• 자연과학/공학 > 교양과학/기술 일반 > 과학에세이

2019/5 자연과학/공학 86위 | 현재 자연과학/공학 86위 |

• [시리즈] 호모 사이언스 [2]

출판사 리뷰

출판사 서평 먹는 것부터 입는 것까지 우리 모두는 ‘과학 하는 인간’이다 -디지털, 신소재, 종자, 돌연변이, 태양에너지까지 일상의 과학을 통찰한다! -현대 과학이 생활 속에 어떻게 녹아 있는지를 생생하게 보여주는 교양서 1. 과학은 우리의 일상이자, 미래를 여는 열쇠이다 과학을 알면 우리의 과거와 현재, 미래가 보인다 우리는 사극, 현대극, SF 등 드라마를 보자마자 그 시대적 배경을 파악할 수 있다. 어떻게 그럴 수 있는 걸까? 말투나 역사적 사건 때문에? 아니다. 그보다는 일단 눈에 들어오는 모습에서부터 확연한 차이가... 먹는 것부터 입는 것까지 우리 모두는 ‘과학 하는 인간’이다 -디지털, 신소재, 종자, 돌연변이, 태양에너지까지 일상의 과학을 통찰한다! -현대 과학이 생활 속에 어떻게 녹아 있는지를 생생하게 보여주는 교양서 1. 과학은 우리의 일상이자, 미래를 여는 열쇠이다 과학을 알면 우리의 과거와 현재, 미래가 보인다 우리는 사극, 현대극, SF 등 드라마를 보자마자 그 시대적 배경을 파악할 수 있다. 어떻게 그럴 수 있는 걸까? 말투나 역사적 사건 때문에? 아니다. 그보다는 일단 눈에 들어오는 모습에서부터 확연한 차이가 드러나기 때문이다. 복장과 음식, 등장인물들이 소식을 전하는 모습, 난방을 하거나 조명을 켜는 모습 등에서 각 시대는 분명한 차이를 보인다. 때때로 사극에 현대의 물건이 등장해 ‘옥에 티’로 지적되는 모습은 잔재미를 제공하기도 한다. 이렇듯 드라마만 보아도 우리의 일상 풍경이 시간의 흐름에 따라 얼마나 변해왔는지를 실감할 수 있다. 유구한 세월 속에서 일상의 모습은 획기적으로 변화했고, 그 변화의 중심에 바로 과학이 있다. 과학이 한 단계씩 발전할 때마다 일상의 모습은 상상했던 것 이상으로 확연히 변모하였다. 의식하지 못해서 그렇지, 사실 우리가 먹고 입고 쓰고 보는 모든 것 뒤에는 과학이 존재한다. 한시도 휴대전화를 떼놓지 못하고 인터넷 없이는 그 어떤 일도 수월하게 해내지 못하는 현대인에게서 디지털을 빼앗는다면 어떤 일이 벌어질까? 옛날처럼 봉화나 파발, 전보나 편지로 소식과 정보를 나누라고 하면 답답함을 견디지 못해 복장이 터질 것이다. 이렇듯 우리가 보고 듣고 소식을 나누는 데 혁혁한 공을 세운 것이 바로 디지털이다. 또한 매일 입는 옷과 덮고 자는 이불, 매일 마시는 음료수가 담긴 PET병은 어떤가? 과거에는 자연에서만 소재를 얻어 사용했지만 이제 인간은 자연에 없는 새로운 소재를 만들어 사용하고 있고 우주탐험을 할 정도로 과학적 발전을 이루어냈다. 이 외에도 식량문제를 해결할 열쇠인 종자, 질병의 원인이자 진화의 원동력인 돌연변이, 태양에너지에 이르기까지, 일상과 과학은 떼려야 뗄 수 없는 긴밀한 관계를 맺고 있다. 책은 우리 생활과 가장 밀접한 관계를 맺고 있고, 또 우리의 문명에 큰 기여를 하고 있는 다섯 가지 주제를 선정해 그 분야의 과학적 발견이 어떻게 이루어졌는지, 과학이 어떻게 우리의 구체적 일상을 변화시켰는지를 집중적으로 조명한다. 우리의 일상을 다채롭고 풍요롭게 해준 과학은 이제 우리 미래의 모습까지 바꾸어가고 있다. 둘둘 말아서 가지고 다니는 전자신문이나 대중적인 우주여행을 가능하게 해줄 우주 엘리베이터, 지금까지 만나지 못했던 새로운 품종의 식량 등등 우리가 꿈꾸는 것을 현실로 만들기 위해 지금 이 순간에도 과학은 발전의 발걸음을 멈추지 않고 있다. 인간의 호기심은 여러 가지 과학적 발견을 이루어냈고, 그 발견은 필요에 의해 우리 생활 속에 녹아들어 일상의 풍경을 변화시켰으며, 이제 또 다른 변화를 견인해나가고 있다. 책은 과학이 일상과 유리된 교과서 속 학문이 아니라 현재의 생활을 가능토록 해주고, 더 나은 미래를 꿈꾸게 해주는 마치 공기 같은 존재라는 것을 확실히 깨닫게 해준다. 2. 융합형 과학 교과서에 기반한 과학 다큐멘터리! 개념의 전달이 아니라 이해를 위한 책 과학은 생각보다 어려운 학문이 아니다. 생각만큼 우리와 멀리 떨어진 학문도 아니다. 인간을 탐구하고 인간의 생활을 편리하게 하니, 그 어떤 학문보다 인간에게 가까운 학문이다. 그런데도 과학은 우리에게 암기하는 과목, 시험을 본 후에는 까맣게 잊어도 되는 학문으로 취급되어 왔다. 다시 한 번 말하지만 과학은 일상을 떠받치는 중요한 학문이자 얼마든지 쉽고 재미있게 배울 수 있는 학문이다. 누구나 현미경으로 식물의 잎을 관찰하고 입 안의 상피세포를 관찰하고, 전지에 전구를 연결해 직접 불을 켜보고, 리트머스 실험용지의 색깔이 변하는 것을 보면서 마치 마술처럼 신기하게 생각했던 어린 시절이 있을 것이다. 그렇게 과학은 재미있고 신기하고, 우리의 궁금증을 해결해주고 문제점을 개선해주는 편리한 학문이건만 어느 순간 구석 자리로 밀려나고 말았다. 다시 과학에 제자리를 찾아주자는, 과학을 일상 속으로 불러오자는 취지로 나온 것이 바로 ‘융합형 과학 교과서’이다. 이 책 또한 그러한 맥락에서 출발하였다. 책은 단순히 지식을 전달하는 데 그치지 않고 어떠한 필요에 의해, 혹은 어떠한 우연에 의해 과학적 발견이 이루어졌고 그 과학적 발견으로 인해 인간의 일상생활이 어떻게 변화되었는지, 또 하나의 발견이 어떠한 파장을 일으켰는지를 생생하게 보여줌으로써 과학이 특별한 학문이 아니라 호기심을 가진 인간들이 발견해낸 지식의 축적이자, 우리가 이룬 문명임을 섬세하게 설명한다. 과학은 결코 인간과 멀리 떨어진 학문이 아니다. 오히려 인간과 밀접한 관계를 가지고 있고, 인간의 일상생활에 깊숙이 관여하고 있다. 책은 내내 우리가 ‘과학 하는 인간’일 수밖에 없는 이유를 설명하고, 과학이 우리 문명에 어떻게 이바지했는지를 선명하게 보여준다. 과학은 결코 멀리 있지 않다. 바로 인간이, 그리고 인간문명이 과학의 집합체이기 때문이다. 3. 먹는 것부터 입는 것까지, 한눈에 살펴보는 과학의 현장 현대 과학의 명과 암을 객관적으로 제시 1권과 마찬가지로 이 책 역시 풍부한 시각자료로 독자들의 이해를 돕는다. 0과 1의 코드로 우주에 보낸 아레시보 메시지, 얇은 판으로 만든 미래의 휴대전화, 우주 엘리베이터의 상상도, 암의 발병과정, 태양의 핵융합 반응 등 눈으로 보지 않으면 머릿속에 쉽게 그림을 그릴 수 없는 내용을 풍부한 시각적 이미지로 생생하게 구현해내고 있다. 이러한 시각자료는 과학적 이론을 뒷받침하고 미래의 우리 모습이 어떻게 변화할지 상상력을 부추기기에 충분하다. 또한 마냥 과학의 발전을 찬양하지 않는다는 것 또한 이 책의 장점이다. 지금까지의 과학이 간과하고 있었던 것을 짚어주고 이를 극복하기 위해서는 어떠한 자세를 가져야 하는지, 과학이 어떠한 방향으로 나아가야 하는지 객관적인 시각을 견지하도록 돕는다. 밝은 면이 있으면 어두운 면도 있는 법이다. 책은 환경오염이나 정보유출, 디지털 기기에의 중독, 유전자 변형 작물의 위험성 등을 경고하며 과학을 이용하는 주체의 중요성을 강조한다. 과학은 인간이 어떻게 활용하느냐에 따라 문명을 풍요롭게 할 수도, 인간을 위협할 수도 있다. 이러한 양면을 보여줌으로써 책은 과학에 대한 이해를 한층 더 깊게 해준다. 4. 기본원리부터 최신 연구결과까지 망라된 과학 교양서 디지털, 신소재, 종자, 돌연변이, 태양에너지라는 다섯 가지 주제를 다루고 있는 책은 어떻게 0과 1의 단순한 조합으로 수많은 정보를 저장하고 전달할 수 있는지, 신소재가 어떻게 개발되었고 우리 일상을 어떻게 변화시켰는지, 한 알의 씨앗을 어떻게 육종하고 변형시켜 인류의 식량문제를 해결했는지, 돌연변이가 어떤 질병을 유발하고 또 어떤 질병을 어떻게 막아주는지, 태양에너지가 에너지 고갈과 환경오염에 어떻게 도움이 될 수 있는지 등을 쉽고 친절하게 설명해준다. 일상과 밀접한 관계가 있는 다섯 가지 주제를 기본원리부터 최신 연구결과까지 망라해 설명한다는 것이 책의 또 다른 장점이다. 수박 겉핥기식이 아니라 기본원리를 알려주고, 보다 구체적인 연구결과와 함께 알아두면 도움이 될 보충설명을 추가 페이지를 할애해 설명하고 있기에 해당 주제를 더욱 깊이 이해할 수 있다.

디지털이라고 하면 가장 먼저 컴퓨터가 떠오르지만, 디지털이 현대의 전자장비에서만 쓰이는 신호 형태는 아니다. 조상들의 군사통신 시스템이었던 봉화는 나라에 전쟁 등 큰일이 났을 때 불로 신호를 전하는 방식이다. 상황이 심각할수록 불을 올리는 개수가 많아진다. 봉화도 연속된 불의 밝기로 정보를 나타내는 것이 아니라, 불연속 신호로 정보를 나타내기 때문에 디지털 방식의 일종이라고 할 수 있는 것이다. 아날로그와 디지털은 오래된 것인가 첨단의 것인가, 자연적인가 인위적인가의 차이가 아니라 신호의 형태가 다른 것일 뿐이다. _p. 27~28 ‘1부. 디지털, 숫자 0과 1에 숨겨진 비밀’ 중에서

이제 아주 작게 만든 트랜지스터를 수억 개씩 집약해 넣는 집적회로 기술의 발전은 디지털 문명의 혁신을 이끌고 있다. 현재의 집적기술을 비유를 통해 설명하자면 1971년 당시에 2,300명을 수용할 수 있던 규모의 공연장에 지금은 13억 중국 인구 전부를 수용할 수 있을 정도다.
오늘날 무엇이든지 궁금한 사항을 검색하면 우리는 순식간에 답을 얻을 수 있다. 특정 문자로 입력한 검색어가, 0과 1의 전기 신호로 바뀌어 반도체가 집약된 프로세서를 통해 수많은 컴퓨터와 서버에 정보를 요구하고 그로부터 결과를 수신 받아 알려준다.현재, 우리 일상의 모든 부분에서 집적회로를 이용하지 않은 제품은 찾기 힘들 정도이다. 컴퓨터와 휴대전화, 디지털 카메라, 냉장고, TV, 자동차, 로봇, 항공기, 위성, 선박 등 세상은 반도체에 의해 움직인다. 그 집적회로를 움직이는 열쇠는 결국 0과 1의 디지털 신호이다. _p. 46~47 ‘1부. 디지털, 숫자 0과 1에 숨겨진 비밀’ 중에서

634미터의 높이를 자랑하는 일본 도쿄의 스카이트리는 세계에서 가장 높은 전파탑이다. 2012년 완공된 스카이트리는 기존 도쿄의 상징물인 도쿄타워보다 1.9배, 서울 남산타워보다 2.5배, 에펠탑보다 두 배 높다. 그렇다면 초고층 건물을 짓는 과정에서 축적된 건축 기술과 미래의 신소재가 만나면 어떻게 될까?
우주 엘리베이터를 만들 수 있다. 도쿄의 스카이트리를 건설한 제네콘 오바야시쿠미는 2050년에는 일반인들도 엘리베이터를 이용해 우주여행을 할 수 있을 것이라는 구상을 발표했다. 30명을 태운 엘리베이터가 시속 200킬로미터의 속도로 지상에서 9만 6,000킬로미터 떨어진 우주를 향해 올라가는 것이다. 3만 6,000킬로미터 지점에는 실험시설과 거주공간을 만드는데 이곳에 도달하는 데만도 일주일이 걸린다고 한다. 이를 가능하게 해줄 신소재가 바로 탄소나노튜브이다. 9만 6,000킬로미터를 이음새 없이 연결한다는 계획을 가능하게 해줄 소재인 탄소나노튜브는 대체 무엇일까?
연필심의 재료는 흑연이다. 흑연이 다이아몬드와 형제라는 것은 잘 알려진 사실이다. 둘은 모두 탄소로 이루어져 있다. 같은 탄소라고 해도 그 배열이 달라지면 전혀 다른 물질이 되는데 탄소 여섯 개로 이루어진 육각형이 서로 연결되어 관 모양을 이룬 물질을 탄소나노튜브라고 한다._p. 88~89 ‘2부. 신소재, 자연이 아닌 인간이 만든 소재’ 중에서

20세기, 심각한 식량난을 예상한 인류는 이를 해결하기 위해 과학의 힘을 빌렸다. 바로 육종이다. 육종은 우수한 품종을 얻기 위해 품종을 개량하는 것으로 종자의 교배를 통해 신품종을 개발하는 것을 뜻한다.
피망과 고추를 교배해 오이 맛 고추를 얻은 것 역시 육종의 한 예라 할 수 있다. 현재 우리가 먹고 있는 대부분의 작물과 채소, 과일은 육종을 통해 얻은 산물들이다. 인간은 더 크고,병충해에 강하며 좀 더 손쉽게 재배할 수 있는 작물을 얻기 위해 육종을 연구해왔다.
육종은 간단하게 설명하면 이렇다. 만약 빨갛고 큰 사과를 원한다고 가정하자. 작지만 빨간 사과와 파랗지만 큰 사과를 교배한다. 여기에서 나온 다양한 사과 중 빨갛고 큰 사과를 골라내는 것이 전통적인 육종의 시작이다. 이렇게 선택된 빨갛고 큰 사과의 종자를 심으면 이전보다 빨갛고 큰 사과가 많이 나타난다. 다음 대에서는 빨갛고 큰 사과가 더 많이 수확된다. 이러한 재배를 긴 세월 동안 반복하면 결국 빨갛고 큰 사과만 나오는 신품종을 얻을 수 있다. _p. 110~111 ‘3부. 종자, 식량문제 해결의 열쇠’ 중에서

말라리아에 걸리지 않는 아프리카 원주민, 에이즈에 걸리지 않는 유럽 백인들, 그리고 단신으로 살아가지만 암에 걸리지 않는 후디스 할머니. 보통 사람들과 다른 이들의 능력은 바로 돌연변이에서 시작되었다.
돌연변이는 변혁의 아주 중요한 부분이다. 유전자 돌연변이는 다양한 머리카락 색과 특별한 세포 표면을 가진 새로운 인류를 만들어냈다. 또한 돌연변이에 능한 바이러스 탓에 많은 인간은 질병으로 사망하기도 했고, 돌연변이 유전자 덕분에 질병에 걸리지 않는 사람들도 생겨났다. 과학자들은 이들을 통해 질병을 막아내는 방법을 찾고 있다. _p. 174 ‘4부. 돌연변이, 질병과 진화의 열쇠’ 중에서

숱한 에너지 위기를 겪은 뒤 사람들은 다시 태양이 보내주는 에너지에 눈을 돌리기 시작했다. 태양에너지를 직접 사용하는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 태양열을 모아서 뜨거운 열 자체를 에너지원으로 사용하는 방식이다. 그리고 또 다른 하나는 햇빛을 전기에너지로 바꾸는 태양광 발전이다.
태양광 발전은 태양전지의 광전효과를 이용한다. 광전효과란 금속판에 빛을 쬐어주면 전자가 움직이는 현상을 말한다. 전기는 바로 이러한 전자의 움직임 때문에 생기는 에너지의 한 형태이다. 태양전지는 우주공간에서도 사용된다. 하지만 집광장치가 많고 설치면적이 넓어야 에너지를 충분히 얻을 수 있다는 단점이 있다. 위성의 커다란 날개부분이 모두 집광장치라는 것만 봐도 이를 충분히 짐작할 수 있다. 또 다른 단점은 지상에서는 낮 시간 중 일부만 발전이 가능하다는 것이다. 현재의 기술로는 하루 중 여섯 시간 내외의 시간 동안만 발전이 가능하다. _p. 210~211 ‘5부. 태양, 지속가능한 에너지의 미래’ 중에서

특히 돋보인 부분은 과학의 어려운 언어를 우리가 일상생활에서 흔히 사용하는 쉬운 언어로 바꾸어 설명하려고 노력했다는 점이다. 다수의 학생들이나 일반인들은 흔히 ‘과학은 어렵고 복잡하고 딱딱하다’는 선입견을 가지고 있다. 하지만 우리가 살고 있는 이 세상을 일상의 언어로 풀어낸 《호모사이언스2》를 읽다 보면 그러한 선입견은 어느새 구석으로 물러나고 과학이 쉽고 재미있을 뿐만 아니라 우리의 생활과 무척이나 가깝다는 것을 깨닫게 될 것이다.
책이 다루고 있는 디지털, 신소재, 돌연변이, 종자, 태양 에너지 등의 주제는 우리의 과거, 현재, 미래를 연결해주는 이야기이다. 이 책은 현대인의 필수교양이기도 한 과학에 대한 이해의 폭을 넓혀주고, 과학에 한층 더 가까이 다가갈 수 있는 기회를 제공한다. 또한 정규 교과서와 달리 딱딱하지 않고 쉽고 재미있는 비유를 들어 설명했기 때문에 학생들의 과학 학습에도 큰 도움이 되리라 생각한다. _p. 222~223 ‘감수의 글’ 중에서

목차
* 프롤로그
1부 디지털, 숫자 0과 1에 숨겨진 비밀
정보를 찾는 열쇠, 신호 | 소통하고 싶은 열망이 빚어낸 디지털 | ·아내의 죽음을 몰랐던 화가의 자책감으로 탄생한 모스부호 | ·아날로그 vs. 디지털 | 디지털의 열쇠, 이진수 | 세상의 거의 모든 것을 표현할 수 있는 0과 1 | ·디지털에서는 어떻게 오류를 검증하나? | 이진수, 전기와 만나다 | 트랜지스터, 디지털에 날개를 달아주다 | ·디지털 정보의 저장 | 디지털화가 생활방식을 바꾼다 | ·아날로그와 디지털의 장단점 | ·텔레비전의 진화 | ·20세기 최고의 발명품, 반도체 | ·집적회로의 개발
2부 신소재, 자연이 아닌 인간이 만든 소재
문명을 뒤흔든 신소재의 발명 | ·3대 합성섬유 | ·소재와 인류 문명의 발달 | 생활의 변화를 이끈 20세기 신소재의 개발 | ·플라스틱의 발전 | 신소재의 어두운 얼굴, 썩지 않는 쓰레기 | 미래의 신소재, 탄소나노튜브 | ·현대 산업사회의 비타민, 희토류 금속 | 나노 세계와 미래사회
3부 종자, 식량문제 해결의 열쇠
먹이사슬의 출발점, 종자 | 인류 문명을 이끈 종자 | 육종, 식량위기의 타개책 | 21세기형 식량위기와 생명공학 | 단일 종, 그리고 아일랜드의 비극 | ·종자의 가치 | ·종자 보관방법 | ·레닌그라드 봉쇄와 종자
4부 돌연변이, 질병과 진화의 열쇠
생김새나 기능이 달라지는 돌연변이 | 매력적이고 우월한 돌연변이 | 변화의 열쇠, 돌연변이 | ·개의 성격과 크기를 좌우하는 유전자 | ·돌연변이를 만드는 아주 작은 차이 | 돌연변이와 질병 | ·에이즈에 걸리지 않는 돌연변이 | ·라론 증후군과 암 발병의 관계 | ·진화하는 병원체, 바이러스 | ·혈액은 알고 있다 | ·영구 불멸의 세포, 암 | 돌연변이는 진화의 원동력 |·신약을 만드는 21세기 연금술사
5부 태양, 지속가능한 에너지의 미래
모든 에너지의 근원, 태양에너지 | ·에너지 순환의 비밀 | 땅속에 저장된 태양에너지, 화석 에너지 | 에너지의 획기적인 전환점, 전기 | ·롤러코스터의 비밀과 에너지 보존의 법칙 | ·블랙아웃 | 핵분열 반응을 이용한 원자력 에너지 | 미완의 과제, 핵융합 에너지 | ·태양의 복제, 핵융합 | 다시, 태양에너지 | 이곳의 자연에서 얻고 소비하는 로컬 에너지 | 태양으로의 회귀 | ·탄소의 여행 | ·세상에서 가장 작은 발전소
*감수의 글