롭지만, 기후 변화 측면에서는 어느 정도 혜택을 주는 역설적인 존재입니다. 특히 에어로졸은 구름 생성에 핵심적인 역할을 하며, 에어로졸의 농도에 따라 구름의 밝기나 강수량에 변화를 줍니다. 이러한 아주 작은 입자들이 모여 지구 전체의 에너지 균형을 조절하며 복잡한 기후 현상을 만들어내는 것입니다. 기온이 상승하면 오존의 생성량도 함께 늘어나는 경향을 보입니다. 예측 자료에 따르면 2100년경 아시아 지역의 오존 농도는 현재보다 비약적으로 증가할 것으로 보입니다. 특히 우리나라는 다른 지역에 비해 오존 증가 속도가 빠른 편이며, 지난 20년간의 농도 변화는 대기 화학 분야에서 매우 중요하게 다뤄지고 있습니다. 동북아시아는 대기 환경적으로 매우 미묘하고 복잡한 지역이기에 정밀한 연구와 경각심이 필요합니다. 현대 과학은 온실 효과와 에어로졸의 냉각 효과 사이의 균형을 연구하고 있습니다. 온실가스는 그 영향력이 명확하게 측정되는 반면, 에어로졸에 의한 효과는 아직 측정의 불확실성을 나타내는 오차 막대가 큽니다. 과학자들은 연구를 통해 이 불확실성을 줄여나가며, 인위적 활동으로 인한 온실 효과를 어느 정도까지 제어할 수 있을지 탐구합니다. 이는 인류가 배출하는 오염 물질이 기후와 어떻게 연계되는지 이해하는 핵심 과정입니다. 인류세라 불리는 오늘날, 인위적 활동은 지구 환경에 가장 큰 영향을 미치는 요인이 되었습니다. 지구 시스템은 정교한 균형을 유지하며 임계점을 향해 가고 있으며, 우리는 그 균형이 깨지지 않도록 노력해야 합니다. 과거의 기후 변화와 달리 현재의 변화는 인위적 활동에 의해 매우 짧은 시간 동안 급격히 발생했다는 점이 우려스럽습니다. 일상의 작은 활동이 지구 전체의 순환에 영향을 미친다는 사실을 인지하고 미래를 위한 준비를 시작해야 할 때입니다.

미래에 대비하는 현재의 기후변화, Q&Aㅣ미세먼지 생성 : 지구대기의 정교한 화학튜닝ㅣ이미혜(고려대학교)[토요과학강연#17-3부]
서울시립과학관[과학강연] 21년 토요과학강연
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전지란?(일차전지 vs 이차전지) ㅣ초연결시대의 심장 : 배터리ㅣ이상영(연세대학교)[토요과학강연#18-2부]

배터리를 뜻하는 한자 '전지(電池)'는 전기가 담긴 연못이나 우물을 의미합니다. 이는 에너지를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓴다는 본질을 꿰뚫는 표현입니다. 전지의 과학적 역사는 개구리 실험으로 유명한 갈바니와, 그를 비판하며 금속의 반응을 규명한 볼타의 논쟁에서 시작되었습니다. 볼타는 서로 다른 두 금속을 이용해 전기를 만들어내는 장치를 최초로 고안했고, 그의 이름은 오늘날 전압의 단위인 '볼트(V)'로 우리 곁에 남아 이탈리아 화폐에도 등장할 만큼 위대한 업적으로 평가받고 있습니다. 초창기 휴대폰은 무거운 배터리 때문에 '벽돌폰'이라 불릴 만큼 거대했습니다. 하지만 1990년대 초 리튬 이온 배터리가 양산되면서 모바일 혁명이 시작되었습니다. 리튬 이온 배터리는 기존 니켈 계열 전지보다 가볍고 높은 에너지를 제공하여 기기의 슬림화를 가능하게 했습니다. 덕분에 우리는 주머니에 들어가는 얇은 스마트폰을 가질 수 있게 되었으며, 이 기술은 과거의 육중한 무선 통신 장비를 현재의 세련된 모바일 환경으로 변화시킨 핵심적인 동력이 되었습니다. 우리가 흔히 말하는 '2차 전지'라는 표현은 학술적 의미보다는 역사적인 배경에서 유래했습니다. 일본에서 재사용이 가능한 전지를 이전 세대와 구분하기 위해 사용한 용어가 굳어진 것인데, 서구권에서는 '리차저블 배터리(Rechargeable Battery)'라는 명칭이 더 보편적입니다. 전지의 내부는 양극, 음극, 분리막, 전해액이라는 네 가지 핵심 요소로 구성됩니다. 이 요소들이 유기적으로 반응하며 전자를 주고받는 과정이 전지의 작동 원리이며, 이는 현대 모든 이동형 전자기기의 기초가 됩니다. 전지의 특성을 이해하기 위해 댐을 상상해 보면 쉽습니다. 댐이 가두고 있는 물의 양이 전지의 '용량(Ah)'이라면, 물이 떨어지는 높이의 차이는 '전압(V)'에 해당합니다. 또한 물이 흐르는 통로인 빨대의 굵기는 '전류(A)'로 비유할 수 있습니다. 굵은 빨대를 꽂으면 물이 빨리 빠져나가듯, 고사양 앱이나 동영상을 실행하면 전류(A) 소모가 커져 배터리가 빨리 닳게 됩니다. 결국 전체 에너지(Wh)는 전압과 용량의 곱으로 결정되며, 이는 우리가 전자기기를 얼마나 오래 사용할 수 있는지 결정합니다. 급속 충전의 원리는 맥주를 따르는 과정에 비유할 수 있습니다. 맥주를 급하게 따르면 거품이 많이 생겨 잔을 가득 채우지 못하는 것처럼, 전지도 너무 빠르게 충전하면 실제 저장되는 에너지는 줄어들 수 있습니다. 따라서 빠르게 충전하면서도 효율을 극대화하는 것이 배터리 공학의 핵심 기술입니다. 현재 시장에는 테슬라가 채택한 원형부터 각형, 파우치형 등 제조사마다 최적화된 다양한 형태의 배터리가 전기차와 IT 기기에 널리 쓰이며 각자의 장점을 발휘하고 있습니다.

전지란?(일차전지 vs 이차전지) ㅣ초연결시대의 심장 : 배터리ㅣ이상영(연세대학교)[토요과학강연#18-2부]
서울시립과학관[과학강연] 21년 토요과학강연
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