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뙞뙟뙠뙡 제27130호 퉍 홦홢 A21 2008년 10월 17일 금요일 과학 <5> 정면돌파형 화학분석 전문가 원 미 숙 박사 원미숙 박사에게 X선광전자분광기는 ‘효자’ 노릇을 톡톡히 하고 있다. 처음 도입할 때만 해도 연 4억 원의 수입을 올 릴 것이라고는 아무도 예상하지 못했다. 사진 제공 한국기초과학지원연구원 원미숙 박사팀은 2002년 X선광전자분광기 를 들여왔다. 시료 표면에 X선을 쪼여 원소의종류와 양뿐 아니라 미세한 형태까지 알아내는기기다. 각종 현미경과 함께 사용하면 산업소재의 표면 특성을 한 번에 파악할 수 있다. 나노미터 이하의 미세한 물질을 자유자재로 다루는 기술이 미래 첨단산업을 주도하게 될 것으로 보인다. 원 박사는 X선광전자분광기가 국 내 산업에도 톡톡히 기여할 것으로 확신한다. 갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚 갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚갚 갚갚갚갚갚 1956년 10월 부산 출생 1979년 2월 부산대 화학과 학사 1988년 2월 부산대 화학과 박사 1988년 1월∼1989년 7월 미국 뉴멕시코대 전기화학연구실 방문연구원 1993년 6월 한국기초과학지원연구원 입사 2003년 9월∼현재 부산대 겸임교수 2004년 1월∼현재 한국기초과학지원연구원 부산센터 분석연구부장 2007년 7월∼현재 국가핵융합위원회 실무위원 2008년 1∼2월 과학기술부 예산자문위원 2008년 1월∼현재 대한여성과학기술인협회 회장 뀫 원미숙 박사는 한국산업기술재단 공동 기획 뀫 2007년, 부산의 원더우먼 (연봉 1억1000만 원대) 별명이 원더우먼이다. ‘성(姓)’도 같지만 행동 이 더 닮았다고들 한다. 미국에서 방문연구원을 잠깐 한 것 빼고는 부 산을 떠난 적 없는 지방 토박이다. 게다가 여성이다. 여기까지 말하면 보통은 남성 리더 밑에서 자기 할 일을 하는 차분한 여성을 떠올리기 십상이다. 하지만 원 박사는 그런 이미지와 거리가 한참 멀다. 한국기초과학지원연구원 부산센터의 실무책임을 맡고 있기에 매번 새로운 기술을 구상해 야 한다. 지난해부터 길이 10m의 입자빔가속기를 부산 에 처음 설치하는 일을 시작했다. nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 미세한 소재나 첨단 반도체를 산업현장에서 활용하려면 입자빔가 속기로 표면의 구조를 면밀히 분석해야 한다. 이 일에 정부가 5년간 75억 원을 지원한다. ‘억’ 소리 나는 규모다. 이런 대형사업을 처음 책임진다는 게 어깨가 무겁지만 괜찮다. 처음이건 대형이건목표로 삼으면 무슨 일이든 해결해 나갔다. 그 결과100여 편의 논문이 나왔고 성과급도 올라 입사 15년 만에 억대연봉 대열에 들어섰다. 뀫 2003년, 도입기기 성공 내다본 혜안(5900만 원대) 원 박사팀의 주요 임무는 기업이나 기관의 기 술개발을 지원하는 것. 그러나 외환위기 후 직접기술개발에도 나서야 했다. 그때인 것 같다. 원더 우먼 같은 본능이 살아난 게. 2003년 폐수에 들어 있는 여러 가지 중금속을 동시에 측정하는 대규모 시스템을 개발하기 시작했다. 주위에서는 여성이 감당하기에는 실패 위 험이 크지 않겠느냐며 만류했다. 하지만 원 박사는 자신의 판단을 믿었다. 산업 폐수를 효과적으로 처리하는 데 꼭 필요한 기술이었다. 결국 올해 개발에 성공해 2건의 특허도 받았다. 2000년대 초반. 나노기술 산업화가 한창 주 목받기 시작한 시기에 X선광전자분광기라는기기가 눈에 띄었다. 이것만 있으면 물질 표면 에 있는 원소의 종류와 양, 형태까지 파악할 수 있다. 그런데 하나에 20억 원이나 한다. 연구원이 장 비 구입에 쓸 수 있는 돈은 1년에 70억∼80억 원.다들 못 살 거라고 생각했다. 하지만 원 박사는자신 있게 설득했다. 사실 연구팀은 이 기기를 운영하는 훈련을 이미 마쳤고 활용방안까지 준비한 상태였기 때문이다. 결국 2002년 영국에서 수입해 온 X선광전자분 광기는 지난해에만 4억여 원의 수입을 올리는 효 자 기기가 됐다. 뀫 1993년, 늦깎이 아줌마(초봉 2200만 원대) 사실 박사학위를 받은 뒤 남자 후배까지 교수 가 됐지만 원 박사에게는 기회가 오지 않았다.할 수 없이 1993년 석사 자리로 입사했다. 당시 38세 아줌마였다. 처음엔 서류 복사부터 전등 갈아 끼우기까지 닥치는 대로 나섰다. 유일한 여성이라고 차별받고 싶지 않았다. 그때부터 몸에 밴 돌파력이 원 박사를 지금까지 끌고 왔다. 한국에서 수많은 원더우먼이 활약하는 꿈을 꾼 다. 성별과 학력, 출신, 나이 어느 것도 실력과 성 실을 막을 순 없다. 이재웅 동아사이언스 기자 ilju2@donga.com ‘X선광전자분광기’ 수입 주도깵 “한다면 한다” <시료표면 분석기> 기업-기관 기술개발 지원 업무깵 ‘원더우먼’ 별명 폐수 중금속 동시 측정 연구 등 논문만 100여편 ◀ 연구소 지하에는 KSTAR 초전도자석에 전원을공급하는 전류인입부가 있다. 연구소 관계자가 전 압 변경을 위해 시스템을 점검 중이다. 전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com ▲ 국가핵융합연구소 내 주장치실 전경. 중앙의KSTAR를 중심으로 헬륨분배기, 진공배기관 등이연결돼 있다. 연구소 측은 내년까지 이온온도측정기, 전자밀도측정기, 방사선측정기 등 3개 장비를추가로 연결할 계획이다. 사진 제공 국가핵융합연구소 틸팅열차가 옆으로 기울어진 채 곡선레일을 달리고 있다.객실을 최대 8도까지 기울여 속도를 줄이지 않고도 안전하 게 운행할 수 있다. 사진 제공 한국철도기술연구원 구분 목표 운전 시간 1단계(2008∼2012년) 초전도 토카막 기본 운전기술 확보 20초 이상 2단계(2013∼2017년) 장시간 운전기술 개발 300초 이상 3단계(2018∼2022년) 고성능, 고효율 운전기술 개발 4단계(2023∼2025년) 핵융합 발전을 위한 선행기술 개발 플라스마 전하를 띤 기체로 기체 액체 고체에 이어 제4의 상태로 불리기도 한다. 플라스마를 만들어섭씨 1억 도까지 올리면 핵융합이 일어난다. 태양 안이 플라스마 상태다. 핵융합 연구 추진계획 6월 ‘땅 위의 인공태양’ 실험 성공한 핵융합 硏 가보니 올해 7월 15일 대전 국가핵융합연구소에 온 국 민의 눈이 쏠렸다. ‘땅 위의 인공태양’이라고 불리는 한국형 핵융합시험로 ‘KSTAR’가 플라스마, 즉첫 불꽃을 지핀 것이다. 처음 시도에 불꽃을 내는데 성공한 것은 세계적으로 유례가 없는 엄청난 성과였다(실제 실험에 성공한 것은 6월이며 7월 공식 발표했다). 그러나 관심도 잠시뿐 열기는 금세 식었다. 핵융 합 연구가 수십 년의 긴 여정을 앞두고 있는 걸 생각하면 진한 아쉬움이 남는다. 석 달이 지난 지금 그곳 에서는 어떤 일이 벌어지고 있을까. 운전실험연구부의 백설희 연구원은 “요 며칠 조 용해진 연구소 분위기가 반갑다”고 했다. 모처럼KSTAR의 전자가열장치 제어프로그램을 수정하는작업에 집중할 수 있었기 때문이란다. 요즘 연구소의 책임자 상당수는 10일부터 스위스에서 열린 국제핵융합콘퍼런스(FEC)에 참석하고 있다. 핵융합 분 야에서는 가장 큰 국제행사다. “플라스마 발생 실험에는 성공했지만 아직 숙제가많습니다. 지금은 새로 만든 실험장치를 계속 시험로에 연결하고 있는데 모두 제어프로그램이 필요하 거든요.” 백 연구원은 KSTAR를 운전할 프로그램을 만들 고 보수하는 일을 맡고 있다. 번쩍이는 플라스마를마음대로 제어하려면 100만분의 1초 단위로 동작시 간을 조정해야 한다. 뀫 “운전시간 늘려라” 모의실험 한창 최근 연구소는 운영기술 확보에 주력하고 있다. 핵융합의 초기단계인 플라스마 생성에 성공했으니이제는 운전시간을 늘릴 제어기술이 필요하기 때문이다. 이 부분은 유럽 일본 등 선진국에 비해 5, 6년 뒤처졌다는 평가다. 목표는 2017년까지 300초 운전 달성. 이론상 핵융 합 과정에서 발생할 수 있는 불안정 요소는 300초 안에 확인할 수 있기 때문이다. 이 결과를 토대로 핵융 합발전소를 만들 수 있다. 6월의 운전 시간은 249ms(밀리초·1ms는 1000분 의 1초)였다. 그야말로 눈 깜빡 할 시간도 안 된다.이를 300초로 늘리는 일은 결코 만만치 않은 작업 이다. 각 부서에서는 내년도 실험을 위한 컴퓨터모의실 험에 한창이다. 특히 핵융합 반응을 직접 측정하는진단장비연구부, 제어기술을 연구하는 운전실험연 구부 등은 ‘바쁘다’는 말을 입에 달고 있다. 김국희 운전연구부 박사는 “지난해부터 ‘에픽스’ 란 거대 실험장비 제어프로그램에 맞춰 시스템을 통합하고 있다”며 “5개의 진공배기장치, 전력시설 등모든 핵심시설이 이에 맞춰 운영된다”고 전했다. 연 구소는 2012년까지 20초 운전에 도전한다. 뀫 건물 전체가 하나의 대형실험장치 연구소 지하공간으로 내려갔다. 영하 269도에서 작동하는 초전도자석에 전원을 공급하는 시설이 있다. 마침 초전도 자석의 자기장을 높이기 위한 추가 공사가 한창이다. KSTAR는 현재 의료용 자기공명영상(MRI) 촬영 장치 수준인 1.5테슬라(T)의 자장을 만든다. 내년에는 두 배 이상으로 올릴 계획이다. 2배 이상 힘이 세 져 플라스마를 더 쉽게 다룰 수 있다. 연구소는 건물 전체가 하나의 대형 실험장치 다. 지하 1∼3층에는 각종 전원장치와 냉각수 펌프가, 지상 2층에는 가열장치용 전원시설이 설치돼 있다.KSTAR 본체와 초전도 자석에 필요한 액체헬륨냉각시설도 2층에 위치한다. 3층에는 각종 진단장치가자리하고 있다. 이런 시설은 모두 2층의 중앙통제실 에서 조종한다. 김국희 박사는 “내년이면 KSTAR에서 발생한 플 라스마 상태를 확인한 뒤 건물 뒤편에 있는 전원장치에 명령을 내려 플라스마를 제어하는 데 50μs(마이크로초·1μs는 100만분의 1초)면 충분할 것”이라고 설명했다. 2010년이면 우리나라에서도 국제핵융합콘퍼런스 가 열린다. 세계의 핵융합전문가 1000명 이상이 대전에 모인다. 권면 핵융합연구소 선임단장은 “내년에 세계 과학자들 앞에 자랑할 만한 성과를 내놓겠 다”고 말했다. 대전=전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com “한국형 틸팅열차에 탑승해 주셔서 감사합니다. 이열차는 곡선 구간을 시속 95km의 속도로 최대 5도 기운 상태에서 운행할 예정입니다.” 16일 충남 논산역을 출발한 틸팅열차의 객실에 차 분한 안내방송이 흘러 나왔다. 하지만 열차 운행과 관련한 정보를 분석하는 계측 제어차량에서는 다급한 무전이 오갔다. “탑승이 늦어서 출발이 10분 지연됐음. 도착 시간 맞출 수 있습니까?” “초반에 속도를 내겠습니다.” 목적지인 서대전역에서 일부 승객이 서울행 KTX를 갈아타려면 정해진 시간에 도착해야 했기 때문이다. 틸팅열차는 곡선구간을 달릴 때 객실을 곡선 안쪽 으로 최대 8도까지 기울일 수 있다. 차량이나 승객이 바깥으로 밀리는 현상을 줄이기 위해서다. 열차를 기울이면 곡선 구간을 달릴 때 속도를 줄 이지 않아도 된다. 운행 시간을 단축할 수 있고 급히속도를 줄이거나 올리는 데 따른 에너지 소모도 막을 수 있다. 한국철도기술연구원은 2001년 틸팅열차 개발에 들어가 2006년 시제품을 제작했다. 이날 시험 운행 은 올해 국정감사의 일환으로 실시됐다. 출발한 지 10분도 되지 않아 열차는 시속 100∼ 130km로 달리기 시작했다. 곡선 구간을 달릴 때도 속 도를 줄이지 않았다. 안내 방송과 달리 틸팅열차는 한때 시속 131km의 속도로 5.2도 기울어진 채 달렸다. 하지만 열차가 기운 느낌은 별로 없었다. 곡선 구간 이 시작되는 순간에만 좌우로 몸이 쏠릴 뿐 그 뒤에는직선 구간을 달릴 때와 거의 차이가 없었다. 열차가 기 울었다는 사실은 창밖을 봐야만 알 수 있었다. 이날 최성규 철도연 원장은 “2012년까지 틸팅열 차를 상용화할 계획”이라고 밝혔다. 전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com 5.2도 기우뚱깵 출발 10분 안돼 시속 130㎞ 곡선구간 달릴 때도 기운 느낌 별로 없어 ■ 한국형 틸팅열차 시승기 올해 말 추가로 지정될 과학영재학교를 놓고 경쟁 이 뜨거워지고 있다. 경기도와 대전시에 이어 경북 과 전북, 대구시가 최근 경쟁에 가세했다. 교육과학기술부는 이달 말까지 지방 과학고의 영 재학교 전환 신청을 받은 뒤 올해 안에 한두 곳을 추가 선정할 계획이다. 부산 한국과학영재학교와 내년에 문을 열 서울과학영재학교(현 서울과학고)를 포함해 2012년까지 모두 4곳을 지정한다는 방침이다. 경기도교육청 박두희 장학사는 “경기과학고는 지 난 두 차례의 영재학교 심사 때마다 항상 1순위로 꼽혔다”며 “최근 서울대 연세대 고려대 등과 영재교육 지원에 관한 협약도 체결했다”고 밝혔다. 대전시교육청은 지역적 이점과 우수 인력자원을 내 세우고 있다. 대전시교육청 맹동술 장학사는 “대전 과학영재학교는 KAIST가 가까이 있고 이 지역 과학기술 인들을 영재의 멘터로 활용할 계획”이라고 했다. 대구시교육청과 전북도교육청도 각각 8월 말 유치 경쟁을 선언하고 전담 태스크포스(TF)팀을 구성했다. 대구시교육청 신병현 과장은 “대구는 국제올림피 아드나 전국 규모의 발명경진대회 등에서 가장 많은 수상자를 내는 지역”이라고 주장했다. 또 전북도교육청 과학정보교육과 반징수 장학사 는 “영재교육의 지역균형과 호남권 영재 유출 방지 를 위해 이번 유치에 도전하겠다”고 밝혔다. 9월에 TF팀을 만든 경북도교육청 이영숙 장학관 은 “포항에는 포스텍이라는 최고 수준의 이공계 대학이 있고 국내 유일의 방사광가속기를 운영하는 첨 단과학도시”라고 강조했다. 서영표 동아사이언스 기자 sypyo@donga.com 과학영재학교 연말 추가 지정 경기도 등 5곳 유치 경쟁 치열 ‘제2회 노벨과학에세이대회’ 수상자 선정 바른 과학기술사회 실현을 위한 국민연합과 한국과 학창의재단이 공동 주최한 ‘제2회 노벨과학에세이대회’에서 박성철(물리학·서울과학고 2) 군, 김연수(화학·서울 신림고 2) 양, 임경민(생리학의학·청주 서원고 2) 양이 대상인 교육과학기술부장관상 수상자로 15일 선정됐다. 지도교사 부문에서는 정현민(서울과학고), 최혜숙(서울 신림고), 이창규(청주 서원고) 교사가 각각 대상의 영예를 안았다. 전체 수상자 명단은 대회 홈페이지 (www.scienceessay.org)에서 확인할 수 있다. 과학연극 ‘코펜하겐깵’ 내달 2일까지 공연 2000년 토니상 최우수연극상 등 3개 부문을 수상 한 과학 연극 ‘코펜하겐-어느 핵물리학자의 방문’이서울 강남구 청담동 유씨어터에서 내달 2일까지 공연된다. 이 연극은 독일 물리학자 하이젠베르크와덴마크 물리학자 보어 등을 주인공으로 원자폭탄 개발을 둘러싼 논란을 다뤘다. 강승원 조경숙 김태훈 등이 나오며 윤우영 감독이 연출했다.